Урок 1. Процессор банкомата: тот же, что в карте

После этого урока у банкомата есть сердце — процессор, ПЗУ с программой и шина, по которой процессор читает устройства. Процессор мы не собираем заново: копируем его из своей карты и сворачиваем в чип CPU. Огонёк бежит по лампам — тот же, что в уроке 2 карты.

1.1. Идея: один процессор — разные машины

Процессор карты ничего не знает о картах. Он умеет складывать, сравнивать, переходить и читать-писать ячейки по адресу — и всё. Карту из него делает программа и то, что подключено к его адресам: матрица с ключом, провод IO. Поставь тот же процессор в банкомат, подключи клавиатуру, экран и банк — и это банкомат. Так устроены настоящие машины: один и тот же процессор стоит в стиральной машине, в клавиатуре и в банкомате.

1.2. Идея: адреса устройств

У процессора 8-битный адрес. Ячейки 0–7 — его ОЗУ (внутри CPU). Все устройства банкомата живут на адресах, где бит 4 = 1: так их выбор не задевает ОЗУ. Устройство выбирают только команды с данными — LD, ST, ADD, CMP… Число в команде (LD #26) и адрес перехода (JMP 26) устройство не трогают.

1.3. Идея: шина чтения — ИЛИ всех устройств

Что прочитать, процессор узнаёт по ногам ext0–ext7. Каждое устройство подаёт свой байт через AND со своим сигналом выбора: невыбранное даёт нули. Все байты сходятся в OR8 — на выходе только байт выбранного устройства. Внутри CPU этот байт ещё раз проходит OR с ОЗУ: din = ram | ext. Пока устройств нет, ext — чёткие нули, и процессор работает как в карте.

1.4. Сборка

Тот же проект, где собрана «Платёжная карта»: на холсте CARD, CARD 2, TERM, генератор Clock, тумблеры RST и FAC. Банкомат строим справа от них.

Шаг 1. Копия ядра карты

Процессор банкомата — тот же, что в карте. Берём его из карты, а не собираем заново.

CARD → «Редактировать» → выделить всё → копировать → выйти без сохранения (сама карта не меняется) → вставить на свободное место холста, справа от карты. Дальше работаем только с копией.

Шаг 2. Убрать то, что есть только у карты

В копии остаётся ядро: АЛУ, регистр A, флаги, PC, стек, дешифратор команд, ОЗУ. Убираем то, что принадлежит карте: ПЗУ с её программой (у банкомата будет своё, снаружи процессора), личные данные (матрица), счётчик попыток TRY, порт IO, восемь ног-портов и старые ИЛИ чтения din (их заменим в шаге 3). Метки возле удалённых деталей можно оставить — ничему не мешают.

Шаг 3. Чтение: ОЗУ или снаружи

Процессор читает либо свою ОЗУ (адреса 0–7), либо то, что придёт снаружи по ext0–ext7 — от устройств банкомата. Вставка 01-cpu-a.netlist.txt (Cmd+I) — эти 8 ИЛИ и порты шага 4; поставь их возле копии.

Шаг 4. Ноги процессора — порты

Имя порта = метка. Входы: такт, сброс, слово команды из ПЗУ (ir0–ir15), чтение снаружи (ext0–ext7). Выходы: адрес команды для ПЗУ (pc0–pc7), регистр A (acc0–acc7 — его пишут в устройства), oST — «команда ST», запись в устройство.

Шаг 5. Свернуть в чип

Выдели рамкой копию, 8 ИЛИ и порты → Ctrl+G → имя CPU. На холсте останется чип CPU без меток — удали его: чип уже в библиотеке, в шаге 7 он встанет с метками на всех ногах.

Шаг 6. ПЗУ банкомата

Memory (RAM) из палитры, ⚙: 256 words, 16b data, 16b addr, CLR выключен (как ПЗУ карты в уроке 2). Ноги A8–A15, WE, CLK и все D0–D15 — на GND.

Шаг 7. Процессор, адреса устройств, шина чтения

Вставка 01-cpu-b.netlist.txt (Cmd+I). Устройства банкомата живут на адресах с битом 4 = 1 (мимо ОЗУ процессора): дешифратор зажигает провод выбора sel…, а ST в выбранное устройство — провод записи st…. Всё, что процессор читает снаружи, сходится ИЛИ в ext0–ext7 — каждое через AND со своим выбором. Самих устройств ещё нет: их метки (key, bal, rn, kq…) пока пустые, но AND с невыбранным устройством даёт чёткий 0. Устройство выбирают только команды с данными — не «число» (LD #16) и не переход.

Шаг 8. Программа в ПЗУ

⚙ у ROM → ⬆ → 02-lights.rom.json (огоньки из урока 2 карты). Clock — клик по корпусу до 2Hz.

1.5. Проверка

Сброс: RST включить на один-два такта (табло PC = 0) и выключить. Генератор шагает сам.

Табло — номер команды (PC, адрес в ПЗУ), восемь ламп — регистр A: огонёк бежит по лампам, а табло показывает, какая команда сейчас выполняется. Программа 02-lights:

Потом ⚙ у ROM → ⬆ → 03-shift.rom.json, RST включить и выключить: огонёк бежит влево через ОЗУ — по одной лампе за 3 такта (ST 0, ADD 0, JNC), после 128 гаснет на 3 такта и начинает сначала.

• Всё то же, что в уроках 2 и 3 карты: процессор из карты переехал в банкомат целым.
• 03-shift складывает A с ячейкой ОЗУ: если огонёк стоит на месте или горят все — в шаге 3 перепутаны входы ИЛИ (ram и ext → din), или у одного из OR8 шины чтения пустая нога (должна быть GND).
• Метки будущих устройств (key0, bal1_0, rn0, kq0…) пока ни к чему не подключены — так и должно быть: их источники появятся в уроках 2–5. А ext0–ext7 — уже чёткие 0.

CPU в библиотеке, плата не сворачивается — дальше к ней добавятся клавиатура, экран, банк и порт карты.

Вставка урока 1 (Cmd+I)

Вставка A — возле копии ядра карты (шаг 3 и 4), потом выделить всё и Ctrl+G → CPU.

# Урок 1 банкомата, вставка A — возле копии ядра карты: 8 ИЛИ чтения и 43 порта (потом выделить всё и Ctrl+G → CPU). # ---------- Чтение: ОЗУ или снаружи ----------OR(ram0, ext0, din0)OR(ram1, ext1, din1)OR(ram2, ext2, din2)OR(ram3, ext3, din3)OR(ram4, ext4, din4)OR(ram5, ext5, din5)OR(ram6, ext6, din6)OR(ram7, ext7, din7) # ---------- Ноги процессора ----------portIn{name=CLK}(CLK)portIn{name=RST}(RST)portIn{name=ir0}(ir0)portIn{name=ir1}(ir1)portIn{name=ir2}(ir2)portIn{name=ir3}(ir3)portIn{name=ir4}(ir4)portIn{name=ir5}(ir5)portIn{name=ir6}(ir6)portIn{name=ir7}(ir7)portIn{name=ir8}(ir8)portIn{name=ir9}(ir9)portIn{name=ir10}(ir10)portIn{name=ir11}(ir11)portIn{name=ir12}(ir12)portIn{name=ir13}(ir13)portIn{name=ir14}(ir14)portIn{name=ir15}(ir15)portIn{name=ext0}(ext0)portIn{name=ext1}(ext1)portIn{name=ext2}(ext2)portIn{name=ext3}(ext3)portIn{name=ext4}(ext4)portIn{name=ext5}(ext5)portIn{name=ext6}(ext6)portIn{name=ext7}(ext7)portOut{name=pc0}(pc0)portOut{name=pc1}(pc1)portOut{name=pc2}(pc2)portOut{name=pc3}(pc3)portOut{name=pc4}(pc4)portOut{name=pc5}(pc5)portOut{name=pc6}(pc6)portOut{name=pc7}(pc7)portOut{name=acc0}(acc0)portOut{name=acc1}(acc1)portOut{name=acc2}(acc2)portOut{name=acc3}(acc3)portOut{name=acc4}(acc4)portOut{name=acc5}(acc5)portOut{name=acc6}(acc6)portOut{name=acc7}(acc7)portOut{name=oST}(oST)

Вставка B — на холст, справа от карт: процессор с метками, адреса устройств, шина чтения, лампы и табло.

# Урок 1 банкомата, вставка B — на холст: процессор CPU с метками, адреса устройств, шина чтения, лампы A, табло PC.# ПЗУ (Memory (RAM) ROM) — ставится вручную: шаг 5. # ---------- Процессор ----------CPU(CLK=CLK, RST=RST, ir0=ir0, ir1=ir1, ir2=ir2, ir3=ir3, ir4=ir4, ir5=ir5, ir6=ir6, ir7=ir7, ir8=ir8, ir9=ir9, ir10=ir10, ir11=ir11, ir12=ir12, ir13=ir13, ir14=ir14, ir15=ir15, ext0=ext0, ext1=ext1, ext2=ext2, ext3=ext3, ext4=ext4, ext5=ext5, ext6=ext6, ext7=ext7, pc0=pc0, pc1=pc1, pc2=pc2, pc3=pc3, pc4=pc4, pc5=pc5, pc6=pc6, pc7=pc7, acc0=acc0, acc1=acc1, acc2=acc2, acc3=acc3, acc4=acc4, acc5=acc5, acc6=acc6, acc7=acc7, oST=oST)NOT(RST, nR) # ---------- Адреса устройств ----------OR3(A=ir12, B=ir13, C=ir14, Y=op9)AND(ir15, op9, isJ)NOR(isJ, ir11, nJI)AND(ir4, nJI, dev)NOT(ir5, nir5)NOT(ir3, nir3)AND(dev, nir5, s1x)AND(dev, ir5, s3x)AND(s1x, nir3, s10)AND(s1x, ir3, s18)AND(s3x, nir3, s30)AND(s3x, ir3, s38)DEC8(I0=ir0, I1=ir1, I2=ir2, Y0=a0, Y1=a1, Y2=a2, Y3=a3, Y4=a4, Y5=a5, Y6=a6, Y7=a7)AND(s10, a0, selKEYB)AND(s18, a0, selBAL1)AND(s18, a1, selBAL2)AND(s18, a2, selKEY)AND(s18, a3, selRND)AND(s18, a4, selTD)AND(s18, a5, selTC)AND(s18, a6, selWRD)AND(s18, a7, selACCT)AND(s30, a0, selD0)AND(s30, a1, selD1)AND(s30, a2, selD2)AND(s30, a3, selD3)AND(s30, a4, selD4)AND(s30, a5, selD5)AND(s30, a6, selD6)AND(s30, a7, selD7)AND(s38, a2, selKEYH)AND(oST, selBAL1, stBAL1)AND(oST, selBAL2, stBAL2)AND(oST, selKEY, stKEY)AND(oST, selTD, stTD)AND(oST, selTC, stTC)AND(oST, selWRD, stWRD)AND(oST, selACCT, stACCT)AND(oST, selD0, stD0)AND(oST, selD1, stD1)AND(oST, selD2, stD2)AND(oST, selD3, stD3)AND(oST, selD4, stD4)AND(oST, selD5, stD5)AND(oST, selD6, stD6)AND(oST, selD7, stD7) # ---------- Шина чтения ----------AND(kq0, selKEYB, eq0)AND(bal1_0, selBAL1, eb1_0)AND(bal2_0, selBAL2, eb2_0)AND(key0, selKEY, ek0)AND(rn0, selRND, er0)AND(sr0, selTD, es0)AND(lamp, selTC, elp)OR8(A=eq0, B=eb1_0, C=eb2_0, D=ek0, E=er0, F=es0, G=elp, H=GND, Y=ext0)AND(kq1, selKEYB, eq1)AND(bal1_1, selBAL1, eb1_1)AND(bal2_1, selBAL2, eb2_1)AND(key1, selKEY, ek1)AND(rn1, selRND, er1)AND(sr1, selTD, es1)OR8(A=eq1, B=eb1_1, C=eb2_1, D=ek1, E=er1, F=es1, G=GND, H=GND, Y=ext1)AND(kq2, selKEYB, eq2)AND(bal1_2, selBAL1, eb1_2)AND(bal2_2, selBAL2, eb2_2)AND(key2, selKEY, ek2)AND(rn2, selRND, er2)AND(sr2, selTD, es2)OR8(A=eq2, B=eb1_2, C=eb2_2, D=ek2, E=er2, F=es2, G=GND, H=GND, Y=ext2)AND(kq3, selKEYB, eq3)AND(bal1_3, selBAL1, eb1_3)AND(bal2_3, selBAL2, eb2_3)AND(key3, selKEY, ek3)AND(rn3, selRND, er3)AND(sr3, selTD, es3)OR8(A=eq3, B=eb1_3, C=eb2_3, D=ek3, E=er3, F=es3, G=GND, H=GND, Y=ext3)AND(kq4, selKEYB, eq4)AND(bal1_4, selBAL1, eb1_4)AND(bal2_4, selBAL2, eb2_4)AND(key0, selKEYH, ek4)AND(rn4, selRND, er4)AND(sr4, selTD, es4)OR8(A=eq4, B=eb1_4, C=eb2_4, D=ek4, E=er4, F=es4, G=GND, H=GND, Y=ext4)AND(kq5, selKEYB, eq5)AND(bal1_5, selBAL1, eb1_5)AND(bal2_5, selBAL2, eb2_5)AND(key1, selKEYH, ek5)AND(rn5, selRND, er5)AND(sr5, selTD, es5)OR8(A=eq5, B=eb1_5, C=eb2_5, D=ek5, E=er5, F=es5, G=GND, H=GND, Y=ext5)AND(kq6, selKEYB, eq6)AND(bal1_6, selBAL1, eb1_6)AND(bal2_6, selBAL2, eb2_6)AND(key2, selKEYH, ek6)AND(rn6, selRND, er6)AND(sr6, selTD, es6)OR8(A=eq6, B=eb1_6, C=eb2_6, D=ek6, E=er6, F=es6, G=GND, H=GND, Y=ext6)AND(kq7, selKEYB, eq7)AND(bal1_7, selBAL1, eb1_7)AND(bal2_7, selBAL2, eb2_7)AND(key3, selKEYH, ek7)AND(down, selKEY, edn)AND(rn7, selRND, er7)AND(sr7, selTD, es7)OR8(A=eq7, B=eb1_7, C=eb2_7, D=ek7, E=edn, F=er7, G=es7, H=GND, Y=ext7) # ---------- Лампы A и табло PC ----------led(acc7)led(acc6)led(acc5)led(acc4)led(acc3)led(acc2)led(acc1)led(acc0)display{bits=8, base="DEC", busSource="pc"}()