ЛР4. Рефактор демонстрационного модуля

Демонстрационный модуль теперь только один

---------

Co-authored-by: Andrei Solodovnikov <VoultBoy@yandex.ru>

Labs/04. Primitive programmable device/board files/README.md

@@ -1,11 +1,67 @@
 # Проверка работы CYBERcobra на ПЛИС
 
-Если вы не понимаете, что лежит в этой папке, или если надо вспомнить, как прошить ПЛИС, можно воспользоваться [`этой инструкцией`](../../../Vivado%20Basics/Program%20nexys%20a7.md)
+После того, как вы проверили на моделировании дизайн, вам необходимо проверить его работу на прототипе в ПЛИС.
 
-Файл [`nexys_cybercobra_demo.sv`](nexys_cybercobra_demo.sv), который нужно запускать с  [`демонстрационным файлом инструкций`](demo.mem), является демонстрацией возможностей кобры, реализующий лишь декодирование выходных значений в формат для отображения на семисегментных индикаторах, а вся логика работы реализована инструкциями в текстовом файле.
+Инструкция по реализации прототипа описана [здесь](../../../Vivado%20Basics/How%20to%20program%20an%20fpga%20board.md).
 
-Сначала выводится приветствие `≡ALOHA≡`, меняя положение восьми правых переключателей, последовательно нажимая на кнопку `BTND` (на рисунке выделена синим цветом), можно включать или выключать `один` из выбранных сегментов. Кнопка `CPU RESET` (на рисунке выделена красным цветом) возвращает все исходное состояние. Попробуйте погасить все слово, а потом снова его зажечь.
+На _рис. 1_ представлена схема прототипа в ПЛИС.
 
-Файл [`nexys_cybercobra.sv`](nexys_cybercobra.sv), который нужно запускать с  `вашим файлом инструкций`, так же реализует лишь декодирование выходных значений в формат для отображения на семисегментных индикаторах, но кнопка `BTND` задает тактирующий сигнал, следовательно, нажимая на нее, вы можете пошагово переходить по инструкциям, контролируя правильность работы устройства, для удобства можете в тестовом окружении выставить такое же входное значение, как переключатели sw[15:0] на плате.
+![../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_cobra_structure.drawio.svg](../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_cobra_structure.drawio.svg)
 
-![кобра](../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_cobra.jpg)
+_Рисунок 1. Структурная схема модуля `nexys_CYBERcobra`._
+
+Прототип позволяет потактово исполнять программу, прошитую в память инструкций. Также прототип отображает операцию исполняемую в данный момент.
+
+> [!NOTE]
+> Объект модуля `instr_mem` в модуле `CYBERcobra` **должен** называться `imem`. Т.е. строка создания сущности модуля должна выглядеть следующим образом: `instr_mem  imem(...)`.
+
+## Описание используемой периферии
+
+-   ### Переключатели.
+
+    Значение с переключателей `SW[15:0]` подаются напрямую на порт `sw_i` модуля дизайна.
+
+-   ### Кнопки
+
+    -   `BTND` — при нажатии создает тактовый импульс, поступающий на порт тактирования `clk_i` модуля дизайна.
+    -   `CPU_RESET` — соединен со входом `rst_i` модуля дизайна.
+
+-   ### Светодиоды
+
+    Светодиоды `LED[15:0]` отображают младшие 16 бит значения, выставленного в данный момент на порте `out_o` модуля дизайна.
+
+-   ### Семисегментные индикаторы
+
+    Семисегментные индикаторы разбиты на 3 блока (см. _рис. 1_):
+
+    -   `out` — отображают младшие 8 бит значения, выставленного в данный момент на порте `out_o` модуля дизайна, в виде шестнадцатеричного числа.
+    -   `PC` — отображают в виде шестнадцатеричного числа младшие 8 бит программного счетчика, который подается на вход `addr_i` модуля памяти инструкций.
+    -   `operation` — отображают [операцию](#операции-отображаемые-прототипом), исполняемую процессором на текущем такте.
+
+## Операции, отображаемые прототипом
+
+Соответствие типа инструкции отображаемой операции:
+
+1.  Вычислительные — соответствует опкодам вычислительных операций АЛУ.
+1.  Инструкция загрузки константы — `LI` (от **l**oad **i**mmediate).
+1.  Инструкция загрузки из внешних устройств — `IN` (от **in**put).
+1.  Безусловный переход — `JUMP`.
+1.  Инструкций условного перехода — соответствует опкодам операций сравнения АЛУ.
+
+Во время исполнения вычислительных инструкций и инструкций условного перехода могут встретиться нелегальные операции (отображается как `ILL`, от **ill**egal). Операция считается нелегальной в следующих случаях:
+
+-   Если в поле инструкции, отвечающем за операция АЛУ, указана битовая последовательность, не входящая в диапазон допустимых значений.
+-   Если инструкция является вычислительной, но в поле инструкции, отвечающем за операция АЛУ, указана битовая последовательность, соответствующая операции, вычисляющей флаг. И обратный случай.
+
+Инструкция `0 0 11 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx` отображается как `NOP` (от **n**o **op**eration).
+
+Соответствие операции ее отображению на семисегментных индикаторах представлено на _рис. 2_:
+
+!['../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_cobra_operations.drawio.svg'](../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_cobra_operations.drawio.svg)
+
+_Рисунок 2. Соответствие операции ее отображению на семисегментных индикаторах._
+
+
+## Демонстрационная программа
+
+В качестве демонстрационной программы, предлагается использовать [example.mem](../example.mem). Описание ее работы можно прочитать в разделе [#финальный обзор](../README.md#финальный-обзор).