Поделиться
Старые микросхемы лучше новых. Из древних компонентов собран полноценный процессор, и он работает. Видео
Инженер собрал полнофункциональный центральный процессор из старых микросхем памяти. Он вручную припаял каждый провод и вдобавок сам написал 1800 строк кода на ассемблере. В числе умений столь уникального процессора – воспроизведение отрывков из фильмов на VFD-дисплее.
Доисторический CPU
Специалист в микроэлектронике собственноручно собрал работающий центральный процессор из горстки старых микросхем, пишет Tom’s Hardware. Его изобретение в десятки раз больше современных Intel Core и AMD Ryzen и занимает примерно четверть стола, но при этом работает.
Над проектом трудился специалист под псевдонимом Majsterkowanie i nie tylko, что в переводе означает «сделай сам и не только»). Подробную информацию о нем он разместил в видеоролике на замедляемом в России YouTube.
Процессор построен на древних микросхемах памяти логических компонентах из восьмибитной эпохи. Современный CPU он заменить не в состоянии, но зато он умеет воспроизводить культовые фильмы, выводя изображение специализированный дисплей.
Проект получил название EPROMINT.
Кучка проводов
Внешне процессор EPROMINT напоминает мешанину из древних печатных плат, проводов и микросхем, которые на самом деле никакие не микро, а макро, если судить по их габаритам. Автор проекта утверждает, что припаял каждый проводок вручную, но их количество он не уточнил.
На создание EPROMINT у него ушло три месяца. За этот срок он полностью спроектировал будущий процессор, собрал готовый образец, подключил его к экрану и даже написал специальный микрокод на ассемблере, занявший 1800 строк. Помимо этого, автор тщательно задокументировал весь процесс, описал каждую деталь архитектуры своего процессора.
От идеи до реализации – три месяца
Как пишет Tom’s Hardware, идея создать такой CPU пришла Majsterkowanie i nie tylko в о время простого эксперимента с устаревшими микросхемами памяти, называемыми EPROM, изначально предназначенными для управления небольшими внешними системами. Автор проекта увидел, насколько просты в работе эти микросхемы, и решил собрать на их основе нечто более сложное.
Инженер сразу же с головой окунулся в схемотехнику, копируя структуру классических процессоров 8-битной эпохи, в частности, таких, как Z80, которые способствовали революции персональных компьютеров. В итоге у него получилось нечто, хоть и не претендующее на элегантность из-за пучков проводов, равно как и на компактность, но при этом но работающее в соответствии с реальными наборами инструкций и даже выполняющее собственный ассемблерный код. Процессор даже реагирует на аппаратные прерывания, притом так же, как и современный процессор, который можно купить в магазине.
Проект начался с самого простого компонента любого процессора: арифметико-логического устройства (АЛУ). Первый прототип, предназначенный для выполнения простых операций сложения, оказался далеко не самым надежным, и автору пришлось избавиться от него.
В дальнейшем таких проблем автор уже не испытывал, и постепенно к его сборке добавились интерфейс памяти и даже контроллер адресной шины, который управлялся вторичным АЛУ. Ко всему этому присоединилась специальная управляющая логика, которая декодирует коды операций и координирует весь поток данных.
Софт, оживляющий «железо»
Программное обеспечение Majsterkowanie i nie tylko писал с нуля. В общей сложности было написано приблизительно 2000 строк кода – они нужны для определения обработки инструкций процессором, оптимизации передачи данных в системе и создания процедур тестирования.
По словам автора, ему пришлось пойти на ряд хитростей, чтобы получить нужный ему результат, поскольку его набор инструкций значительно превосходил возможности процессоров старой школы, включая операции умножения, деления, а также тригонометрические вычисления и даже обработку последовательностей битов.
После итоговой сборки процессор был включен. Во время работы он потреблял ток на уровне 0,25 А. Что касается его размеров и веса, то он занимает четыре полноразмерные макетные платы и обладает массой свыше 500 граммов.
Но еще более впечатляющим является суммарная длина используемых в нем проводов – Tom’s Hardware пишет, что она превышает 1 км.
Домашний кинотеатр
Использовать EPROMINT в современном мире едва ли кто-то будет ввиду его размеров, веса и прочих характеристик 40-летней давности. Но все же кое-что из него удалось выжать – автор проекта придумал, как с его помощью выводить изображение на экран. Правда, и здесь не обошлось без хитростей – изображение выдается не на обычный монитор, а на VFD-дисплей (вакуумно-флюоресцентный дисплей). Такие экраны используют катодолюминесценцию для отображения информации, и их часто можно встретить в бытовой технике.
Короткая ссылка
