從無到有(make something from scratch)一直是工程師的浪漫,例如自行調(diào)配出操作系統(tǒng),、自己寫系統(tǒng)核心等(如 Linux),。然而在家從無到有打造出“一顆”CPU 就沒聽過了吧?最近有一位 YouTuber 就在免焊萬用電路板(俗稱面包板)上,,以跳線實做出自己設(shè)計的 CPU,。
CPU(中央處理器),這么一小顆神奇的高科技黑方塊,,是現(xiàn)代電腦的核心元件,,大多數(shù)電腦設(shè)備都是 64 位 CPU,技術(shù)層次之深,、設(shè)計之復(fù)雜,,要從無到有重新設(shè)計、打造出全新的 CPU 談何容易,?1970 年代個人電腦剛萌芽時期的 Intel 8008,、Zilog Z80 等 8 位處理器相對單純原始,應(yīng)該比較容易做得到吧,?盡管如此,,從無到有開發(fā)出一個新的 8 位 CPU 也不是容易事。
不是 AMD,、Intel,、ARM 等大公司,自己打造 CPU 有可能嗎?YouTuber 保羅·君士坦?。≒aulo Constantino )就向大家證明了這并非辦不到的事,。他在自己的 Github 進行名為 Dreamcatcher 的完全自行開發(fā)電腦計劃──把電腦里每個必要元件都重新設(shè)計、手工做出來,。
對未受過訓(xùn)練的人來說,,君士坦丁的 CPU 作品看起來就像板子上一團又一團的電線。他的作品基于 74HC 系列的 CMOS 積體電路,,插在面包板上用電線跳接起來,,他花了兩天時間畫電路圖、一個星期時間實際制作,。目前還很簡陋,,編寫程序需要用 DIP 開關(guān)進行,根據(jù)影片,,目前只運作過簡單程序:從 0 記數(shù)到 255(用一排 8 個 LED 燈以二進位表示),、演奏音階、演奏走音的馬里奧兄弟主題曲,。
簡陋歸簡陋,,不過影片拍攝的時候是 8 位,現(xiàn)在已經(jīng)進化到 16 位,,一共擁有 256 道指令的指令集(instructions),現(xiàn)在還做好了簡單的 BIOS(基本輸入輸出系統(tǒng)),,當(dāng)然又是另外一團電線亂亂的面包板。謝天謝地,,終于可以輸出畫面到屏幕上了,君士坦丁的下一個目標(biāo)就是再做好連接鍵盤的功能,,這樣寫程序就方便多了,,最終目標(biāo)又能運作 MS-DOS 或 Minix 系統(tǒng),。
這樣用面包版繞線做 CPU 原型簡直就像愚公移山,,不過今日我們認為 PCB 印刷電路板印制,、硬件描述語言(Verilog VHDL)、FPGA(可程序化的積體電路)技術(shù)是理所當(dāng)然,,而 1980 年以前,,還沒有這些技術(shù),CPU 原型就是如此打造,。一位矢志從無到有重造輪子的自造者,,自然要用古法來制作 CPU 原型啰。