自制CPU：从零开始，复古零件打造计算奇迹

「天才与疯子的界限，往往只在一念之间。今天，你将见证一个项目，它的归属令人难以捉摸。」

一位名为 Majsterkowanie i nie tylko（简称 MINT）的YouTuber，亲自揭开了这个项目的神秘面纱。他不仅是一位讲述者，更是这非凡成就的创造者。

近日，MINT在YouTube上展示了一项令人瞠目结舌的杰作——EPROMINT：仅凭一把烙铁、一堆陈旧的存储芯片和8位逻辑器件，从零开始打造了一颗处理器。是的，不是开发板，也不是微控制器，而是一颗功能完备的CPU，拥有执行指令和内存寻址的能力。

不仅如此，这颗自制的CPU还成功连接了VFD屏幕，运行了他亲手编写的代码，甚至播放了低分辨率版的《黑客帝国》……

此外，MINT将项目的所有代码开源到了GitHub上：https://github.com/majsterkowanieinietylko/EPROMINT。他坦言：“这花费了我整整三个月的时间，无数个日夜，我手持烙铁，敲击键盘数百小时，只为给自己和你们开辟一条新路。”

灵感闪现：从旧芯片到非凡创意

这个项目背后没有庞大的团队支持，也没有数百万美元的预算。一切只依靠MINT一人的智慧和努力。

据MINT透露，他萌生自制处理器的念头源于一堆舍不得丢弃的旧内存芯片。“我收集了很多芯片并开始实验。很快我意识到，这些看似过时的零件其实可以拼凑出很酷的东西。”MINT说道。

通过添加外围电路，他制作了一个基于单个内存芯片的开发板，可以执行相对简单的操作。例如控制电机的转速——这使用了所谓的PWM技术，通过快速切换电源开关来调节电机的实际输出效果；又或者在屏幕上显示一条消息。

在另一个实验项目中，MINT还基于单一内存芯片开发了一个可编程模块，并为其设计了简单的编程环境。这让他能够更轻松地更改程序、生成固件并写入芯片。

正是这次体验激发了他一个大胆的设想：如果将多个这样的模块组合起来，是否能构建出一套完整的运算逻辑？甚至造出一颗完整的处理器？

从零开始：打造“计算机起源时代”的致敬之作

作为复古电子学的爱好者，MINT决定打造一款致敬“计算机起源时代”的处理器。他亲手用经典的Z80处理器组装过电脑，因此对处理器架构有着较深的理解。

在这次项目中，他选择了一条极具挑战性的“极简主义”路线：完全摒弃现代集成电路，仅使用旧款内存芯片和8位计算黄金时代的逻辑元件，尝试以最原始的方式构建出一颗CPU。

匠心独运：从ALU到完整模块体系

在设计时，MINT从最基础的组件——算术逻辑单元（ALU）开始。

起初，他研发的第一版原型ALU仅支持简单的加法运算，功能还不够稳定。MINT表示：“这不是在制造玩具，而是要打造一颗完整的处理器。”于是，他重新设计了一个更强大的ALU。

随后的工作就是重复而繁琐的体力活：设计电路布局、焊接插座、走线、安装电容、电源和电线，并不断调试。“每一个模块都花了我好几天时间，但这很值得——我可以随时修改，避免后期返工。”

新的版本不仅更强大，也为后续的功能扩展奠定了基础。

在ALU的基础上，MINT又陆续实现了三个核心模块：

• 内存控制模块：用于数据存储和地址寻址。
• IO接口与程序存储模块：为处理器提供与外部交互的能力，程序指令也储存在这一区域。
• 控制模块（指令调度中心）：负责从程序存储器读取指令，并协调ALU、内存和IO的运行。

组装完成后，这个处理器的总重超过500克。

指令集与汇编代码：定义处理器的“语言”

然而，仅有硬件还不够。还需要定义它的指令集——处理器能执行哪些操作。

MINT指出，这些指令看起来很简单，比如“把内存地址X的值读到寄存器A”，但实现起来却涉及内存控制、地址解码和寄存器写入等多个步骤。

他给每条指令分配了一个操作码（opcode），控制模块就根据这个码来决定电路该如何工作。整个流程复杂但清晰。

“电子艺术”般的调试与纸质文档

为了调试这些程序，MINT还打印了整套纸质文档。纸质的优点是可随时翻阅、便于标注、无需依赖设备。

“真实CPU”的逐步逼近：中断系统、函数调用与堆栈支持

到了这一步，CPU已经基本成型。接下来，MINT写了一个正式的测试程序——让处理器不断闪烁一个LED灯并在接收到中断时点亮另一个LED。

“DIY精神”的极致：开源与后续计划

EPROMINT目前已完全开源。所有电路图、固件、设计文档和指令集说明均可在GitHub（https://github.com/majsterkowanieinietylko/EPROMINT）和Google Drive（https://drive.google.com/drive/folders/11-RFmGcRUevfkHXVt-ET...）上获取。