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DIY传奇:小哥手工打造复古CPU

想象一下,仅凭一把烙铁,历时三个月,你能创造什么奇迹?

这位昵称MINT的网友,从零开始,亲手打造了一款CPU,从设计、布线到编程,全程亲力亲为。

而且,他使用的是上世纪七八十年代的旧内存芯片和逻辑元件。

DIY传奇:小哥手工打造复古CPU DIY CPU 复古 开源 第1张

为了展示一下实力,MINT小哥亲自编写了一些代码,用这款手搓CPU在VFD屏幕上播放了《黑客帝国》。

虽然分辨率不高,但能流畅播放已经非常厉害了。

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纯手工打造的CPU终极形态

这款手搓的CPU名为EPROMINT,从外观来看,整个CPU由四块穿孔板组成,总重量约500克。如果将所有线路展开,总长度大概能有一千米。

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在配置上,EPROMINT仍是8位,与现在的64位性能相比自然逊色(具体差距如下)。

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但与几十年前的8位CPU相比,它仍然相当出色。不仅能运行真实的指令集,还能执行自己的汇编代码,并能像商用处理器一样对硬件中断做出反应。

甚至其运算速度比当时的经典产品还要强劲。

例如驱动Apple I/II、任天堂红白机的MOS 6502,或主导CP/M系统的Z80,在这个手搓的CPU面前可能都要稍逊一筹。能流畅播放《黑客帝国》就是很好的证明。

EPROMINT是如何诞生的?

最初,MINT小哥有了纯手搓CPU的想法,这源于他之前使用过时EPROM存储芯片制作的一个能控制小型系统的开发板实验。

例如调节电机转速或控制消息显示屏。

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这个实验瞬间点燃了他内心的DIY热情,既然内存能模拟基本逻辑,那么用它打造一款完整的CPU也并非不可能。

于是,手搓CPU的计划便顺利提上了日程。

手搓CPU主要包括四个模块:

  • 算术逻辑运算单元(ALU):负责执行算术和逻辑运算。
  • 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CPU提供与外部交互的能力。
  • 控制模块:读取指令并协调前三个模块。

虽然听起来很简单,但实际操作起来却困难重重。

以ALU为例,其设计就是一大难题。最初设计的ALU只能处理最简单的加法运算,性能也不可靠。后来经过不断摸索才决定将其设计成全插槽式,便于调试。

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而在手搓CPU的过程中,MINT小哥是个不折不扣的完美主义者。如果一个模块没做到最好就会一直修改……

当然硬件设计出来后还需要相应的指令集以决定CPU未来的用途。在这部分MINT小哥也是从零开始写了将近2,

手搓CPU的意义何在?