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真·手搓CPU!旧芯片打造完整CPU:纯手工焊接+1800行汇编代码
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快科技 7 月 15 日消息,一位爱好者使用了老式内存芯片和 8-bit 时代的逻辑元件,打造出了一整个处理器,不是开发板,不是微控制器,而是一个功能完全的、能够执行指令、进行内存寻址的 CPU。

这位名叫 Majsterkowanie i nie tylko(简称 MINT)的极客爱好者,历时三个月完成了这个名为 EPROMINT 的项目。

MINT 从一个简单的实验开始,利用过时的 EPROM 内存芯片控制小型外部系统,例如 PWM 调光器或消息显示器。

他发现,如果内存可以模拟基本逻辑,那么构建一个完整处理器的思路或许并非遥不可及,于是,他一头扎进了电路图和经典 8-bit CPU(如 Z80)的架构研究中。

最终,他成功打造了一台功能齐全的 CPU,看起来不时尚或不精致,但它根据真实的指令集运行,执行自己的汇编代码,并像商业处理器一样响应硬件中断。

项目从最基本的算术逻辑单元(ALU)开始,最初的原型因不可靠而被废弃,后续的版本则便于调试。

随后,他又增加了内存接口、地址总线控制器(由第二个 ALU 驱动)以及控制逻辑,后者负责解码操作码并协调整个数据流。

软件部分同样是从零开始编写的,近 2000 行代码定义了处理器如何处理指令、优化数据流动,并创建了测试程序。

这些代码是基于早期电路板的定制开发工具编写的,其指令集甚至超越了老式 CPU 所能做到的,包括乘法、除法、三角函数计算甚至位序列处理等操作。

当所有模块连接完成后,CPU 首次通电,电流为 250 毫安,经过测试,它不仅能运行闪烁的 LED 程序,还能在检测到中断时点亮第二个 LED,能够像真实处理器一样处理外部事件。

最终,这台 CPU 由四块全尺寸的穿孔板组成,重达 500 多克,如果将所有电线拉直,总长度超过 1 公里,所有逻辑运算都通过预编程的内存实现,数据路由和指令解码等功能均依赖于此。

与现代芯片不同,这台 CPU 的执行路径完全暴露,每个时钟周期、每个操作码以及所有寄存器的变化都清晰可见。

为了展示这台 CPU 的功能,MINT 将其连接到一台 VFD 显示屏上,并编写代码播放《黑客帝国》的片段。

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