[导读]纯手工打造一个CPU这个事儿。在电子专业的同学眼里,很容易。在计算机专业的同学眼里,稍稍有点复杂,有的专业课的实验课可能会带着同学做一个,或者用Logisim这样的仿真软件去模拟实现一个。在非计算机专业的同学眼里,就有点不敢想象了。我就属于第三种。纯手工做一个CPU有很多好处,做...
纯手工打造一个 CPU 这个事儿。在电子专业的同学眼里,很容易。在计算机专业的同学眼里,稍稍有点复杂,有的专业课的实验课可能会带着同学做一个,或者用 Logisim 这样的仿真软件去模拟实现一个。在非计算机专业的同学眼里,就有点不敢想象了。我就属于第三种。纯手工做一个 CPU 有很多好处,做完了以后确实对计算机组成的原理有了更为深入且直观的理解,而且也能稍稍涉足到电子领域,产生兴趣。所以有那么几个月的时间,我就真正去实践了一下,做出来了一个能跑的玩具版的八位 CPU。哦,这不是最终版的,熟悉我的读者朋友知道,完整版的 CPU 已经因为当时和女朋友吵架,被她怒掰成了两半。如果最终做出来,应该是这个样子。感兴趣的朋友,又不知道如何开始,可以走一遍我的老路,今天分享给大家。当时我完全不知道这玩意该咋弄,网上找了好久也没找到个靠谱的能教我一步步做的,但后来居然发现了这个神奇的网站。https://eater.net/这网站真的是绝了,作者叫 Ben Eater,是个极客,里面放了很多教你如何做各种东西的视频,而且是保姆级教学。而被我发现了,置顶的一个教学就是 Build an 8-bit CPU from scratch,用面包板搭建一个八位的 CPU。于是就照着这个视频一步一步做了。可以点开看一下。 看整体大纲,就是分模块一个个做的,你说你要是花上一段时间都做一遍之后,怎么可能对计算机组成原理不了解呢?简直如数家珍啊。当然我当时遇到的第一个问题就是,买什么材料,这些在这个页面也都包含了,就在前几章里。不过这都是美国的购买方式,当时我也是花了好长时间,把它对应成了在中国的电子元器件的名称。可以想象下当时我的痛苦,在完全没有任何电子知识的情况下,把英文的那些描述转换成中国可以买到的电子器件,我感觉我都可以成为 Ben Eater 在中国的代言人了。准备好这些器材之后,就跟着视频一步一步搭建就好了,我当时是真的跟着视频一步步搭建的,连人家的手法和姿势都不敢不一样,哈哈。比如最先搭建的就是时钟模块,用的是 555 定时器。比如由两个 74LS173 和一个 74LS245 构成一个寄存器以及连接到总线上的过程。然后一根线一根线插,感觉我当时的手都快变小了。哦当然,如果你对电子知识一窍不通零基础的话,比如我,还得先从如何认识色环电阻的阻值开始学起。以及不同种类的电容长什么样。电解电容独石电容
等等。总之吧,这个东西快不得,如果你能坚持下来,最后全都搞起来,会变成这个样子(理想情况)正面图看的话,是这个样子。我总共耗时了两个月时间,不过是因为我一般都是平时中午回家睡觉前,搞个半小时左右,所以每天也就搞半小时而已,周末多搞一点,也就出来了。把这个弄出来之后,好多原理真的是清晰了不少,包括以前知道的知识,在自己动手真正实现的时候,又有完全不同的理解,尤其是整个控制器电路的设计与实现,真的是让我大吃一惊。如果你也想做一个 CPU,不论是帮助自己理解 CPU 原理,还是纯粹想玩一玩,或者想让自己入门电子 DIY 这块寻找一个有趣的突破口,都可以直接登陆这个网站跟着 Eater 大佬的保姆级教学一点点做。不过这个是纯英文的,而且没有字幕,不过好在也有国人帮忙配上了字幕,并且放到了 B 站上。https://space.bilibili.com/3065282/#/channel/detail哦对了,说个小秘密,买这些导线的时候,别买那种固定规格的长度的导线,那样很难调整长度,最终你做出的 CPU 就看着乱乱的。买那种直接一卷的线,然后用剪线钳剪出不同的长度,这个过程看似麻烦,但后期整个线排布得漂漂亮亮的时候,能节省不少时间。是的,不要幻想着一遍成,有次我有个导线插错了一个洞洞,找了好几个小时才找出问题...最后,加油!欢迎大家入坑!
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