XSLT存档  

不及格的程序员-八神

 查看分类:  ASP.NET XML/XSLT JavaScripT   我的MSN空间Blog
posts - 170,  comments - 1171,  trackbacks - 0
公告

世界超强完美DIY 电子奇才五年全手工制作CPU

2015-07-08 极客范

(点击上方公众号,可快速关注我们)

 

在如今越来越靠程序化、流水线作业来完成生产的制造业中,想找一件手工打造的产品,真是越来越难了。

 

好在当今社会中,还是有一些强人在孜孜不倦的在完成着心中的“完美

DIY”梦想。因此也使我们多了一些大开眼界、崇拜和向慕的机会。

 

 

这个神奇的Magic-1,就是由一个名叫Bill Buzbee的家伙手工打造的CPU。而Magic-1也是基于这个CPU制造的计算机的名字。有意思的是,“制作Magic-1的念头是在一次午餐中冒出来的”,Buzbee说。

 

Buzbee是一位编译器作者。但他为自己不熟悉CPU的实际工作而感到郁闷。因此想到了亲自动手来作一个CPU。Buzbee在大学时候没有学过任何电子类的课程,而且对于晶体管、电阻、电容等也只是一知半解。不过他的朋友Ken想到有一本老杂志曾经介绍过如何使用TTL集成电路来制作极其简单的CPU,并推荐他去看一看。一周后,Buzbee找到了这些文章,并全部读了一遍。然后在下一次午餐上,Buzbee对Ken说起决定自己打造一个CPU。Ken说:“为什么不呢?”于是,Bill Buzbee的Magic-1项目拉开了序幕。

 

纯手工CPU制造编年大史记

 

  • 2001年12月6日 Buzbee开始写项目日志,并为自己制定了一张艰难但还算乐观的日程表

  • 2001年12月18日 完成错误处理和中断机制的基本设计

  • 2001年12月29日 完成微代码的第一轮设计

  • 2002年1月6日 完成了Magic-1模拟器,可以对调用/返回指令序列进行跟踪

  • 2002年1月8日 模拟了Fibonacci函数,并丰富了软件接口约定

  • 2002年1月13日 Magic-1汇编器(qas)成形

  • 2002年1月18日 决定是选择大尾数法还是小尾数法表示整数的字节顺序,最终选择了大尾数法

  • 2002年2月28日 在模拟器中完成了页面错误机制

  • 2002年3月9日 决定使用普通电线来进行连线

  • 2002年6月3日 对指令集架构进行了意义重大的改变

  • 2002年6月4日 用C语言编写了Fabonacci程序并编译为Magic汇编程序

  • 2002年6月22日 改用分立的数据和代码地址空间

  • 2002年6月25日 设计用于多进程的上下文环境切换

  • 2002年7月12日 完成对微代码的重写工作

  • 2002年8月13日 放弃对rotate指令的支持

  • 2002年9月11日 上了Gil Smith的一堂电子电路课程

  • 2002年9月22日 从eBay上买了板材和外壳

  • 2002年的其他日子 向Ken Sumrall请教如何使用寄存器,从他那里学到了Ohm规则

  • 2003年3月30日 从Jhon Doran的D16/M中得到了灵感,完成了ALU/寄存器板的架构

  • 2003年4月13日 完成控制板的架构

  • 2003年4月14日 思考前面板的架构

  • 2003年5月3日 第一轮架构设计完毕

  • 2003年5月6日 将构建环境从Linux一直到Windows

  • 2003年5月16日 构思新的Magic-1模拟器

  • 2003年5月27日 在新的模拟器上成功运行了Fibonacci程序

  • 2003年6月3日 完成了新的汇编器功能

  • 2003年6月21日 Magic架构验证和测试用例达到了100%覆盖率

  • 2003年6月23日 Alistair Roe通过email提出了Magic-1外壳的构想

  • 2003年8月3日 将LCC(C编译器)一直到了Magic上

  • 2003年8月10日 在模拟器上成功地实现了Fibonacci程序的C语言版本 (这一天是Buzbee的生日)

  • 2003年8月27日 从David Conroy那里学到了信号完整性

  • 2003年9月18日 决定使用普通的带皮电线进行连接(奇怪,前面已经决定一次了)

  • 2004年1月3日 完成了全部的设计工作,开始制作

  • 2004年1月18日 Magic-1有了第一次心跳

  • 2004年1月26日 前面板完成

  • 2004年2月9日 内存板完成

  • 2004年2月20日 EPROM子板完成

  • 2004年2月26日 设备板完成

  • 2004年3月7日 微代码序列成功运转

  • 2004年3月9日 执行了第一条指令

  • 2004年3月19日 控制板完成

  • 2004年4月8日 尝试发布前期的工作

  • 2004年4月12日 ALU/寄存器板完成;同日被告知,发布尝试失败

  • 2004年4月13日 Magic-1成功运行了Fibonacci程序!

  • 2004年4月25日 Dave Conroy的测试会话发现了不真实的内存碎片

  • 2004年5月3日 Magic-1能“说话”了

  • 2004年5月8日 运行“Sieve of Erasthones”基准

  • 2004年5月16日 完成了IDE接口,Alistair Roe完成了外壳设计

  • 2004年7月23日 发布基本架构

  • 2004年9月12日 用户模式程序可以工作

  • 2004年9月15日 运行“Dhrystone”基准

  • 2004年9月22日 使用copy-on-write实现了fork()

  • 2004年10月23日 Magic-1的Dhrystone得分达到了384(0.25MIPS)

  • 2004年10月31日 运行Colossal Cave Adventure

  • 2005年4月9日 Alistair Roe设计的外壳到货

  • 2005年5月13日 Magic-1的硬件设计完毕

 

 

 

镂空的顶板,可以看到内部的照明蓝光,非常绚丽

 

 

学过数字逻辑和数字电路的朋友一定知道,通过使用TTL门电路,的确是能够实现一个CPU的;笔者在大学时也曾在软件上使用74系列芯片模拟过功能非常简单 的CPU。然而,Buzbee朋友搞得这个家伙却是一个功能完全的CPU,我不知该如何形容它的功能,我本想说“麻雀虽小,五脏俱全”,但是……

 

这款“家酿”CPU可以支持完整的硬件地址转换、内存影射IO和DMA,并且支持多进程,主频“高达”3MHz;该CPU采用8位地址总线,每个进程拥有128K地址空间,其中包括32个2K的数据页和32个2K的代码页,这些地址影射到22位的物理地址空间中,如果算上外部设备的地址空间就是23位物理 地址空间。

 

怎么样?够强的吧?这还不算什么,这个Buzbee还用这个CPU组装了一台微型计算机,名字就叫Magic-1,这台计 算机包括两个串口和一块20M的1.3吋硬盘和另一块30M硬盘。最让人“乍舌”的事,这位朋友还将这台计算机做为一个Web服务器,同时支持 Telnet会话(虽然只支持一个会话)。哦,还有,为了让这个系统能够跑起来,Buzbee还为它准备了一个C编译器!

 

ALU/寄存器板的元件面

 

 

ALU/寄存器板的连线面

 

 

控制板的元件面

 

 

设备板的元件面,中间有一块锂电池

 

 

看看背面连线的局部图

 

 

出处:百度文库

链接:http://wenku.baidu.com/view/e4874ad8ce2f0066f5332280

posted on 2015-07-14 10:34 不及格的程序员-八神 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏