如何動(dòng)手做出一個(gè) CPU
[導(dǎo)讀]純手工打造一個(gè)CPU這個(gè)事兒。在電子專業(yè)的同學(xué)眼里，很容易。在計(jì)算機(jī)專業(yè)的同學(xué)眼里，稍稍有點(diǎn)復(fù)雜，有的專業(yè)課的實(shí)驗(yàn)課可能會(huì)帶著同學(xué)做一個(gè)，或者用Logisim這樣的仿真軟件去模擬實(shí)現(xiàn)一個(gè)。在非計(jì)算機(jī)專業(yè)的同學(xué)眼里，就有點(diǎn)不敢想象了。我就屬于第三種。純手工做一個(gè)CPU有很多好處，做...
純手工打造一個(gè) CPU 這個(gè)事兒。
在電子專業(yè)的同學(xué)眼里，很容易。在計(jì)算機(jī)專業(yè)的同學(xué)眼里，稍稍有點(diǎn)復(fù)雜，有的專業(yè)課的實(shí)驗(yàn)課可能會(huì)帶著同學(xué)做一個(gè)，或者用 Logisim 這樣的仿真軟件去模擬實(shí)現(xiàn)一個(gè)。在非計(jì)算機(jī)專業(yè)的同學(xué)眼里，就有點(diǎn)不敢想象了。我就屬于第三種。純手工做一個(gè) CPU 有很多好處，做完了以后確實(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)組成的原理有了更為深入且直觀的理解，而且也能稍稍涉足到電子領(lǐng)域，產(chǎn)生興趣。所以有那么幾個(gè)月的時(shí)間，我就真正去實(shí)踐了一下，做出來(lái)了一個(gè)能跑的玩具版的八位 CPU。哦，這不是最終版的，熟悉我的讀者朋友知道，完整版的 CPU 已經(jīng)因?yàn)楫?dāng)時(shí)和女朋友吵架，被她怒掰成了兩半。如果最終做出來(lái)，應(yīng)該是這個(gè)樣子。感興趣的朋友，又不知道如何開(kāi)始，可以走一遍我的老路，今天分享給大家。當(dāng)時(shí)我完全不知道這玩意該咋弄，網(wǎng)上找了好久也沒(méi)找到個(gè)靠譜的能教我一步步做的，但后來(lái)居然發(fā)現(xiàn)了這個(gè)神奇的網(wǎng)站。https://eater.net/這網(wǎng)站真的是絕了，作者叫 Ben Eater，是個(gè)極客，里面放了很多教你如何做各種東西的視頻，而且是保姆級(jí)教學(xué)。而被我發(fā)現(xiàn)了，置頂?shù)囊粋€(gè)教學(xué)就是 Build an 8-bit CPU from scratch，用面包板搭建一個(gè)八位的 CPU。于是就照著這個(gè)視頻一步一步做了。可以點(diǎn)開(kāi)看一下。?看整體大綱，就是分模塊一個(gè)個(gè)做的，你說(shuō)你要是花上一段時(shí)間都做一遍之后，怎么可能對(duì)計(jì)算機(jī)組成原理不了解呢？簡(jiǎn)直如數(shù)家珍啊。當(dāng)然我當(dāng)時(shí)遇到的第一個(gè)問(wèn)題就是，買什么材料，這些在這個(gè)頁(yè)面也都包含了，就在前幾章里。不過(guò)這都是美國(guó)的購(gòu)買方式，當(dāng)時(shí)我也是花了好長(zhǎng)時(shí)間，把它對(duì)應(yīng)成了在中國(guó)的電子元器件的名稱。可以想象下當(dāng)時(shí)我的痛苦，在完全沒(méi)有任何電子知識(shí)的情況下，把英文的那些描述轉(zhuǎn)換成中國(guó)可以買到的電子器件，我感覺(jué)我都可以成為 Ben Eater 在中國(guó)的代言人了。準(zhǔn)備好這些器材之后，就跟著視頻一步一步搭建就好了，我當(dāng)時(shí)是真的跟著視頻一步步搭建的，連人家的手法和姿勢(shì)都不敢不一樣，哈哈。比如最先搭建的就是時(shí)鐘模塊，用的是 555 定時(shí)器。比如由兩個(gè) 74LS173 和一個(gè) 74LS245 構(gòu)成一個(gè)寄存器以及連接到總線上的過(guò)程。然后一根線一根線插，感覺(jué)我當(dāng)時(shí)的手都快變小了。哦當(dāng)然，如果你對(duì)電子知識(shí)一竅不通零基礎(chǔ)的話，比如我，還得先從如何認(rèn)識(shí)色環(huán)電阻的阻值開(kāi)始學(xué)起。以及不同種類的電容長(zhǎng)什么樣。電解電容獨(dú)石電容
等等。總之吧，這個(gè)東西快不得，如果你能堅(jiān)持下來(lái)，最后全都搞起來(lái)，會(huì)變成這個(gè)樣子（理想情況）正面圖看的話，是這個(gè)樣子。我總共耗時(shí)了兩個(gè)月時(shí)間，不過(guò)是因?yàn)槲乙话愣际瞧綍r(shí)中午回家睡覺(jué)前，搞個(gè)半小時(shí)左右，所以每天也就搞半小時(shí)而已，周末多搞一點(diǎn)，也就出來(lái)了。把這個(gè)弄出來(lái)之后，好多原理真的是清晰了不少，包括以前知道的知識(shí)，在自己動(dòng)手真正實(shí)現(xiàn)的時(shí)候，又有完全不同的理解，尤其是整個(gè)控制器電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，真的是讓我大吃一驚。如果你也想做一個(gè) CPU，不論是幫助自己理解 CPU 原理，還是純粹想玩一玩，或者想讓自己入門電子 DIY 這塊尋找一個(gè)有趣的突破口，都可以直接登陸這個(gè)網(wǎng)站跟著 Eater 大佬的保姆級(jí)教學(xué)一點(diǎn)點(diǎn)做。不過(guò)這個(gè)是純英文的，而且沒(méi)有字幕，不過(guò)好在也有國(guó)人幫忙配上了字幕，并且放到了 B 站上。https://space.bilibili.com/3065282/#/channel/detail哦對(duì)了，說(shuō)個(gè)小秘密，買這些導(dǎo)線的時(shí)候，別買那種固定規(guī)格的長(zhǎng)度的導(dǎo)線，那樣很難調(diào)整長(zhǎng)度，最終你做出的 CPU 就看著亂亂的。
買那種直接一卷的線，然后用剪線鉗剪出不同的長(zhǎng)度，這個(gè)過(guò)程看似麻煩，但后期整個(gè)線排布得漂漂亮亮的時(shí)候，能節(jié)省不少時(shí)間。是的，不要幻想著一遍成，有次我有個(gè)導(dǎo)線插錯(cuò)了一個(gè)洞洞，找了好幾個(gè)小時(shí)才找出問(wèn)題...最后，加油！歡迎大家入坑！
在電子專業(yè)的同學(xué)眼里，很容易。在計(jì)算機(jī)專業(yè)的同學(xué)眼里，稍稍有點(diǎn)復(fù)雜，有的專業(yè)課的實(shí)驗(yàn)課可能會(huì)帶著同學(xué)做一個(gè)，或者用 Logisim 這樣的仿真軟件去模擬實(shí)現(xiàn)一個(gè)。在非計(jì)算機(jī)專業(yè)的同學(xué)眼里，就有點(diǎn)不敢想象了。我就屬于第三種。純手工做一個(gè) CPU 有很多好處，做完了以后確實(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)組成的原理有了更為深入且直觀的理解，而且也能稍稍涉足到電子領(lǐng)域，產(chǎn)生興趣。所以有那么幾個(gè)月的時(shí)間，我就真正去實(shí)踐了一下，做出來(lái)了一個(gè)能跑的玩具版的八位 CPU。哦，這不是最終版的，熟悉我的讀者朋友知道，完整版的 CPU 已經(jīng)因?yàn)楫?dāng)時(shí)和女朋友吵架，被她怒掰成了兩半。如果最終做出來(lái)，應(yīng)該是這個(gè)樣子。感興趣的朋友，又不知道如何開(kāi)始，可以走一遍我的老路，今天分享給大家。當(dāng)時(shí)我完全不知道這玩意該咋弄，網(wǎng)上找了好久也沒(méi)找到個(gè)靠譜的能教我一步步做的，但后來(lái)居然發(fā)現(xiàn)了這個(gè)神奇的網(wǎng)站。https://eater.net/這網(wǎng)站真的是絕了，作者叫 Ben Eater，是個(gè)極客，里面放了很多教你如何做各種東西的視頻，而且是保姆級(jí)教學(xué)。而被我發(fā)現(xiàn)了，置頂?shù)囊粋€(gè)教學(xué)就是 Build an 8-bit CPU from scratch，用面包板搭建一個(gè)八位的 CPU。于是就照著這個(gè)視頻一步一步做了。可以點(diǎn)開(kāi)看一下。?看整體大綱，就是分模塊一個(gè)個(gè)做的，你說(shuō)你要是花上一段時(shí)間都做一遍之后，怎么可能對(duì)計(jì)算機(jī)組成原理不了解呢？簡(jiǎn)直如數(shù)家珍啊。當(dāng)然我當(dāng)時(shí)遇到的第一個(gè)問(wèn)題就是，買什么材料，這些在這個(gè)頁(yè)面也都包含了，就在前幾章里。不過(guò)這都是美國(guó)的購(gòu)買方式，當(dāng)時(shí)我也是花了好長(zhǎng)時(shí)間，把它對(duì)應(yīng)成了在中國(guó)的電子元器件的名稱。可以想象下當(dāng)時(shí)我的痛苦，在完全沒(méi)有任何電子知識(shí)的情況下，把英文的那些描述轉(zhuǎn)換成中國(guó)可以買到的電子器件，我感覺(jué)我都可以成為 Ben Eater 在中國(guó)的代言人了。準(zhǔn)備好這些器材之后，就跟著視頻一步一步搭建就好了，我當(dāng)時(shí)是真的跟著視頻一步步搭建的，連人家的手法和姿勢(shì)都不敢不一樣，哈哈。比如最先搭建的就是時(shí)鐘模塊，用的是 555 定時(shí)器。比如由兩個(gè) 74LS173 和一個(gè) 74LS245 構(gòu)成一個(gè)寄存器以及連接到總線上的過(guò)程。然后一根線一根線插，感覺(jué)我當(dāng)時(shí)的手都快變小了。哦當(dāng)然，如果你對(duì)電子知識(shí)一竅不通零基礎(chǔ)的話，比如我，還得先從如何認(rèn)識(shí)色環(huán)電阻的阻值開(kāi)始學(xué)起。以及不同種類的電容長(zhǎng)什么樣。電解電容獨(dú)石電容
等等。總之吧，這個(gè)東西快不得，如果你能堅(jiān)持下來(lái)，最后全都搞起來(lái)，會(huì)變成這個(gè)樣子（理想情況）正面圖看的話，是這個(gè)樣子。我總共耗時(shí)了兩個(gè)月時(shí)間，不過(guò)是因?yàn)槲乙话愣际瞧綍r(shí)中午回家睡覺(jué)前，搞個(gè)半小時(shí)左右，所以每天也就搞半小時(shí)而已，周末多搞一點(diǎn)，也就出來(lái)了。把這個(gè)弄出來(lái)之后，好多原理真的是清晰了不少，包括以前知道的知識(shí)，在自己動(dòng)手真正實(shí)現(xiàn)的時(shí)候，又有完全不同的理解，尤其是整個(gè)控制器電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，真的是讓我大吃一驚。如果你也想做一個(gè) CPU，不論是幫助自己理解 CPU 原理，還是純粹想玩一玩，或者想讓自己入門電子 DIY 這塊尋找一個(gè)有趣的突破口，都可以直接登陸這個(gè)網(wǎng)站跟著 Eater 大佬的保姆級(jí)教學(xué)一點(diǎn)點(diǎn)做。不過(guò)這個(gè)是純英文的，而且沒(méi)有字幕，不過(guò)好在也有國(guó)人幫忙配上了字幕，并且放到了 B 站上。https://space.bilibili.com/3065282/#/channel/detail哦對(duì)了，說(shuō)個(gè)小秘密，買這些導(dǎo)線的時(shí)候，別買那種固定規(guī)格的長(zhǎng)度的導(dǎo)線，那樣很難調(diào)整長(zhǎng)度，最終你做出的 CPU 就看著亂亂的。
買那種直接一卷的線，然后用剪線鉗剪出不同的長(zhǎng)度，這個(gè)過(guò)程看似麻煩，但后期整個(gè)線排布得漂漂亮亮的時(shí)候，能節(jié)省不少時(shí)間。是的，不要幻想著一遍成，有次我有個(gè)導(dǎo)線插錯(cuò)了一個(gè)洞洞，找了好幾個(gè)小時(shí)才找出問(wèn)題...最后，加油！歡迎大家入坑！
下載文檔
