大神手工自制CPU的過程

CPU怎么識(shí)別我們寫的代碼？

為了深入理解這個(gè)問題，大神耗時(shí)整整半年，“逐點(diǎn)”焊接，自制了一個(gè)CPU，杰作如下圖所示。

據(jù)大神介紹，他主要采用了如下3個(gè)原材料：

二極管、三極管和電阻。

用一堆開關(guān)做成一個(gè)CPU？

下文介紹下大神自制CPU的過程。

寄存器

通常來講，CPU的結(jié)構(gòu)可以大致分為運(yùn)算邏輯部件、寄存器部件和控制部件等。

而他最先“下手”的，就是CPU的寄存器部分。

大神設(shè)計(jì)了一個(gè)6位的移位寄存器，樣子如下圖，是不是跟想象中的不一樣？

它的作用不僅能是用來存儲(chǔ)，還能在時(shí)鐘信號(hào)的控制下，將數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)行逐次右移或左移。

程序計(jì)數(shù)器

大神處理的第二個(gè)結(jié)構(gòu)，是程序計(jì)數(shù)器（PC）。

它作用簡單來說，就是記錄程序運(yùn)行的位置。而這也是整個(gè)項(xiàng)目下來最耗時(shí)、最復(fù)雜的部分，花了整整3個(gè)月之久。

程序計(jì)數(shù)器涉及的功能那可就多了。像最基本的就是挨個(gè)字節(jié)讀完指令后，計(jì)數(shù)要自動(dòng)+1；而CPU重啟之后，計(jì)數(shù)便會(huì)清零。

而且在不同的條件之下，還要能實(shí)現(xiàn)直接跳轉(zhuǎn)、調(diào)用函數(shù)、函數(shù)返回等功能。

功夫不負(fù)有心人，在經(jīng)歷3個(gè)月令人頭禿的時(shí)光之后，最復(fù)雜的模塊還是被他搞定了。上電測試也沒有問題。

ROM和RAM

硬盤（ROM）和內(nèi)存（RAM）是CPU外，比較龐大兩個(gè)部分。大神用上了比較容易操作的HM628512芯片來做ROM和RAM，如下圖分別是HM芯片（上）、RAM（中）和ROM（下）：

將ROM和RAM組裝上去，現(xiàn)在CPU的基礎(chǔ)模塊已經(jīng)基本完成了。

指令譯碼器

接下來就是打造指令譯碼器。

它主要是用于把傳到這里的CPU指令，進(jìn)行解析運(yùn)行：

再把做加減乘除的運(yùn)算器（ALU）加上去：

最后還得再焊一個(gè)通用緩存上去，這個(gè)全部由三極管、二極管和電阻焊接而成的CPU就完成了！看到這密密麻麻的元件，工程量的浩大就不用多說。

二進(jìn)制編碼

因?yàn)檫@個(gè)CPU的指令集和架構(gòu)都是自主研發(fā)的，所以沒有適配的編程語言。

那怎么能讓它跑起來呢？

純手寫最原始代碼——二進(jìn)制編程！

之后竟然就開啟了上古編程模式——“扣”程序：

一切準(zhǔn)備工作就緒。接下來，便是見證奇跡的時(shí)刻。

上電測試

最開始，程序的運(yùn)行并不是一帆風(fēng)順。即便大神重啟了幾次，跑馬燈的效果偶爾還是出現(xiàn)問題。于是，大神重新編程，一切修改完畢，重新“扣”程序，啟動(dòng)！這一次，就沒有任何的異常了。

審核編輯：湯梓紅。