如何動手做出一個 CPU
[導讀]純手工打造一個CPU這個事兒。在電子專業(yè)的同學眼里，很容易。在計算機專業(yè)的同學眼里，稍稍有點復雜，有的專業(yè)課的實驗課可能會帶著同學做一個，或者用Logisim這樣的仿真軟件去模擬實現(xiàn)一個。在非計算機專業(yè)的同學眼里，就有點不敢想象了。我就屬于第三種。純手工做一個CPU有很多好處，做...
純手工打造一個 CPU 這個事兒。
在電子專業(yè)的同學眼里，很容易。在計算機專業(yè)的同學眼里，稍稍有點復雜，有的專業(yè)課的實驗課可能會帶著同學做一個，或者用 Logisim 這樣的仿真軟件去模擬實現(xiàn)一個。在非計算機專業(yè)的同學眼里，就有點不敢想象了。我就屬于第三種。純手工做一個 CPU 有很多好處，做完了以后確實對計算機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域，產(chǎn)生興趣。所以有那么幾個月的時間，我就真正去實踐了一下，做出來了一個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)因為當時和女朋友吵架，被她怒掰成了兩半。如果最終做出來，應該是這個樣子。感興趣的朋友，又不知道如何開始，可以走一遍我的老路，今天分享給大家。當時我完全不知道這玩意該咋弄，網(wǎng)上找了好久也沒找到個靠譜的能教我一步步做的，但后來居然發(fā)現(xiàn)了這個神奇的網(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，而且是保姆級教學。而被我發(fā)現(xiàn)了，置頂?shù)囊粋€教學就是 Build an 8-bit CPU from scratch，用面包板搭建一個八位的 CPU。于是就照著這個視頻一步一步做了。可以點開看一下。?看整體大綱，就是分模塊一個個做的，你說你要是花上一段時間都做一遍之后，怎么可能對計算機組成原理不了解呢？簡直如數(shù)家珍啊。當然我當時遇到的第一個問題就是，買什么材料，這些在這個頁面也都包含了，就在前幾章里。不過這都是美國的購買方式，當時我也是花了好長時間，把它對應成了在中國的電子元器件的名稱。可以想象下當時我的痛苦，在完全沒有任何電子知識的情況下，把英文的那些描述轉換成中國可以買到的電子器件，我感覺我都可以成為 Ben Eater 在中國的代言人了。準備好這些器材之后，就跟著視頻一步一步搭建就好了，我當時是真的跟著視頻一步步搭建的，連人家的手法和姿勢都不敢不一樣，哈哈。比如最先搭建的就是時鐘模塊，用的是 555 定時器。比如由兩個 74LS173 和一個 74LS245 構成一個寄存器以及連接到總線上的過程。然后一根線一根線插，感覺我當時的手都快變小了。哦當然，如果你對電子知識一竅不通零基礎的話，比如我，還得先從如何認識色環(huán)電阻的阻值開始學起。以及不同種類的電容長什么樣。電解電容獨石電容
等等。總之吧，這個東西快不得，如果你能堅持下來，最后全都搞起來，會變成這個樣子（理想情況）正面圖看的話，是這個樣子。我總共耗時了兩個月時間，不過是因為我一般都是平時中午回家睡覺前，搞個半小時左右，所以每天也就搞半小時而已，周末多搞一點，也就出來了。把這個弄出來之后，好多原理真的是清晰了不少，包括以前知道的知識，在自己動手真正實現(xiàn)的時候，又有完全不同的理解，尤其是整個控制器電路的設計與實現(xiàn)，真的是讓我大吃一驚。如果你也想做一個 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 這塊尋找一個有趣的突破口，都可以直接登陸這個網(wǎng)站跟著 Eater 大佬的保姆級教學一點點做。不過這個是純英文的，而且沒有字幕，不過好在也有國人幫忙配上了字幕，并且放到了 B 站上。https://space.bilibili.com/3065282/#/channel/detail哦對了，說個小秘密，買這些導線的時候，別買那種固定規(guī)格的長度的導線，那樣很難調(diào)整長度，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度，這個過程看似麻煩，但后期整個線排布得漂漂亮亮的時候，能節(jié)省不少時間。是的，不要幻想著一遍成，有次我有個導線插錯了一個洞洞，找了好幾個小時才找出問題...最后，加油！歡迎大家入坑！
在電子專業(yè)的同學眼里，很容易。在計算機專業(yè)的同學眼里，稍稍有點復雜，有的專業(yè)課的實驗課可能會帶著同學做一個，或者用 Logisim 這樣的仿真軟件去模擬實現(xiàn)一個。在非計算機專業(yè)的同學眼里，就有點不敢想象了。我就屬于第三種。純手工做一個 CPU 有很多好處，做完了以后確實對計算機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域，產(chǎn)生興趣。所以有那么幾個月的時間，我就真正去實踐了一下，做出來了一個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)因為當時和女朋友吵架，被她怒掰成了兩半。如果最終做出來，應該是這個樣子。感興趣的朋友，又不知道如何開始，可以走一遍我的老路，今天分享給大家。當時我完全不知道這玩意該咋弄，網(wǎng)上找了好久也沒找到個靠譜的能教我一步步做的，但后來居然發(fā)現(xiàn)了這個神奇的網(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，而且是保姆級教學。而被我發(fā)現(xiàn)了，置頂?shù)囊粋€教學就是 Build an 8-bit CPU from scratch，用面包板搭建一個八位的 CPU。于是就照著這個視頻一步一步做了。可以點開看一下。?看整體大綱，就是分模塊一個個做的，你說你要是花上一段時間都做一遍之后，怎么可能對計算機組成原理不了解呢？簡直如數(shù)家珍啊。當然我當時遇到的第一個問題就是，買什么材料，這些在這個頁面也都包含了，就在前幾章里。不過這都是美國的購買方式，當時我也是花了好長時間，把它對應成了在中國的電子元器件的名稱。可以想象下當時我的痛苦，在完全沒有任何電子知識的情況下，把英文的那些描述轉換成中國可以買到的電子器件，我感覺我都可以成為 Ben Eater 在中國的代言人了。準備好這些器材之后，就跟著視頻一步一步搭建就好了，我當時是真的跟著視頻一步步搭建的，連人家的手法和姿勢都不敢不一樣，哈哈。比如最先搭建的就是時鐘模塊，用的是 555 定時器。比如由兩個 74LS173 和一個 74LS245 構成一個寄存器以及連接到總線上的過程。然后一根線一根線插，感覺我當時的手都快變小了。哦當然，如果你對電子知識一竅不通零基礎的話，比如我，還得先從如何認識色環(huán)電阻的阻值開始學起。以及不同種類的電容長什么樣。電解電容獨石電容
等等。總之吧，這個東西快不得，如果你能堅持下來，最后全都搞起來，會變成這個樣子（理想情況）正面圖看的話，是這個樣子。我總共耗時了兩個月時間，不過是因為我一般都是平時中午回家睡覺前，搞個半小時左右，所以每天也就搞半小時而已，周末多搞一點，也就出來了。把這個弄出來之后，好多原理真的是清晰了不少，包括以前知道的知識，在自己動手真正實現(xiàn)的時候，又有完全不同的理解，尤其是整個控制器電路的設計與實現(xiàn)，真的是讓我大吃一驚。如果你也想做一個 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 這塊尋找一個有趣的突破口，都可以直接登陸這個網(wǎng)站跟著 Eater 大佬的保姆級教學一點點做。不過這個是純英文的，而且沒有字幕，不過好在也有國人幫忙配上了字幕，并且放到了 B 站上。https://space.bilibili.com/3065282/#/channel/detail哦對了，說個小秘密，買這些導線的時候，別買那種固定規(guī)格的長度的導線，那樣很難調(diào)整長度，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度，這個過程看似麻煩，但后期整個線排布得漂漂亮亮的時候，能節(jié)省不少時間。是的，不要幻想著一遍成，有次我有個導線插錯了一個洞洞，找了好幾個小時才找出問題...最后，加油！歡迎大家入坑！
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