Premio Hackaday 2023: costruire un relè ALU

Nov 25, 2023

C'è molto di vero nel consiglio secondo cui, per comprendere veramente qualcosa, è necessario costruirla da soli partendo da zero. Questa è l'idea alla base della candidatura di [Christian] per la categoria Re-engineering Education del Premio Hackaday 2023. Costruita come dimostratore educativo, questa è un'unità aritmetico-logica (ALU) completa che utilizza relè discreti - e nemmeno tipi ad alta densità - questi sono del tipo con involucro trasparente che suona il clacson.

Il design è accuratamente, intenzionalmente, suddiviso lungo linee funzionali, con quattro design PCB personalizzati, ciascuna scheda operante a 4 bit. Per gestire una parola lunga un byte, le schede vengono semplicemente collegate in cascata, per un totale di otto. Il registro, il sommatore, la funzione logica e le schede multiplex sono il cuore della build con altre due schede personalizzate per la visualizzazione (utilizzando un Arduino per comodità) e IO che formano l'interfaccia. Dopotutto, una CPU di base è solo una ALU e un po' di controllo attorno ad essa, la magia è davvero nell'ALU.

Le operazioni logiche fondamentali che operano su due operandi, {A, B} sono A, ~A, B, ~B, A o B, A e B, A xo B, possono essere calcolate da soli quattro relè per bit. Le uscite logiche devono essere inserite in un selettore da 7 a 1 bit prima di essere inviate al registro di uscita, ma questo è il lavoro di una scheda separata. La funzione del sommatore è la più elementare, consiste semplicemente di una coppia di mezzi sommatori e di un gate OR per gestire il concatenamento degli ingressi di riporto e generare l'output della catena di riporto.

I cavi stampati in 3D sono un bel tocco e consentono un lavoro di cablaggio accurato per legare il tutto.

Per una CPU basata su relè più completa, puoi dare un'occhiata al progetto del computer relè MERCIA, per non parlare di questa build meravigliosamente raffinata.