手工打造CPU ~！！！！

ui

   看看上面这张图，究竟是个什么东东呢？不过是个大学生用的实验仪器吧。啊哈，可能细心的朋友已经看到这个东西下面的“Magic-1 Homebrew CPU”字样了。

    难道这真的是一个CPU？请赶快闭好你张大了的嘴，我来告诉你答案：的确是！这是一个名字叫Bill Buzbee的朋友用200多块74系列的TTL集成电路通过纯手工制造的CPU。


上面这就是其中某一块电路板背后的样子，Bill Buzbee朋友就是用这样普通的电线将所有这些门电路连接到一起，构成了具有完整功能的CPU。

  哦！看看这个强壮的小家伙！他怀里抱的就是这个CPU的外壳了。如果说这是一台计算机，可能你会觉得它还算小巧；但这只是一“块”CPU而已。尽管大型机还没有完全从人们的记忆中消失，我们也还是不禁要用“庞然大物”这个词来形容这“块”CPU。

    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！

    下图就是工作中的Magic-1：



[ Last edited by ui on 2005-6-22 at 15:09 ]

ui

Magic-1是一个名叫Bill Buzbee的家伙手工打造的CPU，也是基于这个CPU制造的计算机的名字。“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，因此想到动手来亲自作一个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。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——

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

u_99

有毅力，不错的构想！老外要是想做些什么，似乎都有很好的支持！没有我们这边这么多的烦心事！

笨笨鸟

强...................

蜡笔

Magic-1成功运行了Fibonacci程序
这个程序执行速度肯定很爽

xxyoursoo

主频“高达”3MHz

真牛

飞雪扬花

真是超级强啊，

steven1900

还是集成电路工艺的东西小巧，^_^

webgenius

怎么看不了图

JimDA

强人啊。

西多

高淫！PF！

moonwang2000

图呢 我要看图

方圓

每看到图片阿
红叉叉

Hasea55

想看图...

julian

我靠,,他好厉害.

iamguest

真够牛差的

sad1111

我是服了

思维方式

不是一般地佩服

艰苦朴树

QUOTE:

Originally posted by u_99 at 2005-6-22 15:24:
有毅力，不错的构想！老外要是想做些什么，似乎都有很好的支持！没有我们这边这么多的烦心事！

主要是东方人和西方人的思维模式和生活方式的不同造成的差异，这是没办法的事~~~