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Jun 25, 2023

Prix ​​Hackaday 2023 : Construire un relais ALU

Il y a beaucoup de vérité dans le conseil selon lequel, pour vraiment comprendre quelque chose, vous devez le construire vous-même à partir de zéro. C'est l'idée derrière la candidature de [Christian] au programme d'éducation en réingénierie.

Il y a beaucoup de vérité dans le conseil selon lequel, pour vraiment comprendre quelque chose, vous devez le construire vous-même à partir de zéro. C'est l'idée derrière la candidature de [Christian] dans la catégorie Re-engineering Education du Hackaday Prize 2023. Construit comme un démonstrateur pédagogique, il s'agit d'une unité arithmétique-logique (ALU) complète utilisant des relais discrets - et pas non plus des types haute densité - ce sont les gros klaxons à boîtier clair.

La conception est soigneusement et intentionnellement divisée selon des lignes fonctionnelles, avec quatre conceptions de PCB personnalisées, chaque carte fonctionnant sur 4 bits. Pour gérer un mot d'une longueur d'un octet, les cartes sont simplement mises en cascade, ce qui fait un total de huit. Les cartes de registre, d'additionneur, de fonction logique et de multiplexage sont au cœur de la construction avec deux cartes personnalisées supplémentaires pour la visualisation (en utilisant un Arduino pour plus de commodité) et les E/S formant l'interface. Après tout, un processeur de base n'est qu'une ALU et un certain contrôle autour de celle-ci, la magie réside vraiment dans l'ALU.

Les opérations logiques fondamentales opérant sur deux opérandes, {A, B} sont A, ~A, B, ~B, A ou B, A et B, A xor B, peuvent être calculées à partir de seulement quatre relais par bit. Les sorties logiques doivent être introduites dans un sélecteur 7 à 1 bits avant d'être introduites dans le registre de sortie, mais c'est le travail d'une carte distincte. La fonction additionneur est la plus basique, simplement une paire de demi-additionneurs et une porte OU pour gérer le chaînage des entrées de report et générer la sortie de la chaîne de report.

Les chemins de câbles imprimés en 3D sont une touche agréable et permettent un travail de câblage astucieux pour relier le tout ensemble.

Pour un processeur basé sur un relais plus complet, vous pouvez consulter le projet d'ordinateur de relais MERCIA, sans parler de cette version merveilleusement raffinée.