ハッカデイ賞 2023: リレー ALU の構築

Nov 25, 2023

何かを本当に理解するには、それをゼロから自分で構築する必要があるというアドバイスには多くの真実があります。 それが、[Christian] が 2023 年のハッカデイ賞のリエンジニアリング教育部門にエントリーした背後にあるアイデアです。 教育用デモンストレーターとして構築されたこれは、ディスクリート リレーを使用した完全な算術論理ユニット (ALU) であり、高密度タイプでもありません。これらは大きなクラクションを鳴らしているクリアケースの種類です。

この設計は、機能ラインに沿ってきちんと意図的に分割されており、4 つのカスタム PCB 設計があり、各ボードは 4 ビットで動作します。 バイト長のワードを処理するために、ボードは単純にカスケード接続され、合計 8 つになります。 レジスタ、加算器、ロジック関数、およびマルチプレックス ボードがビルドの中心であり、視覚化 (便宜上 Arduino を使用) および IO を形成するための 2 つのカスタム ボードが追加されています。 結局のところ、基本的な CPU は単なる ALU とその周りの制御であり、魔法は実際には ALU にあります。

2 つのオペランド {A, B} に対して動作する基本的な論理演算は、A、~A、B、~B、A or B、A と B、A xor B であり、ビットあたりわずか 4 つのリレーから計算できます。 ロジック出力は、出力レジスタに供給される前に 7-to-1 ビット セレクターに供給される必要がありますが、それは別のボードの仕事です。 加算器機能は最も基本的なもので、キャリー入力のチェーンを処理し、キャリー チェーン出力を生成するための、単純な 1 対の半加算器と OR ゲートです。

3D プリントされたケーブル配線は素晴らしい感触で、すべてをまとめる配線作業がスムーズになります。

より完全なリレーベースの CPU については、この素晴らしく洗練されたビルドはもちろんのこと、MERCIA リレー コンピューター プロジェクトをチェックしてみてください。