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] pour la catégorie Re-engineering Education du prix Hackaday 2023. Construit comme un démonstrateur éducatif, il s'agit d'une unité arithmétique-logique complète (ALU) utilisant des relais discrets - et non des types à haute densité non plus - ce sont les gros klaxons à boîtier transparent.

La conception est soigneusement, intentionnellement, partitionnée selon des lignes fonctionnelles, avec quatre conceptions de PCB personnalisées, chaque carte fonctionnant sur 4 bits. Pour gérer un mot de longueur d'octet, les cartes sont simplement mises en cascade, soit un total de huit. Le registre, l'additionneur, la fonction logique et les cartes multiplex 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'un ALU et un certain contrôle autour de lui, la magie est 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 x ou 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 séparée. La fonction d'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 câbles imprimés en 3D sont une touche agréable et permettent un travail de câblage lisse pour lier le tout.

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