¿Cómo harías una computadora de 8 bits desde cero?

Depende de lo que quieras decir con “scratch”. Hacha de mano y algunos árboles, totalmente imposible. Babbage tuvo un buen intento usando engranajes con siglos de tecnología detrás de él, pero fue derrotado por las limitaciones de fabricación del día. Ver motor de diferencia – Wikipedia

Hoy, para crear una nueva computadora con un conjunto de instrucciones único a partir de compuertas simples (en lugar de simplemente copiar un diseño existente y reinventar el 8080), probablemente usaría una matriz de compuerta programable en campo en lugar de conectar realmente compuertas con alambres de cobre . Construí (no diseñé, pero construí y modifiqué) una computadora de 32 bits con chips Am2900 de corte de bits (rebanadas ALU de 4 bits) y envoltura de alambre. Parece que no tengo fotos, pero el cableado y las listas de piezas están en línea en SSP (Slac Scanner Processor) para que pueda hacerse una idea de cuántas conexiones están involucradas. Eso estaba en dos tableros de unos 30 cm cuadrados. Era un diseño microcodificado que emulaba una CPU IBM370 con instrucciones adicionales para la adquisición de datos.

Encontré una foto de una versión posterior, usando placas de circuito impreso en lugar de la envoltura de alambre utilizada en el prototipo:

Los chips grandes con el logotipo blanco son los 2900, cada uno tiene 4 bits de ALU. En la parte inferior, creo, RAM estática para la memoria del programa, mientras que los chips con etiquetas blancas son ROM que contienen el firmware (microcódigo). La RAM se cargó con un programa sobre un bus de instrumentos y luego se arrancó la CPU, un comando sobre el bus de instrumentos para comenzar a ejecutarse en la dirección 0000, o algo así. Yo olvido; Han pasado unos años.

Supongo que está hablando de “scratch” como construir a partir de circuitos integrados de lógica discreta o en un FPGA, ya que construirlo a partir de metales desnudos sin herramientas sería casi imposible.

Hay un par de formas diferentes de abordar esto. Lo mejor sería comenzar con la construcción de un núcleo de CPU ya “prediseñado” para practicar la construcción, y luego se puede pasar a diseñar la arquitectura y el núcleo de la CPU.

Yo mismo utilicé el enfoque anterior, cuando comencé, y por experiencia personal puedo decir que fue una forma bastante efectiva de lograr el objetivo.

Como referencia para construir y diseñar una CPU, recomendaría el libro “Digital Computer Electronics”, de Malvino y Brown. Cubre todo, desde puertas lógicas básicas hasta la línea de arquitectura de CPU llamada SAP (tan simple como sea posible), que puede construir usted mismo con relativa facilidad.

Otra buena fuente para la construcción, e información general sobre electrónica digital, es el canal de video llamado Ben Eater. Construye una de las arquitecturas de CPU mencionadas en el libro y explica cómo funciona, lo cual es una muy buena ayuda.

Tenga en cuenta que no estoy afiliado personal ni comercialmente a ninguno de los productos y / o personas mencionados anteriormente, simplemente me gusta y me gustaría promocionarlo.

Aquí está la hoja de datos del Intel 8080, uno de los primeros microcontroladores de 8 bits.

Tiene un diagrama de bloques básico. Puede construir todos sus componentes con la lógica básica TTL.

https://amaus.net/static/S100/IM

Bueno, bueno … Déjame buscar eso en Google.

LMGTFY

Cómo construir una computadora de 8 bits

Electronics For You Magazine Edición de septiembre de 2017: obtenga su copia digital

Escribí un artículo sobre cómo construir una computadora de 8 bits usando solo puertas lógicas TTL. Eso podría ser de alguna ayuda para usted.