Man construye una CPU personalizada de 8 bits desde cero

Algunos de los proyectos más interesantes de la informática son las construcciones “Sólo por diversión” que las personas sueñan. Hace año y medio, conocimos al Megaprocessor, una implementación de CPU a escala de sala con todos y cada uno de los componentes visibles, con una velocidad de reloj de 20 KHz. Ahora tenemos otra implementación de CPU desde cero en una escala más pequeña, y su propia ventana única en la historia del diseño de CPU.

Paulo Constantino ha construido él mismo una CPU de 8 bits implementada en una placa de prueba, con una verdadera explosión de cables que atraviesan el hardware para conectar todo junto.



Toda la programación se realiza a través de interruptores DIP, y la CPU puede realizar tareas como contar de 0 a 255 o reproducir una variante fuera de tono pero reconocible del tema de Mario. Sin sombra para las notas equivocadas; Ni siquiera puedo tocar el tema de Mario en un piano, y mucho menos programar otra cosa para que me lo toque.

Parte de lo interesante de proyectos como este, y del Megaprocesador anterior, es la forma en que demuestran anterior estado del arte de la tecnología. Las placas de prueba prácticamente han reemplazado los métodos anteriores de creación de prototipos de hardware, como la envoltura de cables, pero hubo un momento en que este tipo de proceso de diseño de CPU representaba una implementación de hardware de vanguardia. Damos por sentado la fabricación de PCB y las placas de circuito impreso de hoy en día, pero estas tecnologías tuvieron que inventarse.

Z80 envuelto en alambre

Imagen cortesía de Wikipedia

La imagen de arriba muestra la placa posterior envuelta en cables de un sistema Zilog Z80, alrededor de 1977. El Z80 era una CPU de 8 bits desarrollada por Federico Faggin, quien también dirigió el desarrollo del primer microprocesador de un solo chip (Intel 4004), como así como varias CPU Intel posteriores, la 8008, 4040 y 8080. La Z80 fue una mejora importante sobre la 8080, mantuvo la compatibilidad de software con ella y todavía está en producción en la actualidad. Puede ver una clara similitud entre la tecnología de envoltura de cables que estábamos usando a fines de la década de 1970 y el enfoque moderno de placa de prueba sin soldadura que se usa en la actualidad.

En este caso, observar la maraña de cables necesarios para una CPU simple de 8 bits ilustra cómo chips más complejos, con buses más anchos y más funciones, requerían la creación de nuevas tecnologías de montaje. Eventualmente se volvió impráctico envolver con alambre un prototipo. El aumento de la velocidad del reloj y los buses más grandes significaron que las longitudes de las trazas debían controlarse con más rigor. El megaprocesador muestra de manera similar un momento en el que la reducción de la distancia entre las unidades de función y el aumento de la integración de componentes redujeron los costos, redujeron el consumo de energía y llevaron a ganancias de rendimiento a largo plazo. A veces es tan interesante ver dónde solía estar la informática como hacia dónde se dirige hoy. En cuanto a Constantino, placa base informes que su próximo objetivo es integrar un teclado, haciendo que su CPU casera sea un poco más fácil de programar.

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