如何动手做出一个 CPU
时间：2021-09-10 16:31:49
[导读]纯手工打造一个CPU这个事儿。在电子专业的同学眼里，很容易。在计算机专业的同学眼里，稍稍有点复杂，有的专业课的实验课可能会带着同学做一个，或者用Logisim这样的仿真软件去模拟实现一个。在非计算机专业的同学眼里，就有点不敢想象了。我就属于第三种。纯手工做一个CPU有很多好处，做...
纯手工打造一个 CPU 这个事儿。
在电子专业的同学眼里，很容易。在计算机专业的同学眼里，稍稍有点复杂，有的专业课的实验课可能会带着同学做一个，或者用 Logisim 这样的仿真软件去模拟实现一个。在非计算机专业的同学眼里，就有点不敢想象了。我就属于第三种。纯手工做一个 CPU 有很多好处，做完了以后确实对计算机组成的原理有了更为深入且直观的理解，而且也能稍稍涉足到电子领域，产生兴趣。所以有那么几个月的时间，我就真正去实践了一下，做出来了一个能跑的玩具版的八位 CPU。哦，这不是最终版的，熟悉我的读者朋友知道，完整版的 CPU 已经因为当时和女朋友吵架，被她怒掰成了两半。如果最终做出来，应该是这个样子。感兴趣的朋友，又不知道如何开始，可以走一遍我的老路，今天分享给大家。当时我完全不知道这玩意该咋弄，网上找了好久也没找到个靠谱的能教我一步步做的，但后来居然发现了这个神奇的网站。https://eater.net/这网站真的是绝了，作者叫 Ben Eater，是个极客，里面放了很多教你如何做各种东西的视频，而且是保姆级教学。而被我发现了，置顶的一个教学就是 Build an 8-bit CPU from scratch，用面包板搭建一个八位的 CPU。于是就照着这个视频一步一步做了。可以点开看一下。 看整体大纲，就是分模块一个个做的，你说你要是花上一段时间都做一遍之后，怎么可能对计算机组成原理不了解呢？简直如数家珍啊。当然我当时遇到的第一个问题就是，买什么材料，这些在这个页面也都包含了，就在前几章里。不过这都是美国的购买方式，当时我也是花了好长时间，把它对应成了在中国的电子元器件的名称。可以想象下当时我的痛苦，在完全没有任何电子知识的情况下，把英文的那些描述转换成中国可以买到的电子器件，我感觉我都可以成为 Ben Eater 在中国的代言人了。准备好这些器材之后，就跟着视频一步一步搭建就好了，我当时是真的跟着视频一步步搭建的，连人家的手法和姿势都不敢不一样，哈哈。比如最先搭建的就是时钟模块，用的是 555 定时器。比如由两个 74LS173 和一个 74LS245 构成一个寄存器以及连接到总线上的过程。然后一根线一根线插，感觉我当时的手都快变小了。哦当然，如果你对电子知识一窍不通零基础的话，比如我，还得先从如何认识色环电阻的阻值开始学起。以及不同种类的电容长什么样。电解电容独石电容
等等。总之吧，这个东西快不得，如果你能坚持下来，最后全都搞起来，会变成这个样子（理想情况）正面图看的话，是这个样子。我总共耗时了两个月时间，不过是因为我一般都是平时中午回家睡觉前，搞个半小时左右，所以每天也就搞半小时而已，周末多搞一点，也就出来了。把这个弄出来之后，好多原理真的是清晰了不少，包括以前知道的知识，在自己动手真正实现的时候，又有完全不同的理解，尤其是整个控制器电路的设计与实现，真的是让我大吃一惊。如果你也想做一个 CPU，不论是帮助自己理解 CPU 原理，还是纯粹想玩一玩，或者想让自己入门电子 DIY 这块寻找一个有趣的突破口，都可以直接登陆这个网站跟着 Eater 大佬的保姆级教学一点点做。不过这个是纯英文的，而且没有字幕，不过好在也有国人帮忙配上了字幕，并且放到了 B 站上。https://space.bilibili.com/3065282/#/channel/detail哦对了，说个小秘密，买这些导线的时候，别买那种固定规格的长度的导线，那样很难调整长度，最终你做出的 CPU 就看着乱乱的。
买那种直接一卷的线，然后用剪线钳剪出不同的长度，这个过程看似麻烦，但后期整个线排布得漂漂亮亮的时候，能节省不少时间。是的，不要幻想着一遍成，有次我有个导线插错了一个洞洞，找了好几个小时才找出问题...最后，加油！欢迎大家入坑！
在电子专业的同学眼里，很容易。在计算机专业的同学眼里，稍稍有点复杂，有的专业课的实验课可能会带着同学做一个，或者用 Logisim 这样的仿真软件去模拟实现一个。在非计算机专业的同学眼里，就有点不敢想象了。我就属于第三种。纯手工做一个 CPU 有很多好处，做完了以后确实对计算机组成的原理有了更为深入且直观的理解，而且也能稍稍涉足到电子领域，产生兴趣。所以有那么几个月的时间，我就真正去实践了一下，做出来了一个能跑的玩具版的八位 CPU。哦，这不是最终版的，熟悉我的读者朋友知道，完整版的 CPU 已经因为当时和女朋友吵架，被她怒掰成了两半。如果最终做出来，应该是这个样子。感兴趣的朋友，又不知道如何开始，可以走一遍我的老路，今天分享给大家。当时我完全不知道这玩意该咋弄，网上找了好久也没找到个靠谱的能教我一步步做的，但后来居然发现了这个神奇的网站。https://eater.net/这网站真的是绝了，作者叫 Ben Eater，是个极客，里面放了很多教你如何做各种东西的视频，而且是保姆级教学。而被我发现了，置顶的一个教学就是 Build an 8-bit CPU from scratch，用面包板搭建一个八位的 CPU。于是就照着这个视频一步一步做了。可以点开看一下。 看整体大纲，就是分模块一个个做的，你说你要是花上一段时间都做一遍之后，怎么可能对计算机组成原理不了解呢？简直如数家珍啊。当然我当时遇到的第一个问题就是，买什么材料，这些在这个页面也都包含了，就在前几章里。不过这都是美国的购买方式，当时我也是花了好长时间，把它对应成了在中国的电子元器件的名称。可以想象下当时我的痛苦，在完全没有任何电子知识的情况下，把英文的那些描述转换成中国可以买到的电子器件，我感觉我都可以成为 Ben Eater 在中国的代言人了。准备好这些器材之后，就跟着视频一步一步搭建就好了，我当时是真的跟着视频一步步搭建的，连人家的手法和姿势都不敢不一样，哈哈。比如最先搭建的就是时钟模块，用的是 555 定时器。比如由两个 74LS173 和一个 74LS245 构成一个寄存器以及连接到总线上的过程。然后一根线一根线插，感觉我当时的手都快变小了。哦当然，如果你对电子知识一窍不通零基础的话，比如我，还得先从如何认识色环电阻的阻值开始学起。以及不同种类的电容长什么样。电解电容独石电容
等等。总之吧，这个东西快不得，如果你能坚持下来，最后全都搞起来，会变成这个样子（理想情况）正面图看的话，是这个样子。我总共耗时了两个月时间，不过是因为我一般都是平时中午回家睡觉前，搞个半小时左右，所以每天也就搞半小时而已，周末多搞一点，也就出来了。把这个弄出来之后，好多原理真的是清晰了不少，包括以前知道的知识，在自己动手真正实现的时候，又有完全不同的理解，尤其是整个控制器电路的设计与实现，真的是让我大吃一惊。如果你也想做一个 CPU，不论是帮助自己理解 CPU 原理，还是纯粹想玩一玩，或者想让自己入门电子 DIY 这块寻找一个有趣的突破口，都可以直接登陆这个网站跟着 Eater 大佬的保姆级教学一点点做。不过这个是纯英文的，而且没有字幕，不过好在也有国人帮忙配上了字幕，并且放到了 B 站上。https://space.bilibili.com/3065282/#/channel/detail哦对了，说个小秘密，买这些导线的时候，别买那种固定规格的长度的导线，那样很难调整长度，最终你做出的 CPU 就看着乱乱的。
买那种直接一卷的线，然后用剪线钳剪出不同的长度，这个过程看似麻烦，但后期整个线排布得漂漂亮亮的时候，能节省不少时间。是的，不要幻想着一遍成，有次我有个导线插错了一个洞洞，找了好几个小时才找出问题...最后，加油！欢迎大家入坑！
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