Гигатрон — самодельный микрокомпьютер без процессора

10.09.2019

-soidancw9gxpswvyeedrkujo8o.jpeg

Микрокомпьютер Gigatron — это минималистичный 8-битный ретро-компьютер построенный по необычному дизайну: в нём нет никаких сложных логических интегральных схем, нет даже микропроцессора! Его CPU построен на классических логических элементах серии 7400, также известных как микросхемы на ТТЛ-логике. По сути все элементы компьютера разом и есть процессор. Эти простые чипы не только формируют CPU, но ещё и выполняют все задачи, которые обычно требуют дополнительной периферии. Несмотря на простую и компактную конструкцию, Gigatron работает как 8-битный одноплатный микрокомпьютер, на котором можно играть в видеоигры.

Гигатрон — хобби-проект Уолтера Белгера, хакера, специалиста по информационной безопасности и ныне директора по информационной безопасности компании Philips. В этот понедельник 9 сентября Уолтер приезжает в наш Хакспейс, где будет рассказывать об устройстве Гигатрона, истории создания проекта и покажет его живьем.

Под катом подробнее про Гигатрон и анонс встречи с создателем в Москве.

Немного теории

Транзисторно-транзисторная логика — разновидность цифровых логических схем, построенных на основе биполярных транзисторов и резисторов. Название транзисторно-транзисторный возникло из-за того, что транзисторы используются как для выполнения логических функций (например, И, ИЛИ), так и для усиления выходного сигнала (в отличие от резисторно-транзисторной и диодно-транзисторной логики (ДТЛ)).

nmzgmyph6blusur2dz9bkyurx2i.png
Упрощённая схема элемента 2И-НЕ

В основе ТТЛ-элемента лежит многоэмиттерный биполярный транзистор. Если хотя бы на один из его эмиттеров подано напряжение 0В — транзистор будет находиться в режиме насыщения и на его коллекторе будет присутствовать логическая единица. В зависимости от схемы входного и выходного каскадов, мы получим ту или иную логическую операцию нашего элемента.

m_8xdtnomkrc93veuehginq9cu8.png
Старый TTL-чип SN7400 выпущенный в 70-х годах

В 80-х годах на ТТЛ-чипах было произведено много игровых автоматов, а также некоторые бытовые компьютеры. Наиболее известных из них Apple I, над которым трудился Стив Возняк.

Пример такого компьютер Apple 1, он тоже сделан на TTL логике, но все же имеет микропоцессор.

mj2yzt6ae0naswsp-umjtil0cvg.png
Компьютер Apple I частично построен на TTL-логике, но имеет микропроцессор

История создания

Автор изначального концепта — Marcel van Kervinck. Он собрал первый прототип Гигатрона на макетной плате. Весь процесс от разработки до конечного проекта зафиксирован здесь: hackaday.io/project/20781/logs

Компьютер работает на тактовой частоте 6.25 MHz и выполняет одну 8-битную операцию за цикл.
cpfj07icw52gjvsrhkbijjtfsio.jpeg
Первая версия гигатрона собранная на макетной плате

Почему такие старые чипы?


Авторы объясняют это так:

Из интереса, и чтобы лучше понимать базовую архитектуру компьютера. А также чтобы поковыряться с железом которое у нас было на тот момент. В декабре 2016 нас забавляла идея собрать компьютер на ТТЛ-чипах, который будет достаточно мощный для игры в крестики-нолики на LED-экране 8×8. В конце концов, нечто подобное должен сделать каждый инженер хотя бы раз в жизни.

Зачем все это нужно?


На гигатроне можно изучать фундаментальные принципы работы современных компьютеров и процессоров. Из-за того что все элементы компьютера достаточно примитивны, принцип их работы может понять даже начинающий инженер. К тому же это просто весело!

Что можно запускать?


Попробовать компьютер в работе можно на программном эмуляторе gigatron.io/emu
urjvkcpijz_2-suuhm2wyagd8mk.png
В стандартной прошивке доступны:

  • Игра змейка
  • Игра racer
  • Игра крестики-нолики
  • Игра тетрис
  • Множество Мандельброта — программа для рисования фракталов
  • Программа для просмотра изображений
  • Загрузчик для программ
  • Среда BASIC
  • WozMon — классический редактор памяти и монитор памяти Стива Возняка для Apple I

Обзор от EEVblog


Обзор от The 8-bit Guy

Встреча с Уолтером Белгерсом в Москве


В понедельник 9 сентября в нашем Хакспейсе пройдет открытая встреча с Уолтером. Зарегистрироваться на встречу можно тутneuronspace.timepad.ru/event/1054393

q6n8ctadnauqqpgel6vwsysqhfc.pngУолтер Белгерс (Walter Belgers) — один из создателей Гигатрона, хакер, работавший в информационной безопасности всю свою жизнь, в основном как пен-тестер, и в данный момент являющийся директором по информационной безопасности компании Philips. По совместительству, председатель Toool — Открытой Организации Взломщиков Замков (The Open Organization of Lockpickers). Уолтер паял еще в 70-х, но никогда до этого он не строил настоящий компьютер целиком.

___________________________________________________________________________________________________________________________________

Про Хакспейс Нейрон


8nc7rjxwlva6-l4bcgyoezyul1u.pngХакспейсе Нейрон — сообщество гиков и техноэнтузиастов в центре Москвы. У нас регулярно проходят мероприятия для людей увлекающихся технологиями и их нестандартным применением. В остальное время у нас всегда доступны рабочие места для инженеров: с паяльником, осциллографом и всем необходимым для DIY, конструирования и проектирования электроники. А еще у нас можно поиграть в приставки и настолки в творческом кругу задротов.

Лица Правления АРСИБ

Весь состав Правления АРСИБ
Петренко Сергей Анатольевич

Петренко Сергей Анатольевич

Член правления АРСИБ

Карантаев Владимир

Карантаев Владимир

АРСИБ

Член АРСИБ

Терешков Михаил Андреевич

Терешков Михаил Андреевич

МОО "АРСИБ"

член АРСИБ

Тулешов Иван Павлович

Тулешов Иван Павлович

МОО "АРСИБ"

член АРСИБ

Партнеры АРСИБ

Информационные партнеры

Мы используем онлайн-офис ONLYOFFICE™ Яндекс.Метрика