Мы продолжаем возрождение информационных технологий после "мощнейшей катастрофы". Компьютеры, работавшие в домах и офисах, все как один оказались повреждены. Более того, современные фабрики, некогда работавшие над последними технологиями производства интегральных схем превращены в руины. Инженеры в поисках мест хранения компьютерного хлама. Но что делать, если процент оставшихся годных интегральных микросхем большой степени интеграции (ИС БИС) исчезающе низкий?
Интересная история преподавателя
Спустя много лет после окончания обучения в ВУЗе вспомнилась весьма любопытная теперь история из студенческой жизни преподавателя схемотехники. По правде говоря, в момент рассказа она вызывала зевоту, ибо на дворе гремело начало нового тысячелетия, мы вскладчину покупали чудовищной мощности компьютеры с 64 Мб оперативной памяти на борту, удивлялись технологичности и безопасности новой Windows 2000 с ее системой разграничения прав пользователей и файловой системой NTFS. А в истории речь шла о способах изготовления транзистора в условиях общежития.
Если не ошибаюсь, в той истории описывались события конца 50-х годов прошлого столетия. Именно в то время студенты ведущего столичного ВУЗа были увлечены чтением статей про новые на тот момент полупроводниковые технологии и более того, занимались пайкой некого клубка из из того, что могли достать в свободном доступе. Неказистая на вид конструкция была транзистором.
Сейчас не будет призывов создавать компьютер из таких запчастей. Это решительно невозможно, потому как обеспечить более-менее похожие характеристики этих самоделок в количестве нескольких тысяч штук выглядит задачей невыполнимой.
Рассыпуха или ИС МСИ
Интегральные схемы малой степени интеграции (ИС МСИ) стали хорошим конструктором для схемотехников на долгие годы.
В этих черных пластиковых контейнерах с ножками было все прекрасно: расстояние между ножками 2,54 мм (0,1 дюйма), количество ножек (14, 16, 18...), одинаковое расположение контактов для питания и "земли", реализация внутри корпусов самых распространенных элементарных схем как с памятью (регистры, память), так и без нее (арифметико-логическое устройство, И-НЕ и прочее). Используя ограниченный набор таких микросхем как алфавит или базис можно сочинить сколь угодно сложноe произведение схемотехнического искусства.
Конечно, это все будет не так просто современному человеку, привыкшему к системам автоматизированного проектирования (САПР), однако, уверен, что и в те времена все давалось только через пот и многократные пересдачи лабораторных работ.
Достоинства, так называемой, "рассыпухи" были в том, что канифоли, паяльника, головы и рук, растущих из плечей было вполне достаточно. Для изготовления нового процессора было не обязательно делать многомесячный заказ на фабрику, стоящую миллиарды долларов. Слаженно работающий коллектив вроде DEC мог выпускать сравнительно недорогие компьютеры с процессорами, состоящими из таких вот плат с пластиковыми корпусами.
Для производства ИС МСИ не нужно такое высокотехнологичное производство, как для производства интегральных схем "все в одном".
А не собрать ли процессор паяльником?
При острой необходимости мы вполне можем вернуться на полвека назад и буквально построить компьютер. Сейчас эта мысль кажется абсурдной, однако стоит напомнить, что заказчиком строительства компьютеров в нашей стране были войска противовоздушной (противоракетной) обороны и это совсем не выглядит чем-то смешным.
Не будем пока пытаться воссоздать легендарный "Эльбрус", поищем что-то более простое и очень желательно, чтобы для этого уже был компилятор высокоуровневого языка. В сравнении с ассемблером язык Си очень даже высокоуровневый, про С++ речи нет, потому как его компилятор появилися для более современных процессоров.
В процессе поиска хорошего учебного процессора для цикла статей про операционные системы наткнулся на весьма хороший экземпляр. Кто-то в начале 2000 годов очень постарался и сделал просто шикарную по своей простоте и эффективности архитектуру. Имя ей было дано XR16. Представляет собой RISC процессор с небольшим набором команд и при этом экстремально компактный и нетребовательный к ресурсам.
В состав 16-битного процессора входит АЛУ с операциями сложения, вычитания, побитовых логических операций AND, OR, XOR, NAND. Регистровый файл состоит из 16 шестнадцатиразрядных регистров R0-R15. Операции могут происходить между числами, хранящимися в регистрах (add R1,R2,R3), так и непосредственно в инструкциях (addi R1,R2, 10). Возможность организации стека и сохранения адресов возврата позволяет пользоваться всеми достоинствами процедурного и даже объектно-ориентированного программирования.
Набор инструкций простой и элегантный:
Некоторые инструкции ассемблера выполняются машинными инструкциями:
Отдельным подарком был проработанный вопрос с компилятором языка Си. Вот это последнее обстоятельство подкупило больше всех остальных. Конечно же, без очень сильной нужды собирать это паяльником никто не отважится, однако реализовать компьютер внутри ПЛИС будет совсем не сложно.
Поддержите статью лайком если понравилось и подпишитесь чтобы ничего не пропускать.
Также не обойдите вниманием канал на YouTube. Подписки и лайки будут приятным ответом от аудитории.