[原创] 从零开始设计一个简单的CPU和计算机，证明是可行的！

maxbiger 2017-4-10 15:25 楼主

现代的CPU很强大和复杂，导致很多人认为个人是无法设计一个CPU的，或者即使能设计出来简单的也是需要很多经费和大量的元器件。

百度和谷歌一下网上的设计，几乎都是外国人的作品，有一些还是很复杂的，动不动说花了好几年时间。最近有一个英国剑桥的詹姆斯·纽曼（James Newman），打造一台只能玩俄罗斯方块的大块头花了他四年时间，耗资达到4万英镑！！！！而仅仅只是希望让人了解计算机的工作原理。

那我们普通人能不能加入？到底能不能设计出一个计算机来？

当然能!

强大的CPU暂且不说，就拿简单的来说，我认为个人设计一个简单的CPU不但是可行的，还是非常有意义的，当然这个设计必须得是从零开始设计的----只使用简单的逻辑元器件，比如74系列元器件（三极管？）。

在查找了很多相关的书籍还有逛国内外网站后，又花了很多时间去比较和验证，终于设计出了一个简单又特别经典的计算机（关键是成本也少）。

也许很多人说为什么不使用可编程逻辑器件来制作呢？还简单便捷，我觉得能使用简单的逻辑器件制作的才是从零开始设计，也是对计算机的底层工作原理了解最好的方式。

另外要说，按照我的设计，你甚至可以使用简单的三极管、MOS管来制作一个计算机！而且并不是很难的事情，因为我的设计也只使用了28块74系列芯片而已！

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介绍一下我设计的计算机系统的基本概况：

小名：qCPU(CuteCPU)
CPU：4位
ROM：4KB
RAM：4KB
运行频率：74芯片极限
IO：2组4位的IO口
4个按键
其他外设就是5个LED发光二极管，一个蜂鸣器，一个5X7点阵LED，一个LCD1602液晶
总共8条指令，配备我自己设计的汇编器，使用起来跟
当年使用8086汇编编程很像
目前可以使用USB下载，USB提供电源，在电脑编写代码后，编译下载运行一条龙！！

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目前的指令如下：
ADD 加法
RM    读取内存
ADDC 带进位加法
WM    写内存
SUB 减法
OUT IO输出
<    小于比较
=    等于比较
GOTO 小跳转
QCLR 清空
QMOV 赋值
QADD 加法
QSUB 减法
QGOTO  长跳转
QJMP 立即跳转
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不多说了，，，上图说话吧，，目前一些功能还在测试中，代码库也在完善中，敬请期待。

为了方便交流，我建了一个QQ群自制CPU和计算机 322053937

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回复评论（19）

沙发雨后的梧桐

点赞 2017-4-10 15:35

板凳 29447945

楼主好强大，以前我们老师也搭过，我等膜拜大神

点赞 2017-4-10 15:35

4楼 dql2016

点赞 2017-4-10 16:13

5楼 hdwcyzyy

点赞 2017-4-10 18:38

6楼 dcexpert

的确很厉害，下一步能不能在搞个编译器？

点赞 2017-4-10 21:18

7楼 PowerAnts

学生时代可以玩玩, 实际上大可不必用数字电路搭, 28块74, 一大块PCB, 这价钱完全可以买一颗性能不错的FPGA了, 学学VHDL语言, 到IC设计公司供职, 起点就比菜鸟高不少.
如果是模拟电路, 除了学电磁理论, 电路原理之外, 还得多玩实际的东西

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点赞 2017-4-11 09:46

8楼汤权

很厉害

亚里士缺德

点赞 2017-4-11 09:52

9楼 pkuzhx

很给力，这样玩一玩对于理解计算机底层应该还是很有帮助的，楼主厉害

点赞 2017-4-11 09:53

10楼 strong161

这个确实要看爱好了，喜欢玩的，怎么玩都行哈，还可以试着用分立元件搭个。

点赞 2017-4-11 23:33

11楼 PowerAnts

引用: strong161 发表于 2017-4-11 23:33
这个确实要看爱好了，喜欢玩的，怎么玩都行哈，还可以试着用分立元件搭个。

再往前一些, 上纸带和继电器...

YesWatt艺瓦特电子科技有限公司傻大粗电源转换器制造商 https://apu5ob0ydv0ysskfm03hs4dtqfr97j68.taobao.com/

点赞 2017-4-12 11:33

12楼 ihalin

厉害还得看编译器能不能出来

点赞 2017-4-12 12:35

13楼 strong161

引用: PowerAnts 发表于 2017-4-12 11:33
再往前一些, 上纸带和继电器...

牛B，有想法！行动吧！

点赞 2017-4-12 13:06

14楼 cruelfox

不借助综合工具，纯画出来的话很强悍。

就是太费时间了……喜欢这么玩的话无可非议。

点赞 2017-4-12 13:47

15楼 PowerAnts

引用: strong161 发表于 2017-4-12 13:06
牛B，有想法！行动吧！

如果说用74系列来拼单板机是一种学习的话, 用分立(BJT+R)和继电器就属于浪费生命了, 反而不如造手摇式机械计算机了, 甚至于有这时间我更乐意带着小孩做一个算盘, 当然了, 我不会教小孩打算盘, 虽然我会打三盘清七盘清, 但我宁愿教小孩在玩算盘棋. 我甚至建议在校学生用FPGA+VHDL, 我上班这儿就有三个人长年累月用VHDL"搭"数字芯片.

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点赞 2017-4-12 14:35