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两年韶光,一个90后系统编制内小哥放工之后只干三件私务,那便是:

手搓CPU!
手搓CPU!
还是手搓CPU!
纯手工制作、全自主研发,于是一个名叫“初芯”的CPU终极形态终于出身。
据UP主估计,全体CPU共计两万多个器件、10万多个焊点,全都是一个个手动组装上去的,网友给他“焊武帝”的称号果真名副实在。
光是看这些密密麻麻的线和接口,就已经头大了有没有!
视频一出即登上热门,网友们纷纭赶来,佩服他的勇气和毅力。
他以前的粉丝也闻声而来:神又发视频了!
他活了!
毕竟据他上一次更新视频,已经由了20个月之久了。
而这个小哥也不陌生,他名叫林乃卫,相信很多读者之前也看过量子位写的《B站焊武帝爆火出圈:纯手工拼晶体管低廉甜头CPU,耗时半年,可跑程序》。
时隔一年半,如今千呼万唤始出来,就来康康这爆肝两年的自研CPU终极形态到底是什么?
“底层逻辑、架构、指令集均是自主研发”话不多说,直接先来看手搓出来的“CPU终极形态”的参数如何:
频率:13kHz,超频最大33kHz;ROM:64kB,支持热更新,16位ROM寻址、16位静态数据寻址;内存:系统内存256B、运用内存64kB;IO口数量:78bit(48支持位操作);103条指令,功耗10瓦。做成这样,本钱统共算下来只有2000元旁边,若是再刨去电烙铁、示波器这类工具,花在根本器件上的钱还不到1000块。
整体性能方面,小哥表示它和70年代初期的CPU差不多,并且在指令上还要优于当时的CPU。
形象点来说,目前它可以大略刷个屏幕,显示笔墨、图像,乃至一些小游戏(类似饕餮蛇)也能跑起来。
其实在前年7月份,小哥就已经在B站更新过一个“纯手工低廉甜头CPU”的视频,搭建的是CPU雏形,耗时6个月。
不过当时的CPU还仅处于能跑起来的阶段,要运行更繁芜的程序还比较困难。
于是小哥就开始了他的手搓“进阶版CPU”进程,在刚制作好的CPU雏形上进行调试维修,这一步他的操持是:
把指令增加到100多条;增加了堆栈、 IO 口,运算器的这些比较繁芜一点的部件,还有内存管理;可以知足一些繁芜的运算;……这一把调试维修,直接就整了小哥一年半的韶光。
为了有效提高CPU的性能,期间小哥下了“血本”购入了示波器这类专业器材,用来检测全体CPU每一个节点的旗子暗记。
然后小哥以最大略单纯的办法去拆除了一些器件,直接把CPU的频率从1kHz提升到33kHz,性能翻了33倍。
话说回来,徒手搓出CPU,小哥可是完备是依赖自己本科就已经节制的电子领域、IT领域的知识,实打实开拓出来的。
从前期的电路仿真、PCB设计到中后期的焊接、调试以及软件编程……小哥一个人独揽一条“CPU生产线”。
(听起来就很头疼对吧)不过这对“爱好技能类手工制作”的小哥来说可就不一样了。
独创技能理解一下~
看过视频的盆友或许都知道,小哥在视频中特殊提到了自己的独创双通道内存。
现有的双通道内存技能虽然也是利用了两个内存掌握器,但并没有将全局变量和局部变量(变量的两种分法)分别隔来,它们依旧在混在一个内存中,这样要访问内存就只能一次性全部访问。
而小哥的“独创技能”就不一样了,直接把全局变量和局部变量物理上分割开来,放在不同的内存掌握器上。
这样一来,全局变量可以直接用作系统内存(256B),局部变量直接用作运用内存(64kB)。
如果要跑个大一点儿的游戏,直接访问局部变量所在的运用内存,一条指令就能访问到64kB的内存。
曾花两个月炊事费买设备光看CPU这个体量,就知道是个不小的工程,可能即便专业人士也很难有这样的能力和心力从头做起。
不少网友纷纭表示佩服UP主的勇气和毅力。但也有镇静的网友质疑:为何要做这个呢?
正如这个高赞评论所言,实现办法与实际CPU还是有很大差距,恐怕很难谈得上对现有架构有太大贡献。
在与量子位的互换中,Up主跟我们坦言:做这个东西完备便是为了不留遗憾。
视频也先容,他是在2016年萌生出开拓CPU的想法。
当时电子工程专业的他正在读大三,日常喜好写写单片机来玩,时时时就在思考:“为何一串0101的数字能变成程序?”再结合已有的数电知识,对CPU的底层运行机制有了理解,低廉甜头8位CPU的想法也就油然而生。
不过他也有个私心:成功的话也比较好找事情。(很真实了)
很快,他就完成了电路设计仿真、PCB设计以及打印电路板等工序。光买一堆器件和设备就花了两个月的炊事费。
统统准备就绪时,就到大四毕业设计时候了,他也就只能将CPU的项目搁置。
结果这一放便是五年,此时他回到了北海,事情内容基本上与本科专业没有太大关系,趁着业余韶光又重新拾起当年的兴趣。
他向我们坦言:
这个想法如果一贯没有实现,就像手里面扎了一颗小刺,没拔出来就会一贯模糊作痛。
转头再去看当年大学时候的设计,他表示有的设计显得十分“屈曲”。比如像程序计数器设计得繁芜,摧残浪费蹂躏器件的同时还限定了CPU的运行速率。
于是不得不如前所述,从最底层的分立元件开始打造。要知道这种办法速率很慢,稳定性也很差,还会常常出问题。
但UP主表示正是这种从底层出发的过程,就会有更多韶光去思考和解决那些问题,也会迸发出创新性的灵感出来。
比如,这不便是芯片发展的一个缩影嘛!
(Doge)
(咳咳正经一点) 有心的读者或许在视频结尾把稳到,他有一个「创作中的小创造」还不便展示。
量子位帮大家密查到了一些,这个小创造是关于储存逻辑电路方面的,小哥表示:
由更少的器件组成,性能更高,相应速率更快,并且具有替代现有储存逻辑单元的潜力。
末了,小哥还略微向我们透露了些他未来的操持:
这次手搓CPU,是为了进行一场自主研发可商用CPU的可行性论证,为下一步研发商用cpu供应理论和实践支持。
(可以期待一波了~~~)
参考链接:[1]https://space.bilibili.com/28026515[2]https://www.bilibili.com/read/cv12035591?spm_id_from=333.999.0.0
— 完 —
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