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Jun 25, 2023

Premio La-Tecnologia 2023: construcción de una ALU de retransmisión

Hay mucho de cierto en el consejo de que, para comprender verdaderamente algo, es necesario construirlo usted mismo desde cero. Esa es la idea detrás de la entrada de [Christian] para la Educación en Reingeniería.

Hay mucho de cierto en el consejo de que, para comprender verdaderamente algo, es necesario construirlo usted mismo desde cero. Esa es la idea detrás de la entrada de [Christian] para la categoría de Educación en Reingeniería del Premio La-Tecnologia 2023. Construida como un demostrador educativo, esta es una unidad aritmético-lógica (ALU) completa que utiliza relés discretos, y tampoco tipos de alta densidad; estos son del tipo grande que toca la bocina con carcasa transparente.

El diseño está dividido de manera clara e intencionada según líneas funcionales, con cuatro diseños de PCB personalizados, cada placa operando en 4 bits. Para manejar una palabra de longitud de bytes, los tableros simplemente se conectan en cascada, haciendo un total de ocho. El registro, el sumador, la función lógica y las placas multiplex son el corazón de la construcción con dos placas personalizadas adicionales para visualización (usando un Arduino para mayor comodidad) y IO que forman la interfaz. Después de todo, una CPU básica es solo una ALU y algo de control a su alrededor, la magia está realmente en la ALU.

Las operaciones lógicas fundamentales que operan sobre dos operandos, {A, B} son A, ~A, B, ~B, A o B, A y B, A xor B, se pueden calcular a partir de solo cuatro relés por bit. Las salidas lógicas deben ingresarse en un selector de 7 a 1 bits antes de ingresar al registro de salida, pero ese es el trabajo de una placa separada. La función sumadora es la más básica, simplemente un par de semisumadores y una puerta OR para manejar el encadenamiento de las entradas de acarreo y generar la salida de la cadena de acarreo.

Los tendidos de cables impresos en 3D son un buen toque y permiten un trabajo de cableado elegante para unirlos todos.

Para obtener una CPU basada en relés más completa, puede consultar el proyecto de computadora de relés MERCIA, sin mencionar esta construcción maravillosamente pulida.