Max Home IndustryВы знаете, что это возможно, но увидеть это — другое дело. Шлюз NAND универсален, и это все, что вам нужно для сборки компьютера, но сколько шлюзов NAND потребуется?
Это одна из великих идей вычислительной техники. Вам нужен только один тип логического элемента, чтобы построить все необходимое для компьютера. Например, NAND, т.е. Not And Gate, является универсальным. Связывая входы вместе, вы получаете вентиль НЕ. Применяя закон Де Моргана, вы можете получить ворота OR. Это:
A ИЛИ B = НЕ (НЕ (A) И НЕ (B))
= НЕ (A) НЕ-НЕ (B)
поскольку НЕ И является И-НЕ, и, следовательно, для реализации логического элемента ИЛИ требуется три логических элемента И-НЕ, по одному для каждого НЕ и И-НЕ.
Отсюда вы можете построить любую нужную вам логику. Если вы перекрестно соедините два логических элемента NAND, вы можете построить триггер и, следовательно, любые нужные вам регистры. Вы также можете использовать триггер в качестве элемента памяти или генератора для измерения времени.
Так почему бы не построить полноценный компьютер, просто используя вентили NAND?
В этом вся суть NANDputer. Он принимает последовательный дизайн просто для экономии ворот — и когда вы увидите печатные платы, вы поймете, что уменьшение количества ворот является важным соображением. Так, например, арифметико-логический блок работает с одним битом за раз и фиксирует любой перенос для использования со следующим битом. Даже в этой более простой конструкции для реализации регистра счетчика программ требуются две логические платы с микросхемами:
Обратите внимание, что вся конструкция состоит из спаянных вручную перемычек — здесь нет ярлыков для компоновки печатной платы!
Полная машина выглядит как впечатляющий компьютер — то, что может оказаться в научно-фантастическом фильме:
В настоящее время зверь работает на частоте 11 МГц, но может работать и быстрее.
Если вас интересует статистика использования ворот:
ворота: 00 10 20 30 133 03 всего ————————————
дисплей 10 1 10 3 0 8 32
время 21 16 9 0 0 0 46
ПКЛ 39 18 0 0 2 0 59
ПЧ 39 16 4 0 0 0 59
ПЗУ 22 5 7 5 1 0 40
индексатор 43 4 10 3 0 0 60
RAM 42 7 2 4 0 56
——————————————-
всего 216 67 42 15 4 8 352
Во всяком случае, это меньшее число, чем вы могли ожидать!
Много лет назад я разработал VDU, не используя ничего, кроме микросхем серии 74, просто потому, что кто-то уронил мне на стол полную коробку, которая больше не нужна для другого проекта. В этом случае устройство while удалось уместиться на одной, но большой плате, и самой большой проблемой было найти достаточно энергии для его включения. В то время производственные VDU представляли собой несколько микросхем LSI — сегодня эквивалент был бы на углу скромного чипа, который в основном занимается чем-то другим.
Вы также можете увидеть NANDputer в действии в следующем видео: