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338010 story
ハードウェアハック

論理回路を使って自作した 8 ビットコンピュータ 51

ストーリー by reo
嫉妬せざるを得ない 部門より

ある Anonymous Coward 曰く、

プログラミング熱狂者な高校生、Jack Eisenmann 氏が TTL のみで構成された 8 ビットコンピュータを自作したそうだ (Hack a Day の記事本家 /. 記事より) 。

この DUO ADEPT は 100 個の TTL チップと大量のワイヤから構成されており、Eisenmann 氏は 2010 年夏から製作を開始した。64 kB のメモリ、6KB のビデオ RAM を備えており、240 × 208 の白黒イメージを TV に出力することができる。OS も実装されており、開発のために HEX エディタも自作して、ロードランナーっぽいゲームやライフゲーム、PONG っぽいものなども作られている。

最近では FPGA などを使った CPU 自作は珍しくないが、17 インチの実験回路板上に構成されたものは珍しいのではないだろうか。

この議論は賞味期限が切れたので、アーカイブ化されています。 新たにコメントを付けることはできません。
  • 手作りチョコレート (スコア:3, おもしろおかしい)

    by Anonymous Coward on 2011年06月22日 10時49分 (#1974392)

    昔は、TTLのみで構成していないのに「自作PC」と呼ぶなと考えていた時期がありました。

    今でも、チョコレートを融かして固めただけで「手作りチョコレート」と呼ぶなと僻んでおります。

    • Re:手作りチョコレート (スコア:2, すばらしい洞察)

      by Ryo.F (3896) on 2011年06月22日 11時30分 (#1974424) 日記

      チョコレートを融かして固めただけで「手作りチョコレート」と呼ぶな

      そうだな。手作りというからには、カカオ豆を買ってくるところから…
      いや、カカオ豆を収穫するところから…
      いや、カカオの木を栽培するところから…
      いや…
      #後は好きなように続けてくれ。

      親コメント
      • by Anonymous Coward

        コピペでもソースコードを作ってれば一応おk
        逆アセンブル→アセンブルはやっぱり違う

      • by Anonymous Coward

        宇宙を創るところからですね

      • by Anonymous Coward
        チョコレート会社を買収して、自分だけのチョコレートを製造するんですね。 それも量産ラインで。
        #手作りじゃなくなってる気がするけど、気にしない
    • by Anonymous Coward
      TTLのみでなくても、基盤起こしたら十分に「自作」でしょうよ。
      #チョコもらえなさそうなのは理解した
      • by Anonymous Coward

        TTLのみでなくても、基盤起こしたら十分に「自作」でしょうよ。

        命令セットまで自作しろと言うことでして…

      • by Anonymous Coward
        両方とも自作?

        ・基板回路を設計、ボードの作成と実装を外注した。

        ・基板回路は既存の物、ボード作成をやった。
    • by Anonymous Coward
      > チョコレートを融かして固めただけで

      彼女がテンパリングさえ面倒がる俺には隙は無かった。
      • 彼女がテンパリングさえ面倒

        やぎの目的な何かかと思った。温度調整か。

        親コメント
        • by Anonymous Coward

          CPU クーラーを鍋にしてチョコくらい融かせないものだろうか・・・

          #温度的には高くても 60℃ 程度らしいから微妙にマッチしてるんだよな・・・
          ##あくまでも物理層の話をしているのであって、作業中に走らせるソフトには言及してないからな、念のため・・・

          • by Anonymous Coward
            目玉焼きを焼くネタを昔どこかで見た記憶があるので、
            チョコくらい簡単に溶かせると思いますよ。
            • by Anonymous Coward

              白身が白くなるまでに何十分もかかっていたような記憶が>目玉焼き
              チロルチョコサイズなら現実的な時間に収まるかも?

      • by Anonymous Coward

        そして「好き」もなかった。

  • いいねぇこういうの (スコア:2, おもしろおかしい)

    by Anonymous Coward on 2011年06月22日 12時22分 (#1974460)

    ニコ動の技術部とかもそうだけど、作ってる人のやる気みたいなものもらえる

    そして見た後の選択肢
    1:自分の作ってる物の続きに行く
    2:負けじとなにかする
    3:OTL

    #3がTTLにならんなー

  • ちゃんと5Vトレラントになっています。しかも単一電源仕様です。いまならACアダプタが一つ無料で付属します。
    • by Anonymous Coward
      スレッショルド電位が2.5(V)付近にあるか、2(V)弱あたりにあるのか。
      (本当にTTLなら後者ですね)
      本当にTTLデバイスならファンアウトが苦しい箇所をどう手当てしているのか。

      その辺を確認しようと思ってWebサイトを斜め読みしたのだが、スケマとしてブロック図が載っていて、なんか色々間違ってるなーとかごまかしてるのかなーとか思った次第。
      きっと、色々と文化が違うだけなんだろうけれど。
      • by Anonymous Coward

        >ブロック図が載っていて、なんか色々間違ってる
        なんだか「汎用ロジックデバイス規格表を見つめて幸せになった少年の妄想回路図」のような感じがします。

        ドット打ちで図を書く努力をしてるくせに交点の表記が適当だったり、IC名が適当だったり・・・
        破綻はしていないんだけど、あれで動くものが作れるのかというと疑問です。

      • by Anonymous Coward
        TTLとCMOSの違いは電圧ではありませんぞ。
        TTLの入出力は電流、CMOSの入出力は電圧。
        • by Anonymous Coward
          「TTLとCMOSの違いは電圧」で正しい(異なる閾値電圧の規格を有する)
          「TTLの入出力は電流、CMOSの入出力は電圧」は不適切
          (素子の動作モードが)バイポーラは電流、MOSトランジスタは電圧という表現なら間違いではない
          #TTLはECLでは無い
          • by Anonymous Coward
            へぇTTLの入力って、10MΩで閾値電圧ちょい上、ちょい下の電圧源に繋いでも、スペック通りの速度で出力が変化するのか。
            じゃぁファンアウトとかファンインといった話は何だったんだろうね。
    • ですよね。
      LSシリーズだけを使ったとしても、100個も使ったら数Aオーダーの電源が必要じゃないでしょうか?
  • by juan (3871) on 2011年06月22日 19時57分 (#1974774) ホームページ 日記

    TTL使ったCPU部分は多分40年くらい前でも値段や手間的にはそんなに極端な差はないと思うけど。
    SRAMで64KBとか乗っけられるところに時代の変化を感じる。

    • by goji (949) on 2011年06月23日 4時23分 (#1974985) ホームページ 日記

      1970年代前半だとジャンクの磁気コアメモリも入手は難しそう。
      70年代後半になるとリース上がりのミニコンやオフコンのパーツがトラ技の広告とかにも出てくるんだけど。
      下手したらウィリアムス管や水銀遅延線の自作を考えなきゃならないですね。

      親コメント
    • by Anonymous Coward
      うお、すでに90年代前半にはSRAM64Kは大学1年生のバイト代小遣いで余裕でしたけど。
      中高生の時、妄想回路図を作って、大学入って金に余裕ができてハードに手を出せるようになったとおもったら
      全部SRAMで行けるじゃん。ああ簡単。と思いました。

      ほどなくワンチップになっちゃって、自作コンピュータも簡単どころか設計が無くなり、なのにフラットパッケージは
      手作業できず、になってしまいましたが。
  • by ukenerai (36532) on 2011年06月23日 14時34分 (#1975265) 日記

    ご連絡先

    --
    -- う~ん、バッドノウハウ?
  • by Anonymous Coward on 2011年06月22日 11時17分 (#1974417)
    http://book.mycom.co.jp/book/4-8399-0986-5/4-8399-0986-5.shtml [mycom.co.jp]
    でもビデオボード等も含めた「マイコン」なんですね>記事
    • by parsley (5772) on 2011年06月22日 12時15分 (#1974452) 日記

      これならどうだ 放課後の電子工作 [chiaki.cc] 描画部分は別の自作PCだけど、演算部はフルTTLだぞ。

      # 仲間なのでID

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      • by Anonymous Coward

        描画部分は別の自作PCだけど

        回路図が公開されていたApple IIあたりを参考にすれば、描画部をTTLだけで構成するのってそれほどむずかしくないような。

        • by parsley (5772) on 2011年06月22日 12時47分 (#1974478) 日記

          上のページから自作PC(Lynx)のスペックみてみたら?
          Z80を2個使っているし、各種インターフェイス部も専用IC使っているからTTLとは言えないけど、全部手作りだよ。

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    • by Anonymous Coward
      マイコンがMCUという意味ならビデオ/グラフィックス機能を持ったMCUはいくらでもありますので別に珍しくはありません。
      たしかPC/ATを1チップで実現したMCUもありましたし。
  • by Anonymous Coward on 2011年06月22日 11時55分 (#1974440)
    15年ほど前、某大学の学生実験でやりました。TTL とワイヤラッピングでしたが…。
    入力はトグルスイッチとクロック用の跳ね返りスイッチ、出力はLED×8だったような。

    よくあの面倒なことを一人でやり遂げたな…と素直に感服します。
    彼なら「バスが融けた」の意味を理解できるに違いない…。
    (配線ミスによりショートを起こし、
    バスの配線の被覆膜が溶けて隣のビットと繋がりデータが化けること。
    2や4を入力したつもりが必ず6になるとか)
    いやそんなつまらんミスはしないか。

    ちなみに翌年からFPGAになり、地団駄を踏みました。
    • Re:学生実験 (スコア:3, 興味深い)

      by taka2 (14791) on 2011年06月22日 13時18分 (#1974503) ホームページ 日記

      私は大学の学生実験では「GALを使った簡単な実験」とか「Z80とブレッドボードを使った簡単な実験」程度でした。
      隣のキャンパスの基礎某学部では汎用ロジックでCPUを作ってるときいて凄く羨ましかった。

      でまあ、私は昔から電子工作をしてましたけど、「汎用ロジックIC」と「ワイヤラッピング」がメインだったので、
      そのとき「PLD」と「ブレッドボード」の簡単便利さにいたく感動したのですが、

      今ではGALのようなPLDなんてもう廃れちゃってて入手できないんですよね。趣味でやってるとCPLDやFPGAは大げさすぎて使えません。
      汎用ロジック数個程度のちょっとした回路で「GALなら石一個でできるのに」なんて思うこともしばしば。
      そこで最近覚えたのが「ワンチップマイコンをPLD代わりに使う」という技。最近はマイコンチップも100円で買える [akizukidenshi.com]ので、小規模な回路でも下手に汎用ロジックを組み合わせるより簡単で安上がりです。

      とまあここまでが前振りですが、私は今回のストーリーを見て、

      「やっぱ汎用ロジックで作るとICの数が多くなるなぁ。PLDが使えればもっと簡単に作れそうだ」(←ここで、FPGAなら1個にCPU丸ごと入る、なんてことは考えない)
      「でも、今時PLDなんて手に入らないしなぁ」
      「そうだ! ワンチップマイコンをPLD代わりにすれば、結構複雑な順序回路も1石に入れられるし、少ない石数でCPUが作れるぞ」

      なんていうちょっと本末転倒なことを思い浮かべたのでした…

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    • 最近はブレッドボードでやるんですねえ。 何か引っ掛けると線が抜けちゃうじゃんとか心配したりして。

      私は学生実験でゲートアレイで8bit CPU作りました。 動かしてみる(周辺回路のデバッグ)過程での失敗はロジアナのプローブを1本溶かした程度の被害で済みましたね。

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    • by saitoh (10803) on 2011年06月22日 15時53分 (#1974594)
      はい。その隣のキャンパスで「バラのTTLで8bit CPUを作れ。クイックソートが実装できる程度の命令体系を持つこと」という課題をやらされた人です。450nSのUV-EPROMがクロック周波数のボトルネックでした。 元気な班は2716を4個ならべて水平型マイクロプログラムのCPUを作ったりもしてました。僕は沢山配線するのがイヤでワイヤードロジックで作りましたけど、どういう命令体系だったかはわすれちゃいました。 その学生実験も、 20年くらいまえにFPGAを使うように変っちゃいましたけどね。

      元ネタのJack Eisenmann 氏ですが、TTLでCPUを作るとこだけならたいしたことないですが、ビデオ回路も造ってアプリもある程度本数作ったってのは『沢山がんばりましたで賞』ですかねぇ。 CPUの設計が完全オリジナルかどうかが気になるところですが。

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    • by kalb (19692) on 2011年06月22日 23時57分 (#1974921)
      16進で1桁ではすまない程前ですが(32進なら何とか)
      某専門学校で
      ・四つ目基板・ダイオード・トランジスタ・抵抗器・アルミシャーシ・リード線
      を配られまして(半田ごて等も当然完備)
      最初のお題が「NANDを作れ」(他の論理回路だったかも)
      次のお題が「組み合わせて加算器を作れ」

      DTLで論理回路までは全員クリアしたのですが、それを使って(皆が作ったのを組み合わせて)の加算器は挫折しました。
      結局ロジックトレーナ(論理回路用MyKitみたいな奴)で研修しましたけど
      親コメント
  • by Anonymous Coward on 2011年06月22日 12時52分 (#1974481)
  • by Anonymous Coward on 2011年06月22日 13時04分 (#1974487)
    諸氏は TTL をどういう意味で使っているのだろうか?
    • by saitoh (10803) on 2011年06月22日 15時43分 (#1974587)
      TTLといえばThrough The Lenz・・じゃなくて。 Transister Transister Logic。そもそも本物のTTLって現在では入手困難だし。 LS-TTLの段階ですでに入力段の内部等価回路がマルチエミッタトランジスタからDTLに変ってますしね。 TTLといいながら 74HCとかHCTで作ってるってのがオチではないかと。 あと64KBのメモリと6kBのビデオメモリはさすがにTTLではないですよね。

      N-TTLでこの規模の回路を造ったらいったい何アンペア喰うだろう?

      親コメント
      • by Anonymous Coward
        TI は確かに DTL に変更していましたが、全部のベンダではないです。Signetics だったか Raytheon だったかのセカンドソースあたりが TTL のままで、インターフェース時にインピーダンスが急変してどうのこうのという話はもう昔話にすらならないかと。

        元記事では TTL は二個だけでしたが。

    • by Anonymous Coward

      74シリーズと同じ論理回路のデバイス。40シリーズはC-MOS。
      もう中身がなんで出来てるかなんて気にしない。

      • Re:TTL? (スコア:2, 参考になる)

        by taka2 (14791) on 2011年06月22日 19時46分 (#1974768) ホームページ 日記

        > 74シリーズと同じ論理回路のデバイス。40シリーズはC-MOS。

        74HC40シリーズはどっちですか?

        #以下、詳しくない人向けの説明。
        TTL: バイポーラトランジスタを使った論理素子。古典的。バイポーラトランジスタは電流動作型なので消費電流がそれなりにある。電源電圧は5V固定。今時のPCでも電源が5Vと12Vで、電子部品系統用の電源電圧が5Vなのは、これのなごり。

        C-MOS: 電界効果トランジスタ(FET)を使った論理素子。FETは電圧動作型なので、低消費電力。今の論理素子の主流。

        74シリーズ: TTLをつかった汎用ロジックICのシリーズ。同じ番号なら、メーカーが違っても互換性がある。「74LS00」といった表記で、間のアルファベットがICの特性を表す。(LSは低消費電力・高速動作タイプ)

        40シリーズ: C-MOSをつかった汎用ロジックICのシリーズ。同じ番号なら、メーカーが違っても互換性がある。「4011」とか「4017」とか。

        74HCシリーズ: TTLな74シリーズとピン互換な C-MOS IC。たとえば74LS00の代わりに74HC00を使えば、格段に低消費電力になる。

        74HC40シリーズ: 40シリーズにはあるが74シリーズにはない仕様のICを、74HCシリーズで出し直したもの。74HC4017とか。

        というわけで、おそらく今回の作品は「TTLで作った」といっても、実際には74HCシリーズ(C-MOS IC)あたりを使っている可能性が高いと思います。

        ていうか、今時TTLな74シリーズなんて趣味人には入手困難。普通に買えるのは74HCシリーズばっかり [eleshop.jp]です。

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    • by Anonymous Coward
      Time to live
    • by Anonymous Coward
      Tera Term Language
  • by Anonymous Coward on 2011年06月22日 18時49分 (#1974732)

    やはり試作と言うとラッピングワイヤーでないと(笑)

    ※ああ、3段配線したからもうワイヤーが巻けない!!

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犯人はmoriwaka -- Anonymous Coward

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