从零开始设计一个简单的CPU和计算机，证明是可行的

qql

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：256B
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。
这个板子发去打样后发现有一个BUG，就在板子上临时修改了


















待续……

补充内容 (2017-3-8 19:46):
最新的帖子如下：http://www.crystalradio.cn/thread-1369015-1-1.html

qql

bg1bjf 发表于 2017-2-28 13:29
也曾有过楼主同样的热情，上学期间曾对清华的CEC-I透彻研究了软硬件，其实就是改良版APPLE II，国外有6502. ...

你说的是 中华学习机CEC-I ， 6502 CPU很多人玩，我自己也有 两套6502 的单板机。

我就是希望做 一款从零开始设计的 计算机学习板

现在这款很小巧，4位的，我觉得很简洁很完美，哈佛体系结构的。

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后面如果大家支持我的话，我就再搞一个冯诺依曼结构的，可能做8位，只用一个存储器就可以

加上中断，栈之类的。

未成之佛

潜得够深的国人就是缺乏这种从基础扎扎实实玩起的耐心

qql

hp81

2楼图片全挂了

Booooby

看标题，我以为楼主做了一个4位的芯片呢。。。

不过，这个已经很牛了，希望你能继续，看看能不能用这个CPU做成一台超级收音机什么的

longshort

早年的CPU就是用74系列芯片搭成的，而74系列芯片就是为了计算机的制造而出现的。74系列也是目前最接近逻辑电路原理的系列芯片。赞一个！

一路同行

了不起的实践者，顶。

南蛮

很强，赞！对计算机原理了解透彻才能做到！！

chenjian_KSLT

英特尔回头向后面的同志招手示意，别掉队了，快跟上。

ace919

这个相当牛了！不知主频多少？几个时钟周期一条指令？指令的长度为多少？等等

scu319hy

楼主不错~这是个耗时烧脑的工作啊

分立元件

科创论坛也有一个是搞74系列CPU的，

清风碧雪

不错，

直流电子管

完全不懂数字电路的先膜拜大神一个！