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CPU hecha en casa

Ya hace algún tiempo que se terminó la construcción de mi "microprocesador casero" y la documentación ya esta bastante avanzada por lo que me animo a poner las conclusiones, la lista completa de los componentes con su costo y el tiempo que me llevo realizar este proyecto.

Aspecto Final

Costo

Aquí esta la lista completa de materiales con su precio en pesos mexicanos:

Cantidad Pieza Precio Total
2 2114 49.00 98.00
1 2716 31.00 31.00
3 2732 37.00 148.00
1 74LS00 7.00 7.00
2 74LS04 5.00 20.00
2 74LS08 6.00 12.00
1 74LS09 5.00 5.00
1 74LS14 7.00 28.00
2 74LS21 5.00 10.00
1 74LS138 8.00 8.00
1 74LS154 22.00 22.00
3 74LS161 6.30 18.90
4 74LS175 12.00 48.00
5 74LS240 9.00 45.00
2 74LS245 7.00 14.00
4 74LS374 9.00 36.00
6 Led Rojo 2.00 12.00
2 Led Verde 2.00 4.00
1 Barra Dip Switch 9.00 9.00
7 Barra Leds 17.00 119.00
10 Protoboards 70.00 700.00
58 220 Ohms 0.70 40.60
2 330 Ohms 0.70 1.40
10 1K Ohms 0.70 7.00
2 Capacitores electroliticos 6.00 12.00
3 Push buttons 2.00 6.00
Total: 1461.90

Entonces el precio fue alrededor de 120 dólares norteamericanos y se usaron 136 componentes (35 circuitos integrados). Pero claro, se necesito equipo extra como pinzas de varios tipos, fuente de poder, sonda lógica, multímetro, un quemador de memorias, lámpara de UV y componentes de respaldo entre otros.

Tiempo empleado

Este proyecto llevó todo mi tiempo libre del mes de octubre de 2009, que no estuvo muy saturado. Para hacer esta cantidad más realista, yo calculo que incluyendo los viajes a Republica Salvador a comprar los materiales llevaría unos 5 días de tiempo completo diseñar y construir este microprocesador desde cero.

Conclusiones

El estudio de la arquitectura de los microprocesadores nos puede ayudar a ser mejores programadores debido a que mucho de su diseño ha sido en función de dar facilidades y características a los compiladores de lenguajes y a los sistemas operativos. Por ejemplo, diseñar un microprocesador con codigo reubicable y páginación de memoria es esencial en sistemas operativos concurrentes. El tamaño de la palabra, el número de registros y optimizaciones en los procesos del secuenciador pueden hacer un procesador más rápido sin tener que aumentar la velocidad de reloj.

Por otro lado construir un procesador con circuitos integrados básicos puede ayudarnos a comprender el marco histórico en el que vivieron los pioneros de la informática y darnos una idea no sólo de las dificultades técnicas a las que se enfrentaron; sino también los retos comerciales y el porque de los diseños actuales.

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Pues este sería el último post de avances porque por fin lo acabé. Sólo falta hacer las conclusiones y poner a punto los posts teóricos que se publicaron. Esta vez un video de YouTube:

Muchas gracias a mi hermano por musicalizar el video.

Post relacionados:

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- Asi voy con mi CPU II

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No sé porque siempre me ha fascinado ver estos aparatitos que tienen leds en la noche y con la luz apagada. ¿Será que el brillo les da un carácter misterioso y frío como el de un viaje en una nave espacial o simplemente me recuerdan esas noches tranquilas junto al arbolito de navidad? Quien sabe, pero podría verlo por horas.

cpunoche
Para mí, es una vista hermosa

Por fin mi "microprocesador" corrió su primer programa que realiza operaciones aritméticas y logicas para incluso sacar datos al puerto de salida. También ya realiza el ciclo sin fin que evita que el programa pierda control y que rota a la derecha los bits del acumulador hasta que desaparecen totalmente después de unos ciclos de reloj. Ya siento que es misión cumplida :) .

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En este post se va a tratar el diseño de la funcionalidad de Entrada y Salida que es lo que conecta nuestro microprocesador con el mundo real y lo hace una máquina útil y no un cerebro vegetal.

Entrada y Salida

Las ordenes de entradas de salida están definidas por las ordenes IN y OUT que tienen la siguiente estructura:

Para la salida se va utilizar un registro que mantenga la salida constante por medio del circuito integrado 74LS374. Para la entrada, usamos un buffer con ayuda del circuito 74LS255. El diagrama esquemático es el siguiente:

Nota importante:

La construcción del CPU se está llevando justo ahorita, por lo que toda la información presentada en este post puede estar incompleta o incorrecta al ser de carácter provisional.

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En esta foto se puede observar que sobre la mesa ya está lista la lógica de control, el contador de programa, la memoria RAM y ROM, el registro de instrucción y el registro de operando. Esta en pleno desarrollo el cableando del acumulador pero ya tengo nueva dotación de cables :) .

cpu1
Como armar un rompecabezas

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