Вычитание на уровне схемы

просто КОТ

Странное название для темы.. Но лучше выдумать не смог...
Дня два назад мне подкинули идейку сделать процессор на транзисторах. Шютка конечно, но меня зацепило -- начал думать над этим. Полностью процессор, типа компового, конечно не планирую даже. Просто небольшая поделка, вводим в неё два байта -- два числа в двоичном виде. Потом два бита -- от первого будет зависеть складывать/вычитать, второй бит -- сигнал к началу отсчёта.
Теперь вот думаю, получить из набора единиц и нулей два числа, записав их в два параллельных регистра на триггерах не трудно.
А вот как на уровне схемы, пока что из логических блоков типа И, ИЛИ, НЕ и т.д. произвести то самое вычитание или сложение? Со сложением есть идеи в принципе.. Но вычитание... Подскажете?

Реклама

a_skr

Вычитание - тоже сложение, просто у второго числа знак поменять

P.S.
В дополнительном коде - проинвертировать все биты и добавить единицу.
А потом просто сложить.
Итого - инверсия, инкремент, сложение.

Реклама

Шурики

Всё верно, поэтому самая простая система команд для любого процессора состоит всего из 5 команд: MOV, ADD, AND, NOT, JZ.

Тут вопрос в базисе реализации.

da-nie

Только на транзисторах не советую - их дофига уйдёт на логические элементы. А вот на элементарной логике сделать можно.
Есть такая книжка -Чарльз Петцольд - КОД
Там рассмотрено создание простейшего процессора.

Реклама

VT1 · Сообщение **VT1** » Пт ноя 01, 2013 22:17:25

просто КОТ писал(а):А вот как на уровне схемы?

Качаешь эту книжку.
http://padabum.com/d.php?id=3235
И там описывается как сделать то, что тебе нужно.

Реклама

просто КОТ

Что-то там очень сложные схемы, едва читаются... Но кусками уловил, плюс добавил фантазии, и потом ещё фантазии, и вышел, что на каждую пару бит понадобится:
1. Три элемента НЕ и три элемента ИЛИ для вычитания.
2. Один элемент 2И и два Исключающих ИЛИ для сложения.
Т.к. работать хочу с 8-битными числами, понадобится 16 триггеров для памяти, 32 инвертора, 24 ИЛИ, и 16 Исключающих ИЛИ. Плюс ещё парочка деталек для управления блоками, чтоб связывать их друг с другом.

Реклама

Шурики

не 16 триггеров, а два 8-разрядных или один 16-разрядный регистр, схемы интегральные полусумматоров... ну и т.д. Если сделать не на "рассыпухе", то будет меньше корпусов микросхем.

просто КОТ

Вообще, на реле хотелось... Это странно объяснить, почему реле, но хотелось бы...
Не вкурсе ли, кстати, где взять реализации вышеназваных блоков на реле? Как сделать Исключающее ИЛИ знаю, как сделать инверсию и элемент И тоже знаю. А вот с триггером и с ИЛИ есть проблемы..

Шурики

Ну здесь немного сложнее, т.к. раньше, имею ввиду очень раньше, вычислители делались немного по-другому. Это, скорее, было сочетание аналогово-цифровой техники.

Полностью на реле реализовать, конечно можно, но это будут специфические реле. Что-то придётся изготовить самому.

Предварительная информация:

http://ru.wikipedia.org/wiki/%C0%F0%F5% ... 2%E5%F0%E0

(Нулевое поколение ЭВМ)

Информация к размышлению для дальнейшего поиска:

Релейная машина «Марк-2», изготовленная в 1947 году, содержала около 13 000 реле. Одной из наиболее совершенных релейных машин была машина советского конструктора Н. И. Бессонова — РВМ-1. Она была построена в 1956 году и проработала почти 10 лет, конкурируя с существовавшими уже в то время ЭВМ. Поскольку реле — это механическое устройство, то его инерционность (задержка при переключении) достаточно велика, что сильно ограничивало скорость работы таких машин. Скорость РВМ-1 составляла 50 сложений или 20 умножений в секунду. Практически это был предел скорости для машин этого типа.

Если пошёл процесс даунграунда, то можно собрать ещё пневматические вычислительные машины. Уже не совсем механика, но ещё не реле. Правда, пишут что они ещё используются на опасных производствах.

просто КОТ

Я так прикинул -- мне это выйдет в около 200 реле, но это будет только сложение/вычитание чисел до 256.
По идее, осилить можно. Плюс прикрутить ещё красивое табло, корпус стимпанковский какой-нибудь, и чтоб щелкало по громче... Красота будет.

Шурики

А ещё взять реле с прозрачными корпусами, чтобы всё можно было даже визуально оценить.

просто КОТ

200 реле переключатся по одному разу за одну секунду и затихнут, не впечатляющее будет зрелище -- слишком быстро и коротко.
А вот услышать за сотню клацаний в хаотичной очереди.. Уже лучше.

Шурики

Тогда сделать потоковый ввод с компа, имитируя операцию умножения двух чисел. Или перемножение матриц, а потом результат останется на индикаторе. Ну как-то так...

просто КОТ

Т.е. не с клавиатуры забивать регистры, а снимать цифры с ЛПТ порта?

Шурики

А почему нет? Сделать этакий внешний вычислитель. Ну хотя бы на первых порах, для пробы. А потом уже можно и клавиатуру реализовать.

Кстати, есть такие шаговые реле, которые стояли на старых АТС.
Допустим, при нажатии клавиши на клавиатуре, декадно-шаговое реле отсчитывает цифру, потом набираем вторую и т.д. Потом пуск. И шума много и визуально красиво, не за доли секунд. А результат - на дисплей. Дешифратор цифр может не понадобиться, если это будут индикаторы, где каждая цифра поджигается отдельно, навскидку названия не помню. Если индикатор семисегментный, то дешифратор можно реализовать на старых ненужных диодах. Это как вариант.

Нашёл: индикаторы ИН, например, ИН-13.

uldemir

А цифры вводить механическим номеронабирателем...

просто КОТ

Мне хотелось в двоичном виде оставить пока-то.
Ддесятично-двоично-десятичное преобразование можно потом прикрутить... Но пока что будем в двойке работать -- благо числа до 256 можно легко прочесть.

da-nie

Нашёл: индикаторы ИН, например, ИН-13.

И линейку к ним.

Шурики

Да, где-то не там, получается нашёл. Грешен. Ну поправьте, если есть инфа под рукой ("навскидку").

А линейку привязать на ниточке к корпусу (чтобы не спёрли).

просто КОТ

Хм.. Я вот начал колебаться -- Д-триггер это 3 реле, боюсь в 200 реле можем не уложиться.. Или..
И хочется, и дофига что-то выходит... Не раздобуду я столько реле. 50 могу.. 100, пусть не одинаковых, ещё можно попробовать.. А вот 200... 250... перебор.
Попробовать 4-х битные числа для начала?