Premio Hackaday 2023: Construyendo un relé ALU

Hay mucho de cierto en el consejo de que, para comprender verdaderamente algo, debes construirlo tú mismo desde cero. Esa es la idea detrás de la entrada de [Christian] para la categoría de Educación en Reingeniería del Premio Hackaday 2023. Construido como un demostrador educativo, esta es una unidad aritmético-lógica completa (ALU) que utiliza relés discretos, y tampoco tipos de alta densidad, estos son del tipo grande y transparente.

El diseño está prolijamente, intencionalmente, dividido a lo largo de líneas funcionales, con cuatro diseños de PCB personalizados, cada placa operando en 4 bits. Para manejar una palabra de longitud de un byte, los tableros simplemente se conectan en cascada, haciendo un total de ocho. Las placas de registro, sumador, función lógica y multiplex son el corazón de la construcción con dos placas personalizadas adicionales para visualización (usando un Arduino por conveniencia) y IO que forman la interfaz. Después de todo, una CPU básica es solo una ALU y algo de control a su alrededor, la magia está realmente en la ALU.

Las operaciones lógicas fundamentales que operan sobre dos operandos, {A, B} son A, ~A, B, ~B, A o B, A y B, A x o B, se pueden calcular con solo cuatro relés por bit. Las salidas lógicas deben alimentarse a un selector de bits de 7 a 1 antes de alimentarse al registro de salida, pero ese es el trabajo de una placa separada. La función de sumador es la más básica, simplemente un par de medios sumadores y una puerta OR para manejar el encadenamiento de las entradas de acarreo y generar la salida de la cadena de acarreo.

Los tendidos de cables impresos en 3D son un buen toque y hacen un trabajo de cableado impecable para unirlo todo.

Para una CPU basada en relé más completa, puede consultar el proyecto de computadora de relé MERCIA, sin mencionar esta construcción maravillosamente pulida.