Un puñado de relés, o un ordenador en el relé electromagnético. Parte 1 - ALU Bashny.Net

Te diré cómo se puede crear un ordenador (o más bien, mientras que sólo una parte de la misma) en el relé electromagnético sus propias manos.





¿Cómo empezó todo
Todo comenzó con el hecho de que había leído sobre el equipo en relés electromagnéticos creados Harry Porter - un entusiasta de la Universidad de Portland. Aquí hay una foto de él junto a este equipo:



Puesto que soy aficionado a las computadoras antiguas (parte de mi colección se puede ver en este álbum ), entonces yo también quería crear algo similar. Empecé a buscar otros proyectos y encontré muchas

Otras computadoras modernas en relés electromagnéticos
Algunos de ellos son más o menos repite el proyecto Harry parte sólo demostró que la creación de un equipo de este tipo es posible. Por ejemplo, DUO 14 Prima , se muestra a continuación, puede ejecutar un programa que contiene hasta 8 comandos simples.




Proyecto Así, planeé para crear una red de equipo como HPRC abbr>. Deseaba que podría haber sido algo real que contar, así como a todos sus elementos eran visual - podría ser rastreado de trabajo ALU, registros, contadores, etc. instrucciones

Comience a hacer decidí ALU. Para determinar los requisitos aplicados a él, estoy en general ha desarrollado un conjunto de instrucciones, y pensé lo que necesitaba neumáticos y señales. La ALU tiene una estructura paralela (todos los bits se evalúan al mismo tiempo) y está destinado a los cálculos de 8 bits.

Inmediatamente decidí que tenía que hacer el módulo de la resta. En muchos otros equipos, no se ha implementado este módulo, ya que su trabajo se puede realizar utilizando la negación y la adición. Por lo tanto, la ALU realizará las siguientes operaciones: suma, resta (con o sin transferencia), lógicos AND, OR, NOT, XOR, y se desplaza hacia la derecha (con la transferencia o en un círculo). Esquema para la adición y operaciones lógicas, saqué HPRC.

Otra característica rara vez se encuentra en el hecho de que el resultado del cálculo se retiene en el registro sombra. Es necesaria para el mismo registro de propósito general, se puede utilizar como entrada y salida.

Mientras la ALU debería funcionar sin los otros componentes de la computadora, por lo que la depuración para retransmitir bobinas son las secadoras conectadas, suministros de potencia. Los resultados del cálculo se pueden observar por medio de LEDs conectados a la salida del circuito. Independientemente del resultado enganchada unidades de computación operan continuamente, por lo que con la ayuda de indicadores puede observar simultáneamente los resultados de todas las operaciones.



Relés
Fue seleccionada la alimentación de tensión 24 y no 12, como en la mayoría de otros equipos modernos en relés electromagnéticos para hacer el más delgado alambre. Más tarde resultó que esta solución tiene un inconveniente - LED con resistencia integrada nominal a 24 no pasa, así que tuvimos que comprar las resistencias y la soldadura por separado
.
Dado que una de las principales propiedades de la computadora debe haber claridad, elegí un relé con un cuerpo transparente y un LED integrados. Además, se ven hermosos, que le permite no instalar los LEDs adicionales para indicar las señales de entrada.

Después de que el inicio del montaje de la computadora que estoy leyendo uno de los blogs, di cuenta de que me estaba perdiendo los diodos de protección, impide la formación de arcos y golpeando indicadores cuando retransmisiones abiertas. Así que me compré 100 piezas 1N4448 diodos y soldarlos en paralelo con cada una de las bobinas.

Materiales
Dado que el equipo tiene que ser claro, ¿por qué no habría de ser bella? Harry utiliza para el cuerpo de caoba. Encontré una madera merbau material adecuado , en forma de tablas cepilladas del mismo espesor.

Todos los componentes están montados en una hoja de 6 mm de plexiglás. Los relés se pegan, y todo lo demás, o se instala en un agujeros taladrados especialmente, o atornillados. Las placas con inscripciones talladas bronce. La parte más difícil fue encontrar los tornillos de bronce de tamaño apropiados para placas de montaje. En Rusia, el libro no funcionaba en ninguna otra parte, pero entonces casi accidentalmente los encontró en un almacén de la manía en Helsinki.


Trabajo Comencé diciendo que él había comprado la fuente de alimentación, tres docenas de relevos, cables y conmutadores para controlar las entradas y las señales internas generadas por la ALU. Relés contienen 4 interruptores DIP. En algunos casos, no se utilizan los 4 interruptores, pero ahorrar mediante el uso de un relé con un menor número de contactos recibidos apenas
.

Estos relés me han costado alrededor de 200 rublos, así que empecé a buscar opciones más baratas, como a toda la unidad ALU de acuerdo con estimaciones preliminares de sus necesarios alrededor de 100 piezas. Un lote de 100 piezas que era capaz de ordenar a un precio al por mayor de poco más de $ 100 para el relé. Pero este proveedor mismos aparecen relé no debe ser pronto, así que seguido buscando.

Resultó que el relé se puede pedir directamente de China es mucho más barato. Pedí otro lote de 100 piezas de alrededor de $ 1 por cabeza (en dólares entonces costó alrededor de 30 rublos). Más tarde resultó que algunos relé recibió de China, obviamente defectuosos. Por ejemplo, la siguiente imagen muestra que los cables en el interior del relé sido invertidos. Afortunadamente, para la corrección de este error fue suficiente invierte de manera similar a las conexiones externas del relé.


Por otra parte, hubo muchos relé oxida. En algunos casos, resultó fundamental, y tuvo que tirar de relé. Pero a veces se las arregló para lanzar las entradas y salidas a otros contactos - jugado un relé redundancia papel con 4 interruptores
.
En la fabricación del cuerpo tuvo que aprender un poco de trabajo simple en el procesamiento de la madera, pero la mayor parte del tiempo tomó soldadura fuerte - para muchos de relé tenido que soldar los cables a los 14 pines
.
Resultados
El artículo no era muy largo y un poco superficial. Más información se puede encontrar en la página web del proyecto . Si la comunidad va a estar interesado, puedo escribir más sobre las características y principios de funcionamiento como la ALU, y el ordenador proyectada.

Desde el momento en que me decidí a hacer mi equipo, que ha sido un año y medio. Durante este tiempo he sentido amplio diseñado la arquitectura y el conjunto de instrucciones, y también creó el primer módulo de la computadora - unidad lógica aritmética. Formalmente, por supuesto, en la ALU se utiliza semiconductores - en diodos LED para la indicación y protección. Pero la lógica se basa en los relés electromecánicos. En esta unidad sólo carece de las conexiones externas, pero que voy a hacer después de los otros bloques aparecerá, que conectará la ALU. Siguiente Planeo hacer un bloque de registros.



Estadísticas
ALU consiste en señales de depuración 88 de relé son alimentados con 43 interruptores de palanca, se muestran los resultados usando 70 LEDs. Dimensiones de la unidad - 74x56x14 centímetros
.
Relé con defectos de diversa índole se encontró sobre 10. Sólo contar difícil, ya que algunos se quedaron en poco alterado sobre este esquema.

Costos

• Relay - 6120
• LED - 2660
• Toggle Switches - 1510
• Fuente de alimentación - 2520
• Cable y otro Detalles - 1220
• Inscripción (materiales, grabado, y hardware) - 3340
• Materiales para la vivienda - 4300
• Total - 21670 b >
  ¿Qué podemos hacer mejores
  Al final del primer módulo de mi equipo, me di cuenta de que algunas cosas podrían hacerse mejor:
  
• Probablemente, el número utilizado en el relé ALU se podría reducir mediante la combinación de módulos de suma y resta. Creo que de esta manera podría salvar 8 relés.

Cuando se trabaja en el siguiente módulo debe tratar de hacer agujeros con precisión. En este momento, algunos de ellos han recurrido a las pequeñas (y uno - de gran tamaño). Grietas La experiencia ha demostrado que en nuestra ciudad no es muy fácil de hacer un grabado láser de calidad en latón. Aparentemente, la próxima vez para hacer inscripciones tiene que tratar de aplicar fotolitografía. circuitos de conmutación Probablemente frecuentes, tales como un reloj, es necesario utilizar la duplicación, ya que el relé de sí mismos no se muestra demasiado fiable. < /
Enlaces
Página web del proyecto: sourceforge.net/p/relay
Otros equipos:
de Harry Porter Relay ordenador: web.cecs.pdx.edu/ ~ harry / Relay / li > Relay Computer Dos: www.electronixandmore.com/projects/relaycomputertwo/index.html RC-3 Relay ordenador: www.computerculture.org/projects/rc3/ Edmund Berkeley: www.cs.ubc.ca/ ~ Hilpert / e / simon / index.html TIM: www.northdownfarm.co.uk/rory/tim/tim-8.htm DUO 14 Prima: www.ostracodfiles.com/ostracod/relay.html Relay equipo «entrenador»: relaysbc.sourceforge.net/ i² 8-Bit Relay ordenador: isquared.weebly.com/ equipo de retransmisión de Kilian Leonhardt: www.relaiscomputer.de/ Der Relaisrechner: www.schlaefendorf.de/relaisrechner/dokumentation/index.html Ul>

Fuente: habrahabr.ru/post/220865/