Không cần chip hiện đại, anh kỹ sư này vẫn tạo ra CPU chạy mượt như máy thật

Một kỹ sư người Ba Lan đã khiến cộng đồng công nghệ sửng sốt khi tự mình chế tạo một bộ vi xử lý CPU hoàn chỉnh từ những con chip EPROM và linh kiện logic lỗi thời. Toàn bộ hệ thống được hàn thủ công và điều khiển bởi gần 2000 dòng mã lập trình do chính anh viết. Không dừng lại ở đó, con chip tự chế này còn có thể trình chiếu các hình ảnh từ bộ phim The Matrix trên màn hình VFD.

Một kỹ sư người Ba Lan đã khiến cộng đồng công nghệ sửng sốt khi tự mình chế tạo một bộ vi xử lý CPU hoàn chỉnh từ những con chip EPROM

Dự án có tên EPROMINT, là sản phẩm của một kỹ sư độc lập người Ba Lan hoạt động dưới biệt danh Majsterkowanie i nie tylko, viết tắt là MINT. Trong ba tháng liên tục, anh đã tự thiết kế kiến trúc hệ thống, đi dây, lập trình và thử nghiệm CPU mà không sử dụng đến bất kỳ thiết bị tự động hóa nào. Tất cả các công đoạn đều được thực hiện thủ công từ đầu đến cuối.

Điểm đặc biệt của EPROMINT nằm ở nguyên lý hoạt động. Thay vì sử dụng các cổng logic silicon như các bộ vi xử lý thông thường, hệ thống này xử lý dữ liệu thông qua bộ nhớ EPROM đã được lập trình sẵn. Tín hiệu đầu vào được đưa vào chip EPROM, nơi chứa sẵn bảng tra cứu, sau đó xuất ra kết quả tương ứng. Nhờ đó, các phép toán, điều khiển bus địa chỉ hay giải mã lệnh đều được thực hiện theo cách hoàn toàn khác với thiết kế CPU truyền thống.

Ý tưởng của dự án bắt nguồn từ một thử nghiệm nhỏ với chip EPROM, thường được dùng để điều khiển đèn LED hoặc hiển thị ký tự. Khi nhận thấy có thể mô phỏng các khối logic bằng bộ nhớ, MINT đã mở rộng quy mô thí nghiệm thành một hệ thống xử lý hoàn chỉnh. Anh bắt đầu bằng việc thiết kế ALU, đơn vị xử lý số học và logic. Nguyên mẫu đầu tiên chỉ thực hiện được phép cộng và hoạt động không ổn định, nên bị loại bỏ. Phiên bản sau đó được thiết kế theo dạng cắm rời để tiện thay thế và thử nghiệm. Từng thành phần như bộ điều khiển bus địa chỉ, giao diện bộ nhớ và trung tâm giải mã lệnh lần lượt được bổ sung để hình thành nên một kiến trúc CPU hoàn chỉnh.

Sau khi hoàn tất phần cứng, hệ thống được cấp nguồn và hoạt động ổn định với dòng điện khoảng 250mA. Cùng lúc đó, MINT viết lại toàn bộ phần mềm điều khiển, với gần 2000 dòng mã để CPU có thể hoạt động trơn tru. Anh thậm chí còn xây dựng một bộ tập lệnh riêng cho con chip này, giúp nó xử lý cả những phép toán mà các CPU 8 bit cổ điển không thực hiện được như nhân, chia, lượng giác và xử lý chuỗi bit.

Để thử nghiệm thực tế, hệ thống được kết nối với màn hình VFD, trình chiếu các hình ảnh đơn sắc mô phỏng bộ phim The Matrix. Ngoài ra, hai đèn LED được lắp để hiển thị trạng thái hoạt động: một đèn nhấp nháy theo chương trình xử lý, đèn còn lại phát sáng khi hệ thống phát hiện lỗi.

Toàn bộ hệ thống được lắp trên bốn bảng mạch với trọng lượng hơn 500 gram. Nếu kéo thẳng toàn bộ dây điện bên trong, tổng chiều dài có thể vượt một kilomet. Dù ngoại hình còn thô sơ và mang tính thử nghiệm cao, EPROMINT là minh chứng rõ ràng cho việc tái hiện một kiến trúc CPU chỉ bằng các linh kiện cũ kỹ. Đây không chỉ là một công trình kỹ thuật thú vị mà còn thể hiện niềm đam mê và sự hiểu biết sâu sắc về cơ chế hoạt động của vi xử lý.

>> Biến rác điện tử thành vàng, bước đột phá trong khai thác kim loại quý