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컴퓨터 / 하드웨어 : 컴퓨터와 하드웨어, 주변기기에 관련된 이야기, 소식, 테스트, 정보를 올리는 게시판입니다. 2016년 7월 이전의 글은 다음 링크를 참조하세요. 구 하드웨어 뉴스 / 구 디지털 뉴스 / 구 하드웨어 포럼 / 구 뉴스 리포트 / 구 특집과 정보 / 구 스페셜 게시판 바로가기

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참고/링크 https://mp.weixin.qq.com/s/cUq8AXCkJ1EQTXSkBPYLmw

간단한 구조의 CPU를 직접 만드는 건 이게 처음 있는 일은 아닙니다. 찾아보면 비슷한 사례가 많이 나옵니다. 

 

 

큰 화면은 여기로 https://www.bilibili.com/video/BV1sy4y1j7Ue

 

움짤들의 용량이 커서 못 가져왔습니다. 

 

이 사람은 다이오드, 접합형 트랜지스터, 저항의 세 가지 부품을 가지고 CPU를 만들었습니다. 기본적인 논리 회로의 구조는 모두 이런 기초적인 부품으로 구성됩니다.

 

수정됨_640.jpg

 

우선 CPU의 레지스터 부분부터 착수했는데, 6비트의 시프트 레지스터를 만들었습니다. 데이터를 가져오고, 클럭 신호에 따라서 데이터를 한쪽에서 다른 쪽으로 이동시키는 역할을 합니다. 

 

640 (1).png

 

그리고 프로그램 카운터 부분도 있습니다. 기록된 프로그램을 실행하는 위치입니다. 이 부분이 전체 제작 과정에서 가장 시간이 많이 걸렸다네요. 3개월 정도.

 

기본적으로는 각각의 명령어를 읽은 후 자동으로 1을 더해서 다음 명령어를 읽도록 합니다. CPU가 리셋되면 프로그램 카운터 역시 0이 됩니다. 또 프로그램이 특정 줄을 건너 뛰거나 함수를 쓰거나 함수를 반복하도록 명령하면 거기에 맞춰서 작동해야 합니다. 구조가 복잡해진다는 소리죠. 일주일 걸려서 다이오드 하나를 납땜하는 일도 있었다네요.

 

640 (2).png

 

그리고 롬과 램이 있습니다. 흔한 hm628512 칩을 롬과 램으로 썼습니다. 여기까지 하면 CPU의 기본적인 모듈은 완성됩니다. 

 

그 다음은 명령어 디코더를 만들어야 합니다. CPU 명령을 가져와서 분석하고 실행하는 역할을 합니다. 또 ALU도 더하고 나중에는 캐시 메모리까지 추가했다고 합니다. 

 

마지막으로, 이 사람은 컨셉질에 워낙 충실했기에 소스 코드를 손으로 써서 만들었다고 하네요. 원본 영상을 보시면 이진법으로 코드를 쓰고 그 옆에 중국어로 주석을 다는 장면을 보실 수 있습니다. 

 

640.png

 

I/O 포트가 없기에 레지스터에 LED를 달아서 결과를 표시하도록 했습니다. 

 

이 사람은 프로그램을 짤 때 실행 파일의 바이너리를 분석하다가 'CPU가 이 0101이라는 명령을 어떻게 실행할까?'라고 의문을 품은 후, 기본적인 전자 지식을 습득한 다음에 아날로그 회로를 만들기로 했습니다.

 

기존의 CPU 구조를 참고하지 않고 게이트 회로에 대해 자신이 배운대로 자기만의 아키텍처 세트를 만들려고 했습니다. 가장 기본적인 트랜지스터부터 게이트 레벨 회로까지 인터넷에서 여러 회로도를 쉽게 볼 수 있지만 그건 별 도움이 안 됐다네요.

 

또 각각의 기능을 만들고 이걸 하나의 장치로 연결하는 게 어려웠고, 디버깅을 위한 장치가 없어 LED와 부저를 사용해 조절했는데 클럭 100kHz 이상으로 올리기 힘들었다고 합니다. 

 

이 CPU에는 1000개 이상의 트랜지스터, 2000개 이상의 다이오드, 10000개 이상의 저항, 총 1000위안(한화 17만원)이 들어갔다고 합니다. 6개월 이상의 시간도 그렇고요. 

 

마지막으로, 제조 공정은 2.54mm라는 농담도 덧붙였습니다. nm가 아니라 mm입니다. 

 


TAG •

  • profile
    title: 공돌이방송 2021.07.29 12:05
    2000년대 초반쯤 대전 학생 과학관에 전시된 자기 코어에 구리선을 섬세하게 일일이 감고 이를 매트릭스 구조의 겹겹히 층층 쌓아놓고 땜납을 해논 8KB ~ 64KB의 IBM제 자기코어 메모리를 보며 노가다 작업에 경의가 느껴지더군요.ㅎㅎ

    64KB짜리는 자기 코어도 무척 작은게 무려 50만개이상 합선되지 않게 입체적으로 제작한다는 일은 결코 쉬운일은 아니겠다는 생각이 듭니다.
    더구나 메모리구조물 사이즈도 1L짜리 물통 크기밖에 안되는 매우 컴팩트한 사이즈이죠.
  • ?
    설레이는북극곰 2021.07.29 20:05
    디자인대로 여공들이 메모리 짜는 노가다 현장
    https://youtu.be/ndvmFlg1WmE?t=1059
  • profile
    title: 공돌이방송 2021.07.29 22:16
    우와! 대단한 노고가 느껴집니다.

    전시물 설명에 우리나라 인구조사용으로 구입한 메인프레임의 메모리라고 기억이 납니다.
  • ?
    설레이는북극곰 2021.08.07 14:07
    제가 단 유튭 링크는 아마도 MIT제 메모리인거같구요,
    말씀하시는 IBM제는..

    http://www.righto.com/2020/03/inside-titan-missile-guidance-computer.html
    여기 설명 되어있네요 ^^
    (골동품 뜯어보는)동영상은 https://www.youtube.com/watch?v=3Y-MosGsFMs
  • profile
    title: 공돌이방송 2021.08.07 14:41
    감사합니다!!!
  • profile
    title: 누나DEEP      뭐, 레식 암튼 돌아가면 적당한 성능 아닐까요? 2021.07.29 12:06
    100 Mils 공정은 어쩔 수 없죠
  • profile
    title: AMD포인 2021.07.29 12:07
    예전에 야겜에 cpu를 구현한 사람도 있었죠..
  • profile
    폴짝쥐 2021.07.29 12:19
    2.54mm가 구멍 간격인가보네요ㅋㅋ
  • profile
    title: 어른이Kylver      ヾ(*´∀`*)ノ   AMD! Ryzen!  2021.07.29 12:35
    깨알같은 2.54'mm' 공정이네요.
  • profile
    센트레아      http://centrair.kr 2021.07.29 12:38
    25,400,000nm 공정이군요
  • ?
    analogic 2021.07.29 13:06
    TO92패키지의 다리 간격을 생각해보면 50mil 기판으로 도전해 봤어도 괜찮았을듯.....
    손으로 바이너리 코딩하는 것은 옛날에는 종종 하던 일이었죠.
    저도 처음 CPU와 ROM, RAM 붙여서 원보드 마이컴 만들었을 때에 돈이 없어서 키 스위치를 못쓰고 DIP스위치와 LED로 만들었어서.....
    어셈블리 코드를 손으로 핸드 어셈블해서 바이너리 코드로 만들고 그걸 DIP스위치로 입력해서 프로그램 했었으니까요.
  • profile
    title: 헤으응TundraMC      자타공인 암드사랑 TundraMC/애자락=MSI/난독증/무슨무슨 죄로 AMD 불매합니다 2021.07.29 13:11
    2.54mm은 못참죠.
  • profile
    파인만 2021.07.29 13:45
    2.54mm ㅋㅋ 유쾌하네요.
  • profile
    문워커 2021.07.29 14:07
    30년 전 이야기입니다만 국내에서도 트랜지스터를 납땜해서 Z80을 만든 경우가 있었지 말입니다.
    요사이 대국 이야기를 들어보면 30 - 40년 전 기억이 떠오릅니다.
  • profile
    유카 2021.07.29 14:17
    17만원+들인 시간을 돈으로 환산하면 어지간한 시퓨는 살 수 있겠네영....
  • profile
    캐츄미 2021.07.29 14:38
    자기가 좋아하는 일을 하고 완성까지 하다니 진정한 매니아시군요
  • ?
    jebediah 2021.07.29 14:45
    이 방면에서 꽤 유명한 magic-1 은 7400 칩으로 만드는데
    이건 아예 게이트를 직접 소자로 만드는군요 ㅋㅋ
  • profile
    quadro_dcc 2021.07.29 16:01
    저장장치도 on/off 스위치로 구현은 될 것 같은데 말이죠…
  • ?
    NPU 2021.07.29 16:48
    마크에서 간소한 8비트 cpu를 만든 사람이 생각나네요 ㅋㅋ
  • ?
    photino65 2021.07.29 17:21
    취미 독특하네요
  • profile
    슬렌네터      Human is just the biological boot loader for A.I. 2021.07.29 17:35
    그래서 둠 실행하는 영상은 언제쯤?
  • ?
    title: 민트초코헤으응      포기하지 않으면 빛날 수 있을 거예요 2021.07.29 19:43
    ㅋㅋㅋ대박이네용
  • profile
    이유제 2021.07.29 21:34
    대단하네요 열정과 들인시간에 정말 감탄을 금치않을수업어요
  • ?
    GTX야옹이 2021.07.29 23:05
    저런 분이 미국에 이민가서 반도체 회사에 입사했다면... 장잉정신은 언제봐도 경이롭네요
  • ?
    leesoo 2021.07.30 10:20
    2.54밀리미터 첨단공정에다가 3D적층기술을 더했군요 ㄷㄷㄷ
  • profile
    title: 귀요미오므라이스주세요 2021.07.31 10:59
    엄청난분이네요
  • ?
    니아옹이 2021.07.31 20:40
    17만원이면 하스웰 리프레시 중고 완제품을 구성... 아닙니다. 아니에요...
  • ?
    니아옹이 2021.07.31 20:41
    근데 아키텍쳐가 획기적이면 AMD나 인텔, 암에서 스카웃을 해가지 않을까요?

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