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指令集|贴吧大神是如何自制CPU的？

指令集|贴吧大神是如何自制CPU的？
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编者按：本文来自微信公众号雷科技（ID：leitech），作者：雷科技互联网组，创业邦经授权转载，图源：摄图网。
如果有人和你说要“手搓”一颗CPU，我想大多数对于CPU行业有所了解的朋友第一反应都是“你在做什么梦？”。因为就算是目前成本最低的芯片，至少都采用微米级工艺，不管是设计还是制作都需要专业机器的辅助，靠原始工具来制造几乎不可能成功。
不过，如果是古董级别的CPU，那么人工自制的成功可能性还是有的，毕竟人类第一台计算机就是由一群工程师和科学家徒手打造的，最多就是用上了诸如焊枪等工具。如果说几十年前的人可以完成，那么在现代更发达的微电子工程学的指导下，制作一颗古董级处理器并不是一件困难的事情。
比如一位贴吧大神就自制了一颗CPU，并且成功运行了自己手写的二进制程序，被网友称为“肝上长了个人”“焊武帝”，如果你好奇他是怎么自制CPU的，小雷今天就带你一起看看吧。
如何手搓一颗CPU？手搓CPU之前，首先要了解CPU的基本构造，虽然经过数十年的发展，现代CPU在工艺上已经与最早的CPU有了很大区别，但是在基本构造上还是大致相同的。比如用于逻辑计算的运算逻辑部件，用于暂存指令、数据和地址的寄存器部件以及用于控制和分析指令的控制部件，小到普通的灯控芯片，大到超级计算器的处理器核心，基本上都遵循这个设计。
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在弄清楚了CPU的主要构造后，挡在面前的第一道拦路虎是电路设计，否则就连如何接线，接在哪里都会成为问题，更谈不上打造一颗处理器。可以用于CPU设计的软件有不少，这位手搓CPU的肝帝使用的Quartus就是一款由英特尔推出的设计软件，拥有强大的辅助功能。
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在翻出了数年前用Quartus设计的原理图后，naiweide（贴吧手搓CPU的大神ID）开始打造移位寄存器，也就是我们上面提到的CPU关键部件之一。 输入的数据会在经过并被分配到该去的位置，按照naiweide的描述“就像是现在马路中间的交警，指挥着数据什么时候该往哪里走”。
【 指令集|贴吧大神是如何自制CPU的？】可以说，如果移位寄存器出现问题，那么数据就会无法输入到正确的位置，导致无法正确执行指令，就像是出了“车祸”一样，无法通行。
大家可以感受一下这个移位寄存器的大小。
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基本上用到的零件主要是二极管、三极管和电阻，此外还有作为地基的门电路，实际上后续的几个部件基本上也只需要这些零件即可，只不过是数量多寡的区别。
在完成了寄存器的制作后，naiweide开始制作程序计数器，也就是上面提到的运算逻辑部件，这个模块可以说整个第一阶段最困难的，某种程度上来说也是最“劝退”的一个阶段（naiweide自称为此耗费了半个脑袋的头发，为他的头发默哀一下）。
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程序计数器涉及到的零件数量远超寄存器，只要其中一个零件出现问题那么就会影响整个系统，而且缺乏有效的debug机制，想要找到故障位置也是相当困难。而在实际的焊接过程中，受焊锡量、焊接时间等因素的影响，看似正常的各个零件在实际运行时都可能出现意想不到的问题。

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