Lo que hicieron los demás con ocho bits, los alemanes lo hicieron con solo uno
En la década de 1980, se animó por primera vez a los jóvenes a que se equiparan con la lectura por computadora. Se han lanzado varios programas educativos, generalmente con la colaboración de un fabricante de computadoras y una emisora, y que incluyen programación BA en una de las computadoras hogareñas de 8 bits del momento. Uno de esos esquemas educativos difería algo, sin embargo, la emisora alemana WDR produjo una serie educativa utilizando una computadora modular con un procesador inusual de 1 bit programado en código de máquina hexadecimal. [Jens Christian Restemeier] Se produjo una copia de esta máquina, lo más cercana al original que pudo crear. (Video, en alemán, incrustado a continuación).
La computadora se llama WDR-1 y tuvo su origen en Gear antes de que fuera tomada por la emisora. El procesador inusual de 1 bit es un Motorola MC14500, que se ha producido desde 1977 para aplicaciones de control industrial. Toma al espectador en el video debajo de la ruptura a través de las partes de la máquina, explicando el propósito de cada tarjeta secundaria y el circuito base. Al carecer de un original para copiar, trabajó a partir de fotografías para reproducir las ubicaciones de los parches del original, reemplazando las cabezas de los alfileres con los inusuales enchufes utilizados en las máquinas de la década de 1980. Mira su video, debajo de la pausa.
Puede encontrar más información sobre el WDR-1 en línea en alemán (enlace de traducción de Google). Mientras tanto, hemos introducido previamente el MC14500 en una pequeña computadora integrada.
Imagen MC14500: JPL [CC BY-SA 4.0]
monzón dice:
Jenny, mi profesora de Física, me presentó el MC14500 en 1982, cuando elegí la electrónica en mi nivel de Física A. Y el resto es historia, gracias a Dave Gell por comenzar mi futura carrera.
Millas arquero dice:
No lo entiendo. ¿Qué lo convierte en 1 bit? Dice que es una instrucción de 4 bits. Se habla de palabras y bytes en el video y la memoria de 256 palabras de comando, lo que suena como si hubiera 8 bits de espacio de direcciones.
Es cierto que esto es muy pequeño - especialmente para 1986 - los procesadores de 32 bits eran los más modernos.
Allan-H dice:
La ruta de datos es de 1 bit. El MC14500 no contiene lógica de dirección ni registros; estos deben implementarse en otra lógica en la placa y pueden ser de cualquier tamaño.
Dissy dice:
Aquí está la hoja de datos del chip. El "bus" de datos es el pin 3 (y no el bus) y no hay pines de dirección.
Tiene un registro de instrucciones de 4 bits y da acceso directo a eso en los pines 4-7.
Todos los demás registros son de 1 bit y están conectados a un pin cada uno, incluidos los indicadores condicionales.[PDF Link] https://en.wikichip.org/w/images/5/5b/MC14500B_datasheet.pdf
Considere conducir un registro de desplazamiento de un pin IO sincronizado a una MCU. Desde el punto de vista de MCU, sigue siendo un cable de 1 bit, sin importar el 595 que lo conecte.
PaulF8080 dice:
De hecho, mi padre diseñó un panel de visualización utilizando los chips de la figura 2. Sus paneles eran grandes diagramas iluminados de cada válvula, bomba y tubo de una fábrica. Un flujo de luz típico era: encender esta tubería si la válvula A está encendida y la bomba B está encendida. Había muchas, muchas ecuaciones de este tipo. Trabajé en UNIVAC y fue un proyecto divertido para mí.
Elliot Williams dice:
"La base de datos es el pin 3" es la broma, el chiste y la explicación, ¡todo en uno!
Jens dice:
Para divertirse en la televisión alemana retro de los 80, puede encontrar la serie original si está buscando "Bit-Byte Der 1-bit Computer".
Como dice Allan-H, el 1 bit es para la ruta de datos: la CPU puede leer y escribir un bit y tiene una ALU de 1 bit. No hay ningún contador de programa que deba proporcionar un circuito externo. También el argumento de 3 bits para cada instrucción es manejado por componentes externos, en este caso van a un selector de 8-> 1 entrada y un 1-> 8-click.
Las instrucciones de salto también deben implementarse en el exterior, e incluso hay líneas de control para controlar una pila. En este caso, la señal de salto se conecta a la entrada de reinicio de la calculadora del programa, por lo que solo puede hacer un bucle. Es posible cierto control de flujo limitado con una instrucción condicional de "omitir la siguiente instrucción".SKN dice:
Hace poco trabajé en una empresa internacional que aún contaba con equipos de producción para estos dispositivos. Fue un proceso bastante complejo y los controladores fueron diseñados, construidos y programados por un hombre (Edward) con el que trabajé. Todo fue construido en los años 70/80 en una placa proto utilizando métodos de envoltura de alambre. Que yo sepa, las máquinas todavía funcionan, ¿por qué cambiar si todavía funcionan perfectamente? Vi este dispositivo desde lejos cuando apareció por primera vez, pero lo rechacé y comencé a jugar con el SC / MP, 8080 y 9900.
Jonathan Radcliffe dice:
No poder ubicar las piezas de repuesto sería una razón para actualizar.
Danjovic dice:
No se necesitan instrucciones de rotación, ¡de acuerdo!
Empezando por Forth dice:
Parece que el chip principal de la Unidad de Control Industrial de Motorola ya no está disponible, pero aquí puedes encontrar un clon discreto del MC14500 https://www.youtube.com/watch?v=5KeHVW0NO6M
Jens dice:
Conseguí el mío en eBay, que se recicla de equipos viejos. El primero que recibí no funcionó correctamente, el segundo falló justo cuando estaba a punto de grabar todo ...
Jack Crenshaw dice:
Ya en 1956, The Royal McBee LGP-30, una "computadora personal" de escritorio, utilizó esta idea. Tenía un acumulador de 1 bit y procesaba instrucciones en forma de serie. Un tamaño pequeño le permite ver los datos fluyendo hacia el acumulador. Creo que estoy feliz de haber podido hacerlo.
California. 1965, cuando intenté construir mi propia computadora, tuve la misma idea. Al notar la gran diferencia entre el costo de los chips RAM estáticos de 8 bits y el de los chips de registro de conmutadores, imaginé un par de registros de conmutadores: uno para los datos de “RAM” y otro para el programa almacenado.
Hacia el final de la Segunda Guerra Mundial, la brigada de bomberos naval utilizó "camiones cisterna" a base de mercurio. Los datos son populares en forma de serie y la lógica decide qué bit capturar y procesar.
solo dice dice:
Nunca antes escuché la hermosa frase "tanque de murmullos", esto provocó que algunos deambularan por el sitio donde encontré esto ..
http://www.rfcafe.com/references/popular-electronics/electronic-mind-remembers-popular-electronics-august-1956.htm
.. quien hizo la frase "mumble tubs", pero bueno. Cosas divertidas.Pero ya sabes, al ver cómo tuvieron que luchar para obtener incluso unos pocos cientos de bits, me preguntaba qué tan seguros de nosotros mismos y superiores deberíamos sentirnos aquí en 2020. Con lo que quiero decir, claro, puedes fácilmente, por no mucho mucho dinero, obtenga un cuarto de billón de bits con acceso en los enanos, pero considere el artefacto tan especial que representa esa memoria. Algunas máquinas terriblemente caras convierten esas cosas en fábricas con los camiones. Y está organizado de una manera muy particular. Cuando compra su DDR4, en realidad está comprando una pieza de computadora. Un subsistema importante, que ya solo está integrado.
Se trata de millas de construir un circuito de memoria mnemotécnica con cuchillos de piedra y pieles de oso, que es casi lo que hicieron en la década de 1940. Piénselo, ¿alambre y cristales y metal líquido que podría escuchar trabajar? El recurso era primitivo, pero la elección de qué construir a partir de él era mucho menos limitada. Bueno, claro, durante 8 décadas hemos sido un poco conscientes de qué plantillas son útiles, pero ahora estamos un poco encerrados, eso es todo lo que estoy diciendo.
ESTOLA dice:
Cita: Piénselo, alambre y cristales y metal líquido,
Hoy suena a magia negra vudú.
Uno de mis favoritos que no puedo encontrar en la red hoy fue el siguiente
Tenía dos bobinas de cable para la memoria, sí, solo un cable ordinario.
Un transductor pulsó binario en los cables y un receptor detectó estos pulsos en el otro extremo. La ALU transmitirá el bit original o lo invertirá dependiendo de la última instrucción.
La ALU tenía solo un flip-flop. Registro de un bit.
Era Turing completo y se podía ejecutar un código complejo en él.
Entonces sí, dos cables para RAM y registros e instrucciones. Magia negra vudú.
El ingenio inicial fue increíble.
Jens dice:
¿Estás apuntando a esto? https://youtu.be/2BIx2x-Q2fE
Vea también este sobre EDSAC con una línea de retardo de mercurio: https://youtu.be/Yc945sNB0uAOstraco dice:
Comprender los principios fundamentales realmente ayuda.
James dice:
Algunos de nosotros todavía estamos felices de jugar a la electrónica, ¿recuerdas el Commodore Amiga? Todavía tiene mucha gente, con mucho hardware nuevo diseñado a nivel de placa por personas de ideas afines.
Adán dice:
¡Eso es hermoso!
Adán dice:
Al crecer con una memoria RAM barata, me sorprendió escuchar sobre este tipo de sistema, pero a lo largo de los años, me gustó la habilidad. Algún día me gustaría crear una computadora serial mínima. Un poco como una computadora WireWorld.
BrilaBluJim dice:
WireWorld. Suspiro. Una nueva pérdida de tiempo.
greenbit dice:
Me gustaría un enlace para wireworld. Una búsqueda mostró muchos éxitos de los proveedores de cable, pero también esto
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Wireworld
¿Es eso a lo que aludiste?BrilaBluJim dice:
Estoy seguro de que lo fue. He podido encontrar muchos programas de Andoid para jugar que apoyan esto. Es similar al Juego de la vida de Conway, pero las celdas están limitadas a cables, por lo que puede implementar circuitos lógicos.
Dissy dice:
Aquí tienes una forma divertida de pensar en las maravillas de la RAM actual: imagina hacer algunos transistores NPN de tipo TO-92 de orificio pasante simples y antiguos.
Entonces, ¿qué es un poco de ariete estático? Un fallo de flip tipo D funcionará. Puede obtener dos en IC de 14 pines, 7474 o cd4013 son buenos conceptos básicos. Pero, ¿cómo se hace eso?
Una falla de flip tipo D es de 4 puertas nand y 1 sin inversor. La puerta Nand tiene dos transistores y el inversor solo toma uno.
Entonces, el flip-flop toma 9 transistores (8 para los nands + 1 para el no)9 transistores para un bit. 9 * 8 = 72 transistores por byte.
Panbbb830 debe tener 63 columnas que coincidan exactamente con 21 transistores TO-92 uno al lado del otro. 42 de ellos usando la mitad superior e inferior. Ese byte necesitará dos tableros, aunque no llena el segundo.
Ahora extrapole eso por * 1024 para un kilobyte de RAM para predecir el espacio físico que ocuparían esas placas.Realmente le da a uno una apreciación de todos los trucos de eficiencia junto con la escala de miniaturización y organización de los transistores dentro de IC.
Especialmente cuando observa el empaquetado de IC externo en un DIMM DDR4 de 32 GB, que por poco más de cien dólares, contiene 256 mil millones de esos bitsBrilaBluJim dice:
Bueno, dos cosas:
1) Te burlaste del "¿y si intentaras hacer esto con transistores anticuados?" plomo, por lo que al menos esperaba un cálculo de cuántas millas cuadradas de placa de circuito se necesitarían para realizar una matriz de RAM de 16 GB, pero dejaste caer la pelota por completo.
2) Usted comparó las celdas DRAM, que consisten en UN transistor y UN capacitor por bit, con una RAM estática que ocupa seis transistores (no los nueve que afirma) por bit. Entonces, se trata de manzanas versus naranjas mutantes cuando hayas terminado.3) Solo para que no sea tan tonto si asumimos que está haciendo esas celdas DRAM usando aproximadamente 5 mm x 5 mm por bit, que todavía es bastante ajustado (por ejemplo, ¿poner los condensadores en la parte posterior, tal vez?), Eso es 25 mm ^ 2 * 16 mil millones * 8 = 3,200,000,000,000 (= 3.2 billones de mm ^ 2) = 320 hectáreas, o si se quiere, alrededor de 1.2 millas cuadradas. Si desea escalar eso a su celda SRAM de nueve transistores, por favor.
BrilaBluJim dice:
Vamos. Calculé 16 GB, no 32 GB. Entonces, para 32 GB, 640 acres o 2.5 millas cuadradas. E incluso a $ 0.01 / transistor + $ 0.01 / capacitor, eso es $ 0.02 * 32 mil millones * 8, llega a un poco más de $ 5 mil millones, sin siquiera considerar el costo de la PCB.
RW versión 0.0.4 dice:
Wayyyyy cuando era un exceso de desperdicio obsoleto, tenía una tarjeta de uno de los primeros 60, creo que computadoras de transistores, eso era 1 palabra de máquina, y 12 transistores, 12 bits, aunque no sé si es era un halo o algo extraño. Esto estaba dispuesto en una gran cantidad de placas, era de aproximadamente 8 "x 5" con un conector de borde. Si solo lograran esa densidad, probablemente cerca de 50 mm x 50 mm por circuito, más el conector de borde y el bus, sería una gran ciudad con un gigabyte.
BernieM dice:
"Sin embargo, uno de esos planes educativos era un poco diferente ..."
Divertido. 🙂
lógica combinatoria dice:
Y ahora, hay un kernel RISC-V de 1 bit: https://github.com/olofk/serv
Profe. Dr. Dr. Künstler y Superschurke Feinfinger dice:
¿Calcular una imagen de conjunto de Mandelbrot en el MC14500?
¿Alguien?
😉¿Imposible?
1. Caminante 25:
(41) Deep Thought se detuvo por un momento para reflexionar.
(42) "Triste", dijo al fin.ॐ.
¡No lo fuerces!
ॐ looonnn ... nnnger.RW versión 0.0.1 dice:
Bueno, la imagen más lenta de Mandelbrot que he visto fue en Amstrad PCW 9512+, duré alrededor de 30 horas (* ¿Escrito en BÁSICO ???) así que es el récord para ganar LOL
* Definitivamente había algo un poco raro en eso, como también lo vi hacer en Spectrum, con la misma velocidad de CPU, y aunque duró años, no fue tan terrible, creo que 2 o 3 horas.
Voja Antonic dice:
Hay un excelente artículo sobre MC14500, con el conjunto de instrucciones y una explicación detallada en 8 páginas, en Elektor de 1979.
Ahora disponible en https://www.americanradiohistory.com/UK/Elektor/70s/Elektor-1979-03.pdfgregg4 dice:
La guía de este increíble chip está disponible en Bit Savers.
prpplague dice:
¿Alguna posibilidad de publicar los esquemas?
Jens dice:
El manual original contiene los diagramas de la página 38:
http://wdr-1-bit-computer.talentraspel.de/documents/wdr_1-40.pdfAunque no me gusta compartir el proyecto KiCad, no conozco el estado actual de los derechos de autor y quiero evitar una carta de Stop and Stop de la empresa que posee la licencia de producción.
prpplague dice:
si recreó el esquema en kicad, posee los derechos de autor para ese esquema ... ¡gracias por la información de todos modos!
BrilaBluJim dice:
Esto es absurdo en su rostro. Es como decir: "Si copia un libro escribiéndolo en su computadora, entonces es dueño de los derechos de autor de esa versión del libro". Absoluta tontería.
prpplague dice:
eso es un poco diferente. Está bien establecido (al menos en los Estados Unidos) que un esquema se considera una obra de arte y es exclusivo del creador. siempre que no sea un duplicado uno a uno del contenido original como en este caso (porque fue creado desde cero en kicad), entonces es copyright del creador.
tekkieneet dice:
Las conexiones eléctricas lógicas no están protegidas por derechos de autor, mientras que el diseño real del diseño puede calificar. Es un sistema defectuoso que protege * el arte *, no la ciencia.
prpplague dice:
sí @tekkieneet, aquí hay un enlace con una buena lectura sobre el tema en caso de que alguien quiera aprender más ...
http://patentonomy.blogspot.com/2012/06/copyright-protection-for-mechanical.html
Gregg Eshelman dice:
El procesamiento de 1 bit ha demostrado ser algo muy popular, con convertidores de digital a analógico en reproductores de CD. Procese el conjunto de datos del disco un bit a la vez, pero hágalo realmente rápido, al menos 8 veces más rápido que un DAC paralelo de 16 bits, que también debería tener un búfer de dieciséis bits para ensamblar los bits como la salida del disco.
Era una forma barata de resolver los problemas con el primer reproductor de CD de consumo de Sony, donde se abarataron utilizando un solo DAC de 16 bits y entrelazando las palabras de los canales izquierdo y derecho, lo que provocó una fase pequeña pero no del todo imperceptible. moverse. Un segundo DAC aumentaría ligeramente el costo.
Años más tarde veríamos otro gran aumento de 1 bit a través de USB, luego SATA. 1 bit a la vez, cada vez más rápido.
BrilaBluJim dice:
Creo que entiendo tu idea: es posible que puedas ahorrar mucho dinero al lidiar con series multitarea, paso a paso. Solía trabajar en unidades de cinta de flujo Cipher donde usaban una ruta de datos en serie para violar 9 pistas de datos paralelos, ahorrando algunas docenas de chips y un buen espacio en la PCB. Muy inteligente, de hecho. Pero los DAC de 1 bit son otra cosa. Todavía tienen que lidiar con el lado digital de la conversión en paralelo; solo modulan esencialmente por ancho de pulso el lado analógico en un bucle cerrado que se aproxima a su integral * a la entrada de un valor digital, y este es un paso bajo filtrado para realizar realmente esa integral. Los estudié profundamente en los años 90 y descubrí que tienen un defecto inherente: su ruido aumentaba linealmente con la frecuencia. Solo ha tenido éxito para la industria de la electrónica de consumo que la audición humana tenga una caída similar en la sensibilidad con la frecuencia, por lo que al menos en situaciones de escucha no muy exigentes, el ruido no era audible.
Pero esto es muy diferente del concepto de 1 bit cuando se trata de informática. En informática, 1 bit significa que ni siquiera reconoce la existencia de más de dos números: cero y uno. El MC14500 tenía como objetivo reemplazar las puertas lógicas discretas en aplicaciones de control industrial, de donde la retroalimentación provenía (principalmente) de los sensores binarios. Sí, PODRÍA hacer aritmética real de varios bits, al igual que podría hacer aritmética de 256 bits con un procesador de 8 bits dividiéndolo en partes más pequeñas, pero esta es una tarea aún más laboriosa cuando la CPU ni siquiera tiene que hacerlo. llevar un dispositivo. Para sumar dos números de 1 bit y obtener una suma y un puerto, debe realizar una operación para obtener la suma y otra operación para obtener el puerto. Por cada BIT. Es casi literalmente como simular las puertas lógicas necesarias para implementar un complemento en el hardware.
Los DAC de 1 bit comparten esto mucho con USB, eSATA, PCIe, SDI y otras interfaces seriales modernas: no son esencialmente binarias; solo aprovechan el hecho de que si multiplica muchos bits paralelos en una ruta de señal, elimina todos los problemas con las distorsiones de bit a bit que vienen con interfaces paralelas a altas velocidades y, como beneficio adicional, usa menos componentes. Básicamente, está operando a una velocidad en la que tiene más de lo que necesita, para una precisión que cuesta dinero.
Seamos claros sobre esto: este chip era esencialmente binario, no como una forma más barata y, a veces, mejor de serializar el procesamiento de datos de múltiples bits, como todos los otros ejemplos que mencionas.
Dennis Ng dice:
Por lo que dijiste, el mínimo son 2 bits.
Sin embargo, se pueden devolver 2 bits en dos 1 bits seguidos, si la sincronización del reloj de llamada sabe que la entrada es de 2 bits de datos. Una simple puerta fpga puede manejar eso.
O para eso múltiples 1 bits pero únanse.
Sin embargo, la pregunta es que incluso con 2 bits se necesita cierto paralelismo para agregar, por ejemplo, 16 bits, etc. Aquí está el diseño actual de la CPU. O gpu para el caso.
Muchos dispositivos están cambiando a serie, pero hasta ahora no cpu o gpu. Pero, ¿podría haber un caso de uso? De todos modos fascinado porque estamos en una cosmovisión de microcontroladores aquí.
BrilaBluJim dice:
Si desea hacer aritmética real en una CPU de 1 bit, como una suma de números de varios bits, el enfoque estándar sería el mismo que en el hardware: para cada bit necesita un contador completo con tres entradas, A, B , y puerto, y dos salidas, agregar y llevar. Puede hacer la lógica sin embargo su ALU puede administrarla, pero debe hacerlo dos veces: una para obtener la suma y una operación diferente para obtener el puerto. Una ALU de 1 bit optimizada para esto tendría un indicador de puerto interno que contiene el puerto entre los bits y una instrucción especial que hace toda la lógica para suma = A + B +, con el puerto de la operación almacenado en el mismo puerto. - Flop, todo en un solo reloj, pero el MC14500 no estaba tan optimizado porque no fue para eso. Por lo que se necesitarían algunos ciclos de reloj para cada bit.
Creo que había algunas máquinas pequeñas más grandes, como la PDP-8 / s (que usaba una palabra de 12 bits), que realizaban su aritmética en serie como se describe anteriormente, por lo que agregar dos números tomaría aproximadamente 14 ciclos (incluido instrucción traer). Pero nuevamente, esta no era una computadora de 1 bit, incluso si la ALU en sí era de 1 bit.
RW versión 0.0.1 dice:
Me ha sospechado en secreto que puedo haber descartado uno o dos de estos hace unos años, me encontré en un componente aleatorio, busqué especificaciones, dije "Ewww" y los descarté de lado o de lado. Creo que también podría haberlos conocido salvajemente antes, en una máquina de café o algo, de nuevo menos que impresionado, pensando algo como “¡Tienen una mejilla diabólica llamando a esto un microprocesador controlado!”. Probablemente un poco ablandado en mi vejez, apreciando el aprecio por la forma en que llegamos aquí, porque pienso, "extraño, pero un poco genial" ahora.
Clemenç dice:
Por eso nunca debes tirar nada, dijo mi amigo, que es un acaparador.
ESTOLA dice:
Cuéntame sobre eso.
Mi escritorio tiene cinco pulgadas de técnica acumulada.
Si excavo diez centímetros, llegaré a la década de 1980.
En la superficie del escritorio que no he visto en mucho tiempo, probablemente haya tecnología de la década de 1970.
Isaac dice:
El 14500 tenía una característica interesante que lo mejoraba con algún tipo de control industrial: un paso a través del bucle requería la misma cantidad de ciclos de reloj (y, por lo tanto, el mismo tiempo), sin importar cuántas ramas tomara el código. Muy útil para cosas como semáforos.
Jerry Wasinger dice:
Las primeras calculadoras portátiles HP (familia HP35) usaban un bus de cable. La CPU, la RAM, la ROM y la pantalla se comunican con palabras de datos de 56 bits en una señal.
Adán dice:
De hecho. : D
Mi sitio web favorito es https://www.quinapalus.com/wi-index.html
