रेट्रो कंप्यूटर स्कूल परियोजना के लिए सीपीयू

Question

मैं एक आईटी स्कूल में एक छात्र हूं और हम एक ऐसी परियोजना के बारे में सोचने की कोशिश कर रहे हैं जिसका उपयोग हम 1 वर्ष के छात्रों को दिखाने के लिए कर सकते हैं कि कैसे चीजें मंच के पीछे काम करती हैं और हमने अंततः एक रेट्रो कंप्यूटर बनाने के बारे में सोचा।

मैंने Z80 प्रोसेसर के विषय में बहुत सी बातें पढ़ी हैं, लेकिन मेरा अनुमान है कि हमें कुछ अधिक शक्तिशाली होने की आवश्यकता है, हम अभी भी वास्तुकला के बारे में सोच रहे हैं, हालांकि एआरएम एक अच्छा विकल्प हो सकता है, यह देखते हुए कि हमें बहुत सारे दस्तावेज मिलेंगे, हमारे पास है कुछ विशेष जरूरतों को भी स्थापित किया:

• यदि हमें अधिक रैम की जरूरत है तो एक बाहरी पता बस
• > 50 मेगाहर्ट्ज
• 16 या 32 बिट्स
• कोई बीजीए / क्यूएफएन पैकेज नहीं
• कोई FPGA बोर्ड नहीं
• एक सीरियल इंटरफ़ेस (?)
• बहुत महंगा भी नहीं है क्योंकि हमारे पास एक सीमित बजट है

P8X32A-D40 एक अच्छे सीपीयू की तरह दिखता है, लेकिन इसमें रैम की कमी होती है जिसकी हमें आवश्यकता (32k) होती है, मैं> 1MB जैसी किसी चीज के बारे में अधिक सोच रहा था। शायद eZ80 गौर करने लायक है। हम आपके जैसे प्रयोग वाले लोगों के उत्तर चाहते हैं।

धन्यवाद।

संपादित करें: भले ही मैंने एक उत्तर को स्वीकार कर लिया है क्योंकि यह हमारी आवश्यकताओं को पूरा करता है, प्रश्न अभी भी अन्य सुझावों के लिए खुला है क्योंकि हमें परियोजना में भाग लेने के इच्छुक छात्रों की टीम के साथ विकल्पों पर चर्चा करनी होगी।

Comments

पहले आप एक रेट्रो कंप्यूटर बनाने पर चर्चा करते हैं, और फिर माइक्रोप्रोसेसरों के लिए चश्मा (50 मेगाहर्ट्ज,> 1 एमबी रैम) को बहुत नया बनाते हैं। Z80 की अधिकतम घड़ी दर 2 मेगाहर्ट्ज थी, और यह 64K मेमोरी का समर्थन कर सकता था। प्रोपेलर चिप (P8X32A-D40) अपनी अनूठी वास्तुकला के कारण मेरे पसंदीदा में से एक है लेकिन यह निश्चित रूप से रेट्रो कंप्यूटिंग नहीं है। Z80 एक बुरा विकल्प नहीं है क्योंकि घर-निर्मित प्रणाली को एक साथ रखने के बारे में उचित जानकारी है, उदाहरण के लिए इसे देखें ।

— tcrosley

मुझे पता है कि ये चश्मा पुराने दिनों के कंप्यूटर को ईर्ष्यापूर्ण बना देगा, लेकिन मुझे लगता है कि कुछ प्रकार के रेट्रो ++ आदर्श होंगे (अन्य छात्र 1 गीगा के नीचे कुछ भी "रेट्रो" के रूप में वैसे भी विचार करेंगे ...)

— एंथनी तीसीसायर

मेरे द्वारा लिए गए एक माइक्रोकंट्रोलर वर्ग में, हमने मोटोरोला 6800 का उपयोग किया ... यह सभी अलग-अलग एड्रेसिंग मोड्स के साथ पर्याप्त जटिल है कि यह 8-बिट Atmels और PICs को एक खिलौने जैसा दिखता है .. लेकिन यह इतना जटिल नहीं है कि आप एक जटिल निर्माण कर सकें अपने दिमाग को खोने के बिना बात का मानसिक मॉडल। यह सिर्फ इस बात पर निर्भर करता है कि आप किस तरह से 'हुड के नीचे' जाना चाहते हैं।

— डैनियल

मैं कुछ इस तरह का निर्माण करने जा रहा था। WDC 65C816 पर एक नज़र डालें - यह आदरणीय 6502 की 16 बिट CMOS व्युत्पन्न है, और एक DIP40 पैकेज में आती है।

— पीटर

मैं इस प्रश्न को बंद करने के कारण से पूरी तरह असहमत हूं । स्कूली छात्रों के लिए उपयोग करने के लिए ओपी एक उपयुक्त कंप्यूटर आर्किटेक्चर की तलाश कर रहा है, जिसे मानदंडों का एक सेट दिया गया है। मैंने पहले उपयुक्त आर्किटेक्चर पर एक सिफारिश के साथ जवाब दिया, शायद एक जिसे वह नहीं जानता था, और हाँ, फिर एक विशिष्ट चिप की सिफारिश की क्योंकि यह छात्र के अनुकूल डीआईपी पैकेज में उपलब्ध था। लेकिन मुझे लगता है कि मेरी सिफारिशों के कारणों को सूचीबद्ध करने के बजाय मेरे व्यापक जवाब भविष्य में उसी निर्णय लेने के लिए किसी और के लिए उपयोगी होंगे। इसे फिर से खोलने की सलाह देते हैं।

— tcrosley

Answer 1

हालाँकि वर्तमान में उपलब्ध संस्करणों में एक वास्तविक बाहरी पता बस नहीं है (यह आ रहा है), आप माइक्रोचिप PIC32 पर विचार कर सकते हैं । यह आर्किटेक्चर MIPS पर आधारित है , जो 1988 में वापस आया था, और दो प्रमुख RISC इंस्ट्रक्शंस सेट्स में से एक है (दूसरे में ARM हैं)। तो उस संबंध में इसे रेट्रो माना जा सकता है। (थोड़ा सामान्य ज्ञान: सोनी प्लेस्टेशन ने MIPS प्रोसेसर का उपयोग किया है।)

PIC32 की अच्छी विशेषताओं में से एक (और 32-बिट माइक्रोकंट्रोलर के लिए असामान्य) यह है कि आप एक डीआईपी पैकेज में कई किस्में प्राप्त कर सकते हैं, हालांकि सतह माउंट संस्करणों की तुलना में उपलब्ध अधिकतम मेमोरी सीमित होगी। 28-पिन डीआईपी पैकेज में सबसे बड़ी मेमोरी के साथ PICs में से एक PIC32MX250F128 है जिसमें 128KB फ्लैश (प्रोग्राम) मेमोरी और 32KB RAM है। यह यूएस में डिजी-की और यूके में फरनेल से उपलब्ध है ।

यद्यपि RAM सीमित लग सकता है, ध्यान दें कि PIC हार्वर्ड आर्किटेक्चर हैं , जिसका अर्थ है कि प्रोग्राम और डेटा एड्रेस स्पेस अलग-अलग हैं, और प्रोग्राम फ्लैश से बाहर किए जाते हैं, इसलिए आपको रैम की बहुत आवश्यकता नहीं है। (प्यूरिस्ट्स के लिए, PIC32s वास्तव में संशोधित-हार्वर्ड आर्किटेक्चर हैं, क्योंकि रैम से प्रोग्राम चलाना संभव है।) दूसरा विकल्प वॉन न्यूमैन है।आर्किटेक्चर (उदाहरण के लिए, पीसी में '), जहां हर चीज और प्रोग्राम के लिए एक पता जगह होती है, जो आमतौर पर रैम से बाहर होती है, एक अपवाद जो उन्हें आमतौर पर कम से कम कुछ फ़्लैश या रोम (पीसी में BIOS) कहा जाता है। RAM में मास स्टोरेज डिवाइस या नेटवर्क से OS को लोड करने के लिए एक बूट रूटीन को निष्पादित करने के लिए प्रोसेसर का एड्रेस स्पेस। Z80 (और अपने समय के अधिकांश माइक्रोप्रोसेसरों) ने एक वॉन न्यूमैन वास्तुकला का भी उपयोग किया। इसलिए किसी को प्रोग्राम और डेटा दोनों को 64 KB में फिट करना था। वॉन न्यूमैन वास्तुकला के साथ कुछ माइक्रोस ने भी अपने बाह्य उपकरणों को उसी 64K पता स्थान में मैप किया; दूसरों ने अलग-अलग पोर्ट एड्रेसिंग का इस्तेमाल किया।

बाहरी बस को फिर से चालू करें, मौजूदा PIC32 (लेकिन केवल सतह माउंट पैकेज में, पिन की संख्या के कारण) में एक 8 या 16-बिट चौड़ा "समानांतर मास्टर पोर्ट" (पीएमपी) है, जो डीएमए के साथ मिलकर, डेटा को आगे और पीछे स्थानांतरित कर सकता है। पीआईसी की रैम और बाहरी रैम या एक परिधीय के बीच स्वचालित रूप से। हालाँकि यह किसी को बाहरी मेमोरी (प्रोसेसर के एड्रेस स्पेस में) को एक्सेस करने या कोड चलाने की अनुमति नहीं देता है। बहुत नवीनतम PIC32MZ परिवार सूचीबद्ध है, लेकिन अभी तक डिजी-की में स्टॉक में नहीं है , एक सच्चे बाहरी पता बस, 2 एमबी तक फ्लैश, 1/2 एमबी रैम, और 200 मेगाहर्ट्ज पर चलेगा।

PIC32MX250F128 50 मेगाहर्ट्ज पर चलता है, ऐसे अन्य हैं जो 80 मेगाहर्ट्ज पर चलते हैं। इसके दो सीरियल UART पोर्ट हैं; आपको RS232 संकेतों का अनुवाद करने के लिए एक स्तर कनवर्टर की आवश्यकता होगी ।

क्योंकि यह एक डीआईपी के रूप में पैक किया गया है, और एक बाहरी थरथरानवाला के बिना चल सकता है, इसकी शुरुआत करने के लिए आपको केवल 3.3.v की बिजली की आपूर्ति, कुछ 0.1 decF की डिकूपिंग कैप्स और एक ब्रेडबोर्ड की आवश्यकता होती है। आप माइक्रोचिप से एक मुफ्त सी कंपाइलर और आईडीई प्राप्त कर सकते हैं ।

एक बार जब आप प्रोसेसर को ऊपर और चलाने लगते हैं, तो आप एक एलसीडी डिस्प्ले, बटन (यहां तक ​​कि एक कीबोर्ड), आदि जैसे बाह्य उपकरणों को जोड़ सकते हैं।

आप अन्य PIC32MX को फ्लैश के 512KB और RAM के 128KB तक प्राप्त कर सकते हैं, लेकिन केवल TQFP और VQFN जैसे सर्फेस माउंट पैकेज में आपको पीसीबी को लेआउट करने की आवश्यकता होगी (आपको अपने एआरएम प्रोसेसर के साथ भी यही समस्या होगी)।

Comments

बहुत बहुत धन्यवाद, यह बहुत जानकारीपूर्ण है और इस तरह के PIC वास्तव में हमारी जरूरतों को पूरा करेंगे। यदि हम VQFN पैकेज या PIC32MZ परिवार पर स्विच करने की आवश्यकता महसूस करते हैं, तो हम अपने डिज़ाइन को अनुकूलित करेंगे।

— एंथनी तीसीसिर

मैं यह नहीं कहूंगा कि यह सीपीयू की आवश्यकता है जो रैम से अपने कार्यक्रमों को चलाने के लिए एक वॉन न्यूमैन वास्तुकला का उपयोग करता है। एक ही मेमोरी मैप में फ्लैश और रैम होना निश्चित रूप से संभव है, इस प्रकार आपको या तो कोड चलाने की अनुमति मिलती है। वॉन न्यूमैन सीपीयू में निर्देशों और डेटा दोनों के लिए बस एक और पता स्थान होता है।

— जेसन आर

@JasonR का मतलब यह नहीं था कि वॉन न्यूमैन आर्किटेक्चर के कार्यक्रमों को रैम से बाहर किया जाना चाहिए, वास्तव में उन्हें ओएस लोड करने के लिए बूट रूटीन निष्पादित करने के लिए कम से कम कुछ फ़्लैश या रॉम (पीसी में BIOS कहा जाता है) की आवश्यकता होती है। रैम में एक बड़े स्टोरेज डिवाइस या नेटवर्क को बंद कर दें। (बेशक वास्तव में शुरुआती कंप्यूटर, जिसमें अल्टेयर 8800 जैसे शुरुआती पीसी भी शामिल नहीं थे, बूट बूट भी नहीं था और आपको फ्रंट पैनल स्विच का उपयोग करके एक बूटलोडर को हाथ में लेना था)। मैंने अपना उत्तर अपडेट कर दिया है।

— tcrosley

Answer 2

जबकि मैं मोटे तौर पर @tcrosley से सहमत हूं, मुझे यह इंगित करने के लिए बाध्य होना पड़ता है कि यदि आप वास्तव में अन्य छात्रों को दिखाना चाहते हैं कि चीजें "मंच के पीछे" कैसे काम करती हैं, तो आपको एक FPGA बोर्ड मिलना चाहिए (बस एक खरीदें, कोशिश मत करो और इसे बनाओ ) और जानें कि तर्क का उपयोग करके सीपीयू को खरोंच से कैसे बनाया जाए। एक अच्छी शुरुआत के लिए इस पर एक नज़र डालें ।

Answer 3

क्या आपने MC68000 श्रृंखला पर विचार किया है?

यह 68008 को छोड़कर 16/32 बिट सीपीयू है। डेटा लाइन 16 बिट्स है। इनमें से कुछ 50 मेगाहर्ट्ज पर आसानी से चल सकते हैं और एड्रेस स्पेस 16 एमबी है।

• एक बाहरी पता बस अगर हमें अधिक रैम की आवश्यकता है - हां और केवल
• > 50 मेगाहर्ट्ज - हो सकता है
• 16 या 32 बिट्स - दोनों
• कोई बीजीए / क्यूएफएन पैकेज नहीं - हां
• कोई FPGA बोर्ड - नहीं
• एक सीरियल इंटरफ़ेस (?) नहीं , आपको अपना लेकिन बहुत आसान बनाना है
• बहुत महंगा भी नहीं है क्योंकि हमारे पास एक सीमित बजट है - हाँ

यहाँ पूर्ण प्रलेखन है: https://www.nxp.com/docs/en/reference-manual/MC68000UM.pdf