Matt Sarnoff仅用 6 个芯片组装了一台计算机

cslehe

#111723#在良多人看来，打造一台家用的盘算机须要太多硬件：主板、CPU 等等。但实现一个8 位的盘算机远没有这么庞杂。克日，一名名为 Matt Sarnoff 的开辟者就仅用了 6 个芯片就组装好了一台盘算机。它不但能有音视频输入输出，还能够实现编程义务。不愧是经典又复旧的 8 位电脑。

时至本日，8-bit作风的电脑仍然有着不朽的魅力。那末，能否能够应用经典的 CPU 来实现当初的盘算义务，同时保存 8-bit 的作风呢
克日，一名名为 Matt Sarnoff 的开辟者开辟了一款经典的家用盘算机，名为Amethyst。它有一个集成式的键盘，可能天生声响和图象。此中有一个高等编程言语，可能让用户本人编程。更主要的是，这个盘算机只要要 6 块芯片，此中包含一个ATMEGA1284P 的 CPU，一个 USB 接口芯片，以及 4 个简略的集成电路。
能够看到，你能够在下面实现一些基础操纵。这个盘算机还能够表现黑色图象。
那末，怎么用这些简略的硬件组装一台盘算机呢？
Amethyst ：六个芯片打造家用盘算机
据作者先容，Amethyst 是一种复旧作风的家用九三级，缭绕 ATmega1284 微把持器打造。它可能分解 NTSC 视频输出，有着高色采和高辨别率形式、单声道音频输出和一个完全的机器键盘。
该盘算机应用 Forth 编程言语，有图象和声响指令、调试器和屏幕编纂功效。它采取一个 USB Type-B 接口，供给 5V 的电源和与一台 PC 的衔接相同。
另外，Amethyst 兼容 Optiboot （Arduino） bootloader，可能将固件加载到下面，不须要特别的编程硬件。
硬件设置
在硬件设置上，起首是 CPU。作者应用了 ATMEGA1284P。这是一个 2008 年宣布的CPU，有 128KB 的闪存和 16KB 的内存。它的运转主频最高到达 20MHZ，有一个内置的序列界面把持器以及 32 位的输入/输出 pin。
怎样让这个电脑输入和输出视频？作者找出了 4 个 7400 芯片——两个多路复用器和两个并行到串行移位存放器。
详细而言，他将 CPU 上的 8 个 pin 设置并行，将其同时传入 4 个芯片中，从而将它们转换高速串行比特流。通过这类方法，他可能让盘算机在屏幕上表现出 215 种差别的色彩。固然，如许带来的价值也很大，为了跟上屏幕革新，CPU 只剩下 25% 的算力处置其余义务了。


编程言语和情况
因为终究目标是供给一个轻量级的编程情况，以是作者抉择了 Forth 而不是Basic。Forth 是嵌入式体系的言语，存在交互性以及可高效编译代码的功效，能够在无限空间内施展感化。因为 1284P 不可能直接从 RAM 中履行已编译的代码，因而将代码编译为旁边字节代码，以后该字节码将作为数据供给给从 1284P 的虚构机。虚构机的代码是用汇编代码编写的，并停止了恰当的手动调剂以使其尽可能高效。
作者可能应用进步的激光切割机，因而计划以及制作木箱（wooden case）并不是很艰苦。机器键盘的开关直接焊接在 Amethyst 的单印刷电路板上，这个键盘的空格键在Enter 键上方。

作者所用机器键盘的空格键不像个别键盘那样位于旁边，而在 Enter 键的下面。
后果展现

从上图来看，这台电脑供给了一个下令行界面，用户能够停止种种操纵。

更风趣的是，电脑还自带了一个游戏。游戏中，玩家表演呆板人「#」，并从一大推字符中寻觅「kitten」。

寻觅 kitten 的游戏界面，可见这个盘算性能够实现良多义务，存在必定的机能。
总硬件清单
那末这一般具作风的家用盘算机详细须要哪些硬件呢？请看以下硬件清单：
· 以 14.318 MHz 运转的 ATmega1284 微把持器（8 位）
· 16KB 内存储器（16352 字节可用于利用顺序）
· 4KB 非易失性 EEPROM 存储
· 存在 Cherry MX 键开关的机器键盘
· NTSC 黑色和单色复合视频输出：
o 256 色、16 色和 4 色位图图形，辨别率最高为 160x200
o 辨别率高达 640x200 的单色位图图形
o 40x25 和 80x25 单色文本形式
o 40x25 黑色文本形式
o 40x25 黑色平铺图形形式
· 单声道音频输出（脉冲波或 PWM）
· USB 串行通讯速率高达 57600 波特
· 四个 SPI 扩大端口，用于外设、把持器和存储装备
· 仅 6 个芯片（ATmega1284、FT320X、2 个 74HC157 和 2 个74HC166）
完全的道理图、PCB 文件以及体系代码都能够在 Github 里找到。同时，作者也表现欢送读者通过已供给的信息构建本人的 Amethyst 或许改良其已有的计划。
参考衔接：
https://spectrum.ieee.org/geek-l ... r-with-just-5-chips
https://github.com/74hc595/Amethyst/blob/master/README.md
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