Q2: Diskreter 12-Bit-Computer

Die Idee, eine CPU aus einzelnen Transistoren nachzubauen, ist nicht ganz neu – die elegante Realisierung in Form des Q2-Boards allerdings schon.

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Lesezeit: 2 Min.
Von
  • Carsten Meyer

Während überall mit Milliarden von Transistorfunktionen auf einem Chip geklotzt wird, finden einige Maker zu den Wurzeln der Informatik zurück. Joe Wingbermuehle ist so einer: Der Informatiker hat mit dem Q2 nun eine Neuauflage seiner CPU aus Einzeltransistoren vorgestellt. Die erste Version namens Q1 belegte noch unzählige Boards in einem enormen Stack.

Nur rund 1100 MOS-Feldeffekttransistoren vom Typ 2N7002 benötigte er für sein neues Design einer diskreten 12-Bit-CPU, die wie einige der ersten Röhren- und Transistor-Computer eine bitserielle ALU (arithmetic logic unit) verwendet. Seine Logik-Gatter arbeiten nicht mit komplementären Transistoren, sondern mit einfachen Pull-up-Widerständen; der gewählte Wert von 10kOhm ist ein Kompromiss aus Leistungsaufnahme und Geschwindigkeit.

Bei 80kHz Takt kommt das Gerät mit einem USB-Steckernetzteil aus (400mA Stromaufnahme). Beim Speicher hat Wingbermuehle allerdings etwas geschummelt – zwei batteriegepufferte 6264-SRAMs übernehmen die Datenspeicherung und ein zweizeiliges LCD die Anzeige.

Die Architektur und die Eingabe-Konsole mit Tastern, Schaltern und vielen Anzeigelämpchen (hier natürlich als LEDs) erinnert an den frühen Minicomputer PDP-8, auch die Assembler-Mnemonics werden älteren Lesern aus 6502-Zeiten bekannt vorkommen.

Wingbermuehle hat die CPU (fast) vollständig in SMD-Technik entworfen, so dass sie kostengünstig bei einem chinesischen Dienstleister bestückt werden konnte – allerdings mit dem Nachteil, dass der eine Mindestabnahmemenge von 5 Stück verlangt. Pläne, Layouts und Beispielprogramme hat der Autor auf seiner Github-Projektseite zusammengetragen.

(cm)