A fistful of relays, или компьютер на электромагнитных реле. Часть 1 — АЛУ

[@victor1234]

Где видео с чарующими щелчками реле?)

[@Dovgaluk]

Так он сам ещё щёлкать не может, это же только АЛУ. Только если руками тумблеры переключать быстро-быстро.

[@Vovanys]

а по времени сколько вышло столько спаять? да и видео демонстрации не хватает)

[@Dovgaluk]

Растянуто по времени всё было на несколько месяцев, чистое время не посчитать.

[@Ten]

Это прекрасно!
Вы, главное, не женитесь не останавливайтесь!

[@Vokabre]

Если автору найти подобную Лавлейс жену, то замечательно наоборот получится.

[@Dovgaluk]

Подобная Лавлейс жена уже найдена :)

[@SLY_G]

Возможно, глупый вопрос — но почему нельзя без пайки?

[@Dovgaluk]

Можно без пайки, но будет вдвое дороже из-за панелек, в которые втыкаются реле.

[@Muzzy0]

Разве цоколь стоит, как само реле?
Во всяком случае, с цоколями оно бы вышло намного ремонтопригоднее.

Идеальный вариант — делать из таких или подобных реле:


У них уже есть светодиоды и дугогасительные диоды, получается очень плотный монтаж, питание можно мостиками раскидывать…
Опять же, очень легко набирать нужное количество контактных групп простым подключением в параллель.

PS я бы ни за что не решился делать такое без цоколей. Просто я достаточно поработал с электрикой и автоматикой :)))

[@Dovgaluk]

Вот навскидку: ru.aliexpress.com/item/1-PCS-New-5-Amp-DPDT-Power-Relay-G2R-2-12V-DC-For-OMRON-Good-Quality/32304433225.html?spm=2114.03020208.3.38.BcKGFt&ws_ab_test=201556_7,201527_4_71_72_73_74_61_75,0_0
ru.aliexpress.com/item/1PC-220-240V-AC-Coil-DPDT-Power-Relay-MY2NJ-8Pin-5A-With-PYF08A-Socket-Base-90014176/32285588403.html?spm=2114.03020208.3.12.BcKGFt&ws_ab_test=201556_7,201527_4_71_72_73_74_61_75,0_0

Там немного разные реле, но соотношение цен правильное.

Реле, что на картинке, выглядит неплохо. Но непонятно сколько оно будет стоить.

[@Muzzy0]

Стоить будет не очень дёшево, но таки стоит. Ваш ящик станет меньше в несколько раз.
Полуторакратная разница в цене не стоит того, чтобы отказываться от цоколей — это давний опыт, и не только личный.

PS моё личное мнение — надо делать на 24 В. Это де-факто стандарт в КИП, соответственно, больше выбор, меньше срок поставки и с высокой вероятностью цены пониже.

[@gaser]

Судя по заглавной картинке потребляемая мощность 24 Вт?

[@Dovgaluk]

Да, в тот момент именно так. Блок питания рассчитан на 6.5 Ампер. Если включить все реле и почти все светодиоды (чего в реальности не будет), то потребляемый ток составит около 4 Ампер. Т.е. потребляемая мощность будет около 100 Ватт.

[@ilammy]

Классная двусмысленность:

как в большинстве других современных компьютеров на электромагнитных реле

[@Disasm]

Я может быть чего-то не понимаю, но вот тут в России я нашёл по 23.18р за штуку: www.electronshik.ru/item/g5la1412dc-271686
Если поискать, то, я думаю, можно ещё дешевле найти.

[@Dovgaluk]

Там один переключатель только. А я искал с 4 переключателями, прозрачным корпусом и светодиодом.

[@Albom]

Ожидал увидеть схемы… Но, увы… Даже на сайте проекта при беглом просмотре попалась лишь схема вычитателя…
А в целом, очень интересно.

[@Dovgaluk]

Схемы я публиковал здесь: relay.sourceforge.net/wiki/index.php/ALU
А эту статью решил ими не загромождать. Если будут желающие об этом почитать — могу написать в отдельной статье немного деталей.

[@Albom]

Спасибо за ссылку! То, что надо!

[@Dovgaluk]

Я многое почерпнул из описания HPRC, опубликованного здесь

[@Vokabre]

Детали это всегда хорошо, писать стоит

[@Zlobober]

> вычитание (с переносом и без)
А что такое вычитание без переноса?

[@Dovgaluk]

Имеются в виду инструкции типа SUB и SBC.

[@Vokabre]

Большой стимпанковский торт!

[@Magistr_AVSH]

А как вы сделали такие красивые золотые панельки?

[@Dovgaluk]

Панельки сделаны из латуни. Надписи — лазерная гравировка с последующим заполнением черной акриловой краской. В некоторых местах выгравировалось не очень глубоко, поэтому надписи не очень контрастные. Латунь была тонкая — 0,3 мм, поэтому вырезал обычными канцелярскими ножницами.

[@UA3MQJ]

Замечательно! Продолжайте!
Несколько месяцев назад я тоже впечатлился машиной Гарри и в особенности документации по ней. Вот в этой латухе он там буквально все на пальцах объясняет, да так хорошо, что наконец-то знания из академии встали на нужные полки.
Для себя в качестве реле решил выбрать более миниатюрные на 12 вольт, но пока не набрал критической массы даже для АЛУ. Эх, надо поскорее заканчивать Erlang'овый проект да переходить к relay. Есть у меня интересная идея по поводу поляризованных реле, которую хочу проверить на Verilog'е, и если все получится — можно будет подумать о железе.

Что на счет памяти решили? У Гарри ОЗУ — полупроводниковая микросхема.

[@Dovgaluk]

Если получится найти и заставить работать какой-нибудь старинный модуль с ферритовыми сердечниками, то его. Иначе — обычную SRAM, как и у Гарри.

[@Dovgaluk]

А такие маленькие реле мне напомнили этот компьютер: relaysbc.sourceforge.net/

[@Disasm]

Для большей каноничности можно попробовать использовать FRAM

[@AlexanderG]

Можно и сделать модуль с ферритами, колечки, вроде, дешевые.

[@Muzzy0]

Шаговые реле — это уже энергонезависимая память :)

[@Aspeed]

Прочитал: «созданный Гарри Портером» как «созданный Гарри Поттером». (facepalm)
Всё, пора спать.

[@Dovgaluk]

Я его фамилию первое время тоже так читал :)

[@NeoNN]

Если только Гарри Поттером из «Методов рационального мышления» (hpmor.com)

[@klirichek]

Интересно, а на этом АЛУ уже можно пересчитать смету расходов на его изготовление?

А баги уже были? Реальные, шестиногие?

[@Dovgaluk]

Шестиногие не пройдут, потому что все реле в корпусах, а не бескорпусные, как в «те» времена.

[@4p4]

У меня мечта сделать то же самое из воды, трубочек, краников, и всяких деталюшек, прозрачных конечно. Водяной ток имеет общее с электричеством, диод можно сделать как лепестковый клапан, например. Чтобы детишки и студенты видели не только логику по горящим лампочкам, но и сам «ток».

[@Dovgaluk]

Было бы круто. А вот еще бывает такая суммирующая машина: woodgears.ca/marbleadd/

[@Volkskih]

О ДА! Автор этих деревянных вычислительных машин просто красавец — его канал на ютубе просмотрен мною целиком. Он сам себе кучу станков сделал из дерева для обработки дерева и не только — то есть, фактически, будучи запущен в пустую мастерскую с коробкой метизов и електродвигателей, через год он превратит её в полноценный цех обработки дерева/пластика и цех производства станков и мебели.

[@Vokabre]

Вот ещё в копилку безумия, сумматор из домино.

[@Volkskih]

Такое каждый год вижу на выставках систем автоматизации в Москве. Там и гидравлическая логика и пневматическая,… и не только логика уже даже…

[@UA3MQJ]

Было такое. Кое как нашел в интернете хотя бы упоминание.
1935 г. — В. С. Лукьянов изобрёл аналоговую машину на воде — гидроинтегратор.

[@engine9]

В жидкость можно добавить загуститель и блёстки, тогда будут видны «электроны».

[@stalinets]

Вместо светодиодов ему бы тиратроны или неонки

[@UA3MQJ]

Я за неонки! Это будет и ортодоксальнее )) И внешне очень не плохо. Не нужно будет ставить богомерзкие полупроводниковые диоды на катушки.

[@Dovgaluk]

Все равно диоды нужны, чтобы не искрило и контакты не подгорали.

[@engine9]

А на транзисторах такое проще будет сделать?

[@Dovgaluk]

Вот здесь несколько ссылок на самодельные процессоры, как на дискретной логике, так и на транзисторах: http://members.iinet.net.au/~daveb/simplex/ringhome.html

[@valplo]

Класс! А если использовать герконовые реле — не выйдет надежней, быстрее и дешевле?

[@Dovgaluk]

Ну сильно дешевле вряд ли. А вот наглядность функционирования потеряется.

[@UA3MQJ]

Еще удавалось нагуглить пъезоэлектрические микрореле. У них лучше такие параметры, как габариты, скорость, кол-во переключечний.

[@MichaelBorisov]

Вопрос по схеме АЛУ. Вы использовали при ее проектировании какие-нибудь логические оптимизаторы? Один мой знакомый как-то изучал внутреннюю схему АЛУ какой-то американской фирмы. Эта схема была нагромождением логических элементов, и назначение отдельных ее элементов было недоступно пониманию человеческим умом. Там не было каких-то отдельных блоков сложения, вычитания и т.д. Одни и те же части схемы по-разному использовались в разных режимах работы. В этом и состоит преимущество АЛУ по сравнению с отдельными сумматорами и т.д. — меньшее кол-во логических элементов. Зачем вам нужны одновременно результаты сложения, вычитания и исключающего ИЛИ от чисел на входе АЛУ? Нужен ведь результат только одной операции. Быть может, учитывая это, схему можно удалось бы сократить.

[@Dovgaluk]

Схему наверняка можно сократить. Но как избавиться от одновременного вычисления всех операций сразу?
Ведь вид операции, выполняемой схемой, определяется соединениями, а не программой, которую можно изменить.

[@MichaelBorisov]

Представьте себе схему сумматора. Многобитный сумматор состоит из нескольких однобитных, между которыми распространяется сигнал переноса. Если вы добавите в схему сумматора по одному элементу «И» на каждый бит — то можно будет заблокировать сигналы переноса. В этом случае, в зависимости от состояния управляющего входа, вы сможете получить на выходе либо сумму входных чисел, либо их сумму по модулю 2, т.е. «исключающее ИЛИ». При этом ваша схема стала больше, чем схема просто сумматора или просто «исключающее ИЛИ», но зато она меньше, чем схемы обеих этих функций в сумме. И она может выполнять любую из операций в каждый момент времени. В таком духе следует добавлять в схему функции так, чтобы реализующие их элементы были общими для разных функций. Тем самым и получите АЛУ с оптимизированной схемой.

А что касается сдвига — то его лучше делать на сдвиговом регистре, а не АЛУ. Архитектура ранних процессоров обычно имела один привилегированный регистр — аккумулятор, который являлся реверсивным регистром сдвига, и именно на нем выполнялись эти операции.

[@Disasm]

Наглядность потеряется, потому что в итоге будет один большой и непонятный Big Mess of Logic.

[@Larick]

А не было идеи упрятать провода в короба? Это добавит эстетики: релюшки останутся, а «бороды» из проводов уйдут из виду.
Либо, как альтернативный вариант, для разных целей используйте провода разных цветов (стоимость та же), объединяйте их стяжками и цепляйте бирочки «байт 1» (и тому подобное). Это вариант наиболее дешевый, зато наглядности на порядок добавит.

Спасибо за интересную статью. Это из раздела действий, о которых в тайне (или явно) мечтают большинство людей связанных с вычислительной техникой, но лишь единицы реализуют.

[@Dovgaluk]

Да, про цветные провода была идея — сделать отдельно линии данных и управляющие сигналы. Но поленился :)
А стяжками провода и так объединены, без них бардака было бы больше.