1-битный процессор микрокода на эмиттерно-связанной логике?

Другие микроконтроллеры и микропроцессоры, не попавшие в предыдущие разделы

Moderator: Shaos

ra3qdp
Fanat
Posts: 87
Joined: 18 Feb 2019 22:46

Re: 1-битный процессор микрокода на эмиттерно-связанной логи

Post by ra3qdp »

и какой же емкости будет ПЗУ по Вашим прикидкам (в кбит) и сколько элементов в одной ячейке ? (схему приведите).
belfegor96
Senior
Posts: 100
Joined: 09 Jun 2022 07:49

Re: 1-битный процессор микрокода на эмиттерно-связанной логи

Post by belfegor96 »

Нету схемы, я же умозрительно ещё размышляю

Возможно, микропрограмма для эмуляции RISC-V вообще обойдётся ~128 битами. Сейчас всё ещё смотрю как там архитектура устроена целочисленная, и выходит что смогу уложиться. Там всего-ничего нужно: 4-битное ALU многотактное (как в Z80), мультиплексоры коммутировать правильным образом и регистры забивать чтобы в "медленную" память за данными и командами RISC-V ходить

Как-то так
belfegor96
Senior
Posts: 100
Joined: 09 Jun 2022 07:49

Re: 1-битный процессор микрокода на эмиттерно-связанной логи

Post by belfegor96 »

Закончил делать 4-битное АЛУ. Ничего лучше чем аналог 74181 изобрести, естественно, не получится. Но сделал пару мелких оптимизаций, связанных с выгодностью мультиплексоров в ряде случаев, по сравнению с обычными вентилями.

Да, решил сделать быстрый перенос, пусть будет - жалко терять скорость

Приступаю к самому интересному - блоку управления потоком выполнения
Attachments

4bitalu.7z
4bi ALU design, Logisim
(6.48 KiB) Downloaded 332 times

4 bit alu, optimized for ECL circuits
4 bit alu, optimized for ECL circuits
4bitalu.png (25.89 KiB) Viewed 13379 times

Last edited by belfegor96 on 15 Mar 2023 20:07, edited 1 time in total.
ra3qdp
Fanat
Posts: 87
Joined: 18 Feb 2019 22:46

Re: 1-битный процессор микрокода на эмиттерно-связанной логи

Post by ra3qdp »

'Закончил делать 4-битное АЛУ'
вроде начинали делать '1-битный процессор', а АЛУ 4-битное.
А чем 181-е 500, 1500 серий не понравились ?
belfegor96
Senior
Posts: 100
Joined: 09 Jun 2022 07:49

Re: 1-битный процессор микрокода на эмиттерно-связанной логи

Post by belfegor96 »

Да, 4 бита выгоднее в том плане что они не сильно сложнее в плане расхода транзисторов, но 4-кратное прибавление скорости это выглядит сильно критичным. Потому что архитектура 32-битная, а значит даже 4-битные нибблы надо будет 8 раз повторно тилибонькать: на огромной для схемы на дискретных транзисторах частоте 100 МГц при 4-битной внутренней архитектуре обработка одного 32-битного значения будет вестись лишь на 12.5 МГц, а для однобитного же - ужасно медленные 3.125 МГц!

Плюс, 4 бита это хорошая намётка к переходу на 8 или 16 бит если вдруг захочется (с 1 бита это делать сложнее)

А также 4 бита, по сравнению с 1 битом хороши тем, что произойдёт некоторая экономия на мультиплексорах - они там из двух частей будут состоять, из "драйвера" и "исполнителя" (аналог из мира реле: одна катушка и множественные контактные группы)

По поводу готовых микросхем: у ЭСЛ немного другая схемотехника. Ну а главная проблема в том что, они уже готовые - это не интересно! При цене SMD транзисторов по цене пыли из-за батареи интереснее самому сделать отдельные маленькие платки 4-битных мультиплексоров и регистров, и из них собрать АЛУ. Уверен что материалы будут тупо дешевле, ну а трудозатраты... Это же хобби! В любом случае, можно будет и на микросхемах, из логики Logisim это не составит труда сообразить.

Вот бы где-нибудь разжиться тысячей олдовых оранжевых КТ315!
User avatar
Lavr
Supreme God
Posts: 16622
Joined: 21 Oct 2009 15:08
Location: Россия

Re: 1-битный процессор микрокода на эмиттерно-связанной логи

Post by Lavr »

belfegor96 wrote:При цене SMD транзисторов по цене пыли ...
...
Вот бы где-нибудь разжиться тысячей олдовых оранжевых КТ315!
Может быть, вам всё же разжиться тысячей КТ315 в SMD исполнении? :roll:
В последний раз я покупал КТ315 - они уже не были оранжевые и корпус другой.
А в SMD исполнении я их аналог вам подсказать могу.
iLavr
belfegor96
Senior
Posts: 100
Joined: 09 Jun 2022 07:49

Re: 1-битный процессор микрокода на эмиттерно-связанной логи

Post by belfegor96 »

Lavr wrote:
belfegor96 wrote:При цене SMD транзисторов по цене пыли ...
...
Вот бы где-нибудь разжиться тысячей олдовых оранжевых КТ315!
Может быть, вам всё же разжиться тысячей КТ315 в SMD исполнении? :roll:
В последний раз я покупал КТ315 - они уже не были оранжевые и корпус другой.
А в SMD исполнении я их аналог вам подсказать могу.
Так я и говорю: надо оригинальные, с душой которые!

Иначе если в корпусе sot-23 то получается что лучше взять маломощные радиочастотные, с ними быстрее работать будет
User avatar
Shaos
Admin
Posts: 23664
Joined: 09 Jan 2003 06:22
Location: Silicon Valley
Contact:

Re: 1-битный процессор микрокода на эмиттерно-связанной логи

Post by Shaos »

КТ в другом корпусе это с вероятностью 99.9% перемаркированные буржуйские (aka "импортозамещение")

нам роднее оранжевенькие (см.ниже) или жолтенькие или на худой конец зелёнинькие :lol:
Attachments

KT315B.jpg
KT315B.jpg (463.59 KiB) Viewed 13245 times

Я тут за главного - если что шлите мыло на me собака shaos точка net
belfegor96
Senior
Posts: 100
Joined: 09 Jun 2022 07:49

Re: 1-битный процессор микрокода на эмиттерно-связанной логи

Post by belfegor96 »

Вы думали я бросил? А я не бросил! :rotate:

Итак. Оказывается, можно соединять токовые каскоды вплоть до 10 штук! Оптимально получается три, тогда всякая логика типа сумматоров получается в одной ячейке. Правда, надо не забывать о том что в таком случае логические уровни становятся свои собственные для каждого "этажа". При этом размах сигнала уменьшается, теперь он всего 0.2 В!

Передрал схему из патента IBM US5250860

В QUCS-S на 1ГГц работает. Потребление одного элемента около 10 мА. Теперь надо сделать в железе. Нужен тактовый генератор как минимум, и какой-нибудь триггер-делитель частоты, например. Запустить и посмотреть вживую
Attachments

Элемент XOR. В горизонтальных квадратных блоках одинаковые дифференциальные транзисторные каскады. В вертикальных - эмиттерный повторитель и "сдвигатель уровня"
Элемент XOR. В горизонтальных квадратных блоках одинаковые дифференциальные транзисторные каскады. В вертикальных - эмиттерный повторитель и "сдвигатель уровня"
circ2.png (9.6 KiB) Viewed 12304 times

Испытание трёхвходового элемента XOR
Испытание трёхвходового элемента XOR
circ1.png (15.24 KiB) Viewed 12304 times

belfegor96
Senior
Posts: 100
Joined: 09 Jun 2022 07:49

Re: 1-битный процессор микрокода на эмиттерно-связанной логи

Post by belfegor96 »

Дешевле чем 2 транзистора + 3 резистора индикацию изобрести не удалось.

И придётся делать отдельное питание для индикации (ну чисто БЭСМ-6!)

Зато если добавить 50-100-омные резисторы на вход блочков индикации, то можно эту цветомузыку просто отключить вместе с питанием LED - фронты не пострадают
Attachments

dcs.7z
Бэкап схем QUCS (на всякий случай)
(430.66 KiB) Downloaded 298 times

Схема индикации - питание LED отключено
Схема индикации - питание LED отключено
indi.png (21.18 KiB) Viewed 12274 times

Схема индикации
Схема индикации
indi.png (21.11 KiB) Viewed 12274 times

belfegor96
Senior
Posts: 100
Joined: 09 Jun 2022 07:49

Re: 1-битный процессор микрокода на эмиттерно-связанной логи

Post by belfegor96 »

Нигде не могу найти схему тактового генератора от CDC 6600 или от БЭСМ-6. Хочу подсмотреть как правильно делать.

Мультивибратор "в чистом виде" не подходит - насыщение происходит у него, частоты нужные не выдаёт
belfegor96
Senior
Posts: 100
Joined: 09 Jun 2022 07:49

Re: 1-битный процессор микрокода на эмиттерно-связанной логи

Post by belfegor96 »

belfegor96 wrote:Нигде не могу найти схему тактового генератора от CDC 6600 или от БЭСМ-6. Хочу подсмотреть как правильно делать.

Мультивибратор "в чистом виде" не подходит - насыщение происходит у него, частоты нужные не выдаёт
Ненасыщающийся мультивибратор готов!

Конденсатор задаёт частоту, резистор R25 - скважность

Работает идеально, но теперь надо повысить частоту до 1 гигагерца :wink:
Attachments

Ненасыщающийся мультивибратор / Non-saturated multivibrator
Ненасыщающийся мультивибратор / Non-saturated multivibrator
multivibrator.png (25.45 KiB) Viewed 12207 times

belfegor96
Senior
Posts: 100
Joined: 09 Jun 2022 07:49

Re: 1-битный процессор микрокода на эмиттерно-связанной логи

Post by belfegor96 »

Переделал токовое зеркало чтобы номиналы резисторов одинаковые были - меньше будет возможной путаницы
Attachments

Токовое зеркало с одинаковыми резисторами
Токовое зеркало с одинаковыми резисторами
current_mirror.png (8.77 KiB) Viewed 12206 times

belfegor96
Senior
Posts: 100
Joined: 09 Jun 2022 07:49

Re: 1-битный процессор микрокода на эмиттерно-связанной логи

Post by belfegor96 »

Около 60 МГц - дальше внутренние фронты генератора слизываются и мультивибратор превращается в простой генератор синуса

Не пойму почему, точно не конденсатор виновник - пробовал заменить на идеальный
Наверное надо усиление транзисторов уменьшать?

Штош, можно ещё попробовать обычный генератор синуса и с него на дифф-пару подать
Attachments

60 МГц мультивибратор / 60 MHz multivibrator
60 МГц мультивибратор / 60 MHz multivibrator
multivibrator.png (95.84 KiB) Viewed 12163 times

belfegor96
Senior
Posts: 100
Joined: 09 Jun 2022 07:49

Re: 1-битный процессор микрокода на эмиттерно-связанной логи

Post by belfegor96 »

80 МГц! На удивление, работает устойчиво, это не была вчистую "подгонка под симулятор"

Но дальше будто упирается в какое-то ограничение, как не уменьшаю ёмкость и не повышаю зарядный ток, но частота всё равно не повышается.

Причём, если понижать ёмкость меньше 1 пФ то оно перестаёт вычислять симуляцию. Приходится делать несколько последовательных конденсаторов. Видимо, где-то тут пределы возможностей ngspice

Ну и нормально, этого хватит

Дальше остались конвертеры CMOS -> DCTL и обратно
Attachments

Мультивибратор, 80 МГц
Мультивибратор, 80 МГц
multivibrator_100MHz.png (43.53 KiB) Viewed 12146 times

Post Reply