歷時3年半的超強DIY！純手工打造CPU[圖]

　　Magic-1是一個名叫Bill Buzbee的家伙手工打造的CPU，也是基於這個CPU制造的計算機的名字。『制作Magic-1的念頭是在一次午餐中冒出來的』，Buzbee說。Buzbee是一位編譯器作者，但他為自己不熟悉CPU的實際工作而感到郁悶，因此想到動手來親自作一個CPU。Buzbee在大學時候沒有學過任何電子類的課程，而且對於晶體管、電阻、電容等也只是一知半解。他的朋友Ken想到有一本老雜志曾經介紹過如何使用TTL集成電路來制作極其簡單的CPU，並推薦他去看一看。一周後，Buzbee找到了這些文章，並全部讀了一遍。然後在下一次午餐上，Buzbee對Ken說起決定自己打造一個CPU，Ken說：為什麼不呢？於是，Bill Buzbee的Magic-1項目拉開了序幕。

　　2001年12月6日Buzbee開始寫項目日志，並為自己制定了一張艱難但還算樂觀的日程表

　　2001年12月18日完成錯誤處理和中斷機制的基本設計

　　2001年12月29日完成微代碼的第一輪設計

　　2002年1月6日完成了Magic-1模擬器，可以對調用/返回指令序列進行跟蹤

　　2002年1月8日模擬了Fibonacci函數，並豐富了軟件接口約定

　　2002年1月13日Magic-1匯編器(qas)成形

　　2002年1月18日決定是選擇大尾數法還是小尾數法表示整數的字節順序，最終選擇了大尾數法

　　2002年2月28日在模擬器中完成了頁面錯誤機制

　　2002年3月9日決定使用普通電線來進行連線

　　2002年6月3日對指令集架構進行了意義重大的改變

　　2002年6月4日用C語言編寫了Fabonacci程序並編譯為Magic匯編程序

　　2002年6月22日改用分立的數據和代碼地址空間

　　2002年6月25日設計用於多進程的上下文環境切換

　　2002年7月12日完成對微代碼的重寫工作

　　2002年8月13日放棄對rotate指令的支持

　　2002年9月11日上了Gil Smith的一堂電子電路課程

　　2002年9月22日從eBay上買了板材和外殼

　　2002年的其他日子向Ken Sumrall請教如何使用寄存器，從他那裡學到了Ohm規則

　　2003年3月30日從Jhon Doran的D16/M中得到了靈感，完成了ALU/寄存器板的架構

　　2003年4月13日完成控制板的架構

　　2003年4月14日思考前面板的架構

　　2003年5月3日第一輪架構設計完畢

　　2003年5月6日將構建環境從Linux一直到Windows

　　2003年5月16日構思新的Magic-1模擬器

　　2003年5月27日在新的模擬器上成功運行了Fibonacci程序

　　2003年6月3日完成了新的匯編器功能

　　2003年6月21日Magic架構驗證和測試用例達到了100%覆蓋率

　　2003年6月23日Alistair Roe通過email提出了Magic-1外殼的構想

　　2003年8月3日將LCC(C編譯器)一直到了Magic上

　　2003年8月10日在模擬器上成功地實現了Fibonacci程序的C語言版本(這一天是Buzbee的生日)

　　2003年8月27日從David Conroy那裡學到了信號完整性

　　2003年9月18日決定使用普通的帶皮電線進行連接(奇怪，前面已經決定一次了)

　　2004年1月3日完成了全部的設計工作，開始制作

　　2004年1月18日Magic-1有了第一次心跳

　　2004年1月26日前面板完成

　　2004年2月9日內存板完成

　　2004年2月20日EPROM子板完成

　　2004年2月26日設備板完成

　　2004年3月7日微代碼序列成功運轉

　　2004年3月9日執行了第一條指令

　　2004年3月19日控制板完成

　　2004年4月8日嘗試發布前期的工作

　　2004年4月12日ALU/寄存器板完成；同日被告知，發布嘗試失敗

　　2004年4月13日Magic-1成功運行了Fibonacci程序！

　　2004年4月25日Dave Conroy的測試會話發現了不真實的內存碎片

　　2004年5月3日Magic-1能『說話』了

　　2004年5月8日運行『Sieve of Erasthones』基准

　　2004年5月16日完成了IDE接口，Alistair Roe完成了外殼設計

　　2004年7月23日發布基本架構

　　2004年9月12日用戶模式程序可以工作

　　2004年9月15日運行『Dhrystone』基准

　　2004年9月22日使用copy-on-write實現了fork()

　　2004年10月23日Magic-1的Dhrystone得分達到了384(0.25MIPS)

　　2004年10月31日運行Colossal Cave Adventure

　　2005年4月9日Alistair Roe設計的外殼到貨

　　2005年5月13日Magic-1的硬件設計完畢

　　學過數字邏輯和數字電路的朋友一定知道，通過使用TTL門電路，的確是能夠實現一個CPU的；筆者在大學時也曾在軟件上使用74系列芯片模擬過功能非常簡單的CPU。然而，Buzbee朋友搞得這個家伙卻是一個功能完全的CPU，我不知該如何形容它的功能，我本想說『麻雀雖小，五髒俱全』，但是……

　　這款『家釀』CPU可以支持完整的硬件地址轉換、內存影射IO和DMA，並且支持多進程，主頻『高達』3MHz；該CPU采用8位地址總線，每個進程擁有128K地址空間，其中包括32個2K的數據頁和32個2K的代碼頁，這些地址影射到22位的物理地址空間中，如果算上外部設備的地址空間就是23位物理地址空間。