9025-724894 【继电器计算机同人图纸】重新发明轮子(更新到10种)

北朝旧贴 | 钟利时 | 共 13145 字 | 2018-01-14 | | 编辑本页

钟利时 于 2017-11-1 13:13:48 发表了:

本帖最后由 钟利时 于 2017-11-1 14:08 编辑

说到继电器计算机,我也很好奇它究竟是什么样的。于是……就把它的电路一点点做出来了。

目前已经完成通路继电器、非门继电器、与门、与非门、或门、或非门、异或门、异或非门、全加器、RS触发器(NOR门)、NRS触发器(NAND门)

打孔卡片纠错装置

“异或门”是个非常有用的电路,可以做两张打孔卡片的比较器,也可以做奇偶校验电路。“异或门”对解决打孔卡片的错孔、读取错误等问题有很大帮助。而且电路也很简单。

钟小英的大火球

如果让钟小英设计OR门很容易搞出一个大火球——

下面的全加器内部就有一个OR门。它有两个引脚是NC悬空的。拿统一规格的双掷继电器做OR门时非常容易犯一种错误:把标注为NC的悬空引脚画成GND接地。这样的错误会导致A、B有一个信号输入的时候引起输出信号和NC连接的GND短路。结果就是嘭地一声产生一个大火球。

目前画到D触发器了。下一步等“上升沿D触发器”完工就能做内存和计数器了。

画得我都快吐了……

通路继电器、非门

最基本的继电器原件,可以实现非门。

通路非门.png(9.79 KB, 下载次数: 0)

2017-11-1 13:57 上传

与门、与非门

最基本的逻辑门。

与门.png(17.29 KB, 下载次数: 0)

2017-11-1 13:57 上传

或门、或非门

最基本的逻辑门。

或门.png(30 KB, 下载次数: 0)

2017-11-1 13:57 上传

异或门、异或非门

最基本的逻辑门。仅用几个这种部件就可以实现两个打孔卡的比较、求校验和。对初期的计算机非常有用。

异或门.png(28.1 KB, 下载次数: 0)

2017-11-1 13:57 上传

全加器

加法器的基本元件。有13个继电器组成。16位加法器需要16个……

全加器.png(105.95 KB, 下载次数: 0)

2017-11-1 12:54 上传

RS触发器(NOR)

存储器的最基本部件,还可以实现计数器。

RS触发器.png(57.03 KB, 下载次数: 0)

2017-11-1 13:57 上传

更进一步的是基于RS触发器的D触发器、上升沿D触发器……等画完就知道构造多恐怖了。


de9000 于 2017-11-1 20:23:10 发表了:

找钟表匠来做手持机械计算机吧,可以发给归化民用,这继电器计算机就是政府办公用了


深潜者 于 2017-11-1 20:26:49 发表了:

问一下:

信号穿过一个加法器,最多需要通过多少个继电器呢?

一个继电器的响应和复位时间大概有多长?或者说它的工作频率能做到多快?

最后就是这个16位加法器的时钟频率能有大约多少赫兹?


钟利时 于 2017-11-1 21:31:32 发表了:

本帖最后由 钟利时 于 2017-11-1 21:37 编辑

深潜者 发表于 2017-11-1 20:26

问一下:

信号穿过一个加法器,最多需要通过多少个继电器呢?

一个继电器的响应和复位时间大概有多长?或者 …

这个与继电器的具体结构有关。我虽然见过实际的继电器装置,但没见过它工作的样子。

具体上面的加法器大约是6级:加法器由三级逻辑门组成、每一级的门电路内部有两级继电器。

有个直观的例子:中国第一颗原子弹爆炸的记录片。地下控制室倒计时有个装置,上面的流水灯“哒哒哒哒哒”地变动。那个装置的动作频率就是一个参考的实例。印象中大概在10Hz左右吧。那种计数器一般是D上升沿触发器实现的,说明D上升沿触发器可以工作在10Hz。

背景声音中有一些“嗡嗡”的类似电机的50Hz左右声音,那种声音有可能是继电器发出的。

继电器有一种震荡器,就是用一个常闭继电器控制它自己的线圈导通。一旦通电会产生震荡。一个典型的继电器根据它震荡时的声音判断在200Hz~400Hz左右。但这种震荡器只是稍微断开就回弹了,并没有走完双掷开关的全程。

走完双掷开关全程需要两个继电器配合产生一个真正接触两个触点全程的震荡器,这个装置我估计在50Hz~100Hz左右。

另一个常见的实例:学校电铃。电铃就是继电器原理的震荡器电路。它的臂长比较长,导致频率较低。电铃的频率算是一个继电器速度的下限吧。

结合上面6级继电器的描述,100Hz经过10级左右继电器,以10Hz的速度工作,大致就是这样的程度。


持简 于 2017-11-1 22:07:50 发表了:

de9000 发表于 2017-11-1 20:23找钟表匠来做手持机械计算机吧,可以发给归化民用,这继电器计算机就是政府办公用了 …

临高时空的钟利时怕不是唯一的钟表匠。。。


BuLR 于 2017-11-1 23:01:56 发表了:

想起了拼Minecraft红石电路(逃


de9000 于 2017-11-1 23:03:13 发表了:

持简 发表于 2017-11-1 22:07

临高时空的钟利时怕不是唯一的钟表匠。。。

明朝时钟表匠已经出现了啊,这种手工技术活,中国的工匠不会差,只要对他们进行标准度量衡的培训后,拿出令我们满意的产品并不难。事实上中国工匠仅仅只用了几十年时间,就掌握西洋钟的秘密,曾在上海、南京、杭州等地生活多年葡萄牙传教士曾德昭,在他1640年回欧洲后写的一本《旅游记》中记载:他们(中国人)最欣赏的工艺品是齿轮钟。他们现在已经造得很好了。可以摆在桌子上。如果出和我们一样的价格,他们可以造出最小的。

给个链接给钟博士http://www.mfcad.com/tuzhi/solidworks/jixieshebei/120665.html#downlink,这里有库塔式计算器零部件图,只需要木头和精铁就可以制作,当然制作要求非常精密,但对靠手腕功夫吃饭的手工匠人来说不正好可发挥所长么。历史上库塔因为电子计算机大发展而遗憾退出舞台,实际上他的功能连10%都没发挥出来。正好适合穿越众。


thomasyoung 于 2017-11-2 01:41:38 发表了:

数字电路原理

以上。


深潜者 于 2017-11-2 06:27:15 发表了:

钟利时 发表于 2017-11-1 21:31这个与继电器的具体结构有关。我虽然见过实际的继电器装置,但没见过它工作的样子。

具体上面的加法器大约 …

钟頻是不是得按最慢的可能性设置?对于16位加法器,如果出现15级进位的话,就得算快1s吧?


钟利时 于 2017-11-2 08:36:39 发表了:

深潜者 发表于 2017-11-2 06:27

钟頻是不是得按最慢的可能性设置?对于16位加法器,如果出现15级进位的话,就得算快1s吧? …

如果使用全加器应该是这样的。

但使用“超前进位加法器”,则速度可以快到只相当于一位的程度。电路复杂一些。


zhuohuoz 于 2017-11-2 09:49:27 发表了:

本帖最后由 zhuohuoz 于 2017-11-2 10:00 编辑

深潜者 发表于 2017-11-1 20:26

问一下:

信号穿过一个加法器,最多需要通过多少个继电器呢?

一个继电器的响应和复位时间大概有多长?或者 …

工业上常用的继电器响应时间一般是20ms

焊在电路板上那种微型的有5ms的

当然,这是现代工业水平。临高的话,50ms就差不多了吧。加一倍的平稳期,就是10Hz。


深潜者 于 2017-11-2 11:39:41 发表了:

钟利时 发表于 2017-11-2 08:36如果使用全加器应该是这样的。

但使用“超前进位加法器”,则速度可以快到只相当于一位的程度。电路复杂 …

求这种怪物的结构


petrus 于 2017-11-2 12:05:54 发表了:

钟博士,如果继电器加法器太麻烦,是不是可以用机械转动加法器和乘法器,然后用电路装定数据,输出结果,用继电器电路表达,这样两者结合,会比较实用好造吧


钟利时 于 2017-11-2 14:24:57 发表了:

petrus 发表于 2017-11-2 12:05

钟博士,如果继电器加法器太麻烦,是不是可以用机械转动加法器和乘法器,然后用电路装定数据,输出结果,用 …

我的想法就是这样:暂时能做什么就做什么。先用少量继电器做点简单的装置,与机械原理的装置一起。

大概16个左右的继电器就能给冯元老的读卡机做8位奇偶校验了,这种简单的小装置可以先搞。

以后随着继电器的产量增加,装置也越来越复杂。逐渐把机械式的替换掉,变成继电器原理的。

穿越到那种“重新发明轮子”的年月搞继电器逻辑电路,我觉得我没有疯掉已经是最大的金手指了。


深潜者 于 2017-11-2 18:38:26 发表了:

钟利时 发表于 2017-11-2 14:24

我的想法就是这样:暂时能做什么就做什么。先用少量继电器做点简单的装置,与机械原理的装置一起。

大概 …

这些设计全是基于最简单最基础的双掷继电器制作的,那么有没有可能通过较复杂的继电器设计来简化其数量了?

比如用一块电磁铁控制两端的两个双掷开关啥的。


cqduoluo 于 2017-11-2 19:35:36 发表了:

直接搞恐怕就是个玩具吧,还是应该先把电话啊,测量仪器这些继电器基础应用范围整利索了来。

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2017-11-2 19:34 上传

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de9000 于 2017-11-2 21:33:51 发表了:

cqduoluo 发表于 2017-11-2 19:35

直接搞恐怕就是个玩具吧,还是应该先把电话啊,测量仪器这些继电器基础应用范围整利索了来。

不是已经到处架线了吗?不是通电话?


高山景行 于 2017-11-3 07:29:19 发表了:

de9000 发表于 2017-11-2 21:33

不是已经到处架线了吗?不是通电话?

号像确实没有人写电话交换系统的同人……


钟利时 于 2017-11-3 16:30:56 发表了:

深潜者 发表于 2017-11-2 18:38

这些设计全是基于最简单最基础的双掷继电器制作的,那么有没有可能通过较复杂的继电器设计来简化其数量了 …

上面的图纸都是基于统一规格的继电器,而且设计特别保守,有许多冗余的继电器。其实有很大的简化余地。

比如:R-S触发器可以把6个继电器简化到只有2个。在特定条件下XOR门可以从3个简化成1个。


adol 于 2017-11-3 17:59:15 发表了:

本帖最后由 adol 于 2017-11-3 18:09 编辑

继电器的小型化很重要,只用于控制的继电器功率应该是现有的1/10左右,0.1-0.2瓦,铜线线径还得继续细下去,否则匝数就太多了。搞交流继电器也是个办法,交流电总还是有的,这样一时间就算没有更细的铜线,应该也可以减少匝数,靠感抗减小功率。

而且我觉得100hz的要求有点高,临高现在的水平能出20hz就很不错了,对复位弹簧是一大挑战。这可能是制约继电器计算机发展的主要原因。虽然继电器是用电的,但终究还是要把电能转化为动能完成通断两种状态的转变。这个就比机械式的提高有限了,和半导体元件的速度终究不能比。

不过继电器计算机肯定得上二进制了,除了存储介质得重新考虑以外,这是真正“可编程”的,比穿孔卡机强大很多,发展出来程序计数器和寄存器等指令控制系统很有意义。

电话继电器不太清楚,不过我首先想到的是电报的自动译码可以考虑用继电器,自动中转也可以用。


adol 于 2017-11-3 17:59:45 发表了:

de9000 发表于 2017-11-2 21:33

不是已经到处架线了吗?不是通电话?

现在肯定是电报


cqduoluo 于 2017-11-3 18:59:53 发表了:

本帖最后由 cqduoluo 于 2017-11-3 19:05 编辑

de9000 发表于 2017-11-2 21:33

不是已经到处架线了吗?不是通电话?

电报而已,继电器计算机毕竟是20世纪才逐渐完善的,当时电话无线电为代表的相关电气元件产业已经很成熟了,临高不解决大规模量产继电器的可靠性问题,造出来就是玩具。

好比临高一开始就搞电动机显然就是路线错误,实际上在电动机量产之前,世界的电化学和电池工业已经相当发达了,电解铜为代表的相关原料产业已经量产了几十年,这些基础是绕不过去的,而且这些产业对人力素质的要求要低很多。

当然这些低技术含量产业,大家都觉得很简单,想搞电子管的人非常多,这些更基础的产业却没人重视,但实际上从我看的资料,这些所谓低端产业的技术含量还是有的,尤其是大规模生产需要相当的工业实力。


zhuohuoz 于 2017-11-4 01:21:52 发表了:

cqduoluo 发表于 2017-11-3 18:59

电报而已,继电器计算机毕竟是20世纪才逐渐完善的,当时电话无线电为代表的相关电气元件产业已经很成熟了 …

不是基础科技没人重视,而是同人作者的数量和质量根本不足以支撑起20世纪的科技。

穿越的元老好歹有一些是以研究技术为工作的,每天工作8小时。同人文的作者,一是人数不多,二来每周能更新一篇就算不错了,时间上也不像元老那样以此为工作。各种技术细节别说写出来,查资料的时间都未必够。所以很多20世纪初的技术,理论上元老们能研究出来,但同人作者们已经写不出来了。

所以如果想要技术进步,就必须开一开金手指。写文章从来都是有详有略的,写不出来的技术就只能一两句话带过,假装有人已经研究好了,然后能写的技术详细写一写。


繁华烬燃 于 2017-11-4 07:52:12 发表了:

zhuohuoz 发表于 2017-11-4 01:21

不是基础科技没人重视,而是同人作者的数量和质量根本不足以支撑起20世纪的科技。

穿越的元老好歹有一些 …

  附议,表示对这个问题很焦虑;

临高已经很久没有技术优化了,看前几卷,还经常有提到上了新技术新设备有了新原料,就关停替换了旧的临时的低效的什么什么,后面很少有了

感觉科技停滞了很久(肯定是有所发展,但是同人一是数量少了,二是涉及的基础技术的少了)


气持样 于 2017-11-4 11:11:44 发表了:

繁华烬燃 发表于 2017-11-4 07:52附议,表示对这个问题很焦虑;

临高已经很久没有技术优化了,看前几卷,还经常有提到上了新 …

20世纪的科技爬起来过于专业了,说实话可读性也不强,写出来也没人看的(初期的一些土法工业读起来趣味性都比什么继电器机械计算器要强)


气持样 于 2017-11-4 11:22:50 发表了:

繁华烬燃 发表于 2017-11-4 07:52附议,表示对这个问题很焦虑;

临高已经很久没有技术优化了,看前几卷,还经常有提到上了新 …

还有有机化工这块,就算是院士都只是对自己专业领域熟悉,而临高现在从无到有重建有机化工,能写出来的就不是一般大牛了,还有你确定真的要读这些“字都认识,连起来不知道在说什么”的技术专业文吗


深潜者 于 2017-11-4 11:56:44 发表了:

adol 发表于 2017-11-3 17:59继电器的小型化很重要,只用于控制的继电器功率应该是现有的1/10左右,0.1-0.2瓦,铜线线径还得继续细下去 …

考虑到继电器工作频率对计算机性能的重大影响,如果弹簧复位型继电器满足不了要求的话,那么用双电磁铁的无弹簧继电器应该也是有价值的吧?而且两个触电都利用上的话,应该还能减少继电器的使用数量吧?


cqduoluo 于 2017-11-4 18:11:57 发表了:

zhuohuoz 发表于 2017-11-4 01:21

不是基础科技没人重视,而是同人作者的数量和质量根本不足以支撑起20世纪的科技。

穿越的元老好歹有一些 …

你把20世纪的科技想得也太轻松了,同人作者可是坐在电脑面前,网络随便搜,别说摸清楚更进一步的技术细节,连技术的脉络都弄不明白的多了去。

穿越不过8年而已,不说土著技术人员的水平有限,配套产业技术差距这些老生常谈,就元老日常事务只会越来越多的现状,能挤出多少时间搞科研也不好说,从书本到具体产品,都是需要大量时间的,而且元老还没网络可用,所以真要去搞技术,花的时间肯定远远超过写技术同人。

实际上20世纪的技术发展为什么写不下去,关键在于20世纪哪怕开始的时候也已经是一个高度分工的工业体系,任何一个产品并不是有想法就能造出来的,需要当时的工业体系来配套。

所以判断20世纪初什么技术能做什么技术不能做,不可能靠一个脑洞就说能完成了,如果真的那么随便,临高这本书的技术性可以说就彻底完蛋了。


cqduoluo 于 2017-11-4 18:15:47 发表了:

气持样 发表于 2017-11-4 11:11

20世纪的科技爬起来过于专业了,说实话可读性也不强,写出来也没人看的(初期的一些土法工业读起来趣味性 …

20世纪科技需要的产业链规模庞大,光靠几个元老是不够的,需要更多的土著技术人才才可能,而临高目前穿越的时间才几年,根本不可能培养出足够的土著技术人才。

至于写出来可读性不强,我觉得其实不是因为过于专业,关键在于很多具体的专业技术细节根本不知道,那作者连组织情节都不知道怎么组织,写出来自然就干巴巴的,缺乏可看性。


cqduoluo 于 2017-11-4 18:17:50 发表了:

繁华烬燃 发表于 2017-11-4 07:52

附议,表示对这个问题很焦虑;

临高已经很久没有技术优化了,看前几卷,还经常有提到上了新 …

技术断层了呗,一堆人好高骛远就想着搞有机化工,搞电子管啥的,但就没多少人去认真研究1850年到1900年这期间的技术是怎么发展的,好多人都觉得很容易就可以搞定了。


adol 于 2017-11-4 23:11:34 发表了:

深潜者 发表于 2017-11-4 11:56

考虑到继电器工作频率对计算机性能的重大影响,如果弹簧复位型继电器满足不了要求的话,那么用双电磁铁的 …

我觉得双电磁铁的方案更多是用在控制非此即彼的开关方面,用于表示“通、断”两种状态有点浪费,费电。。因为继电器计算机中的大部分继电器在多数时间应该是断开的吧。。。


横剑浮云 于 2017-11-5 23:53:02 发表了:

adol 发表于 2017-11-4 23:11

我觉得双电磁铁的方案更多是用在控制非此即彼的开关方面,用于表示“通、断”两种状态有点浪费,费电。。 …

双电磁铁的方案其实很合适用来做与非门


前头捉了张辉瓒 于 2017-11-8 22:32:53 发表了:

本帖最后由 前头捉了张辉瓒 于 2017-11-8 23:23 编辑

编辑


难忘易水寒 于 2017-12-18 22:17:40 发表了:

异或非,呃,一般叫成同或吧~

超前进位加法器还是有必要的,这样进位和加法两个功能分离,提升效率很明显,至于多位超前进位电路太复杂的问题,拆解成两个或者更多位数相对少一点的超前进位加法器串联会好一点。

继电器的电弧问题需要考虑一下,可能造成逻辑混乱。

我觉得目前可以开发一下译码器,这样可以用多位穿孔表达更多信息,冯诺的卡片现在看每行只有一个穿孔,有些浪费啊

另外时钟信号电路打算怎么解决?


难忘易水寒 于 2017-12-18 23:15:35 发表了:

刚才想了一个或非门,用了一个电阻和两个继电器,不过输出能力受限了,要求下一级的继电器阻抗够大才行,画出来挺逗的,流泪的小孩

习惯mos管了,发现继电器要讲究的东西也太多了点吧,一不小心就掉坑里了,我在琢磨琢磨,看能不能把或门的继电器也减少一个。


Avo17000 于 2017-12-19 01:03:34 发表了:

你们赶紧把它写好。继电器能派的用场多了,用在工业设备上还能少死几个人,用在电信设备上都可以搞全自动电报机了。


难忘易水寒 于 2017-12-19 21:26:07 发表了:

或门想出来了,等于输出对地并联了一个电阻拉升电位,这个电阻需要大一点。

之前的或非门,等于是输出对VCC串联了一个电阻,电阻需要小一点。这两个门的输出都受电阻的影响,需要负载匹配才行。

好在两个继电器是完全的并联关系,也可以扩展到任意位的或门和或非门。

212606vlrywv44zlww0ekl.jpg(54.98 KB, 下载次数: 0)

2017-12-19 21:26 上传


难忘易水寒 于 2017-12-19 21:27:46 发表了:

只有一个继电器的异或门,交换VCC和GND可以获得同或门

212746lho1lrxuz1u96ovv.jpg(35.42 KB, 下载次数: 0)

2017-12-19 21:27 上传


xq77109 于 2017-12-20 15:58:07 发表了:

我好歹本科也是学通信的,居然已经看不懂这个图了!!!


深潜者 于 2017-12-20 18:06:09 发表了:

难忘易水寒 发表于 2017-12-18 22:17异或非,呃,一般叫成同或吧~

超前进位加法器还是有必要的,这样进位和加法两个功能分离,提升效率很明显, …

译码器似乎还没那么大的必要,从穿孔存储器的发展来看,好像得到穿孔纸带才升级到二进制的编码规则上。数据统计用的穿孔卡片好像长期保持在十选一上。如果嫌卡片信息不够多,俺推荐用算盘式方案,用五到六个孔表示0-9,其中一个孔值+5,其他表示0-4。这种设计与二进制比,能达到2/3的储存效率,而译码则简单太多。


难忘易水寒 于 2017-12-20 18:28:14 发表了:

深潜者 发表于 2017-12-20 18:06

译码器似乎还没那么大的必要,从穿孔存储器的发展来看,好像得到穿孔纸带才升级到二进制的编码规则上。数 …

上二进制主要是为了使用继电器进行计算,这两天我又思考了一下,已经能把与、或、非、异或、同或五种门都简化到一个继电器,这样一位全加器可以从钟博士的13个继电器简化到就5个继电器,完成一位全加计算的周期从3个动作周期缩短到2个动作周期。这种简化一定程度上增大了功耗,对容差能力也有要求,不过我觉得风险可控,值得一试。另外也设计了机械锁定的可擦写继电器rom,包含读、写以及地址使能,读写速度预计3个动作周期,算是非常快了。现在还在加班,回去我把电路画出来。继电器通用计算机还是有希望的,现在逐步搭出ALU和存储是没什么问题的,其它电路再容我想想。


难忘易水寒 于 2017-12-20 18:40:53 发表了:

深潜者 发表于 2017-12-20 18:06

译码器似乎还没那么大的必要,从穿孔存储器的发展来看,好像得到穿孔纸带才升级到二进制的编码规则上。数 …

不是为了做出一台实用的机器,只是为了做一台能直观展示计算机工作原理的,而且图灵完备的教具,绝对能给归化民化腐朽为神奇的震撼。


深潜者 于 2017-12-20 18:43:56 发表了:

难忘易水寒 发表于 2017-12-20 18:40不是为了做出一台实用的机器,只是为了做一台能直观展示计算机工作原理的,而且图灵完备的教具,绝对能给 …

嗯,实用上肯定不需要,毕竟打电报到保存了旧计算机的数据中心让它们算,比造一堆继电器计算机分发给各地用便宜多可。等旧计算机不行了,电子管早就搞定了。


深潜者 于 2017-12-20 20:03:37 发表了:

难忘易水寒 发表于 2017-12-20 18:28

上二进制主要是为了使用继电器进行计算,这两天我又思考了一下,已经能把与、或、非、异或、同或五种门都 …

嗯,这个思路用在后来的电子管计算机上是不是也可以?用一个电子管完成复合的逻辑操作


难忘易水寒 于 2017-12-20 20:19:22 发表了:

深潜者 发表于 2017-12-20 20:03

嗯,这个思路用在后来的电子管计算机上是不是也可以?用一个电子管完成复合的逻辑操作

具体的还没想好,继电器可以有两个触点选择,这方面比电子管的选择余地大,所以能一个就搞定基本的两输入逻辑门,电子管应该还得借助一些阻容感协助。但是电子管和之后的晶体管就基本上完全一样了,另外载流子是电子,可以直接参考npn三极管或者nmos的接法构建逻辑门。单纯看逻辑门如何构成复杂电路,不考虑逻辑门如何构建的话,计算机的核心电路完全可以移植。

只要一台计算机是图灵完备的,那么它计算的能力就与任何现代计算机相当,只是效率上有差别而已。


难忘易水寒 于 2017-12-20 21:12:53 发表了:

本帖最后由 难忘易水寒 于 2017-12-20 21:19 编辑

从上到下依次是与门、或门、异或门、同或门、非门,全部都是一个继电器构成,其中与门和或门可以把输出直接连到下一级的InA,形成多位与门和多位或门,因为各个继电器都不依赖上一级的输出作为动作信号,所以仍然在一个动作周期内完成逻辑计算。

与非和或非暂时想不到更好的,仍然按原来的两个继电器电路构成,好在这两种门用的不多,大不了补加一个非门而已。

异或门和同或门两个输入都直接加在线圈两端,要求高电平的最大容差不能超过继电器的启动电压,这点牺牲了冗余度,不过感觉小范围使用应该问题不大,大电路里拆分出几个按照钟博士的完整版校正一下高电平就可以了。

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2017-12-20 21:12 上传


难忘易水寒 于 2017-12-20 21:36:22 发表了:

难忘易水寒 发表于 2017-12-20 21:12

从上到下依次是与门、或门、异或门、同或门、非门,全部都是一个继电器构成,其中与门和或门可以把输出直接 …

这是根据上面的门电路,用2个与门M3、M4,和3个异或门M1、M2、M5,搭建的全加器,M1、M4、M3都在第一个动作周期内完成动作,由于电路简化,M3这个与门实际上提前了一个动作周期,让全加器的计算时间从3个动作周期加速到2个。继电器数量也从13个减少到5个。

如果直接串联组成8位全加器,则共需要40个继电器,进行一次加法计算需要16个动作周期,这还不算取指令、解析指令、读写数据用的时间,效率实在太低,所以有必要使用超前进位加法器提升效率。

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2017-12-20 21:36 上传


难忘易水寒 于 2017-12-20 21:56:50 发表了:

本帖最后由 难忘易水寒 于 2017-12-20 22:19 编辑

难忘易水寒 发表于 2017-12-20 21:36

这是根据上面的门电路,用2个与门M3、M4,和3个异或门M1、M2、M5,搭建的全加器,M1、M4、M3都在第一个动 …

记加法器第i位的进位值为Ci,则由全加器逻辑易知Ci=Ai*Bi+(Ai⊕Bi)*Ci-1,记Ai*Bi=Gi,为直接由两个数据输入产生的进位信号,记Ai⊕Bi=Pi,为传递上一级进位的传递信号,各级的G和P都在加法器的第一个动作周期内生成,由迭代关系可知Ci=Gi+Pi*Gi-1+Pi*Pi-1*Gi-2+…+Pi*Pi-1*…*P1*C0,所有的输入都在第二个动作周期前完成,因此可以在第二个周期通过与或门计算出各位的进位,而每一位全加器中用于计算进位的M3、M5也因此取代。

下面是一个与或门,可以在一个动作周期内完成计算。

算了一下8位超前进位加法器总共需要187个继电器,不过作为ALU的核心部分,多一点也不为过吧?需要3个动作周期完成一次加法计算。

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2017-12-20 21:56 上传


难忘易水寒 于 2017-12-20 22:16:52 发表了:

这是一个1位存储rom,核心是继电器Mm,W为写指令信号,R为读指令信号,enable为总使能信号。

enable=(W⊕R)*address,为了防止同时有读写两种信号做了这个逻辑防呆,address由译码器对地址寄存器译码获得。当address为高电平,且读写不冲突的时候可以接通读信号或写信号。

先来看读取,MR在有读信号时接通Mm的输出到数据总线DATA,完成读操作。

写操作分两个环节,MW接通时,连杆被抬起,Mm解锁,处于可置位可复位的状态,数据总线上的DATA被接入Mm,Mm写入信息,电容C被充电。写信号中断后,电容C放电,Mm保持状态不变,连杆放下锁住Mm状态。

对于CPU内部的数据、指令、状态和地址寄存器由于可能会按位操作,每一位都需要这几个继电器。对于外部存储,由于通常按字节读写,可以共用除Mm外的其它电路,这样会造成一点速度的损失。

电容C可能需要比较大,但愿不是要用电解电容的地步。

完成读写操作需要4~5个动作周期。

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2017-12-20 22:16 上传


难忘易水寒 于 2017-12-20 22:17:30 发表了:

明天再继续完善其它电路部分


lzy0702 于 2017-12-21 18:25:12 发表了:

看来还是得加班加点攻克半导体,这玩意看上去就够闹心的。


petrus 于 2017-12-21 22:00:38 发表了:

电子管计算机肯定是不行的,管子多了太坑了,电子管可以做小逻辑电路,继电器也是,只能搭小逻辑电路,真搞大运算太坑。现阶段专用计算还是用机电机比较好,电气逻辑电路加上机械计算。真正的计算机还是得靠半导体。


难忘易水寒 于 2017-12-21 22:35:09 发表了:

本帖最后由 难忘易水寒 于 2017-12-21 22:41 编辑

难忘易水寒 发表于 2017-12-20 21:56

记加法器第i位的进位值为Ci,则由全加器逻辑易知Ci=Ai*Bi+(Ai⊕Bi)*Ci-1,记Ai*Bi=Gi,为直接由两个数据输 …

昨天考虑的不周全,直接八位超前进位加法器是3个周期187个继电器,如果拆成两个四位继电器级联只需90个继电器,完成一次加法用4个周期而不是之前预想的6个周期,这样一来更划算。

我再多构思一下,今天暂时不画图了,加法器变成加减器很容易,利用与1异或等于取反,与0异或等于不变,可以轻松实现控制取反,只要在进位置1,就可以实现正码+反码+1=正码+补码=正码-正码,实现减法。


难忘易水寒 于 2017-12-21 22:40:36 发表了:

petrus 发表于 2017-12-21 22:00

电子管计算机肯定是不行的,管子多了太坑了,电子管可以做小逻辑电路,继电器也是,只能搭小逻辑电路,真搞 …

机电机没法编程,通用性差了些,二十世纪30年代德国人康拉德楚泽就研制过继电器计算机,美国人在研发ENIAC之前也搞过继电器计算机,不过具体能不能编程就不清楚了。弄个通用机出来也让酱油们还能发挥点余热,在新需求出现,而机械式专用机还没有开发出来的空隙,通用机还是大有可为的。


petrus 于 2017-12-22 12:14:07 发表了:

难忘易水寒 发表于 2017-12-21 22:40

机电机没法编程,通用性差了些,二十世纪30年代德国人康拉德楚泽就研制过继电器计算机,美国人在研发ENIA …

不,继电器和电子管数量一大,那坏起来真是要死要活,这是主要问题,不是说性能问题,限制数量稳定性能就只能做逻辑电路,或者计算能力很小的通用机,搁上世纪50-60年代这种几百几千管的通用机还有点意义,因为电子管产量够大,质量够稳定,但是搁临高就很鸡肋了,折腾这么多电子管和继电器,有这功夫不如去爬半导体科技树了。反正专用机都可以用机电机解决,好歹质量性能稳定。


难忘易水寒 于 2017-12-22 12:49:52 发表了:

petrus 发表于 2017-12-22 12:14

不,继电器和电子管数量一大,那坏起来真是要死要活,这是主要问题,不是说性能问题,限制数量稳定性能就 …

说真的,你对半导体行业的难度太低估了,配套的上下游产业太多了,我大学学的就是半导体材料,哪怕千废团全都是半导体行业的工程师,复原半导体工业也不太现实,何况真正干这个领域的更是少之又少呢。如果工业能力连继电器的可靠性都无法保证,半导体和电子管只能是痴人说梦。

简述一下半导体需要的领域支持:硅锗的冶炼与提纯;单晶的拉制,切割;掺杂源及掺杂工艺的选择;掺杂浓度的控制;PN结的宽度控制,控制不好就成了PIN结了;抑制电路中漏电流的反馈;分立原件的参数一致性与匹配;集成电路还涉及光刻胶与蚀刻剂的开发;配套的各种炉子,光源,真空泵,设备;

大大小小加起来,不说能不能造出来,就算产业配套了,整个产业链才真的是修完这里那里又坏的节奏。

我这里设计的各种电路实际上都是按照半导体电路中的类似部件移植在继电器上的,仿造了NMOS和EEPROM的各种电路。只是一个放大减速了的模型。


深潜者 于 2017-12-22 13:00:39 发表了:

难忘易水寒 发表于 2017-12-21 22:40机电机没法编程,通用性差了些,二十世纪30年代德国人康拉德楚泽就研制过继电器计算机,美国人在研发ENIA …

计算机的纯软件编程不是战后才发明的吗?之前应该都是改电路的硬编程吧?


难忘易水寒 于 2017-12-22 13:10:01 发表了:

深潜者 发表于 2017-12-22 13:00

计算机的纯软件编程不是战后才发明的吗?之前应该都是改电路的硬编程吧? …

其实编程的思想很早就有了,八音盒、提花机这些机器上都有,实际既是指令又是数据。拜伦的女儿艾达就为差分机设计过编程,不过差分机最终没造出来。

eniac一开始也没有考虑编程问题,最后只能通过改变接线实现不同功能,其实如果把不同的接线固化在不同的电路板上,设计电路板和更换电路板就是编程了,不过功能和数据不能以编码的形式记录。

可编程计算机实际上要到冯诺依曼提出冯诺依曼架构之后才实现。


深潜者 于 2017-12-22 14:35:06 发表了:

难忘易水寒 发表于 2017-12-22 13:10其实编程的思想很早就有了,八音盒、提花机这些机器上都有,实际既是指令又是数据。拜伦的女儿艾达就为差 …

那些其实就是往专用机的硬件程序里填具体数值嘛,通用机的纯数字编程,在战前好像就分析机打算尝试下


难忘易水寒 于 2017-12-22 14:41:36 发表了:

深潜者 发表于 2017-12-22 14:35

那些其实就是往专用机的硬件程序里填具体数值嘛,通用机的纯数字编程,在战前好像就分析机打算尝试下 …

你这么一说确实是往专用机里填数字哦,我一开始的理解有误,只能说幸亏音乐和编织有先天的离散特性,不然照我之前的说法留声机也成了可编程了。


深潜者 于 2017-12-22 15:19:51 发表了:

难忘易水寒 发表于 2017-12-22 14:41你这么一说确实是往专用机里填数字哦,我一开始的理解有误,只能说幸亏音乐和编织有先天的离散特性,不然 …

俺记得当年还流行过基于穿孔纸带的自动钢琴


难忘易水寒 于 2017-12-22 15:24:01 发表了:

深潜者 发表于 2017-12-22 15:19

俺记得当年还流行过基于穿孔纸带的自动钢琴

上海世纪公园旁边有个八音盒博物馆,里面有美国人造的投币自动点唱八音盒,唱片上到处都是孔,直径大约一米多。


lqyljlhs 于 2018-1-10 13:16:41 发表了:

就这个计算器的速度,推荐气动的射流元件。比继电器应该来的快,而且符合500废的工业水平。霍霍!


深潜者 于 2018-1-10 17:05:26 发表了:

lqyljlhs 发表于 2018-1-10 13:16就这个计算器的速度,推荐气动的射流元件。比继电器应该来的快,而且符合500废的工业水平。霍霍! …

气动射流系统不是做计算的吧?好像只有是做逻辑控制这类的。

这玩意能连上千个做成计算机吗?


lqyljlhs 于 2018-1-10 17:12:11 发表了:

深潜者 发表于 2018-1-10 17:05

气动射流系统不是做计算的吧?好像只有是做逻辑控制这类的。

这玩意能连上千个做成计算机吗? …

异或门才一个元件而已,联一排加法就欧了。控制需要放大功率,计算贴个纸片就有结果了。


深潜者 于 2018-1-10 17:23:14 发表了:

lqyljlhs 发表于 2018-1-10 17:12异或门才一个元件而已,联一排加法就欧了。控制需要放大功率,计算贴个纸片就有结果了。

这里说的是计算机呀!一个四位全加器就需要一百多个气动射流元件呢,它们真能连得好?本时空因为没有这么大规模的气动射流计算装置吧?


lqyljlhs 于 2018-1-11 09:23:51 发表了:

深潜者 发表于 2018-1-10 17:23

这里说的是计算机呀!一个四位全加器就需要一百多个气动射流元件呢,它们真能连得好?本时空因为没有这么 …

本时空没有射流计算机流行,是因为电子计算机太快。射流技术发展的年代,晶体管技术飞速发展。某用过DJ130,全晶体管计算机,打纸带+电传打字机,一大屋子,25度以上就不干活了!狒狒们显然没有上晶体管的计划;3、4块平板,不论材料,线切割、线锯、小刻刀,射流元件在文革那个土鳖年代能小作坊干出来,临高应该也成的。嘿嘿。。。


没事乱溜达 于 2018-1-14 04:34:52 发表了:

dj130?晶体管?一大屋子?


www2265066 于 2018-1-14 07:39:34 发表了:

大触啊,厉害了


lqyljlhs 于 2018-1-14 14:11:39 发表了:

没事乱溜达 发表于 2018-1-14 04:34

dj130?晶体管?一大屋子?

DJ代表电子计算机,国产的。DJ130估计是这种计算机的末代版本了,整个计算机没有显示屏。使用ALGO60语言,类似BASIC,用纸带打孔输入,打孔机和机械打字机类似,每一句都有行号。打出的纸带装到纸带机上,光电读取进入计算机。在控制台上有编译指令。有错误就在电传打字机上打出来。当然也可以打出程序来。找到错误就翻纸带吧,首先找到纸带上行号编码的那个位置,然后要读懂纸带上的孔码,找到错误孔码,修改孔码。怎么改?少孔的地方,手工打孔,多孔的地方胶粘补丁。再装纸带机上运行。纸带机飞转;打印机咔咔作响;极具科学家风范!嘿嘿……


没事乱溜达 于 2018-1-14 14:24:54 发表了:

lqyljlhs 发表于 2018-1-14 14:11DJ代表电子计算机,国产的。DJ130估计是这种计算机的末代版本了,整个计算机没有显示屏。使用ALGO60语言 …

网上搜的都不大,主力也就半截冰箱那么大


lqyljlhs 于 2018-1-14 15:13:37 发表了:

没事乱溜达 发表于 2018-1-14 14:24

网上搜的都不大,主力也就半截冰箱那么大

不清楚是不是那一种。印象中至少100平米的大屋子,空调不好使,后机箱开着,插板上三极管林立。主机至少有8个高达屋顶的大机箱。我们是使用者,气温超过25度,机房的就不让使用了。学校有带多终端的中型机,可惜僧多粥少,抢不上槽。被逼无奈玩纸带。激情年代,并不都是冯小刚描绘的伤痕回忆!