Хотите настоящего ретро? Для конкурса по ретрокомпьютингу один из участников решил, что транзисторы — это уже слишком современно, и представил самодельный релейный компьютер с полноценным 16-битным процессором. Разрядность здесь особенно примечательна: со щёлкающими контактами обычно связывают куда более скромные машины.
Архитектура предельно проста: всё построено вокруг единственного регистра-аккумулятора ACCU, через который проходят и арифметические операции, и обмен с памятью. Весь набор инструкций состоит всего из 19 команд — и этого хватило, чтобы запрограммировать вычисление трёх знаков числа Пи. На расчёт уходит около восьми минут безостановочного щёлканья контактов. Для вывода данных к машине подключена светодиодная матрица 32×32, хотя скорость обновления такого «дисплея» соответствует общей неторопливости конструкции.
Чтобы оценить масштаб инженерной задачи, стоит вспомнить, чем реле отличается от транзистора. Электромеханический контакт переключается за единицы миллисекунд против наносекунд у полупроводника — разница в производительности достигает шести порядков. Один бит регистра требует отдельного физического реле, поэтому 16-разрядный аккумулятор — это уже как минимум шестнадцать устройств только на хранение одного числа, не считая логики, дешифратора команд и схем управления памятью. Именно поэтому подавляющее большинство релейных самоделок ограничивается 4 или 8 битами.
Аскетичный набор из 19 инструкций — не недостаток, а следствие того же ограничения: каждая дополнительная команда означает лишний блок релейной логики, дополнительные метры проводов и новые точки отказа. Аккумуляторная архитектура, при которой всё проходит через один регистр, исторически применялась в первых вычислительных машинах именно по этой причине — она минимизирует объём оборудования за счёт увеличения числа операций в программе.
Машина может показаться знакомой: её более ранняя версия участвовала в прошлогоднем конкурсе, посвящённом частоте в один герц, где она использовалась для мигания сигнальной лампой. Судя по всему, даже релейные компьютеры начинают свой путь с классического «блинка» — той же первой программы, с которой знакомится каждый, кто впервые берёт в руки микроконтроллер.
Отдельного упоминания заслуживает акустическая сторона вопроса. Релейные компьютеры — единственный класс вычислительной техники, где ход программы буквально слышен: по характеру щёлканья опытный автор различает выполняемые операции и может на слух определить, где машина зависла. Восемь минут вычисления трёх знаков Пи превращаются в своеобразное звуковое представление, и это, пожалуй, главная причина, по которой такие проекты продолжают собирать даже спустя восемьдесят лет после появления первых электромеханических вычислителей.
Для тех, кто хочет присоединиться к развлечению: приём работ на конкурс по ретрокомпьютингу открыт до 27 октября, так что времени, чтобы отмотать часы назад, ещё достаточно.
Ниже — видеодемонстрация работы машины, включая расчёт числа Пи.
