Электронщик-самоучка по имени Майк рассказал на портале Hackaday о своём ретрокомпьютерном проекте, который выглядит как экспонат из эпохи холодной войны. В нём нет ни микропроцессора, ни микроконтроллера, ни даже транзисторов: сам автор описывает машину как современную 8-битную архитектуру, собранную на переработанных радиолампах 1950-х годов.
Основа компьютера — 460 советских двойных триодов 6Н3П (6N3P, полная маркировка 6Н3П-ЕВ), выпущенных более полувека назад. Лампы работают в паре с германиевыми диодами — тоже вполне в духе той эпохи.
Источник изображения — tomshardware.com
Настенная машина из видео — уже третий ламповый компьютер, который Майк построил за последние годы. Проект так и называется — The Tube Computer (MK3). Предыдущие версии, по словам автора, иногда заканчивали свой путь буквально со взрывом.
Зачем лампы в XXI веке
Электронные лампы выполняют ту же базовую роль, что и пришедшие им на смену транзисторы: они могут работать как управляемые ключи, а из таких ключей строятся логические элементы. Двойной триод 6Н3П содержит в одном баллоне сразу два триода, то есть два таких ключа. Именно на лампах работали первые электронные вычислительные машины — американский ENIAC, насчитывавший около 18 тысяч ламп, а также советские МЭСМ и БЭСМ.
У индустрии были веские причины перейти сначала на транзисторы, а затем на кремниевые микросхемы: лампы крупные, горячие, прожорливые и недолговечные. Однако энтузиастов подобные практические соображения не останавливают — для них ламповый компьютер интересен именно как живая история вычислительной техники.
Цена ламповой романтики
Майк честно перечисляет недостатки своей конструкции. Главный из них — масштаб: даже простому 8-битному компьютеру требуется 460 хрупких и громоздких ламп, раскалённых во время работы. К тому же старые лампы 6Н3П из запасов рассчитаны лишь примерно на 500 часов службы, поэтому без запаса запчастей не обойтись.
- лампа может перегореть в любой момент, а чтобы добраться до всех рядов, нужна стремянка;
- лампы сильно греются, поэтому в комнате с компьютером всегда жарко — независимо от того, радует это в текущий сезон или нет;
- рядом всегда держат огнетушитель;
- в помещении стоит характерный запах горелой пыли.
Производительность и возможности машины, как и следовало ожидать, очень скромные. После включения The Tube Computer приходится ждать 10–15 минут, пока лампы буквально прогреются. Затем обязательно выполняется сброс, чтобы привести все лампы в единое рабочее состояние.
Архитектура
Арифметико-логическое устройство компьютера выполняет всего пять базовых операций, необходимых для его набора команд: сложение, перенос, логическое НЕ, инкремент и XNOR (исключающее ИЛИ-НЕ). Конвейера нет: каждая инструкция проходит шестишаговый цикл выборки и одношаговый цикл исполнения. Для сравнения, современные процессоры одновременно обрабатывают множество инструкций на разных стадиях конвейера, но для лампового компьютера простота важнее скорости.
Дирижабль, которым управляет ламповый компьютер
Способ взаимодействия с машиной зависит от запущенной программы. Сейчас на ней работает симулятор дирижабля: пользователь ведёт британский дирижабль R80 из Брайтона в Париж. Управление реализовано через изображение капитанского мостика R80 с мембранными кнопками.
Нажимая на органы управления на изображении мостика R80, можно управлять программой дирижабля. Эти мембранные кнопки просто подают 5 вольт прямо на входную плату The Tube Computer. Можно регулировать балласт, сброс газа, мощность двигателей, рули высоты и направления, а также носовое швартовочное устройство, которое отцепляет дирижабль от мачты.
Ещё одна милая деталь проекта, построенного по принципу «сначала собрать, потом чинить», — громко щёлкающее табло с перекидными цифрами, которое раньше служило на британских железных дорогах British Rail. Для многих оно станет поводом для ностальгии совсем другого рода — по вокзалам и аэропортам прошлого века.
