Hacker News Digest

Схема простого процессора в «Жизни» — часть 4

Строим первый настоящий компьютер: 2-конвейерную машину неограниченных регистров (URM). Она факторизует 15 за несколько минут.

Что такое URM

• Теория: бесконечное число регистров с неограниченными целыми.
• Практика: 16 регистров по 4 бита.
• Инструкции:
  1. INC Rx — увеличить.
  2. DEC Rx — уменьшить.
  3. JNZ Rx, Addr — переход, если не ноль.

Этого достаточно для полной Тьюринговой машины. Например, сложение:

ADD:
  jnz R1, END
  dec R1
  inc R2
  jmp ADD
END:

Архитектура

• Верхний левый угол: тактовый генератор.
• Рядом: регистровый файл (16×4 бит) — вся RAM.
• Справа: АЛУ, умеет только инкремент.
• Ниже: счётчик команд (PC) и ПЗУ на 128 4-битовых команд.
• Слева от ПЗУ: конвейерные триггеры для одновременного чтения и исполнения.
• Край справа: четыре семисегментных дисплея для вывода.

Особенности «Жизни»

В реальном железе минимизируют транзисторы; в «Жизни» главное — минимизировать площадь и задержку клеток.