真手搓CPU！硬核开发者三个月手工焊接、敲1800行汇编代码，竟让自制芯片连屏幕放《黑客帝国》

　　整理 | 屠敏

　　出品 | CSDN（ID：CSDNnews）

　　「都说天才和疯子之间只有一线之隔，这话一点不假。因为你马上要看到的这个项目，真的很难判断它属于哪一边。」

　　这是一位名为Majsterkowanie i nie tylko（简称MINT，意为“DIY and more”） YouTuber 的自述，也是这个项目的开发者。

　　他于近日在 YouTube 上展示了一个令人瞠目结舌的项目——EPROMINT：靠着一把烙铁、一堆老旧的存储芯片和 8 位逻辑器件，从零打造出了一整颗处理器——是的，不是开发板，也不是微控制器，而是一颗完整的、具有指令执行和内存寻址能力的 CPU。

　　不仅如此，这颗自制 CPU 还成功接上了 VFD 屏幕，跑起了他亲手写的代码，甚至可以播放低分辨率版的《黑客帝国》....

　　此外，MINT 还将整个项目的代码在 GitHub 上开源出来：https://github.com/majsterkowanieinietylko/EPROMINT，其表示，“它花了我整整三个月的时间，无数个日夜，我手持烙铁，敲击键盘几百个小时，只为了给自己，也给你们，开辟一条新路——一条可以走得很远的路。”

　　疯狂想法的诞生，源于一堆舍不得丢掉的旧芯片

　　开发这个芯片，其背后没有一整个庞大团队支撑，也没有数百万美元预算的支持，靠的只是 MINT 一个人。

　　根据MINT 在视频中透露，之所以萌生自制处理器的想法，一切都始于一堆旧内存芯片。

　　“我收集了很多，然后开始实验。很快我意识到，这些看似过时的零件，其实可以拼出很酷的东西。加上一些外围电路后，我做出了一个基于单个内存芯片的开发板，可以执行任意相对简单的操作。比如控制电机转得快一点、慢一点——这用的是所谓的 PWM，也就是通过快速切换电源开关，来调节电机的实际输出效果；又比如在屏幕上显示一条消息”，MINT 说道。

　　在某个实验项目中，MINT 还基于单一内存芯片开发了一个可编程模块，并为其设计了简单的编程环境。基于此，MINT 能够更好更容易地更改程序、生成固件、写入芯片，一套流程几乎像在做现代开发。

　　正是这次体验，让他萌生了一个大胆的设想：如果将多个此类模块组合，是否就能构建出一整套运算逻辑？甚至造出一个完整的处理器？

　　作为复古电子学的爱好者，MINT决定打造一款致敬“计算机起源时代”的处理器——正是那一代的处理器，推动了计算机技术的普及。他曾亲手用经典的 Z80 处理器组装过一台电脑，因此对处理器架构有着较为深入的理解。

　　在此次项目中，他选择了一条“极简主义”但极具挑战的路线：完全摒弃现代集成电路，仅使用旧款内存芯片与 8 位计算黄金时代流行的逻辑元件，尝试以最原始的方式构建出一颗 CPU。

　　历时三个月，从 ALU 到完整的模块体系

　　在设计时，MINT从最基础的组件——算术逻辑单元（ALU）着手。

　　起初，他研发的第一版原型 ALU 仅支持简单的加法运算，功能还不太稳定，也有些简陋。MINT 表示，“我不是在造玩具，而是要做一个完整的处理器。于是我重新设计了一个更强大的ALU”，于是，其舍弃了这一版重新进行了开发。

　　随后，MINT重新设计了插槽式结构的 ALU。

　　接下来的工作是重复的体力活：设计电路布局、插座焊接、走线、电容、电源、电线，一次次调试。「每一个模块都花了我好几天时间，但这很值得——我可以随时修改，避免后期返工。」

　　新的版本不仅更强大，也为后续功能扩展打下了基础。

　　在 ALU 的基础上，MINT 又陆续实现了三个核心模块：

　　内存控制模块：用于数据存储和地址寻址。通过手动将 ALU 输出写入特定地址，并设计地址控制逻辑，实现了数据的读写流程。

　　IO 接口与程序存储模块：为处理器提供与外部交互的能力，程序指令也储存在这一区域。处理器可执行指令如“读取地址 A 和 B 的值并相加，存入 C”。

　　控制模块（指令调度中心）：负责从程序存储器读取指令，并协调 ALU、内存和 IO 的运行。

　　组装完成后，这个处理器的总重超过 500 克。

　　不过，光有硬件还不够，这里还得有定义它的指令集，也就是处理器能执行哪些操作。

　　MINT 指出，这些指令看起来简单，比如“把内存地址 X 的值读到寄存器 A”，但实现起来却涉及内存控制、地址解码、寄存器写入等多个步骤。

　　于是，他给每条指令分配了一个操作码（opcode），控制模块就根据这个码来决定电路该怎么工作。整个流程复杂但清晰。

　　此外，MINT 表示，「ALU 也不只支持加减，甚至可以做乘法、除法、对数、三角函数等。这是我刻意扩展的功能——毕竟 Z80 没有这些。我一边测试一边优化，有时会删掉原本的设计，加入更好的思路。」

　　最终经过设计，MINT 为处理器手写了超过 1800 行汇编代码，总计约为 120KB，覆盖从数学函数到逻辑位运算等丰富功能。

　　当然，这个过程中也有不少 bug。有些 bug 的解决方式甚至有点像“电子版现代艺术”。为了调试这些程序，MINT 还打印了整套纸质文档。纸质的优点是可随时翻阅、便于标注、无需依赖设备，非常适合在复杂系统调试中使用。

　　中断系统、函数调用与堆栈支持：一步步接近“真实CPU”

　　到了这一步，CPU 已经基本成型。接下来，MINT 着手写了以第一个正式程序用以测试——让处理器不断闪烁一个LED，并在接收到中断时点亮另一个LED。

　　这就引出了另一个关键话题——中断机制。

　　处理器通常一条一条地顺序执行指令，但有时候我们希望它能对某些外部事件（比如按钮按下）立刻响应。这就需要中断。

　　在架构设计方面，EPROMINT 实现了完整的中断处理逻辑。当外部事件触发中断时，处理器会将当前的程序计数器（PC）压入堆栈，跳转至中断服务程序；执行完毕后，再从堆栈中恢复 PC，继续原本的程序流程。这一机制使得它能够即时响应按钮等外部输入，具备了现代处理器的基本交互能力。

　　除了基础指令，MINT 还为处理器编写了一系列复杂程序。例如，将数字结果显示在 LCD 屏幕上，或将数字转换为 ASCII 字符串，再输出到高分辨率的 VFD 显示屏。这一过程涉及手动实现除法运算、堆栈操作以及字符编码转换，全部以汇编语言完成。

　　在一次测试中，他甚至挑战处理 256 位长度的大整数。实验中，他让处理器尝试对一个由 Chat 工具生成的 100 位十进制数执行除法计算，结果系统崩溃。为了查明问题，他利用掉电不丢失数据的 RAM 保存下内存内容，逐条追踪、排查逻辑，最终找出故障根源。

　　更令人惊讶的是，EPROMINT 这个项目不仅能跑代码，还能播放视频。

　　MINT 手动实现了一个用于精确控制帧率的除法循环，使其能稳定输出 24 帧/秒的视频信号。在接入高分辨率 VFD 显示屏后，他还播放了一段《黑客帝国》的片段——虽然是极简像素风，但效果完整，令人震撼。

　　EPROMINT 目前已完全开源。所有电路图、固件、设计文档和指令集说明均可在 GitHub（https://github.com/majsterkowanieinietylko/EPROMINT）和 Google Drive（https://drive.google.com/drive/folders/11-RFmGcRUevfkHXVt-ET09YOgsZoN3Ui）上获取。

　　MINT 表示，下一阶段计划为其开发一个 C 语言编译器，让更多人能够用高级语言为这颗自制处理器编写程序。

　　他希望通过这一项目，让人们重新理解处理器的本质。我们每天使用的手机、电脑、智能设备，其实都是在运行类似的底层逻辑。只不过，在当代技术高度集成的背景下，这些复杂性被完美隐藏了。

　　“这个项目让我重新敬畏这些基本构件的力量，也希望能让更多人看到：不用现代 IC，不用现成平台，只要理解和努力，计算机依然可以被从零‘拼’出来。”

　　EPROMINT 发布后，立即引发社区热议。不少网友评论道：

　　“太棒了！终于不用 Arduino 或树莓派，这一切完全建立在老式芯片之上。”

　　“这才是 DIY 精神的极致。”

　　也有人打趣说：“我们需要这个人去负责 Intel 的 18A 工艺。”

　　不可否认，EPROMINT 并不以实用性取胜，它的运行速度、集成度甚至功耗表现都无法与现代芯片相提并论。但正是这样一个由旧零件拼接而成、用汇编驱动计算的“复古处理器”，却以一种极具个人风格的方式，重新演示了“计算”这一概念的本质。

　　而这场实验的发起者，只是一个手持电烙铁、热爱动手的普通创作者。不得不说，高手，往往就在民间。

　　参考：

　　https://www.youtube.com/watch?v=xBB1nAUvuqU

　　https://www.tomshardware.com/pc-components/cpus/passionate-enthusiast-builds-a-fully-functional-processor-out-of-old-memory-chips-hand-solders-every-wire-writes-1800-lines-of-assembler-code-and-makes-it-play-the-matrix-on-a-vfd-display-comments-3883038