CPU de 1 bit, la menos potente del mundo

[mvalder]

Añadida una segunda demo con un contador de frecuencia para realizar medidas sobre la 1-bit CPU 0.00.

Su uso es realmente simple, se sube el código a un Arduino Uno o Nano y se conecta su pin digital 8 a uno de los pines del bus de salida de la 1-bit CPU como, por ejemplo, A ó CLK, y en la pantalla del terminal serie se mostrará la frecuencia de la señal.

Estupendo, @cacharreo. Eso es el resultado de usar una librería profesional (FreqMeasure), que está disponible en la IDE de Arduino.

Esto es lo que sale:
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1-bit-CPU-ArduinoFreqMeasure-1000px.png (153.4 KiB) Visto 342 veces

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Y -en la última posición del potenciómetro- lo que lee mi invento anterior.
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1-bit-CPU-ArduinoClock-1000px.png (156.93 KiB) Visto 342 veces

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Más o menos coinciden los valores, pero usando la FreqMeasure, la lectura es mucho más estable. Entre otras cosas, porque se hace la media de 10 ciclos para calcularla. El inconveniente al juguetear con el potenciómetro es que el gráfico del plotter va muy lento: si la frecuencia es de 1 HZ, aparece un punto cada 10 segundos, je, je.

Mi programilla imprime constantemente la frecuencia del último ciclo. Tiene que imprimir varias veces por ciclo para poder representar la forma de la onda de la señal CLK y lo hace todo lo rápido que permite la velocidad establecida para el puerto serie. En la salida del serial monitor se ven las frecuencia medida en los dos últimos ciclos: 7,143 y 6,897 Hz.

Naturalmente, si quieres una medida fiable de la frecuencia, FreqMeasure es muy superior.

https://www.pjrc.com/teensy/td_libs_FreqMeasure.html

Muchas gracias por la diversión, @cacharreo. ¡Quién iba a pensar que la 1-bit CPU daría tanto de sí!

[cacharreo]

Eso es el resultado de usar una librería profesional
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Más o menos coinciden los valores, pero usando la FreqMeasure, la lectura es mucho más estable. Entre otras cosas, porque se hace la media de 10 ciclos para calcularla. El inconveniente al juguetear con el potenciómetro es que el gráfico del plotter va muy lento: si la frecuencia es de 1 HZ, aparece un punto cada 10 segundos, je, je.

Es normal tener que obtener resultado como la media aritmética de N muestreos, en el ejemplo de la librería es 30 pero en el código puse 10 porque me parece suficiente teniendo en cuenta los rangos en los que se mueve la 1-bit CPU pero, como bien dices, si se baja con el potenciómetro FREQ al rango de los mHz hacen falta más de 10 segundos para obtener una lectura.

¡Quién iba a pensar que la 1-bit CPU daría tanto de sí!

Gracias

[nvarona]

¡Hola, compañeros Retro de la Placa CPU 1-bit!

Hoy estuve haciendo pruebas sobre cómo conectar las placas con un Arduino Leonardo y lograr interactuar desde mi Mac.

Cada día voy subiendo de nivel poco a poco... Aquí les dejo unas fotos de mis primeras interacciones.





Una sonrisa de 2-bits

[mvalder]

Hola compañeros Retro de la Placa CPU 1-bit.

Hoy haciendo pruebas de como contectar las placas con Arduino Leonard, y poder interactuar desde el MAC.

Ir subiendo de nivel cada dia ... unas fotos de mis primeras interaciones ...





Una sonrisa de 2-bits

Estupendo, @nvarona. Veo que estás corriendo la demo de @cacharreo con los mensajes de depuración, je, je.

[cacharreo]

Está genial, @nvarona. Veo que los cables en los conectores del bus de instrucciones están verticales y sospecho que ahí hay algo que sobra. Os recuerdo que en los kits se enviaron dos tiras de 2 pines, una macho y otra hembra, para soldar en el bus de instrucciones (/ILSB e /IMSB) según la que os viniera mejor pero una vez soldada la hembra, se le pueden conectar directamente cables DuPont macho.

[mvalder]

Está genial, @nvarona. Veo que los cables en los conectores del bus de instrucciones están verticales y sospecho que ahí hay algo que sobra. Os recuerdo que en los kits se enviaron dos tiras de 2 pines, una macho y otra hembra, para soldar en el bus de instrucciones (/ILSB e /IMSB) según la que os viniera mejor pero una vez soldada la hembra, se le pueden conectar directamente cables DuPont macho.

Disculpad si me meto donde no me llaman, pero en esta foto de este otro hilo se ve más o menos lo que hay:
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Creo que @nvarona tiene los conectores hembra normales soldados y ha insertado unos pines en ángulo de estos:
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Eso hace algo precario el contacto con el dupont hembra del cable que enchufas, pero puede resultar más cómodo.

[cacharreo]

Disculpad si me meto donde no me llaman, pero en esta foto...
Creo que @nvarona tiene los conectores hembra normales soldados y ha insertado unos pines en ángulo de estos:
Eso hace algo precario el contacto con el dupont hembra del cable que enchufas, pero puede resultar más cómodo.

Nada que disculpar, faltaría menos.

Si el motivo es que resulta más cómodo, ni una palabra más. Lo que temía es que al ser kits y disponer de dos tiras de pines diferentes, una hembra y otra macho (a elección del "ensamblador"), se haya inferido por error que la tira de 2 pines macho tiene un uso o es necesaria cuando en realidad sobraría. Esta hipótesis me lo refuerza el hecho de que en las fotografías del montaje de ambos kits siempre se ven las tiras de 2 pines macho sobrantes, dentro de las tiras de 2 pines hembra soldadas.

[nvarona]

¡Gracias por vuestras propuestas!

Estoy intentando resolver vuestras dudas, pero el problema es que no tengo a mano cables Dupont macho-macho. He hecho un pequeño invento para poder conectarme con los cables que tengo por casa.

Voy a intentar comprar o conseguir algunos Dupont adecuados para hacer una buena conexión.

¡Os mantendré informados!

[cacharreo]

En AliExpress se pueden comprar unos 40 cables por unos céntimos, de todas las combinaciones posibles (M-M, M-F, F-F) y de 100, 200 ó 300mm de longitud.

[nvarona]

En AliExpress se pueden comprar unos 40 cables por unos céntimos, de todas las combinaciones posibles (M-M, M-F, F-F) y de 100, 200 ó 300mm de longitud.

¡Gracias @cacharreo por la propuesta!

Lo sé, pero quería probarlo YA. La impaciencia pudo conmigo, no podía esperar semanas a que llegaran los cables.

[cacharreo]

Lo sé, pero quería probarlo YA.

¡El ansia viva!

La impaciencia pudo conmigo, no podía esperar semanas a que llegaran los cables.

Aquí hay algo que me extraña. Los últimos artículos Choice que recibí llegaron entre los 5 y 8 días naturales después de la fecha de pedido (no después de la supuesta fecha de envío).

[dancresp]

Bueno, ha tardado en llegar pero no he tardado en montarlas, e increíblemente las dos han funcionado a la primera, individual y colectivamente.

CPU-1bit Dual.jpg (244.55 KiB) Visto 196 veces

En su día recibí la placa original y la versión rule de cacharreo, ambas montadas.
Los alimenté, las luces se encendían o no en función de los switch y con lo alegría de tenerlos me quedé.

Por aquellos tiempos llevé las placas al trabajo, me preguntaron que para que servían, y mi respuesta fue que para nada, pero que tenían su gracia.

Y he de reconocer que hoy he hecho el esfuerzo de entender realmente como funcionan estos aparatos, y mantengo mi opinión de que no sirven para nada, ni los originales ni esta nueva versión, pero... funcionan de una forma lógica, y esto es algo que no me molesté en pensar anteriormente. Y la verdad es que me he sentido fascinado, y eso me incita a hacer cosas...

En resumen, y la verdad es que no había caído antes...
- Hay un reloj que envía ciclos. Obvio.
- Hay un registro PC de 1 bit, que puede tener dos estados, 0 o 1.
- Hay un registro A de 1 bit, que puede tener dos estados, 0 o 1.
- Hay dos conmutadores con dos interruptores cada uno. Cada uno contiene una instrucción que se ejecutan según el valor del registro PC.

Sinceramente este último punto no la había pensado nunca, y simplemente pensaba que era una combinación entre los cuatro interruptores lo que provocaban las distintas secuencias de parpadeo de los LEDs, y no que primero se ejecutaba el código de un conmutador y después el siguiente. A veces soy muy simple, o mi cabeza está para otras cosas...

Esto no hace que el aparato no deje de tener ninguna utilidad, pero si valoro el hecho de que con una electrónica tan básica realmente está ejecutando un programa de dos pasos, dos medio nibbles o como narices se pueda llamar a eso.

Y claro, la nuevas placas también funcionan así, con la gracia de que se puede "debugar" ejecutando paso a paso, o comunicarlas entre sí. Un punto.

Bueno, acabo el ladrillo, pero por primera vez le he encontrado la gracia a las 4 placas que ya tengo. Las dos originales y las dos nuevas.

Agradecido a cacharreo por haberme permitido tener las 4 placas, y sobre todo, el embalaje que se curra cada vez que envía algo.

Voy a profundizar en el tema de las nuevas placas...

[cacharreo]

Muchas gracias y enhorabuena por haberlas montado tan bien y rápidamente.

La utilidad es la que se les quiera buscar. Estas próximas navidades podríamos usarlas para iluminar el árbol o que se encarguen del parpadeo de las luces, cada placa con su propio cable con varias decenas de LED.

[dancresp]

Muchas gracias y enhorabuena por haberlas montado tan bien y rápidamente.

La utilidad es la que se les quiera buscar. Estas próximas navidades podríamos usarlas para iluminar el árbol o que se encarguen del parpadeo de las luces, cada placa con su propio cable con varias decenas de LED.

Hombre, pues es verdad.
A ver si va a resultar que sirve para algo...
Pues parece que sí.

Con todo, me he dado cuenta de que la gracia de estas placas no es su utilidad, si no la lógica con la que funcionan, sobretodo la placa original, que es mucho más simple. Hoy he entendido que realmente es un ordenador de 1 bit.

Y ya puestos, respecto a tu placa:
- El chip 74HC132 son 4 puertas NAND con Schmitt-Trigger. ¿Para que se usa? ¿Qué es un Schmitt-Trigger?
- El chip 74HC74 es un Flip-Flop tipo D. ¿Se usa para almacenar los registros A y PC?
- El chip 555 es un temporizado ¿flip-flop? que se usa como reloj. La placa original no lo lleva, entonces... ¿genera los pulsos con puertas NOR?
- ¿Es posible que la placa original seleccione el DIP de la intrucción con un multiplexor?, ¿Cómo lo haces tú sin uno?

Por cierto, un punto a tu favor el poder seleccionar la velocidad, y sobretodo el poder ejecutar instrucción a instrucción.

Lo de conectar placas en serie ya no te cuento...

[cacharreo]

- El chip 74HC132 son 4 puertas NAND con Schmitt-Trigger. ¿Para que se usa? ¿Qué es un Schmitt-Trigger?

El disparador Schmitt en la salida de la puerta NAND evita (por histéresis) que la salida fluctúe rápidamente debido al ruido en la entrada (o entradas que cambien rápidamente de estado).

- El chip 74HC74 es un Flip-Flop tipo D. ¿Se usa para almacenar los registros A y PC?

Así es.

- El chip 555 es un temporizado ¿flip-flop? que se usa como reloj. La placa original no lo lleva, entonces... ¿genera los pulsos con puertas NOR?

El 555 genera el reloj mientras que en la placa original se generan utilizando redes RC con unas puertas NOT.

- ¿Es posible que la placa original seleccione el DIP de la intrucción con un multiplexor?, ¿Cómo lo haces tú sin uno?

El multiplexor está ahí pero simplificado (en la original se desaprovecha la mitad de un chip grande) y hecho con puertas NAND simples.

[cacharreo]

La utilidad es la que se les quiera buscar. Estas próximas navidades podríamos usarlas para iluminar el árbol o que se encarguen del parpadeo de las luces, cada placa con su propio cable con varias decenas de LED.

Un ejemplo con un módulo de un único relé.


（click para ampliar）

Conectando unas luces LED -y da igual la tensión a la que estén alimentadas- entre los terminales de bloque COM y NO del relé se encenderían y apagarían al ritmo marcado por el registro A de la 1-bit CPU.

esquema de conexión