Linux/4004: Menjalankan Linux di Intel 4004 untuk Kesenangan dan Seni, Tanpa Keuntungan Komersial

 (dmitry.gr)
1 poin oleh GN⁺ 2024-09-21 | 2 komentar | Bagikan ke WhatsApp

Awal

  • Pada 2012, Linux dijalankan di mikrokontroler 8-bit (AVR), mencetak rekor dunia untuk menjalankan Linux pada mesin dengan spesifikasi terendah
  • Pada 2023, muncul proyek yang mem-boot Linux di MOS 6510 dengan spesifikasi yang bahkan lebih rendah daripada AVR
  • Intel 4004 adalah mikroprosesor komersial pertama di dunia; proyek ini dimulai untuk menetapkan standar baru spesifikasi terendah dengan chip 4-bit ini

4004

  • 4004 bekerja dalam satuan 4-bit dan terutama dikembangkan untuk kalkulator
  • Tidak memiliki operasi logika, dan pada dasarnya hanya ada instruksi ADD dan SUB
  • Memiliki cara operasi yang unik dengan menggunakan carry flag
  • Memiliki 16 register 4-bit, program counter 12-bit, dan hardware stack 4 tingkat
  • Membutuhkan kecepatan clock minimum dan tidak mendukung interrupt
  • Ada beberapa instruksi yang dapat melakukan operasi memori secara langsung

Alur kontrol

  • Pemanggilan dan pengembalian subrutin menggunakan hardware stack
  • Terdapat instruksi lompatan bersyarat, dan peristiwa eksternal dapat dideteksi melalui pin TEST
  • Mengelola ruang kode 4096 byte dengan menggunakan konsep halaman kode

Memori dan I/O

  • 4004 tidak menangani instruksi memori secara langsung; chip memori yang menanganinya
  • Mendukung hingga 8 bank RAM, dan setiap bank terdiri dari 4 chip 4002
  • 4001 mencakup ROM 256 byte dan port I/O 4-bit
  • 4265 adalah perangkat I/O umum dengan 4 port I/O 4-bit

4008, 4009, 4289

  • 4008 dan 4009 dirancang agar dapat berinteraksi dengan chip memori umum
  • 4289 adalah chip yang menggabungkan 4008 dan 4009, dan dapat berkomunikasi pada level sinyal 5V

Penggunaan memori dan nibble status

  • Instruksi DCL digunakan untuk memilih bank memori
  • Setiap bank RAM terdiri dari 4 chip 4002, dan setiap chip memiliki 16 nibble yang dapat dialamati serta 4 nibble status

Ringkasan GN⁺

  • Proyek ini sangat membantu untuk memahami cara kerja mikroprosesor awal seperti Intel 4004
  • Menunjukkan bagaimana mengatasi desain unik dan fitur terbatas dari 4004
  • Memberikan kesempatan untuk merasakan keterbatasan mikroprosesor awal dibandingkan dengan mikrokontroler modern
  • Proyek serupa dengan fungsi yang mirip adalah proyek mem-boot Linux di MOS 6510

Bacaan terkait

2 komentar

 
y15un 2024-09-21

Penulis artikel aslinya ternyata orang yang kali ini sampai diseret turun dari panggung di DEF CON gara-gara urusan badge itu. Saya tidak akan memihak siapa pun, tetapi kemampuannya benar-benar luar biasa.
 
GN⁺ 2024-09-21
Komentar Hacker News

  • Saya pikir NetBSD sudah lambat di m68030 15 MHz, tapi proyek ini benar-benar luar biasa

    • Pada akhir 80-an dan awal 90-an, komputer mulai memiliki media penyimpanan permanen, ruang alamat terbuka, dan MMU, lalu mencapai komputasi modern
    • Komputer seperti Amiga 3000 atau i80486 juga bisa menjalankan fungsi yang sama dengan komputer modern
    • Dmitry menunjukkan seberapa longgar definisi "fungsional" bisa dibuat

  • Saya ingin memperluas pengetahuan sampai bisa memahami proyek ini

    • Saya memahami sepenuhnya bagian "Section 14.b & 14.c - Getting the data..."
    • Selama 4 tahun saya memproses 400K file (sekitar 275 foto per hari)
    • Meskipun punya banyak daya komputasi, ruang penyimpanan, dan jaringan, aplikasi sinkronisasi media tetap crash atau mengalami sinkronisasi lambat
    • AirDrop gagal dan tidak ada fitur UI 'Select-All'

  • Saya suka contoh AVR, dan sekarang ada contoh baru

    • Mengingat frekuensi dan konsumsi dayanya, saya penasaran seberapa besar RF yang dihasilkan
    • Kata "soubroutine" kemungkinan adalah salah ketik

  • Proyek ini tidak murah, terima kasih kepada para kolektor Ebay

    • Saya akan memilih VFD alih-alih LCD, meski VFD bisa rusak saat kompilasi jangka panjang

  • Proyek yang menakjubkan

    • Kita bisa melihat apa yang sedang berjalan dari bit tinggi PC
    • P.S.: Kernel dimuat lebih cepat daripada IPMI server lewat internet

  • Perekaman video memakan waktu 9 hari, dengan emulasi 4 jam per detik

    • Saya penasaran kenapa menggunakan Windows 95

  • Proyek seperti ini layak mendapat Nobel

  • Bacaan yang sangat menarik

    • Saya sudah sedikit tahu tentang 4004, tapi tingkat keanehannya tetap mengejutkan
    • Saya jadi penasaran apakah mungkin membuat CPU dengan jumlah transistor yang sama
    • 8-bit membuat pemrograman jauh lebih mudah
    • Terima kasih sudah mendokumentasikan pekerjaan ini dengan baik

  • Mesin virtual (Z-machine atau JVM) pernah berjalan di mikrokomputer awal

  • Dari bagian "Why MIPS?":

    • Beberapa memiliki mode pengalamatan yang lambat (RISCV)
    • Saya penasaran apa masalahnya dengan mode pengalamatan RISC-V