Mal ne ganz doofe Frage :D - CPU aus einzelnen Transistoren

[Gast]

Abend,

mir kam gerade eine äußerst bescheuerte Idee in den Sinn. Und zwar hab ich mir gerade gefragt, ob es wohl möglich ist sich eine CPU mit "normalen" Transistoren

bsp.
http://www.elementaryelectronics.com/components/transistor/pic%201.jpg

selbst zusammen zu Löten? Ich rede hier natürlich von CPU's wo man in einem Leben noch mit dem Löten fertig wird (8080: 6000 Transistoren oder 8086: 29.000 Transistoren [wobei das vllt schon etwas zu viel ist]). Um Sinn oder Unsinn (hier wohl eher nur Unsinn) der Aktion lässt sich natürlich streiten.^^ Es geht mir mir mehr um die theoretische Machbarkeit.

Wärs möglich? Wenn ja hatts vllt sogar schonmal einer probiert?
Welchen Takt würde man erreichen?

Was denkt ihr?

P.s. ich weiß, dass es bescheuert ist :D

[YfOrU]

Machbar ist es aber nur unter bestimmten Voraussetzungen:

Als Basis müssten hochwertige, geätzte Leiterplatinen verwendet werden. (Raster und Silberdraht ist bei dieser Bauteildichte und Anzahl utopisch)

Mit guter Software lässt sich zwar praktisch alles simulieren, es ist aber trotzdem notwendig diverse Schaltungen im Vorfeld aufzubauen um Probleme frühzeitig erkennen zu können.
Dazu gehört unter anderem das Taktsignal, aber auch längere bzw. parallel verlaufende Signalleitungen. Das mal abgesehen von einer recht komplexen Spannungsversorgung. Deshalb würde sich die Taktfrequenz insgesamt auf sehr niedrigem Niveau bewegen.

Edit: Wobei sich der oben als Beispiel genannte Transistor (Bipolar) absolut nicht eignen würde. Warum, das steht hier und wäre dem auch vorzuziehen: http://de.wikipedia.org/wiki/Feldeffekttransistor ;)

[huha]

Früher[tm] hat man ganze Rechner aus Röhren gebaut. Es ist also prinzipiell kein Problem, Computer aus Transistoren zusammenzulöten. Bedenke allerdings, daß es extrem kostspielig wird und du nachher mit einem sehr langsamen System leben mußt, das schwer nachvollziehbar ist.
Sinnvoller baut man sich eine CPU beispielsweise aus TTL- oder CMOS-ICs. Da braucht man dann nur noch eine handvoll (je nach Komplexität).

-huha

[Coda]

Also eine kleine 4-Bit-CPU ist machbar. Ich würde aber eher nicht auf Transistor-Ebene arbeiten sondern gleich mit TTL-Logik bei der XOR-Gatter usw. fertig sind.

[YfOrU]

Um die auftretende Komplexität zu verdeutlichen ist das hier immer wieder nett anzusehen (und zu klicken):
http://tams-www.informatik.uni-hamburg.de/applets/cmos/cmos_dt.html

[Simon Moon]

Schau dir doch mal www.mycpu.eu an, das dürfte sein, was du suchst. Eine Anleitung, wie man sich einen kompetten PC zusammenlöten kann. Angefangen von CPU, über VGA Einheit, IDE Interface und Ethernet Controller. Es existieren sogar Compiler dafür und der Computer lässt sich zum "produktiven" Einsatz gebrauchen...

[Spasstiger]

Schau dir doch mal www.mycpu.eu an, das dürfte sein, was du suchst.
Wobei der auch schon mit fertigen Logikgattern arbeitet und nicht mit einzelnen Transistoren. Ich hab mal an der Uni im Rahmen eines Praktikums an einer CPU mitgewerkelt, da waren die einzelnen Funktionsblöcke jeweils auf einem eigenen FPGA-Board ausgegliedert und man konnte sich von allen Registern jeweils die Daten per LEDs anzeigen lassen. Die Taktung erfolgte optional von Hand (Knöpfchen drücken).
Wenn du wirklich was mit diskreten Transistoren bauen willst, würde ich erstmal mit einer 4-Bit-ALU anfangen. Dann siehst du ja schnell, ob du Lust auf mehr bekommst oder ob es zu einer hirnlosen Fleißarbeit ausartet. ;)

[Gast]

Hallo,

erstmal danke für die Antworten. Also machen will ichs nicht^^ Ging mir um die Machbarkeit. Ich find den Gedanke einfach sehr interessant. Bzgl TTL war mir klar das es da deutlich einfacher werden würde, mit gings darum wirklich alles selbst zu bauen.

- wie groß würde so eine CPU werden (ein 8080 wären ja ca. 75 "Quadrattransistoren")
- wie hoch kann man das ganze takten (8080: 2Mhz wie hoch gehen so halbwegs moderne FET's 100kHz?)
- was für ne Verlustleistung würde der Spaß haben
- wenn die CPU dann fertig ist und man sie mit alter 8080 Hardware verbinden würde, würde alles so laufen mit mit nem "richtigen" 8080 (entsprechend langsamer halt)


Das mit myCPU "Ding" is interessant. Schaut gut aus. :)

[YfOrU]

In herkömmlicher Bauweise dürften es pro Transistor ungefähr 2,5cm² sein (To Gehäuse) denn es werden in der Praxis zusätzlich noch Widerstände und teilweise Kondensatoren benötigt. Dafür wäre aber wohl eine Platine mit mindestens 2 Leiterbahn Schichten notwendig.

Hier wäre noch anzumerken das die Anzahl der benötigten Transistoren bei dieser Bauweise deutlich höher ist als in einer integrierten Schaltung. (Signalverstärker, Spannungsversorgung etc.)

Einzelne Gatter wären mit guten Transistoren und genau abgestimmten Bauteilen problemlos im zweistelligen Mhz Bereich möglich. Als gesamtes ist es bei dieser Größenordnung aber nicht umzusetzen. Hinzu kommt das die Kosten für die benötigte Messtechnik gerade zu explodieren würden.

[Spasstiger]

Ich hab auch schon diskrete Logikgatter an der Uni mit knapp 10 GHz laufen sehen. Da kostet allerdings das Stück 25€. Und als PCB-Material sollte es was Besseres als FR4 sein.