मैं आपको बताता हूं कि आप अपने हाथों से इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रिले पर एक कंप्यूटर कैसे बना सकते हैं (अधिक सटीक, अब तक इसका केवल एक हिस्सा)।

यह सब कैसे शुरू हुआ

यह सब इस तथ्य से शुरू हुआ कि मैंने हैरी पोर्टर द्वारा बनाए गए विद्युत चुम्बकीय रिले पर कंप्यूटर के बारे में पढ़ा - पोर्टलैंड विश्वविद्यालय से एक उत्साही। इस कंप्यूटर के आगे उसकी तस्वीर इस प्रकार है:







चूंकि मुझे पुराने कंप्यूटरों में दिलचस्पी है (मेरे संग्रह का हिस्सा इस एल्बम में देखा जा सकता है), मैं भी कुछ ऐसा ही बनाना चाहता था। मैंने अन्य परियोजनाओं की तलाश शुरू की और बहुतों को पाया

विद्युत चुम्बकीय रिले के साथ अन्य आधुनिक कंप्यूटर

उनमें से कुछ ने कमोबेश हैरी की परियोजना को दोहराया, कुछ ने केवल यह प्रदर्शित किया कि इस तरह के कंप्यूटर का निर्माण संभव है। उदाहरण के लिए, DUO 14 प्रीमियम , नीचे दी गई छवि में दिखाया गया है, एक प्रोग्राम चला सकता है जिसमें 8 सरल कमांड हैं।

परियोजना

इसलिए, मैंने एचपीआरसी के समान एक कंप्यूटर बनाने की योजना बनाई है। मैं चाहता था कि कम से कम कुछ वास्तविक गणना करना संभव हो, और इसके सभी तत्वों को दृश्य बनाने के लिए - हम ALU, रजिस्टरों, अनुदेश काउंटर, आदि के काम का पता लगा सकते हैं।



मैंने ALU के साथ विनिर्माण शुरू करने का फैसला किया। इसके लिए आवश्यकताओं को निर्धारित करने के लिए, सामान्य शब्दों में मैंने निर्देशों का एक समूह विकसित किया, और यह भी पता लगाया कि बसों और संकेतों की क्या आवश्यकता होगी। ALU में एक समानांतर डिज़ाइन है (सभी बिट्स की गणना एक ही समय में की जाती है) और 8-बिट गणना के लिए अभिप्रेत है।



मैंने तुरंत निर्णय लिया कि मुझे घटाव मॉड्यूल करने की आवश्यकता है। कई अन्य कंप्यूटरों में, इस मॉड्यूल को लागू नहीं किया गया है, क्योंकि इसके काम को नकार और जोड़ का उपयोग करके किया जा सकता है। इस प्रकार, ALU निम्नलिखित ऑपरेशन करेगा: इसके अलावा, घटाव (हाइफ़नेशन के साथ और बिना), लॉजिकल और, या, नॉट, EXCLUSIVE OR, साथ ही दाईं ओर शिफ्ट (हाइफ़नेशन के साथ या एक सर्कल में)। मैंने एचपीआरसी से अतिरिक्त और तार्किक संचालन के लिए सर्किट लिया।



एक और दुर्लभ विशेषता यह है कि गणना परिणाम छाया रजिस्टर में दर्ज किया गया है। यह आवश्यक है ताकि एक ही सामान्य-उद्देश्य रजिस्टर को इनपुट के रूप में और आउटपुट के रूप में उपयोग किया जा सके।



चूंकि ALU अब तक कंप्यूटर के अन्य घटकों के बिना काम करना चाहिए, इसलिए, इसके डिबगिंग के लिए, रिले स्विच रिले कॉइल से जुड़े होते हैं, जो उन्हें बिजली की आपूर्ति करते हैं। सर्किट के आउटपुट से जुड़े एल ई डी का उपयोग करके गणना परिणाम देखे जा सकते हैं। भले ही परिणाम के बावजूद, कंप्यूटिंग इकाइयां लगातार काम करती हैं, इसलिए, संकेतकों की मदद से, आप एक साथ सभी ऑपरेशन के परिणामों का निरीक्षण कर सकते हैं।

रिले

तारों को पतला बनाने के लिए, विद्युत चुम्बकीय रिले का उपयोग करते हुए अधिकांश अन्य आधुनिक कंप्यूटरों की तरह, 12 वी के बजाय, 24 वी का एक बिजली आपूर्ति वोल्टेज चुना गया था। इसके बाद, यह पता चला कि इस समाधान में एक खामी भी है - 24 वी के लिए डिज़ाइन किए गए इन-रेसिस्टर के साथ कोई एलईडी नहीं हैं, इसलिए मुझे प्रतिरोधों को अलग से खरीदना और मिलाप करना पड़ा।



चूंकि कंप्यूटर के मुख्य गुणों में से एक दृश्य होना चाहिए, इसलिए मैंने पारदर्शी मामलों और अंतर्निहित एलईडी के साथ एक रिले को चुना। इस तथ्य के अलावा कि वे सुंदर दिखते हैं, यह इनपुट संकेतों को इंगित करने के लिए अतिरिक्त एलईडी स्थापित करने की आवश्यकता को समाप्त करता है।



कंप्यूटर की असेंबली शुरू करने के बाद, ब्लॉगों में से एक को पढ़ते हुए, मुझे एहसास हुआ कि आर्क डिस्चार्ज की उपस्थिति को रोकने के लिए मेरे पास पर्याप्त सुरक्षात्मक डायोड नहीं हैं और रिले खुलने पर संकेतक खटखटाते हैं। इसलिए मैंने 1N4448 डायोड के 100 टुकड़े खरीदे और उनमें से प्रत्येक कॉइल के समानांतर सोल्डर किया।

सामग्री

चूंकि कंप्यूटर दृश्य होना चाहिए, यह सुंदर क्यों नहीं होना चाहिए? हैरी ने पतवार के लिए महोगनी का इस्तेमाल किया। मुझे एक ही मोटाई के नियोजित बोर्डों के रूप में उपयुक्त सामग्रियों से मेरबाउ लकड़ी मिली।



सभी घटकों को 6 मिमी Plexiglas शीट पर रखा गया है। रिले सरेस से जोड़ा हुआ है, और बाकी सब या तो विशेष रूप से ड्रिल किए गए छेदों में स्थापित हैं, या खराब हो गए हैं। शिलालेख प्लेटों को पीतल में उकेरा गया है। सबसे मुश्किल बात यह थी कि प्लेटों को ठीक करने के लिए सही आकार के पीतल के बोल्ट पाए जाते थे। रूस में, कहीं भी ऑर्डर करना असंभव था, लेकिन फिर लगभग दुर्घटना से मुझे हेलसिंकी में एक शौक की दुकान में मिला।

काम

मैंने बिजली की आपूर्ति, तीन दर्जन रिले, तार, साथ ही साथ एएलयू द्वारा निर्मित इनपुट और आंतरिक संकेतों को नियंत्रित करने के लिए स्विच खरीदकर शुरू किया। रिले में 4 ऑन / ऑफ स्विच होते हैं। कुछ मामलों में, सभी 4 स्विच का उपयोग नहीं किया जाता है, लेकिन कम संपर्कों के साथ रिले का उपयोग करके पैसे बचाने के लिए व्यावहारिक रूप से असंभव है।





ये रिले मुझे लगभग 200 रूबल की लागत देते हैं, इसलिए मैंने प्रारंभिक एएलयू मॉड्यूल के बाद से, लगभग 100 टुकड़ों की आवश्यकता के अनुसार, सस्ते विकल्पों की तलाश शुरू कर दी। मैं थोक मूल्य पर 100 टुकड़ों के एक बैच को प्रति रिले 100 रूबल से थोड़ा अधिक ऑर्डर करने में कामयाब रहा। लेकिन इस आपूर्तिकर्ता में, रिले खुद को जल्द ही दिखाई नहीं देना चाहिए था, इसलिए मैंने खोज जारी रखी।



यह पता चला कि आप सीधे चीन से रिले का ऑर्डर दे सकते हैं। मैंने 100 टुकड़ों का एक और बैच 1 डॉलर प्रति टुकड़ा (उस समय एक डॉलर की लागत लगभग 30 रूबल) का आदेश दिया। इसके बाद, यह पता चला कि चीन से प्राप्त कुछ रिले जानबूझकर ख़राब हो गए थे। उदाहरण के लिए, निम्न चित्र दिखाता है कि रिले के अंदर के तार उलट हैं। सौभाग्य से, इस बग को ठीक करने के लिए, इस रिले को एक समान तरीके से बाहरी कनेक्शन स्वैप करने के लिए पर्याप्त था।





इसके अलावा, ऑक्सीडाइज़्ड संपर्कों के साथ काफी कुछ रिले थे। कुछ मामलों में, यह महत्वपूर्ण हो गया, और रिले को बाहर फेंकना पड़ा। लेकिन कभी-कभी इनपुट और आउटपुट को अन्य संपर्कों में स्थानांतरित करना अभी भी संभव था - 4 स्विच के साथ रिले के अतिरेक ने अपनी भूमिका निभाई।



मामले का निर्माण करते समय, मुझे लकड़ी प्रसंस्करण के सरल काम में महारत हासिल करनी थी, लेकिन टांका लगाने में सबसे अधिक समय लगा - कई रिले के लिए मुझे तारों को सभी 14 पिनों में मिला देना था।

परिणाम

लेख बहुत लंबा और थोड़ा सतही नहीं था। अधिक जानकारी परियोजना की वेबसाइट पर देखी जा सकती है। यदि समुदाय रुचि विकसित करता है, तो मैं ALU और कंप्यूटर के डिजाइन किए जाने की विशेषताओं और सिद्धांतों के बारे में अधिक लिख सकता हूं।



मुझे अपना कंप्यूटर बनाने का फैसला करने में डेढ़ साल हो गए हैं। इस समय के दौरान, मैंने वास्तुकला और निर्देशों की प्रणाली को रेखांकित किया, और पहला कंप्यूटर मॉड्यूल भी बनाया - अंकगणितीय-तार्किक उपकरण। औपचारिक रूप से, निश्चित रूप से, ALU में अर्धचालक का उपयोग किया जाता है - संकेत के लिए एल ई डी में और सुरक्षात्मक डायोड में। लेकिन सभी तर्क इलेक्ट्रोकेमिकल रिले पर बनाए गए हैं। इस ब्लॉक में केवल बाहरी कनेक्शनों की कमी है, लेकिन अन्य ब्लॉक दिखाई देने के बाद मैं उन्हें करूंगा, जिसमें ALU जुड़ेंगे। अगला मैं रजिस्टर का एक ब्लॉक बनाने की योजना बना रहा हूं।

आंकड़े

ALU में 88 रिले होते हैं, डिबगिंग सिग्नल 43 टॉगल स्विच का उपयोग करके भेजे जाते हैं, आउटपुट 70 एलईडी का उपयोग करके प्रदर्शित किए जाते हैं। ब्लॉक आयाम - 74x56x14 सेंटीमीटर।



विभिन्न प्रकार की खराबी के साथ संबंध 10 के आसपास पाए गए थे। यह वास्तव में गणना करना मुश्किल है, क्योंकि कुछ इस कारण से थोड़ा संशोधित सर्किट में बने रहे।

लागत

• रिले - 6120
• एलईडी - 2660
• टॉगल स्विच - 1510
• बिजली की आपूर्ति - 2520
• तारों और अन्य भागों - 1220
• शिलालेख (सामग्री, उत्कीर्णन और फास्टनरों) के साथ लेबल - 3340
• मामले के लिए सामग्री - 4300
• कुल - 21,670

अब तक यह हैरी की तुलना में 2 गुना सस्ता निकला। इसमें सोल्डर और फ्लक्स, सैंडपेपर, दोषपूर्ण और क्षतिग्रस्त भागों के साथ-साथ उन उपकरणों की लागत शामिल नहीं है जो मेरे पास मामले के निर्माण की प्रक्रिया में थे।

क्या बेहतर किया जा सकता है

अपने कंप्यूटर के पहले मॉड्यूल के कार्यान्वयन के अंत में, मैं इस निष्कर्ष पर पहुंचा कि कुछ चीजें बेहतर तरीके से की जा सकती हैं:

1. संभवतः, जोड़ और घटाव मॉड्यूल के संयोजन से ALU में प्रयुक्त रिले की संख्या को कम किया जा सकता है। मुझे लगता है कि इस तरह से 8 रिले को बचाया जा सकता था।
2. अगले मॉड्यूल पर काम करते समय, आपको छेद को अधिक सटीक रूप से ड्रिल करने की कोशिश करने की आवश्यकता है। इस बार, उनमें से कुछ छोटी (और एक बड़ी के साथ) दरारें निकलीं।
3. अभ्यास से पता चला है कि हमारे शहर में पीतल पर उच्च गुणवत्ता वाले लेजर उत्कीर्णन करना बहुत आसान नहीं है। जाहिर है, अगली बार आपको शिलालेख बनाने के लिए फोटोलिथोग्राफी का प्रयास करना होगा।
4. संभवतः, अक्सर स्विचिंग सर्किट के लिए, जैसे कि घड़ी जनरेटर, दोहराव का उपयोग करना आवश्यक है, क्योंकि रिले बहुत विश्वसनीय साबित हुए हैं।

संदर्भ

प्रोजेक्ट साइट: github.com/Dovgalyuk/Relay

अन्य कंप्यूटर:

• हैरी पोर्टर का रिले कंप्यूटर: web.cecs.pdx.edu/~harry/Relay
• रिले कंप्यूटर टू: www.electronixandmore.com/projects/relaycomputertwo/index.html
• RC-3 रिले कंप्यूटर: www.computerculture.org/projects/rc3
• एडमंड बर्कले के साइमन रिले प्रोसेसर: www.cs.ubc.ca/~hilpert/e/simon@india.html
• TIM: www.northdownfarm.co.uk/rory/tim/tim-8.htm
• DUO 14 प्रीमियम: www.ostracodfiles.com/ostracod/relay.html
• रिले कंप्यूटर "ट्रेनर": relaysbc.sourceforge.net
• i² 8-बिट रिले कंप्यूटर: isquared.weebly.com
• किलियन लियोनहार्ट का रिले कंप्यूटर: www.relaiscomputer.de
• Der Relaisrechner: www.schlaefendorf.de/relaisrechner/dokumentation/index.html