楊淨 Pine 發自 凹非寺

量子位 | 公眾號 QbitAI

兩年時間，一個90後體制內小哥下班之後只干三件私務，那就是：

手搓CPU！手搓CPU！還是***手搓CPU！

純手工製作、全自主研發，於是一個名叫「初芯」的CPU終極形態終於誕生。

據UP主估計，整個CPU共計兩萬多個器件、10萬多個焊點，全都是一個個手動組裝上去的，網友給他「焊武帝」的稱號果然名副其實。

光是看這些密密麻麻的線和接口，就已經頭大了有沒有！

視頻一出即登上熱門，網友們紛紛趕來，佩服他的勇氣和毅力。

他以前的粉絲也聞聲而來：神又發視頻了！他活了！

畢竟據他上一次更新視頻，已經過了20個月之久了。

而這個小哥也不陌生，他名叫林乃衛，相信很多讀者之前也看過量子位寫的《B站焊武帝爆火出圈：純手工拼電晶體自製CPU，耗時半年，可跑程序》。

時隔一年半，如今千呼萬喚始出來，就來康康這爆肝兩年的自研CPU終極形態到底是什麼？

「底層邏輯、架構、指令集均是自主研發」

話不多說，直接先來看手搓出來的「CPU終極形態」的參數如何：

• 頻率：13kHz，超頻最大33kHz；
• ROM：64kB，支持熱更新，16位ROM尋址、16位靜態數據尋址；
• 內存：系統內存256B、應用內存64kB；
• IO口數量：78bit（48支持位操作）；
• 103條指令，功耗10瓦。

做成這樣，成本統共算下來只有2000元左右，若是再刨去電烙鐵、示波器這類工具，花在基礎器件上的錢還不到1000塊。

整體性能方面，小哥表示它和70年代初期的CPU差不多，並且在指令上還要優於當時的CPU。

形象點來說，目前它可以簡單刷個屏幕，顯示文字、圖像，甚至一些小遊戲（類似貪吃蛇）也能跑起來。

其實在前年7月份，小哥就已經在B站更新過一個「純手工自製CPU」的視頻，搭建的是CPU雛形，耗時6個月。

不過當時的CPU還僅處於能跑起來的階段，要運行更複雜的程序還比較困難。

於是小哥就開始了他的手搓「進階版CPU」歷程，在剛製作好的CPU雛形上進行調試維修，這一步他的計劃是：

• 把指令增加到100多條；
• 增加了堆棧、 IO 口，運算器的這些比較複雜一點的部件，還有內存管理；
• 可以滿足一些複雜的運算；
  ……

這一把調試維修，直接就整了小哥一年半的時間。

為了有效提高CPU的性能，期間小哥下了「血本」購入了示波器這類專業器材，用來檢測整個CPU每一個節點的信號。

然後小哥以最簡易的方式去拆除了一些器件，直接把CPU的頻率從1kHz提升到33kHz，性能翻了33倍。

話說回來，徒手搓出CPU，小哥可是完全是依靠自己本科就已經掌握的電子領域、IT領域的知識，實打實開發出來的。

從前期的電路仿真、PCB設計到中後期的焊接、調試以及軟體編程……小哥一個人獨攬一條「CPU生產線」。

（聽起來就很頭疼對吧）不過這對「愛好技術類手工製作」的小哥來說可就不一樣了。

獨創技術了解一下~

看過視頻的盆友或許都知道，小哥在視頻中特別提到了自己的獨創雙通道內存。

現有的雙通道內存技術雖然也是使用了兩個內存控制器，但並沒有將全局變量和局部變量（變量的兩種分法）分隔開來，它們依舊在混在一個內存中，這樣要訪問內存就只能一次性全部訪問。

而小哥的「獨創技術」就不一樣了，直接把全局變量和局部變量物理上分割開來，放在不同的內存控制器上。

這樣一來，全局變量可以直接用作系統內存（256B），局部變量直接用作應用內存（64kB）。

如果要跑個大一點兒的遊戲，直接訪問局部變量所在的應用內存，一條指令就能訪問到64kB的內存。

曾花兩個月伙食費買設備

光看CPU這個體量，就知道是個不小的工程，可能即便專業人士也很難有這樣的能力和心力從頭做起。

不少網友紛紛表示佩服UP主的勇氣和毅力。但也有冷靜的網友質疑：為何要做這個呢？

正如這個高贊評論所言，實現方式與實際CPU還是有很大差距，恐怕很難談得上對現有架構有太大貢獻。

在與量子位的交流中，Up主跟我們坦言：做這個東西完全就是為了不留遺憾。

視頻也介紹，他是在2016年萌生出開發CPU的想法。

當時電子工程專業的他正在讀大三，日常喜歡寫寫單片機來玩，時不時就在思考：「為何一串0101的數字能變成程序？」再結合已有的數電知識，對CPU的底層運行機制有了了解，自製8位CPU的想法也就油然而生。

不過他也有個私心：成功的話也比較好找工作。（很真實了）

很快，他就完成了電路設計仿真、PCB設計以及列印電路板等工序。光買一堆器件和設備就花了兩個月的伙食費。

一切準備就緒時，就到大四畢業設計時候了，他也就只能將CPU的項目擱置。

結果這一放就是五年，此時他回到了北海，工作內容基本上與本科專業沒有太大關係，趁著業餘時間又重新拾起當年的興趣。

他向我們坦言：

這個想法如果一直沒有實現，就像手裡面扎了一顆小刺，沒拔出來就會一直隱隱作痛。

回頭再去看當年大學時候的設計，他表示有的設計顯得十分「愚蠢」。比如像程序計數器設計得複雜，浪費器件的同時還限制了CPU的運行速度。

於是不得不如前所述，從最底層的分立元件開始打造。要知道這種方式速度很慢，穩定性也很差，還會經常出問題。

但UP主表示正是這種從底層出發的過程，就會有更多時間去思考和解決那些問題，也會迸發出創新性的靈感出來。

比如，這不就是晶片發展的一個縮影嘛！（Doge）

（咳咳正經一點） 有心的讀者或許在視頻結尾注意到，他有一個「創作中的小發現」還不便展示。

量子位幫大家刺探到了一些消息，這個小發現是關於儲存邏輯電路方面的，小哥表示：

由更少的器件組成，性能更高，響應速度更快，並且具有替代現有儲存邏輯單元的潛力。

最後，小哥還略微向我們透露了些他未來的計劃：

這次手搓CPU，是為了進行一場自主研發可商用CPU的可行性論證，為下一步研發商用cpu提供理論和實踐支持。

（可以期待一波了～～～）

參考連結：
[1]https://space.bilibili.com/28026515
[2]https://www.bilibili.com/read/cv12035591?spm_id_from=333.999.0.0

— 完 —

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