so,
nachdem mein styroporschneider funktioniert und das logoprojekt zur zufriedenheit gelaufen ist, möchte ich nun mein uraltprojekt nr1 in angriff nehmen, einen relaisrechner mit schülern zu bauen!

mir schwebt folgendes vor:
- 4bit alu mit add, adc, sub,sbc, and, or, xor, not
- flagregister zero,carry,signum und ?
- akkumulator A mit direktem kontakt zur alu, temporäres aluregister B mit direktem aluzugang, ergebnisregister (A) der alu
- 8 weitere 4-bit-arbeitsregister

schaltung der register, adressdekoder, zeitsteuerung sind schon klar, problematisch ist noch folgendes
1. effiziente alu, add, adc, sub, sbc, not, xor sind kein problem, volladdierer mit 2 ralais pro bit funktioniert. wie bekommt man effizient or und and ebenfalls hin (am besten mit dem volladder!!, wie man or und and realisiert ist mir bekannt, nur sollen relais gespart werden)
2. programm im ram (von neumann) ist illusion, da der finanzielle und technische aufwand zu hoch ist, deshalb soll die programmsteuerung über eine art lochkarte erfolgen (optisch abgetastet)
3. io-soll ebenfalls über io-register erfolgen, die registerschaltung ist ebenfalls fertig und besitzt /enable, wr, rd, clear, set für jedes register und jedes io-device mit 7 relais pro 4-bit-register.
4. der befehlsdekoder ist noch in arbeit

nun meine fragen:
1. die frage der alu, wie bekommt man effizient and und or hin, indem man den volladder nutzt.
2. wer hat gute links oder dokus zu schaltungsunterlagen historischer rechner, zb simon, D4, zuserechner (teilschaltpläne zu z3 gibt es ja!) und extrem interessant der hier von prof lehmann (nachbau). der ist extrem interessant, da er nur 188 relais und 7 drehwähler enthält, vielleicht fahre ich ja mal nach dresden :-)
3. da das programm sich nicht im ram befindet, sind sprünge ein problem, aber notwendig. hat jemand eine gute idee?
4. kennt jemand eine kostengünstige bezugsquelle für relais???
12v relais mit 1 schliesser, 1 wechsler, 2 wechslern, 4 wechslern, und telefon-drehwähler.

so, auch wenn es vielleicht niemanden interessiert, aber mein relaisrechner-projekt geht mit riesenschritten voran. ich habe bei ebay einige hundert relais für maximal 50cent pro stück erstanden und habe jetzt einige baugruppen schon testweise aufgabaut.
die alu ist bereits fertig designt, wird eine 8-bit alu werden, die kann 16 logikbefehle, addition und subtraktion (mit und ohne carry), links- und rechtsschieben, bin voll zufrieden. Register habe ich auch fertig und zwei aufgebaut, sowie einen 1 aus 16 dekoder. das ist echt spannend.
in diesem zusammenhang habe ich nach einem pcb-programm gesucht, da meine eagle-testversion nur halbes europaformat beherrscht und das ist für einen relaisrechner definitiv zu klein (für meine smd-projekte hat es bisher dicke ausgereicht).
nach etwas suchen bin ich auf kicad http://iut-tice.ujf-grenoble.fr/cao/ gestossen und ich muss sagen, ich bin absolut begeistert. die eingewöhnung geht recht schnell und das handling ist gut (eine hand auf der maus, eine auf der tastatur, wie bei blender). einfach spitze und das bei einem einzigen entwickler, hut ab. eagle habe ich seit wochen nicht mehr gestartet.
kicad ist frei (opensource) eine vorcompilierte version steht ebenfalls zum download (läuft sofort und ohne mucken, wenn man die passenden libs hat). das programm hat alle werkzeuge an bord, um die bauteilbibliotheken zu erweitern und zu modifizieren, sogar eine 3d-darstellung der platine ist möglich (für mich aber nicht wichtig.
im anhang habe ich mal ein paar bilder angehängt, auf denen verschiedene platinen zu sehen sind und der schaltplan eines alumoduls aus kicad.

Zitat

Original von oziris
Ich verstehe das ganze nur ganz grob, vor allen Dingen weiß ich nicht, was man sinnvolles damit machen können soll, wenn es fertig ist,

der rechner soll und kann eigentlich nur ausbildungszwecken dienen, da die taktfrequenz wohl irgendwo bei 10..30Hz liegen wird und damit ist er nicht wirklich schnell. der rechner wird keine rein numerische maschine sein, sondern ein mikroprozessor aus relais.
wichtig finde ich
1. um die funktionsweise nachvollziehen zu können muss man nur die funktion des relais und der diode erfassen und das schaffen selbst 5klässler
2. man kann in den mikroprozessor hineinschauen, wichtige bitleitungen versehe ich deshalb mit leuchtdioden, sodass man im einzelschritt nachvollziehen kann, wie der microcode in der cpu abgearbeitet wird
3. der microdode-festwertspeicher soll als stecksystem ausgeführt werden, einmal um die funktionsblöcke klar zu verdeutlichen und um eigene cpu-befehle erzeugen zu können (erweiterung)
4. es soll ganz einfach gezeigt werden, dass computer nicht irgendwelche zaubermaschinen sind, die superintelligent sind, sondern dass es das wissen und können der hard- und softwareentwickler ist das entscheident ist.
5. die arbeit mit dem binärsystem macht einem eigentlich erst richtig klar, warum man bestimmte sachen im dezimalsystem so rechnet, wie wir es tun. man erkennt das system, dass hinter der mathematik steht (unabhängig von der zahlenbasis) und erhält dadurch tiefe einblicke in mathematische zusammenhänge.
6. ich will versuchen, begeisterung für mathematik und elektronik zu wecken und/oder zu fördern. ich wäre in meiner schulzeit froh gewesen, wenn ich jemanden gehabt hätte, der mir erklärt wie ein mikroprozessor funktioniert. so habe ich von meinem ersten taschenrechnereigenbau (9.klasse 1979) noch 3 jahre gebraucht, bis mein erster z80 lief
7. und und und....

Zitat

aber ich finde es trotzdem sehr interessant.

auf jeden fall, mein nächstes ziel ist dann eine forthmaschine in asic, denn forth finde ich absolut genial und ist in hardware recht einfach zu implementieren. eine hochsprache direkt in hardware ohne umweg über softwareemulation ist der knaller.

Zitat

Original von oziris
Zählen brainfuck oder Ook! als Hochsprache?

na klar, aber ich finde whitespace besser, da ist der sourcecode schön übersichtlich und beim ausdrucken geht nicht so viel toner drauf

forth hat den vorteil, dass es eine programmiersprache, interpreter, compiler und betriebssystem in einem ist und die hardwareimplementierung durch die forthmaschine recht einfach ist.

so, ich konnte einige 6-klässler begeistern und die stellen sich beim löten richtig gut an, vor allem die mädchen. der alu-turm ist fertig und funktioniert einwandfrei. die 8-bit alu steht also, jetzt sind die register dran und wir bauen erst einmal 8 stück 8-bit register. als nächstes ist die programmablaufsteuerung mit mikrocode-steuerung dran. die ist vom schaltungsdesign auch schon fertig. mit dem programmzähler habe ich noch probleme bei der schaltungsentwicklung. der muss natürlich binär incrementieren können und da habe ich mit relais noch nicht die lösung gefunden. für relative sprünge wäre es auch nicht schlecht, wenn er addieren und subrahieren könnte, aber im notfall werde ich auf direkte sprünge ausweichen und relative sprünge aussen vor lassen.
mal sehen.
fotos des alu-turms und des register-turms werde ich mal noch posten. ausserdem habe ich schon eine komplette dokumentation der schaltung vorbereitet, die ich zu gegebener zeit auch online stellen werde, einfach schon deshalb, damit ich das zeug nach einem halben jahr auch noch finde, falls was zu reparieren ist.

Zitat

Original von VolkerK
Nicht nur Du, ich weiß das heute noch nicht.

da habe ich in den 80ern auch eine ganze menge gehirnschmalz investiert.

Zitat

Jedenfalls finde ich klasse, was Du den Schülern da bietest. Einige werden mit Sicherheit ihr Leben lang davon profitieren.

und die teilnahme ist absolut freiwillig und sie kommen jede woche und das finde ich toll.

so, ich habe mal über weihnachten mit der dokumentation begonnen. so langsam wurde es nötig, um den überblick zu behalten.
Dokumentation Relaisrechner

Zitat

Original von wodim
Ich glaube, so hat Konrad Zuse auch angefangen, so etwa in den 30ern.

nein, hat er nicht. die relaisrechner waren alles gleikommamaschinen und genau genommen einfache programmierbare taschenrechner, mehr nicht.
mein relaisrechner besitzt ein mikroprozessor-design.

Zitat

Allerdings mit ausgedienten Telefonrelais. Schlag' mal lieber bei dem nach, was du mit dem Ding so anstellen könntest. Und in den Datenblättern der Relaishersteller, wie lange die Dinger sowas mitmachen könnten - Taktfrequenzen von 30Hz und so...

die von mir verwendeten relais halten durch den hersteller garantierte 10Mill schaltspiele (schweizer relais MT2 und MT4), das sollte eine weile ausreichen.
geschwindigkeit ist nicht das ziel des projekts.

habe ich im vorwort der Dokumentation aufgeschrieben.

grundsätzlich soll mit der maschiene folgendes demonstriert werden:
- computer sind nicht irgendwelche zauberchips sind, die irgendetwas, irgendwie machen
- selbst mit einfachen elektrotechnischen vorkenntnissen kann man die funktionsweise erfassen
- bedeutung der mathematik (arithmetik, logik, funktionslehre) für die entwicklung von computern
- demonstration der abläufe innerhalb einer cpu (moderner mechanischer webstuhl )
- bedeutung des binärsystems

und und und

Zitat

Original von wodim
Ja und? Wem willst du damit etwas demonstrieren

schülern

Zitat

(was schon ...zigmal demonstriert wurde) - und wozu?

weil eine selbst gemachte erfahrung 1000 mal wirkungsvoller und sinnvoller ist , als vom hörensagen vermittelt zu bekommen, dass irgendwo, irgendwer mal irgendwas demonstriert hat.

Zitat

Original von wodim
Schön - und was können die Schüler dann mit ihren Erfahrungen anfangen?

ja, wo du mich so fragst, was kann man mit wissen in
- mathematik und logik
- elektronik und elektrotechnik
- systemverständnis
- lötfertigkeiten
-etc
heute schon anfangen.
eigentlich reicht es ja aus, wenn die mädchen gebären, kochen und das feuer hüten können und die jungs die keule schwingen können um den typen vom nachbarstamm eins über die rübe zu ziehen.
oder worauf zeilt deine frage ab?