パソコンを作りたいです。

質問

パソコンを作りたいです。
多分、一般人が考えるようなパソコンのレベルじゃないです。
OSなんて要りません。(とはいえ、DOSぐらいは付けたいとは思う)
CPUのクロックや主メモリがkHzやkb台でもかまいません。

作りたいのは完全自作パソコンです。
CPU,マザーボード,メモリなどを作りたいです。
トランジスタなどを繋ぎ合わせれば理論的には作れると聞いてから作ってみたくなりました。
どれぐらい難しいですか？
暇つぶし程度に1年ぐらいの時間をかけて作れるでしょうか？
一応電子情報系の学生(今年で4年)です。

一応予算は2万程度で考えています。
イメージは、足し算,引き算,掛け算,(割り算)で、電卓のようなレベルでかまいません。
付けられるなら、簡単な回路は入れてみたいです。

参考となる書籍やサイト,又は助言をよろしくお願いします。

回答No.11

gunma

電子レジスターを造りたいのですね。
コンピューターの文献でなく、電子レジスター関係の文献が良いでしょう。
加減算は何桁を計画していますか？
桁数により、メモリーやＣＰＵのレジスタの論理回路数が計算できますね。
乗算は加算を乗数回するのではないですか？

もう一度、どんなものを造りたいのか、計画してみてはいかがでしょう。
4ビットで1桁の加減算ができるもの、でしょうか？

お礼

回答ありがとうございます。

電子レジスターという単語自体を全く知りませんでした。
そういう物があるんですね。

>もう一度、どんなものを造りたいのか、計画してみてはいかがでしょう。
どんな物が造れるのかによります。
難易度が全く分からないので。最低レベルは動作する物です。

回答No.10

gunma

＞OSなんて要りません。(とはいえ、DOSぐらいは付けたいとは思う)
無理です、ＤＯＳが動くパソコンの性能は理解していますか？
＞CPUのクロックや主メモリがkHzやkb台でもかまいません。
私が最初に組み立てた物は、クロックは手動です（押しボタンを押して進めました）

＞メモリだけなら作れるんですが、
では、とりあえず作ってみましょう。
どの程度のメモリなのか判りませんが、大きさがどの位になるか、
判ると思います。

また、電子部品には、電源が必要です。
後で、利用することが出来る可能性のある、電源を製作してみてはどうですか。
たぶん、電源だけで予算をオーバーしますね。

本を読んで知識だけでは作れません。

＞自力で回路をシリコン基板上に焼き付けて造った方が早い気がしてきました。
基盤を造ったことがあるのですか、基盤の製造工程を知っているのですか。
私は、簡単な基盤を造るのにだいぶ苦労しました、結局は満足のいくものが出来ずに、専門業者に注文して解決しましたが、予算２万円では無理です。
それに、暇つぶし程度１年では、とても、とても無理です。

パソコンの組み立て（浴に自作と言われている）の基本ですが、各部品の使用電力を各部分ごとに計算して、全体の電力を出してみることです。
トランジスタレベルで、1つの論理回路を作るとして、それに必要な電力を計算して、何百あるいは何千個の論理回路が必要かだせば、それを動かす電力が判りますよ。
机上でも計算できるでしょうから、計算して見ましょう。
それを供給する電源がどの程度か、そして値段も判るでしょうからね。

お礼

回答ありがとうございます。

要求スペックは、質問初期に比べて回答ごとに低下していっているのが分かると思います。
#5さんの回答の時点でDOSの事なんて完全に飛んでますから。

メモリの事についてですが、使用するメモリの量を全く決めていません。
が、100bitもあればいいかなぁと思ってます。
前に遊びで造った時は20bitぐらいだったから、作り方は分かっていると言いました。

>後で、利用することが出来る可能性のある、電源を製作してみてはどうですか。
電源は完全に考えてませんでした。ありがとうございます。
とは言え、交流を完全な直流にして、制御するのに金を裂いてたら
全然金が足りないので、そこは大学の直流電圧計を幾つか重ねて使う事にします。

>基盤を造ったことがあるのですか、基盤の製造工程を知っているのですか。
自分が配属される研究室が、集積回路の専門で、そういった技術に関しては一応の知識がありますので、そちらの方からやっていったほうが早いと思っただけです。
材料さえ揃えば作成の工程はわかるので、何とかなると思います。
もし、基盤から自力で造るとしたら、それだけで丸一年はかかると見てます。どれぐらい掛かったか金額だけでも参考にさせていただけないでしょうか？

>机上でも計算できるでしょうから、計算して見ましょう。
ちょっと机上じゃ計算できないですね…そんなに頭良くないんで。
そもそも、加算と減算以外の論理回路が思いついて無い状態で計算しろと言われても無理です。

論理回路で加算のみで2bitで計算するコンピュータだとすれば、
抵抗とCMOSで構成するならば、1mA,1vで計算すると、NAND,NORで各2個ずつ。
よって、・・・あとどうするんだ？
計算法すら分かりませんね。
hulladderで計算するにしても最適な組み合わせが分からないんで。
適当に多めに見繕って100個としますか？
1×10^-3×100=0.1Wですね。こんな計算でいいんでしょうか？
全然私は納得できないですが、再計算できないです。
簡単に計算できるならお願いします。
出来るならですが、2SK214,2SJ77を使用して組んだ場合の計算をお願いします。
概要だけでもかまいませんので。

補足

自分で質問しといてなんですが、DOSってOSですもんね。
こんなスペックじゃそりゃ動かんでしょう。

回答No.9

noname#200163

うーん、では、まずトランジスタレベルで、論理ICを作り、
それをいくつも作って足し算機などを作るという手順でしょうか？
足し算機(Full Adder)程度なら簡単に作れると思います。
最も初期の論理回路は、回路が簡単な事から
処理速度が遅くて消費電力が大きくスピードの遅い、
DTL(ダイオードトランジスタロジック)でした。
これなら回路が簡単ですので作りやすいですね。

発想を変えてアナログコンピュータを作るのはどうでしょうか？

お礼

回答ありがとうございます。

>まずトランジスタレベルで、論理ICを作り、
それをいくつも作って足し算機などを作るという手順でしょうか？

そうです。
ただ、足し算,引き算まではわかるんですが、掛け算と割り算がまだ分かりません。
…どっかに参考文献ありませんか？

アナログコンピュータ…全く設計図が頭に浮かびません。
真っ白です。

回答No.8

noname#200163

失礼とは存じますが、この質問の現実離れ感が最高です。
何とか楽しめるレベルで作れるのは、
論理ICを組み合わせた物ではないでしょうか？
トランジスタレベルではまず実現できません。
目的をどこに置いているかによりますが、
マイコンを構成する基本機能要素をロジックICを
組み合わせて作ってみてはどうでしょうか。
動作を見るにはロジックアナライザがあると良いかも。

お礼

回答ありがとうございます。

>失礼とは存じますが、この質問の現実離れ感が最高です。
分かりやすく、率直な意見ありがとうございます。
私も現実離れしているとは理解してます。

>トランジスタレベルではまず実現できません。
やっぱ無理ですか・・・
メモリだけなら作れるんですが、
CMOSで(nMOSとpMOSを使っただけだが・・・)CPUの作り方が分からないんで困りました。
論理IC使うのが手っ取り早いんですが、不可能だといわれてる気がして嫌なんですよ。
既に感覚の問題です。

目的は、パソコンと呼べなくとも、電気信号を処理して求める結果を算出するような機器を自力で造るという達成感を求めているだけです。
実用性は全く求めてません。

回答No.7

39jin

気になったので調べました
ご存じのENIACの概要を見つけました
概要
エニアックは１万８,000本の真空管と、
7万個の抵抗、
1万個のコンデンサ、
それに6,000個のスイッチからできていました。
1秒間に10万回のパルスで各電子機器の同期
エニアックの回路素子の数を全部合計すると約11万個になります
半田付けすると半田の重量は
能力をどのくらい下げるかで予算金額が出そうです
Trに置き換え、抵抗は極小品、コンデンサしかり、スイッチは？
半田が問題ですね

お礼

待ってください。
真空管で作る気はないですよ！
ってか無理です。
ま、ENIACより高性能にする気もないですしね。

補足

真空管をトランジスタに代えた場合の考察は無理です。
私に真空管を使用した回路についての知識が全く無いですから。

自力で回路をシリコン基板上に焼き付けて造った方が早い気がしてきました。

回答No.6

noname#79142

学生時代に、私は電気電子情報の学生ではなかったのですが、実験用のガラクタを制御する必要から仕方なしにこの辺の勉強をしていました。どっちかというと本業の建設系の学問より一生懸命やらざるえなかったです。会社に入ってからもしばらくそんな感じでした。今30後半～50歳くらいの技術系の人はそういう人が多いと思います。(最近は本業の学問に専心させるためこういうことには専門業者を呼ぶことが多いようですが。)

前振りが長くなりましたが、この辺の本当の基本は
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%95%B0%E7%90%86%E8%AB%96%E7%90%86%E5%AD%A6
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%96%E3%83%BC%E3%83%AB%E8%AB%96%E7%90%86
あたりの教科書(たくさんあります)になりますが書き方が難しすぎますし、実践的ではないので、
http://www.cbook24.com/bm_detail.asp?sku=9784774130309
http://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/37/37511.htm
あたりでまずはディジタル論理回路を勉強するのがよろしいでしょう。

一応電子情報系の学生(今年で4年)となれば、学校の図書室にもあるはずです。

ただこれでは、電卓の足し算引き算にさえ遠く及びません。掛け算割り算はさらに数段難しいです。AボタンとBボタンが押されてそれでCボタンが押されればランプ1が点いて、Dボタンならランプ2が点く・・・・・程度です。これを応用すると温度による電熱器とかエアコンの制御とかが出来ます。

次のステップは
http://www.akizukidenshi.com/items.php?cat=micon&parent=micon
http://shop2.genesis-ec.com/search/item.asp?shopcd=17210&item=0000000000133436
などのマイコン(マイクロコンピュータ)を使って演算や制御をできるようにするようにすることです。この辺から急に書籍や情報が少なくなり、極端に難しくなります。(私はこのステップには進めませんでした。)

さらに次のステップがANo.3の方の回答にある書籍です。

さらに最上級は
http://www.cbook24.com/bm_detail.asp?sku=99913711
で、これが理解できればルネサス(もと日立やその他の半導体部門が合併)やフリースケール(旧モトローラその他以下同文)はてはＩＮＴＥＬ、ＡＭＤに開発者として就職できるかもしれません。

お礼

回答ありがとうございます。

多数の参考資料ありがとうございます。
一応論理回路とかは理解してます。
数理論理学やプール代数もかじってます。

そっから先が難しいんです。
仰るとおり、参考資料が無くて・・・

回答No.5

amefura

最初のマイクロプロセッサと言われるインテル4004でも2300トランジスタのようです。
http://ja.wikipedia.org/wiki/Intel_4004

1960年代のオールトランジスタ型電卓を再現するような形になると思いますが、
2万円で作るなら汎用ゲートICくらいは使わないと難しそうです。
でも、こういうのをパソコンと呼べるかどうか・・・

お礼

回答ありがとうございます。

・・・やっぱ無理ですか。
どんだけ性能落としてもかまわないんです。
もう、機械語で2ビット計算できたらOKみたいな？

SDRAMの仕組み自体は分かっているんで、CMOSでメモリだけは自作できそうなんですが・・・

回答No.4

0sOu0

＃１です。
ぁ、すいません。
PCをつくるんじゃないですね。笑
以前、学校で簡単な回路作りましたよ。
ワンボードマイコンZ８０(？)くらいなら作れるかと。
↑こういうのじゃないかな・・・？

お礼

回答ありがとうございます。

それです。学校で習った！？
学校で・・・やりたかったです。

回答No.3

Cupper

情熱があればできるかもしれません。

しかし！
＞OSなんて要りません。(とはいえ、DOSぐらいは付けたいとは思う)
＞一応予算は2万程度で考えています。
絶対に無理です。

どうしてもと仰るのであれば、ワンボードマイコンでどのくらいの予算が必要かを確認した上で再考してください。

とりあえず、DOSとかは諦めてもらって・・・モノづくりに教本は必要ですので
　　タイトル：CPUの創りかた
　　著者：渡波郁
　　出版社：毎日コミュニケーションズ
　　図書コード：ISBN:9784839909864
　　価格：2,800円（税別）
をお奨めしてみます。
楽天市場（楽天ブックス）などでも取り扱っているようですが近くの書店で注文すると良いでしょう。
　http://item.rakuten.co.jp/book/1598842

この程度の４bitCPUであれば、汎用ICの代わりにトランジスタの組み合わせでも作成できます。
電気回路を読む知識と半田付けの技術も要しますが、ガンバってください。
ものづくりは楽しいですよ。

お礼

回答ありがとうございます。

やってみます。

回答No.2

ZENO888

CPUから作りたいのなら、下記あたりがお手軽かなぁ・・・。

「CPUの創りかた」著者：渡波郁：毎日コミュニケーションズ
http://books.yahoo.co.jp/book_detail/31189330
http://www.scn.tv/user/takahisa/td4/

昔はＺ８０とか使って自分でＰＣも作れたもんだったけどねぇ・・・
専門書とかも出てたし・・・。
雑誌にＸ－１やＰＣ－８００１とかの回路図さえ公開されてたからなぁ・・・。

まぁ、頑張って下さい。

お礼

回答ありがとうございます。

まさに読みたかったような本です！！
多少キャラが気になりますが・・・