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大神花3000小时徒手造芯片!太牛了!

大神花3000小时徒手造芯片!太牛了!

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原标题:两年一更!大神UP主花3000小时徒手制作CPU

一年半后,UP主@奶味的 归来,又一次冲上了B站热门。

上一次,他发了一条标题为“纯手工自制CPU”的视频,播放量突破182万。他演示了怎么“搓”出一个指令译码器,能执行三条指令。


画面实在太硬核,视频迅速蹿红。

因为他真的是徒手制作,从把二极管、三极管、电阻焊接到一块万能板上开始搓。

奶味用到的基础材料

视频结尾,他打出“下个视频更精彩,不过可能要很久”的预告后,就消失了。

网友以为被鸽了,直到再见到他的视频,评论和弹幕沸腾了,“神又发视频了!他活了!”“终于回归了!”


这次,他带来了能运行一百多条指令的终极形态CPU。

开机后,一块黑白屏幕上依次跳出大字:不忘初“芯”,我来自广西北海。


整个终极态的制作,从2021年2月延续到2023年2月。

有网友说这是一场理工科学生的大型浪漫,也有人说他是“当代愚公”。奶味自己则在终极态的视频结尾说——创作意义:发现新奥义。

3000小时

奶味称,这个浩大工程的机器部件成本其实不到1000元,但花费了他3000个小时。

这两年,下班吃过晚饭后,他就从七八点“搓”到凌晨一两点,周末和节假日工作十多个小时。

他的视频就像是最原始的CPU制造现场。

电板焊接完后,组装,叠放,再通电,然后奶味开始了最原始的编程,用纸和笔手写代码。


奶味在视频里介绍,指令集和架构都是他自主研发的。因为还没适配任何编程语言,所以采用0和1二进制编程。模式也是最原始的,直接“扣”程序。 

初级态可以执行三条指令:复制,左移,跳转,用这三条指令就可以搞个流水灯。

虽然只有三条指令,也耗费了他大半年。即使已经练得手熟,一块板也要焊几个小时。整个焊接过程乏味又漫长。


但奶味却觉得,手搓过程就像是芯片发展历史的一个缩影。

那些红色的开关,就相当于电脑的硬盘。第一次构思电路时,他觉得一个板子大概只能焊16个字节。焊到一半,他又想到电路优化的法子,容量翻了一倍。第三次又比第二次翻了一倍。

这就像人类在探索芯片发展时,在同一个面积上,通过集成电路让晶体管不断翻倍的过程。

初级态的CPU占据了半张书桌,到了终极态,阵仗更大,足足铺开两张书桌。


奶味介绍,终极态的频率从1kHz 提升到 33kHz,翻了 33 倍,指令增到到了100多条,他还添加了堆栈、IO口,足以进行一些复杂运算。

形象点说,这就相当于人类70年代初期的CPU,可以让屏幕显示文字和图像,甚至能让类似贪吃蛇的小游戏驱动起来。

整个工程总共10 万多个焊点和两万多个器件,都是他徒手一点点创造的。

弹幕里,一类评论在惊叹他的毅力,“想起世界上第一台电脑”“莫名想到了两弹一星那个年代” “这是我的梦想啊,居然真有人做出来了”。


另一类则是调侃,说他造的不是CPU而是服务器,这是厘米级工艺,而他则是二进制程序员。

在芯片设计竞相以精密复杂的纳米级工艺为生产力的当下,奶味的手搓CPU似乎显得不合时宜。

被震惊的不止外行,还有内行。科技媒体专程对他做了报道。在评论区,程序员们评价奶味:“兼具勇气与毅力”“一个人独揽‘CPU 生产线’”,“用学的知识实打实做开发”。


因为即使大学课堂上就教授了CPU设计的理论基础,但因为工程量过大,很少有人会真的投入心力去物理实现它。

弹幕里,总有人关心奶味的头发。神奇的是,虽然每天数个小时埋头作业,奶味的肩颈竟然没有一点不适,头发也很浓密。他还常在朋友圈晒自己的一头秀发。


不感觉累,是因为这是一件能点燃他的事。

奶味现在在北海老家的体制内干着一份朝八晚六的稳定工作。工作内容很杂,有体力活,也做调研,偶尔也写写程序。下了班,打游戏看视频,有大把的时间。

这是一种典型的县城生活,安逸又舒适。

但骨子里,奶味是一个爱折腾的人。他更喜欢前几年的“深漂”生活。

大学毕业后,他当过临时工,帮人组装设备。后来被老板发现有技术,逐渐予以重任,开始独当一面。深圳有那种让人快跑的动力。

但2020年下半年,因为疫情,深圳的公司倒闭,他回了老家。安稳工作半年后的一个晚上,一个念头冒出来,“这么安逸下去,这辈子可能就这样子了。”

奶味想到了大学里自制8 位 CPU 的尝试。当时他在读大三,对一个问题非常好奇:CPU到底是怎么运行的, 0101是怎么变成程序的?他想把它创造出来。

刚开了个头,完成了电路设计仿真、PCB 设计后,奶味就开始做毕业设计了,后来又去深圳工作,计划就搁浅了。

奶味想把它重新拾起来。这次更彻底,从最底层的分立元件开始从零创造。他想对生活一些改变,留一点事迹,“以后老了还能跟孙子炫耀”。

下班手搓CPU,逐渐成了他生活的自留地。作坊就在书房里,两三岁的小侄子进来玩时,有时会顺走一个零件,他得花几天来检查。

从启动开始,他就知道这会是一个浩大的工程。芯片在无穷尽地发展。即使他做出初代,继续优化迭代,就可以无期限地继续下去。

但如果把它当成一个项目做的话,就有了时间点。为了让自己拧紧螺丝,他把过程发到了一个技术手工爱好者的社区,阶段性拍成视频发在B站上。


奶味不懂复杂的拍摄剪辑技巧。两次拍摄都是一镜到底,再使用倍速播放。

制作的过程严肃紧张。他经常播放周杰伦的歌,给自己打鸡血。

做终极态前,奶味做好心理准备,工作量会成指数上升。晶体管数量翻倍增加,产生问题的可能性也多了很多。时间有限,他只能更加拼命作业。有几次,他沉浸爆肝到五六点。

他不时会遭遇“玄学”时刻。因为是手工焊接,焊的不好的地方,就会出现各种问题。

手搓CPU耗时最长的是调试维修环节,这也是最难的部分。要从两万多个器件中找到一个损坏的器件,这就像是大海捞针,从十万个焊点中找出一个松动的地方。


最长的一次排错,他花了两个星期。最后发现是一个二级管被击穿了,当时“都快急秃头了”。

奶味说,能专注3000个小时,是因为自己从小就是耐得住寂寞的性格。他可以一个人坐定很久,想问题或者做事情。

小学三年级时,他就可以坐定很久,把爷爷的录音机里的凸透镜拆了,做成一个显微镜,还配了一个LED灯用来采光。

那是他人生第一次体会到创造的喜悦。他四处观察微观世界,充分满足了自己的好奇心。

四年级,他在妈妈的缝纫机上接了个电机和灯泡,改装完成了一个发电机。晚上关了灯,他脚踩踏板,用自己人工发的电看书。

当然这个发电机并没用很久,因为脚踩发电实在太累了。当时他的哥哥上初中,带回了物理课本,奶味对物理特别感兴趣,就动念把其中的发电原理付诸实践。

对技术手工的爱好从小就种下了。大学时,学电子专业的他还尝试制作过机械臂。这是有一定难度的尝试,它是单匹的,内存小,要想很多办法去实现。大学在桂林山区里,收快递很慢。

准备重新制造CPU前,奶味打开了从大学带回来的“百宝箱”,发现里面的工具足够帮助他去验证思路,于是决定开干。他立即下单买了更多器件。

百宝箱里装的只是电压表、电烙铁、三级管、二级管这些很普通的设备。但看到它,就能吸取到一些能量。

大学时,他坐定几个月做机械臂。周围的同学很好奇,经常来围观。当时有人说,“这小子以后肯定能做一些什么事情出来”。

奶味在大学时制作的机械臂

视频爆火后,很久没动静的同学群里突然有人转发了他的报道。当年的同学回复到,这个固执的小子终于搞成了。

网上的评论奶味逐条都看过了,包括质疑他的那些。对于它们,他抱着像在看朋友们互相开玩笑的心态。初级态的视频弹幕里,有人说这是小作坊,他在第二条视频中就主动借用了这个说法。

他只是在享受那种从小就被印证过的喜悦:当一个男孩对某件事好奇,自己动手印证了自己想法时的那种成就感。


而“奥义”则是指,从最基本的东西开始了解原理,当做的事情越来越多,就很可能发现另一个新大陆。

从小,爸妈对他的技术手工爱好一直挺反对,觉得这不务正业。但现在,看到有了回响,他们终于有了一点改观。

奶味说自己是那种很普通的小镇男孩。他小时候的科普读物基本都是哥哥的教材。上学后偏科物理,少数的几次,在初中物理考试拿了第一。后来,上普普通通的大学,做着普普通通的工作。

这个男孩从小就有一个属于自己的百宝箱。

两条视频后半段,当他在CPU上挂着的蓝色led灯亮起来时,弹幕上刷起评论“梦想亮起来了”“整个星空为你闪耀”。



作者  |  陈鱼丸
编辑  |  毛叔
         运营  |  米油茶
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