2013-05

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大きな壁

こんにちは、ふじてつです。

5月29日の活動報告です。


この日は大きな壁に直面した日でした。

思っていたよりもずっとたくさんのリレーを使わなければ計算機を作れないということに気づいてしまったのです。


どういうことかというと、
今までは,メモリにリレーがいくつ必要か、とかばかり考えていましたが、
メモリなどからデータを読み書きするのにもリレーが必要になることを見落としていたのです。

例えばメモリなら、メモリのどの番地にアクセスするかを決めるために番地の分だけリレーが必要です。
さらに1つの番地が4bitなら番地につき×4個必要になります。

これはメモリだけの話ではなくて、プログラムを読み出すのにも同じ事が言えます。

プログラムは1つの命令を16bitで構成するつもりでしたが、
それを読み出すのにリレーが15個。
プログラムを1000行も書こうものなら、リレーの数は1万5千個にもなってしまいます。
しかも、どうやってもこれ以上減らせない。

要するにものすごくたくさんのリレーが必要ということです。

当然そんなにたくさんのリレーを購入するお金もなく、途方にくれたわけです。


なんとか現実的なリレーの個数で実現できるものとして考えたのが、
・メモリをなくしレジスタのみにする
・プログラムは64行(c言語でいうと20~30行?)

これなら2000~3000個くらいのリレーでなんとかなるみたいです。
(具体的な試算はこれからなのでなんとも言えませんが。)


かなり制限がつきましたが、これくらいの躓きは覚悟の上。
とはいうものの、この日は3人で頭を抱え、ホワイトボードを睨みつけながら、
ときには乾いた笑いを響かせ、楽しく活動していたので、写真を撮る余裕はありませんでした。
そんなわけで今回は写真なしです。

挫折はまだしません!


これからは竹村が計算機の大まかな設計、
米田とふじてつで、試作機である電卓の設計をしていきます。
電卓は具体的な回路の設計が始まり、もうすぐ実際の作業に移れそうです。


次回の活動予定日は少し空いて6月8日(土)です。
ブログの更新もそのあたりになると思います。

では。


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Dラッチ動作確認(説明動画あり)

こんにちは、竹村です。

5月25日は、前回紹介したDラッチが期待通りに動くのか、実際に作ってテストしてみました。

本当は米田の買ってきたブレッドボードというものを使って楽に終わる予定でしたが、なんとブレッドボードにリレーが刺さらないという事態が発生してしまいました。

なのでしょうがなくミノムシクリップを駆使して配線する羽目に…

5_25_1.jpg
(写真1:配線中。奥に見える白い板がブレッドボードです)

なんとか接続も終わり、いざテスト!……うまく動きません(;゜д゜)

そんなはずはないと配線を何度も確認したところ、どうもリレーにつないだクリップ同士が触れ合ってしまったために、ショートが起きてしまったようだということがわかりました。

そこで、しょうがなく基盤にはんだ付けすることになったのですが(あえて言おう、初めから、そうしろと)、みんなめんどくさがってやりたがらないので、じゃんけんで負けた人がやることに。

そして負けてしまった一番不器用な私、竹村は「こういうことこそ分業だ!適材適所だ!!」と主張しながら基盤と悪戦苦闘していました。
普段はじゃんけん強いのになあ…

5_25_2.jpg
(写真2:悪戦苦闘する竹村。ふじてつが面白がって撮っていました)

結局、作業の遅すぎる僕を見かねて二人とも手伝ってくれました。
そして完成した回路をテストしてみると…ちゃんと動くではありませんか!

5_25_3.jpg
(写真3:完成したDラッチ回路。ブレッドボードも使っています)

これにはみんなで一安心。なにせ、これがうまくいくかどうかで、コストが大幅に変わってくることになるのですから。

そして、今回は解説動画を撮ってみました。専門知識がなくてもわかると思いますので、ぜひ見てみてください。

(動画1:Dラッチ解説動画。実はtake 5です)

これからは、電卓の具体的な設計を米田とふじてつが、計算機(CPU)の大まかな設計を僕が、というように分業しながら作業を進めていくことになります。

それではまた、次回の更新で。


コスト圧縮に成功 /* まあリレー300個はいるんだけどね */

こんにちは、米田です。

5月22日の活動報告です。
前回、フジテツ氏が「あんな簡単な電卓に700個もリレー使うのか〜」などと書いておりましたが解決しました。概算で300個程度までに圧縮することが出来ました。
どこを減らしたのかというとメモリの部分です。電卓内部でメモリは計算結果やキー入力値を保持するのに使われますが当初の設計では「1bitにリレー7個」必要となっていました。つまりリレー1個を50円とすれば1bit350円ということとなり生協の醤油ラーメン1杯程度のコストとなってしまっていたわけです。
ここでメモリの設計を抜本的に見直しました。それまではトランジスタでメモリを構成する仕方を参考にそれをリレーで実現することを考えていたのですがそれをやめ、リレーに固有な性質を使って実現するようにしました。再設計された回路は次の図の通りです。DFF.jpg
図を見れば分かる通りメモリのコストは「1bitにリレー2個」まで削減されています。メモリや上図の詳しい説明についてはR君(活動報告「ブログ始めました」を参照)がそのうち記事を書いてくれることでしょう。

あと、この日は工大祭(東工大の文化祭)においてどこでこの企画を展示するか検討しました。

はい、この日はこんな感じでした。また今度。


[追記]

5月22日は、
「暑い」(フジテツ)
「寒い」(竹村)
「相当暑い」(米田)

これから季節、エアコンの設定温度について論争が起こりそう。


電卓の設計、始まる

こんにちは、ふじてつです。


週一更新とかなんとか言っていたような…
こ、今週から頑張ります。


先週は何をしたかというと、別にサボっていたわけではなく、
上野の科学博物館にあるリレー計算機を見に行きました。

が、計算機の中身を開けて見るわけにもいかず(当然)
思ったほどの収穫が得られず、時間だけが過ぎてしまったというわけです。

そんなこんなでブログに書くネタも少なく、更新を見送った次第であります。



さて、今週の活動ですが、
今週は計算機の試作機として、電卓の設計を始めました。

2桁と2桁の足し算と引き算ができる電卓になる予定です。


100円ショップにも普通に売っている電卓ですが、いざ自分で設計するとこれだけ機能を制限したものでもかなり複雑でした。


必要なリレーの数は概算でおよそ700個。
リレー1個50円としても約3万5千円で一体どんな高級な電卓なのかとうんざりしそうです。


とにもかくにも、設計が始まり、いよいよ活動も本格的になってきた感じです。
DSC00903_resized.jpg



ちなみに活動日は5月17日(金)でした。
活動から更新までにタイムラグがあるのは気のせいです。

次回の更新こそ、1週間後になるはずです。
それでは次の更新で。


4/27活動報告

こんにちは、竹村です。
ちょいと遅れましたが、先週の土曜日の活動の報告です。


4月27日は、初めて実際に回路を作るという、ちょっとした節目の日になりました。

僕、ふじてつ(藤田)、米田の3人で秋葉原に部品を買いに行き、米田の財布が空っぽだったとか部品が思ったより高かったとかアクシデントはありましたが、無事に購入して大学へ。

まずはどのようにリレーを使って論理ゲートを作るのかを確認し、設計図を書きました。

そして実際に自分たちでハンダ付けをやったのですが、ハンダ付けは思いのほか時間がかかるものですね。
僕はチュッパチャップスをうまく開封できない程度には不器用なので、軽い火傷までしてしまいました。
そんなこんなで、なんとか完成しました。

今回作ったのはT-FF(トリガーフリップフロップ)で、これを発振させることでクロックにしようと考えてます。

ドキドキしながら電源を入れてみると、なんと1回目でちゃんと動きました!
これにはもうみんなで大はしゃぎ。
動画を撮ったりハイタッチしたりして喜びました。



来週からは週1回のペースで更新していきます。
T-FF等のロジックに関する用語はそのうち解説用の記事を書いて説明しようと思っています。

それではまた次の更新で。


初期メンバー紹介

初期メンバーの自己紹介です。

・名前
 米田 優(よねだ ゆう)
・所属
 東京工業大学工学部有機材料工学科3年 (←化学系?)
・特技
 スポーツやっているときに対戦相手を声で威嚇できます。
・〜には目がない
 オライリーの本(読まないくせに古本屋で見ると必ず買ってしまう)
・ひとこと
 しかし、あれですよね。背は大きいに超したことはありません。


・名前
 竹村 慧(たけむら けい)
・所属
 東京工業大学理学部情報科学科3年 (←唯一の理学部)
・特技
 調子に乗ること
・〜には目がない
 日本のビール。やっぱラガーだよね。
・ひとこと
 この企画はどう考えても頭悪い。が、絶対楽しい。


・名前
 藤田 哲平(ふじた てっぺい)
・所属
 東京工業大学工学部制御システム工学科3年 (←機械系)
・特技
 調子に乗った竹村を流すこと
・〜には目がない
 ラーメンが好きなのでおすすめ教えてください
・ひとこと
 暇だから参加した。後悔はしていない。


ブログ始めました

こんにちは。アンチ半導体同盟(仮)の米田です。
私は東京工業大学の3年生です。
数人の友人とともに、リレー式計算機を作ろうと思い立ち、その軌跡を残すためにこのブログを始めました。
最終目標は、10月に開催される大学の文化祭でリレー式計算機を展示することです。


なぜリレー式計算機を作ろうと思ったかというと

R「今のコンピュータって中身どうなっているか全然わかんないよね」
Y「なんなら簡単なCPUでも作ってみますか?」
R「ええっ、作れるの!?」
Y「もちろんだとも(作ったことないけど)。どうせなら半導体ロジックでなくてリレーで作ってみると面白いかも(いくらかかるか分からんが)」

そんな会話が交わされ、Yこと私、米田はやる気に火がついてしまったのです。
まず、共にリレー式計算機を作る同志を集めに奔走しました。


ちなみに、リレーというのは簡単にいえば「電磁石で動くスイッチ」で、これを使ったリレー式計算機はとってもうるさいです(笑)
しかし、その分どこで何がおこっているかがわかりやすい(はず)です。


私が一人目の仲間として目を付けたのは、高校からの友人である竹村でした。
リレーを持って彼を訪ね
「これで計算機を作ろう!」
リレー

と誘ったところ、了承してくれました。

竹村は後に、こう語っていました。
「わけがわからなかったが、面白そうだったから了承した」
こんなテキトーなメンバーで大丈夫でしょうか…?


次の被害者は竹村と同じサークルに所属していた藤田です。

竹村は「リレー式計算機を作るのにはとんでもない根性と労力がいる」ということは理解していたので、やる気と体力があり、かつ『暇な人』を探していました。

その条件にちょうど当てはまった藤田に声をかけたところ
「どうせ暇だからいいよ」
と了承してくれました。竹村の狙い通りだったようです。


そんなこんなで集まった、米田、竹村、藤田の3人でこのアンチ半導体同盟(仮)はスタートしました。
これからは週1度のペースで活動報告をしようと思っています。


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プロフィール

アンチ半導体同盟(仮)

Author:アンチ半導体同盟(仮)
東京工業大学 工大祭 2013でリレー式計算機を展示します。
日時:10月12日(土)、10月13日(日)
場所:大岡山キャンパス西9号館W934講義室
企画名:リレー式計算機展

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