クロック周波数6 Hzの機械式自作CPU

suntear曰く、"機械による自動計算の試みは，古くは 16 世紀前半のシッカルトの計算機や，17 世紀のパスカリーヌにまでさかのぼる．10 年ぐらい前でも，図書館で対数表の分厚い冊子を見かけることがあったので，計算機が気軽に利用できるようになったのはつい最近のことらしい．現在では，あらゆる場面で計算機が威力を発揮している反面，完全にブラックボックス化され，感覚的に理解し得る存在ではなくなった．このような現状に，昔を懐かしく思う技術者の皆さんに興味深いプロジェクトを紹介したい．
これは長崎の MAD 氏によるリレーで計算機を作ろうという試みである． 使用したリレーは 800 個．かってのリレー計算機の内部表現は，そろばんと同じ 2 - 5 進数で作ることが多かったようであるが，この計算機は 2 進化 10 進数 (BCD) を採用している．プログラ厶処理までは実装しなかったものの，ALU (arithmetic logic unit) を備えているというのも面白い．簡単な CPU のようだ．できるだけ接点の摩耗を防ぐために，計算の時だけ 6 Hz 程度のクロックが注入されるとのことである．2001 年 12 月に 4 桁の足し算が成功し，その後少しの修正をして 2002 年 5 月にとりあえずプロジェクトは終了となっている．
製作に関する話題も面白く，LED アレー表示のための BCD のデコードに負論理を使った方が回路が簡単になるといった話題など，いろいろと興味は尽きない．また，実際に 1234 + 5678 を計算するデモが MPEG ファイルで提供されている．
これは実用に供さないことに真剣に取り組む技術者のロマンである．当然理論についてその是非を議論するのはナンセンスであることをご承知願いたい．テンキーが押されるたびにそれに応えるように響く継電音．ひととき技術者的古えのロマンに浸ってみてはどうだろうか．"

気に入った

[messo (7339)]

表示だけでかいセグメントLEDのセンスはいい(笑)
文中の掛け算表って
　1　2　4　8
-+----------
1|1　2　4　8
2|2　4　8 16
4|4　8 16 32
8|8 16 32 64
これって単純に10進→２進にして掛け算してだけでは？
５*５(101*101)→（4+1）×（4+1）→16（4.4）+4（1.4）+4（4.1）+1（1.1）→25
＃これテーブル以前にシフトすればテーブルすらいらないかと。

計算機の場合５（101）を４倍（２bitシフト）に５（101）を加える方が速い

１倍　４倍
00101 10100

加算
10100
00101
-----
11010
＃掛け算アルゴリズム某コメットのアセンブラで書いた記憶が…

ムービー見たが [fsinet.or.jp]
1234 ＋時 4000→3400→2340→1234
5678 ＝時 1234→2123→1212→9121→6912
上から数がシフトする感じである。
この際、紙テープで演算結果が出てくるなら笑えるかもね＜紙テープ式のプロセッサって誰か作りませんかね。
鈍さ克服すべく最新テクノロジーで高速化するものホントの夢になるのではないでしょうかね。
ニューロンＭＯＳトランジスター [google.co.jp]をの作動をリレーで行い高速化する
演算速度の大幅な向上と文中でぼやいていた5V12Vロジックが多く9Vリレーが安いってもの
フローティングゲートを増やす事を前提とするなちょうどいいのではないかと。

＃これ奥さんがいたら殺されそうなプロジェクトに見えますが…
＃あなた変な計算機と私のどちらが大切なの！
＃『計算機…』
＃不機嫌そうな表情をされた。即資金流れが止まりプロジェクトは完全に潰された。

Re:気に入った

[Anonymous Coward]

>＃不機嫌そうな表情をされた。即資金流れが止まりプロジェクトは完全に潰された。

もうダメか… そう思いかけたとき大逆転が起きた。
妻の浮気だった。
「これで離婚にもっていける！結婚生活よりもリレー式電卓だ！」
男のロマンがよみがえった。

# リレー式電卓の作者と文とは関係ございません。

CPUとは

[Arimac (10826)]

昭和50年に電気学会の出した「電子計算機」という文部省検定済教科書によると，
電子計算機は入力装置，出力装置，記憶装置(主記憶装置，補助記憶装置)，
演算装置(ALU)，制御装置(CU)からなり，
これらのうち主記憶装置，演算装置，制御装置をまとめたものが
中央処理装置(CPU)と呼ぶと書いてあります。
#GoogleするとALU+CU+Registerだったり、ALU+CUだけだったり、困ったもんだ・・・

Re:CPUとは

[Anonymous Coward]

主記憶装置ってＲＡＭとかＲＯＭとかを指すのでは。
ＣＰＵに主記憶装置を含めるのは間違いとみた。

Re:CPUとは

[Arimac (10826)]

CPU=マイクロプロセッサーと勘違いしていませんか？(^^;
マイクロプロセッサーがインテルによって発明される前に
CPU(中央処理装置)は存在していて，それにタイプライタや
磁気テープ装置，紙テープリーダ，紙テープパンチャ，
磁気ディスク装置，磁気ドラム装置などを繋げていました．
その時，中央処理装置に入っていたものが主記憶装置，
演算装置，制御装置だったのです．

MADさん(?)も
「あと一歩踏み出して、思い切ってＣＰＵにすれば、
電卓のプログラムを作ればいいから機能を追加するのが楽だな・・・・・・」
と書いているように，まだCPUではないということは
分かっているようです(^^;

何を隠そう私も独自のコンピューター(TTL式)を作りたくて挑戦していた
こと(設計だけ)もあったのですがレースやハザードの問題を解決できず，
挫折してしまいました(^^;

それにしても今は\50x800で作れるのですか(^^;

Re:CPUとは

[Arimac (10826)]

>マイクロプロセッサーがインテルによって発明
ビジコンでしたm(_ _)m
#突っ込まれてなくて良かった(^^;

Re:CPUとは

[Anonymous Coward]

ＣＰＵに主記憶装置を含めるのは間違いとみた。

最近のプロセッサのアーキテクチャで言えば、機能面からいくとキャッシュは主記憶(の一部)がCPU内部に顔を出している、と見ることもできます。

で、

[Futaro (2025)]

このタレコミを見て「リレー計算機シミュレータ」なるソフトウエアを作る人って、けっこういるんじゃないか？リレーのMTBFも考慮した故障とかもあって、取り替えないと動かなくなるとか。。。。

考えようによっては面白くないかもしれんが、ゲームにいいかも。

Re:で、

[MZK (2802)]

なんとなく4bitの簡易ＡＬＵを作ってみました [geocities.co.jp]。
一応ＡＬＵ部はOR,AND,XOR,NOT,3bit入力多数決回路相当の組み合わせで作ってます。

--
// ＭＺＫ

Re:で、

[Anonymous Coward]

　、、、ってゆうかー。
　回路シミュレータとかで、これ造ってみたいかもー。

＃学生時代、BDC表示部造るだけで手に負えなかったのでAC

ロマン…

[u1p (2709)]

ばーさんちに手回し式の計算機があったり、
期待して入った高校の計算機部が本当の計算機だったり、
機械式の暗号機を修理していた過去をもってたせいで、
そういうのにロマンを感じなかったりするんですが。
心が乾いているんでしょうか、私。

Re:ロマン…

[torus (9980)]

むしろ潤いすぎ。

--
use Test::More 'no_plan';

Re:ロマン…

[abilitei (1889)]

うちの学校の計算部は、計算尺部が前身です。もう使われていませんが、
３０本ほどの計算尺が捨てられ、１０本ほど残してあります。

タイガー式とか展示用に欲しいけどなぁ・・・

Re:ロマン…

[kiraku_ann (10493)]

タイガー式計算機、骨董市とかで時々見ますよ。
自分は「山形大学備品」の金属板貼られた奴を
マニュアル・ビニールカバー（歯車に埃が入らないように！）
付き美品を５０００円弱で買いましたが、持ち帰るのが
すさまじく重くて苦労した記憶が。

もちろん玄関の飾りになってます。

Re:ロマン…

[G7 (3009)]

へへーん。持ってるもんねー。
随分前に、いとこに貰った。
おういや電子ブロックもあのいとこから貰ったんだったな。俺ってお得な人生…

おっと。こないだ友人にあげちゃったんだっけ。
そいつ、なんか修理に勤しんでいるらしい(^^;。
こないだ「計算できたぜ」とか連絡があったな。

あんまり関係ないけど、タイガーを6Hzで「駆動」する様を想像してしまった。
つまりあのレバーを最大360RPM(笑)で回すわけで、結構すごいものが有るかも。やかましいことこの上なかろう。

#タイガーによる開平のやりかたを思い出せないのでG7

屈折都市

[SteppingWind (2654)]

今は無きメカニックマガジンの「屈折都市」シリーズ大阪編で, 大坂城の奥深く巨大な算盤が無限に続く「すーぱーこんぴゅーた」で算盤玉が目にも止まらぬ速度で動かされているというシーンを思い出してしまった.

Re:屈折都市

[Carol (2812)]

な、懐かしい。
関所があったりしたんですよね。

#記憶があいまいだなぁ..

Re:屈折都市

[H_Hucke (8626)]

『王立宇宙軍　オネアミスの翼』に巨大なリレー計算機（みたいな
もの）がなんか懸命に稼働しているシーンや、計算機のメンテ
（プログラミング？）をシロツグたちがやっているシーンが出て
きたのをおもい出しました。

#フィクションの中の機械式計算機つながりということで。
#そういえば夕べ、CATV でオネアミスの翼が放送されていました。
#見なかったですが‥‥明日の午後にも放映されるからひさしぶり
#に見てみようかな。

天空の城

[kwd (12031)]

ラピュタの中心部で、浮遊する石がカコンカコンいいながら玉突きのように動いて全体を司っていたのを思い出しました。
（激しくオフトピですが……）

--
"Make Love, Not War"

Re:屈折都市

[mizuki tohru (2645)]

”オオサカを支配するメイン・コンピュータとは、九代目鉄砲光三郎がやぐらの上で高らかに唱う「河内十人斬り」の歌声にあわせ、向こうの端が霞んで見えないほどの広大なホールに何十万、何百万と並んだ算盤が弾かれることによって駆動される、人力コンピュータであったのだ！！”
金子隆一「屈折都市・サイバノポリス」メカニックマガジン誌1983年10月号

　しかし、算盤をメモリとして使うというのは、いいかも知れません。算盤を鉄道の線路のごとくひいて、上に台車を載せて機械式チューリングマシンを実現する、というのはどうでせうか。

Re:屈折都市

[G7 (3009)]

つーか、JRのあの潤沢なリソースつまり線路と車体を使って、チューリングマシンを構築したくなったのでG7

Brainfuck言語で「次の駅まで行け」とか指示するんだろうか？

「機械式」？

[Anonymous Coward]

リレー式計算機だったら、機械式とは呼ばないんじゃないでしょうか。
「機械式」っていうから、BabbageのEngine [ed-thelen.org]みたいに、
歯車とかカムとかレバーとかで演算するのかと思っちゃいました。

Re:「機械式」？

[krackmania (7864)]

機械式リレー（メカニカル・リレー）を使用してるから
機械式じゃないんですかね。

FACOM　128B [hidecnet.ne.jp]をついでに思い出した。

動くのか!!
調べてみたら富士通が日本で初のリレー式コンピュータ作ったのか。

＞BabbageのEngine

これ動いてる所ないかな・・見たいなあ。
けど今作ったら逆に凄くないか？コレは。
昔セイコーのゼンマイ式（巻く奴ね）時計直した事あるけど
部品なんか今時換えなくて苦労した･･･｡

Re:「機械式」？

[Anonymous Coward]

BabbageのDifference Engineですが、1985年から1991年にかけて、
ロンドン科学博物館の手で 実際に製作 [sciencemuseum.org.uk]されています。
Babbageが残したDifference Engine No.2の図面を元に製作したものです。
細かな問題点こそあったものの、基本的にはBabbageの設計どおりに作動したそうです。

Re:「機械式」？

[skimsr (9280)]

＞BabbageのDifference Engineですが、1985年から1991年にかけて、
＞ロンドン科学博物館の手で 実際に製作 [sciencemuseum.org.uk]されています。

すごい…。実物をぜひ見てみたいです。うわ～ロンドン行きて～。
ここの写真 [sciencemuseum.org.uk]なんかも，見ててわくわくします。

Re:「機械式」？

[ice_slado (7820)]

数年前神戸市立博物館 [city.kobe.jp]で大英科学博物館展 [nittsu.co.jp]が開催されたとき見てきました
さすがに実演はしてませんでしたが、こう、じ～んとくるモノが．．．

当時の現場からすぐ近くだった

Re:「機械式」？

[kamuy (1690)]

確かに誤解を招く表題ですね。
表題だけ見てワクワクしてたのですが、よくよく読んでみたら単にリレー式ってだけで、かなりガックリ。
つか、本人が「リレー式電卓」って言ってんだから、せめて「リレー式自作CPU」で止めておくべきかと。

#ネタもとの「電卓」って、「電気リレー式卓型計算機」の略か?(笑)
#む、リレーがダブるか…

--
-+- 想像力を超え｢創造力｣をも凌駕する、それが『妄想力』!! -+-

卒研にやろうと思ってたのに

[wabix (3594)]

『リレーで目に見えるコンピュータを』
って、題材で卒研やろうと思ってたのに。
先にヤラレテタ。鬱だ。

やりたいことはいっぱいあるけど、
まさかこの題材が他人に先越されてるとは。
他のにしなきゃ～ならんなぁ～。(TーT

# この記事読んだのが学部3年でよかった。

マイクロマシンで実現するという名目で

[sameshima (10060)]

歯車式計算機はどう？

実家に電動式の歯車計算機があります。
基本的にはタイガー計算機の手回し部分にモータがついたものですが
桁上げ、桁下げも自動でやるようになっていて、本体にのっかっているような構造になってる
レジスタ部分がギアチェンジするように左右にガッちゃんガッちゃんとうごいてたはず。。
「１割３」をすると止まらなくなり、油が焼ける匂いがします。

バスアービトレーションとかも歯車のギアチェンジでできないかしら？

Re:卒研にやろうと思ってたのに

[torus (9980)]

ねたがかぶったとしても、 着眼点や問題に対する解決の方向性などを変えて取り組めば大丈夫なんじゃないですか？

むしろだれかが一通り作ったものの方が、 問題点とかもあるていど分かるわけだし、 卒研みたいに短時間で一定の成果をあげたい場合は、 ちょうどいいんじゃないかなー？

--
use Test::More 'no_plan';

Re:卒研にやろうと思ってたのに

[abilitei (1889)]

それならば、ＣＯＭＥＴIIを標準ロジックＩＣだけで完成させて、その上でＣＡＳＬIIを動作させてください。
ＣＯＭＥＴの設計はしたけど、実現できなかったんだよなぁ・・・
今は、設計している時間が無くて(^^;

Re:卒研にやろうと思ってたのに

[Anonymous Coward]

それは、1988年4月号のトランジスタ技術で特集しているのでは？
記憶では、仕様に不明瞭な点が多く、適当に（いいかげんではなく）決めたところが結構あったはず。

Re:卒研にやろうと思ってたのに

[Anonymous Coward]

、、、なんてーか、このてーどのことで「先を越された」とかってのは、世の中なめてねーか？
世の中、たいてーのこたー誰かが挑戦してる。
ほんとーにやろーてんなら、誰かがやったなんて、かんけーねー。
やりたかったらやれ、むしろこれを超えるつもりで。

Re:卒研にやろうと思ってたのに

[wabix (3594)]

、、、なんてーか、このてーどのことで「先を越された」とかってのは、世の中なめてねーか？
世の中、たいてーのこたー誰かが挑戦してる。
ほんとーにやろーてんなら、誰かがやったなんて、かんけーねー。
やりたかったらやれ、むしろこれを超えるつもりで。

返す言葉もない。
全くもってその通りだ。

覚えておきます。

そして

[Anonymous Coward]

「パクられた」と言われて訴えられるという罠。

Re:そして

[G7 (3009)]

それなんだよな、問題は。

巨人の肩だと思って乗ったら、巨人のハリコで、ずぼっと足元が抜けて奈落に落ちてしまう、みたいな感じの「罠」が
最近は至る所に張り巡らされてるんですよね。

これでどこが技術振興の役に立っているんだか…＞特許

余談：
こないだのProjectXは、ゼロックスとキヤノン(だっけ)のコピー機の特許奪い合い(笑)の話だったようですね。
情けなさ全開でした。まだ無い技術を(動機はさておき)作ってモノにしたこと自体は賞賛に値するけど、
そもそも動機(=なぜ必要なのか)が寒いんだよな。
車輪の再発明をしろと要請されるんだから科学＆技術的に本末転倒も甚だしい。商業的(かつ法律的)意味「しか」無いじゃん。

余談2:
OpenOffice.orgの書籍が何冊か出ていて、しかも幾つかではOpenSourceの紹介までしているってのは、
最近感じた「ささやかな幸せ」の1つです。

Re:卒研にやろうと思ってたのに

[Anonymous Coward]

ドイツのツーゼさんが作っております。
http://irb.cs.tu-berlin.de/~zuse/Konrad_Zuse/en/Rechner_Z3.html

その名もz-3．VMWかよ。

ニューロンＭＯＳトランジスターのリレー式でど！

[messo (7339)]

"４端子デバイス"（PDF） [ieice.or.jp]
上手く作れば桁上がりの判定が高速化され面白いものが作れそうです。

卒論にちょうどいい材料ではないでしょうか？
生物のニューロンなんてコンピュータに比べれば桁外れに遅いデバイスですが
コンピュータより速い判断が出来ます。それをリレーで証明できれば十分では？

＃作ってみたいが時間がないなぁ。
＃あちらとくれば同時に作動するニューロンいやリレーの動く数が多いので電源は大きめにね。
＃複数のリレーでフローティングゲートを模しアナログの価を可変閾値として判別すると…
＃考えただけで面白そうっす。これプロセッサーに使われたら面白そう。
＃プログラムの概念が大幅に変るかも知れませんが。
興味がある人は読んでみてはどう

ラダー図

[Arimac (10826)]

>そして、三菱のシーケンサ用に作成した、「ナイトライダー」のラダー図を、参考までに示します。
その昔、とある会社にいる時に勢いで三菱のシーケンサ用の回路エディタを作りました(^^;
(PC-98用，C言語で作成)
社内用に作ったのですが，その後どうなったのやら・・・(^^;
#探せばひょっとしてソースがあるかも・・・
#オムロン用も何か作ったなぁ。ファイル解析して(^^;

機械式ではなく電気式では

[Anonymous Coward]

　リレー計算機なので電気式というべきでは？
　タイトルをみて思わずディファレンスエンジンを想像しました。
　

文章よみづら。。。

[Anonymous Coward]

まだ半分しかよめてないです。。。

Re:文章よみづら。。。

[Anonymous Coward]

ようやく読み終わった。。。
最後の映像見て度肝を抜かされた。

次はどんな事に興味を持って、作ってくれるのかが楽しみ。

すごいと思います。

[Anonymous Coward]

文章がながーいからまだ読み切れてないんですが、
「字が汚くてもすごいなぁ」ってのが最初の感想でした（笑）
図面も、いちおう工業高校に通っていたので理解できたので、
「はぁ～なるほどぉ」という感じです。
この人と私の違いは、
「既にあるものを作ってみよう」と思うか思わないか…ではないかと思いました
すなおにすごいと思います。

で、気になるのは

[Anonymous Coward]

その箱にインストールするOSですけど、

NetBSD [netbsd.org]なんかが対応してそうですね。(:

Re:で、気になるのは

[G7 (3009)]

ITRONとかじゃないのか…

6Hzで「リアルタイム」OSと言われても、微妙に困っちゃうんでG7
#いや、もちろんそれでもOKな場合も有ります。有りますけど、ね…

ま、OS(の選択肢)なんてものは、研究段階(や研究所から出てこない奴(笑))を含めれば
世の中には星の数ほど有るわけで、なんともかんともですが。

Re:ごめん

[Shimma (10015)]

同じく。液体窒素の次は何だ？とか思いながらリンクをクリック……