一名极客用 277248 个与非门,从零搭建了一台名副其实的计算机 NAND-16。没有 CPU 芯片,没有现成的逻辑器件,所有运算单元、存储和控制逻辑全部由最基础的与非门堆叠实现。项目网站展示了这台“门电路巨兽”的全貌:密密麻麻的门电路板层层相连,像一座微缩的城市。
二十七万个门电路只为证明一件事
与非门是数字电路的“原子”:理论上,仅用与非门就能搭建出任何数字逻辑,这是每个学计算机组成原理的人都背过的结论。NAND-16 把教科书里的这句话变成了实体:27 万多个门,逐级构成反相器、与门、或门,再往上是加法器、寄存器、内存,最终长成一台能跑程序的计算机。有网友指出,连 ROM 和 RAM 都是与非门阵列搭出来的,纯粹得不掺一丝杂质。这是对“图灵完备”最硬核的致敬。
数字 277248 本身就很说明问题。有网友换算了一下:一个与非门需要 2 个晶体管,这台机器相当于 55.4 万个晶体管,而 Intel 386 处理器有 27.5 万个晶体管。也就是说,这台手工堆出来的庞然大物,晶体管规模只相当于一颗上世纪 80 年代的 CPU。这组对比把集成电路的革命性讲得明明白白:不是让计算机成为可能,而是让计算机变得实用、便宜、小巧。没有集成电路,我们还在用房间大的机器算加减法。
从实用角度看,NAND-16 没有任何意义:速度慢、体积大、功耗感人,被几美元的单片机全方位碾压,跑个冒泡排序都要等到天荒地老。但它的价值从来不在实用,而在理解。亲手把 27 万个门连成一台计算机的人,对“计算”的理解会深入到骨髓——每一层抽象下面是什么,他都亲手摸过,这种体感是仿真软件给不了的。也有网友调侃,这像是把 Nand2Tetris 课程又往前推进了好几步。
无用之用的终极形态大概就是这样
这类项目是 Hacker News 的保留节目:不计成本、不问前途,只为验证一个想法。历史上很多伟大的工程突破,最早都长这个样子——先有人愿意干“傻事”,把不可能变成可能,后来者才知道路能走通。当然也有人泼冷水:几年前看到会觉得震撼,现在只觉得“还行”。但“还行”恰恰说明,这类极限工程正在变成社区的日常基本功,门槛被一代代极客亲手拆掉。
如果你学计算机组成原理时曾对着与非门符号发呆,NAND-16 就是那张图的终极答案:是的,真的可以,27 万多次,是的。从与非门到加法器,从寄存器到整机,每一步都有据可查。下次再有人问你“学这些有什么用”,把这个项目甩给他:有用没用另说,酷是真的酷。而“酷”,往往是伟大工程的第一推动力。