内存太贵，前微软工程师直接让AI帮忙造！给1970年古董电脑扩容4MB RAM，成功跑起UNIX

　　 整理 | 屠敏

　　 出品 | CSDN（ID：CSDNnews）

　　如今内存价格一路疯涨，不少人直呼「买不起内存了」，该怎么办？

　　自己造一个，似乎也不是不行。

　　这听起来像是硬件发烧友才会干的事，但最近，一位前微软工程师真的动手了。

　　Dave Plummer 曾参与开发 Windows 任务管理器和 Windows 弹球游戏。退休后，他依然没有闲下来，继续折腾各种计算机项目。

　　这一次，他借助 ChatGPT，从零设计了一块内存板，准备给一台诞生于 1970 年代的老电脑扩容 4MB RAM。

　　更有意思的是，Plummer 此前从未尝试过 FPGA 编程。从电路设计、PCB 布局，到 FPGA 控制器开发和实际硬件测试，他几乎是一路摸索着完成了整个项目。这番折腾，也让人看到了 AI 辅助开发在软件之外的另一种可能。

　　老电脑内存太贵，他决定自己造一个

　　Dave Plummer这次折腾的对象，是一台 DEC PDP-11。

　　这是一款诞生于 1970 年的经典小型计算机，在计算机发展史上有着相当重要的地位。UNIX 操作系统的早期发展，也与 PDP-11 密切相关。

　　不过，几十年过去，这些老电脑的配件早已不像现代硬件那样容易购买。尤其是内存。

　　Plummer在社交平台 X 上发帖吐槽，“如果你觉得普通内存已经够贵了，那不妨试试 PDP-11 的内存。只要能买到，价格差不多是每 MB 1000 美元。”

　　换句话说，想给这台老电脑配齐 4MB 内存，光内存本身就可能花掉 4000 美元。

　　这价格，别说给老电脑升级了，拿去买一台相当不错的现代电脑都绰绰有余。

　　于是，Plummer 决定换个思路：既然这么贵，那不如自己动手造一块。

　　从原理图到 PCB，ChatGPT 帮他一步步设计

　　这次项目并不是简单地把几颗内存芯片焊在一起。

　　Dave Plummer借助 ChatGPT 和在线电路设计工具 EasyEDA，从原理图开始，一步步完成电路设计、PCB 布局和布线，甚至连生产所需的物料清单也准备好了。

　　Dave Plummer 坦言自己此前做过 PCB，但从未尝试过如此复杂的项目。

　　要让这块自制内存真正运行起来，还得先了解 PDP-11 的硬件架构。

　　不分 PDP-11 机型采用 Q-Bus 总线连接各类功能板卡。因此，Dave Plummer 将这块自制内存设计成一张独立板卡，再与搭载 M8190 处理器的板卡一同插入背板，进行实际测试。

　　这块内存板的核心是一颗 Lattice MachXO2 FPGA 芯片（型号为 2000HC），负责充当内存控制器，外接 4 颗 ISSI 的 1MB 存储芯片。此外，板卡还配备了 U2S 输入输出芯片、DIP 拨码开关、通信接口及若干电容，共同组成完整的电路。

　　在地址空间方面，M8190 所在系统采用 22 位地址寻址，支持最高 4MB 的寻址空间，其中顶部 256KB 地址空间预留给输入输出设备和只读存储器（ROM）。这也意味着，自制内存板不仅要提供足够的存储容量，还必须遵循原有系统的地址映射规则。

　　简单来说，FPGA 负责协调现代存储芯片与 PDP-11 之间的数据传输，让这台老电脑能够按照原有的方式访问内存。

　　设计完成后，Dave Plummer一口气订购了 5 块 PCB，准备开始实际测试。

　　至此，一块自制内存板的硬件设计基本完成。但真正的挑战，才刚刚开始。

　　第一次给 FPGA 刷程序，折腾了好几轮，最终成功跑起了 Unix

　　电路板做好了，不代表它就能正常工作。

　　Dave Plummer接下来需要把自己编写的 FPGA 程序烧录进去。问题是，他此前从未对 FPGA 芯片进行烧录编程。

　　于是，他又买了一块 FT232H 转接板，把它连接起来。后来又安装了 openFPGALoader，开始摸索整个烧录流程。

　　中间没少踩坑。经历几次失败后，他终于成功把程序写进 FPGA。“这对我来说完全是一个全新的领域！”Dave Plummer 说道。

　　随后，他把新做的 RAM 板插入 PDP-11 的背板，与搭载 M8190 CPU 的主板一起进行测试。

　　这时候，好消息来了。

　　电脑已经能够识别这块新内存板，系统也显示出了 4MB RAM，以及预留给 ROM 的地址空间。对于一个第一次尝试如此复杂硬件项目、此前甚至没给 FPGA 刷过程序的人来说，这已经是相当不错的进展。

　　但Dave Plummer很快发现，事情还没完。

　　在测试过程中，Dave Plummer遇到了一个相当基础、却又容易踩坑的问题：这块 RAM 无法正常访问奇数地址。

　　问题出在内存控制器对数据的处理方式上。

　　PDP-11 采用 16 位数据总线，一次可以传输两个字节。读取数据时，CPU 会根据地址，自动从这两个字节中选出自己需要的那个。

　　但Dave Plummer设计的内存控制器，仍然需要一次返回完整的两个字节。写入时也一样：CPU 需要通过位选择信号，告诉内存控制器究竟要修改哪一个字节。否则，整个 16 位数据都可能被写入，导致另一个字节的数据也遭到覆盖。

　　显然，Dave Plummer最初的 FPGA 代码没有正确处理这一逻辑，导致内存访问出现问题。

　　一位网友对此开玩笑说，他「造出了 4MB 内存，结果最后只有 2MB」。

　　Dave Plummer则回应称，这块内存「只能返回每隔一个字」，也印证了问题出在数据访问逻辑上。

　　好在，这并不意味着内存板本身出了大问题。在后续发布的 X 内容中，Plummer 更新了项目进展，其表示：「我搞定了！修改了 FPGA 代码……现在已经通过了所有测试！」

　　更让人兴奋的是，他不仅修复了内存访问问题，还成功让这台 PDP-11 启动了 UNIX 多用户模式。

　　其中，多用户模式意味着系统需要同时管理多个用户和进程，对内存的稳定性和完整性提出了更高要求。

　　相比普通内存测试，能够启动 UNIX 多用户模式，显然是更有说服力的验证。而这次成功，也让整个项目从「看起来能用」变成了真正意义上的可用。

　　有人建议用树莓派，他说自己早就试过了

　　对于一台诞生于 1970 年的老电脑来说，能够用一块现代自制内存板实现 4MB 扩容，本身就相当有意思。随着 Dave Plummer 将自己的这次尝试分享出来，也引发了不少的讨论。

　　也有网友提出了另一种思路：既然老电脑的内存接口这么麻烦，为什么不直接用树莓派连接 PDP-11 的总线，通过软件模拟内存？

　　Plummer 的回答倒是很干脆：他上周基本已经这么做过了。

　　此前，他使用了一块现代 QBone DEC 接口板，上面搭载着 BeagleBone Black，通过软件方式为 PDP-11 提供内存支持。

　　也就是说，这次 FPGA 内存板并不是他解决老电脑内存问题的唯一方案，而是一次更接近传统硬件实现的尝试。

　　回头看这次折腾，最有意思的地方或许并不是 ChatGPT 一次性设计出了一块完美的 RAM。

　　从原理图、PCB 布局到 FPGA 编程，AI 帮Dave Plummer跨过了不少陌生领域的门槛，但实际测试中遇到的问题，仍然需要他自己一点点排查、修改和验证。

　　而现在，这块自制 RAM 已经不只是「看起来能用」了。它通过了测试，还让一台诞生于 1970 年代的老电脑成功启动了 UNIX 多用户模式。

　　对于一位第一次尝试 FPGA 编程的老工程师来说，这场折腾显然还挺值。

　　参考：

　　https://x.com/davepl1968/status/2115871903114260528

　　https://www.tomshardware.com/pc-components/ram/veteran-microsoft-engineer-makes-his-own-ram-from-scratch-using-ai-attempts-to-build-4mb-of-1970s-pdp-11-ram-from-scratch