TD4 : le plus petit CPU pour comprendre comment ça marche
Pourquoi ça compte pour toi
Tu veux vraiment comprendre ce que font les CPU au lieu de juste les utiliser ? Le TD4 te montre chaque bit qui bouge, chaque porte logique qui s'active. Zéro magie, zéro microcode caché — juste de l'électronique pure. Idéal si tu fais de l'embarqué ou si tu as envie de savoir ce qui se passe réellement sous le capot.
Ce qu'il faut retenir
- 1.Un vrai processeur 4 bits qu'on assemble soi-même avec des composants des années 70 (74HC-series)
- 2.12 instructions, 16 octets de mémoire programmable via interrupteurs DIP : tu vois chaque décision du CPU
- 3.Pas de firmware, pas de cache, pas de microcode : juste de la logique matérielle directe
- 4.Projets testés : compteurs, addition, conditions — tout fonctionne, tout s'explique
Pourquoi le TD4 n'est pas qu'un gadget
Le TD4 vient du livre japonais « How to Build a CPU » de Kaoru Tonami. L'auteur a fait un pari radical : construire un CPU complet avec des circuits logiques TTL du commerce, sans microprogrammation, sans complexité cachée.
Résultat : tu vois exactement comment un bit sort d'un interrupteur, passe par un multiplexeur, entre dans un registre, et ressort sous forme d'instruction. C'est le « Hello World » de l'architecture informatique.
L'architecture en trois phrases
Le TD4 utilise un jeu de composants simple : des compteurs 74HC161 pour les registres A, B et le compteur de programme, des multiplexeurs 74HC153 pour l'ALU, et des portes NAND/AND pour décoder les instructions. L'horloge est générée par un simple 74HC14. Et les diodes 1N4148 agissent comme une matrice de ROM physique : elles empêchent le courant de rebondir quand plusieurs interrupteurs DIP sont fermés.
L'assemblage : plus simple que tu le crois
La carte est directe. Les seuls composants CMS sont les 4 LEDs et le connecteur Micro-USB (et honnêtement, tu peux souder juste les broches 1 et 5 du USB). Le vrai temps ? Les 1N4148 individuels — mais c'est juste répétitif, pas difficile.
Ensuite, plus rien à faire. Zéro calibration, zéro firmware. Tu alimentes en 5V et c'est parti.
Programmer le TD4 : du papier à JavaScript
Tu programmes via les interrupteurs DIP : chaque position représente un bit de mémoire. L'auteur a créé un petit outil web en JavaScript qui convertit du code assembleur en positions DIP — très pratique pour itérer vite.
Les instructions disponibles sont basiques (12 au total), donc tes programmes sont modestes. Mais ils fonctionnent. L'auteur a testé des compteurs avec conditions : le CPU lit un DIP, incrémente, réinitialise à 0xF. Tout s'exécute par des chemins électriques directs.
Pourquoi c'est un outil pédagogique dingue
Un CPU moderne ? Microcode caché, cache, couches d'abstraction. TD4 ? Rien que la physique et la logique. Tu apprends l'architecture en la voyant fonctionner en direct, pas en la lisant dans un polycopié.
Parfait pour l'embarqué, parfait pour démystifier ce qui se passe vraiment.
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