מהנדס ישראלי בנה מחשב אמיתי (16 bit) במשך 1,000 שעות עבודה  

עשרות אלפי סטודנטים ב-400 מוסדות שונים בעולם עברו את הקורס Nand to Tetris (או Nand2Tetris) של שמעון שוקן ונועם ניסן, במסגרתו הם בונים מערכת מחשב באמצעות סימולטור. לא במפתיע, רבים מהם עובדים היום בחברות החומרה הגדולות בעולם. גם תומר קרוניק, מהנדס באינטל ישראל, עבר את הקורס במהלך התואר, אבל הוא גם החליט לקחת את הקורס הזה צעד אחד קדימה, והחליט לנסות לראות האם אפשר לבנות את המחשב הוירטואלי הזה בעולם האמיתי. ספוילר: הוא הצליח.
ביום בונה את הליבה של אינטל, בלילה בונה מחשב משנות ה-80

לפי שקרוניק הגיע למשרה שלו כיום בתור מהנדס במחלקת CoreFE האחראית לפיתוח הלוגי של ליבות המעבדים של אינטל, הוא היה סטודנט לתואר בהנדסת חשמל באוניברסיטה העברית בירושלים ועובד במשרת סטודנט. במסגרת הלימודים שלו הוא עבר את הקורס Nand2Tetris, קורס חומרה פתוח לחלוטין שאותו מלמדים במאות אוניברסיטאות ברחבי העולם כבר למעלה מעשור. "זה קורס שהרבה אנשים שלמדו אותו יגידו שהוא הכי טוב. זה קורס שהוא סוג של Workshop שבונים בו מחשב מהשערים הלוגיים, כלומר אבני הבניין הכי יסודיות של מחשב שזה ה-Nand, בונים את המחשב עצמו, בונים אסמבלר, קומפיילר, שכבת מעבר תוכנתית, עליה מערכת הפעלה ובסוף אתה כותב בשפה עילית משחק כלשהו. זה מלמד אותך הכל מהברזלים עד למעלה", מספר קרוניק.

במסגרת הקורס, המשתתפים כותבים קוד שבעצם מייצג את החומרה על סימולטור שאמור להגיד לכם האם בעולם האמיתי היא הייתה עובדת. מסיבה לא ברורה, קרוניק החליט שהוא לא מסתפק באותו סימולטור שיגיד לו אם החומרה הייתה עובדת בעולם האמיתי, אלא רצה לבדוק האם זה באמת יכול לעבוד בחיים האמיתיים. "הסתכלתי באינטרנט וראיתי שאף אחד לא עשה את זה. אף אחד לא בנה אותו מאשכרה צ'יפים אמיתיים ביד. לבנות מחשב מרכיבים של שנות ה-80 זה לא בהכרח מעניין, אבל אותי הגניב להצליח להוכיח את זה. להראות שהמחשב הזה עובד על אמת בלי קסמים".
אחרי השנה הרביעית ללימודיו, הוא החליט ללכת על זה, והתחיל עם הזמנה ענקית מעלי אקספרס הכוללת שבבים, בקרים, מקלדת PS2, Breadboards, חוטים, שעונים, ספקים ועוד שלל מיכשור הנחוץ למשימה באלפי שקלים. אבל לפני שאתם מאשימים את קרוניק במשבר השבבים העולמי, הוא מספר שהשבבים שהזמין לצורך המשימה שבבים כל כך ישנים שהם כבר לא מיוצרים כיום. לדבריו, אלו שקיבל נראו כאילו נתלשו ממכשירים ישנים אחרים.

אין אמצע: או שזה עושה לכם חרדה, או שאתם מתים גם לערכות כאלו

אז האם המחשב הזה באמת יכול לצאת מהסימולטור לעולם האמיתי? כמו שניחשתם, זה הרבה יותר מורכב מזה. קרוניק מספר שבחצי הראשון של שלב ה-Design הכל די עובד כמו בסימולטור, אבל העיצוב הזה מניח הנחות לא פיזיקליות: בקורס, לדבריו, נותנים לך כתובת בזיכרון כך שהמחשב ידע על איזה מקש לחצתם במקלדת, והמעבד צריך לקרוא אותה. בסימולטור, יש לכם תוכנית שמתרגמת את מה שאתם לוחצים, אבל כשאתם יוצרים את המחשב מאפס בבית, אתם צריכים לתכנן וליצור מנגנון שיעשה את זה בשבילכם. "זה לקח את רוב הזמן", אומר קרוניק. "האתגר הגדול היה לסנכרן את המקלדת המסך והמעבד שכולם יגשו לאותו זיכרון RAM. היה את האתגר של להוסיף את התכנונים שלא נלמדו בקורס ואף אחד לדעתי לא תיכנן אותם ואז לקחת את כל הדיזיין הזה ביחד ולחבר אותו ל-Breadboard".

קרוניק אמנם מספר היום בגאווה על הפרויקט הדי מדהים שלו שעליו שקד בשנתיים וחצי האחרונות, אבל כשאני שואל אותו על הרגעים הקשים הוא מספר שהיו כאלו בשפע: "היו רגעים שנתקעתי על בעיות הזויות ודברים שלא התנהגו כמו שהם אמורים. כל פעם שהבנתי שאני יושב שבוע על משהו מסכן אמרתי שאני אקח שבוע אחורה ובדקתי אם אני נהנה ונחמד לי". אחרי שהוא היה מדי פעם לוקח הפסקות של 3 שבועות כדי "לנשום" לדבריו, הוא היה חוזר ללמוד את הבעיה ולחקור אותה מתוך הבנה פשוטה. "כל הבעיות שאתה רואה, יש להן גורם ברור וצריך למצוא אותו".

מהבאגים שצצו בזמן הפרויקט

הוא מספר על בעיות משונות עם מתחים, ריסטים, רעשים אנלוגיים מוזרים, ארטיפקטים משונים, מסגרות שנעלמות ושלל באגים, ובכל פעם שהיה פותר אחד, היה מגלה שעומדים מאחוריו עוד באגים אחרים שצריך לפתור. "היו רגעים שזה היה מייאש אבל לא הייתי מוכן לוותר".

כ-1,000 שעות עבודה לאחר מכן, קרוניק הגיע לסוף הפרויקט, לרגע שהוא מתאר כאנטי-קליימטי: "תקופה ארוכה ראיתי את סימני החיים של המחשב. ראיתי את המשחק רץ אבל כל 5 שניות הוא התרסק או שהיו ארטיפקטים וכל מיני בעיות שלא אמורות להיות שם. לא היה רגע שבו אמרתי או עכשיו זה עובד. זה היה כל פעם קצת יותר קצת יותר ואמרתי לעצמי עכשיו זה עובד. זו תחושה טובה אבל היו רגעים שהיו יותר משמעותיים כמו הפעם הראשונה שחיברתי את המסך למחשב והמסך נדלק. הרגע הראשון שהקלדתי משהו במקלדת והמשחק הגיב זה היה טירוף".

התוצאה הסופית היא מחשב עם מעבד 16-ביט, 32K זיכרון RAM, מקלדת ומסך שאפשר להריץ עליו משחקים כמו פונג. קרוניק מתאר אותו כמחשב עם כוח עיבוד משנות ה-80, אבל בניגוד לאלו שהיו תופסים חדרים שלמים, המחשב הזה אולי יתפוס לכם את השולחן.

אז אמנם המפרט לא מבטיח, אבל היינו חייבים להוציא את זה מהסיסטם שלנו ולשאול את קרוניק, "זה יריץ Crysis?". לצערנו, התשובה היא שלילית, "זה המחשב הכי פשוט שיכול להיות, אבל גם אותו קשה לעשות בעולם האמיתי".

קרוניק פירסם את כל הפרויקט ב-HackADay כך שאתם יכולים לראות את כל התהליך שעבר, וכמובן ששאלנו אותו מה הפרויקט הבא: "או וה או וה. הפרויקט הבא הוא ירח דבש עם אשתי. זה הדבר שאני עובד עליו". כשאני בכל זאת לוחץ אותו לתשובה על מה האתגר הטכנולוגי הבא שמסקרן אותו מעבר לשעות העבודה, הוא מספר כי הוא קיבל לא מעט השראה לאחרונה מסרטון ביוטיוב של מישהו שהצליח לחבר את הגיימבוי המקורי לממשק WiFi. "אולי משהו בתחום הזה של לקחת משהו קיים ישן ולהוסיף לו פונקציונליות של העידן החדש", הוא אומר. נאחל לו שהפעם זה יקח פחות שעות.