Gigatron TTL microcomputer是一个极其独特的复古计算机项目。它最大的特点是没有使用微处理器（CPU），而是完全通过基础的7400系列TTL逻辑芯片，从零构建出一台功能完整的8位计算机。对于想深入理解计算机底层硬件原理的爱好者而言，这个项目提供了一个绝佳的学习和实践平台。
智能速览
Gigatron使用7400系列TTL芯片构建，没有传统微处理器。
它的8位CPU集成处理了视频、音频和I/O功能，主频为6.25MHz。
项目全开源，适合硬件组装和软件模拟的学习。
指令集极其精简，采用RISC设计，仅有8条定长指令。
社区开发者为其添加了128KB内存扩展和SD卡支持。
实现一个软件模拟器约需1300行C代码，学习成本适中。
精华内容
Gigatron的魅力不仅在于其独特的设计，更在于它将计算机科学的基础原理以最纯粹的方式呈现出来。下面深入其架构与实现。
极简CPU设计
与所有8位计算机不同，Gigatron没有一颗现成的CPU。它的“CPU”由上百个德州仪器7400系列的TTL逻辑门电路搭建而成，是一颗真正“硬连线”的8位处理器。为了保持架构的极致简约，这颗CPU不仅要执行计算任务，还要负责生成视频信号、处理音频输出以及管理其他I/O操作。得益于6.25MHz的“高主频”，Gigatron能够流畅运行官方ROM内置的贪食蛇、打砖块和赛车等多款游戏。
独特的指令集
虽然硬件基础简约，但Gigatron的CPU设计思想却很先进，采用了精简指令集（RISC）设计，使用16位定长指令。其寄存器设计与经典的MOS6502处理器（如Apple II、NES中使用的CPU）有相似之处，拥有PC、A、X、Y等寄存器，但也有显著区别，例如它有专用的IO寄存器，却没有堆栈指针和处理器状态寄存器。整个指令集只有8条指令，分为LD/ST（加载/存储）和分支（B）两类，外加AND、OR、XOR、ADD、SUB五种ALU操作。分支条件则直接通过累加器（AC）的值来判断，而非专用状态寄存器。
模拟器的实现
由于原生汇编编程较为复杂，官方还提供了一个实验性的MOS6502模拟器，并于2022年在v6版本ROM中完成开发，让大多数6502软件得以运行。对于想体验Gigatron的人来说，软件模拟是门槛最低的方式。官方提供了基于JavaScript的jsemu，也有方便移植到FPGA的VHDL版本。实现一个Gigatron模拟器并不复杂，通常采用高层级模拟（HLE），即模拟CPU行为而非模拟底层每个TTL芯片。对于一个定长指令、仅有8条指令的CPU，其模拟器代码量约1300行C代码即可完成，与一个周末完成的“Ray Tracing in One Weekend”项目代码量相当。
社区与扩展
Gigatron项目由Marcel van Kervinck和Walter Belgers于2018年发布，但不幸的是，核心开发者Marcel于2020年5月病逝，官方套件也随之停售。庆幸的是，项目完全开源，社区接过了发展的火炬。社区开发者lb3361不仅开发了Gigatron的C编译器glcc，还制作了支持128KB内存的魔改ROM（dev128k7.rom），并为其添加了SD卡支持。这一内存扩展通过类似NES游戏卡带的Bank Switching技术实现，将原始64KB内存空间翻倍。许多模拟器，包括一些个人开发的项目，也跟进支持了这一128KB内存模式，让这台复古计算机的生命力得以延续。
