Компьютер Ершова
Собери свой компьютер: от провода и вентилей до работающего 8-битного процессора
Начать обучениеЧто это такое
«Компьютер Ершова» — браузерный практикум по цифровой схемотехнике и архитектуре ЭВМ с симулятором логических схем. Здесь вы собираете компьютер «снизу вверх»: от первого провода и логических вентилей до 8-битного процессора с собственной шиной данных, памятью и ассемблером, на котором в финале запустите «Змейку». А в продвинутых модулях — переходите к структурному Verilog, блоку управления и выгрузке схемы на плату Tang Nano 9K. Всё работает прямо в браузере без установки и регистрации.
Что внутри
Да будет свет!
Источник → приёмник. Самый первый провод.
Отрицание
Инвертор НЕ из одного NAND.
Идеальная пара
Логическое И (AND) из NAND и NOT.
Хотя бы один
Логическое ИЛИ (OR) по де Моргану.
Строгий выбор
Исключающее ИЛИ (XOR).
Полусумматор
Сумма (XOR) + перенос (AND).
Сумматор
Полный: A, B, CarryIn → Sum, CarryOut.
8-битный Сумматор
Каскад из 8 сумматоров. Шины.
Перекрёсток
Мультиплексор MUX: переключатель 2→1.
Замыкание
SR-защёлка из NOR. Основа памяти.
Умный запоминатель
D-триггер. Запись по фронту Clock.
Осязаемая память
8-битный регистр из 8 DFF. Светодиоды покажут байт.
Выбор операции
Мультиплексор выбирает результат: ADD, AND или OR.
Сердце математики
АЛУ: ADD, AND, OR, XOR, NOT, SHL, SHR.
Пульс системы
Ручной такт. Концепция Clock. Счётчик на LED8.
Счётчик команд
PC из регистра и АЛУ. Перебор адресов.
Анатомия дешифратора
Инструкция → сигналы управления.
ФИНАЛ: Компьютер Ершова
Harvard-процессор. Собери и запрограммируй!
Программа курса → — таймлайн 47 готовых уровней и анонс части 5.
Для кого этот практикум
Школьники
Информатика на практике: схемы, которые вы собираете и сразу проверяете.
Студенты
Тренажёр к курсу «Архитектура ЭВМ»: вентили, регистры, АЛУ, процессор.
Энтузиасты
Для тех, кто хочет понять, почему процессор выполняет именно ваш код.
Школам и вузам — как внедрить «Компьютер Ершова» в учебное заведение. Проекты по ФГОС — готовые темы итогового проекта по информатике с работающими прототипами.
Чему вы научитесь
Пошаговое обучение
47 уровней: провод, вентили AND, OR, NOT, сумматоры, триггеры, регистры, АЛУ и в финале работающий 8-битный процессор. Каждый уровень открывает новые компоненты.
Визуальное программирование
На старте — только интерактивный холст: соединяйте логические элементы проводами и в реальном времени наблюдайте, как переключаются сигналы. Логика работы схем проверяется интерактивными тестами и таблицами истинности прямо на экране.
Настоящая архитектура
Полноценная учебная Гарвардская архитектура: раздельная память команд (ROM) и данных (RAM), АЛУ на 8 операций, регистры и счётчик команд. Вы сами собираете тракт данных и видите каждый такт работы процессора.
Текстовое проектирование
После визуальных схем вы освоите структурный Verilog — текстовый язык описания аппаратуры. Вентили, шины и модули описываются кодом и тут же появляются в RTL Viewer.
Чем отличается от других курсов
Nand2Tetris — сильный курс, Turing Complete — сильная игра, CircuitVerse — сильный симулятор. «Компьютер Ершова» объединяет эти подходы в одну образовательную траекторию:
- единый маршрут: сигнал → провод → вентили → процессор → ассемблер → Verilog → FPGA;
- автоматическая проверка по таблицам истинности, микротесты на понимание и намеренно сломанные схемы для обучения отладке;
- игровой слой «Транзисторный забег» — вторая форма того же учебного материала;
- в финале — перенос вашего процессора на реальную плату Tang Nano 9K.
Подробнее — конкурентный анализ и сравнения.
Как это работает
Собирайте схемы из логических элементов в браузере. Перетаскивайте компоненты на холст, соединяйте их проводами и сразу наблюдайте результат. Встроенная система проверки сравнивает поведение вашей схемы с таблицей истинности. Вы сразу видите, какие биты совпали, а какие нет.
Продвинутый уровень
После процессора начинается самое интересное: ROM и RAM, шины данных, дешифратор команд, порты ввода-вывода. Встроенный ассемблер позволяет программировать собранную архитектуру, а новые компоненты открывают периферию и игры.
Язык Verilog
Переход от графических элементов к Verilog. Текстовый редактор с подсветкой синтаксиса и встроенный RTL Viewer позволяют на лету превращать код в наглядную схему, строить иерархические модули и отлаживать архитектуру на уровне шин и сигналов.
Архитектура компьютера
Собранный компьютер видно целиком: карта «Мой компьютер» показывает девять узлов машины — процессор с АЛУ, тактом, счётчиком команд и дешифратором, память, логику, сумматор и ввод-вывод. Нажмите на узел — увидите его состав, уровни и материалы; по мере прохождения блоки меняют состояние, а паспорт компьютера фиксирует разрядность, память и систему команд. Финальный проект экспортируется в Verilog-проект для прошивки на FPGA-плату Tang Nano 9K: ваш процессор заработает в настоящем железе.
ИИ-Наставник
В панели справа встроен ИИ-наставник. Он анализирует схему, находит ошибки и задаёт наводящие вопросы, чтобы вы разобрались самостоятельно. Если совсем застряли, покажет пошаговое решение.
Транзисторный забег
После обучающих уровней первых частей ученик попадает в «Транзисторный забег» — игровой подуровень практикума. Пройденное закрепляется в формате платформера: сигнал прокладывается через уровни, а вентили, сумматоры, триггеры и регистры собираются в живой цепи. На уровнях прячется «Музей на плате» — пятьдесят табличек с историями брендов, от MOS 6502 до советской троичной ЭВМ «Сетунь». Игра повышает вовлечённость и готовит к работе на холсте симулятора. Подробнее — на странице «Об игре».
Библиотека знаний
Чтобы пройти игру, не обязательно искать ответы на стороне. В Библиотеке собрано всё необходимое:
- Гайды по уровням — пошаговые прохождения всех 47 уровней, включая отладку Verilog-схем
- Руководства по компонентам — даташиты 43 элемента с таблицами истинности, описанием пинов и примерами применения
- Статьи по схемотехнике — 60 статей о логических вентилях, архитектуре процессора, ассемблере и не только
- Интерактивные демо-примеры — живые схемы 9 вентилей: переключайте входы и смотрите, как меняются выходы
Инструменты
Полезные утилиты для изучения схемотехники: бесплатные, без установки.
- Симулятор логических схем — бесплатный онлайн-симулятор: 47 уровней, в финале ваш собственный процессор
- Генератор таблиц истинности — полная таблица по любой булевой формуле за секунду
- Конвертер систем счисления — двоичная, десятичная и шестнадцатеричная системы, дополнительный код
- Калькулятор булевых функций — СДНФ, СКНФ, полином Жегалкина, классы Поста, минимизация и карта Карно
- Verilog и FPGA — хаб «с чего начать»: цикл статей, гайд уровня 47 и плата Ershov Board
Для преподавателей
Готовые материалы для внедрения курса «Компьютер Ершова» в учебную программу.
Материалы для преподавателя
Хаб: быстрый старт за 30 минут, программа курса, пилот, одиннадцать методических карточек и отчётность — по пути преподавателя.
Быстрый старт
Пять шагов за полчаса: от письма с аккаунтом до готового плана первого занятия — игра, кабинет, тестовый класс, аналитика.
Презентация проекта
Короткий питч для администрации: ценность курса, образовательные результаты, профориентация.
Часто задаваемые вопросы
Что такое «Компьютер Ершова»?
Интерактивный браузерный симулятор, где вы шаг за шагом собираете 8-битный процессор: от вентиля NAND до программирования на ассемблере. Ничего скачивать не нужно.
Это бесплатно? Что нужно установить?
Полностью бесплатно, работает в браузере. Ничего устанавливать и регистрироваться не нужно: откройте сайт и начинайте.
Кому это подходит?
Школьникам, изучающим информатику, студентам технических специальностей и всем, кому интересно понять, как на самом деле работает компьютер.
Чем отличается от NandGame?
NandGame — браузерный курс-игра, где всё строится из вентилей NAND. «Компьютер Ершова» ближе к практическому курсу схемотехники: мы начинаем с наглядного провода и базовой логики, подробно разбираем работу шин, адресацию памяти, Memory-Mapped I/O, дешифратор команд и переходим к Verilog. К каждому уровню — подробный гайд, к компонентам — даташиты.
Нужно ли знать программирование?
Нет. Симулятор рассчитан на полных новичков. Вы начнёте с простого провода, а к финалу сами напишете программы на ассемблере для собранного процессора.
Это процессор. Спроектируйте свой!