เดโมระดับ “Pure Silicon” ที่สร้างโลกทั้งใบด้วยแค่ 4,000 Gates

โปรเจกต์ Tiny Tapeout 8 ที่ผู้เขียนนำเสนอเป็นการทดลองสร้างเดโมกราฟิกและเสียงบนชิป ASIC ที่มีข้อจำกัดสูงมาก—ไม่มี CPU, ไม่มี RAM, ไม่มี ROM และมีเพียงประมาณ 4,000 logic gates ให้ใช้งานเท่านั้น การสร้างภาพ 2-bit RGB และเสียง 1-bit จากข้อจำกัดระดับนี้ทำให้ทุกฟังก์ชันต้องถูกออกแบบเป็น state machine ล้วนๆ โดยไม่มีพื้นที่สำหรับเทคนิค sizecoding แบบเดิมที่อาศัยการบีบอัดข้อมูลหรือ lookup table ขนาดใหญ่

หนึ่งในเดโมหลักคืออินโทรสไตล์ C64/Amiga ที่มี starfield, checkerboard 3D, และข้อความเลื่อนแบบ sine wave พร้อมเงาที่ฉายลงบนพื้นผิว—all done in hardware. ผู้เขียนต้องคิดค้นเทคนิคใหม่ เช่น การหมุนเวกเตอร์เพื่อสร้าง sine แบบไม่ใช้ตาราง และการทำ perspective transform ด้วย fixed‑point arithmetic ที่คำนวณได้ภายในไม่กี่บิต

ด้านเสียง ผู้เขียนสร้าง synthesizer แบบฮาร์ดแวร์ล้วน ใช้ triangle wave ที่มี pitch decay สำหรับ kick, LFSR noise สำหรับ snare และ square‑wave arpeggio สำหรับเมโลดี้ โดยทั้งหมดถูกควบคุมด้วย combinational logic แทนที่จะใช้ตัวนับหรือ state registers จำนวนมาก ซึ่งมีราคาแพงในพื้นที่ของชิป Tiny Tapeout

แม้จะมีความท้าทาย เช่น การเลือกโหมดวิดีโอ 1220×480 ที่ทำให้เกิดปัญหา aliasing หรือการที่ clock ของเสียงไม่ซิงก์กับภาพจนเกิด tearing แต่สุดท้ายผลงานทั้งหมดก็ทำงานได้จริงบนชิปที่ผลิตออกมาหลังจากกระบวนการ Tiny Tapeout กลับมาดำเนินการอีกครั้งในปี 2025 หลังจากบริษัท Efabless ปิดตัวลงชั่วคราว

สรุปประเด็นสำคัญ
ข้อจำกัดของ Tiny Tapeout ทำให้ต้องคิดใหม่ทุกอย่าง
ไม่มี CPU, RAM, ROM—ทุกอย่างต้องเป็น combinational + flip‑flop
lookup table ขนาดใหญ่ใช้ไม่ได้ ต้องสร้างฟังก์ชันด้วยตรรกะล้วน

เทคนิคกราฟิกระดับล่างที่ซับซ้อนมาก
sine wave จากการหมุนเวกเตอร์ ไม่ใช้ตาราง
perspective transform แบบ fixed‑point เพื่อสร้าง checkerboard 3D

ระบบเสียงแบบฮาร์ดแวร์ล้วน
triangle‑decay kick, LFSR snare, square‑wave arpeggio
envelope และ pitch ควบคุมด้วย combinational logic เพื่อลดจำนวน flip‑flops

ความเสี่ยงและข้อผิดพลาดจากการออกแบบ
clock ของเสียงไม่ซิงก์กับภาพ ทำให้เกิด tearing
โหมดวิดีโอ 1220×480 ทำให้ภาพบน LCD ดูแย่เพราะ aliasing

ความไม่แน่นอนจากกระบวนการผลิต
Efabless ปิดตัวกลางคัน ทำให้ชิป TT08 ติดค้าง
ต้องรอหลายเดือนจนมีบริษัทใหม่รับช่วงต่อก่อนจะได้ชิปจริง

https://www.a1k0n.net/2025/12/19/tiny-tapeout-demo.html
🚀 เดโมระดับ “Pure Silicon” ที่สร้างโลกทั้งใบด้วยแค่ 4,000 Gates โปรเจกต์ Tiny Tapeout 8 ที่ผู้เขียนนำเสนอเป็นการทดลองสร้างเดโมกราฟิกและเสียงบนชิป ASIC ที่มีข้อจำกัดสูงมาก—ไม่มี CPU, ไม่มี RAM, ไม่มี ROM และมีเพียงประมาณ 4,000 logic gates ให้ใช้งานเท่านั้น การสร้างภาพ 2-bit RGB และเสียง 1-bit จากข้อจำกัดระดับนี้ทำให้ทุกฟังก์ชันต้องถูกออกแบบเป็น state machine ล้วนๆ โดยไม่มีพื้นที่สำหรับเทคนิค sizecoding แบบเดิมที่อาศัยการบีบอัดข้อมูลหรือ lookup table ขนาดใหญ่ หนึ่งในเดโมหลักคืออินโทรสไตล์ C64/Amiga ที่มี starfield, checkerboard 3D, และข้อความเลื่อนแบบ sine wave พร้อมเงาที่ฉายลงบนพื้นผิว—all done in hardware. ผู้เขียนต้องคิดค้นเทคนิคใหม่ เช่น การหมุนเวกเตอร์เพื่อสร้าง sine แบบไม่ใช้ตาราง และการทำ perspective transform ด้วย fixed‑point arithmetic ที่คำนวณได้ภายในไม่กี่บิต ด้านเสียง ผู้เขียนสร้าง synthesizer แบบฮาร์ดแวร์ล้วน ใช้ triangle wave ที่มี pitch decay สำหรับ kick, LFSR noise สำหรับ snare และ square‑wave arpeggio สำหรับเมโลดี้ โดยทั้งหมดถูกควบคุมด้วย combinational logic แทนที่จะใช้ตัวนับหรือ state registers จำนวนมาก ซึ่งมีราคาแพงในพื้นที่ของชิป Tiny Tapeout แม้จะมีความท้าทาย เช่น การเลือกโหมดวิดีโอ 1220×480 ที่ทำให้เกิดปัญหา aliasing หรือการที่ clock ของเสียงไม่ซิงก์กับภาพจนเกิด tearing แต่สุดท้ายผลงานทั้งหมดก็ทำงานได้จริงบนชิปที่ผลิตออกมาหลังจากกระบวนการ Tiny Tapeout กลับมาดำเนินการอีกครั้งในปี 2025 หลังจากบริษัท Efabless ปิดตัวลงชั่วคราว 📌 สรุปประเด็นสำคัญ ✅ ข้อจำกัดของ Tiny Tapeout ทำให้ต้องคิดใหม่ทุกอย่าง ➡️ ไม่มี CPU, RAM, ROM—ทุกอย่างต้องเป็น combinational + flip‑flop ➡️ lookup table ขนาดใหญ่ใช้ไม่ได้ ต้องสร้างฟังก์ชันด้วยตรรกะล้วน ✅ เทคนิคกราฟิกระดับล่างที่ซับซ้อนมาก ➡️ sine wave จากการหมุนเวกเตอร์ ไม่ใช้ตาราง ➡️ perspective transform แบบ fixed‑point เพื่อสร้าง checkerboard 3D ✅ ระบบเสียงแบบฮาร์ดแวร์ล้วน ➡️ triangle‑decay kick, LFSR snare, square‑wave arpeggio ➡️ envelope และ pitch ควบคุมด้วย combinational logic เพื่อลดจำนวน flip‑flops ‼️ ความเสี่ยงและข้อผิดพลาดจากการออกแบบ ⛔ clock ของเสียงไม่ซิงก์กับภาพ ทำให้เกิด tearing ⛔ โหมดวิดีโอ 1220×480 ทำให้ภาพบน LCD ดูแย่เพราะ aliasing ‼️ ความไม่แน่นอนจากกระบวนการผลิต ⛔ Efabless ปิดตัวกลางคัน ทำให้ชิป TT08 ติดค้าง ⛔ ต้องรอหลายเดือนจนมีบริษัทใหม่รับช่วงต่อก่อนจะได้ชิปจริง https://www.a1k0n.net/2025/12/19/tiny-tapeout-demo.html
0 Comments 0 Shares 51 Views 0 Reviews