Intel 4004 是全球第一款商用微處理器,1971 年為 Busicom 141-PF 計算機設計:2,300 個電晶體、4 位元、740 kHz、不支援中斷,甚至連 AND、OR 這類基本邏輯運算都沒有。硬體駭客 Dmitry Grinberg 曾在 2012 年創下在史上最低階機器(8 位元 AVR 微控制器)上執行真正 Linux 的紀錄,後來被他人超越,他決定把紀錄推進到第一款微處理器上。

訣竅是在這台不可能的機器裡放進一個模擬器:由 4004 執行 MIPS R3000 的模擬器,而 MIPS R3000 正是 Linux 最初被移植到的 DECstation 2100 工作站架構。查表與其他技巧從這顆原始 CPU 榨出效能;最終版本將 4004 超頻至 790 kHz,周圍搭配同時期的 Intel MCS-4 支援晶片,在 VFD 顯示器上輸出 Linux 畫面並接受序列輸入,整體功耗約 6W。精簡版 Debian Linux 在 4.76 天後開機進入命令提示字元,執行指令則需數天到數週。

這塊客製電路板沒有導通孔、只用直角走線,可壁掛作為藝術品,並無實際用途,但完整電路圖與原始碼已公布在 Grinberg 的網站上,他也考慮推出套件,讓想體驗 Linux 最慢速度的人一試。

不要向下移植 Linux,而是向上模擬:讓 4004 執行 MIPS R3000 模擬器,使這顆 CPU 模擬 Linux 最初被移植到的機器。

問題被重新定義為模擬:與其把 Linux 塞進 2,300 個電晶體,不如給 4004 一台能執行 Linux 的軟體機器。

模擬目標是基於血統挑選的——DECstation 2100 的 MIPS R3000,正是 Linux 最初被移植到的機器。

查表取代了這顆晶片實體上缺乏的邏輯運算,這種受限制驅動的技巧,正是讓這項壯舉得以實現的關鍵。

每個細節都可驗證:電路圖與原始碼公開,開機時間也可測量——4.76 天。

當平台無法執行某套軟體時,用一層模擬層填補落差,並以該軟體原本的家為模擬目標——讓一台慢機器冒充程式所預期的機器。

Ars Technica 於 2024 年 9 月報導了這個專案,將其視為 Linux 彈性與模擬極限的展示;Grinberg 曾提出販售套件或組裝完成電路板的想法,但來源中並未做出任何承諾。他 2012 年的 AVR 紀錄已被他人超越,這正是啟動本專案的契機。

追溯依據

參考來源

  1. Linux boots in 4.76 days on the Intel 4004 Ars Technica · arstechnica.com ·