Peretas perangkat keras Dmitry Grinberg baru-baru ini mencapai sesuatu yang mungkin terdengar mustahil: booting Linux pada Intel 4004mikroprosesor komersial pertama di dunia. Dengan hanya 2.300 transistor dan kecepatan clock asli 740 kHz, CPU tahun 1971 sangat primitif menurut standar modern. Dan lambat—butuh waktu sekitar 4,76 hari untuk menjalankan kernel Linux.
Awalnya dirancang untuk kalkulator Jepang yang disebut Busicom 141-PF, 4-bit 4004 ditemukan penggunaan terbatas dalam produk komersial tahun 1970-an sebelum digantikan oleh chip Intel yang lebih kuat, seperti 8008 dan 8080 yang menggerakkan komputer pribadi awal—dan kemudian 8086 dan 8088 yang meluncurkan era IBM PC.
Jika Anda skeptis bahwa hal ini dapat dilakukan dengan 4004 mentah, Anda benar: 4004 sendiri terlalu terbatas untuk menjalankan Linux secara langsung. Sebaliknya, Grinberg menciptakan solusi yang sama mengesankannya: emulator yang berjalan pada 4004 dan mengemulasi prosesor MIPS R3000—arsitektur yang digunakan dalam Stasiun DEC 2100 workstation yang awalnya digunakan untuk Linux. Emulator ini, beserta emulasi perangkat keras minimal, memungkinkan Debian Linux yang disederhanakan untuk melakukan booting ke command prompt.
Linux/4004.
Grinberg adalah tidak asing untuk prestasi menjalankan Linux di tempat-tempat yang tidak terduga. Seperti yang dijelaskannya di situs webnya, “Pada tahun 2012, saya menjalankan Linux asli pada mikrokontroler 8-bit (AVR), yang mencetak rekor dunia baru untuk mesin dengan spesifikasi terendah yang pernah menjalankan Linux.” Setelah orang lain meningkatkan rekor itu dalam beberapa tahun terakhir, ia memutuskan untuk melampaui dirinya dan orang lain dengan menargetkan mikroprosesor pertama.
Booting yang panjang dan lambat
Agar Linux pada 4004 berfungsi, Grinberg harus mengatasi berbagai tantangan. 4004 memiliki ROM dan RAM yang sangat terbatas, tidak ada interupsi, dan bahkan tidak memiliki operasi logika dasar seperti AND dan OR. Emulator Grinberg memanfaatkan tabel pencarian dan trik lain secara cerdas untuk memeras kinerja maksimum dari CPU primitif.
Perangkat keras terakhir menggunakan 4004 (di-overclock hingga 790 kHz) bersama dengan beberapa chip pendukung periode-benar lainnya dari chipset MCS-4 Intel. Perangkat ini mencakup layar VFD untuk menampilkan output Linux dan dapat menerima input melalui koneksi serial. Seluruh pengaturan ini menggunakan daya sekitar 6 W.
Untuk menyatukan semuanya, Grinberg merancang papan sirkuit kustom tanpa vias (jalur dari satu sisi papan sirkuit ke sisi lainnya) dan hanya jejak siku-siku untuk estetika retro. Papan sirkuit ini dimaksudkan untuk dipasang di dinding sebagai karya seni, yang menjalankan perintah Linux secara perlahan selama beberapa hari atau minggu.
Meskipun tidak memiliki tujuan praktis, proyek Linux/4004 menunjukkan fleksibilitas Linux dan mendorong emulasi hingga batas maksimal. Grinberg mempertimbangkan kemungkinan menawarkan perangkat atau papan rakitan lengkap bagi mereka yang ingin merasakan Linux dalam kondisi paling lambat, meskipun hal ini belum pasti.
Rincian lengkap proyek, termasuk skema dan kode sumber, tersedia di Situs web GrinbergBagi mereka yang tertarik pada komputasi jadul atau implementasi Linux ekstrem, buku ini merupakan gambaran menarik tentang apa yang mungkin dilakukan dengan teknologi tahun 1970-an dan banyak rekayasa cerdas.
