Engenheiro monta PC retrô 486 DX2 funcional em protoboard em 16 dias e roda Doom

Na computação retrô e na engenharia eletrônica caseira, existe uma tradição quase sagrada: qualquer dispositivo computacional com um processador capaz precisa, inevitavelmente, rodar o clássico Doom de 1993. No entanto, o desenvolvedor japonês conhecido como @nagakurage levou esse desafio a um nível raramente visto ao construir um computador pessoal funcional baseado no lendário processador Intel i486 DX2-66 inteiramente sobre matrizes de contato (breadboards ou protoboards), utilizando um emaranhado denso de fios e concluindo o projeto em impressionantes 16 dias.

Diferente de montagens em placas de circuito impresso tradicionais, criar um computador x86 de 32 bits em protoboard envolve desafios brutais de física elétrica. Sinais operando a frequências de barramento de 33 MHz sofrem facilmente com capacitância parasita, ruídos eletromagnéticos e perda de sincronismo de clock quando passam por dezenas de pequenos jumpers manuais. Ainda assim, a engenhosidade do criador permitiu que a máquina não apenas inicializasse perfeitamente, mas executasse jogos do MS-DOS com fluidez.

O coração x86 e a ponte com FPGA

No centro da bancada de testes repousa uma peça de museu para os amantes da informática: o processador Intel i486 DX2, operando com clock interno de 66 MHz e soquete PGA de 168 pinos. Para viabilizar a comunicação com a CPU sem precisar de uma placa-mãe antiga cheia de chipsets proprietários da década de 1990, o engenheiro utilizou uma placa de desenvolvimento com FPGA (Colorlight i9 v7.2).

O FPGA atua como o conjunto de chipsets da máquina, sintetizando a lógica dos controladores de interrupção, DMA, barramentos de memória e adaptadores de entrada e saída. Cada um dos 168 pinos do 486 foi cuidadosamente conectado por fios de cobre a uma base de teste personalizada:

• Gerenciamento de clock e sinais de controle: A sincronização do barramento externo de 33 MHz precisou de ajustes minuciosos de temporização para contornar as interferências causadas pela proximidade física dos fios condutores.
• Memória RAM estável: O sistema foi equipado com módulos de memória de alta velocidade configurados para trabalhar sem corrupção de dados ou travamentos aleatórios.
• Armazenamento moderno com cartão microSD: No lugar dos barulhentos discos rígidos IDE mecânicos da época, um slot microSD foi integrado para armazenar os arquivos do sistema operacional DOS e a imagem instalada de Doom.
• Mini monitor CRT impresso em 3D: Para fechar o visual com chave de ouro, o desenvolvedor projetou e imprimiu em 3D uma carcaça bege em miniatura que imita um monitor de tubo clássico de 5 polegadas, abrigando uma pequena tela LCD colorida.

“Ver os primeiros LEDs piscarem com instruções x86 reais executadas diretamente pelo 486 foi mágico, mas colocar o Doom para rodar em cima de uma floresta de fios na protoboard foi a consagração do projeto.”

Uma maratona de 16 dias: do primeiro LED ao inferno de Marte

A velocidade de execução do projeto impressionou a comunidade técnica nas redes sociais. A jornada teve início com testes rudimentares de baixo nível em código Assembly x86, confirmando que a CPU executava instruções de leitura e escrita nos barramentos.

Nos dias seguintes, o desenvolvedor resolveu os gargalos de integridade de sinal, implementou a decodificação de vídeo e áudio e começou a carregar os primeiros executáveis de DOS. No décimo sexto dia de trabalho contínuo, a tela do mini monitor ganhou vida com a icônica tela de abertura de Doom, processando o motor 3D de John Carmack com estabilidade exemplar.

O feito de @nagakurage é um lembrete inspirador da beleza da computação em nível de hardware. Em uma época dominada por sistemas altamente integrados onde quase tudo é encapsulado em chips monolíticos inacessíveis, provar que a clássica arquitetura x86 dos anos 90 pode ser desmembrada, compreendida e reconstruída à mão em uma bancada caseira é pura arte para a comunidade maker e entusiasta.