디지털 회로 뇌가 트이는 마법, 4비트 CPU를 손으로 만들어보자

TD4는 일본의 명저 'CPU의 창조법(CPUの創りかた)'에 등장하는 4비트 교육용 CPU입니다. 74시리즈 TTL 로직 칩만으로 레지스터 A·B, 프로그램 카운터, 덧셈기 기반 ALU, 그리고 DIP 스위치로 입력하는 16바이트짜리 ROM을 조립해 실제로 동작하는 컴퓨터를 만들어 냅니다. 저자는 이 단순한 구조를 직접 파고들며 명령어 셋이 어떻게 디코딩되고, 클럭 한 박자마다 데이터가 레지스터와 버스를 따라 어떻게 흐르는지를 손에 잡히게 보여줍니다. 핵심 인사이트는 명료합니다. 우리가 매일 쓰는 CPU도 결국 게이트와 플립플롭, 멀티플렉서의 조합일 뿐이며, 4비트로 축소하면 그 전체 동작을 한 사람이 머릿속에 온전히 담을 수 있다는 점입니다. 추상화 레이어 위에서만 일하던 소프트웨어 엔지니어에게, 0과 1이 전압으로 흐르는 가장 밑바닥을 직접 더듬어보는 경험은 컴퓨터를 보는 시야를 통째로 바꿔놓는 좋은 주말 프로젝트입니다.