Un jubilado construye en casa un ordenador de válvulas con 460 tubos de la época soviética: tarda unos 10 minutos en calentarse y su mujer le regaló un extintor

En una pared de ladrillo de su casa, un jubilado autodidacta que firma solo como Mike ha colgado un panel de metacrilato de 190 por 130 centímetros cubierto de válvulas de vacío. Cuando lo enciende, cuenta él mismo, las válvulas empiezan a mostrar un brillo rojizo si se miran de lado y, «al cabo de un minuto, más o menos, The Tube Computer desprende un agradable aroma hogareño de los cientos de dobles triodos, que queman en silencio su polvo».

Es un ordenador de válvulas de 8 bits que Mike ha documentado este septiembre en Hackaday.io y en su propia web. No lleva microprocesador, ni microcontrolador, ni ningún circuito integrado moderno. Toda la lógica sale de 460 válvulas fabricadas en Europa del Este en los años cincuenta y sesenta, combinadas con diodos de germanio.

Él lo describe como «un diseño moderno de 8 bits, construido con válvulas de vacío recicladas de los años cincuenta, que brillan y calientan toda la habitación».

460 válvulas que trabajan como 920 interruptores

Una válvula de vacío es una ampolla de vidrio en la que un filamento caliente emite electrones y una rejilla regula su paso, de modo que puede funcionar como interruptor. Fue la pieza básica de los primeros ordenadores, hasta que llegó el transistor.

El modelo elegido es la 6N3P, un doble triodo de diseño soviético. Cada ampolla contiene dos triodos que comparten el mismo calefactor, algo que, según explica Mike en la página técnica del proyecto, reduce a la mitad «el tamaño físico y las necesidades de energía». En total, la máquina reúne 920 triodos.

Las válvulas van en 46 placas de 10 unidades enchufadas a cinco placas traseras. El conjunto carga unos 20 kilos sobre tres perfiles de aluminio de 2 metros. «Por suerte, la pared es de ladrillo», añade su autor.

Todo el ordenador sale de una sola puerta lógica

Mike configuró todos los dobles triodos como puertas NOR idénticas. Una puerta NOR es un circuito lógico que solo devuelve un 1 cuando todas sus entradas valen 0, y combinando muchas se puede construir cualquier otra función.

«Los registros de memoria se construyen con grupos de cinco puertas NOR», escribe. Esas mismas puertas forman también, según su descripción, «la ALU de 8 bits, el oscilador, los registros y la RAM de válvulas». La ALU, o unidad aritmético-lógica, es la parte que hace las cuentas, y en esta máquina solo suma, calcula el acarreo, niega, incrementa y aplica la operación XNOR.

Llegar ahí le costó varios intentos. «Al principio probé varias arquitecturas con distintos tipos de puertas, pero todas se volvieron demasiado complicadas», reconoce. «Al final hice un diseño usando solo puertas NOR».

No hay segmentación de instrucciones: cada una pasa por seis pasos de búsqueda y uno de ejecución, y la siguiente no empieza hasta que termina la anterior. Los programas se escriben con 16 instrucciones de código máquina.

Un programa de 128 bits da para una comida de tres platos

Un registro de acarreo guarda la cifra que desborda los 8 bits y una instrucción llamada ADDC la recupera más tarde. Con ese recurso, la máquina encadena operaciones de 16, 32, 64 y hasta 128 bits.

«Sí, es ridículo, pero ejecutar un programa matemático de 32 bits te da tiempo de sobra para prepararte una buena taza de té, o quizá para lanzar un programa de 128 bits y tener tiempo de una comida de tres platos con un amigo», escribe Mike.

Según su web, el ordenador está pensado para ejecutar «un sencillo simulador de vuelo en dirigible, volando por Brighton para los nietos, o una secuencia de Fibonacci de 64 bits para los mayores». Mike ha escrito para sus nietos un simulador que imagina un viaje del dirigible británico R80 de Brighton a París, con botones colocados sobre una imagen del puente de mando. «Estos botones de membrana simplemente aplican 5 voltios directamente a la placa de entrada de The Tube Computer», explica.

Los resultados salen en indicadores mecánicos de siete segmentos de los antiguos relojes de British Rail. Accionarlos todos a la vez hacía un ruido «horrible», cuenta Mike, así que decidió moverlos «de forma secuencial».

Diez minutos de espera, una escalera y un extintor

Encender la máquina lleva su tiempo. Mike escribe que tarda «unos 10 minutos en estabilizarse térmicamente», que luego hacen falta «unos últimos ajustes» y que hay que comprobar «que el extintor está lleno» antes de ejecutar el programa. Mark Tyson, de Tom’s Hardware, habla de 10 a 15 minutos y de un reinicio obligatorio para que todas las válvulas queden en el mismo estado.

La vida útil es otro problema. Las mejores 6N3P se seleccionaban para uso militar, con hasta 5.000 horas de duración, mientras que las domésticas tenían una vida prevista de 1.500 o de solo 500 horas. «Muchas se usaron y luego se almacenaron durante más de 50 años, así que la esperanza de vida puede ser dudosa, tanto para las válvulas como para mí», bromea en Hackaday.io.

Como pide ajustes continuos, dice que es «probablemente uno de los pocos ordenadores que necesitan tanto un destornillador de ajuste pequeño como una escalera grande».

El extintor tiene su historia. Un sistema anterior hizo «BANG» dos veces. La segunda, recuerda Mike, su mujer, Judy, «siguió decorando el árbol de Navidad, pero más tarde me compró un regalo sorpresa, ¡un extintor!».

El tercer ordenador de válvulas de su autor

Todo empezó con una visita a Bletchley Park, el centro británico donde se descifraron mensajes alemanes durante la Segunda Guerra Mundial. «Se me ocurrió que varios ordenadores de válvulas se habían reconstruido y ahora funcionan en museos, pero que no se había construido ningún modelo nuevo en más de 50 años», escribe. Retomó la idea al jubilarse, como otros autodidactas que, igual que el niño que convirtió chatarra en una batería, aprovechan piezas que otros daban por perdidas.

Su primera máquina, ENA, arrancó el 28 de mayo de 2021 sobre la mesa del comedor con 550 dobles triodos 6N3P. Jenny List la presentó en Hackaday como la que su autor consideraba la primera de nuevo diseño en más de cinco décadas. En 2022 llegó Fred, con 560 válvulas y un reloj de 11,3 kHz, capaz de jugar al Pong. Según escribió Robin Kearey en Hackaday, sus válvulas consumían en total unos 200 amperios y daban «bastante calefacción» al estudio de Mike.

Mike compara su obra con la serie IBM 700, que tenía más de 1.700 válvulas y se alquilaba por 12.000 dólares al mes. «The Tube Computer es un poco más barato», escribe. Es otra forma extrema de ordenador casero, como la del youtuber que metió un ordenador con Windows XP dentro de una nuez.

Lo que la máquina todavía no hace

Mike insiste en que el ordenador «sigue siendo un trabajo en curso» y que «necesita muchos ajustes». La consola de visualización, admite, tiene un diseño «demasiado simple» y no soporta las variaciones de tensión del circuito.

El sistema que debería conectar la máquina con varios periféricos también está a medias. «Por ahora es solo una entrada y una salida. ¡Así que todavía no hay simulador de vuelo!», escribe, lo que matiza las informaciones que lo dan por funcionando.

Tampoco es una réplica de ningún equipo histórico. «No es una copia de algo antiguo, sino un nuevo ordenador de válvulas», aclara en Hackaday.io, con el software «más de los setenta que de los cincuenta». Las válvulas salen de fábricas distintas, con «una gama muy amplia de características», lo que complica la puesta a punto.

La documentación del proyecto, con la lista de componentes y el juego de instrucciones, se ha publicado en Hackaday.io y en la web The Tube Computer.

Crédito de la imagen: Mike / The Tube Computer.