168 broches câblées à la main et DOOM qui tourne : comment cet ingénieur a bâti un PC Intel 486 DX2 à 66 MHz sur breadboard en 16 jours
Faire tourner un microprocesseur 8 bits des années 1970 à quelques mégahertz sur une plaque d’essai sans soudure constitue déjà un bel exercice d’électronique. Mais appliquer la même méthode à une puce 32 bits Intel i486 DX2 cadencée à 66 MHz relève d’un tout autre défi physique : à de telles fréquences, la capacité parasite des pistes métalliques et la diaphonie entre les fils cavaliers transforment normalement n’importe quel montage en générateur d’erreurs. C’est pourtant le pari réussi en seulement 16 jours par Ryo, un ingénieur d’applications iOS basé à Tokyo et connu sous le pseudonyme @nagakurage sur X, qui a assemblé entièrement à la main un PC x86 sur breadboards capable de faire tourner DOOM avec fluidité.
168 broches reliées une par une et un FPGA Colorlight i9 en chef d’orchestre
Tout a commencé le 24 octobre dernier avec la réception de la puce centrale du projet : un authentique processeur Intel i486 DX2-66 en boîtier céramique gris (référence A80486DX2-66, gravé en Malaisie et daté de 1992). Contrairement aux architectures modernes en LGA ou PGA à haute densité, ce vétéran aligne 168 broches traversantes épaisses et robustes, cadencées en interne à 66 MHz grâce à un coefficient multiplicateur 2x appliqué sur un bus frontal (FSB) à 33 MHz. Loin des trouvailles exhumées par hasard comme l’ordinateur 8 bits Humdinger de 1983 retrouvé dans un bac de claviers d’occasion, il s’agit ici de reconstruire toute l’architecture d’accueil d’une puce x86 sans carte mère commerciale.
Plutôt que de faire graver d’emblée un circuit imprimé (PCB) multicouche en usine, le créateur a d’abord façonné un socket expérimental sur une plaque perforée verte afin de repiquer individuellement chacune des 168 broches du 486. Une forêt de fils cavaliers multicolores relie ensuite ce support artisanal à plusieurs plaques d’essai blanches sans soudure (breadboards). Pour assumer les fonctions critiques du chipset, du contrôleur système et de l’interfaçage vidéo que les breadboards seules ne pourraient pas encaisser sans perte de synchronisation, le montage s’appuie sur une carte FPGA Colorlight i9 v7.2 (architecturée autour d’une puce Lattice ECP5), épaulée par un microcontrôleur dédié à la gestion des entrées clavier.
Du premier clignotement de LED en x86 au lancement de DOOM en 16 jours
La rapidité de mise au point du système parle d’elle-même. Dès le 26 octobre, soit quarante-huit heures après le début du câblage, le processeur Intel donnait son premier signe de vie en faisant clignoter une LED via l’exécution de ses premières instructions en code x86. Cinq jours plus tard, le 31 octobre, la mémoire vive (RAM) était greffée au montage et minutieusement calibrée pour éliminer la moindre erreur de lecture ou d’écriture malgré la longueur des fils.
Le tournant technique a été franchi le 3 novembre avec l’ajout d’un lecteur de carte microSD directement câblé sur l’une des plaques d’essai en façade. Le jour même, la machine maison parvenait à amorcer le système d’exploitation libre FreeDOS 1.3. Six jours plus tard, le 9 novembre, le verdict ultime tombait en vidéo : l’écran titre de DOOM (1993) s’affichait sans artefact et permettait d’enchaîner les premiers affrontements au fusil à pompe avec une fluidité digne d’une tour DOS du début des années 1990.
Un mini-écran CRT beige de 5 pouces imprimé en 3D et le cap vers l’architecture NEC PC-98
Pour offrir un écrin visuel cohérent à cet enchevêtrement de câbles, l’ingénieur japonais a pris le temps de concevoir un moniteur miniature reprenant les courbes et les larges bordures beiges des écrans cathodiques (CRT) d’époque. Modélisé avec l’assistance de Claude puis imprimé en 3D sur une Bambu Lab A1 mini, ce boîtier sur mesure renferme une dalle LCD Elecrow de 5 pouces destinée à l’origine au Raspberry Pi, affichant une définition de 800×480 pixels. Bien loin de la démesure esthétique du mod PC Ark Star Vessel et son châssis en forme de vaisseau spatial, ce duo formé par un mini-moniteur beige et un cœur de silicium à ciel ouvert célèbre l’informatique à l’état brut.
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L’aventure matérielle ne s’arrête pas au lancement du classique d’id Software. Prochaine étape annoncée pour ce laboratoire sur plaques d’essai : faire évoluer l’architecture et la logique du FPGA afin de rendre la machine pleinement compatible avec le standard NEC PC-9800 (PC-98), la mythique famille d’ordinateurs personnels japonais qui régnait sans partage sur l’archipel au début des années 1990.
Mon avis sur cette fiche technique
Quand mon collègue Bastien « Orion » m’a glissé cette pépite au retour de sa veille nocturne, j’ai d’abord cru à un simple microcontrôleur moderne déguisé sous un radiateur d’époque. Mais après vérification du câblage, je tire mon chapeau devant la prouesse électrique : faire transiter les signaux d’un bus externe de 486 DX2 à travers des dizaines de fils cavaliers enfichés dans des breadboards sans que la capacité parasite ne fasse planter la RAM dès l’amorçage de FreeDOS relève de l’équilibrisme de haute volée. Le couplage entre le vieux silicium 168 broches de 1992 et la souplesse de la carte FPGA Colorlight i9 est d’une intelligence redoutable, et je vais suivre de très près la future implémentation de la compatibilité NEC PC-98.
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Passionné de hardware et de jeu vidéo, Arthur « Heimdall » navigue entre la France et l'Angleterre où il travaille dans la vente de solutions logicielles B2B. Diplômé d'école de commerce et passionné de bancs d'essai, il monte et démonte des PC depuis son enfance, traquant chaque degré thermique et chaque milliseconde de latence d'affichage. Joueur éclectique passé par Assassin's Creed et Roblox, c'est sur les raids de World of Warcraft qu'il a rencontré Grimtag et Chaya avant de rejoindre l'aventure Pro-Gamer.
