深度解讀IBM基于Kintex-7 FPGA―K70T實(shí)現(xiàn)MCL86 8088處理器

IBM PCjr的問世

眾所周知IBM是著名的國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司，它是計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)期領(lǐng)導(dǎo)者，其推出的個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)標(biāo)準(zhǔn)一直沿用至今，同時(shí)其在大型機(jī)、超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域也成績(jī)斐然，如著名的深藍(lán)、藍(lán)色基因等。很多年以前IBM為了抓住個(gè)人計(jì)算機(jī)家庭市場(chǎng)推出了IBM PCjr，這款產(chǎn)品也是基于當(dāng)時(shí)的PC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，能夠運(yùn)行大部分軟件系統(tǒng)。當(dāng)時(shí)人們都預(yù)測(cè)這會(huì)取得有一大成功，但是事與愿違。無線連接的鍵盤設(shè)計(jì)以及按鍵的粗糙給用戶帶來非常差的使用體驗(yàn)，而且因?yàn)槌杀镜慕档?，這款產(chǎn)品的性能、存儲(chǔ)以及可擴(kuò)展性都嚴(yán)重受到了限制。這款產(chǎn)品自1980年1月份推出后僅僅在市場(chǎng)上持續(xù)了一年時(shí)間便被IBM公司停產(chǎn)了。

MCL86 8080處理器

來自MicroCore實(shí)驗(yàn)室的工程師愛德華基于Xilinx Kintex-7 FPGA——K70T實(shí)現(xiàn)了MCL86 8088處理器，早期的Intel8088處理器是IBM個(gè)人電腦的大腦，其內(nèi)部由兩個(gè)獨(dú)立的功能部件組成，分別是BIU(總線接口單元)和EU(執(zhí)行單元)，BIU由段寄存器、IP、指令隊(duì)列、地址加法器和控制邏輯組成,其功能是負(fù)責(zé)從內(nèi)存中取指令送入指令隊(duì)列，實(shí)現(xiàn)CPU與存儲(chǔ)器、I/O接口之間的數(shù)據(jù)傳送。EU由通用寄存器、F寄存器、ALU和EU控制部件組成，其功能是分析指令和執(zhí)行指令。MCL86處理器僅實(shí)現(xiàn)了BIU單元，消耗了K70T 1.5%的邏輯資源，并且使用四個(gè)塊級(jí)RAM存儲(chǔ)處理器代碼，禁止了內(nèi)核中的周期精確度調(diào)節(jié)功能，增加了128Kbytes的內(nèi)部RAM存儲(chǔ)空間，最后安裝了Microsoft DOS2.1操作系統(tǒng)，這就讓古董級(jí)的IBM PCjr重新運(yùn)行起來，并且是世界上速度最快的PCjr!

圖2 基于Xilinx Kintex-7 FPGA實(shí)現(xiàn)的MCL86處理器移植到IBM PCjr上

總結(jié)

這充分展示了Xilinx FPGA強(qiáng)大的功能以及靈活的特性，Xilinx Spartan-7系列FPGA與Spartan-6系列FPGA都是低成本和低功耗的FPGA產(chǎn)品，滿足了低成本應(yīng)用的需求。當(dāng)然這并不會(huì)讓IBM PCjr重新受到人們的歡迎，因?yàn)閺母鞣矫鎭砜此呀?jīng)非常落后了。僅讓我們用這種方式致敬曾經(jīng)的科技產(chǎn)品，它們代表了我們科技的不斷進(jìn)步。