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

IBM PCjr的問(wèn)世

眾所周知IBM是著(zhù)名的國際商業(yè)機器公司，它是計算機產(chǎn)業(yè)的長(cháng)期領(lǐng)導者，其推出的個(gè)人計算機(PC)標準一直沿用至今，同時(shí)其在大型機、超級計算機領(lǐng)域也成績(jì)斐然，如著(zhù)名的深藍、藍色基因等。很多年以前IBM為了抓住個(gè)人計算機家庭市場(chǎng)推出了IBM PCjr，這款產(chǎn)品也是基于當時(shí)的PC技術(shù)標準，能夠運行大部分軟件系統。當時(shí)人們都預測這會(huì )取得有一大成功，但是事與愿違。無(wú)線(xiàn)連接的鍵盤(pán)設計以及按鍵的粗糙給用戶(hù)帶來(lái)非常差的使用體驗，而且因為成本的降低，這款產(chǎn)品的性能、存儲以及可擴展性都嚴重受到了限制。這款產(chǎn)品自1980年1月份推出后僅僅在市場(chǎng)上持續了一年時(shí)間便被IBM公司停產(chǎn)了。

MCL86 8080處理器

來(lái)自MicroCore實(shí)驗室的工程師愛(ài)德華基于Xilinx Kintex-7 FPGA——K70T實(shí)現了MCL86 8088處理器，早期的Intel8088處理器是IBM個(gè)人電腦的大腦，其內部由兩個(gè)獨立的功能部件組成，分別是BIU(總線(xiàn)接口單元)和EU(執行單元)，BIU由段寄存器、IP、指令隊列、地址加法器和控制邏輯組成,其功能是負責從內存中取指令送入指令隊列，實(shí)現CPU與存儲器、I/O接口之間的數據傳送。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行指令。MCL86處理器僅實(shí)現了BIU單元，消耗了K70T 1.5%的邏輯資源，并且使用四個(gè)塊級RAM存儲處理器代碼，禁止了內核中的周期精確度調節功能，增加了128Kbytes的內部RAM存儲空間，最后安裝了Microsoft DOS2.1操作系統，這就讓古董級的IBM PCjr重新運行起來(lái)，并且是世界上速度最快的PCjr!

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

總結

這充分展示了Xilinx FPGA強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(mǎn)足了低成本應用的需求。當然這并不會(huì )讓IBM PCjr重新受到人們的歡迎，因為從各方面來(lái)看它已經(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。