深度解讀IBM基于Kintex-7 FPGA―K70T實現MCL86 8088處理器

IBM PCjr的問世

眾所周知IBM是著名的國際商業機器公司，它是計算機產業的長期領導者，其推出的個人計算機(PC)標準一直沿用至今，同時其在大型機、超級計算機領域也成績斐然，如著名的深藍、藍色基因等。很多年以前IBM為了抓住個人計算機家庭市場推出了IBM PCjr，這款產品也是基于當時的PC技術標準，能夠運行大部分軟件系統。當時人們都預測這會取得有一大成功，但是事與愿違。無線連接的鍵盤設計以及按鍵的粗糙給用戶帶來非常差的使用體驗，而且因為成本的降低，這款產品的性能、存儲以及可擴展性都嚴重受到了限制。這款產品自1980年1月份推出后僅僅在市場上持續了一年時間便被IBM公司停產了。

MCL86 8080處理器

來自MicroCore實驗室的工程師愛德華基于Xilinx Kintex-7 FPGA——K70T實現了MCL86 8088處理器，早期的Intel8088處理器是IBM個人電腦的大腦，其內部由兩個獨立的功能部件組成，分別是BIU(總線接口單元)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處理器僅實現了BIU單元，消耗了K70T 1.5%的邏輯資源，并且使用四個塊級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，并且是世界上速度最快的PCjr!

圖2 基于Xilinx Kintex-7 FPGA實現的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產品，滿足了低成本應用的需求。當然這并不會讓IBM PCjr重新受到人們的歡迎，因為從各方面來看它已經非常落后了。僅讓我們用這種方式致敬曾經的科技產品，它們代表了我們科技的不斷進步。