深度解读IBM基于Kintex-7 FPGA—K70T实现MCL86 8088处理器

IBM PCjr的问世

众所周知IBM是著名的国际商业机器公司，它是计算机产业的长期领导者，其推出的个人计算机(PC)标准一直沿用至今，同时其在大型机、超级计算机领域也成绩斐然，如著名的深蓝、蓝色基因等。很多年以前IBM为了抓住个人计算机家庭市场推出了IBM PCjr，这款产品也是基于当时的PC技术标准，能够运行大部分软件系统。当时人们都预测这会取得有一大成功，但是事与愿违。无线连接的键盘设计以及按键的粗糙给用户带来非常差的使用体验，而且因为成本的降低，这款产品的性能、存储以及可扩展性都严重受到了限制。这款产品自1980年1月份推出后仅仅在市场上持续了一年时间便被IBM公司停产了。

MCL86 8080处理器

来自MicroCore实验室的工程师爱德华基于Xilinx Kintex-7 FPGA——K70T实现了MCL86 8088处理器，早期的Intel8088处理器是IBM个人电脑的大脑，其内部由两个独立的功能部件组成，分别是BIU(总线接口单元)和EU(执行单元)，BIU由段寄存器、IP、指令队列、地址加法器和控制逻辑组成,其功能是负责从内存中取指令送入指令队列，实现CPU与存储器、I/O接口之间的数据传送。EU由通用寄存器、F寄存器、ALU和EU控制部件组成，其功能是分析指令和执行指令。MCL86处理器仅实现了BIU单元，消耗了K70T 1.5%的逻辑资源，并且使用四个块级RAM存储处理器代码，禁止了内核中的周期精确度调节功能，增加了128Kbytes的内部RAM存储空间，最后安装了Microsoft DOS2.1操作系统，这就让古董级的IBM PCjr重新运行起来，并且是世界上速度最快的PCjr!

图2 基于Xilinx Kintex-7 FPGA实现的MCL86处理器移植到IBM PCjr上

总结

这充分展示了Xilinx FPGA强大的功能以及灵活的特性，Xilinx Spartan-7系列FPGA与Spartan-6系列FPGA都是低成本和低功耗的FPGA产品，满足了低成本应用的需求。当然这并不会让IBM PCjr重新受到人们的欢迎，因为从各方面来看它已经非常落后了。仅让我们用这种方式致敬曾经的科技产品，它们代表了我们科技的不断进步。