同步直播仿制世界第一代PC机主板PC-XT全过程 8088主板的诞生

前段时间发了一个8088主板测试卡点亮的帖子,收到了大家的热烈关注,于是乎想到做一个新的直播贴,记录一下自己的制作过程。

第一次点亮测试卡LED

1527316203316.jpg



这个项目是我在大三期间启动的,那时我在尝试自制CPU的过程中遇到了一些瓶颈,另外加之学习了微机原理这门课程,于是乎想到了先仿制一块8088主板后参考其设计再自己设计CPU的方法。自此之后在歪楼的路上越走越远。。。。


如今已经毕业快一年时间了,中间看着柜子里躺着和砖一样的第一次仿制的主板,甚是不甘,于是就在几个月前,我再次开始了尝试。所以在直播目前的进度的同时,我也会考考古,慢慢把之前的一些过程也记录下来。

[修改于 1 年前 - 2018-05-26 14:30:06]

来自 计算机电子学
5
2018-5-26 14:34:23
Foresights(作者)
1楼

忘了提及自治CPU的想法是当年论坛里 龙少大神的帖子勾起我兴趣的,十分感谢当年龙少的分享

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
2楼

板子真漂亮,期待下文。现在8088好买吗。

[修改于 1 年前 - 2018-05-26 15:33:08]

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
Foresights(作者)
3楼
引用:虎哥 发表于2 楼的内容:
板子真漂亮,期待下文。现在8088好买吗。

挺好买的,一个才10块,倒是协处理器8087比较贵

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
Foresights(作者)
4楼

首先先上个图,让我们记住这台世界上第一台被称之为PC的计算机,IBM PC-XT,1983年由IBM量产推出,其实际信号按时间向后分为 PC 5150,和XT 5155、 XT5160,基本区别就是一些PCB主板布局的小改动和优化,除了BIOS外,程序基本相差不大,所以这三个型号的计算机就被统称为 PC-XT,我们国家的最早期的长城计算机也是由他改版而来。

1527323815798.jpg

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
Foresights(作者)
5楼

当年IBM推出PCTX系列计算机时,就像那个年代大部分的电器一样,都附带了电路图,无疑给我们仿制当年的主板带来了极大的方便,遥记得那是搜索到了它主板的原理图,高兴的像个XXX。不过最令人叹为观止的还是那几十页用手画的原理图,膜拜当年的电子大佬OZT,硬生生手绘出了上千根连线的PCB。。一起来欣赏一下。

1527323860588.png

1527323860599.png

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
Foresights(作者)
6楼

不过,最坑爹的地方来了,我T--M--这份电路图居然有好多错误的地方,当然那年那个天真的我是不知道的,我以为电路上的错误最多也就是手标的 OFFPAGE标号(就是图纸两侧跨页的信号的去向页数)有问题,没想到啊整个突然就连最基础的逻辑电路都有问题,于是乎,当年做的第一块板子也就自然的不能用了。。。


不过由于当时基于求成,并没有仔细分析学习,他的运作机理,当时开机没反应后,拿着逻辑分析仪看了半天也没研究出个所以然,然后,然后就没有然后了,这次失败让我把这个项目整整搁置了一年多。。。


附上一张当年第一个版本的PCB照片:

1527323879892.jpg




密密麻麻的走线,还好有自动布线,要是自己布真的要死人了。。。
1527323879920.png




意义不明的波形,只能确定晶振和8284在工作
1527323879893.png

1527323879904.png

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
Foresights(作者)
7楼

如前面所说在第一次做完了一块“砖板”以后甚是不甘,觉得可能是自己抄错了电路图或者是理解错一些地方的标号了,于是乎打印出了所有的官方图纸和我自己的图纸开始比对,起初确实发现了一些问题,我抄错的地方,但是在切断错误并焊好跳线以后,板子还是不对,这时候我才想起了官方图纸中一些很大的疑点。
比如:
喂喂,这输入信号怎么是悬浮的啊!!

1527323905744.png




还有这里,这根线的标号前后完全不一致好伐。
1527323905743.png

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
Foresights(作者)
8楼

此刻的我陷入了深深的自我怀疑中,是我对电路功能理解错了,还是图纸错了。。不过好在当时启动项目时候,买过一本《IBM PC/XT微型计算机电路原理》

1527323940172.jpg


就是这本,不过我没找到原书,买的是一本影印版的,想买正版也没有了
1527323940144.gif
,
于是乎,去年的整个年假都交给了它。当年没好好学微机原理的报应啊。。不过真要说起来,虽然微机原理中的很多内容于这本书中重叠很大,但是这本书本身是以PC-XT主板的运行原理为主线讲述的,所以只学了位机原理还是不一定能够理解这张主板的运行机制。终于功夫不负有心人。。。
(待续)

折叠评论
1
加载评论中,请稍候...
折叠评论
2018-05-27 07:53:56
9楼
引用:zhengyangliu 发表于4 楼的内容:
首先先上个图,让我们记住这台世界上第一台被称之为PC的计算机,IBM PC-XT,1983年由IBM.....

长城0520,在那遥远的八零年代,在大伙儿薪水都没破百的年代,这破玩意儿居然售价高达18888.00的巨款。恒温空调房,高档防静电地板……能触摸到这高贵垃圾的都是通过了祖宗十八代审核又红又专的神秘物。每次上机还要打报告申请机时。

俺一直在想:假如当年这玩意能廉价普及,说不定互联网就没有美帝啥事儿了。

折叠评论
1
加载评论中,请稍候...
折叠评论
10楼

这是原版


折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
11楼

image.jpg

 

折叠评论
1
加载评论中,请稍候...
折叠评论
12楼

支持楼主更新,出套件吗23332

折叠评论
1
加载评论中,请稍候...
折叠评论
Foresights(作者)
13楼

@bg8npk ;........等我确认电路没问题了,出几张板子。。。实在是太贵了自己快做到破产啦,,PCB打样都花了近千啦。。。

折叠评论
1
加载评论中,请稍候...
折叠评论
Foresights(作者)
14楼


@Johnsons ;您这个是长城的板子吗? 我的是按照IBM原版的5160设计的,机械孔 丝印号都一样


IBM 5160 Motherboard.jpg

 

主板修正畸变.jpg

 

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
Foresights(作者)
15楼

最近没有再继续用数码管测试卡测试板子,因为上次画测试卡时候的失误,不小心把A6 A7地址线的输入从与非门接成了或门,导致测试卡的地址落在了 20H 上,和 中断处理芯片 8259 的地址重合了。所以就重画了一个板子。


1527391084605.png


顺便就把板子上的数码管增加到了8位,方便到时候调试。

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
16楼
引用:zhengyangliu 发表于13 楼的内容:
@ bg8npk ;........等我确认电路没问题了,出几张板子。。。实在是太贵了自己快做到破产.....

关于这个PCB打样费,顶上点“基金”,申请露行动,自动放款,1分钟到账。

折叠评论
2
加载评论中,请稍候...
折叠评论
Foresights(作者)
17楼

新的板子的地址是 C0H 控制八位数码管显示的开启关闭,这一功能通过向74LS74边沿锁存器内写入数据,而后加载在 74LS374 的使能端上实现,而后E0H~E8H是八个数码管的显示数据。

1.png

 

2.png

 

3.png

 


折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
Foresights(作者)
18楼

@虎哥 ;哈谢谢虎哥啦,不用给组织添麻烦啦,只是目前自己在创业困难期,还在维持一些不盈利的项目,有些困难而已,不过马上也就走出去啦~

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
Foresights(作者)
19楼

刚刚去取完测试卡的BOM器件的快递,现在就等PCB啦,既然 元件到了就顺便把自己的库存晒一晒啦。里面有被我不小心摔成两半的8088(心塞),里面比较好玩的是PROM,用紫外线擦除的那种,当年启动项目时候,就因为要搞这个把烧写器擦写器都买了,也算是下了血本了。里面黄色的IC和白色的IC是不是很不一样~,白色的是主板上的排阻,黄色的是我为了保证测试卡和主板的统一风格,买的同一时期的排阻,8个1K的分离排阻封装,那个年代的排阻也很好看啊~。

IMG_20180527_111138.jpg

 

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
Foresights(作者)
20楼

IMG_20180527_111151.jpg

 

IMG_20180527_111144.jpg

 

IMG_20180527_111130.jpg

 

IMG_20180527_111116_HDR.jpg

 那个和8088一样大的看起来又很高端的就是 8087 协处理器啦,全镀金的看着相当高端大气,就是贵了点,不过目前由于BIOS都没跑通就还没有安在主板上,这个浮点运算处理器是用来辅助8088工作的,可以选装在上面,然后通过设置跳线开关来开启。

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
Foresights(作者)
21楼

回头拿显微镜看看那块芯片,以后玩意8088买不到了,还能逆向,本科学的微电子,最后一段时期学校教了不少IC逆向的计数和软件,上几张图,这是ADC IC的 4-10译码器结构的显微图,每层抛掉以后照相合成的。


搜狗截图20170419145623.png

 

4—11Mtal.png

 

4-11 Poly.png

 

20195410.png

 

[修改于 1 年前 - 2018-05-27 12:05:58]

折叠评论
1
加载评论中,请稍候...
折叠评论
Foresights(作者)
22楼

上两张编程器 和 紫外擦除器的照片,懒得照实物了,就从淘宝记录里翻出来放图啦。

TB294cvqYBmpuFjSZFuXXaG_XXa_!!1798203806.jpg

 

TB2Z2brXVXXXXXVXpXXXXXXXXXX_!!2053477943.jpg

 

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
Foresights(作者)
23楼


之前想到用自己写的BIOS测试主板前我就在考虑如果一直用PROM也太不方便了,虽然专门卖的紫外擦除器比用放大镜聚焦阳光要方便许多,但也至少到十几分钟才能擦除完成,而且开了以后生成的臭氧味道蛮大的,对身体也不好。对我这种菜鸡来说写程序又不可能以此完全没问题,所以还是需要一种更快捷的IC来取代PROM,所幸有不少EPROM都都是兼容这个封装的PROM的。我现在用的是 AT28C256 。

  不过问题又来了,当时做板子时候由于不确定板子是不是能用,就没有做 2mm的厚板(要加100的工程费),同时铜层也没有用2oz的(原因同上),而我当时自动布线线宽又比较细 6~8mil(粗的实在是布不开啊),导致我一度担心板子的机械强度太低,容易在插拔iC或者暴力取放的时候会把铜线扯断(板子太大了),或者造成不稳定的连接从而给后期调试带来麻烦。


可我这程序不可能一次完全写完整啊,必然要来回插拔ROM,于是上次就买了这个神器。

1527393697438.jpg

 唔~ 方便多了



折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
24楼
引用:zhengyangliu 发表于18 楼的内容:
@ 虎哥 ;哈谢谢虎哥啦,不用给组织添麻烦啦,只是目前自己在创业困难期,还在维持一些不盈利的项目,有.....

那方面的创业呀?坛子里看看有没啥能合作的。

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
Foresights(作者)
25楼


@hzshzshzs1 ;唔,可能够呛,我们搞的不算是上面极客的东西,就是普通的智能家居。。困难是因为上一轮的融资搞一半中断了,结果产品没出来,现在只能是自己搭钱撑到产品出来再说啦。

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
Foresights(作者)
26楼

刚刚快晚上的时候PCB到了,取货开焊~

IMG_20180527_183634.jpg

 

IMG_20180527_193057.jpg

 



折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
Foresights(作者)
27楼

焊接完成~~


IMG_20180527_203234.jpg

 

IMG_20180527_203355.jpg

 


折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
Foresights(作者)
28楼

测试程序编写中。。。先看看数码管能不能点亮

1.png

 

2.png

 

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
Foresights(作者)
29楼

测试卡成功点亮。8088主板测试第0阶段测试通过。

IMG_20180527_211948.jpg

 

IMG_20180527_212006.jpg

 

测试视频发B站了,正在审核中,估计半小时后就能打开了 : 视频链接 8088主板测试第0阶段,确认测试卡可点亮并工作

[修改于 1 年前 - 2018-05-27 21:24:09]

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
30楼

山东潍坊发来贺电!期待出套件

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
Foresights(作者)
31楼
引用:Foresights 发表于23 楼的内容:
之前想到用自己写的BIOS测试主板前我就在考虑如果一直用PROM也太不方便了,虽然专门卖的紫外擦除器.....

纠正此处错误,用的是EEPROM,不是EPROM

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
2018-05-28 12:34:57
Foresights(作者)
32楼

8088主板测试第1阶段测试通过,确认各寄存器及条件跳转功能无误,CPU功能正常且完整

1.png

 

2.png

 

6.jpg

 

接下来一段时间,就不发动态了,就是按着 IBM 的BIOS手册程序一段一段的抄来做外围电路的测试了。等我取得阶段性成果后再更新。

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
33楼

大工程,话说外围的逻辑芯片用FPGA来搞更方便些吧。

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
2018-05-29 12:44:09
34楼

火钳刘明

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
Foresights(作者)
35楼

@teenagerold ;呃,我是为了完全复刻当年的主板形态的,如果用FPGA,那8088都不用装啦

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
36楼

或者说其实不必完全复刻当年的主板。。建议逻辑芯片直接用贴片吧,能节省不少面积

折叠评论
1
加载评论中,请稍候...
折叠评论
37楼

搞好以后装上这个

1527592323616.jpg

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
Foresights(作者)
38楼

@rpg-7 ;个人固执把,这就好像古建修复,里面到处用钉子角铁,不也失去了原本的意义了嘛。

折叠评论
1
加载评论中,请稍候...
折叠评论
Foresights(作者)
39楼


@虎哥 ;,虎哥有没这软件的安装包,到时候安上,要不到时候装个系统啥软件也没有。虽然我现在连BIOS自检都过不了

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
2018-05-30 06:17:32
40楼
引用:Foresights 发表于18 楼的内容:
@ 虎哥 ;哈谢谢虎哥啦,不用给组织添麻烦啦,只是目前自己在创业困难期,还在维持一些不盈利的项目,有.....

别嫌少嘛,看虎哥的面子去申请一个吧

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
41楼

@楼主

我的确实是长城的

还有一块那个扩展主板

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
2018-06-06 21:52:16
2018-6-6 21:52:16
Foresights(作者)
42楼

 买了块ISA测试卡想偷偷懒,抱着侥幸看看能不能检测出问题,结果。。哎。灯都不亮,果然还是要自己写测试程序了。

1.jpg



 

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
2018-06-07 20:50:13
Foresights(作者)
43楼

测试到第二段 BIOS 自检就失败了,目前来看是 8253 定时器相关功能有问题,用逻辑分析仪采样看看。

1528375776919.jpg



对照8253波形说明,发现8253引脚信号工作异常,在计数的时候其CNT值一致在异常跳动,感觉是8253坏了,单也有可能是相关的总线芯片有问题,已经拍了几个新的8253,过几天回来就能继续测试了。
1528375776931.png

折叠评论
1
加载评论中,请稍候...
折叠评论
44楼

楼主,你这机子能跑Dos6.22吗?

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
Foresights(作者)
45楼

@kc2038 ;貌似最高V3.30.。。。

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
2018-06-08 08:49:22
46楼

又来了一位大神。

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
47楼

20岁的时候学微机原理,没有电脑没有试验条件,找了好几本教材,在纸上练习,学着学着,头发白了一圈,出现了耳鸣到现在没有好!

后来工作多年,总觉得心不甘,想重拾微机自制主板,找了好多材料,才发现,问题的根源:中国的《微机原理》书都是骗子写给傻子看的,从头到尾毫无逻辑的知识堆积,根本就没有教材该有的知识依赖顺序!于是就有了跟楼主一样的冲动,准备动手自制仿XT主机,兼容DOS,并能够以此为基础,出个面向EE的微机原理的改良版微机原理教辅,救万民于水火之中。

大神加油,赶紧弄出来引导DOS成功后意义可大了。

折叠评论
1
加载评论中,请稍候...
折叠评论
48楼
引用:夏国特 发表于17 楼的内容:
20岁的时候学微机原理,没有电脑没有试验条件,找了好几本教材,在纸上练习,学着学着,头发白了一圈,出.....

教材的话推荐这本,比国内的水平高到不知道哪里去了。

https://www.kechuang.org/t/67800

折叠评论
1
加载评论中,请稍候...
折叠评论
49楼
引用:radio 发表于48 楼的内容:
教材的话推荐这本,比国内的水平高到不知道哪里去了。https://www.kechuang.org/.....

谢推荐,这是体系结构,不是微机原理,自拟的适合EE(因电类专业,无需电子技术方面的赘述)学习的微机原理大目录如下:

第一篇:组成原理——含基本体系结构、基本部件、基本性能和程序概念

第二篇:8086微机——8086CPU、汇编语言与编程(决不能包含DOS和BIOS调用,可以使用C生成BIN和HEX,决不是COM和EXE)、接口技术

第三篇:IBM PC规范——PC资源配备、总线接口、外设、应用生态(BIOS详解、DOS详解、BASIC与C)

第四篇:现代微机——体系结构的进化、总线发展、外设发展、应用技术与问题

个人觉得,以上编排具符合认知顺序,符合非计算机电类专业对微机技术的要求。

以往的教材,讲86汇编插入BIOS和DOS调用,让人莫宁奇妙(不能站在后人的角度看,要从初学者角度看)

讲接口的时候插入总线!要知道,接口是技术,总线是规范,PC更是规范,可以先学技术再工业规范,上来就是规范未免太霸道,不适合我等理工男的理性思维,毕竟这是微机原理,不是那种不能问为什么的政治课。


折叠评论
1
加载评论中,请稍候...
折叠评论

想参与大家的讨论?现在就 登录 或者 注册

插入资源
全部
图片
视频
音频
附件
全部
未使用
已使用
正在上传
空空如也~
上传中..{{f.progress}}%
处理中..
上传失败,点击重试
{{f.name}}
空空如也~
(视频){{r.oname}}
{{selectedResourcesId.indexOf(r.rid) + 1}}
ID:{{user.uid}}
{{user.username}}
{{user.info.certsName}}
{{user.description}}
{{format("YYYY/MM/DD", user.toc)}}注册,{{fromNow(user.tlv)}}活动
{{submitted?"":"投诉"}}
请选择违规类型:
{{reason.description}}
支持的图片格式:jpg, jpeg, png