8086CPU单芯片计算机系统设计与AMBA协议应用

“基于8086CPU的单芯片计算机系统的设计” 本文主要探讨了如何设计一个基于8086CPU的单芯片计算机系统，利用集成电路设计方法学，结合8086微处理器、SDRAM控制器以及8255并行接口等外围设备，构建了一个集成度高、功能完善的计算机系统。在分析8086CPU特性和AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）协议的基础上，作者提出了改进传统8086CPU三总线结构的方案，采用遵循AMBA协议的系统总线，以提升系统的性能和可扩展性。 8086CPU是Intel公司推出的一种16位微处理器，它是x86架构的鼻祖，广泛应用于早期个人计算机。它具有两个16位数据总线（数据总线DB和地址总线AB），以及一个控制总线CB，这种三总线结构在当时是创新性的设计，但随着技术的发展，其局限性逐渐显现，如总线带宽有限、系统扩展困难等。 在该设计中，8255并行接口被用于扩展8086CPU的输入/输出能力。8255是一种通用的可编程接口芯片，可以配置为多种模式，以满足不同I/O需求，如控制键盘、显示器、打印机等外部设备。而SDRAM（Synchronous Dynamic Random Access Memory）控制器则用于管理高速动态存储器，提高数据存取速度，确保系统运行的流畅性。 AMBA协议是一种开放的片上系统（System-on-a-Chip, SoC）互连规范，由ARM公司提出，它定义了多种总线接口，如AHB（Advanced High-performance Bus）和APB（Advanced Peripheral Bus），用以实现处理器与其他组件之间的高效通信。通过采用AMBA协议，设计者能够简化系统架构，提高总线带宽，降低延迟，同时增强系统的模块化和可重用性。 文章中，作者通过FPGA（Field-Programmable Gate Array）硬件实现，完成了基于8086IP软核的单芯片计算机系统的功能演示。FPGA是一种可编程逻辑器件，能快速原型验证和实现复杂系统设计，对于探索新架构和优化系统性能有着重要作用。 总结来说，这个设计展示了如何将8086CPU整合到现代SoC设计中，利用AMBA协议提升系统的性能和可扩展性，同时也反映了在保持向后兼容性的同时，如何对经典硬件进行现代化改造，以适应不断发展的计算需求。这不仅对于理解8086CPU的工作原理及其在现代系统中的应用有重要意义，也为其他类似的嵌入式系统设计提供了有价值的参考。