当 FPGA 遇见怀旧计算：486 与 Atari ST 的硬件级重生

在模拟器早已泛滥的今天，仍然有人选择一条更难、也更"工程"的路：

不做软件模拟，而是用真实硬件逻辑，让经典计算机真正复活。

最近两个项目，分别围绕 Intel 486 与 Atari ST 这两台上世纪计算机代表，给出了一个共同答案------

FPGA，正在成为怀旧计算的"新主板"。

一、让 486 再次运行：一块全新的 486 主板M8SBC-486

第一个项目的核心并不是 FPGA 本身，而是一个看似"反潮流"的目标：

为真正的 Intel 486 CPU，设计一块全新的现代主板。

电子学学生兼复古计算机爱好者 Piotr Grzesik 设计了一款开源主板，旨在搭载 Intel 486 处理器------该处理器最初于 1989 年推出，并用运行在 FPGA 上的软核等效组件取代了现已停产的部件。

i486，更广为人知的名称是486，是英特尔x86系列的第四代处理器。它于1989年发布，完全兼容英特尔早期的i386、80286和8086，但性能大幅提升------并且作为首款晶体管数量超过百万的x86处理器载入史册。虽然该处理器直到2007年才正式停产，但要找到一块可用的i486主板并非易事------不过，或许比起从零开始组装一块主板，难度要小一些。

M8SBC-486 采用 PGA-168 插槽，兼容英特尔及其当时各种竞争对手的 5V 486 CPU，前端总线 (FSB) 速度为 24MHz------这意味着标准 486 部件的时钟速度为 24MHz，DX-2 时钟倍频部件的时钟速度为 48MHz，而理论上 DX-4 时钟倍频部件的时钟速度为 72MHz，但由于缺乏 5V 版本而未经测试，所有这些速度都略低于量产主板上提供的 25/33/50/66/75/100MHz 速度。

尽管当时的母板芯片组通常采用专用集成电路（ASIC），但Grzesik公司用AMD Xilinx Spartan II XC2S100 FPGA取代了这些早已停产的芯片，该FPGA运行着代号为"Hamster"的软件芯片组。主板包含4MB静态RAM（SRAM）、256KB ROM空间用于存储BIOS、8254可编程间隔定时器（PIT）和8259可编程中断控制器（PIC），但缺少辅助PIC和直接内存访问（DMA）支持。主板配备两个ISA插槽用于扩展硬件，以及一个板载Microchip ATmega128微控制器，用于处理复位电路、CMOS存储器以及向FPGA加载比特流。

1. 不是模拟，是"真·486"

这块主板支持真实的：

Intel 486DX / DX2 / DX4 处理器

真实插槽、真实时钟、真实总线

直接运行 DOS、Windows 3.1，甚至 DOOM

也就是说，这不是用 FPGA 模拟 486，而是：

让一颗 30 多年前的 CPU，在 2020 年代重新上电工作。

2. FPGA 在这里扮演什么角色？

关键问题来了：

486 周围的世界早就消失了。

ISA 控制器、DMA、定时器、南桥逻辑......这些老芯片要么停产，要么难以集成。解决方案只有一个：

👉 用 FPGA 重构整套 486 外围芯片组逻辑

FPGA 在这里承担了：

总线控制逻辑

中断控制器

定时器、DMA、I/O glue logic

现代接口与老 CPU 之间的"时空转换层"

本质上，这是一次：

把 1990 年代 PC 芯片组，用 RTL 重新实现的工程实践。

3. 可用链接

项目主页：

https://github.com/maniekx86/M8SBC-486
https://maniek86.xyz/projects/m8sbc_486.php

二、Atari ST 的回归：FPGA 定义的"新经典"

如果说 486 项目是"真实 CPU + FPGA"，

那么 Atari ST 项目走的是另一条路：

用 FPGA，完整重建一台经典计算机。

FPGA电路催生了新一代设备，这些设备能够以近乎完美的周期精度复刻复古游戏机和电脑。最新的例子是雅达利16位家用电脑，虽然该项目的改装者只制作了五台，但任何拥有3D打印机的爱好者都可以自行组装一台。

1. Atari ST：不仅是情怀

这款设备精准地模拟了1985年电脑的8MHz 68000 CPU，确保游戏和其他软件能够像在真实硬件上一样运行。此外，它还配备了USB和HDMI接口，以支持现代显示器和输入设备。虽然作者指出制造每台设备都很耗时，但感兴趣的各位可以自行采购材料。

例如，该机箱采用Atari ST 风格的外壳（https://sites.google.com/site/beebox68k/atapi），其设计初衷是为运行 BeePi（一款基于软件的 Atari ST 模拟器）的 Raspberry Pi 设备赋予原汁原味的 Atari ST 外观。由于其 3D 打印原理图在知识共享许可下免费提供，Shaw 将其用于运行 MiSTeryNano（一款 Atari ST MiSTer 内核）的 Tang Nano FPGA 开发板上。根据其GitHub 文档（https://github.com/MiSTle-Dev/MiSTeryNano），该内核支持大多数版本的 ST TOS 操作系统、软盘镜像、ACSI 硬盘以及物理 MIDI 端口。

初代 Atari ST 于 1985 年发布，是一款早期的 16 位家用电脑，由 Commodore 公司的 Jack Tramiel 设计。Tramiel 此前一年离开了自己创立的公司，并从华纳兄弟手中收购了 Atari 的游戏部门。他与 Commodore 64 的设计师 Shiraz Shivji 合作，将 ST 打造成 Atari 8 位电脑的强大而价格适中的继任者。

Atari ST 最初售价为 999 美元，衍生出多个型号，例如以其 1MB 内存命名的 1040 ST，以及最终于 1992 年发布的 Falcon030。具有讽刺意味的是，Atari ST 最终在美国被 Commodore 的 Amiga 所掩盖，Amiga 是一款基于 Commodore 从 Atari收购的设计的 16/32 位计算机。

尽管如此，Atari ST 在欧洲仍然成为桌面出版和音乐制作的热门选择。其最受欢迎的游戏包括《地牢大师》（Dungeon Master）、《航母指挥官》（Carrier Command）、《Vroom》和《猎鹰》（Falcon）。去年，开发者 Jonas "indyjo" Eschenburg将《毁灭战士》（Doom）移植到了 Atari ST 平台。

2. 用 FPGA 复刻整台机器

这个项目选择的方式是：

CPU、图形、声音、总线 ------ 全部在 FPGA 中实现

行为、时序、寄存器级别尽量贴近原始硬件

不是"能跑就行"，而是兼容性优先

FPGA 在这里不再是"辅助器件"，而是：

整个 Atari ST 的数字灵魂。

3. 可用链接

https://github.com/MiSTle-Dev/MiSTeryNano

三、为什么是 FPGA，而不是模拟器？

两个项目路线不同，但都指向同一个问题：

模拟器解决"能不能跑"

FPGA 解决的是：时序是否一致\边界条件是否真实\硬件行为是否可验证

FPGA 是"硬件级的保存方式"

软件模拟 ≈ 行为近似

FPGA 实现 ≈ 结构复刻

尤其对老系统来说：

很多软件依赖的是"硬件怪癖"，而不是文档。

FPGA 恰好擅长复现这些"怪癖"。

结语

这并不只是情怀项目。对工程师而言，它意味着：

如何用 RTL 复刻复杂历史系统
如何处理跨时代接口与时序
如何在 FPGA 中实现"系统级架构"，而不只是加速模块

486 和 Atari ST，本属于两个已经结束的时代。但 FPGA 让它们获得了一种新的存在方式：

不是博物馆里的静态展品
不是模拟器里的近似影子
而是可以再次上电、再次运行、再次被理解的硬件系统

当 FPGA 遇见怀旧计算:

我们看到的，其实是工程精神本身的延续。