Hardcore: Ein Programmierer hat sich 6 Monate lang hart angestrengt, um eine 486-Motherboard von Grund auf zu bauen. Er hat das Schaltbild gezeichnet und die Chips gelötet - alles perfekt erledigt. Sowohl Linux, DOOM als auch Win3.1 laufen darauf problemlos.

Wenn Ihre Vorstellung von "Selbstbau einer Mainboard" noch darauf beschränkt ist, einige Module zu löten und einen fertigen Chip einzustecken, wird das neueste Werk des Programmierers und Elektronikenthusiasten Maniek86 möglicherweise Ihre Anschauungen komplett über den Haufen werfen.

Neulich hat Maniek86 in weniger als sechs Monaten von der Schaltungsskizze anfangend ein eigenes Leiterplattenlayout (PCB) entworfen, die Logik der Chipsatzes implementiert und tatsächlich von Grund auf ein funktionsfähiges Mainboard mit Intel 486 - Architektur geschaffen.

Was noch bemerkenswerter ist, kann es nicht nur stabile Betriebssysteme wie Linux, MS - DOS und FreeDOS ausführen, sondern auch klassische Spiele wie "Doom" und "Wolfenstein 3D" laufen lassen. Unter bestimmten Umständen kann es auch Windows 3.1 erfolgreich starten.

All dies klingt wie das Ergebnis eines kleinen Teams, aber tatsächlich stammt alles nur von Maniek86. Darüber hinaus hat Maniek86 das Projekt auf GitHub (https://github.com/maniekx86/M8SBC - 486) open - source gemacht, damit mehr Enthusiasten selbst daran teilnehmen können.

Alles begann mit einem "kleinen Ziel"

Im Rückblick war Maniek86' ursprüngliche Idee nicht allzu ambitioniert.

Er sagte, er wollte einfach nur ein "retro Mainboard, das Linux ausführen kann" bauen und dann "Doom" darauf laufen lassen, um die Leistung und Kompatibilität zu testen. Nachdem für Hardwarefans die Frage "Kann es DOOM ausführen?" eine Art "allgemeines Testproblem" in der Hardwarebranche ist.

Aber bald ging die Sache "aus dem Ruder".

Während des ständigen Verbesserns des Designs stellte Maniek86 fest, dass, wenn man die Arbeitsweise des 486 - Prozessors richtig nachbildet, das Board nicht nur ein Betriebssystem ausführen kann, sondern auch andere interessante Software.

Das ursprüngliche Spielzeugprojekt scheint allmählich zu einem vollständigen PC - Nachbauexperiment geworden zu sein.

Kein "Modding", sondern von Grund auf neu

Maniek86 hat auf der offiziellen Projektwebseite die Geschichte über den Beginn des Projekts geteilt.

Im April 2025 hat Maniek86 einige Optimierungen an seinem zuvor selbstgebauten 486 - PC auf einem Prototypenboard vorgenommen. Aber bald stellte er fest, dass die Spezifikationen dieses Computers nicht ideal waren, also beschloss er, ein besseres Produkt zu entwickeln.

Im August desselben Jahres begann er in seiner Freizeit mit der Skizze des Designs. Maniek86 gab an: "Bevorher hatte PCBWay einige meiner kleinen Projekte (z. B. ISA - Erweiterungskarten) gesponsert. Ich dachte, ich könnte sie fragen, ob sie auch ein größeres Projekt sponsern würden - und sie haben tatsächlich zugestimmt! Das hat mir große Motivation gegeben und mich dazu gebracht, diese Idee wirklich umzusetzen."

Also begann er tatsächlich mit dem Codieren, dem Zeichnen von Schaltplänen und dem Design des PCBs.

Er betonte auch besonders, dass dieses Mainboard nicht auf einer alten Referenzentwicklung verbessert wurde, sondern wirklich von Grund auf neu entworfen wurde - einschließlich der Chip - Logik, der Pin - Zeitsteuerung und des BIOS - Codes.

Das bedeutet, dass er viele untere Ebenen - Details wie das Bus - Protokoll, die Taktlogik, die Interruptsteuerung und die Speicher - Lese/Schreib - Zeitsteuerung des 486 - CPUs verstehen musste.

Es ist vorstellbar, dass der Selbstbau eines Mainboards sowohl solide Wissensvoraussetzungen als auch gute technische Fähigkeiten erfordert.

Maniek86 hat auf seinem persönlichen Blog seine Erfahrungen beim Löten und Testen der ersten Leiterplatte geteilt.

Er begann mit kleinen SMD - Bauteilen wie Widerständen und Kondensatoren und arbeitete sich dann schrittweise an die hochpräzise Montage von Kernkomponenten wie dem 144 - Pin - FPGA - Chip und dem ATMega128 - Mikrocontroller. Er hat sogar eine geniale Lösung für die seltene PGA - Steckdose gefunden, indem er DIP - Steckdosen schnitt und zusammenfügte.

Auch die Testphase war voller Hindernisse. Er hatte Probleme wie Kurzschlüsse aufgrund falsch aufgesetzter Beschriftungen auf gekauften SRAM - Bauteilen, Designfehler durch Verwechslung der Gehäuse von 8259 PIC und 8254 PIT, freie IRQ - Leitungen aufgrund fehlender Interruptcontroller. Er hat auch einen eigenen JTAG - Programmierer aus einem Raspberry Pi Pico gebaut, um den FPGA zu debuggen und Isopropylalkohol verwendet, um die Leiterplatte zu reinigen und die Stabilität zu verbessern.

Glücklicherweise hat er die Probleme durch das temporäre Hinzufügen von Pull - Down - Widerständen und das Bauen eines eigenen PLCC - zu - DIP - Adapters gelöst.

Schließlich hat er mit Hilfe eines Oszilloskops es geschafft, dass der 486 - CPU auf dem selbstgebauten Mainboard ein Endlosschleifenprogramm ausführt. Später hat er auch die ISA - Bus - Funktionen implementiert, die Initialisierung von Grafikkarten wie dem Trident TVGA8900C abgeschlossen und das Mainboard in den Textmodus gebracht. So hat er schrittweise den gesamten Prozess vom Löten der Hardware, der Fehlerbehebung bis zur Validierung der Basisfunktionen abgeschlossen, was die Grundlage für das spätere Ausführen von DOS, Linux und klassischen Spielen gelegt hat.

Der "halbkompatible PC" - Mainboard M8SBC - 486

Dieses Board wurde M8SBC - 486 genannt und hat eine Größe von nur 150 × 150 mm, etwas kleiner als das übliche Mini - ITX.

"Ich nenne es einen 'halbkompatiblen PC', weil es viele Gemeinsamkeiten mit frühen Standard - x86 - Architektur - PCs hat, aber den sekundären programmierbaren Interruptcontroller (PIC) und die Direktzugriffsspeicher - (DMA) - Funktion fehlen. Aber nach meinen Tests auf diesem Mainboard können viele Programme auch ohne diese Funktionen normal laufen." sagte Maniek86.

Genauer gesagt, sind die Hauptkonfigurationen des M8SBC - 486 wie folgt:

150 × 150 mm vierschichtiges PCB mit benutzerdefiniertem Lochmuster (etwas kleiner als das Mini - ITX - Standardformat von 170 × 170 mm)

PGA - 168 - Steckdose, die 486 - Prozessoren mit 5V - Spannungsversorgung unterstützt

Aktuelle Front - Side - Bus - (FSB) - Frequenz von 24 MHz, DX2 - Prozessoren können mit 48 MHz laufen

Aktuell läuft das System mit 24 MHz FSB

Xilinx Spartan II XC2S100 FPGA als Chipsatz (Codename Hamster 1)

4 MB SRAM

256 KB ROM für das BIOS (wovon 224 KB zugänglich sind)

8254 programmierbarer Timer (PIT)

8259 programmierbarer Interruptcontroller (PIC)

Zwei 16 - Bit - ISA - Steckdosen

PS/2 - Tastaturanschluss (Controller wird vom FPGA implementiert)

Einfache CMOS - RTC und CMOS - Speicher (ebenfalls vom FPGA implementiert)

ATMega128 - Mikrocontroller für das Reset - Steuern, den nichtflüchtigen CMOS - Speicher und das Laden des FPGA - Bitstreams

Betriebssysteme und Spiele laufen alle!

Obwohl der M8SBC - 486 noch einige Einschränkungen hat, wie die unvollständige Unterstützung der ISA - Plug - and - Play - (PnP) - Funktion und der Direktzugriffsspeicher - (DMA) - Funktion, was zurzeit die Soundkarte (nur die AdLib - Soundkarte ist möglicherweise kompatibel) und den Diskettenlaufwerk - Controller nicht unterstützt, hat seine tatsächliche Leistung die Erwartungen übertroffen.

Beim Betriebssystem kann es MS - DOS, FreeDOS und Linux problemlos starten. MS - DOS erfordert die Deaktivierung des HIMEM - Speichermanagementprogramms, während FreeDOS normalerweise mit Speichererweiterungsprogrammen wie Jemmex und HIMEMX verwendet werden kann. Linux 2.2.26 kann auch stabil laufen, nachdem der eigene Kernel kompiliert, die IDE - Interruptanforderung über Jumper umgeleitet, die relevanten Kernelparameter konfiguriert und ein benutzerdefiniertes Bootprogramm verwendet wurde. Es unterstützt sogar teilweise Windows 3.1 (Enhanced Mode), kann starten und auf den Desktop gelangen, wobei nur die Mausfunktion nicht richtig funktioniert.

Beim Software - und Spielbereich können klassische DOS - Spiele wie "Prince of Persia", "Wolfenstein 3D" und "Doom (FastDOOM)" reibungslos laufen.

Das Second Reality - Demoprogramm, das FastTracker II - Audioeditorprogramm und die 3DBench - Benchmark - Tools funktionieren ebenfalls normal. FastTracker II kann über die "Pulsmodulationsmodus" des "PC - Lautsprechers" oder einen Parallelanschluss - Digital - Analog - Wandler Ton ausgeben.

Noch überraschender ist, dass dieser Computer auch einfache Netzwerkexperimente über die serielle Schnittstelle durchführen und sogar einen Busybox - HTTP - Server aufbauen kann, was seine teilweise PC - Kompatibilität beweist.

Das Projekt ist open - source

Einer der Hauptgründe, warum der M8SBC - 486 so viel Aufmerksamkeit erregt, ist, dass es komplett open - source ist.

Schaltpläne, PCB - Dateien, VHDL - Code und BIOS - Quellcode sind alle auf GitHub verfügbar. Jeder kann sie herunterladen, das Projekt nachbauen und sogar darauf aufbauen. Die Community hat bereits mit Verbesserungscode, Experimentier - Skripten und neuen Ideen beigetragen.

Maniek86 sagte auch ehrlich, dass es noch Raum für Verbesserungen gibt. In Zukunft möchte er die PC - Kompatibilität weiter verbessern, die ISA - Erweiterung vervollständigen und sogar versuchen, abgeleitete Designs für andere x86 - CPUs zu entwickeln.

Das bedeutet, dass der M8SBC - 486 kein Ende, sondern eine offene Plattform ist, und jede Verbesserung kann neue Möglichkeiten bringen.

Quellen:

https://maniek86.xyz/projects/m8sbc_486.php

https://www.tomshardware.com/video - games/retro - gaming/the - m8sbc - 486 - is - an - open - source - intel - 486 - mobo - built - from - scratch - in - under - 6 - months - the - original - idea - was - to - achieve - linux - and - doom - compatibility - but - it - achieves - far - more - than - that

https://maniek86.xyz/projects/m8sbc_486_board.php

Dieser Artikel stammt aus dem WeChat - Account "CSDN", Zusammenstellung: Tu Min, veröffentlicht von 36Kr mit Genehmigung.