整理 | 屠敏

出品 | CSDN（ID：CSDNnews）

如果你對(duì)“手搓一塊主板”這件事的理解，還停留在焊幾個(gè)模塊、插塊現(xiàn)成芯片上，那程序員兼電子愛好者 Maniek86 的最新作品，可能會(huì)直接刷新你的認(rèn)知。

最近，Maniek86 用了不到 6 個(gè)月時(shí)間，從原理圖畫起，自己設(shè)計(jì)印刷電路板（PCB）、實(shí)現(xiàn)芯片組邏輯，硬生生從零做出了一塊完整可用的 Intel 486 架構(gòu)主板。

更為值得關(guān)注的是，它不僅可以穩(wěn)定運(yùn)行 Linux、MS-DOS、FreeDOS 等系統(tǒng)，還能讓《毀滅戰(zhàn)士》、《德軍總部 3D》等老牌經(jīng)典游戲跑起來，在特定環(huán)境下也能成功運(yùn)行 Windows 3.1。

這一切聽起來像是一個(gè)小團(tuán)隊(duì)的成果，但實(shí)際上，均都出自 Maniek86 一人之手。此外，為了讓更多愛好者可以親手參與，Maniek86 還將項(xiàng)目在 GitHub 上開源了出來（https://github.com/maniekx86/M8SBC-486），供大家參考。

一切始于一個(gè)“小目標(biāo)”

回過頭看，Maniek86 最初的想法并不宏大。

他說自己只是想做一塊“能跑 Linux 的復(fù)古主板”，然后再跑一下《毀滅戰(zhàn)士》，作為性能和兼容性的驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)。畢竟，對(duì)硬件玩家來說，“能不能跑 DOOM”堪稱硬件圈的“萬能考題”。

但事情很快開始“失控”。

在不斷完善設(shè)計(jì)的過程中，Maniek86 發(fā)現(xiàn)：只要把 486 的工作方式還原到位，這塊板子就不只是“能跑一個(gè)系統(tǒng)”，還能運(yùn)行其他有趣的軟件。

原本的玩具項(xiàng)目，似乎慢慢變成了一次完整的 PC 復(fù)刻實(shí)驗(yàn)。

不是“魔改”，而是從零開始

在項(xiàng)目官網(wǎng)上，Maniek86 分享了做這個(gè)項(xiàng)目的起點(diǎn)故事。

2025 年 4 月，Maniek86 在一塊原型板上對(duì)自己之前制作的 486 自制電腦做了些優(yōu)化，但很快發(fā)現(xiàn)那臺(tái)電腦的規(guī)格并不理想，于是決定打造一款更出色的產(chǎn)品。

同年 8 月，他開始利用空閑時(shí)間勾勒設(shè)計(jì)草圖。Maniek86 透露，「在此之前，PCBWay 曾贊助過我的幾個(gè)小型項(xiàng)目（比如 ISA 擴(kuò)展卡），我心想或許可以向他們申請(qǐng)?jiān)儋澲粋€(gè)更大規(guī)模的項(xiàng)目 —— 沒想到他們欣然同意了！這給了我極大的動(dòng)力，讓我決心將這個(gè)想法徹底落地?！?/p>

于是，他真正開始編碼、畫原理圖和設(shè)計(jì) PCB。

他也特別強(qiáng)調(diào)，這個(gè)主板不是基于老舊參考設(shè)計(jì)改良，而是真正從頭開始設(shè)計(jì)——包括芯片邏輯、引腳時(shí)序以及 BIOS 代碼。

這意味著，他要理解 486 CPU 的總線協(xié)議、時(shí)鐘邏輯、中斷控制、存儲(chǔ)讀寫時(shí)序等諸多底層細(xì)節(jié)。

可想而知，自制主板既需要扎實(shí)的知識(shí)儲(chǔ)備，更離不開過硬的技術(shù)能力。

在個(gè)人博客上，Maniek86 分享了首塊電路板的焊接與測(cè)試經(jīng)歷。

他先從電阻、電容等小型 SMD 元器件入手，再逐一攻克 144 引腳 FPGA 芯片、ATMega128 微控制器等核心部件的高精度焊接，甚至為稀缺的 PGA 插槽想出了用 DIP 插座切割拼接的巧妙方案。

測(cè)試階段同樣波折不斷，他遇到過購(gòu)買的 SRAM 元器件貼標(biāo)倒置導(dǎo)致的短路、8259 PIC 與 8254 PIT 封裝混淆的設(shè)計(jì)失誤、中斷控制器缺失造成的 IRQ 線懸空等問題，還通過樹莓派 Pico 自制 JTAG 編程線調(diào)試 FPGA，用異丙醇清潔電路板優(yōu)化穩(wěn)定性。

好在，他通過臨時(shí)添加下拉電阻、自制 PLCC 轉(zhuǎn) DIP 適配器等方案，逐一化解難題。

最終，在示波器的輔助下，成功讓 486 CPU 在自制主板上運(yùn)行起無限循環(huán)程序。后續(xù)他又實(shí)現(xiàn)了 ISA 總線功能，完成 Trident TVGA8900C 等顯卡的初始化，讓主板成功進(jìn)入文本顯示模式，一步步完成了從硬件焊接、故障排查到基礎(chǔ)功能驗(yàn)證的全流程突破，為后續(xù)運(yùn)行 DOS、Linux 系統(tǒng)和經(jīng)典游戲打下了基礎(chǔ)。

“半兼容 PC”——M8SBC-486 主板

這塊板子被命名為M8SBC-486，尺寸只有 150 × 150 mm，比常見的 Mini-ITX 還小一些。

「我將它稱為“半兼容 PC”，因?yàn)樗c早期標(biāo)準(zhǔn) x86 架構(gòu) PC 有諸多共通之處，但缺少了次級(jí)可編程中斷控制器（PIC）和直接內(nèi)存訪問（DMA）功能。不過根據(jù)我在這塊主板上的測(cè)試，許多程序在缺少這些功能的情況下依然可以正常運(yùn)行。」Maniek86 說道。

具體來看，M8SBC-486 的主要配置如下：

• 150 × 150 mm 四層 PCB，自定義孔位設(shè)計(jì)（尺寸略小于 170 × 170 mm 的 Mini-ITX 標(biāo)準(zhǔn)）

• PGA-168 插槽，支持 5V 供電的 486 處理器

• 當(dāng)前前端總線（FSB）頻率為 24 MHz，DX2 處理器可運(yùn)行在 48 MHz

• 當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行在 24 MHz FSB

• Xilinx Spartan II XC2S100 FPGA 作為芯片組（代號(hào) Hamster 1）

• 4 MB SRAM

• 256 KB ROM 用于 BIOS（其中 224 KB 可訪問）

• 8254 可編程定時(shí)器（PIT）

• 8259 可編程中斷控制器（PIC）

• 兩個(gè) 16 位 ISA 插槽

• PS/2 鍵盤接口（控制器由 FPGA 實(shí)現(xiàn)）

• 簡(jiǎn)易 CMOS RTC 與 CMOS 存儲(chǔ)（同樣由 FPGA 實(shí)現(xiàn)）

• ATMega128 微控制器，用于復(fù)位控制、非易失性 CMOS 存儲(chǔ)以及 FPGA 比特流加載
  

系統(tǒng)、游戲，全跑起來了！

盡管 M8SBC-486 仍存在一些局限，比如目前尚未完整支持 ISA 即插即用（PnP）功能和直接內(nèi)存訪問（DMA），這導(dǎo)致聲卡暫不支持（僅 AdLib 聲卡可能兼容），軟驅(qū)控制器也無法使用，但它的實(shí)際表現(xiàn)已然超出預(yù)期。

操作系統(tǒng)方面，它能順利啟動(dòng) MS-DOS、FreeDOS、Linux，其中 MS-DOS 需禁用 HIMEM 內(nèi)存管理程序，F(xiàn)reeDOS 則可正常搭配 Jemmex、HIMEMX 等內(nèi)存擴(kuò)展程序使用。Linux 2.2.26 在經(jīng)過自定義內(nèi)核編譯、通過飛線重定向 IDE 中斷請(qǐng)求、配置相關(guān)內(nèi)核參數(shù)及使用自定義引導(dǎo)程序后，也能穩(wěn)定運(yùn)行。甚至對(duì) Windows 3.1（增強(qiáng)模式）也能部分支持，可啟動(dòng)并進(jìn)入桌面實(shí)現(xiàn)鍵盤操作，僅鼠標(biāo)功能無法正常使用。

在軟件與游戲方面，《波斯王子》《德軍總部 3D》《毀滅戰(zhàn)士（FastDOOM）》等經(jīng)典 DOS 游戲均可流暢運(yùn)行。

Second Reality 演示程序、FastTracker II 音頻編輯程序、3DBench 系列基準(zhǔn)測(cè)試工具等也能正常工作，其中 FastTracker II 可通過“PC 揚(yáng)聲器”的“脈沖調(diào)制模式”或并口數(shù)模轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)聲音輸出。

更令人驚喜的是，這臺(tái)機(jī)器還能通過串口進(jìn)行簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，甚至搭建 Busybox HTTP 服務(wù)，充分證明了其具備部分 PC 兼容性。

項(xiàng)目已開源

M8SBC-486 之所以能引發(fā)廣泛關(guān)注，很大一部分原因在于它完全開源。

原理圖、PCB 文件、VHDL、BIOS 源代碼，全都放在 GitHub 上。任何人都可以下載、復(fù)刻，甚至在此基礎(chǔ)上繼續(xù)折騰。社區(qū)已經(jīng)開始貢獻(xiàn)改進(jìn)代碼、實(shí)驗(yàn)?zāi)_本和新想法。

Maniek86 也坦然地表示，這塊板子還有提升空間。未來，他希望進(jìn)一步增強(qiáng) PC 兼容性、完善 ISA 擴(kuò)展，甚至嘗試為其他 x86 CPU 做衍生設(shè)計(jì)。

這意味著，M8SBC-486 不是一個(gè)終點(diǎn)，而是一個(gè)開放的平臺(tái)，每一次改進(jìn)都可能帶來新的可能。

參考：

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