
(图片来源: Public Domain)
FPGA与嵌入式系统领域的专家艾伦·泰勒(Alan Taylor),成功利用FPGA技术复现了美国海军F-14“雄猫”战斗机的中央航空数据计算机(CADC)。CADC作为F-14战斗机先进能力的核心部件,负责控制飞机的标志性可变后掠翼系统。那么,还有什么比在3D打印的F-14“雄猫”战斗机比例模型中测试这一全新的FPGA实现更合适的方式呢?请观看下方嵌入的视频。
去年,社交媒体上关于这款飞行计算机是否真正由“全球首款微处理器”驱动的讨论愈演愈烈,我们曾撰文介绍过F-14“雄猫”战斗机的CADC。CADC的核心由MP944芯片驱动。然而,这款芯片曾一度鲜为人知。尽管MP944微处理器于1970年6月便已投入使用,比英特尔传奇的4004微处理器(1971年11月)早了一年多,但它直到1998年仍是官方机密。因此,英特尔4004成功抢占了“首款微处理器”的名头,MP944的支持者对此表示不满。
回顾历史,MP944是一款20位流水线并行多微处理器,集成了当时最先进的MOS技术,运行频率为375 kHz,每秒可执行9,375条指令。这款由史蒂夫·盖勒(Steve Geller)、雷·霍尔特(Ray Holt)及一个25人团队设计的飞行系统驱动芯片,还通过了严格的坚固性测试,能够在-55至+125摄氏度的温度范围内稳定运行。
作为CADC六芯片系统的一部分,MP944负责实时计算飞行参数,如高度、空速和马赫数,是实现“雄猫”战斗机可变后掠翼系统的关键创新。因此,它必须具备高性能。一些芯片架构爱好者断言,MP944实际上“比英特尔4004快8倍”。当然,需要指出的是,英特尔芯片最初是为更普通的台式计算器设计的。
回到艾伦·泰勒最近的成果,我们现在拥有了FPGA复现F-14 CADC的完整开源VHDL源代码、文档和测试平台。GitHub仓库说明中指出,所使用的FPGA是基于Spartan-7的SoM,属于Adiuvo嵌入式系统模块的一部分。这一资源不仅包含了MP944的逻辑实现,泰勒还提供了所有六颗原始CADC芯片的完整可综合VHDL实现。
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