Вопросы по архитектуре "Специалиста"

[CityAceE]

Думаю, что эта тема всё-таки ближе к реальному Специалисту, чем к эмуляторам, хотя и возникли вопросы при написании очередного эмулятора. Почти всё можно проверить на реальном компьютере, но у меня пока такая возможность отсутствует. Несмотря на то, что я уже написал один вполне рабочий эмулятор Специалиста, но там была задача чтобы просто запускались программы. Здесь же хочется сделать более качественную эмуляцию. Поэтому скопились вопросы:

1. Что правильно должно считываться по адресам С000-EFFF, если микросхема ПЗУ не установлена? Emu80 отображает FF, как будто бы установлены чистые микросхемы памяти. Это корректное поведение? Оно обусловлено схемотехникой компьютера?
2. Что должно считывается по адресам в диапазоне F000-F7FF в журнальной версии компьютера? Emu80 отображает циклическую последовательность 00 00 00 FF. Чем это обусловлено? Что будет если попытаться записывать туда данные на реальном компьютере в стандартной конфигурации?
3. Что должно считываться с адресов F8003, F8007 и т.д., то есть адресов куда проецируется порт управления штатной микросхемы параллельного порта (КР580ВВ55А)?
4. Как на реальном Специалисте ведут себя команды работы с прерываниями: DI, EI, HLT? Существуют ли какие-то устройства для Специалиста, которые будут реагировать на эти команды?
5. Как на реальном Специалисте ведут себя команды работы с портами IN xx и OUT xx? Что будет если считать данные с несуществующего порта? Существуют ли какие-то устройства для Специалиста, которые будут реагировать на эти команды?
6. Процессор Специалиста работает с частотой 2 МГц. Телевизор отображает 50 кадров в секунду. Я считаю, что между кадрами укладывается (2 * 1 000 000 / 50) тактов процессора. Насколько мои вычисления корректны?
7. Я правильно понимаю, что у Специалиста отсутствует какая-либо привязка начала построения кадра к чему-либо. Или всё-таки кадр строится по каким-то временнЫм правилам?

Очень надеюсь на компетентную информацию, как минимум, от эксперта 8-ми (и не только) битного мира @ivagor

[Advertiser]

[ivagor]

Думаю по Специалисту на форуме наиболее компетентен HardWareMan, вопрос в том, чтобы он захотел ответить на вопросы. В крайнем случае могу и я подключиться, но надеюсь это не понадобиться.

[CityAceE]

@HardWareMan, найдётся минутка на ответы?

[HardWareMan]

Что правильно должно считываться по адресам С000-EFFF, если микросхема ПЗУ не установлена? Emu80 отображает FF, как будто бы установлены чистые микросхемы памяти. Это корректное поведение? Оно обусловлено схемотехникой компьютера?

На любом ЛК с процессором ВМ80 на висячей и не подтянутой шине считывается слово состояния. Для IN это будет 42H, для остальных - 82H.

Что должно считывается по адресам в диапазоне F000-F7FF в журнальной версии компьютера? Emu80 отображает циклическую последовательность 00 00 00 FF. Чем это обусловлено? Что будет если попытаться записывать туда данные на реальном компьютере в стандартной конфигурации?

Зависит от того, есть там физический порт ВВ55 или его нет. Если нет, то смотри п.1

Что должно считываться с адресов F8003, F8007 и т.д., то есть адресов куда проецируется порт управления штатной микросхемы параллельного порта (КР580ВВ55А)?

Во-первых, адрес превышает адресное пространство ВМ80, но я полагаю это ошибка. Во-вторых, что считывается из РУС ВВ55 вроде как есть в букваре на 8255.

Как на реальном Специалисте ведут себя команды работы с прерываниями: DI, EI, HLT? Существуют ли какие-то устройства для Специалиста, которые будут реагировать на эти команды?

Как и должны - как NOP, ибо сигнал INTE не используется. Что касается HLT, то по идее она должна сделать вечный стоп, ведь прерываний на Специалисте нет. Я только 1 раз подавал эту команду на кружке и тогда у нас сгорела ВВ55. Препод сказал, что это просто совпадение, но мыслей повторить эксперимент не возникало. Сейчас я понимаю, что это глупо и реально совпадение, но ведь при останове процессор бросает шину, а она не подтянута, и дешифратор мог что-то сделать не так. Что касается INTE, то можно подмешать к звуку и использовать музыкальный софт от РКшки. Так же есть информация, что один из клонов Специалиста использует INTE как сигнал начального пуска.

Как на реальном Специалисте ведут себя команды работы с портами IN xx и OUT xx? Что будет если считать данные с несуществующего порта? Существуют ли какие-то устройства для Специалиста, которые будут реагировать на эти команды?

Как LDA где адрес состоит из двух одинаковых байт. Например, IN 0F0H = LDA 0F0F0H. А OUT 0F3H = STA 0F3F3H. Некоторый софт использует это для сокращения времени доступа к порту и/или уменьшению размера программы.

Процессор Специалиста работает с частотой 2 МГц. Телевизор отображает 50 кадров в секунду. Я считаю, что между кадрами укладывается (2 * 1 000 000 / 50) тактов процессора. Насколько мои вычисления корректны?

Откуда мне знать? Ты можешь просто посмотреть до скольки будет считать счётчик синхрогенератора. Там вроде строка считает до 64 а кадры до 312. Каждый такт H это 2 такта процессора (и, соответственно, RAS/CAS). Т.е., всего 128*312=39936. Как видишь, кадровая у Специалиста не 50Гц, а чуть выше, потому что 15625/312=50.08. Для получения стандартных 50 надо делать 312,5 или интерлейс в 312+313.

Я правильно понимаю, что у Специалиста отсутствует какая-либо привязка начала построения кадра к чему-либо. Или всё-таки кадр строится по каким-то временнЫм правилам?

Никакой привязки нет. Да и в Спектруме привязка условная, через VInt. В МХе есть привязка к таймеру. А вот в Эрике вроде что-то было, но это не точно, не моя тема.

[Serg6845]

[*]Что правильно должно считываться по адресам С000-EFFF, если микросхема ПЗУ не установлена? Emu80 отображает FF, как будто бы установлены чистые микросхемы памяти. Это корректное поведение? Оно обусловлено схемотехникой компьютера?

в журнальном варианте насколько я помню - читается 82 (слово состояния процессора, запомненное на емкости висящей в воздухе шины данных).

[*]Что должно считывается по адресам в диапазоне F000-F7FF в журнальной версии компьютера? Emu80 отображает циклическую последовательность 00 00 00 FF. Чем это обусловлено? Что будет если попытаться записывать туда данные на реальном компьютере в стандартной конфигурации?

в совсем журнальной конфигурации (МК №2 1987) - то же что из пустой памяти, там ничего нет. позже туда повесили второй ВВ55 для программатора - судя по всему Emu80 его эмулирует.

[*]Что должно считываться с адресов F8003, F8007 и т.д., то есть адресов куда проецируется порт управления штатной микросхемы параллельного порта (КР580ВВ55А)?

зависит от того как сконфигурирован ВВ55 и что ему на входы приходит, за исключением адресов с 11 в младших разрядах - там пустая память (РУС ВВ55 не читается, только запись)
и в адресах нолик лишний.

[*]Как на реальном Специалисте ведут себя команды работы с прерываниями: DI, EI, HLT? Существуют ли какие-то устройства для Специалиста, которые будут реагировать на эти команды?

первые две кроме изменения уровня на 16 ноге процессора никаких видимых эффектов не вызывают. HLT - приводит к останову проца, а поскольку источников прерываний физически нет - проц будет в останове до следующего сброса. устройств нагородить можно, но это будет уже не журнальный вариант (у меня например приделан ВК38 и ВН59)

[*]Как на реальном Специалисте ведут себя команды работы с портами IN xx и OUT xx? Что будет если считать данные с несуществующего порта? Существуют ли какие-то устройства для Специалиста, которые будут реагировать на эти команды?

будет операция с памятью по соответствующему адресу (например IN/OUT 80 приведет к чтению/записи по адресу 8080). про устройства - см. предыдущий пункт.

[*] Процессор Специалиста работает с частотой 2 МГц. Телевизор отображает 50 кадров в секунду. Я считаю, что между кадрами укладывается (2 * 1 000 000 / 50) тактов процессора. Насколько мои вычисления корректны?

считать надо, насколько там ровно 50Гц. навскидку уже не помню.

[*]Я правильно понимаю, что у Специалиста отсутствует какая-либо привязка начала построения кадра к чему-либо. Или всё-таки кадр строится по каким-то временнЫм правилам?

правильно. никакой привязки нет.

[CityAceE]

HardWareMan, Serg6845, большое спасибо за ответы! Буду переваривать! Вернусь с наводящими и дополнительными вопросами

[CityAceE]

Итак, переварил то, что мне ответили. Что-то пришлось догуглиливать, но в целом картина прояснилась. Я сейчас отвечу на всё, как понял, а вы меня поправьте, если я где-то ошибся.

1. Что правильно должно считываться по адресам С000-EFFF, если микросхема ПЗУ не установлена? Emu80 отображает FF, как будто бы установлены чистые микросхемы памяти. Это корректное поведение? Оно обусловлено схемотехникой компьютера?

По любому адресу, к которому не подключено ни ОЗУ, ни ПЗУ, ни какое-то другое устройство, любой командой, работающей с памятью (например, LDA adr) должен считываться байт 0x82. Но есть одно исключение: если ту же самую область пытаться считать командой IN xx, то в этом случае будет считываться байт 0x42.

Байты 0x82 и 0x42 представляют из себя слово состояния (Status Word) выдаваемое на шину данных в первом такте машинного цикла и сопровождаемом сигналом SYNC.

Остаётся вопрос: почему это слово разное для команды IN и остальных команд?

2. Что должно считывается по адресам в диапазоне F000-F7FF в журнальной версии компьютера? Emu80 отображает циклическую последовательность 00 00 00 FF. Чем это обусловлено? Что будет если попытаться записывать туда данные на реальном компьютере в стандартной конфигурации?

В стандартном варианте в эту область ничего не подключено. И поэтому оттуда должно считываться 0x82 (0x42), как описано в первом вопросе.

3. Что должно считываться с адресов F803, F807 и т.д., то есть адресов куда проецируется порт управления штатной микросхемы параллельного порта (КР580ВВ55А)?

Результат считывания сложный и зависит от содержимого других регистров микросхемы. Эту информацию необходимо получить из документации по КР580ВВ55А (i8255).

b2m вот здесь пишет: "По поводу РУС: была информация, что оттуда читается последнее записанное в любой из портов А,В,С значение. Тест подтверждает это, но однако показывает, что если порты настроены на ввод, то оттуда читается FF. Можно поправить в эмуляторе для аутентичности (у меня пока возвращается ноль). Что возвращать, когда порт настроен на ввод, а схемно он предназначен на вывод - непонятно."

4. Как на реальном Специалисте ведут себя команды работы с прерываниями: DI, EI, HLT? Существуют ли какие-то устройства для Специалиста, которые будут реагировать на эти команды?

В схеме Специалиста не задействован сигнал процессора INTE, отвечающий за обработку прерываний. Поэтому в Специалисте команды DI и EI будут работать просто, как NOP. Команда HLT остановит процессор и он будет ждать сигнала INTE. Но так как, INTE не задействован, процессор ничего не дождётся и будет "висеть". Вывести его из этого состояния можно только сбросом компьютера.

5. Как на реальном Специалисте ведут себя команды работы с портами IN xx и OUT xx? Что будет если считать данные с несуществующего порта? Существуют ли какие-то устройства для Специалиста, которые будут реагировать на эти команды?

На Специалисте команды IN и OUT работают точно так же, как и обычные команды работы с памятью. Команда IN считывает в регистр А значение из ячейки памяти, адрес которой формируется из байта, указанного в команде IN. Этот байт помещается и в младший, и в старший байт адреса. Команда OUT записывает значение регистра A в адрес, сформированный по той же схеме, что и в команде IN.

Команда IN AB аналогична команде LDA ABAB
Команда OUT AB аналогична команде STA ABAB

Вопрос: Что из себя представляют полноценные порты для процессора 8080? Они организуются какой-то дополнительной микросхемой? 8080 может обслуживать только 256 разных портов?

6. Процессор Специалиста работает с частотой 2 МГц. Телевизор отображает 50 кадров в секунду. Я считаю, что между кадрами укладывается (2 * 1 000 000 / 50) тактов процессора. Насколько мои вычисления корректны?

Частота кадров Специалиста не ровно 50 Hz, а 50,08 Hz. Это значение получается, если частоту строчной развертки, которая составляет 15625 Hz, поделить на количество строк, формируемых Специалистом - 312.
15625 Hz / 312 строк = 50,08 кадров в секунду

Один кадр строится за 39936 тактов процессора. Это значение получается, если умножить количество строк (312) одного кадра на количество тактов, которое тратится на формирование одной строки (128)
128 тактов * 312 строк = 39936 тактов

Вопрос: Правильно ли я понимаю, что частота кадров 50,08 - это константа? Если увеличивать частоту процессора, то в компьютере, который сделан правильно и его схемотехника учитывает все эти повышения (например, замена i8080 на Z80), частота кадров так и останется равной 50,08 Hz, а количество тактов между началами формирования двух кадров будет увеличено кратно множителю, на который будет увеличена частота процессора?

7. Я правильно понимаю, что у Специалиста отсутствует какая-либо привязка начала построения кадра к чему-либо. Или всё-таки кадр строится по каким-то временнЫм правилам?

В классической схеме Специалиста формирование очередного кадра никак не привязано ни к процессору, ни к количеству тактов, ни к чему-либо ещё. Нет никакой возможности отследить начало формирования следующего кадра и как-то привязаться к нему.

[CityAceE]

Далее для собственного удобства я буду оперировать мнемониками Z80, так как мнемоники 8080 я забыл и сейчас они для меня совсем непонятны.

Прошу знающих людей указать на неточности, если они есть, а также ответить на вопрос.

У Специалиста область ПЗУ начинается с адреса 0xC000. Соответственно, после включения компьютера для подготовки его к работе должна начать выполняться программа из ПЗУ, то есть с адреса 0xC000. Однако процессор Intel 8080 (КР580ВМ80А) после сброса передаёт управление на адрес 0x0000. И тем не менее код, находящийся в ПЗУ по адресу 0xC000, запускается и работает.

Начало кода в ПЗУ выглядит так:

0xC000: JP 0xC003
0xC003: LD SP, 0x7FFF
0xC006: LD A, 0x82
0xC008: LD (0xFF03), A
0xC00B: JP 0xC4444

На первый взгляд команда JP 0xC003 совсем лишняя, так как она всего лишь передаёт управление на следующую строку. Однако именно эта команда и передаёт управление на код, размещающийся в ПЗУ. Дело в том, что сразу после включения компьютера эта команда как раз и находится по адресу 0x0000. То есть как раз там, куда передаёт управление процессор сразу после его сброса.

Как же так получается? А всё дело в том, что после сброса компьютера ПЗУ помимо своего стандартного положения по адресу 0xC000 дополнительно проецируется в начальную область памяти, начиная с адреса 0x0000. Таким образом, код, зашитый в ПЗУ одновременно находится и по адресу 0xC000, и по адресу 0x0000.

За переключение расположения ПЗУ отвечает штатная микросхема программируемого параллельного интерфейса Intel 8255 (КР580ВВ55А).

В коде ПЗУ две команды, следующие за командой установки стека, отключают это дублирование ПЗУ в ОЗУ и переводят память в штатный режим:

0xC006: LD A, 0x82
0xC008: LD (0xFF03), A

Эта операция обратима. При большом желании можно затем и вручную снова включить ПЗУ в область ОЗУ, подав следующие команды:

LD A, 0x10  ; 00010000 - включен 4-й бит порта С (PC4)
LD (0xFF02), A

Остаётся вопрос, на который мне не удалось найти ответа, а принципиальная схема компьютера мне ни о чём не говорит. Какой объём памяти после включения Специалиста дублируется с 0xC000 на адрес 0x0000? Вся вторая половина адресного пространства, то есть 0xC000-0xFFFF? Только область Загрузчика - 0xC000-0xС7FF? Какой-то другой вариант?

[ivagor]

Байты 0x82 и 0x42 представляют из себя слово состояния программы, оно же PSW

Извините за занудство, но PSW - Processor Status Word. А с упомянутыми байтами речь не о нем, а о Status Word выдаваемом на шину данных в первом такте машинного цикла и сопровождаемом сигналом SYNC.

Если собираешься эмулировать схему начального пуска, то возможно стоит учесть, что кроме оригинала есть и другие варианты. Доработка до 8 цветов (МК 90/8) сопровождалась заменой управления начальным пуском с бита ВВ55 на выход INTE процессора (+ модификация ПЗУ). И для такого восьмицвета EI и DI не просто NOP. А у современных клонов альтернативный (более распространенный и в других компьютерах) вариант, который позволяет и восьмицветом пользоваться и прерывания не трогать.
Ну и раз речь коснулась EI и DI, то можно вспомнить и про особенность HALT в орионе и скорее всего в оригинальном специалисте (начиная с этого сообщения, подробности дальше). fifan с присущей ему тактичностью вместо переноса в более подходящее место просто обрубил дискуссию, но вся информация там есть, кроме результата проверки на реале. И надо еще раз подчеркнуть, что для современных клонов типа сябра это не актуально.

[CityAceE]

Извините за занудство, но PSW - Processor Status Word. А с упомянутыми байтами речь не о нем, а о Status Word выдаваемом на шину данных в первом такте машинного цикла и сопровождаемом сигналом SYNC.

Спасибо! Отредактировал своё сообщение, откорректировав информацию прямо процитировав эту информацию. А за одно задал новый вопрос Я хочу потом, когда всё забуду, этим постом пользоваться в качестве справки. Поэтому для себя же всё и разжёвываю, пока знаю и помню.

Если собираешься эмулировать схему начального пуска

В идеале хотелось бы сэмулировать максимально возможное количество известных особенностей компьютера. Но как уж оно будет - посмотрим. Не исключаю, что брошу всё на полпути, как это часто бывает. Но пока запал имеется Но уже сейчас я хочу выяснить максимум нюансов про работу компьютера, чтобы потом не пришлось всё переделывать заново, если что-то такое эдакое всплывёт. Вон, например, я почти уже сделал всю эмуляцию процессора с нуля и в конце понял, что любое чтение байта из памяти нужно выносить в отдельную универсальную процедуру, так как, например, нужно опрашивать параллельный программируемый интерфейс (клавиатуру). И пришлось переделывать каждую команду, которая так или иначе читает память. Причём я ведь уже писал эмулятор Специалиста на Python, и там я именно так и сделал, но, конечно же, запамятовал об этом.

Доработка до 8 цветов (МК 90/8) сопровождалась заменой управления начальным пуском с бита ВВ55 на выход INTE процессора (+ модификация ПЗУ). И для такого восьмицвета EI и DI не просто NOP. А у современных клонов альтернативный (более распространенный и в других компьютерах) вариант, который позволяет и восьмицветом пользоваться и прерывания не трогать.

И за это тоже спасибо! Я как раз перечитывая тему про эмулятор Titus'а наталкивался на эту информацию. Буду тоже держать её в голове. Или на листочке для надёжности. Хотя эту тему я как завёл, чтобы ничего потом не забыть.

Ну и раз речь коснулась EI и DI, то можно вспомнить и про особенность HALT в орионе и скорее всего в оригинальном специалисте (начиная с этого сообщения, подробности дальше). fifan с присущей ему тактичностью вместо переноса в более подходящее место просто обрубил дискуссию, но вся информация там есть, кроме результата проверки на реале. И надо еще раз подчеркнуть, что для современных клонов типа сябра это не актуально.

Ого! А вот эта информация вообще для меня в новинку! Спасибо! Пользуясь своим служебным положением вынес то обсуждение в отдельную тему. Очень надеюсь, что кто-то сможет проверить на реальном Специалисте.

ivagor, а можно такой же тест и для Специалиста собрать?