Обсуждение ОЭВМ на основе 1806ВМ2

Вид для печати

21.05.2018, 00:18
MM

Обсуждение ОЭВМ на основе 1806ВМ2

Разрешите предложить для обсуждения проект ( пока чисто теоретический ) ОЭВМ с ядром 1806ВМ2 ( условно ~30.000 транзисторов ).
Топнормы - КМОП 1.0 мкм, ввод-вывод - 3 мкм 5 вольт, встроенный стабилизатор +3.3 вольт с малым падением ( например 0.6 вольт ).
Итого минимальное напряжение питания - 4.0 вольт, максимальное - +6.0 вольт.
К-во транзисторов на кристалле - 1.000 млн, или чуть больше, ограничено ПВГ 1%.
Расчетная частота ядра - 30 мгц при потреблении 1 ватт.
Исполнение 68-выводного корпуса - 4209.68-5 :
http://www.155la3.ru/images/1802vr5.jpg

Каким оборудованием следует оснастить ядро 1806ВМ2 ?
Само ядро трогать лучше не надо - 42 вывода корпуса.
Напоминаю, 1 бит СОЗУ - это приблизительно 10 транзисторов, включая схему выборки-хранения.
1 килобайт СОЗУ - это 8 кбит, или ~82 т. транзисторов.
21.05.2018, 14:06
MM

Для варианта 30.8 мгц понадобятся дополнительные выводы ядра ВМ2 :
1. Входы выбора задержки тактирования внешней МПИ - 3 проволоки, варианты сигналов :
0в. 0в. 0в. - без задержки, как в оригинале 1806ВМ2
+5в. 0в. 0в. - задержка 1 такт
0в. +5в. 0в. - задержка 2 такта
...
+5в. +5в. +5в - задержка 7 тактов
Действие :
в оригинале между получением процем сигнала RPLY и чтением данных с АД00...АД15 ( цикл DIN ) проходит 100 нс ( 1/2 такта 200 нс ), а при тактовой частоте 10 мгц это будет всего лишь 50 нс, и классическая МС1201.02 будет висеть - т.е. необходимо ввести задержку в тактах, для 10 мгц 1 такт - 100 нс, 2 такта - 200 нс, 4 такта - 400 нс. .Следует отметить, что для частоты 30.8 мгц задержка даже 7 тактов - невелика, всего 227 нс.
Эти же задержки будут использоваться и для сигналов SYNC, DOUT и др.
*
2.Вход выбора обработки сигнала AR ( адрес принят ) - 1 проволока, варианты режимов :
0в. - внутреннее управление в соответствии с типовыми циклами МПИ, с задержкой в тактах - см. п.1
+5в. - внешнее управление, как в оригинале ВМ2.
*
3.Вход-выход напряжения питания ядра ВМ2 - для подключения конденсатора 1 мкф на общий. Напряжение на этом контакте не может быть выше напряжения питания БИС ОЭВМ.
*
4.Выход инвертора от входа тактового сигнала - для организации мультивибратора ( генератора тактовой частоты ) - 1 проволока.

Итого сама высокочастотная ОЭВМ потребует дополнительно 6 проволок 3+1+1+1.
***
Теперь рассмотрим встроенные перефирийные устройства.
1. СОЗУ. Размер - 8 Кбайт ( ~650 т. транзисторов ). Входы управления - 4 проволоки :
1.1. Сигнал "разрешено СОЗУ" - 0в. - разрешено, +5в. - запрещено, устанавливать/снимать сигнал до начала цикла DIN/DOUT, 1 проволока.
1.2. Адресация СОЗУ -3 проволоки, варианты адресов : 0в. 0в. 0в. - 160000-177777, +5в. +5в. +5в. - 000000-017777 и т.п.
*
2. ППЗУ. Размер - 16 Кбайт ( ~2.5 транзистора на бит инфы, включая схемы управления , итого 128 Кбит*2.5= ~320 т.транзисторов )
Входы управления - 5 проволок.
2.1.Разрешение записи слова - 1 проволока, 0в. - запись слова по адресу МПИ.
2.2.Разрешение чтения слова - 1 проволока, 0в. - чтение слова по адресу МПИ. Выставляется до начала цикла чтения по сигналу DIN.
2.3.Адресные входы ППЗУ - 2 проволоки, варианты адресации : 0в. 0в. - 140000....177777, +5в. +5в. - 000000....037777
2.4.Вход разрешения полного стирания ППЗУ, 0в. - стирание , +5в. - нет стирания.
*
( итого 6+4+5 = 15 дополнительных проволок из 26 возможных ).
*
3.Телеграфный адаптер по типу 1801ВП1-065. Выводы данных - 4 проволоки, выбор адресов - 2 проволоки, делитель тактового сигнала ОЭВМ - 4 проволоки, вход тактовой частоты - 1 проволока, итого - 11 проволок. Режимы - 8 бит, без контроля четности.
3.1. Входы-выходы - 4 проволоки, совместимые с 1801ВП1-065.
3.2. Выбор скорости для частоты 4608 кгц - "делитель 3208 от входа ОЭВМ ( скорость 9600 ) ", "делитель 986 от входа ОЭВМ ( скорость 31.25 Кбод ) ,50, 75, 150, 300, 600 ( /7680 ),1200 ( /3840 ), 2400 (/1920 ), 4800 ( /960 ), 9600 ( /480 ), 19200 ( /240 ), 31250 ( /147 ) ,57600 ( /80 ), 115200 ( /40 ), 230400 ( /20 ) . Итого - 16 вариантов - 2 от входа частоты ОЭВМ и 14 от отдельного входа тактовой частоты телеграфа.
3.3. Адресация телеграфа - +5в. +5в. - телеграф отключен, +5в. 0в. - 176560, 0в. 0в. - 177560, 0в. +5в. - 177570 ( ? ).

Итого - 68 выводов корпуса. Больших по численности выводов и шагом 1.25 советская промышленность не выпускает.
Ближайший вариант - 88 выводной квадрат, с шагом 0.625.
Туда можно добавить селекторы адресов для внешних 580ВВ55А, расширенный контроллер прерываний, еще чего-нибуть...
21.05.2018, 14:24
AlexG

Скромно спрошу: это предлагается заняться производством микросхем в "гараже" ?
21.05.2018, 14:30
MM

Цитата:

Сообщение от AlexG

Скромно спрошу: это предлагается заняться производством микросхем в "гараже" ?

Нет, на А.
Если проект получится, будут доступны пластиковые образцы недорого ( гуглим цены А. для ж. БИС - "недорого" от таких цен ).
21.05.2018, 15:07
AlexG

"По фене ботать мне тяжко"
А - это НПО/НИИ/ОАО Ангстрем ?
ж. - от слова золотой, а не от Ж ?

те планируется скрестить в одном кристалле Проц+Перефирию ?
Я б по умолчанию сделал бы программно конфигурируемые регистры с максимально безопасными и стандартными значениями (7так.ожидания и скорость 9600бод к примеру). Биос по включению правит на актуальное значение. Профит - требуется меньше ног у корпуса.
21.05.2018, 15:44
MM

Цитата:

Сообщение от AlexG

те планируется скрестить в одном кристалле Проц+Перефирию ?

Ну в общем замена 1013ВМ1, который по 3 мкм делался, и как раз имел внутренние регистры, ТО на которые зажопили вояки.
И вообще, 8 бит шина данных уже ну совсем архаична для производительности более 3 млн рег-рег.

В частности, вопрос о наличии внутренней флешки - слишком сложен для нынешнего положения дел в ( бывшем "НЦ" ), наличие её туманно...
21.05.2018, 22:05
MM

Цитата:

Сообщение от MacBuster

А можно сделать 88 выводов с шагом 0,5мм ?

Это вопрос к Йошкар-Оле :
https://zpp12.ru/products/metalloker...rpusa_4_tipa_/

Отмечу, что желтяшки у них стоят Космических бабок.
22.05.2018, 01:49
MM

Если для быта - можно и кустарный корпусок сделать, например 108-выводной, из парочки-тройки ДПП 0.5 с Тонким слоем ж. и шагом 1.25.
Низ - медная пластинка, припаянная к ДПП. Верх ДПП - радиально разведенные треки на квадрат, шаг в узком месте - 0.1/0.1 миллиметра.
Верх - ОПП 1.5 на эпоксидном компаунде. Крышка - стеклышко 0.5 миллиметра на эпоксидном компаунде.
Конструкция пригодна и для поверхностного монтажа, т.к. на основной ДПП корпуса можно организовать фронтальную металлизацию.
В любом случае такое поделие будет дешевле на ~1 порядок керамики 4226.108-2.02
Ориентировочные размеры текстолитового самодела - 42 х 42 миллиметра.
*
Ну раз появились дополнительные 40 выв, их можно потратить :
1. Параллельный порт типа 580ВВ55(А).
1.1.Линии ввода-вывода - 24 проволоки, назначение - см. даташит на i8255.
1.2.Выводы назначения адреса порта - 3 проволоки. Возможные варианты :
+5в. +5в. +5в. - 177000 - 177006
0в. +5в. +5в. - 177010 - 177016
+5в. 0в. +5в. - 177020 - 177026
...
0в. 0в. 0в. - отключено.
Везде используется младший байт слова.
*
2. Таймер типа 580ВИ53Д ( смайл ). Использует 13 проволок.
2.1. 6 шт. входных сигналов.
2.2. 3 шт. выходных сигналов.
2.3. 3 шт. проволок назначения адреса порта, возможные варианты адресации :
+5в. +5в. +5в - 177100 - 177106
0в. +5в. +5в. - 177110 - 177116
+5в. 0в. +5в - 177120 - 177126
0в. 0в. 0в. - отключено
2.4.Вход начальной установки счетчиков таймера - по приходу 0в. на этот вход и до первой записи в регистры таймера выходы таймера находятся в 3-м состоянии ( отключены ).
23.05.2018, 05:40
MM

В общем, есть мнение выкинуть многопроцессорность из ОЭВМ - освобождаются 3 выв. ядра.
Вместо них предлагаются следующие сигналы :
1.Сигнал выходной BS7
2.Сигнал входной BS7 - т.е. при переводе ОЭВМ в ДМА режим, можно использовать набортное оборудование с внешним процем.
3.Входной сигнал радиального прерывания IRQ270, как в 1801ВМ1А.
*
Кстати, на частоте 30.8 мгц расчетная производительность при работе со встроенным СОЗУ - не менее 6 млн рег-рег.
24.05.2018, 08:18
A_AVL

Цитата:

Сообщение от MM

Ну в общем замена 1013ВМ1, который по 3 мкм делался, и как раз имел внутренние регистры, ТО на которые зажопили вояки.

В свое время Телесистемы в Зеленограде выпускали АОН на этом процессоре с ЖК индикатором и питанием от линии. Значит у них были документы? Может спросить кому у них?
24.05.2018, 08:52
MM

Цитата:

Сообщение от A_AVL

Может спросить кому у них?

1013ВМ1 медленный, в самом разгоне в пару раз медленнее 1806ВМ2, в первую очередь за счет 8-битной шины.

Я пару лет назад общался с самими разработчиками этого проца - они просто бабулей мешок хотели за сканы ТО, а сам А. традиционно захотел сопоставимую сумму + резолюцию министра обороны, т.к. БИСка выпускается до сих пор, и без буквы "К".

- - - Добавлено - - -

Цитата:

Сообщение от MM

8-битной шины

Вероятно, его авторы впечатлились Z80 :v2_wink2:
24.05.2018, 18:07
piotr433

Документация на 1013ВМ1 доступна здесь:
техническое описание
структурная схема

Оригинальные сканы:
часть 1
часть 2
28.05.2018, 19:41
bigral

очень давно обсуждали этот блог https://mightyohm.com/blog/2010/10/d...gn-with-mosis/ интересно изменились ли с тех пор цены (учитывая резкое удешевление fpga), но мне кажется что для ретро хобби выкатить пару десятков тысяч $$$ это сильно жирно будет ДЛЯ любого на этом форуме, а чисто из каких-то типа коммерческих интересов намного дешевле взять fpga или вообще отказаться от 1801 и взять банальный STM32
17.05.2019, 19:04
MM

Вопрос для теоретизирования :
предположим, некотрая организация для своих целей разработала и выпустила ОЭВМ на основе схемы 1806ВМ2 + 2 кбайт СОЗУ + порты ВВ55 + 1801ВП1-065 + схемы запуска и синхронизации, в китайском пластиковом 96 выв. корпусе с внешним ПЗУ на МПИ. Диаграммы МПИ соответствуют 2 млн транзакций в 1 сек при ответе RPLY не более 30 нс ( с реальным временем выборки порядка 50 нс по сигналу DIN ). Соответственно, будут входы множителя тактовой - 2 проволоки, 1х, 2х, 4х, 8х. Граничная частота ядра - порядка 20 мгц. Т.е. можно запросто получить честные 2 млн рег-рег в ПЗУ. Ток портебления при 0 ма нагрузки на выводы и 20 мгц - порядка 50 ма.

И суть вопроса - предположим, эта БИС доступна для покупки в розницу по 1000 руб.
Кто-нибуть купил бы такую ?

Например, для создания часов с светодиодной индикацией понадобилась бы внешняя 155ИД10, и приемник ДУ, а так же 1801РР1 для программы.
17.05.2019, 20:31
svinka

Цитата:

Сообщение от MM

Кто-нибуть купил бы такую ?

Я бы купил оптом. Еслиб ног было 40 а корпус ДИП. Питалово 5вольт. Кроме ядра на 20мгц 1 команда = 1 такт ОЗУ было б килобайт 8. Пзу электрическое встроенное килобайт 32. Последовательный интерфейс. И интерфейс типа SPI. интерфейс для отладки. Ну и дрыгать оставшимися ножками на половине тактовой. и цену хотелось максимум 200р. Ведь могут же буржуи...
17.05.2019, 21:37
MM

Цитата:

Сообщение от svinka

Ведь могут же буржуи...

...миллионными тиражами, при полуподпольном производстве на континентальном К.
*
А здесь всего-при-всего ( рассматривается вопрос ) о тираже 10 000 шт, при потребности некотрой организации ~половина, остальное они рассчитывали продать на сторону.
Техпроцесс - 1 мкм, 2 металла, +5.5 в. граничное, но будет работать и при +4.5 в., на 10 мгц вроде как и при +4 в.
Если с ЭСППЗУ - цена взлетит в двое-трое, т.к. это доп. набор масок и коммерческие библиотеки элементов ( а эти типа халявные 20-го века ). К тому же будет не фонтан ПВГ - на приведенной конфе он 30% ( не фантастика, на бывшей территории СССР и 1% не сделать ). А с ЭСППЗУ - хорошо, если 5% после тестов ЭСППЗУ.
*
40 выв - это программный конфигуратор и все вытекающие - т.е. почему 1013ВМ1 нигде не использовался в быту, кроме как определители номера и теплосчетчики - он крайне неудобен в стандартных М-ЭВМ.
17.05.2019, 21:46
svinka

Цитата:

Сообщение от MM

неудобен в стандартных М-ЭВМ

ОЭВМ это специализированная ЭВМ. Или нужна стандартная???

Цитата:

Сообщение от MM

миллионными тиражами, при полуподпольном производстве на континентальном К.
*

Мы тоже там. Полуподпольно. А потом контрабандой ввезем.
Господа которые производили свои радиолюбительские микросхемы при малом тираже (1-5тыщ) продавали их потом в розницу 5-20долл. По техпроцессу КМОП 5Вольт меньше микрона. Потомучто обычно делается на свободных участках пластин или вскладчину

Софт используют или бесплатный или свой. на выходе там тоже герберы нужны
17.05.2019, 21:58
MM

Цитата:

Сообщение от svinka

ОЭВМ это специализированная ЭВМ. Или нужна стандартная???

Рассматривается вариант только стандартной ОЭВМ, а всякие "блэк бокс" пусть делают желающие самостоятельно.
В обсуждаемой конфе скрыт "рояль в кустах" - вывод отключения масочного ПЗУ от фирмы-заказчика, 16 кбайт. Там софт управления объектом, и на этапе корпусирования этот вывод кристалла будет соединяться с общим.

Особо богатенькие могут разместить заказ на 10 000 шт. годных кристаллов со своим текстом масочного ПЗУ, по дог. цене.
17.05.2019, 23:37
AlexG

маленький оффтоп:
Если существует отлаженный вариант (чего угодно - процессор, контроллер диска итд) для плисы - то можно заказать как бы ту же плису , но с "намертво" прошитым вариантом. сиё вроде как бы выходит дешевле чем просто плиса. Раньше такой сервис был у xilinx
18.05.2019, 00:03
MM

Цитата:

Сообщение от AlexG

сиё вроде как бы выходит дешевле

Слаще ли Хрен Редьки ?
Кристаллики в коробочках выходят по ~~~$5 в партии 10 000 шт., ( даже скидки предусмотрены ! ).
Китаёзский открытый корпусон ~100 выв. - $2 в партии 1000 шт.
Или разварить на самодельный стеклотекстолит и залить эпоксидной каплей - не сильно дешевле.
22.05.2019, 14:48
bigral

Цитата:

Сообщение от AlexG

маленький оффтоп:
Если существует отлаженный вариант (чего угодно - процессор, контроллер диска итд) для плисы - то можно заказать как бы ту же плису , но с "намертво" прошитым вариантом. сиё вроде как бы выходит дешевле чем просто плиса. Раньше такой сервис был у xilinx

при производстве кристаллов есть один момент, не смотря на то что кристал может быть почти пустым размер самого кристалла не может быть менее какого-то там определенного минимального значения (для конкретного тех-процесса), т.е. нельзя будет создать супер маленький кристалл с 1801вм2... он должен будет быть по размеру как и минимальный fpga который легко этот самый вм2 реализует (при этом этот fpga производится в миллионых партиях потому дешевле спец заказа, да и возможность обновления прошивки уже после выпуска устройства тоже нужна). Так что с точки зрения экономики тут смысла нету.