Домашний компьютер без микропроцессора

Вид для печати

22.02.2020, 21:23
gen1971

Домашний компьютер без микропроцессора

Разбирая старые запасы микросхем, обнаружил К155ИП3. В каких устройствах это АЛУ использовалось? Нашел информацию только о фрязинском дисплее, но там две более скоростные К531ИП3.

Возможно ли на базе ИП3 и дискретах собрать полноценный ретро-компьютер уровня Специалиста, Ориона, Вектора, Спектрума, без использования микропроцессора, микроконтроллера, ПЛИС?

Nibbler на 74181 понравился, но хочется PS/2 клавиатуру и вывод графики (384*256) на VGA. Возможно ли такое при расширении разрядности до оптимальных 8 бит, использовании быстрых ПЗУ и ОЗУ, и увеличении скорости работы ИП3 до максимума?
22.02.2020, 22:02
MM

Цитата:

Сообщение от gen1971

на базе ИП3 и дискретах

Т.е. собрать модуль, заменяющий ВМ80 ?
Это будет плата примерно 25х25 см, с кучей ППЗУ и пр. мелких ИС.

Для общего понимания посоветую осмотреть фото ЦП DEC PDP-11 34 - она на мелкоте , примерно 20х40 см. И к ней отдельно платы кэша и пр. устройств, ~1975 г.
22.02.2020, 22:33
gen1971

Эмулировать ВМ80 конечно не надо (если я правильно вас понял), буду использовать сокращенный набор команд.

Размеры Nibbler не такие и большие. Увеличение разрядности в два раза приведет к увеличению площади платы мене чем в два раза, 8 битная архитектура в DIP корпуса укладывается наиболее оптимально.

С PDP-11 знаком по имеющимся у меня платам Электроника-60М М2 и МС 1201.02, размеры этой архитектуры на мелкоте примерно представляю, но они все равно не такие большие как на феррит-транзисторных ячейках.
22.02.2020, 22:41
svinka

Да возможно и нужно

много моделей pdp-11 на них сделано

pdp-11/34 например

печатка оригинальной процессорной платы не такая уж и большая - где-то 30 на 20 см
при увеличении количества слоев (в оригинале - 4) и применении СМД в 15 на 20 уложимся Ж-))

PS Совковые инжынеры скопировать это вроде ниасилели
22.02.2020, 22:57
gen1971

Опыта в подобных разработках у меня нет, хотя электроникой занимаюсь довольно давно. Получение практического опыта разработки, а не повторение чужих конструкций, это наверное самое главное сейчас для меня, поэтому я и затронул эту тему. Представляю что полностью завершить этот проект будет сложно, но не представляю с чего начать.
23.02.2020, 02:26
MM

Цитата:

Сообщение от gen1971

сокращенный набор команд

Лучше сделать 100% эмуляцию ВМ80 или Z80 - это оценят фанаты .
К тому же сразу отпадет вопрос с софтом.

Цитата:

Сообщение от gen1971

с чего начать.

С выписки сценария выполнения каждой команды проца.
Обозначить ( на бумаге ) регистры, АЛУ, ПЗУ микрокоманд, всякие там счетчики адреса ( с загрузкой данных ), и др. автоматику.
Слово микропрограммы выйдет довольно широким - запросто 24 бит, или еще больше.

Отмечу, что целесообразно использовать наиболее быстрые ИС ( 531, 1531 серии, а лучше 74Fxx ), что в итоге поможет достичь быстродействия порядка натурального Z80 ( 4 мгц 1 млн рег-рег ).
23.02.2020, 03:36
Lethargeek

Цитата:

Сообщение от MM

Лучше сделать 100% эмуляцию ВМ80 или Z80 - это оценят фанаты .
К тому же сразу отпадет вопрос с софтом.

чтоб отпал, нужно целый комп повторять, а один "процессор" и не оценят
23.02.2020, 13:22
andrews

PDP8 собирайте! Готового софта дофига. Только зачем на "мелкоте"? FPGA Вам в помощь! Можно конечно ответить стандартной здесь фразой что "это не прикольно". Но процент прикалывающихся что-то уже зашкаливает. Ну а если уж так хочется применить К155ИП3, ну поставьте ее на отдельном сокете рядом с FPGA )) получится памятник ее разработчикам.
23.02.2020, 17:12
gen1971

Если собирать что то уже созданное, добиваясь совместимости софта, то в чем будет новизна и творческий подход? Использование современной элементной базы? Увеличение скорости? Уменьшение габаритов? Расширение функций?
Все это возможно, но в этой конструкции я хочу, с некоторыми исключениями, применить элементную базу и схемотехнику использованные во времена первых домашних компьютеров, возможно даже более ограниченную (не использовать БИС, кроме ОЗУ и ПЗУ). Периферия, для комфорта использования, будет из другой эпохи (LCD SVGA монитор, клавиатура PS/2, CompactFlash), но взаимодействие с ней хочу сделать на мелкой логике. В дальнейшем можно будет все это реализовать на FPGA, но это будет уже другой опыт разработки.

В качестве прототипа выбрал Nibbler 4 Bit CPU. Разрядность данных увеличу до 8 бит, расширю систему команд. Все команды будут двухбайтовые. Адресация 12-битная (как и в PDP :smile:), плюс 8-битный регистр страниц. Гарвардская архитектура. На первое время программы только в ПЗУ, в дальнейшем установка ОЗУ программ с возможностью загрузки из CF.

Сейчас решаю, вводить прерывания или ограничится опросом флагов? Отсутствие прерывания значительно упростит схемотехнику, ведь обходились же многие домашние компьютеры без прерываний.
23.02.2020, 19:05
MiX

Цитата:

Сообщение от MM

ЦП DEC PDP-11 34 - она на мелкоте

Нет. Там секционный процессор.

Цитата:

Сообщение от svinka

PS Совковые инжынеры скопировать это вроде ниасилели

Про СМ1420 что нибудь слышали?

Цитата:

Сообщение от gen1971

Адресация 12-битная (как и в PDP

Как уже говорили - PDP8.
23.02.2020, 19:20
gen1971

В PDP8 не только адрес, но и данные 12 бит, а я пробую спроектировать 8 битный компьютер.
23.02.2020, 23:59
AlexG

Цитата:

Сообщение от MM

Лучше сделать 100% эмуляцию ВМ80 или Z80 - это оценят фанаты .

Для ВМ80 схема принципиальная есть,
А для Z80 - абсолютно отсутствует.
Мож кто нибудь сотворит по транзисторную схему по аналогии с ВМ1/2/3 ?
24.02.2020, 01:03
1Ж24Б

https://en.wikipedia.org/wiki/EDUC-8
Пример самодельного компьютера на ТТЛ микросхемах из 70-х. Произошёл от PDP-8.
24.02.2020, 12:29
andrews

Цитата:

Сообщение от gen1971

В PDP8 не только адрес, но и данные 12 бит

Так вот это и прикольно! 12 битный компьютерный мир был слабо представлен в СССР и в России. Между тем на 12 битную шину можно посадить многие АЦП и ЦАП и дисплеи, и счетчики. Не говоря уже о вычислениях, когда для повседневных задач более чем достаточно. Если же есть какие-то идеи по улучшению PDP-8 не в сторону PDP-11 пожалуйста простор для творчества. 8-битных компьютеров кто только не делал и RISC и CISC. Сложнее кажется что-то придумать фантастическое по характеристикам. Тогда уже традиционные ныне 32-битники. Ну а затея с мелкой логикой...не знаю. Я не люблю когда на плате более полудюжины-дюжины мелкосхем. Что изваять прикольного на ограниченном количестве мелкой логики( а это МИС и СИС) слабо себе представляю.
24.02.2020, 14:50
gen1971

Изготавливать 12 битный компьютер на мелкой логике действительно не оптимально, например, там где для 8 битного регистра достаточно одного DIP корпуса, для 12 битного понадобятся два корпуса по 8 бит, или три корпуса по 4 бита. 8 битный можно упростить до 4 битного, но особого выигрыша по количеству микросхем это не дает.
24.02.2020, 18:18
andrews

Точно. Можно попытаться сделать 4 битный RISC с побитовой обработкой данных. И то лучше проектировать в FPGA, а потом переводить в схему на МИС, СИС. Только лучше ориентироваться на продукцию ON Semiconductor, поглотившую Fairchild и имеющую самый большой выбор мелкосхем. Вот например проектик 4 битного RISC, но обычного
https://pdfs.semanticscholar.org/b9e...23ae6b8363.pdf
тема 4 битников присутствует как раздел на
http://www.nedopc.org/
24.02.2020, 19:41
MiX

Цитата:

Сообщение от gen1971

8 битный можно упростить до 4 битного, но особого выигрыша по количеству микросхем это не дает.

Одна микросхема- pic10
24.02.2020, 19:55
bigral

надо начинать с PISC https://bradrodriguez.com/papers/piscedu2.htm он правда представляет собой URISC - ULTIMATE RISC... т.е. такой RISC что колличество комманд уменьшенно до самого минимума (до 1-й), так называемый "крайний случай" (тяжелейшее заболевание как по мне...), выгода правда налицо в простоте схемы, сам код его единственной команды (16bit константа) "зашит" резюками на +5v и шунтами на землю, железо нехило быстрое НО страдающее проблемой ограниченности 16bit адрессного пространства (притом что надо помнить что это дичайший RISC а потому плотность кода у него раза в 3..5 хуже чем у pdp11), при желании можно для него сочинить софт эмулятор pdp11 и прикрутить шину qbus, но скорость будет наверно раз в 10 медленнее чем у 1801вм3
24.02.2020, 20:57
rw6hrm

...может быть на 155ИП3 для начала хотя бы простой калькулятор собрать? По-минимуму, 8/10-разрядный, плюс, минус, поделить, умножить. А то сразу шашкой замахиваться на "домашний компьютер".., тот же нибблер дополнить клавиатурой и индикатором с одной строкой (хотя двустрочники более доставаемы, это да). Уже хоть какой-то опыт будет по применению.
24.02.2020, 21:12
gen1971

Информация на nedopc.org интересная и содержательная. Есть проект Proteus "Nibbler", который можно попробовать модифицировать до 8 бит.

Погрузившись в тему, начинаю понимать что простейший процессор на мелкой логике, даже при большей тактовой частоте, будет заметно проигрывать в общей производительности любому микропроцессору именной из-за ограниченной функциональности (число команд, регистров, режимов адресации, стека, прераваний, ПДП и т.п.). Но мне этот проект интересен в учебном плане.

По поводу того что начинать надо с минимума я согласен, но этот минимум будет с прицелом на дальнейшее развитие до максимума.
24.02.2020, 21:28
Shumadan

http://www.sannata.org/konkurs/2019/kt1904.shtml
для вдохновения. Правда, практической информации мало.
25.02.2020, 18:54
andrews

Цитата:

Сообщение от Shumadan

http://www.sannata.org/konkurs/2019/kt1904.shtml
для вдохновения. Правда, практической информации мало.

Это реальный изврат! Все-таки если проектировать комп, то с какой-то практической целью. А так чтобы из ведра микросхем сделать что-то работающее. А почему тогда не из трех ведер реле или шести ведер транзисторов? Подвигов Конрада Цузе нет желающих повторить? Лично мне интересно ковыряться с PDP8 потому, что если выкинуть ОЗУ и ПЗУ и добавить к процессору на кристалл массу всего остального, то получится неплохой чип для одноплатной эвм. Котырый смогут делать у нас в России даже на 130 нм проектной норме и еще с поддержкой шин ADB12+DB12 Правда да, в эпоху Arduino не совсем вроде как актуально, но пусть будет хотя бы для сравнения. По идее потенциал расширения PDP8 был огромный( что доказало дальнейшее развитие архитектур фирмы DEC), пусть будет еще боковая ветка у этого дерева )) Достаточно например к 12 битному адресу добавить 12 битный указатель страниц памяти, а их внешние устройства диск и магнитофон реализовать на чипе( мечты-мечты). В мире господствует сейчас байтовое мышление, а ниббловое оставили для "цифровых партизан" ))
04.01.2025, 14:40
ivang78

Цитата:

Сообщение от gen1971

Разбирая старые запасы микросхем, обнаружил К155ИП3. В каких устройствах это АЛУ использовалось? Нашел информацию только о фрязинском дисплее, но там две более скоростные К531ИП3.

Подниму некротему. Разбирая альбом схем на Искра-1256 ( https://disk.yandex.ru/d/U81a61t3TsM...B5%D0%BC%D1%8B ) обнаружил, что у него АЛУ как раз на паре 155ИП3, операционный блок, D12 и D13.
14.03.2025, 17:29
Rokl

Цитата:

Сообщение от ivang78

Подниму некротему. Разбирая альбом схем на Искра-1256 ( https://disk.yandex.ru/d/U81a61t3TsM...B5%D0%BC%D1%8B ) обнаружил, что у него АЛУ как раз на паре 155ИП3, операционный блок, D12 и D13.

Это круто.
Однако, все процессоры Z80 от Zilog, имеют 4х битное АЛУ, аналог 555ИП3. ))))
хотя все земляне Z80 считают 8 битном процессором.)))
14.03.2025, 18:43
axe_chita

Раз пошла такая пьянка, режь последний огурец!
Навскидку могу вспомнить несколько проектов "самодельных" процессоров или ПК реализованных на дискретной логике, которые до сих пор развиваются и обрастают функционалом (VGA графикой, поддержкой SD card, звуком и прочим).
James Sharman
Minimal 64 Home Computer