Тестер микропроцессоров КР580ВМ80А

В процессе опытов с разгоном микропроцессора КР580ВМ80А возникла необходимость разработки какого нибудь тестера, чтобы можно определить уловную разгоноспособность микропроцессора да и попутно работоспособность.

Набросок требований что нужно:
- проверка полной работоспособности
- определение максимальной рабочей частоты

Как видится.
Для определения максимальной частоты нужен генератор с плавной регулировкой частоты например с 1МГц до 10МГц.
Можно пойти дальше и сделать три режима грубо с шагом 500КГц, плавно с шагом 100КГц и точно с шагом до 1КГц...10КГц, если нужно конечно.
Поэтому для простоты наверное нужно поискать микросхему PLL возможно типа SI5351 с управлением по I2C.
Также хотелось бы проверить работоспособность процессоров с однополярном режиме, когда на вместо +12В подают +5В и вместо -5В подают GND.

Посему предлагаю высказывать свои мысли по этому поводу.

Цитата:

---

Сообщение от Mick

наверное нужно поискать микросхему PLL возможно типа SI5351

---

Вряд ли найдётся что-то более подходящее.
Чипы с худшими характеристиками дефицитнее и стоят столько же.
Si5351a это имба)))

Цитата:

---

Сообщение от Mick

по этому поводу.

---

Делал нечто похожее - походный стендик для КМ1801ВМ3А с аккумом 18650, что бы в магазине ( Митино ) отбирать наиболее годные ВМ3А. Схема частометра ( располагался на плате клавы ) :
https://pic.maxiol.com/thumbs2/16778...97898517.3.jpg
Кварц лучше не 50 Кгц, а что-то от 5 Мгц, с соответствующей добавкой ИЕ20. Уверенный верх частоты измерения - 20 Мгц.
По питанию - преобразователи на 34063+КТ863А с китайскими вольтметрами, с настройкой напряжения ( в разумных пределах ) на драгоценных решисторах СП5-хх.
В ППЗУ зашита семплерная звуковая последовательность - что бы было нескучно проверять в магазине ( например 22 Кгц 8 бит ), СОЗУ 1 метр.
К внешнему разъему мог подключаться блок ИРПС/RS-232 ( 177560 ) для связи с ноутбуком ( где находился эмулятор VT-52 господина Патрона ).
Клава - примерно 55 кнопок, и 16 шт. 16-сегментных индикаторов - для выполнения демо-программы ( тестирования КМ1801ВМ3А ).
Всё должно было располагаться в корпусе "Коробка ИС" габаритами 220х120, с незначительными выступами - напрмер, крутилки настроек.
Ген тактовой - на ДИП 74F132 + СП5 + КМ5 П33 зеленый.
Плата не проектировалась, т.к. не предполагался сбыт.

Мысль такая - Эксперимент и потом отчёт! остальное лирика и пустые слова...

Цитата:

---

Сообщение от Mick

...до 10МГц.

---

Смело. Слишком смело))

Цитата:

---

Сообщение от Denn

Смело. Слишком смело))

---

Ну импортные до 8МГц разгонялись , а выше архитектура не позволила.
Наши Родоны до 5 и чуть выше.
Вот и хочется проверить их разгонный потенциал.

Стоит более тщательно подумать о программной составляющей, от нее в некоторой степени зависит аппаратная часть. Проверка полной работоспособности - эксисайзер? Как он будет сигнализировать о ходе теста - сегментный индикатор с номером и признаком правильности/неправильности или что-то более подробное (например связь с хостом по последовательному интерфейсу)?
Возможно более гибким вариантом было бы не отдельное устройство, а дочерняя плата к некоей девборде. Если это плисовая девборда, то там можно нагенерировать любые (в интересующем диапазоне) частоты, в плис можно залить какую-нибудь простенькую SoC (даже на основе ретрокомпа, хотя можно и что-то посерьезнее), память тоже внутри плис или SRAM на девборде. А для дочерней платы остаются задачи согласования уровней. Если микроконтроллерная девборда, то скорее всего на дочерней придется разместить и PLL и свою память, зато пожалуй проще с управляющей программной частью.

Цитата:

---

Сообщение от ivagor

Стоит более тщательно подумать о программной составляющей, от нее в некоторой степени зависит аппаратная часть.

---

Безусловно, нужно все продумать.
Нужно проверять по сути весь ВМ80А (прерывание, захват шины, ожидание, останов, исполнение кода).
Безусловно без внешнего микроконтроллера не обойтись, вернее с ним проще.
И самое лучшее это чтобы было все на одной плате.
Посему вот и нужно разработать концепцию.

Если получится на ВМ80А, то идею после можно переложить на другие процы (ВМ85, Z80 и т.д.)
Сейчас же очень хочется узнать максимальные возможности Родоновских ВМ80А, и других. То есть можно будет ориентировочно узнать какие заводы и в каких годах меняли технологию.
Я пока подбираю образцы ВМ80А различных заводов и годов.

D8080A-1 AMD на сколько разгоняется?

Цитата:

---

Сообщение от Mick

Ну импортные до 8МГц разгонялись , а выше архитектура не позволила.

---

Немного ввел в заблуждение. Я спутал с импортным 8085A, а импортный P8080A-1 разогнал до 6,7МГц - https://zx-pk.ru/threads/32131-quot-...=1#post1102923

- - - Добавлено - - -

Цитата:

---

Сообщение от andrews

D8080A-1 AMD на сколько разгоняется?

---

Не могу сказать, P8080A-1 разогнался до 6,7МГц

Но опять же для точных показаний нужен стенд

Цитата:

---

Сообщение от Mick

Не могу сказать, P8080A-1 разогнался до 6,7МГц

Но опять же для точных показаний нужен стенд

---

я так понял, что 8080A-1 самые быстрые из 8080? По даташиту у них тактовая была 3.2MHz, у 8080A 2MHz, а у 8080A-2 2.5MHz.
И если разгон производителями не был предусмотрен, то сохраняется ли полная функциональность чипов при этом? И как ведут себя периферийные схемы 82xx?
Насколько вырастает потребление и температура? Да и долго ли они при таком режиме проживут? Тем более, что некоторый импорт датируется концом 70-х.

Или нужны другие решения по обвязке? Если так, то апгрейд старого железа невозможен?

Цитата:

---

Сообщение от andrews

По даташиту у них тактовая была 3.2MHz

---

Если точно, то по даташиту у них максимальная тактовая 3.125 МГц.

Еще один момент, который интересно было бы узнать - влияние изменения скважности F1 и F2 на разгонный потенциал. SI5351, насколько я понимаю, выдает только меандр и для гибкого изменения скважности вряд ли можно обойтись без плис.

- - - Добавлено - - -

Дополнение про максимальную достигнутую частоту Mickом частоту - 7.04 МГц (1, 2).

Цитата:

---

Сообщение от ivagor

Дополнение про максимальную достигнутую частоту

---

странно, что 8080A-1 при разгоне ведут себя так же как обычные 8080A. Они, 8080A-1 продаются в 2 с лишним раза дороже. С чего бы тогда? Может хотя бы "кушают" и греются меньше? У керамических корпусов должны же быть другие тепловые характеристики.

Цитата:

---

Сообщение от ivagor

Дополнение про максимальную достигнутую частоту Mickом частоту - 7.04 МГц (1, 2)

---

Вот даже я сам забыл что было.

Цитата:

---

Сообщение от ivagor

Еще один момент, который интересно было бы узнать - влияние изменения скважности F1 и F2 на разгонный потенциал. SI5351, насколько я понимаю, выдает только меандр и для гибкого изменения скважности вряд ли можно обойтись без плис.

---

Необязательно ПЛИС, можно по классике на счетчике и логике, а буфер типа 170АП3. По сути можно взять кусок генератора из даунгрейда Ленинграда на ВМ80А.
Посему входная тактовая частота должна быть немного выше процессора.

- - - Добавлено - - -

Цитата:

---

Сообщение от andrews

странно, что 8080A-1 при разгоне ведут себя так же как обычные 8080A. Они, 8080A-1 продаются в 2 с лишним раза дороже. С чего бы тогда? Может хотя бы "кушают" и греются меньше? У керамических корпусов должны же быть другие тепловые характеристики.

---

Скажем так, то что сейчас продают на алиэкспрессе, особенно пластик P8080А - неизвестно какой кристалл.
Из практики - греются они практически одинаково что на повышенной частоте, что и нормальной.
Причем отмечу - эксперименты проводились на нормальных напряжениях, т.е. повышения питающего напряжения при разгоне не было.
Здесь я могу предположить, что все зависит от технологии производства микросхем.

- - - Добавлено - - -

Кстати, теоретически можно пойти на чистый хардкор и обойтись без SI5351, сгородив синтезатор частоты на КР531ГГ1 (SN74S124) :)

Цитата:

---

Сообщение от Mick

Кстати, теоретически можно пойти на чистый хардкор и обойтись без SI5351, сгородив синтезатор частоты на КР531ГГ1 (SN74S124) :)

---

Можно поступить еще хардкорнее и замутить линейку переключаемых кварцев с переключаемыми же делителями частоты )

Цитата:

---

Сообщение от ivagor

и для гибкого изменения скважности вряд ли можно обойтись без плис.

---

Насколько гибким должно быть изменение скважности?
Если хотите до 0,39%, то нужен специализированный чип http://www.autex.spb.su/ad/AD9560.pdf
Если грубо, то и Si5351 хватит.
А так, конечно, в идеале esp8266, и настраивать всё через Web-интерфейс по WiFi. Ещё лучше - малинку туда прикрутить.

- - - Добавлено - - -

Цитата:

---

Сообщение от ALS

замутить линейку переключаемых кварцев с переключаемыми же делителями частоты

---

Плюсую:v2_thumb:

Цитата:

---

Сообщение от Rio444

Если грубо, то и Si5351 хватит.

---

Т.е. все же можно менять скважность средствами самой SI5351? Как это сделать (я не нашел)? Если речь про использование внешней логики, то это понятно.

ivagor, кажется я ошибся, и скважность можно подстраивать более точно.
Нужно повесить два выхода Si5351 на один (внутренний) PLL. На эти два выхода лог. элемент 2И.
Можно задавать начальное смещение фазы выходного сигнала с точностью до 1/4 периода Vco (это частота внутреннего PLL, допустимые пределы 600..900 МГц).
Значение смещения 7-битное, т.е. от 0 до 127.
Получается при частоте PLL = 600 МГц, смещение выходных частот друг относительно друга от 0 до (1000/600/4) * 127 = 52,9 нс.
Длительность положительного импульса на частоте 5 МГц = 1000/5.2 = 100 нс. Т.е. коэффициент заполнения можно довольно плавно уменьшать до (100-52,9)/200 = ~0,25.

P.S. Это всё теория, на практике подобного не делал.

Т.е. все же с использованием внешней логики. Идея интересная, но на мой взгляд недостаточно универсальная.
1. Нельзя обеспечить коэффициент заполнения >1/2 (может понадобиться для F2). Не то чтобы это совсем непригодно (во многих компах на ВМ80 так и есть 1/2), но это ограничение, нельзя будет попробовать F2 с коэффициентом заполнения до 5/9 (как по даташиту) или больше.
2. Ограничение в области низких частот. Mick написал, что хочет попробовать и при 5 В вместо 12, а судя по известной статье в Радиолюбителе некоторые ВМ80 не могут в таком режиме взять даже планку 1.78 МГц. Но будем оптимистами, пусть нужно 2 МГц.
Пусть fVCO=600 МГц, тогда минимальный шаг регулировки Step=1.(6) нс. Для простоты возьмем скважности как в zx8080 (и во многих других советских компах): для F1 коэффициент заполнения=1/4, для F2=2/4.
Чтобы получить по И из двух сигналов по 250 нc один 125 нс нужно сдвинуть второй на 125/Step=75 шагов.
Теперь осталось получить F2. Но он должен идти после F1, т.е. нам нужно сдвинуть вторую пару сигналов на 75 (сдвиг F1)+75 (длительность F1)=150, а максимальный сдвиг фазы 127.

Цитата:

---

Сообщение от ivagor

нельзя будет попробовать F2 с коэффициентом заполнения до 5/9 (как по даташиту) или больше

---

Вам виднее. Я не знаю, что такое F2.
Коэф. заполнения больше 1/2 можно получить, если использовать 2ИЛИ вместо 2И.

Цитата:

---

Сообщение от Rio444

Коэф. заполнения больше 1/2 можно получить, если использовать 2ИЛИ вместо 2И.

---

Да, но тогда нельзя получить <1/2. В общем варианты есть, но с ограничениями и требующие дополнительных усилий. Учитывая большое количество более важных вопросов, которые нужно решить, и то что Mick изначально не планировал регулировать скважность, реализация этой штуки под большим вопросом.

Цитата:

---

Сообщение от ivagor

Учитывая большое количество более важных вопросов, которые нужно решить, и то что Mick изначально не планировал регулировать скважность, реализация этой штуки под большим вопросом

---

Да уж вы влезли в более тонкие материи. По мне, так вполне хватить должно шаг в 100КГц для точного определения.
Просто для быстрого определения сначала шагаем по 1 МГц, например начинаем с 2МГц и пока не откажется работать.
Затем с последней работающей частоты подбираем уже по 100КГц пока не откажется работать.
А с одним напряжением начинаем с 1МГц

Для исследования поведения процессоров интересно иметь возможность изменять длительности импульсов и пауз, а также относительное положение фаз синхронизации.

На RP2040 быть может сделать? Два ядра на 125 Мгц, манипуляции с битами портов сверхестественные, 4 12 разрядных АЦП, простое подключение по USB, к микроSD. Стоит недорого.

Цитата:

---

Сообщение от gen1971

Для исследования поведения процессоров интересно иметь возможность изменять длительности импульсов и пауз, а также относительное положение фаз синхронизации.

---

Это уже ближе к профессиональным исследованиям, пока я такой задачи себе не ставил, надо начинать с более простого для понятия процесса.

- - - Добавлено - - -

Тут прикинул, если на 531ГГ1 сгородить, как оно будет выглядеть.
Эскиз с куском генератора F1 и F2 от Специалиста

https://i.ibb.co/gWLYjdb/531gg1-generator.jpg

С такой реализацией, частота генератора должна быть в 4 раза выше частоты процессора, т.е. при максимальной исследовательской частоте 10МГц (которую чисто гипотетически может осилить процессор), то частота с ГГ1 должна быть 40МГц
Минимальная частота процессора должна быть 1МГц (4МГц с ГГ1)для однополярного питания. Иными словами диапазон регулировки ГГ1 должен быть с 4МГц до 40МГц. Как уже раньше упоминалось шаг переключения 100КГц для процессора, то для ГГ1 этот шаг 400КГц - то есть 100шагов. В качестве переменных резисторов можно использовать либо ЦАП, либо цифровой потенциометр (цифровой переменный резистор).
Поскольку я с ГГ1 никогда не сталкивался надо моделировать. Импортный аналог 531ГГ1 - 74S124 я уже заказал на али, еще надо нашу прикупить на пробу.
В качестве цифрового переменного резистора можно попробовать MCP41010 от Микрочипа - у него 256 шагов, но шина SPI

Цитата:

---

Сообщение от Mick

Это уже ближе к профессиональным исследованиям

---

Но там могут открыться всяческие неожиданности. Особенно это интересно на разных камнях проверить будет.
Не помню уже где, было обсуждение по этому поводу, когда его реверсили. Именно о соотношениях и фазах тактовых. Куда и что желательно подвигать для большей лутшейсти :)

Цитата:

---

Сообщение от TomaTLAB

Но там могут открыться всяческие неожиданности. Особенно это интересно на разных камнях проверить будет.
Не помню уже где, было обсуждение по этому поводу, когда его реверсили. Именно о соотношениях и фазах тактовых. Куда и что желательно подвигать для большей лутшейсти

---

Безусловно это тоже имеет место быть. Но как я уже писал выше, я в этом деле пока "ноль" и пока пытаюсь сделать первый шаг - проверка функциональности и небольших предельных возможностей.

Расскажу свои наблюдения. Правда, процессор был К580ИК80 , который 48 планар. Столкнулся с глюками обработки прерывания, при приближении тактовой к паспортным предельным 2 МГц. Причем издалека, чуть ли не в районе 1.5 .. 1.6 МГц. Оказалось, что на стабильность работы влияет промежуток между спадом F1 и подъемом F2. В моем случае этот параметр как-то более ярко по сравнению с остальными себя проявлял. Устойчивой работы удалось добиться с получением фаз из делителя на 11. Ни ГФ1, ни другие варианты (с другими делителями) устойчивости при 2 МГц не давали.
Другая степень свободы в обретении устойчивости - это поднятие питания (которое 12 В) на пол-вольта - вольт :)

Резюме такое, что на правильность работы влияет взаимная фазировка, ширина тактовых импульсов и напряжение питания Udd. Другими словами, подобравшись к неустойчивости на какой-то частоте при какой-то форме синхры, поигравшись с тюнингом положения всех фронтов (при той же частоте) и приподняв питание, можно вернуть устойчивость. Естественно не до бесконечности :) А возможность такая есть потому, что некая заданная форма синхры вряд ли окажется сразу оптимальной для достижения предельной практической частоты.

Какая-то слишком многомерная задача получается..

Кстати, на большой выборке, может так оказаться, что есть некая форма синхры, которая чаще всего реализует максимальное быстродействие.
Формой синхры здесь и раньше назвал длительность (точнее, скважность) импульсов и их взаимное расположение в долях периода, для сокращения.

А, и еще был случай. Вместо 22.5 МГц впаял кварц на 27 МГц. Это были ГФ1 и уже К580ИК80А, пластмасса. Какое-то время работал. На ощупь был горячее. И в какое-то очередное включение на завелся. Получаса не прошло с начала эксперимента. До сих пор не знаю, связанные это явления, или простое совпадение по времени.

Цитата:

---

Сообщение от ivagor

Стоит более тщательно подумать о программной составляющей.

---

Выпускалось масочное ПЗУ 568РЕ1-0310 с тестом процессора 580ВМ80 (и памяти). Возможно, после творческой переработки можно использовать код из нее. Там 12 тестов процессора. ПЗУ сидит на 1800h и ожидает наличие ОЗУ на 8000h. При успешном прохождении теста в порт F3h выводится его номер. При сбое уходит на 0004h.

Прикладываю поверхностный дизасм этой прошивки.
Вложение 78777

С исторической точки зрения интересно, но сейчас есть exercizer, на мой взгляд он лучше.