Реверс-инжиниринг УКНЦ (1515ХМ1&2, 1801ВП1, 1801ВМ2)

[Titus]

нашел несколько новых КА1515ХМ1-136 от 9203
среди них одна с компаундом сверху
я правильно понял что уже не нужны для вскрытия ?

В принципе мне не нужны, т.к. вскрыты и отреверсены.

[Advertiser]

[Vslav]

нашел несколько новых КА1515ХМ1-136 от 9203
среди них одна с компаундом сверху
я пранильно понял что уже не нужны для вскрытия ?

Нет, фотка со сколом уже отреверсена, и есть еще один экземпляр ожидающий вскрытия чтобы перефотографировать. Если там не получится - может подумать об еще парочке 136-ых. Но пока - не надо и есть вероятность что не понадобится.

[Ynicky]

С позволения @Vslav'а, сделал оптимизированную версию реверса 1801ВП1-120 в стиле отреверсенных 1515ХМ2.

@Titus, Будет время, поправь нумерацию выводов в 120й.
CPU:
DOUTC=>4
DINC=>5
INITC=>9
IAKOC=>8
ARC=>12
RPLYC=>11
PPU:
SYNCP=>30
INITP=>35
DOUTP=>32
A0=>33
A1=>28

[Titus]

Наименования сигналов:

ACT_WRITE - устанавливается по фронту записи в регистр октета. Сбрасывает по CLCA3_F3 (фаза завершения).
CLCA3_F1 - фаза F1. Передача данных видеоконтроллеру, аналогично записи в регистр планов 1 и 2.
CLCA3_F2 - фаза F2. Запись данных плана 0 в ОЗУ ПП.

RQ - сигнал запроса обмена с видеоконтроллером. Повторяет CLCA3_F1.
CC0 - сигнал запроса записи в планы 1 и 2. Повторяет ACT_WRITE.


Описание:

Запись в регистр октета (адрес 177024) начинается по переднему фронту DOUT. Одновременно с этим устанавливается сигнал подтверждения записи RPLY. Таким образом, запись в регистр октета имеет для процессора нулевую задержку. Одновременно с этим устанавливается сигнал CC0. Также во время активного DOUT производятся логические операции с младшим байтом, выставленным на шине AD0..AD7. Назовем этот байт OCTET.
1) if (MASK_Q0 == 1), then PLANE0_DATA = (OCTET & INC_COLOR_Q0) | (~OCTET & [PAPER_H_Q12.Q8.Q4.Q0.PAPER_L_Q12.Q8.Q4.Q0])
2) if (MASK_Q1 == 1), then PLANE1_DATA = (OCTET & INC_COLOR_Q1) | (~OCTET & [PAPER_H_Q13.Q9.Q5.Q1.PAPER_L_Q13.Q9.Q5.Q1])
3) if (MASK_Q2 == 1), then PLANE2_DATA = (OCTET & INC_COLOR_Q2) | (~OCTET & [PAPER_H_Q14.Q10.Q6.Q2.PAPER_L_Q14.Q10.Q6.Q2])
В итоге в регистрах данных планов, для которых MASK_Qx = 1, защелкиваются новые вычисленные значения.

По отрицательному фронту CLCA (такт 4) устанавливается сигнал RQ.

По положительному фронту CLCA (такт 8) на шину A0..A7 выводится содержимое регистра PLANE2_DATA.
Через пол-такта (такт 8.5) на шину D0..D7 выводится содержимое регистра PLANE1_DATA.
Еще через пол-такта по внутреннему сигналу видеоконтроллера A_D_LATCH (такты 9 и 10), содержимое шин A0..A7 и D0..D7 защелкивается видеоконтроллером с шин AG0..AG7 и DG0..DG7 в регистрах DC_H, и DC_L, соответственно.

Через один такт (такт 12) шины A0..A7, D0..D7 освобождаются для видеоконтроллера на 4 такта, сигналы RQ, CC0 переводятся в неактивное состояние.

По положительному фронту CLCA начинается процесс записи данных PLANЕ0 в ОЗУ ПП. Сигнал WE установлен, что означает запись в ОЗУ.
Такт 16 - на шину A0..A7 выводится младшая часть адреса планов PLANE_ADR.
Такт 16.5 - на шину D0..D7 выводятся данные регистра PLANE0.
Такт 17 - видеоконтроллером устанавливается сигнал RAS, по которому в ОЗУ защелкивается адрес строки (младшая часть адреса планов).
Такт 17.5 - на шину A0..A7 выводится старшая часть адреса планов PLANE_ADR.
Такт 18 - устанавливается сигнал CAS, по которому в ОЗУ защелкивается адрес столбца (старшая часть адреса планов).
Такт 19.5 - снимается сигнал RAS, по которому данные запоминаются в ОЗУ.

Такт 20 - завершение процесса.
Шины A0..A7, D0..D7 освобождаются, сигналы CAS и WE снимаются.

- - - Добавлено - - -

@Titus, Будет время, поправь нумерацию выводов в 120й.

Спасибо за наблюдательность. Иногда не обращаю внимания на номера ножек, т.к. они в глаза не бросаются, номера и номера)

1801ВП1-120-Optimized - rev 15

- - - Добавлено - - -

Замечу, что рисуя диаграммы, я параллельно исправляю какие-то ошибки или неточности в оптимизированных схемах, так что если кто-то (например, @Ynicky) строит FPGA-модель по ним, то надо иметь это в виду.

[Titus]

Наименования сигналов:

ACT_WRITE - устанавливается по фронту записи в регистр адреса планов. Сбрасывает по CLCA4_F5 (фаза завершения).
CLCA4_F1 - фаза F1. Адрес планов записывается в видеоконтроллер.
CLCA4_F2 - фаза F2. Чтение данных плана 0 из ОЗУ ПП.
CLCA4_F3 - фаза F3. Чтение данных планов 1 и 2 из видеоконтроллера.


Описание:

Запись в регистр адреса планов (адрес 177010) начинается по переднему фронту DOUT. Одновременно с этим устанавливается сигнал подтверждения записи RPLY. Таким образом, запись в регистр адреса планов имеет для процессора нулевую задержку. Во время активного DOUT данные с шины AD0..AD15 защелкиваются в регистре адреса планов PLANE_ADR.

По отрицательному фронту CLCA (такт 4) устанавливается сигнал RQ.

По положительному фронту CLCA (такт 8) на шину A0..A7 выводится старшая часть регистра адреса планов PLANE_ADR.
Через пол-такта (такт 8.5) на шину D0..D7 выводится младшая часть регистра адреса планов PLANE_ADR.
Еще через полтора такта (такт 10) содержимое шин A0..A7 и D0..D7 защелкивается видеоконтроллером с шин AG0..AG7 и DG0..DG7 в регистрах DC_H, и DC_L, соответственно.

Через один такт (такт 12) шины A0..A7, D0..D7 освобождаются для видеоконтроллера на 4 такта, сигнал RQ переводится в неактивное состояние.

По положительному фронту CLCA начинается процесс чтения данных из ОЗУ ПП в регистр PLANE0_DATA.
Такт 16 - на шину A0..A7 выводится младшая часть адреса планов PLANE_ADR.
Такт 17 - видеоконтроллером устанавливается сигнал RAS, по которому в ОЗУ защелкивается адрес строки (младшая часть адреса планов).
Такт 17.5 - на шину A0..A7 выводится старшая часть адреса планов PLANE_ADR.
Такт 18 - устанавливается сигнал CAS, по которому в ОЗУ защелкивается адрес столбца (старшая часть адреса планов). В течение активного сигнала CAS данные с шины D0..D7 защелкиваются в регистре плана 0 (PLANE0_DATA).
Такт 19.5 - снимается сигнал RAS.

Такт 20 - завершение процесса чтения.
Шины A0..A7 освобождается, сигнал CAS снимается.
Устанавливаются сигналы RQ и CC1.

Такт 24..26 - данные планов 1 и 2, предоставленные видеоконтроллером, защелкиваются с шины D0..D7 в регистре PLANE1_DATA, и с шины A0..A7 в регистре PLANE2_DATA, соответственно.

- - - Добавлено - - -

Не смотря на то, что задержка (latency) записи в регистры октета, планов 1&2, адреса планов нулевая, пропускная способность (throughput) для этих команд значительно ниже.
Подробней можно расписать только зная точную растактовку ВМ2, а также особенности работы контроллеров памяти ПП и ЦП.
Однако, знание нюансов работы контроллеров и процессора, значительно увеличивает возможность оптимизации работы с графикой УКНЦ по скорости.

[Titus]

Скрытый текст

[свернуть]

Описание:

Запись в регистр плана 0 (адрес 177012) начинается по переднему фронту DOUT. Если контроллер все еще занят операциями записи в регистр октета или в регистр адреса планов, то начало записи в регистр плана 0 задержится до окончания последнего цикла CLCA предыдущей операции. Во время всего активного цикла DOUT данные с шины AD0..AD7 защелкиваются в регистре плана 0 (PLANE0_DATA).

В последнем такте отрицалельного фронта CLCA (такт 7) происходит подготовка данных для записи.

По положительному фронту CLCA начинается процесс записи данных PLANЕ0 в ОЗУ ПП. Сигнал WE установлен, что означает запись в ОЗУ.
Такт 8 - на шину A0..A7 выводится младшая часть адреса планов PLANE_ADR.
Такт 8.5 - на шину D0..D7 выводятся данные регистра PLANE0.
Такт 9 - видеоконтроллером устанавливается сигнал RAS, по которому в ОЗУ защелкивается адрес строки (младшая часть адреса планов).
Такт 9.5 - на шину A0..A7 выводится старшая часть адреса планов PLANE_ADR.
Такт 10 - устанавливается сигнал CAS, по которому в ОЗУ защелкивается адрес столбца (старшая часть адреса планов).
Такт 11.5 - снимается сигнал RAS, по которому данные запоминаются в ОЗУ.

Если была запись байта (WTBT = 1), то:
Такт 12 - выдается сигнал RLPY, а также освобождаются шины A0..A7, D0..D7, сигналы CAS и WE снимаются.
В ответ на сигнал RPLY, процессор снимает сигнал DOUT.

Если же была запись слова (WTBT = 0), то происходит полный повтор предыдущего цикла CLCA, записывается по тому же адресу тот же самый байт.
В такте 20 выдается сигнал RLPY, а так же освобождаются шины A0..A7, D0..D7, сигналы CAS и WE снимаются.
В ответ на сигнал RPLY, процессор снимает сигнал DOUT.

Замечание: Словная запись в регистр плана 0 является побочным эффектом использования механизма словной/байтовой записи в память. Двойная запись одного и того же байта по тому же адресу связана с тем, что при записи в регистр плана 0 не задействован механизм поочередной записи младшего/старшего байта по последовательным адресам.

[Alex_K]

Замечание: Словная запись в регистр плана 0 является побочным эффектом использования механизма словной/байтовой записи в память. Двойная запись одного и того же байта по тому же адресу связана с тем, что при записи в регистр плана 0 не задействован механизм поочередной записи младшего/старшего байта по последовательным адресам.

В обоих случаях медленно. При словной записи контроллер ПП делает двойную запись, а при байтовой записи для команд MOVB, CLRB, MFPS сам процессор сначала делает фиктивное чтение по записываемому адресу. Так что тут быстрее, наверное надо сделать тесты.

[Titus]

Диаграммы байтовой и словной записи полностью идентичны записи в регистр плана 0.


Описание:

Запись в ОЗУ ПП начинается по переднему фронту DOUT. Если контроллер все еще занят операциями записи в регистр октета или в регистр адреса планов, то начало записи в ОЗУ задержится до окончания последнего цикла CLCA предыдущей операции.

В последнем такте отрицалельного фронта CLCA (такт 7) происходит подготовка данных для записи.


Запись байта (WTBT = 1):

По положительному фронту CLCA начинается процесс записи данных в ОЗУ ПП. Сигнал WE установлен, что означает запись в ОЗУ.
Такт 8 - на шину A0..A7 выводится младшая часть адреса (LATCH_ADR).
Такт 8.5 - на шину D0..D7 выводятся данные с AD0..AD7, если запись по четному адресу, и данные с AD8..AD15, если запись по нечетному адресу.
Такт 9 - видеоконтроллером устанавливается сигнал RAS, по которому в ОЗУ защелкивается адрес строки (младшая часть адреса).
Такт 9.5 - на шину A0..A7 выводится старшая часть адреса (LATCH_ADR).
Такт 10 - устанавливается сигнал CAS, по которому в ОЗУ защелкивается адрес столбца (старшая часть адреса).
Такт 11.5 - снимается сигнал RAS, по которому данные запоминаются в ОЗУ.

Такт 12 - выдается сигнал RLPY, а также освобождаются шины A0..A7, D0..D7, сигналы CAS и WE снимаются.
В ответ на сигнал RPLY, процессор снимает сигнал DOUT.


Запись слова (WTBT = 0):

По положительному фронту CLCA начинается процесс записи младшего байта в ОЗУ ПП. Сигнал WE установлен, что означает запись в ОЗУ.
Такт 8 - на шину A0..A7 выводится младшая часть адреса (LATCH_ADR). Младший бит принудительно равен 0.
Такт 8.5 - на шину D0..D7 выводятся данные с AD0..AD7.
Такт 9 - видеоконтроллером устанавливается сигнал RAS, по которому в ОЗУ защелкивается адрес строки (младшая часть адреса).
Такт 9.5 - на шину A0..A7 выводится старшая часть адреса (LATCH_ADR).
Такт 10 - устанавливается сигнал CAS, по которому в ОЗУ защелкивается адрес столбца (старшая часть адреса).
Такт 11.5 - снимается сигнал RAS, по которому данные запоминаются в ОЗУ.

Такт 12 - шины A0..A7, D0..D7 освобождаются для видеоконтроллера на 4 такта, сигналы CAS и WE снимаются.

По положительному фронту CLCA начинается процесс записи старшего байта в ОЗУ ПП. Сигнал WE установлен, что означает запись в ОЗУ.
Такт 16 - на шину A0..A7 выводится младшая часть адреса (LATCH_ADR). Младший бит принудительно равен 1.
Такт 16.5 - на шину D0..D7 выводятся данные с AD8..AD15.
Такт 17 - видеоконтроллером устанавливается сигнал RAS, по которому в ОЗУ защелкивается адрес строки (младшая часть адреса).
Такт 17.5 - на шину A0..A7 выводится старшая часть адреса (LATCH_ADR).
Такт 18 - устанавливается сигнал CAS, по которому в ОЗУ защелкивается адрес столбца (старшая часть адреса).
Такт 19.5 - снимается сигнал RAS, по которому данные запоминаются в ОЗУ.

Такт 20 - выдается сигнал RLPY, а также освобождаются шины A0..A7, D0..D7, сигналы CAS и WE снимаются.
В ответ на сигнал RPLY, процессор снимает сигнал DOUT.

- - - Добавлено - - -

В обоих случаях медленно. При словной записи контроллер ПП делает двойную запись, а при байтовой записи для команд MOVB, CLRB, MFPS сам процессор сначала делает фиктивное чтение по записываемому адресу. Так что тут быстрее, наверное надо сделать тесты.

Я думаю, что практически нет смысла использовать запись в регистр плана 0, если видео-ОЗУ расположено в доступной части ОЗУ ПП (ниже адреса 0x8000, или же ниже адреса регистров 0xFE00, если страницы ОЗУ спроецированны в верхнюю память). И тут несколько причин:
1. Байтовая запись медленная из-за фиктивного чтения.
2. Словная запись медленная, т.к. занимает двойное время, но записывает один байт.
3. И, наконец, запись в регистр адреса планов (а ведь туда надо записать адрес) - это ОЧЕНЬ МЕДЛЕННАЯ операция, требующая чтения ОЗУ ПП, ОЗУ ЦП, и при этом еще и подтормаживающая в это время ЦП.

Словом, я бы рекомендовал программистам никогда не использовать запись в регистр планов 0.

[Alex_K]

Растактовка записи в ОЗУ ПП

Ждем растактовку чтения из ОЗУ ПП. Так как с точки зрения шины QBUS/МПИ байтового чтения нет, то должно всегда читаться за два прохода - сначала младший байт, потом старший.

[Titus]

Вообще, к разработчикам механизма работы с ОЗУ много вопросов. Я бы назвал придуманные ими конструкциями сложными, косячными и местами бесполезными. Множество ресурсов потрачено на регистровый доступ к памяти, и при этом вообще не предусмотрен никакой автоинкремент адреса. Относительно неплохие графические возможности без механизма быстрой переброски данных - это товарный поезд с дрезиной вместо тепловоза. А ведь в эти самые же потраченные ресурсы ПЛМ вполне можно было напихать подходящие для быстрой работы функции. Но, похоже, действительно, компьютер был задуман как чисто учебный, но никак не игровой.