Реверс-инжиниринг Z80

[Titus]

я тоже знаю - автор теста просто в следующей альфа-ревизии теста поменял неправильный результат на правильный.

В смысле поменял? Я автор теста Test SCF 9, и ничего я там не менял)

- - - Добавлено - - -

SCF/CCF

С этой командой все абсолютно понятно, и поведение на всех NMOS процессорах однотипное, отличается только порогами и итоговой битовой картой.

- - - Добавлено - - -

И OUT (C),0 тоже у Zilog разных ревизий отличается (так называемые NMOS/CMOS)

NMOS и CMOS - это разные технологические базы, поэтому и отличается. Это нормально.

- - - Добавлено - - -

Ты вроде писал раньше, что значения флагов для SCF/CCF зависит от двух шин которые переключаются, подскажи - где эта часть схемы находится? Хочу найти этот пресловутый регистр Q

Прочитай внимательно всю эту тему, и еще эту тему, тогда 90% вопросов отпадет)

[ZXMAK]

В смысле поменял? Я автор теста Test SCF 9, и ничего я там не менял)

Я про вот этот тест писал: https://github.com/raxoft/z80test/bl...src/z80ccf.asm

с твоим тестом тоже приколы - первая версия что ты выложил удалена, а большинство результатов выложены имено под нее. Я вот смотрел скрины людей, хотел протестить именно на той версии, а не на новой, чтобы сравнить с выложенными результатами. Но теста нет. А для Test SCF 9 результаты сравнивать почти не с чем...

С этой командой все абсолютно понятно, и поведение на всех NMOS процессорах однотипное, отличается только порогами и итоговой битовой картой.

ну как-же однотипное, если разное. Zilog NMOS и NEC NMOS совершенно по разному обрабатывают флаги, тут об этом еще ZjoyKiLer писал. Речь не о нестабильности, NEC NMOS Z80 работает стабильно, но флаги ставит по другому, это другой чип с другой схемой.

Zilog nMOS и NEC nMOS используют разную логику и разные схемы для установки флагов. В NEC nMOS (NEC D780C-1) нет никаких порогов и плавающих битов, он абсолютно стабильно работает, но в отличие от Zilog NMOS флаги F3 и F5 берет из аккумулятора. Именно этот Z80 по дефолту в ZXMAK2 эмулируется.

Итого, я вижу 4 разновидности Z80, поправь если их больше:
1) ZILOG NMOS
2) ZILOG CMOS
3) NEC NMOS
4) ST CMOS

Из них NEC NMOS - самый стабильный и предсказуемый, т.к. использует аккумулятор A вместо пресловутого Q регистра и плавающих шин, хотя и менее распростанен, чем остальные.

Насколько понимаю, netlist в visual6502 от первого варианта (ZILOG NMOS).

В каких из них проявляется нестабильность мне пока непонятно - это какие-то отдельные ревизии или или просто отбраковка одного из вышеуказанных видов. Насколько понимаю, речь о нестабильности идет про специфические ревизии первого варианта.

- - - Добавлено - - -

PS: По поводу схем, подчистил немного код конвертера, в нем неправильно вычислялись размеры листа, плавающий провод после этого вроде исчез.

[Titus]

Я про вот этот тест писал: https://github.com/raxoft/z80test/bl...src/z80ccf.asm

Этот тест устарел, его я даже не рассматриваю.

- - - Добавлено - - -

с твоим тестом тоже приколы - первая версия что ты выложил удалена, а большинство результатов выложены имено под нее. Я вот смотрел скрины людей, хотел протестить именно на той версии, а не на новой, чтобы сравнить с выложенными результатами. Но теста нет. А для Test SCF 9 результаты сравнивать почти не с чем...

Все версии, кроме 9-й были одинаковыми по сути, но менее полными. Поэтому я их и удалил, чтобы не отвлекали на себя внимание.
Большинство результатов (а их десятки) выложены именно под Test SCF 9.

- - - Добавлено - - -

ну как-же однотипное, если разное. Zilog NMOS и NEC NMOS совершенно по разному обрабатывают флаги, тут об этом еще ZjoyKiLer писал. Речь не о нестабильности, NEC NMOS Z80 работает стабильно, но флаги ставит по другому, это другой чип с другой схемой.

Мои тесты не показывают никакой разницы в принципе работы Zilog и NEC. NEC не противоречит теории, просто другие пороги. Все уходы за пределы порогов в плюс или в минус от той линии, через которую тесты могут визуализировать паттерн шума зависит от технологии изготовления, напряжения питания и много чего еще.

- - - Добавлено - - -

Zilog nMOS и NEC nMOS используют разную логику и разные схемы для установки флагов. В NEC nMOS (NEC D780C-1) нет никаких порогов и плавающих битов, он абсолютно стабильно работает, но в отличие от Zilog NMOS флаги F3 и F5 берет из аккумулятора.

Еще раз повторю, что стабильность в тесте не означает иную схемотехнику.
У меня полно стабильных NMOS'ов других производителей. Причем, как с переходом флага в 1, так и в 0 относительно середины.

- - - Добавлено - - -

Итого, я вижу 4 разновидности Z80, поправь если их больше:
1) ZILOG NMOS
2) ZILOG CMOS
3) NEC NMOS
4) ST CMOS

Отбрасывая пока CMOS, оставляя только NMOS скажу, что разновидностей гораздо больше. Но все они сделаны ПО ОДНОЙ схеме.

Попробую перечислить классы:

1) NEC JAPAN - D780C - протестирован только один экземпляр, поля теста стабильные 0:0 у @zebest

2) Zilog Z0840004PSC - 4 штуки дают стабильные поля 1:1 в компьютере от @DDp
3 штуки дают стабильные поля 1:0 у @zebest, @SoftLight и @DDp
2 штуки дают паттерн класса A (назовем разные паттерны буквами A,B,C,D и т.д.) у товарища @П321 и @DDp

3) Zilog Z8400APS - 1 штука, поля 1:1 у @haywire

4) ST Z8400AB1 - 1 штука, поля 1:1 у @DDp
1 штука дают поля 1:0 у @zebest
2 штуки дают поля класса A у товарищей @zebest и @creator

5) Angstrem КР1858ВМ1 - 1 штука, поля 1:0 от @creator
1 штука поля класса B от @DDp

6) LH0080B Z80B-CPU - SHARP - 1 штука, поля 1:0 от @zebest

7) Angstrem Т34ВМ1 - 1 штука, поля класса B от @SoftLight

8) GoldStar Z8400A PS - 1 штука, поля класса B от @SoftLight

9) TSL 80H-CPU - 1 штука, поля класса B от @DDp

10) ГДР - 80A-CPU - 1 штука, поля класса B от @DDp


И это только то, что наши форумчане не поленились потестить. Уверен, если бы энтузиастов на реале нашлось побольше, то мы бы имели более интересную статистику.
Как видишь, один и тот же процессор может в одном компьютере и условиях поле с определенным распределением, либо же статическую картинку.
Поэтому всякий стабильный процессор является таковым, пока не поставлен в условия, когда паттерн все же вылезет на поверхность.

Два типа паттернов A и B я обьясняю как раз разными технологическими нормами.

Например, у Т34-подобных размер кристалла 4513x4251 µm
У Angstrem КР1858ВМ1 - 3601x3409 µm
А у ГДРовского - MME - 4950x4720 µm

А схема везде одинаковая.
И не стоит искать различие в схеме через SCF/CCF. Это слишком примитивная команда. И никаких присутствий/отсутствий регистра Q (которым, наверное, все называют кеш регистра F) нет! Он есть везде. Его невозможно ни убавить, ни добавить в разные ревизии чипов, т.к. он очень важен и очень массивен по своей площади.
Вот если на других командах найдется отличие, вот там уже стоит рассмотреть.

[sh686]

Вот нашел ссылку, где вроде как были снимки кристалла, с которого реверсили netlist для visual6502:
https://web.archive.org/web/20130909...isual6502/z80/

Но файлы уже не доступны. Может кто знает, что там было или у кого-то остались снимки?

Вот остался покоцанный скриншот, но в очень плохом качестве - ничего не видно (исходное изображение было на 400 МБ):

Вот тут кое что есть:
http://www.visual6502.org/images/z80/


- - - Добавлено - - -

Дай прямую ссылку на покоцанный.

есть файл 171 мб примерно оттуда же
http://www.visual6502.org/images/z80...2_top_9156.png

[ZXMAK]

Все версии, кроме 9-й были одинаковыми по сути, но менее полными. Поэтому я их и удалил, чтобы не отвлекали на себя внимание.

даже если они неправильные или не полные, они интересны тем, что к ним были снимки экрана с реального железа.

- - - Добавлено - - -

Мои тесты не показывают никакой разницы в принципе работы Zilog и NEC. NEC не противоречит теории, просто другие пороги.

Еще раз повторю, что стабильность в тесте не означает иную схемотехнику.
У меня полно стабильных NMOS'ов других производителей. Причем, как с переходом флага в 1, так и в 0 относительно середины.

Однако с NEC вопрос в том, что у них результат зависит не от перехода в 1 или 0 относительно середины, а напрямую зависит от другого регистра.

1) NEC JAPAN - D780C - протестирован только один экземпляр, поля теста стабильные 0:0 у @zebest

Вот это самый интересный момент. Есть конкретная версия теста которой тестили и сохранился ли результат в виде снимка экрана? Потому, что без теста и результата который можно воспроизвести и проверить - это информация из разряда одна бабка сказала.

Поэтому всякий стабильный процессор является таковым, пока не поставлен в условия, когда паттерн все же вылезет на поверхность.

Нет, так нельзя обобщать - это некорректно. Это ошибка обобщения на основе ограниченной выборки. Она связана с тем, что выводы о целом классе объектов делаются на основании данных, полученных только для одной его части, которая не является доказуемо репрезентативной для всего множества.

Результатов с тестами для NEC довольно много, но чем они примечательны - они абсолютно все дают стабильные, повторяемые и прогнозируемые результаты и показывают, что результат берется из аккумулятора, а не из регистра флагов, чем значительно отличаются от ZILOG и ST, у которых источник флагов пресловутый регистр Q.

Если бы были результаты тестов, которые свидетельствуют, что NEC может давать результат не из регистра A, а из Q, тогда можно было-бы пробовать делать такие обобщения, пока таких результатов нет (и сомнительно, что они вообще возможны) таких обобщений делать нельзя.

И никаких присутствий/отсутствий регистра Q (которым, наверное, все называют кеш регистра F) нет! Он есть везде.

Он есть на твоей схеме? Как его найти?


- - - Добавлено - - -

http://www.visual6502.org/images/z80/

отлично, правда открывает еще один вопрос - это ошибка, что полигон в виде буквы T оцифрован как полигон в виде буквы V? Или это снимок с другой ревизии кристалла?

[Titus]

Вот это самый интересный момент. Есть конкретная версия теста которой тестили и сохранился ли результат в виде снимка экрана? Потому, что без теста и результата который можно воспроизвести и проверить - это информация из разряда одна бабка сказала.

Есть в этой теме, или в теме про SCF. Мне лень искать, поищи, результат выкладывал @zebest.

- - - Добавлено - - -

Результатов с тестами для NEC довольно много, но чем они примечательны - они абсолютно все дают стабильные, повторяемые и прогнозируемые результаты и показывают, что результат берется из аккумулятора, а не из регистра флагов, чем значительно отличаются от ZILOG и ST, у которых источник флагов пресловутый регистр Q.

Хорошо, не буду спорить по сто раз о том, что не может быть значительного отличия в схемах у разных NMOS) А наличие/отсутствие кэша регистра F - это сверхбольшое отличие)

- - - Добавлено - - -

Он есть на твоей схеме? Как его найти?

Конечно он там есть. У меня же полная схема.

Но ты его долго будешь собирать по кускам, т.к. в транзисторном виде он очень большой.
Смотри страницу ALU.
На ней большие блоки, каждый из них относящийся к конкретному биту кеша флагов.
Ищи по /LBUS0, /LBUS1 и т.д.

- - - Добавлено - - -

Вот тут кое что есть:
http://www.visual6502.org/images/z80/

Но при этом они не указали маркировку на корпусе, откуда вообще кристалл был взят(

- - - Добавлено - - -

В общем, посравнивал я фотку кристалла с теми, что находил в инете, и она один в один совпадает с Zilog Z8400APS.
Поэтому будем считать, что нетлист мы имеем именно с него.

[AlexG]

Мои пять копеек. ИМХО.
Я не думаю что каждый кто производил z80 делал СВОЮ топологическую реализацию. Хотя бы чисто из экономических соображений. "Просто взяли топологию и натянули на своё производство" - дёшево и сердито (и быстро). Если кто и делал изменение топологии так это только "авторы". Для есть правда исключения - то ли "кролик" толи ещё кто (кто был "однотактовым") (если не сильно склероз). Ну а в современном мире своих топологий как грязи - тот же марвелл использует сей проц в хабах(свитчах ?).

[Titus]

"Просто взяли топологию и натянули на своё производство" - дёшево и сердито (и быстро).

Согласен. Судя по всему так и есть.
Поэтому можно условно считать все NMOS одинаковыми по топологии, за исключением каких-то специально правленых кристаллов, и то, если это будет не просто выявлено в тестах, но и теоретически обосновано.
Теоретическое обоснование SCF полностью охватывает все текущие разновидности NMOS и обьясняет их единой моделью.

Кстати говоря, долгое время думали, что CMOS стабильны, пока на тестах Test SCF 9 в некоторых экземплярах не выявили такое же распределение шума, как и на NMOS. Что может говорить лишь о том, что CMOS это простая конвертация NMOS на новую технологию без какого-либо изменения принципа работы. Либо же изменения минимальные.

[ZXMAK]

Я не думаю что каждый кто производил z80 делал СВОЮ топологическую реализацию.

однако снимки кристаллов кардинально отличаются, сравните:

- http://www.visual6502.org/images/z80...x_top_2000.png
- http://visual6502.org/images/Z84C00/...x_1b_1600w.jpg
- https://ic.onidev.fr/map/toshiba/T6A...4C00-CORE.html

Как может быть одна топология, если вся разводка полностью другая?

[Titus]

однако снимки кристаллов кардинально отличаются, сравните:

NMOS только на первой фотке

На остальных CMOS. Их не надо сравнивать между собой. Я говорю пока что только о NMOS, т.к. схема у меня от NMOS.