Электроника МС0515

Материал из Emuverse
Перейти к: навигация, поиск
Creative-Commons.png Этот документ создан для Emuverse и распространяется на условиях лицензии CC-BY-SA-3.0.

Электроника МС0515 — советский компьютер.

Разработан в Воронеже в 1990 году (в процессе разработки назывался Электроника УБПК), выпускался на воронежском заводе «Процессор».

Технические характеристики

  • Процессор: КР1807ВМ1 на частоте 7,5 МГц — аналог процессора DEC T11, по системе команд совместим с PDP-11, Электроника-60, ДВК
  • Оперативная память: 128 КБ
  • ПЗУ: 16 КБ
  • Видео
    • видеорежим «среднего разрешения» 320×200, 8 цветов; на каждый горизонтальный октет из 8 точек можно используется 2 цвета из палитры 8 цветов, признаки яркости и мерцания; набор цветов повторяет палитру компьютера ZX Spectrum, имеется также «бордюр» (неиспользуемая область экрана), цвет которого выбирается из той же палитры
    • видеорежим «высокого разрешения» 640×200, 2 цвета
  • Контроллер дисковода: на основе КР1818ВГ93 (аналог WD1793), драйвер DZ: 80 дорожек по 10 секторов, 512 байт в секторе
  • Клавиатура: Электроника МС7004 (отдельный блок) либо Электроника МС7007 (встроенная)
  • Программируемый таймер на КР580ВИ53 (аналог i8253): каналы 0 и 1 тактируют клавиатуру и порт принтера, канал 2 доступен пользователю
  • Параллельный порт

Процессор

КР1807ВМ1

Регистр режима в битах 13-15 имеет 1 1 1, что задаёт адрес старта — 172000 и адрес рестарта 172004.

Прерывания

 IRQ  CPx  Pri Vec  Device
─────────────────────────────────
 11   LHLL  6  100  timer
  9   LHHL  6  110  serial RX
  8   LHHH  6  114  serial TX
  5   HLHL  5  130  7004 keyboard
  3   HHLL  4  060  7007 keyboard
  2   HHLH  4  064  vblank

Кроме того, есть ряд зарезервированных векторов прерываний:

 Vec  Описание
─────────────────────────────────
 000  Устройство вызвало прерывание, но не установило адрес вектора
 004  Недопустимый режим для команд JMP / JSR
 010  Недопустимая/зарезервированная инструкция
 014  Инструкция BPT или установлен бит T
 020  Инструкция IOT
 024  Сбой питания
 030  Инструкция EMT
 034  Инструкция TRAP

Регистры

  177400  Регистр диспетчера памяти
 ┌──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┐
 │15│14 13 12│11 10  9│ 8│ 7  6│ 5  4  3│ 2  1  0│
 └──┴──┴─┬┴─┬┴─┬┴─┬┴─┬┴─┬┴─┬┴─┬┴─┬┴─┬┴─┬┴─┬┴─┬┴─┬┘
         │  │  │  │  │  │  │  └──┴──┴──┴──┴──┴──┴─ Выбор ОЗУ: 1 - осн., 0 - доп.
 ИРПР-М ─┴──┘  │  │  │  └───── Прерывание от монитора, инициируется программно изменением этого бита
               │  │  └──────── Прерывание от таймера
               ├──┤--------└─ Включение ВОЗУ в основную память: 1 - включено
               0  0 - 000000-037777
               0  1 - 040000-077777
               1  x - 100000-137777
  177600  Системный регистр A
 ┌--┬--┬--┬--┬--┬--┬--┬--┌──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┐
 │15                    8│ 7  6│ 5  4  3│ 2  1  0│
 └--┴--┴--┴--┴--┴--┴--┴--└─┬┴─┬┴─┬┴─┬┴─┬┴─┬┴─┬┴─┬┘
               Выбор ПЗУ ──┘  │  │  │  └──│──┴──┴─ Выбор привода НГМД
              Запись на НМЛ ──┘  │  │     └─────── Двигатель НГМД вкл/выкл
               Светодиоды 2 и 1 ─┴──┘         
  177602  Системный регистр B
 ┌--┬--┬--┬--┬--┬--┬--┬--┌──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┐
 │15                    8│ 7  6│ 5  4  3│ 2  1  0│
 └--┴--┴--┴--┴--┴--┴--┴--└─┬┴─┬┴─┬┴─┬┴─┬┴─┬┴─┬┴─┬┘
              Чтение НМЛ ──┘  │  │  │  │  │  │  └─ INTR НГМД
                      ИРПР-М ─┴──┘  │  │  │  └──── DRQ НГМД
                                    ├──┤  └─────── Готовность НГМД: 0 - готов 
                   Кадровая частота 0  0 - 50 Гц
                                    0  1 - 72 Гц
                                    1  x - 60 Гц
  177604  Системный регистр C
 ┌--┬--┬--┬--┬--┬--┬--┬--┌──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┐
 │15                    8│ 7  6│ 5  4  3│ 2  1  0│
 └--┴--┴--┴--┴--┴--┴--┴--└─┬┴─┬┴─┬┴─┬┴─┬┴─┬┴─┬┴─┬┘
            Таймер звука ──┘  │  │  │  │  └──┴──┴─ Цвет бордюра
            Звук вкл/выкл ────┘  │  │  │  
            Тон звука ───────────┘  │  └─ Разрешение экрана 0 - среднее, 1 - высокое
                      Светодиод 3 ──┘

Контроллер НГМД

Системные регистры имеют ряд флагов, отвечающих за работу НГМД:

  177600  Системный регистр A
 ┌--┬--┬--┬--┬--┬--┬--┬--┌──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┐
 │15                    8│ 7  6│ 5  4  3│ 2  1  0│ Номер   Название
 └--┴--┴--┴--┴--┴--┴--┴--└──┴──┴──┴──┴─┬┴─┬┴─┬┴─┬┘ привода устройства
                                       │  │  └──┴─ физич.  логическое
                  Поверхность НГМД ────┘  │  0  0     0     DZ0 (низ), DZ2 (верх)
                    0 - низ 1 - верх      │  0  1     1     DZ1 (низ), DZ3 (верх)
                  Двигатель НГМД включен ─┘  1  0     2
                    0 - вкл. 1 - выкл.       1  1     3

  177602  Системный регистр B
 ┌--┬--┬--┬--┬--┬--┬--┬--┌──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┐
 │15                    8│ 7  6│ 5  4  3│ 2  1  0│
 └--┴--┴--┴--┴--┴--┴--┴--└──┴──┴──┴──┴──┴─┬┴─┬┴─┬┘
                                          │  │  └─ INTR НГМД
                                          │  └──── DRQ НГМД
                                          └─────── Готовность НГМД: 0 - готов 

Сам контроллер построен на КР1818ВГ93 (аналог WD1793).

Регистры контроллера НГМД (8-разрядные):

  • 177640 (чтение) — регистр состояния
  • 177640 (запись) — регистр команд
  • 177642 — регистр дорожки
  • 177644 — регистр сектора
  • 177646 — регистр данных
  177640 (чтение)  Регистр состояния
                 ┌───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┐   
                 │   7       6   │   5       4       3   │   2       1       0   │   
    Команда      └───────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┘   
  Тип I          │  Not    Write    Head    Seek    CRC   Track 0  Index    Busy │
                 │ ready  protect  loaded  error   error                         │
  Read Address   │  Not      0       0      RNF     CRC     Lost    DRQ     Busy │
                 │ ready                           error    data                 │
  Read Sector    │  Not      0     Record   RNF     CRC     Lost    DRQ     Busy │
                 │ ready            type           error    data                 │
  Read Track     │  Not      0       0       0       0      Lost    DRQ     Busy │
                 │ ready                                    data                 │
  Write Sector   │  Not    Write   Write    RNF     CRC     Lost    DRQ     Busy │
                 │ ready  protect  fault           error    data                 │
  Write Track    │  Not    Write   Write     0       0      Lost    DRQ     Busy │
                 │ ready  protect  fault                    data                 │
  177640 (запись)  Регистр команды                   
 ┌--┬--┬--┬--┬--┬--┬--┬--┌──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┐   
 │15                    8│ 7  6│ 5  4  3│ 2  1  0│   
 └--┴--┴--┴--┴--┴--┴--┴--└─┬┴─┬┴─┬┴─┬┴─┬┴─┬┴─┬┴─┬┘   
   Тип     Команда         │  │  │  │  │  │  │  │    
    I      Restore         0  0  0  0  h  V  r1 r0   r1 r0 — Stepping Motor Rate (6/12/20/30 ms)
    I      Seek            0  0  0  1  h  V  r1 r0   V — Track Number Verify Flag (0: no verify, 1: verify on dest track)
    I      Step            0  0  1  T  h  V  r1 r0   h — Head Load Flag (1: load head at beginning, 0: unload head)
    I      Step-In         0  1  0  T  h  V  r1 r0   T — Track Update Flag (0: no update, 1: update Track Register)
    I      Step-Out        0  1  1  T  h  V  r1 r0   
    II     Read Sector     1  0  0  m  S  E  C  0    C — Side Compare Flag (0: disable side compare, 1: enable side comp)
    II     Write Sector    1  0  1  m  S  E  C  a0   a0 — Data Address Mark (0: FB, 1: F8 (deleted DAM))
    III    Read Address    1  1  0  0  0  E  0  0    E — 15 ms delay (0: no 15ms delay, 1: 15 ms delay)
    III    Read Track      1  1  1  0  0  E  0  0    S — Side Compare Flag (0: compare for side 0, 1: compare for side 1)
    III    Write Track     1  1  1  1  0  E  0  0    m — Multiple Record Flag (0: single record, 1: multiple records)     
    IV     Force Interrupt 1  1  0  1  i3 i2 i1 i0   i3 i2 i1 i0 — Interrupt Condition Flags	

В основном, в работе используются следующие команды:

  • C0 — чтение адреса (Read Address) — контроллер находит следующую метку заголовка сектора, читает 6 байт заголовка сектора; важно, что по завершению команды в регистре сектора 177644 находится номер текущей дорожки.
  • 1D — поиск (Seek) — в регистре дорожки 177642 находится номер текущей дорожки, в регистре сектора 177644 — номер дорожки на которую нужно перейти; контроллер перемещает головку на нужную дорожку и обновляет регистр дорожки.
  • 43 — шаг вперёд (Step In), скорость шага 30 мс.
  • 63 — шаг назад (Step Out), скорость шага 30 мс.
  • 80 — запись сектора (Write Sector).
  • F4 — запись дорожки (Write Track) — используется при форматировании диска.

Формат дискет: 1 сторона (0), 80 цилиндров (0-79), по 10 секторов (1-10) на трек, 512 байт в секторе.

Структура дорожки

Структура дорожки восстановлена по коду FORML.SAV с дискеты 059.dsk.
Отсчёт идёт от индексного отверстия. Количество байт указано десятичное, байты — шестнадцатеричные значения, в скобках указано что реально записывается на диск, в особых случаях.

  Кол-во байт   Записываемые байты
─────────────────────────────────────────────────
     │  54        4E
     │  12        00
 105-┤   4        F6 (записывается C2)
     │  35        4E
  ──── Начало сектора 1..10 ────────────────────┐
     │   8        00                            │
     │   3        F5 (записывается A1)          │
     │   1        FE — маркер заголовка сектора │
     │   1        tt — номер дорожки 0..79      │
     │   1        00 — сторона: 0 - низ         │
     │   1        0s — номер сектора 1..10      │
     │   1        02 — 512 байт на сектор       │
     │   1(2)     F7 (записывается 2 байта CRC) │
     │  22        4E                            │
     │  12        00                            │
     │   3        F5 (записывается A1)          │
     │   1        FB — маркер данных            │
 612-┤ 512        xx — данные сектора           │
(614)│   1(2)     F7 (записывается 2 байта CRC) │
     │  44        4E                            │
  ──── Конец сектора ───────────────────────────┘
     │ 352        4E — до конца дорожки
─────────────────────────────────────────────────
Всего 6575(6577)

Таймер

Таймер на КР580ВИ53 — трёхканальный. Канал 0 тактирует клавиатуру, канал 1 — порт принтера, канал 2 — для звука и отсчёта интервалов.

Регистры (все регистры — 8-разрядные):

Канал Регистр чтения Регистр записи
канал 0 177500 177520
канал 1 177502 177522
канал 2 177504 177524
упр. слово 177506 177526

В процессе загрузки после начальных тестов выдаются звуки (здесь в начале значение задержки таймера, затем вычисленные частоты):

1798 = 6040. = 331.126 Гц ~= 329,63 Гц E  1 октавы
12b9 = 4793. = 417.275 Гц ~= 415,30 Гц G♯ 1 октавы
0fbf = 4031. = 496.155 Гц ~= 493,88 Гц B  1 октавы
0bcc = 3020. = 662.252 Гц ~= 659,26 Гц E  2 октавы
1798 = 6040. = 331.126 Гц ~= 329,63 Гц E  1 октавы

Подпрограмма генерации звука, R3 задаёт задержку для таймера:

174550: BIC    	#000340, @#177604    ; таймер звука выкл, звук выкл, тон звука выкл
174556: MOVB   	#000266, @#177526    ; канал 2: будет загрузка младшего и старшего байта, режим 3 (генератор меандра)
174564: MOV    	#000140, R4          ; значение счётчика = 96.
174570: MOVB   	R3, @#177524         ; передаём младший байт
174574: SWAB   	R3                   ;
174576: MOVB   	R3, @#177524         ; передаём старший байт
174602: BIS    	#000300, @#177604    ; таймер звука вкл, звук вкл
174610: MOV    	174652, R0           ; значение малого счётчика = 005777
174614: SOB    	R0, 174614           ; ожидаем
174616: SOB    	R4, 174610           ; ожидаем
174620: BIC    	#000340, @#157706    ; таймер звука выкл, звук выкл, тон звука выкл
174626: MOV    	@#157706, @#177604
174634: MOV    	#000002, R4          ; счётчик = 2
174640: MOV    	174654, R0           ; значение малого счётчика = 017777
174644: SOB    	R0, 174644           ; ожидаем
174646: SOB    	R4, 174640           ; ожидаем
174650: RETURN
174652: .WORD   005777
174654: .WORD   017777

Процесс загрузки

  1. Тесты процессора, памяти
  2. Тест клавиатуры
  3. Тест НГМД:
    1. команда C0, команда 1D (переход на track 1)
    2. 5 команд 43 (переход на track 6), команда C0, проверка того что в регистре сектора появился номер дорожки 6
    3. 5 команд 63 (возврат на track 1), команда C0
  4. Чтение track 1 sector 1: команда C0, команда 80 — читаются 512 байт начиная с адреса 000000
  5. Запуск с адреса 000000

Эмуляция

Существует несколько эмуляторов этого компьютера:

Ссылки