Компьютер "ZX-8080" - Даунгрейд компьютера "Ленинград"

[Mick]

Как то летом просматривал форумы электроники, с целью изучить факт разгона старых отечественных процессоров КР580ВМ80А с их максимальной частотой 2,5МГц до чего то по-выше. Из промышленных вариантов точно процессор работал на 3 МГц в компьютере Вектор-06Ц. В других радиолюбительских конструкциях вроде разгоняли до 3,5МГц, но там больше был контроллер и процессор работал совместно в связке КР580ГФ24 и КР580ВК28(38). Так вот меня сей факт заинтересовал, но хотелось несколько иного - так сказать представить что в конце 80-х, процессор Z80 так и не попал в СССР и легендарный спектрум-совместимый компьютер "Ленинград" делался именно на процессоре ВМ80. Понятно, что при таком подходе ни о какой совместимости со Спектрумом уже речи не идет, кроме как если адаптировать Basic 48 под процессор ВМ80 и запускать только Бейсик-программы. Так вот, возник чисто спортивный вопрос - что получится если этот комп собрать на ВМ80 и сможет ли он там работать на частоте 3,5МГц и как этого добиться. Собственно последнее меня больше всего интересует. После небольшого анализа и консультаций на форуме zx-pk.ru была набросана схема и чуть переразведена печатная плата Веста-ИК30 (несколькими постами ниже я выкладывал печатку оригинала). Гипотетический комп-эксперимент получил название ZX-8080 или ZX8080, кому как нравится.

Файлы проекта:
Предварительная схема zx8080 ver00 - https://yadi.sk/d/9-OXi4O4XO7RFw

Вариант разводки на основе платы Веста ИК-30



Габариты 250x140мм

Были заказаны платы для пробы.





фото собранной платы, чтобы понятно было как выглядит рабочий вариант

[Mick]

Вот фото собранной платы, мы максималисты - спаяли все и сразу



Собрано из 80% б.у. деталей.

Из косяков, их пока два
1. Забыл в преобразователе напряжения -5В указать землю - это заметил когда собирал, посему оперативно, еще до включения устранил косяк.
2. Зачем то коэффициент деления счетчика D4 сделал как для кварца 13,5Мгц, в результате строчная частота на 14МГц стала около 16250КГц и кадровая 52Гц. Видеоконвертор GBS8220 не воспринял картинку.
Возможно конечно что то еще неисправно в выходе видео. К счастью в нашем чупа-чупсе нашлись совершенно случайно кварцы на 13,602МГц. Это я думаю будет пока достаточно для первых опытов.
А потом если что, счетчик D4 придется выпаивать и ставить на панельку.





Снял эпюры на входах F1 и F2 (12В) частота 3,39МГц



Отдельная F1



Отдельная F2

[Mick]

Продолжаем отчет.

Хороший полосатый матрас



А это значит проц стал выполнять команды FF

Хорошо, дай думаю подсуну ПЗУ, предварительно записав туда простую переброску экрана Диззи 2
Включил, опять матрас. Стал разбираться, ошибся когда рисовал ПЗУ 27128. Короче перепутал A13. Должен был быть вывод 26, а я его на соседний 27 посадил.
Исправил косяк, включаю. И опа



Но смотрю, бордер периодически дергается, пошел смотреть программу, ну и собственно что я хотел.
Я пытался заставить выполнить ВМ80 команду jr label

Затем я записал тест от ivagor



Смотрю, часики ходят. С клавой не разбирался пока. И оставил так, пусть типа поработает. Поглядеть, скопытится или нет.
А вот нет, не скопытился. Проработал 5 часов, потом выключил, так как домой уже надо было идти.



Еще немного фото опытов
Когда вытащена одна микросхема ОЗУ при нормально-работающем процессоре



А вот так выглядит экран когда в ПЗУ прошивка от NEO SPECTRUMAN





Итого первые итоги. Понятно, что пока не показатель простой тест, надо что то тяжелое связанное с издевательством над памятью.
Но все же пока результат меня радует, несмотря на то что некоторые тут сомневались в результате.

Итак, при кварце 13.602МГц, процессор как и память работают на 3,4МГц -> наш КР580ВМ80А работает на такой частоте и без всяких ВК28 и ВК38.
Судя по тому что пишет проц в память и вроде не было артефактов, то схема записи работает как надо.
Собственно чтение тоже по сути работает - часики вроде ходят, хотя может они были в регистрах.
Ну и вот конфигурация компа



проц КР580ВМ80А 9008
регистр КР1533ИР22
буфер КР1533АП6
память КР565РУ5 с двумя точками, я так понял КР565РУ5Г

По температуре - скажем не горячий, палец спокойно терпит, не обожжешься.

[Mick]

Ну и как же без ложечки дегтя

Решил проверить процессоры, которые были в наличии.

1. Тот который изначально стоял, выпаянный откуда то - КР580ВМ80А 9008 производитель Э - запустился и работал два дня по 4 часа
2. купленный на али P8080A-1 - запустился
3. купленный на али P8080A - запустился
4. процессор купленный у Павла Рябцова - КР580ВМ80А 8903 производитель трилистник или как его там - сбоит
5. процессор купленный в чупа-чупсе - КР580ВМ80А 9010 производитель трилистник или как его там - сбоит



6. КР580ВМ80А 8911 производитель трилистник (Днепр) - нет признаков жизни, похоже мертв
7. КР580ВМ80А 9005 производитель Э (Квантор) - сбоит
8. КР580ВМ80А 8905 производитель Э (Квантор) - сбоит



9. древний P8080A АMD 84 года - работает,
10. паяный КР580ВМ80А производитель S (Родон) 9005 - работает,
11.керамический 580ВМ80А производитель диод (Квазар) 8909 - сбоит



Таким образом, из того что есть импортные все работают. Наши 89 года ни одного, 90 года пара

P.S. Но не все так плохо. После проверки сбойных процов Диззи тестом (перекидывание из ПЗУ в ОЗУ заставки Диззи 2) процы показывали картинку без артефактов. А значит проблема кроется в чтении из памяти
Выборочная проверка
Квантор 8905 - пишет нормально
Днепр 8903 - пишет нормально
Квазар 8909 (керамика) - пишет нормально

[Mick]

Продолжим оверлокинг ВМ80А

Начнем с 16МГц кварца (4 МГц таковая), как я уже писал выше, на этой частоте импортные процы стартанули все, кроме одного. Тот просто дохлый оказался (китайцы бяки)
Я долго не гонял тест, просто убедится

В общем работают P8080A-1, P8080A и P8080A AMD









Таким образом, в первом приближении задачу максимум выполнили. Импортный проц стартует и работает на 4МГц, значит клон Ориона можно делать на 4МГц.
Да, только напомню что память сейчас 100нс

Наши из работающих на 3,4МГц на 4 не заработали правильно, но видно что они стартанули и работают где то далеко

Посему уменьшил частоту кварца до 15МГц, тактовая при этом 3,75МГц
Импортные рассматривать не будем - работают, а вот наши уже так сказать с причудами

Квантор 9008, по началу косячил, но часы ходили



Но после замены 1533ИР22 на 74F373 при любой D35 (ЛН1) работает.
Ставил 74HC04, 1533ЛН1, 555ЛН1, 155ЛН1 - разницы не было



Вот Родон 9005 к сожалению в лучшем случае косячил как Квантор с 1533ИР22

Таким образом в первом приближении рубеж 3,75МГц отечественным процессором КР580ВМ80А взят!
Конечно отмечу это в пределах Спектрум-схемотехники.

Надо еще попробовать серии 74HCT04, 74ACT04 и 74ACT373, т.е. попробовать чтобы и Родон стабильно работал.

Кроме того надо попробовать 14МГц (это задача для ВМ80А) и также попробовать 12МГц, вдруг заработают остальные ВМ80А (в массе своей)

Также для полноты эксперимента были заказаны процессоры среди которых есть 91, 92 и 93 года.

Пока это все.

[TS-Labs]

Вместо перебирания кварцев советую купить такой модуль и синтезить частоты им.

[N_S]

Ищется простой биперный движок

поковырялся в старом говнокоде
нашел octolvov плеер octode-вских музык для львов пк-01


как попало все это собрал
и прикрутил какой то музык (первый какой попался рабочий)

сделал те tap (провено на ZX8080_ROM r0079 (с 3-й попытки запустилось : ) возможно старая версия грузит лучшо )
и образу ПЗУ-шку который перекидывает в раму и от туда играет

octolvov r0028
https://www.mediafire.com/file/lvs3g4nhzzdi1sj/octolvov_r0028.7z/file

неясно куда делись ударные или были ли они запилены вообще ну да хрен с ним
тк гулялсо в оно лет 10 назад еще на emuzwin-е


музык любезно спжжен у мистера бипа
из этой демы
https://www.youtube.com/watch?v=GwWDovzGwVc
там таких жменя можно спжжить ищо Я разрешаю

[Mick]

Спасибо, попробую его затолкать ВМ80

[N_S]

там по ходу кроме дикого говнокода еще и ошипке
щас еще в оно пакалупаюсь

[N_S]

собрал все это трахамудие из 7 единиц\штук музык в один пак переключаемый любой кнопкой

octolvov r0031
https://www.mediafire.com/file/blku5eqhpgh69mb/octolvov_r0031.7z/file
починил ударные
сделал более тихую версию чтоб ударные было таки слышно

к сожалению 101К музык не хотят сжиматься ексомизером до такого состояния чтоб поместитсо в 16К ПЗУ
(сжимается до 17,6К )
поэтому только ТАП
мучаитесь как хотите
ждем записей с реалов

так жо более жЫрная версия версия
https://www.mediafire.com/file/eij7lbhk5vhi6yw/octolvov_r0031_FAT.7z/file

к сожалению на максимально возможной длине
ударных на фоне громкого тона таки все равно не слышно
в принципе при желании можно было бы их и продлить ышчо...

[Mick]

собрал все это трахамудие из 7 единиц\штук музык в один пак переключаемый любой кнопкой

Можно было и меньшее количество, я еще клаву не прикрутил.
Сам отрезал 4 мелодии, стало 10кб. Затолкал в ПЗУ и оттуда в ОЗУ перегоняю.
Завтра динамик подключу, заслушаю.

[N_S]

Можно было и меньшее количество

меньшое количество не будет стимулировать прикручивание клавы и матафонов

[Mick]

Поигрался с разгоном процов до "безумных" частот

Наши КР580ВМ80А не все конечно, но способны разогнаться до 5МГЦ, на 6МГЦ они уже не работали.
Естественно синхрогенератор выдавал видео по принципу как получится.

Фото с 5 МГц



Видео музыки exolon https://yadi.sk/i/u95YFVIyh_z2Eg

Импортный китайский P8080A смог разогнаться на 6,7МГц. Может он и больше может, но у меня подходящих кварцев не нашлось под рукой.

Фото с 6,7МГц



Видео музыки exolon https://yadi.sk/i/LOtBEmrriQESSA


И музыка на 4МГц от NEO SPECTRUMAN - https://yadi.sk/i/64vOgFMD7t9mUg
Он сварганил сборник из 7 мелодий с загрузкой в ОЗУ, я чуть порезал его файл, чтобы упихать в ПЗУ.
Как он сказал, играет движок от Львова ПК-01

[Mick]

поковырялся в старом говнокоде
нашел octolvov плеер octode-вских музык для львов пк-01

Скажи, ты плеер под 3,5МГц подкручивал, если да, то можешь подкрутить под 3,1МГц?

[Mick]

Близиться к завершению работы над компьютером экспериментом, ZX-8080 (кто упустил нить событий, это Ленинград на микропроцессоре КР580АМ80А). В прошлый раз описывал проблему работы на пониженной частоте 3МГц быстрых процессоров, которые без проблем работали на 4МГц. Проблема решилась путем небольшой задержки тактовых импульсов. По сути добавили еще один буферный элемент, который был свободный, а именно микросхема ЛЛ1. После чего все заработало. Попутно решили проверить реальное быстродействие при работе программы в ОЗУ, так как без торможения процессора не получилось обойтись. Если работу программы в ПЗУ считать за условную 1, то работа программы в ОЗУ уже составляет 0,88. То есть при тактовой частоте 3,5МГц, в ОЗУ работа процессора будет соответствовать тактовой частоте 3,1МГц. И соответственно при 4МГц -> 3,52МГц.
Затем после тестирования выбранной группы процессоров, разбили их на условные группы (на каких максимальных частотах работают процессоры в данной схемотехники с динамическим ОЗУ КР565РУ5Д):
- супербыстрые - пластиковый импорт, купленный на алиэкспрессе (P8080A) - 4МГц (они в ПЗУ могут работать на гораздо выше частотах);
- быстрые - отечественные КР580ВМ80А (Квантор 9203 и Днепр 9205, т.е. последних годов, Родон начиная с 90-х) - 4МГц;
- еще не быстрые, но и не медленные - отечественные КР580ВМ80А (Квантор 9008) - 3,75МГц;
- медленные - отечественные КР580ВМ80А (по сути все 80-х годов) - 3,5МГц.
То есть практически все процессоры могут работать на 3,5МГц. И это исходим только из схемы компьютера, в которой использована не стандартная организация работы процессора и ОЗУ. Так вот, следующим этапом была проверка максимальной частоты при работе в ПЗУ.
Для этого в ПЗУ была записана программа, выводящая музыку в динамик и менялись кварцевые резонаторы. Максимальные частоты;
- супербыстрые - 7МГц;
- быстрые - 5МГц;
- еще не быстрые - 4МГц;
- медленные - 3,75МГц.
Таким образом, при применении статического ОЗУ, можно неплохо так разогнаться.
Кстати, у меня в запасе оказался старенький КР580ИК80А 83 года, так вот он тоже разогнался до 5МГц.
На фото текущий вид колхоза. Теперь осталось немного окультурить, да и панельку процессора и ПЗУ заменить - раздолбал их в хлам.