Archiwum. Centrala Mikrokomputerki

Archiwum. Centrala Mikrokomputerki

 Czasopisma Elektor reprezentują w elektronice praktyczny poziom półprofesjonalny a momentami profesjonalny ale nie brakuje też artykułów infantylnych. Najnowszy brytyjski Elektor 4/81 jest interesujący z kilku powodów:

A.Zawiera reklamę mikrokomputerka ZX81 Sinclar, firmy tamtejszego geniusza średniego biznesu elektronicznego Cliva Sinclara. Kompletny zestaw do złożenia mikrokomputerka kosztuje jedynie 49.95 funta a gotowy komputerek 69.95 funta. Jest to ulepszony następca komputerka ZX80 z poprzedniego roku. Funkcje 18 układów TTL MSI-SSI w ZX80 realizujących m.in. wyświetlanie na ekranie telewizora poprzez modulator obrazu na zakres UHF  scalono w ZX81 w jednym układzie logicznym w obudowie DIL40. System operacyjny oraz interpreter języka Basic w ZX80 mieścił się w pamięci ROM rozmiaru 4KB. W ZX81 jest ulepszony i rozbudowany i umieszczony w większej pamięci 8 KB. Nową pamięć programu można użyć w starym ZX80 z czego wniosek ze oba komputerki są zgodne sprzętowo mimo różnic implementacji. Sama pamięć ROM ( ale można zamówić u producenta układów scalonych tylko długą serie pamięci ze swoją zawartością czyli wykonaną maską) nie jest droga ale oferowany ROM z zawartością ( to jej cena) wyceniono aż na 19.95 funta.
Mikrokomputerki ZX mają liczne wady. Część rejestrów (IX, IY) procesora Z80A użyta jest do procesu generacji obrazu telewizyjnego i nie można ich wykorzystać w programie. Obraz jest generowany tylko w modzie Slow, który jest circa 4 krotnie wolniejszy od modu Fast gdy obraz nie jest wyświetlany.
Pamięci RAM jest tylko 1 KB a w zewnętrznym module rozszerzającym o cenie 49.95 funta ( czyli takiej jak komputerek do złożenia ! ) jest 16 KB pamięci DRAM.
Odświeżanie pamięci DRAM jest cenną cechą procesora Z-80. Zilog nie miał początkowo fabryki mikroelektroniki i produkcje układów rodziny Z-80 zlecił firmie Mostek bowiem miała ona konieczny proces implantacji jonów. Mostek dominuje w dziedzinie produkcji pamięci DRAM mając 80-90% rynku. Prawdopodobnie Mostek zażądał aby procesor, który ma produkować miał odświeżanie  pamięci DRAM. Obie firmy na tym mocno zyskały.
16 bitowy procesor Intel 8086 nie ma funkcji odświeżania pamięci DRAM i trzeba użyć dodatkowego nie taniego kontrolera co powiększa i podraża system.  

Okropnym mankamentem komputerków ZX jest tandetna klawiaturka membranowa, która w połączeniu z filigranową obudową wymaga trzymania obudowy drugą ręka aby się nie przesuwała. Ciężar można by zwiększyć blachą stalową zamontowaną w obudowie ( ekran ?) lub pod nią.  Komputerek ma stabilizator napięcia 7805 i toleruje zasilanie niestabilizowane.
Pamięcią masową jest niestety magnetofon kasetowy.
Clive Sinclair wcześniej oferował zestawy Audio do samodzielnego montażu a potem kalkulatory i bardzo prymitywny mikrokomputer ( bardziej system uruchomieniowy !) a potem ZX-80.  Zatem ZX-80 i ZX-81 to kolejne kroki ewolucyjne i należy się za rok spodziewać kolejnego ulepszenia. 
Chcąc z de facto zabawki  ZX-81 zrobić użyteczną rzecz trzeba jego płytkę drukowaną umieścić w obudowie porządnej klawiatury i dodać tam co najmniej małą płytkę z pamięciami DRAM 16K.
Wszystkie dostępne mikrokomputery mają wbudowany interpreter prymitywnego i rozpaczliwie wolnego języka BASIC. Szybki program musi być sporządzony w assemblerze.
Trudno ocenić przydatność ZX81 jako namiastki systemu uruchomieniowego programów dla procesora Z80. Asembler z debbugerem jest już prawdopodobnie oferowany ale wymaga 16 KB pamięci RAM. Piętą achillesową jest pamięć na kasecie magnetofonowej.
N.B. W programie dla translatora Algol 1204 (mowa o komputerze Odra 1204) można było używać  części rozkazów procesora z podaniem jako operandów nazw zmiennych z programu. Było to możliwe bowiem Algol używał liczb stało i zmiennoprzecinkowych jakimi bezpośrednio operowały rozkazy Odry. W przypadku Basica ze zmiennym przecinkiem i procesora Z80 sprawa wygląda ponuro.
W ogóle Basic wyrządza szkody i powinien być jak najszybciej zapomniany.     

B.Dokładnie omówiono ( schemat, rysunek PCB... ) ambitny projekt szachów zbudowanych wokół 16 bitowego procesora Intel 8088. Jest to zarazem gotowy projekt do każdego „małego” systemu z procesorem 8088. Autor musiał się dość długo z projektem zmagać, zwłaszcza z programem, bowiem zastosowano w nim jako pamięć programu dwa układy Eprom 2716 w sytuacji gdy od dłuższego czasu dostępne są dwa razy pojemniejsze układy Eprom 2732 ( można ich użyć w układzie) i zapowiedziany układ 2764. Użyto pamięci SRAM znacznie droższych jednostkowo od DRAM bowiem procesory 8086-8088 nie mają funkcji odświeżania DRAM. Powiększenie obszaru pamięci RAM, konieczne dla lepszej inteligencji programu szachowego, kostkami SRAM byłoby kosztowne a użycie DRAM wymaga dodania kontrolera odświeżania kosztującego tylko trochę mniej niż procesor.  
Bardzo interesująca jest jednostronna (!) płytka drukowana z użyciem 43 drutowych zworek. Płytka dwustronna jest znacznie droższa niż jednostronna i takie rozwiązanie w produkcji masowej ma ogromne znaczenie ekonomiczne. Natomiast cena płytek wielowarstwowych jest bardzo wysoka ale z racji ich popularyzacji maleje.  Maszyna do automatycznego montażu elementów elektronicznych na PCB montuje też zworki w takim rastrze jak oporniki.
W artykule podano przebiegi kilku testowych rozgrywek szachowych. „Inteligencja” programu tej maszyny jest dość mierna i nie ma ona szans z dobrym szachistą a nawet przeciętnym. Potrzeba lepszych algorytmów i o wiele wydajniejszych procesorów i więcej pamięci RAM.  

C.W obszernym artykule przeglądowym o procesorach 16 bitowych porównano 16 bitowe procesory Intel 8086 ( typ z 8 bitowym busem 8088 jest sprzętowo tańszy w użyciu ale wolniejszy), Motorola 68000, National Semiconductor 16032, Texas Instrument 9900 , Zilog 8001 oraz inne egzotyczne procesory innych producentów, które na pewno nie zyskają szerszej popularności a więc szkoda na nie czasu. NS też jest w zasadzie typem egzotycznym. Motorola 68000 ma rejestry 32 bitowe ! Można założyć że kolejny procesor z tej rodziny będzie już z busem 32 bitowym.  Koncerny oferują wszelkie układy do zbudowania kompletnego mikrokomputera z dyskiem FD a czasem HD. Pokazano w artykule schematy blokowe i układy do użycia. Najwięcej „glue logic” wokół procesora wymaga chyba Intel. Porównano listy rozkazów w różnych kategoriach oraz podano czasy wykonywania rozkazów. We wszystkich listach są rozkazy użyteczne i są w zasadzie zbędne rozkazy. Brakuje użytecznych modów adresowych a są takie z którymi nie wiadomo co zrobić.
Procesory mają już stałoprzecinkowe operacje mnożenia i dzielenia ale są one strasznie powolne. Intel ma koprocesor zmiennoprzecinkowy 8087 ale jest on strasznie drogi.  
Tylko TI produkuje niezbyt udany mikrokomputerek ze swoimi układami. Intel, Motorola i Zilog oferują tylko bardzo drogie systemy uruchomieniowe. Bez systemu uruchomieniowego z oprogramowaniem do tworzenia programu szansa na sprzedaż procesora jest mikra. Pierwszy na rynku był Intel i jest on liderem aczkolwiek Motorola wydaje się bardziej dojrzała i lepsza.  Texas wyraźnie niekorzystnie odstaje od pozostałych ( podobna szybkość taktowania ) w szybkości działania przy użyciu pamięci o takim samym czasie dostępu.
Mikroprocesor Intel 8086 ma miejsca na 29 tysięcy tranzystorów  a aktywnych jest około 20 tysięcy. Różnica wynika z treści pamięci mikroprogramu. Konstrukcja mikroprogramowego systemu sterowania jest ponoć kopią rozwiązania stosowanego w systemie bipolarnych procesorów segmentowych Intel 3000 co nie powinno specjalnie dziwić.   
Mikroprocesory 16 bitowe nie są rewelacyjne i koncerny zapowiedziały już kolejne, znacznie lepsze modele z tych rodzin.
Procesory 16 bitowe mają szeroki zakres adresów i nie trzeba kombinować ze stronicowaniem i przełączaniem stron pamięci jak w systemach 8 bitowych z pamięciami o sumarycznej pojemności ponad 64K.
„Wygra” ten procesor z którym pojawi się komputerek akceptowany przez dużą ilość użytkowników i z przyzwoitym oprogramowaniem.
Porównanie  wydajności mikroprocesorów nie jest łatwe. Wydajność mini / komputerów razem z ich kompilatorami od lat mierzy się specjalnymi programami testowymi reprezentatywnymi dla klasy zadań.
Porównanie doskonałości mikroprocesorów może bazować na ilości cykli zegara dla konkretnej, identycznej w skutkach, instrukcji ale także maksymalną równoważną ilością poziomów logicznych przez które propagują sygnały logiczne w procesorze. Ilość cykli zegara na wykonanie rozkazu  jest zmniejszana. Z pewnością zostaną scalone w procesorach  szybkie kombinatoryczne układy mnożące lub nawet ALU mnożąco - dodające. Słowo „równoważna” uwzględnia fakt ze czas dostępu do scalonej pamięci z mikroprogramem i czas odpowiedzi sterującej matrycy logicznej PLA jest tym większy im większa jest ich pojemność.
W procesorach 16 bitowych sygnały propagują maksymalnie przez circa  50-70 równoważnych poziomów co przy oferowanych częstotliwościach taktowania oznacza że czas propagacji przez najprostszą bramkę jest rzędu 2 ns a więc krótki. Wewnętrzna logika mikroprocesorów jest tylko trochę wolniejsza od typowej logiki SSI / MSI  energożernej technologii ECL. Mikroprocesory 16 bitowe poza zmiennym przecinkiem, są już szybsze niż zdecydowana większość komputerów IBM 360/370 !  Czym się różni komputer od minikomputera a ten od mikrokomputera ? Komputer jest duży  i ma duże rozbudowane peryferia. Ma być stabilny i wieloprogramowy. Może mieć  pamięć wirtualną,  ma kanały łączności

Rzekomo najpopularniejszym mikrokomputerem w USA jest TRS-80 czyli Tandy / Radio Shack a 80 oznacza procesor Z80, którego to komputerka sprzedano rzekomo trzy razy więcej niż Apple i Commodore. Cena wynosi około 400-600 dolarów. TRS ma porządną obudowę i klawiaturę ale znów pamięć masowa jest na magnetofonie kasetowym. Dostępny jest znacznie droższy system z Floppy Disc FD ( dysk elastyczny w przeciwieństwie do metalowego dysku „twardego” HD). Obecnie najpopularniejszym kontrolerem do FD jest Western Digital 1771 i najnowszy podwójnej gęstości 1772. Są one też produkowane w Japonii.
Kontroler dysków jest bardziej skomplikowany niż mikroprocesor ale generalnie nie jest bardzo drogi. 
Mikrokomputer z elastycznym dyskiem FD to inna jakość w porównaniu do prymitywa z magnetofonem kasetowym ! A mikrokomputer z dyskiem twardym HD ( to już wymaga systemu operacyjnego a nie jego namiastki ) to już inny świat.
Konstruktorzy mikroprocesorów i mikrokomputerów nie wypadli sroce spod ogona. Założyciele i projektanci Ziloga to byli kluczowi pracownicy Intela.  Założyciele i projektanci MOS Technology to byli pracownicy Motoroli z którymi ta się procesuje twierdząc że wynieśli i użyli kluczowych informacji. Założyciel Apple to byli pracownicy Hewlett Packard-a skąd wynieśli kluczową wiedzę jako że HP szeroko stosuje mikroprocesory i produkuje mini i mikro komputery.

 Procesor Intela 8008 z 1972 roku to scalony procesor wykonany wcześniej na ponad 100 układach TTL MSI. Nie zdobył popularności. Popularny 8080 z 1974 roku to mocno ulepszony model 8008.
Motorola nad mikroprocesorem pracowała od 1968 roku. Stad w nazwie 68. Prototyp na układach TTL SSI miał ponad 300 układów a na układach MSI trochę ponad 100. Procesor 6800 Motorola wypuściła także w 1974 roku ale po Intelu. Motorola 6800 jest znaczniej bardziej dojrzała technologicznie niż Intel 8080 i potrzebuje tylko jednego napięcia 5V w miejsce 5V, -5V oraz 12V Intela. Napięcia -5V pozbyto się zabiegami technologicznymi komplikując proces NMOS a napięcie 10V wytwarza z 5 V wbudowany w chipie podwajacz napięcia. Ale oba procesory nie mają nawet generatora zegarowego. Każdy ma różne wady. Na zasadzie zmowy monopolowej Intel i Motorola uzgodniły początkową cenę na 360 dolarów ale niedługo ją zmniejszono. Wielokrotnie tańsze procesory produkuje MOS Technology i Zilog. Procesor Z80 jest  lepszy od 8080 i trzykrotnie tańszy.
Największym producentem mikroprocesorów i mikrokontrolerów jest Japonia ( wcale nie USA ! ), produkując głównie na potrzeby swojej finalnej produkcji. Japonia produkuje także ponad 80% światowego rynku pamięci.
Koncerny Japońskie produkują mikroprocesory i mikrokontrolery opracowane w USA i swoje własne projekty.

W Polsce od 1975 roku ( faktycznie od 1973 jako Momik ) produkowane są mikrokomputery rodziny Mera 300. Z racji ograniczonych możliwości stosowane są one głównie w różnych biurowościach. Użyto pamięci ferrytowej. Powolny 8 bitowy procesor o ubogich 34 rozkazach z uciążliwą adresacją segmentową wykonano na układach TTL gdy produkowano już w USA i Japonii wydajne mikroprocesory. I/O to często tylko elektryczna maszyna do pisania Facit i pamięć taśmowa. Dość wydajna jest drukarka mozaikowa DZM. Brak monitora jest bardzo poważną wadą.
W automatyzacji rodzina Mera 300 jest faktycznie bezużyteczna.