Варианты улучшения платы ЭКСПРЕСС минимальной ценой

В этой теме хочу просто порассуждать на тему, как можно выжать максимум из платки ЭКСПРЕСС с одной банкой 565РУ5 не прибегая к излишне большим переделкам (т.е которые можно сделать вручную, максимум, за пару часов). Т.к обдумываю какой вариант будет максимально прост в реализации, но будет давать нужный выигрыш параметров.

Общеизвестно, что плата ЭКСПРЕСС это лучшая плата Специалиста. Разработана и выпускалась с 1988 г. в Новосибирске. А как известно, Новосибирск это была тогда научная столица СССР, туда в новосибирский Академ-городок в 60-80-тые годы свозили учёных со всего Союза. Неудивительно, что именно одному из местных учёных удалось догадаться, что число микросхеме в Специалисте почти на треть сократится, если вместо 24-х штук устаревших 565РУ3 применить в 4 раза более ёмкие 565РУ5 (которые выпускались в СССР с 1984, хотя из-за проблем производства достаточно массово их стали делать лишь в 1987).

При такой замене отпадает за ненужностью и 155ИД4 формирующая три CAS-а для трёх банок РУ3. Итого общий выигрыш достиг 17 корпусов. Благодаря такой замене число корпусов на плате ЭКСПРЕСС упало до 38 и плата ЭКСПРЕСС стала самым простым и целесообразным изделием для радиолюбителей страны. Для сравнения, в убогом РК86 37 корпусов (т.е всего на один корпус меньше), плата большего размера, а возможности на порядок худшие. Даже в считающимся самым маленьким зоновском клоне ZX-Spectrum микросхем больше (их там аж 44).

Плата ЭКСПРЕСС некритична к деталям и не требует никакой настройки. Об этом могу судить, т.к сам спаял ~20, а настроил около 40 таких плат (причём, их большая часть была на 155-той серии, что было экономичнее, т.к эта серия была доступна по 30-40 копеек за корпус). Потому меня удивляет, что новодельные платы "Восточный ЭКСПРЕСС" настраивают по полгода. Т.е непонятно, это из-за нехватки ума, плохой разводки или устаревания ретро деталей, современные новодельные платы вызывают трудности с настройкой у современной молодёжи.

Дополнительным достоинством платы ЭКСПРЕСС по сравнению с другими вариантами плат Специалиста является наличие панельки для ПЗУ в 28 ног (для 573РФ4 или 2764), предназначенного для резидентного хранения бейсика А.Волкова. Разберёмся, как можно с минимальными трудовыми и материальными затратами выжать максимум из этой платы.

У всякого владельца Специалиста, особенно, если он пытался программировать, возникало сожаление, что в ситуации достаточно небольшого объёма свободного ОЗУ в ~35 кб, впустую пропадают аж 16 кб внутри ОЗУ, т.к они закрыты областью ПЗУ и В/У. 16 кб это не так уж и мало.

Также плата ЭКСПРЕСС приятна тем, что имеет аж 4 панельки для установки ПЗУ. Я всегда имел 12 кб ПЗУ установленные в три панельки в виде двухэтажных РФ2 (вместо четвёртой панельки я монтировал СК 580 ВК28). 12 кб ПЗУ позволяло иметь третье системное ПЗУ D000 (с драйвером шрифта 8*10), резидентный редактор, ассемблер и отладчик (взятый от ИРИШИ). Получалась довольно удобная система разработки для бездисководного времени. Наличие ассемблера в ПЗУ позволяло транслировать программу с объёмом кода, почти того же размера, что позволял ОРИОН.

Но ещё более ценно наличие панельки на 28 ног для установки ПЗУ 2764 объёмом 8 кб. Интересно, что т.к адрес включения этого ПЗУ не кратен 8 кб, то используется схема кодопреобразователя адресов на 155РЕ3. Из адресов A14, A13, A12  равных 011, 100, 101, 110 на входе преобразователя адресов на выходе 155РЕ3 формируются адреса A13 и A12 для 2764 равные соответственно 00, 01, 10, 11. Это позволяет в ПЗУ D800...F7FF прошить бейсик 8 кб без переделок и копировать его в ОЗУ сплошным массивом (типа LDIR).

В 80-тые годы доступными были только ПЗУ 2764 с объёмом в 8 кб. Но оказывается существуют и более ёмкие ПЗУ 27128 и даже 27256, в которых объём достигает аж 32 кб. Если такое огромное ПЗУ поставить в Специалист и придумать метод, как поиметь доступ к его полному объёму, то в него можно упихать много системных программ.

Речь конечно о введении страничности ПЗУ. В 80-тые годы идея страничности ПЗУ никому не могла прийти в голову в силу недоступности больших ПЗУ. Но в 90-тые годы, а уж тем более сейчас, этому нет препятствий. Многостраничность ПЗУ в стандартном окне для программирования удобнее, чем идея 4-х окон ПЗУ, изобретённая автором специалистовского клона по имени ЭРИК (хотя возможность в ЭРИКЕ иметь "теневое" ПЗУ c адреса 0000 имеет свои плюсы).

В простейшем варианте можно коммутировать ПЗУ всем окном ПЗУ, т.е страницами по 14 кб (физически окно коммутации ПЗУ равно 16 кб, но 2 кб закрыты область В/У). Тогда из ПЗУ 27256 получатся две страницы ПЗУ по 14 кб и полезный объём ПЗУ составит аж 28 кб. Для управления двумя страницами нужен всего один бит. В ППА клавиатуры, если в машине нет цвета, свободно аж 3 бита. Два из них могут быть задействованы под волковский цвет, а также их использовать нехорошо, потому, что теоретически может попасться программа, что меняет эти биты. А вот третий бит, называемый НП, ни одна монохромная программа Специалиста не меняет. Потому, что как только она его изменит, из адресного пространства исчезает ОЗУ и происходит улёт. Этот бит идеально подходит для коммутации страниц ПЗУ. Таким образом на расширение ПЗУ в Специалисте требуется потратить всего лишь небольшой кусок проволоки.

Однако есть соображения, по которым страницы ПЗУ в 14 кб не выгодны. Во-первых, это конечно экономичность, глупо терять впустую 2 кб в каждой странице ПЗУ (что например, при 27512 даёт потерю аж в 8 кб). Потому-то страницы в ПЗУ всегда делают кратными двойке, обычно 8 или 16 кб. Вторым соображением в пользу выбора размера страницы ПЗУ в 8 кб, является то, что для многих задач нужнее ОЗУ в верхней памяти, чем лишние 4 кб в странице ПЗУ. Т.о из 27256 выгоднее поиметь 4 страницы ПЗУ в окне C000...DFFF. Тогда область адресов E000...F7FF остаётся свободной от ПЗУ, а полезный объём ПЗУ увеличивается аж до 32 кб.

Конечно, если у владельца платы ЭКСПРЕСС есть задача только взглянуть на игры для Специалиста созданные в 1987...1991 годах, и убрать плату на полку, чтобы не пылилась, то для него нет смысла в расширении ПЗУ. Хотя даже в этом случае, чтобы удивлять гостей, можно прошить в это ПЗУ шахматы, которые играют примерно на уровне 6-го или даже 5-го разряда по шахматам (школьником я ходил в шахматный кружок в ДК и поимел сначала пятый, затем четвёртый разряд, но до 3-го не дотянул, бросил. Из этого и сужу об уровне).

Но для понимающего человека резкое увеличение объёма ПЗУ кардинально меняет свойства машины. Вообще, если владелец платы ЭКСПРЕСС достаточно богат, что может позволить себе расход не только в кусочек проволоки, но его не смутит затрата деталей в несколько дополнительных TTL-микросхем и к тому же он не очень ленивый или криворукий, то можно придумать множество вариантов использования большого ПЗУ в плате ЭКСПРЕСС.

Например, достаточно привлекательно выглядит и просто (ценой в 2 TTL-корпуса) реализуется вариант добавки окна ПЗУ в 16К с адреса 4000. Отключаемое ПЗУ обычно называют "теневым" (т.к якобы оно находится в тени ОЗУ и потому не видно). Т.к отличия в адресах C000...FFFF и 4000...7FFF всего в одном адресном разряде А15, то добавив вентиль из 155 ЛП5 (для управляемой инверcии адресом A15), ПЗУ в 16К переносится из области C000 в окно 4000...7FFF. Но проще поиметь теневое ПЗУ в окне 0...7FFF размером в 32 кб, при этом сигнал НП (PC4) годится для управления этим окном (выбор ОЗУ или ПЗУ), а расход деталей - всего одна 155 ЛЕ1.

Теневое ПЗУ в окне 4000...7FFF выгодно тем, что в окне отображаются целые 16 кб (а не только 14 кб) и имеет плюсом то, что не вредит использованию RST (что оценил только Билл Гейтс, а отечественные программисты-любители RST не оценили) и соответственно не губят прерывания. Любое теневое ПЗУ выгодно тем, что тогда ROM-BIOS Специалиста можно оставить в 4 кб (С000...CFFF), открыв полное верхнее ОЗУ в 10 кб, а выгоднее даже вообще убрать ПЗУ C000. Выгода также в том, в основном из ПЗУ требуется работать с экраном (попутно опрашивая клавиатуру), а ПЗУ расположенное в окне до адреса 9000 это позволяет. Удобно, что при этом и базовый ROM-BIOS остаётся в адресном пространстве, отчего не нужна лишняя коммутация, чтобы вызвать подпрограмму опроса клавиш.

На плате ЭКСПРЕСС в таком варианте удобно 4 кб ПЗУ иметь в виде двух РФ2 (чтобы панельки на 24 ноги не пропадали), а всю ПЗУ 27256 прокачивать в виде двух страниц по 16К в окне 4000...7FFF. Расход деталей составит два TTL-корпуса.

В случае, если двух РФ2 нет, но не жалко потери 12 кб объёма ПЗУ, то можно обойтись единственным ПЗУ 27256, которое первой страницей (при A14=0) будет работать в базовом окне ПЗУ C000...CFFF, а второй страницей в 16 кб (т.е при А14=1) будет включаться в окне 4000...7FFF. При этом в окне c 4000 будет только одна страница. А т.к тогда нужен всего один бит, то для управления включением теневого ПЗУ сгодится бит НП из ППА клавиатуры. А при двух типах ПЗУ нужны 2 бита (один включение ПЗУ с 4000, второй выбор страницы), т.е придётся добавлять 155 ТМ2 (удобнее ТМ7, это дает аж две группы 2-х разрядных регистров).

В таком варианте с дополнительным большим окном ПЗУ получается 46 кб ОЗУ и 36 или 20 кб ПЗУ. Для CP/M это не лучший вариант. Но как указано выше, сейчас нет нужды в особо большом TPA (лишь бы для запуска всех старых программ хватало), а главное меня больше интересует удобство работы с экраном без затрат адресного пространства и ухода от базовой архитектуры Специалиста. В сравнении с ОРИОНОМ для DOS в банке 0, здесь ОЗУ чуть меньше, но зато 20/36 кб ПЗУ в адресном пространстве с лихвой компенсируют это. ИРИША в базовом виде тоже намного хуже, т.к даёт те же 48 кб ОЗУ, - 36 кб доп.ПЗУ нет, да ещё и тормоза. Как раз для одной большой системной программы много работающей с экраном подходит именно такой вариант.

При процессоре Z80 ещё одним и очень неплохим вариантом улучшения является установка в панельку 28 ног вместо ПЗУ 27256 статического ОЗУ 62256 в корпусе DIP-28. Удобно статику 62256 включить в окне 0...7FFF вместо динамического ОЗУ. В принципе, можно рассматривать это как временное ПЗУ, чтобы удобно отладить код для ПЗУ, но всё-же выгоднее считать это ОЗУ скоростным расширением (или заменой) ОЗУ.

Статическое ОЗУ имеет существенный плюс по сравнению с доп.ОЗУ на DRAM при наличии Z80 и его турбировании. Т.к для статики не требуется вводить WAIT и обращения к этому ОЗУ можно делать на двойной (или даже четверной) скорости Z80. Тогда программа в DRAM будет прогоняться с ускорением в 1.42 (1.7) раза, а в статическом ОЗУ ровно в 2 (4) раза быстрее, чем в оригинале. Это существенный "плюс" такого варианта, хотя это и оплачивается лишением возможности использовать эту панельку под страничнное ПЗУ 27256 (и трудно сразу решить, что лучше, скоростное ОЗУ или большое ПЗУ, это зависит от задачи).

Если панельку DIP-28 вместо ПЗУ занять под скоростную статику 62256, то возникает задача поиметь ROM-диск. Возможно в этом случае стОит использовать ППА клавиатуры для чтения ROM-диска, как это сделано в клоне Специалиста по имени "Эврика". Т.к при нажатии клавиш при этом происходит сбой чтения ROM-диска, то файлы в ROM-диске должны иметь КС. И как раз формат ORD имеет 4 свободных бита в метке файла, что и позволяло хранить там КС и дату файла.

Вариантов простой модификации платы ЭКСПРЕСС может быть много. Надо думать какой вариант будет оптимальным. Т.е максимально простым и негромоздким, но и дающим существенную пользу.

Удалось стащить с какого-то форума фото платок новодела Специалиста-Экспресс. Ещё на барахолке ретро-железяк можно было приобрести факультативную (т.е необязательную) второэтажную платку адаптера цвета куда добавлено ещё что-то (типа адаптера PS/2 клавиатуры), но фото этой платы пока не встречал.

Преимуществом этой версии платки Специалист-Экспресс в том, что здесь добавлены отсутствующие в оригинале отверстия под винты крепления в центре платы (хотя возможно эти отверстия нужны для стоек крепления второэтажной платы цветового адаптера). Хотя больше было бы пользы, если бы были отвертия (под М2 или М1.5) с краю платы для привинчивания с краю основной платы монтажного участка для ручного монтажа расширений - со стороны DRAM второй банки РУ5 или 3-4 штук 565 РУ6 и нескольких TTL-корпусов для видеовыхода в цвете, а со стороны панелек ПЗУ планки для системного разъёма (куда может подключаться КНГМД, КНЖМД, другие контроллеры, ППА с ROM-диском или вторая банка ОЗУ на статике).