Орион-128: Полезные доработки ПЭВМ

Данная тема создана с перспективой на будущее и вообще потому, что такое существует в природе. Я выложу здесь ту информацию, которая мне доступна и как вроде связанна с данной темой. В надежде, что пользователи поправят меня, если что, и дополнят тему в будущей перспективе...

резерв.

Для ОРИОНА существовало вероятно около двух десятков способов изуродовать внешний вид печатной платы, т.е якобы полезных доработок. Каждая применяемая доработка или добавляла периферию или устраняла один какой-нибудь аппаратный недостаток ОРИОНА, подгоняя апп.возможности под требования программ. Все подобные доработки просты и каждая делается по-отдельности легко и просто.

Основные недостатки ОРИОНА - неудобная для программирования архитектура памяти (экран всегда мешает), так что толку от 128 кб нет, - реально для программ доступны только 48 кб (что лишь немногим лучше, чем у СПЕЦИАЛИСТА разработанного аж за 5 лет до того). Отсутствие ПЗУ для поддержки графики в ROM-BIOS, - графический компьютер лишён системного ПО из-за чего интерфейс программ получился убогим, как в РК86. Маленький экран из-за чего вывод текста оказывается в 2.5 раз тормознее медленнее, чем на аналогичных граф.машинах с экраном шириной в 512 точек. Что усугубляется низкой скоростью работы процессора.

Если не считать контроллер дисковода, то теоретически самой полезной доработкой ОРИОНА можно считать подключение мыши. Это позволило бы ОРИОНУ поиметь DOS с графическим интерфейсом, т.е оболочку файлового менеджера по типу Mouse Desktop для Apple-IIe или GEOS для Commodore-64 (с доп.ОЗУ в 64К). Я хотел это написать, но не сумел подключить мышь, а теперь ОРИОН меня не интересует, вынужден был его покинуть.

После мыши теоретически самой полезной доработкой является программно управляемый "перекорёживатель архитектуры", - несложная схема в несколько TTL-корпусов позволяющая перенос сегмента 16К (где расположен экран) из одной банки ОЗУ в другую. Это исправляет ошибочную архитектуру ОРИОНА, делая по желанию или банку 0 или банку 1 целиком в 61К доступной для программ (а оба экрана, т.е и плоскость цвета и плоскость графики располагаются в другой банке и не мешают программам).

Эта идея появилась лишь в 1995 и опоздала лет на 5. Если бы такая доработка была предложена в 1991 году, например, как условие для работы CP/M, то эта доработка бы мгновенно стала стандартом и, даже без замены CPU на Z80, ОРИОН стал бы гораздо более привлекательным и удобным для программирования.

Но чего нет, того нет. Потому можно считать, что наиболее полезной доработкой является всё-же замена процессора на Z80. Это одновременно, причём с повышением надёжности работы (как самого компьютера, так и дисковода), даёт ещё и ускорение в 1.42 раза, т.е эффективный такт становится 2.5*1.42= 3.55 МГЦ, что больше, чем у какого-либо иного отечественного компьютера.

Речь о установке Z80 без уродских плат по варианту "голый Z80" (позже может фото сделаю 5-ти своих плат ОРИОНА где везде Z80 стоит запаянный вместо КР580, а сама переделка делается максимум за час) и турбировании по схеме Турбо с WAIT (когда удваивается только такт Z80, а частота /RAS-/CAS для ОЗУ остаётся исходной в 2.5 МГЦ, отчего ОЗУ не греется больше, чем ранее).

Ещё бы стоило добавить в ОРИОН AY-8912, не важно по какой схеме. И в связи с доступностью сейчас больших ПЗУ удобно сделать себе многобанковый ROM-диск.

А если в ОРИОНЕ нет ни КНГМД, ни винчестера, то может быть дешевле и проще сделать контроллер microSD. Их сдуру ставят "нелампово", т.е не как привод DOS конкретного компьютера, а как отдельный прибамбах, который всё что может делать - это загрузить файл в ОЗУ и запустить его. Это означает, что компьютер используется в магнитофонном варианте, а всё системное ПО данного компьютера - на выброс. Это ничуть не "ламповее", чем эмулятор на PC. Гораздо правильнее имплементировать microSD в имеющуюся DOS, тогда сохраняется историческая достоверность.

Без "перекорёживателя архитектуры" всё-равно как ни крути ОРИОН останется архитектурным уродцем, ничуть не умнее архитектуры РК86. Потому лучшее, что можно с ним сделать это положить его на полку под стекло и заняться сборкой более приятного и более удобного для любительского программирования компьютера ИРИША, где нет архитектурных проблем ОРИОНА.

В общем, история показала, что ОРИОН, будучи очень простым и понятным оказался хорошим полигоном для аппаратчиков-любителей. Аппаратчики-любители это в основном люди, которым не хватило ума на освоение программирования, из-за чего они в большинстве случаев ни хрена не понимая, что требуется программисту, делают свои аппаратные разработки (будь то целые компьютеры или доработки к уже имеющимся), чтобы делать которые много ума не надо (достаточно чуть-чуть почитать в журнале Радио как работают конкретные TTL-микросхемы и сразу же можно начинать делать разработки). Конечно, при этом требуется высокий уровень фанатизма или извращённое мазохистское мышление (при котором трахаться с паяльником не настолько отвратно, как нормальным людям).

Конечно и сейчас ОРИОН предоставляет возможности для творчества железячников. И этим занимаются некоторые, что видно по тематическим форумам. Хотя круг задач другой, чем был в начале 90-тых. Сейчас нет необходимости в хороших играх, чтобы обеспечить повышение популярности изделия. Нет насущной необходимости и в CP/M, дающей инструментарий для программиста (и тем самым шанс для появления программ более высокого качества, чем любителям удавалось написать используя ассемблер МИКРОН из 1987 года). Т.е нет особой необходимости в смене архитектуры.

Но можно заниматься улучшением аппаратных возможностей. В частности, увеличением быстродействия в 2...4 раза, расширением ОЗУ от 0.5 мб и более. Заменой DRAM на статику. Доработкой цвета (введя регистр цвета и недоступное поле памяти для хранения цвета с автозаписью) на принципе цвета СПЕЦИАЛИСТА, что делает вывод в цвете скоростным. Это кстати, ещё одна идея как можно было в 1991 получить цвет в CP/M ОРИОНА. Преимущество этой идеи в том, что не требуется вторгаться в сам компьютер (как в варианте с мелкосегментым диспетчером памяти), т.к как и в СПЕЦИАЛИСТЕ платка контроллера цвета это отдельная платка.

Ниже без всяких слов (в качестве иллюстраций) некоторые схемы основных полезных доработок ОРИОНА. А слова о них надо искать в других местах.


















К полезным доработкам относится также замена печкообразных 580ВА86 и 580ИР82 на 1533АП6 (они впаиваются в те же отверстия, но с разворотом на 180' и инверсией сигнала DIR).

А при применении Z80 на такте 10 МГЦ полезен ещё ряд доработок. Чтобы облегчить работу КНГМД желательно для разгрузки шины входы 155ТМ7 перенести с системной магистрали напрямую к процессору, а также и выходы ШД у ПЗУ полезно перепаять напрямую к процессору (при этом буфер ШД процессора необходимо блокировать сигналом выборки ПЗУ F800, чтобы он не открывался при чтении из ПЗУ). Также для разгрузки шины при 10-ти мегегерцовом Z80 очень полезная доработка - это выкусывание третьего излишнего ПЗУ F600 (принтер, ROM-диск и прошиватель УФ-ПЗУ прекрасно работают с одного ППА F500).

Ещё одной практически необходимой доработкой при удвоении тактов /RAS и /CAS вдвое (с 2.5 до 5.0 МГЦ), чтобы ОЗУ 565РУ5 не перегревалось надо запретить ненужные /CAS не только во время бордюра (по строкам и особенно полезно по кадрам), но и дублирующие чтения видеочасти. Это сокращает количество обращений к ОЗУ за единицу времени более, чем вдвое, отчего ОЗУ на такте 5 МГЦ греется не больше, чем в базовой схеме на такте 2.5 МГЦ. Хотя, если вы используете скоростные 565РУ7И, которые сделаны по более современной технологии из начала 90-тых, то это не обязательно, т.к эти ОЗУ и на 5 МГЦ не перегреваются. А вот 565РУ5 на 5 МГЦ перегреваются без вентилятора.

никто не пытался турбировать Орион установкой К1821ВМ85? Я так понимаю принцип турбирования нужно оставить таким же как и при установке Z80. Т.е. разогнать только процессор, не меняя частот для обновления памяти и сигналы формирующие изображение.

Microsha пишет:никто не пытался турбировать ОРИОН установкой К1821 ВМ85 ?

Вряд-ли на этом форуме кто-то в этом признается, т.к орионщиков на этом форуме не встречал, они роятся где-то в других местах.

Раз Вас интересует только турбирование, а не сама замена КР580 на 8085 на той же частоте клока, то похоже 8085 с родным клоком 2.5 МГЦ у Вас уже в ОРИОНЕ установлен. Я так понимаю принцип турбирования Вы хотите поиметь таким же как и при вэйтованном турбировании ОРИОНА с Z80. Т.е. разогнать вдвое только процессор, не меняя частот RAS-CAS относящихся к динамическим ОЗУ 565 РУ5.

Вообще при оставлении тактов RAS-CAS ОЗУ на той же скорости в 2.5 МГЦ процессор Z80 в ОРИОН турбировали на одном из двух принципов:
1. переключение клока Z80 на 2.5 МГЦ в цикле доступа CPU к памяти.
2. удлинение цикла доступа CPU к памяти с помощью WAIT

В обоих случаях цикл доступа к ОЗУ, ПЗУ и портам в памяти удлинялся с 200 до 400 нс. Зато все внутренние процессы Z80 (в маш.тактах без обращений к памяти) прогонялись при клоке 5 МГЦ (с длительностью маш.цикла в 200 нс), что и обеспечивало некоторое ускорение работы компьютера.

принцип синхронизации ОЗУ ОРИОНА:

Вообще про установку 8085 в ОРИОН упоминаний на форумах не встречал. Но удачно совпало, что принцип синхронизации доступа видео части и обращений процессора в ОРИОНЕ такой же как в "Специалисте". А т.к процессор 8085 применили в новодельном клоне "Специалиста", который назвали "Сябр", то можно здесь почитать о том как в "Специалист" поставили 8085 и даже турбировали его.

В "Сябре" реализовали идею дающую возможность пользователю ставить разные процессоры - используется 8085-платка для установки процессора 8085. Хотя конструктивно это отнюдь не та нужная всем платка с помощью которой возможно было бы в любом ретро-компьютере на процессоре КР580 этот тормозной процессор без хлопот заменить на другой более скоростной совместимый процессор (т.е на Z80, R800, Z84013, HD64180, Z180, Z280, Z380, eZ80 или хотя бы 8085).

Владельцам ретро-ЭВМ с процессором КР580 нужна универсальная платка-переходник, что втыкается прямо в панельку DIP-40 для процессора КР580 и без всяких хлопот и уродований основной платы компьютера позволяет заменить процессор на более приятный. А в данной платке для подключения используется отдельный многоконтактный разъём, что предусмотрен только на плате "Сябра".

И непонятно зачем ставить редкую 1533 ИР33, если обычные распространённые ИР22, ИР23, ИР27 годятся ничуть не хуже для защёлкивания адресов по ALE. У меня в запасах деталей как минимум по два десятка ИР22, ИР23, ИР27 (причём не только 1533, но и 555 и 531), а вот ИР33 нет ни одной, т.к их почему-то не встречалось в 80-тые и начале 90-тых годов и они ни в каких самодельных 8-ми разрядках не применялись.

---

В Специалисте благодаря более удачным для этого базовым частотам, - ОЗУ 565 РУ5 при двойном повышении RAS-CAS до 4 МГЦ не перегреваются, т.к 4 МГЦ меньше, чем 5 МГЦ в ОРИОНЕ. Поэтому в ОРИОНЕ при Турбо-200% необходим или медный радиатор и маленький вентилятор над процессором или надо делать громоздкую схему из 5-6 TTL-корпусов для запрета /CAS при лишних обращениях к ОЗУ видеосхемы (схема видео делает бесполезные обращения во время вывода бордюров и есть ненужные дублирующие чтения во время вывода растра).

Потому "Специалист" на Z80 при Турбо-200% даёт реальный такт аж 4.0 МГЦ, а ОРИОН в подавляющем большинстве случаев турбируют по более медленному варианту Турбо с WAIT, что даёт лишь ~3.5 МГЦ реального такта. Чтобы ОРИОН у меня не перегревался при Турбо-200%, я обычно менял в ОРИОНЕ кварц с 10 на 9 МГЦ, что немного уменьшая разогрев ОЗУ одновременно также отчасти отплющивает экран.

Хотя, если хочется, в ОРИОНЕ можно поиметь 5 МГЦ реального такта без сложной настройки и применения вентилятора. Для этого достаточно при схеме Турбо с WAIT заменить часть ОЗУ в банке 0 (где как раз и работают все игры) - на статику. Удобно на месте ненужного преобразователя +12В смонтировать панельку, куда установить статическое ОЗУ 62256 или w24257 с объёмом 32 кб, включив его в адресах 0...7FFF в банке 0. Т.к доступ процессора к статике никак не мешает одновременному доступу видеочасти к РУ5, то вводить такт WAIT при доступе CPU к статике не требуется. После такой доработки, игра ОРИОНА загруженная в ОЗУ банки 0 ниже адреса 8000 будет прогоняться почти на полной скорости в 5.0 МГЦ (почти - потому-что обращения в стек и доступ в экранное ОЗУ немного затормозят), а проблемы с надёжностью из-за перегрева ОЗУ не возникнет.

---

Кстати, делая универсальную платку-переходник с КР580 на Z80, разумно сразу с расчётом на кратное турбирование поставить на неё статическое ОЗУ w24257 в адресах 0...7FFF, т.к в отечественных графических машинах экран выше 8000 и часть основного ОЗУ ниже 8000 можно заменить на скоростную статику работающую без WAIT без потери изображения на экране. Если сделать так в Специалисте, то программа расположенная в адресах ниже 8000 будет прогоняться на такте 4/6/8 МГЦ без WAIT, а доступ в экранное ОЗУ будет происходить с 1/2/3 тактами WAIT.

Тогда получится не просто переходник для замены процессора, а реализуется концепция акселератора, дающая, как минимум, двойное ускорение работы. Именно так делают в акселераторах для 8-ми разрядок (например, вот акселератор для Commodore-64) - в них при установке платы акселератора не только процессор заменяется на кратно более быстрый, но и всё ОЗУ компьютера, кроме экранного, заменяется на так же кратно более скоростное. Кстати, базовый тормозной процессор не требуется снимать, он остаётся на месте лишь переводится в Z-состояние.

Для ретро-машины у которой процессор на панельке или есть системный разъём ничто не мешает подключить внешнюю платку акселератора. Например, к РК86 через панельку процессора или системный разъём ГРПМ-61 вполне можно подключить платку акселератора разгоняющего этот компьютер аж до 10 или более МГЦ. Увы, хотя идея акселерации понятна и ребёнку, но к сожалению, за последние 30 лет в России аппаратчики любители ретро-ЭВМ оказались бестолковыми. Потому для отечественных 8-ми разрядок никто даже не озадачился выпуском акселераторов.

Тогда как для каждой более-менее популярной западной ретро-ЭВМ в своё время их сделали аж десятки моделей (дающих ускорение от 2 до 20 раз), а западные любители разрабатывают их и сейчас. Вот как выглядит типовая ускоряющая в 3.5 раза платка акселератора для 8-ми разрядки (с открытой архитектурой) из начала 80-тых. Процессор с радиатором - чтобы не перегревался в оверклоке, а с микросхем (кроме ОЗУ) удалена маркировка, чтобы пираты платку не клонировали.

- - - Добавлено - - -

С учётом вышеизложенного даже сейчас для любителей отечественных 8-ми разрядок (которые сделаны на процессоре КР580) остаётся актуальным разработка универсальной платки, которая позволяла бы удобно и без излишних хлопот заменить процессор на совместимый, но более приятный. В простейшем варианте это просто платка-переходник позволяющая соединить одноимённые цепи с выводами нового процессора. Обычно при замене процессора требуется (в зависимости от устанавливаемого процессора) ещё 1...3 TTL-корпуса обрамления (а, если сразу предусмотреть возможность турбирования, то плюс ещё несколько корпусов).

Т.к у разных компьютеров разные системные разъёмы (а у Специалиста системного разъёма вообще нет), то такая платка переходник должна подключаться прямо в DIP-40 панельку процессора КР580. Схема не проблема (по-крайней мере схемы для обычного Z80 и 8085 известны). Тот кто разведёт и наладит выпуск и продажу таких примитивных платок поднимет хобби для отечественных бытовых ретро-ЭВМ на новый уровень и навечно впишет своё имя в скрижали славы.

Но намного лучше, конечно, было бы если бы стала доступной не просто платка-переходник для замены процессора на более приятный, а платка акселератора, которая одновременно увеличивала бы скорость работы компьютера в разы.