Z80 в Специалисте

Z80 в свой Специалист-ЭКСПРЕСС в 1989 году я установил вот по этой схеме. Схемы Турбо не нашёл, придётся вычислять по работающей плате. Это пока не горит, срисую попозже. Схема годится, естественно, для любого Специалиста, даже на РУ3. Лишь нужно учесть, что нумерация цепей указана для платы ЭКСПРЕСС (в журнальной схеме триггер D12 тоже D12, лишь вентиль D14.1 соответствует D45.1).

D14.1 (или в журнальной схеме D45.1) инвертирует сигнал DBIN, формируя сигнал /WR. А т.к Z80 формирует этот сигнал сам, то вентиль D14.1 становится не нужен (его следует использовать как ЛА3 в узле прерываний), надо откусить от печати выход вентиля D14 (ногу 3) и подать на эту цепь /WR от Z80.

Учтите, что на некоторых схемах для D45.1 на прилагаемой к кооперативной плате ЭКСПРЕСС схеме ошибочно указаны номера выводов 13,12,11 (а правильно 1,2,3). Если Z80 ставится через плату переходник втыкаемую в панельку КР580, то проще иметь на этой платке инвертор для сигнала /WR Z80 и подавать его вместо DBIN КР580 на вывод 17. Вместо ЛЛ1 в узле прерывания удобно использовать два оставшихся вентиля от 155ЛЕ1. Таким образом при использовании в качестве ЛА3 узла прерывания D14.1 на основной плате, кроме Z80 требуется монтаж вторым этажом всего одной недорогой TTL-микросхемы ЛЕ1.

После установки Z80 бейсик А.Волкова перестаёт работать, не пугайтесь это нормально. Так, что фанатам бейсика придётся забыть о своих любимой игре "Королевство Эйфория" ("Президент") для которой нужен бейсик от Микро-80 или производный. Вообще бейсиков для Z80 сейчас в Интернете можно найти штук 5 или даже более. Причём для них число бейсиковых игр - несколько сотен, есть даже "Война с клингами" и "D_&_D". Бейсики без поддержки графики и цвета легко адаптируются. А при наличии прерываний можно даже использовать и бейсики с графикой (для машин у которых экран ниже адреса 9000). Так можно использовать бейсик от ZX-Spectrum.

Может быть попозже, если мне вдруг захочется поиграть на Специалисте в игры от РК на бейсике, то поковыряю волковский бейсик с целью выяснить проблему несовместимости (где-то читал, что причина в команде DAA, но это явно глупость, скорее дело во флагах после арифметических команд, как было и в ROM-BIOS от РК86 или в командах IN/OUT).

Специалист в некотором отношении лучше, чем ОРИОН-128. В частности, большим плюсом Специалиста является отсутствие ORDOS, бОльший объём ПЗУ, отсутствие плющенности экрана из-за непомерно задранного пиксель-клока и квадратный экранный пиксель. А также то, что благодаря более низкой исходной частоте RAS-CAS ОЗУ при наличии Z80 двойное Турбо-200% не вызывает проблем перегрева динамического ОЗУ.

Я использую кварц не в 8 МГЦ, а в 9 МГЦ. И не потому, что это минимальная частота на которой ещё можно выжать работу КНГМД на ВГ93 без использования "химии" (только программными методами). Ради ускорения при Z80 нет смысла менять кварц, т.к нужная скорость прогона достигается за счёт схемы Турбо (Z80, в отличие от КР580, позволяет турбирование, в этом его главное преимущество). Увеличивать кварц нужно потому, что мне нужен экран чуть побольше, чем 384*256, а именно 448*256, что даёт 64 символа при красивом шрифте 7*10. А чтобы расширить экран до 448 надо увеличить пиксель клок.

Чтобы при DRAM не снижать надёжность при турбировании, разумнее использовать Турбо с WAIT, что ускоряет всего в 1.42 раза. Но т.к, в отличие от ОРИОНА, экран в Специалисте не распределён по всему ОЗУ, а имеет жёстко фиксированный адрес $9000 (что ещё одно преимущество Специалиста над ОРИОНОМ), то возникает возможность турбировать Z80 вдвое, причём без снижения надёжности (вызываемого попыткой гонять динамические ОЗУ при такте RAS-CAS 4.5 МГЦ).

Если нижнюю половину памяти Специалиста на плате ЭКСПРЕСС заменить на 32 кб бестормозной статики 62256, для которой не требуется WAIT, то программа прогоняемая в адресах ниже $8000 без WAIT будет работать на скорости не ~3.2 МГЦ, а на реальных 4.5 МГЦ. И лишь обращения в экранное ОЗУ на 565РУ5 (у которой RAS-CAS всего 2.25 МГЦ) будет происходить на пониженной эффективной скорости в ~3.2 МГЦ. Потому что ОЗУ на 565РУ5 при тактировании Z80 двойным тактом нуждается в тактах WAIT (ради надёжности динамическое ОЗУ остаётся на той же низкой частоте RAS-CAS). Т.о программа в ОЗУ 0...7FFF прогоняется с эффективным тактом 4.5 МГЦ, а та же программа в ОЗУ 8000...8FFF прогоняется с эффективным тактом в 2.25*1.42= ~3.2 МГЦ.

Наличие на плате ЭКСПРЕСС панельки на 28 ног оказывается очень кстати. Тогда туда ставим 62256 (при потребности можно даже две, в два этажа) включаемое второй страницей в окне 0...7FFF. Для управления двумя страницами удобно использовать безхозный PC4 ППА клавиатуры. При этом, если считать и 10 кб верхнего ОЗУ нужного для работы DOS, общий объём полезного ОЗУ возрастает до 36+10+32= 78 кб, т.е объём доступного ОЗУ возрастает более, чем вдвое. Причём вторая страница ОЗУ в окне 0...7FFF становится скоростной, т.е программа в ней прогоняется в 2.25 раза быстрее, чем в оригинальном Специалисте.

Кстати, теоретически и ПЗУ (по крайней мере 27C256) может работать на скорости 4.5 МГЦ. С 573 РФ2 не вышло, а вот более скоростные пластмассовые ПЗУ РФ5 у меня работали на 4.5 МГЦ. Но лучше с этим не заморачиваться и все В/У и ПЗУ РФ2 использовать на пониженной частоте (так оказалось надёжнее и удобнее, хотя я использовал не WAIT, а схему переключения клока). Расход труда при использовании 62256 сравнительно мал. Не считая ИМС нужных для монтажа Z80, для установки 62256 досточно смонтировать дополнительно ещё всего несколько дешёвых TTL-микросхем.

При этом без непомерных трудозатрат "убиваем сразу трёх зайцев". Во-первых, вдвое увеличиваем ОЗУ, что нужно для серъёзных программ. Во-вторых, с минимальной затратой труда получаем ускорение работы Специалиста в 2.25 раза. А в-третьих, ОЗУ увеличиваем таким образом, что остаётся возможность удобного монтажа волковского цвета.

Ведь, чтобы поиметь волковский цвет требуется напаять на основную банку 565РУ5 ещё 2 или 3 штуки 565РУ5. Потому получается, что цвет конфликтует с вариантом расширения ОЗУ за счёт монтажа второэтажной банки из 8-ми штук 565РУ5. Т.е стоИт выбор - или цвет или вторая банка ОЗУ на РУ5-тых. А так, используя 62256, мы и ОЗУ вдвое увеличиваем и скорость прогона поднимаем и введению волковского цвета не препятствуем.

Как минус, при использовании 62256 в панельке на 28 ног, исчезает возможность поставить в эту панельку большое страничное ПЗУ 27256. В качестве ПЗУ при 62256 лучше оставить всего две РФ2, как в базовом варианте Специалиста, открыв все 10 кб верхнего ОЗУ. Это в случае РФ2 лучше, т.к нагрузка шины меньше, а без страничности ПЗУ всего 4 дополнительных килобайта всё равно "погоду не делают". Хотя при этом грузить CP/M и оверлеи качественного системного ПО придётся из ROM-диска (или дискового привода). Хотя с ROM-диском на плате ЭКСПРЕСС есть загвоздка, т.к ППА пользователя на плате ЭКСПРЕСС отсутствует как класс.

С точки зрения трудозатрат и достижимого прогресса вариант добавки второй скоростной страницы ОЗУ в 32 кб вероятно превосходит все другие варианты доработок, т.е наиболее оптимальный. По крайней мере точно выгоднее, чем вариант с двумя полноценными банками 565РУ5, ПЗУ 27256 и адаптером цвета на отдельной внешней платке. Вариант с РУ7 также неплох, но при нём и ОЗУ цвета придётся делать также на 565РУ7 и это мне не нравится из-за громоздкости и необходимости применять 565РУ7.

Кроме того, при использовании ОЗУ 62256 остаётся неплохой вариант, когда Z80B работает на учетверённом клоке. Т.е в данном случае 9 МГЦ. Я так делал в ОРИОНЕ. При сохранении низкой частоты RAS-CAS ОЗУ, т.е когда она в 4 раза ниже частоты CLK Z80, то для программы работающей из динамического ОЗУ удвоение CLK с 4.5 до 9 МГЦ даёт небольшой прирост быстродействия (лишь ~15%), а вот для программы работающей из статического ОЗУ 62256 на частоте всего вдвое ниже (т.е 4.5 МГЦ) это даёт ускорение в 1.42 раза, т.е 4.5*1.42= ~6.4 МГЦ, что уже достаточно для сложных графических программ.

При этом код прогоняемый в ОЗУ выше $8000 работает с эффективным тактом в ~3.7 МГЦ, а код ниже $8000 расположенный в быстром статическом ОЗУ 62256 прогоняется на скорости ~6.4 МГЦ. Кстати, не все типы ОЗУ 62256 с маркировкой "-15", т.е с нормированным циклом 150 НСЕК тянули у меня 9 МГЦ (лишь один из имеющихся четырёх типов 62256). Но имеющиеся у меня 62256 куплены ещё в начале 90-тых, вероятно современные 62256 более скоростные. w24257 уж точно более скоростные (10...70 НСЕК), но увы, - их не поставить в имеющуюся панельку на 28 ног из-за более узкого корпуса.

Если Z80 запаивается в плату раз и навсегда, то разумно применить его скоростной вариант. Мне достаточно и древнего н-МОП Z80B. Если же важно с'экономить электроэнергию, то можно применить КМОП версию Z80. Достаточно Z84C0008 или Z84C0010, которые рассчитаны соответственно на 8 и 10 МГЦ (хотя тянут и в 1.5 раза больший клок). Покупать у китайцев дорогие сверхскоростные Z84C0020 нет смысла, т.к столь высокое быстродействие не удастся реализовать, да и при покупке китайцы всё-равно обманут и получишь в лучшем случае перемаркёр из Z84C0010.

Замена КР580 на Z80 не сложна. Узел прерываний пока можно не делать, потому переделок не много. Сложность состоит в том, как это сделать конструктивно так, чтобы дизайн платы пострадал не очень сильно.

В ОРИОНЕ разводка печати более удачна, - там удобно запаивать Z80 прямо на место КР580, выкусив его кусачками (там панелька для Z80 как раз не нужна, запаивать удобнее). Потому на всех платах ОРИОНА Z80 просто запаян, а перемонтаж цепей сделан с сдругой стороны платы (там это удобно сделать голым лужёным проводом диаметром 0.3 мм. А вот в плате Специалист-Экспресс так не сделаешь.

Я делал в Специалисте по разному. Запаивал Z80 на 4 крайние ножки (удлинённые, чтобы Z80 стоял чуть повыше) и соединял остальные выводы Z80 с отверстиями в плате проводками. Это самый быстрый и удобный метод, и, если использовать не МГТФ, а ПЭЛ-0.22, то проводки почти не видны и дизайн платы портится не фатально. Точнее меньше всего по сравнению с другими вариантами монтажа Z80, что я использовал в Специалисте. В других вариантах я применял разъём (отпилок в 40 контактов от СНП-58), делал платку переходник с Z80 с припаянными снизу штырьками для вставки в панельку КР580, а также крепил с краю платы отдельную панельку на 40-ног для Z80.

Для замены процессора КР580 на Z80 было бы удобно иметь процессор Z80, но с цоколёвкой выводов совпадающей с КР580. Ведь при замене на другой процессор в основном соединяются одноимённые цепи: адреса, данные, INT, /WR, питание, земля и др. Лишь несколько цепей имеют другую логику или инвертированы, их цепи можно перемонтировать проводками с другой стороны платы и они не будут портить дизайн. Это особенно желательно тем, у кого на плате уже стоит дорогая цанговая панелька для КР580. Обычно при монтаже панелек DIP-40 под КР580 или ВВ55 панельку разламывают пополам, иначе её просто не вставить в отверстия с метрическим шагом. Иногда в таких случаях дюймовую панельку впаивают на стойках высотой 7 мм над платой.

Недавно пришла в голову мысль, как самому сделать такой процессор Z80 с цоколёвкой как у КР580, чтобы его можно было просто воткнуть в панельку для КР580 (плюс потребуется ещё небольшая коррекция с другой стороны печ.платы).

Итак, берём дохлый Z80 (или другую дохлую DIP-ИМС на 40 ног, но вражеского производства, т.к у отечественных пластмасса хрупкая), сверлим в нём посередине корпуса дырку, расширяем её до максимума (шириной ~1 см длиной ~2 см) и обрабатываем надфилем. Этим мы полностью уничтожаем кристалл. Но залипы контактов могут остаться. Потому на всякий случай от мощного транса подаём напряг ~40-50 вольт 5 ампер на все выводы в разных сочетаниях. Это чтобы выжечь оставшиеся соединения или замыкания между ножками.

Затем берём уже исправный Z80 с укороченными обкусанными выводами к которым припаяны проводки ПЭЛ-0.22 длиной 8 см. Формуем эти проводки так, чтобы они прошли в отверстие дохлого Z80 с дыркой посередине корпуса. Затем распаиваем выводы на нижнем Z80 в соответствии с цоколёвкой КР580. Можно не сразу распаивать, а для последующей ориентации временно накручивать на выводы, с целью после склейки двух корпусов укоротить по месту и припаять.

Всё прекрасно распаивается, т.к число выводов у Z80 и КР580 одинаковое. Естественно на некоторых контактах будут другие сигналы Z80, но большинство цепей после установки в панельку будет соединено как требуется. Остальные соединения цепей, что есть только у Z80 делается с другой стороны платы проводками.

Затем эпоксидкой приклеиваем верхний исправный Z80 с обрубленными выводами к нижнему дохлому Z80 с дыркой. Все проводки (которые д.быть до предела укорочены) заправляем в отверстие, там же монтируем резистор привязки и отверстие заливаем эпоксидным компаундом. Получается процессор Z80 двойной толщины, не очень эстетичный, зато с цоколёвкой как у КР580, который можно вставлять в его панельку.

Естественно, это не способ, чтобы КР580 можно было быстро поставить назад, - это не получится, т.к сигналы на части контактов будут уже другими, теми которых вообще нет у КР580. Но всё же этот метод довольно щадящий плату (и сохраняющий дорогостоящую панельку) и при неудержимом желании вернуть КР580 назад это будет сделать вполне возможно.

- - - Добавлено - - -

Нашёл схему как сделать Турбо 142% в Специалисте на Z80. Нарисую в цифровой вид позже, когда появится энергия. Сейчас энергии нет, т.к ничего не ел 15 дней с целью скинуть излишний вес (удалось скинуть 8 кг). А как всем известно, при голодании вообще нет энергии чем-либо заниматься, возникает апатия и депрессия.

Срочно начать голодать пришлось из-за того, что узнал, что толстяки или те у кого большой живот, практически не выживают от Covid-19 при тяжёлом протекании болезни. Т.к при лечении требуется лежать на животе, а при этом у тех у кого большой живот сжимаются легкие и они лишаются возможности дышать даже оставшимися неповреждёнными ковидом клетками легких, и больных толстяков приходится переводить на аппараты ИВЛ. А смертность на аппаратах ИВЛ достигает в США 85% (в России это показатель немного меньше: ~75%).

PS. Только законченные придурки и дебилоиды называют панельки под микросхемы в DIP-корпусах кроватками (цанговые кроватки звучит недостаточно смешно, смешнее выражение цанговые диванчики).