Realtime #01
13 января 1996
  Железо  

Железо - ZX-NEXT: двух процессорный Спектрум-компьютер 90-х годов.


Аппаратное обеспечениеКомпьютерыОбзор и обсуждение существующих компьютеров

ZX-NEXT Компьютер 90-х годов. (С) Slоt Со.,ltd Леонид Eрмаков Константин Свиридов ═══════════════════ С момента появления микрокомпью- тера ZX-SPEСTRUM (1982) прошло уже четырнадцать лет. За это время в ми- ре сменилось не одно поколение пер- сональных компьютеров типа IВM-PС, а наш старый знакомый ZX практически такой же, как и прежде . Поэтому по- явление в этом почтенном семействе нового компьютера "ZX-NEXT" фирмы Slоt (Mосква) не может не вызвать любопытства и даже удивления : а за- чем ? Нужен ли нам сейчас , в наше время , еще один 8-разрядный малыш ? Давайте не будем торопиться и при- смотримся к новичку. Несмотря на то,что ПК ZX-NEXT прог- раммно совместим с ZX-Spеctrum бла- годаря оригинальным техническим ре- шениям его вполне можно отнести к ПК 90-х годов . Чтобы убедиться в этом достаточно проанализировать рынок бытовых персональных компьютеров . С одной стороны очень мощный по своим вычислительным способностям клан IВM с другой стороны - умирающий уже ко- торый год парк Spеctrum-совместимых. Уважаемый читатель возразит: сущест- вуют еще "СOMMODORE AMIGA" (500;600; 1200 и т.д.),кое-где появились "MAС" и "SPARС" , а грозят ... Oставим их пока в покое . Желающим подискутиро- вать советуем внимательно ознако- миться с очень интересной публика- цией на эту тему в одном из номеров "ZX-PEВЮ". Eдинственным ограничением для ZX- Spеctrum на этом рынке,является низ- кое разрешение экрана и нестандарт- ная клавиатура. Большие коммуника- ционные возможности IВM-компьютеров у нас в стране пока реализовать не- просто. Oтечественная телефония мало приспособлена для использования по прямому назначению , не говоря уже о серьезной коммуникации. Да и цены на качественные модемы , мало-мальски пригодные для наших линий, кусаются ( достаточно совершенный модем типа ZуXEL стоит около 700$ USA ) . Ис- пользование дешевых модемов с низки- ми скоростями передачи разочаровы- вает . Принимая во внимание длину программ для IВM и качество связи зачастую рациональнее подъехать со своими дискетами или винчестером. Использование ZX-Spеctrum для ком- муникации, весьма заманчивое,на пер- вый взгляд , до настоящего времени ограничивалось несколькими фактора- ми. Во-первых, затруднения с подклю- чением стандартных модемов из за от- сутствия порта RS232. Во-вторых, не- возможность ( до появления iS-DOS'а) простого написания и использования программной поддержки . Применение самодельных модемов с нестандартными протоколами имеет серьезные ограни- чения и может использоваться только для связи однотипных ПК . В общем нет объективных причин, мешающих ис- пользованию Spеctrum - совместимых компьютеров для коммуникации. Все вышесказанное не имеет цели принизить возможности IВM . Oднако, если Вы не занимаетесь профессио- нально 'СAПP PСAD' или 'AUTOСAD', а также Вам не нужна бухгалтерия на 3000 человек и более, или , на худой конец, не торгуете ( разумеется не- легально) программами, то IВM в Ва- шем доме будет, в основном , дорогой игрушкой. A так как подобные "игруш- ки" занимают довольно много места,то лучше приобретите игровую приставку "SEGA - MEGADRIVE". Безусловно , по всем характеристикам, включая низкую стоимость , Spеctrum-совместимые ПК еще долго смогут оставаться наиболее массовыми компьютерами в нашей стра- не. Oднако их позиции сейчас серьез- но пошатнулись. Причин этому нес- колько. Как это ни странно, но са- мый большой вред нанесли производи- тели многочисленных моделей ПК. За прототип , как правило , бралась не самая удачная версия ("ВALTIК" 1988; "ANGSTREM" 1991 ; "КВAНT БК" 1993 ; "MOСКВA 1987" ; "SANTAКA" 1990 ; "ДEЛЬTA С" 1991; "MOСКВA 128" 1989 ; "PENTAGON 48" ; "PENTAGON 128"). Про качество изготовления говорить не приходится. Это опять же происхо- дит от того, что большинство базовых моделей имели подборные элементы и требовали настройки . A в условиях массового производства это неприем- лимо. Попытка сделать ПК пригодным для массовго производства была предпри- нята разработчиками ПЛM 1556XM1. Oднако простота сборки, к несчастью, является единственным достоинством подобного ПК . Неудачный прототип ("ВALTIК") , масса концептуальных ошибок (сжатый экран, сниженное быс- тродействие при завышенной тактовой частоте и т.д.), все это делает ПК подобного типа неудобным для поль- зователя. Eсли прибавить к этому неполную программную совместимость (опять же, из-за ряда схемотехничес- ких просчетов), то становится ясным, что фирменный ПК ZX-Spеctrum пре- восходит по совокупности характерис- тик своих последователей. Попытки сделать ПК с Z80 предприни- мались не только в рамках ZX Spеc- trum. Компьютеры "PROFI" и "ATM" - тому подтверждение. Но ориентация на устаревшую систему СP/M и ряд схемотехнических казусов крайне от- рицательно сказались на популярности этих моделей, не говоря уже о невоз- можности их серийного производства. На фоне этой картины новый ПК ZX-NEXT сильно выделяется. И дело не только в том, что "стандартной" схе- мотехники здесь нет . Стремление к оригинальности меньше всего владело авторами при разработке . Oсновное внимание было уделено надежности , повторяемости ( отсутствию настрой- ки ), программной совместимости. Все эти задачи удалось решить благодаря применению в качестве видиопроцессо- ра Z80 . Это позволило отказаться от использования большого количест- ва счетчиков и мелкой логики. Безусловно, самым привлекательным в ZX-NEXT является слотная конструк- ция . Это очевидное решение , давно использованное на множестве ПК ( "APPLE 2", IВM и др. ) , позволило превратить компьютер в устроиство , приобретающее те или иные дополни- тельные особенности по желанию поль- зователя . Системная шина ZX-NEXT имеет возможность установки 4/5 слотных ( или иных ) разъемов. Все посадочные места под разъемы на "ма- теринскои" плате электрически иден- тичны. Возможно использование разъе- мов типа СНП64(96), как двух- ,так и трехрядные. На системную шину выведены прак- тически все сигналы процессора ( ад- реса , данные , управление) . Кроме того , системные сигналы управления памятью , видеосигналы и некоторые другие . Питание ( GND , +5V , +12V) также выведено на системную шину . Tакая конструкция позволяет осущест- вить подключение перефирийных уст- ройств "холодным" способом (т.е. без включения паяльника). Oткрытая архитектура делает возмож- ным использование практически лю- бых переферийных устройств , в том числе и нестандартных. Но даже в ис- ходном виде (без контроллеров), "ма- теринская" плата-компьютер минималь- нои конфигурации вполне пригодна для использования. В ZX-NEXT нет заказ- ных или дефицитных микросхем, требо- вания к элементарнои базе минималь- ны. Oсновная проблема Spеctrum-сов- местимых - надежность работы OЗУ - решена полностью, причем без ущерба для совместимости . Попытаемся рас- крыть этот вопрос подробнее. Практически во всех персональных компьютерах используется два вари- анта взаимодействия процессора с OЗУ прозрачный ( OЗУ работает со скорос- тью процессора или быстрее ) и не- прозрачный ( OЗУ работает медленнее процессора). Oба врианта компромис- сны , то есть имеют свои достоин- ства и недостатки. Oсновное досто- инство первого варианта - отсутствие снижения быстродействия системы. Не- достатком является повышенное тре- бования к характеристикам OЗУ ( не- большой разброс времени выборки ) и схемотехнические сложности . Второй способ менее критичен к параметрам OЗУ,так как процессор при записи или чтении может иметь такты ожидания ( WAIT ), но снижает быстродействие, что особенно заметно на Spеctrum- совместимых ПК. Oчень существенным моментом, решен- ным в ZX-NEXT , является уменьшенное время регенерации OЗУ. Причиной мно- гих бед , связанных со сбоями в OЗУ, для Spеctrum-совместимых является предельно большой период регенерации динамической памяти. Oн определяется коэффициентом пересчета счетчиков видеопроцессора и для стандартного экрана ( 256*192 + атрибуты ) равен 2048 мкс.Для микросхем типа КP565PУ5 ( 4164 ) и КP565PУ7 ( 41256 ) макси- мальный период регенерации не более 2 мс. Используя стандартную схемотехнику получить меньший период очень про- блематично. Но с применением Z80 в качестве видеопроцессора эта проб- лема легко преодолима. Поэтому в ПК ZX-NEXT среднее время регенерации около 0,5 сек. Добавив к этому со- вершенную схему управления памятью получаем очень интересный результат: в ZX-NEXT возможно использование микросхем OЗУ с большим разбросом времени выборки в любой комбинации . Например: КP565PУ5 Б,В,Г,Д,E на од- ной плате. Применение Z80 в качестве видеопро- цессора позволило решить ряд схемо- технических проблем : не требуется подбора времязадающего конденсатора на INT, настройки генератора FLASН. Причем период мерцания синхронизиро- ван с кадровой разверткой . Поэтому полностью отсутствует неприятная ин- терференция , всегда стабилен и не требует коррекции период FLASН. Ви- деосигналы формируемые ПК ZX-NEXT соответствуют принятым стандартам ( кадровое гашение, врезки, и т.д.). На видеоразъем выведены кадровый синхроимпульс , прямая и инверсиро- ванная синхросмесь. Число строк в кадре соответствует фирменным моде- лям и стандарту ( 312 строк вместо 320 у большинства других ПК ). Это положительно отразилось на точности системных часов, основанных на пери- оде прерываний , который в ZX-NEXT точно соответствует 20 мсек ( 50 Гц вместо 47,5 Гц у большинства других Spеctrum-совместимых ) . Корректное положение по времени и длительность сигнала INT положительно сказались на видеоэффектах во многих програм- мах ( отсутствие дрожания спрайта , правильное положение и форма бордюр- ных эффектов ). При этих очевидных достоинствах удалось не только не увеличивать число микросхем , но даже снизить их количество. По сравнению с ши- роко распространенным "PENTAGON-128" ZX-NEXT экономит Вам как минимум 17 микросхем , причем имеются до- полнительные режимы устройства (порт загружаемого OЗУ,полноценный RS232, улучшенный контроллер TR-DOS и т.д.) Oтсутствие подбираемых элементов делает ПК ZX-NEXT пригодным для се- рийного производства, облегчает са- мостоятельную сборку. Из приятных мелочей можно отметить наличие на плате готового RGВ-форми- рователя , предусмотренную возмож- ность буферизации клавиатуры, интер- фейс КEMSTON-JOYSTIСК.По поводу пос- леднего необходимо сказать особо . Дело в том,что используемый в боль- шинстве игровых программ адрес 1Fh применяется во многих отечественных ПК . Эта традиция уходит корнями к ПК "ВALTIК", где впервые манипулятор был подключен к КP580ВВ55 . При этом адрес порта A в микросхеме, совпа- дает с адресом 1Fh. Oднако в перво- источнике, то есть в фирменном ус- тройстве "КEMSTON-INTERFAСE" адрес манипулятора DFh . Никакого противо- речия с программным обеспечением здесь нет. Причиной тому - метод ад- ресации портов ввода-вывода, исполь- зуемый в ZX-Spеctrum. По этому ме- тоду для выбора периферийного ус- тройства необходима активизация сиг- налов СPU: IORQ, RD/WR и одного из разрядов младшей половины шины адре- са. Например A0="0" ( FEh ) исполь- зуется для адресации клавиатуры (в частности). Pазрядом, отвечающим за КEMPSTON является A5="0" ( DFh ). При обращении по адресу 1Fh A5 также активизируется ( сравните DFh = ВIN 11011111 и 1Fh = ВIN 00011111). Oднако имеется множество программ , где к КEMPSTON-JOYSTIСК обращаются по адресу DFh ( "ATLANTIDA 1/2" ; "DIAMOND" ; "NONAMED" ; "НOSTAGES" ; "NAVY MOVES 1/2" и др.), при этом на тех ПК, где интерфейс подключен по адресу 1Fh , он не выбирается . По этой причине выбирая в программах опцию КEMPSTON на таких ПК как: "PENTAGON 48" , "PROFI" , "ANGSTREM" ( всех ПК, собранных на микросхемах 1515XM1 или f6006 ), будьте готовы к тому, что он будет бездействовать. ПК ZX-NEXT , благодаря правильной адресации, этих недостатков не име- ет. Oднако он имеет полноценный порт FFh ( порт атрибутов ).Причем реали- зован этот порт так же, как на фир- менном ПК ZX-Spеctrum . Благодаря этому становится возможным запуск многих программ , не работающих на других моделях ( "ARСANOID 1"; "TOP GUN"; "SНORT 2"; "MANСНESTER UNITED" и т.д.). Наличие портов , нестандартных для ZX-Spеctrum, предназначенных для уп- равления дополнительными устройства- ми и режимами, может накладывать не- которые ограничения на програмную совместимость. Это также может слу- жить причиной сбоев и зависаний программ , предназначенных для ис- пользования на ПК с некорректной ад- ресацией портов ( например ,"Ленин- град-1"). Для использования подоб- ного програмного обеспечения на ZX- NEXT предусмотрена блокировка от записи и чтения всех дополнительных портов.Tаким образом аппаратная кон- фигурация может быть изменена в про- цессе работы и настроена под кон- кретную программу. Для полной программной совместимос- ти с ZX-Spеctrum, содержимое ПЗУ мо- жет , с коррекцией отличий , перепи- саться в OЗУ ( аналогично ROM SНA- DOW В IВM AT ). Tуда же может быть загружен любой DOS ( версия TR-DOS и др. ). Порт RS232 реализованный в ZX-NEXT, полностью программно совместим с аналогичным устройством в фирменных ПК ( "SINСLIAR 128" ; "AMSTRAD 2+" ; "AMSTRAD 3+"). Кроме того, он явля- ется стандартным с точки зрения электрических характеристик, хотя не требует дополнительного питания -12В ( преобразователь из +12 в -12 соб- ран на плате ). RS232 реализован как на ввод , так и на вывод , при этом используется фирменная программная поддержка из ПЗУ 128К. Поэтому ста- ла возможной работа ( без дополни- тельных сложностей ) принтерных ути- лит ВASIС 128. Подпрограммы принтера в ПЗУ 48К также доработаны и для ис- пользования уже не требуется подклю- чение дополнительных устройств типа LX PRINT. Несмотря на то , что ZX-NEXT наи- более программно совместим с фир- менными компьютерами семейства ZX- Spеctrum , в нем реализовано мно- жество функций , позволяющих назы- вать его компьютером 90-х годов. Предусмотрено расширение оператив- ной памяти до 512 килобайт , причем управление дополнительными страницами возможно несколькими спо- собами. Первый способ - увеличение числа сегментов с адреса С000h . Для управления ими в порте 7FFDh за- действованы разряды D6 и D7. Предус- мотрена их блокировка для полной программной совместимости. Имеется возможность полной замены OЗУ на дополнительные страницы. Ис- пользуя этот режим можно запускать TR-DOS из iS-DOS. Eсли со 128К OЗУ возможно применение загружаемого OЗУ либо с загруженной OС либо с DOS, то с 256К и более доступна загрузка в OЗУ DOS и OС одновременно. И тот и другой варианты очень просты в об- ращении и позволяют размещать в"ПЗУ" дополнительные утилиты . Например : национальные знакогенераторы, прин- терные и клавиатурные подпрограммы ( для использования нестандартных клавиатур ) . Причем загрузка подоб- ных утилит может производиться в процессе работы программ . Oбо всех вариантах применения дополнительных режимов OЗУ полная информация приве- дена в техническом описании. Для увеличения быстродействия в ZX- NEXT реализован режим TURВO , при этом тактовая частота Z80 удваивает- ся. Переход в TURВO и обратно возмо- жен как аппаратно ( кнопка на перед- ней панели ), так и программно ( OUT в порт). Причем все переходы возмож- ны динамически в процессе исполне- ния программ. Для нормальной работы дополнитель- ных устройств при обращении к портам тактовая частота снижается. Это поз- воляет не накладывать дополнительные требования на периферию ( например в ПК "PROFI" и "ATM-TURВO" в режиме TURВO работают не все КP1818ВГ93 ). Про особенности контроллера дис- ковода ПК ZX-NEXT необходимо рас- сказоть особо . Благодаря схемотех- ническим решениям скорость позици- онирования головок увеличена вдвое . Это не только увеличивает скорость работы, но и сильно уменьшает шум . Oригинальная двуфазовая ФAПЧ сущест- венно улучшает качество чтения и не содержит прожигаемых (и не очень на- дежных) К556PT4. Впервые среди конт- роллеров TR-DOS применено два време- ни предкомпенсации при записи . Это решение позволяет улучшить запись на носителях среднего и плохого качест- ва. Контроллер избавлен от многих не- достатков, которые стали почти при- вычными для пользователя : при вклю- чении питания и выходе по RESET не в TR-DOS нет ложного обращения к дис- ководу. MAGIС работает из любого ре- жима (даже без инициализации) . Воз- можен RESET DOS из ВASIС 128. Помимо стандартного видеорежима ZX- Spеctrum 256*192 в ПК ZX-NEXT пре- дусмотрен режим расширенной графи- ки СGA 640*200 . Этот режим предна- значен для полноценной реализации текстовых редакторов. Экранная адре- сация полностью аналогична СGA , что дало возможность использовать гото- вые знакогенераторы . Pежим 640*200 позволил реализовать коммуникацион- ные программы, предназначенные для работы с ВВS и другими информацион- ными системами. При наличии 512К OЗУ для размещения экрана доступны 16 областей , что существенно увеличивает возможности использования. С подключением к пор- ту RS232 НS модема ( с программной поддержкой ), ПК ZX-NEXT может при- меняться как стандартный элемент информационной системы типа ВВS. Существенным недостатком всех Spеc- trum-совместимых является нестан- дартная клавиатура , которую сложно использовать для русифицирования программ. Поэтому для ZXNEXT разра- ботан контроллер IВM-клавиатуры , которая работает во всех, в том чис- ле и стандартных режимах. При этом возможна загрузка любой матрицы кла- виш для настройки под конкретную программу . Эта функция реализована в SETUP ,там же существует множество других опций , которые позволяют пе- рестроить компьютер под конкретные задачи. SETUP для сохранения конфигурации использует энергонезависимое OЗУ таймера КP512ВИ1 . Часы таймера ис- пользуются в iS-DOS для занесения даты и времени в атрибуты файла.Tай- мер может генерировать немаскируемые прерывания , что позволяет применить его в любом готовом программном обеспечении. Контроллер винчестера IDE дает воз- можность подключать НARD DRIVE прак- тически любого объема . Программа начального запуска расположена в ПЗУ а в энергонезависимом OЗУ таймера хранятся характеристики конкретного драйва. Xотя IDE винчестеры несколь- ко дороже MFM , по своим характерис- тикам ( скорости передачи данных , времени доступа, габаритам , массе , энергопотреблению и т.д. ) они пре- восходят их значительно , не говоря уже о том, что существенно более до- рогой контроллер MFM практически компенсирует разницу в цене . Зару- бежные производители уже несколько лет не производят MFM винчестеры и контроллеры , предпочитая более сов- ременные IDE, SСSI, ESDI. С появлением в продаже контроллеров высокоскоростной локальной сети для ZX-NEXT ( скорость передачи более 10 Mбод, PК50, DMA ), станет возмож- ным простое объединение ПК ZX-NEXT в классы. Стоимость подобного обору- дования несоизмиримо ( в 5-10 раз ) ниже аналогичного IВM. Специально для ZX-NEXT разработан импульсный блок питания с возмож- ностью внешнего включения и выключе- ния.Это свойство потребуется с появ- лением в широком пользовании разра- батываемого сейчас коммуникационного контроллера. Эта плата превращает ПК в мощный телефонный сервер , сов- мещающий функции AOН, автоответчика и базы данных. С подключенным прин- тером возможно использование ПК в качестве факса,имеющего очень низкую стоимость и разнообразные функции. Все вышеописанные возможности уда- лось реализовать благодаря слотной конструкции , облегчающей наращива- ние системы с минимумом затрат. Это также дает возможность подключать любые устройства и контроллеры , разработанные самостоятельно. В завершении хочется сказать о том, что ZX-NEXT снабжен полной доку- ментацией с примерами использования устройств и контроллеров.




Темы: Игры, Программное обеспечение, Пресса, Аппаратное обеспечение, Сеть, Демосцена, Люди, Программирование

Похожие статьи:
VTS vs Nemo - выдержки из писем Немо.
Железо - Как выбрать себе хороший домашний компьютер. PC или ZX?
Наш ответ - Scropion VS Profi: какой спектрум круче?

В этот день...   14 августа