Move #04 17 апреля 1997

Железо

Железо - Чей компьютер является более фирменным.

                  ЖЕЛЕЗО
──────────────────────────────────────────
(c) Ars                      MDM 249-97-53

   Довольно часто пользователи Speccy спо-
рят  о  том, чей компьютер является "более
фирменным", что такое "двухполевая машина"
и  т.п.  Если  Вас интересуют эта тема, то
советую ознакомиться с информацией "Инфор-
кома" по данным вопросам.
                                   Ars.

   Микропроцессор  Z80  может  обслуживать
адресное пространство в 64K. В стандартном
компьютере  оно распределено следующим об-
разом:
           #FFFF    ┌─────────┐
           ·····    │   ОЗУ   │
           #8000    │   32K   │
           #7FFF    ├─────────┤
           ·····    │   ОЗУ   │
           #4000    │   16K   │
           #3FFF    ├─────────┤
           ·····    │   ПЗУ   │
           #0000    │   16K   │
                    └─────────┘
В  низших адресах от #0000 до #3FFF распо-
лагается  ПЗУ 16K, содержащее операционную
систему  Спектрума.  Память  в  адресах  с
#4000  до #7FFF выполнена на 8 микросхемах
динамической памяти DRAM типа 4116 с орга-
низацией 16Kx1. Отечественным аналогом яв-
ляется микросхема 565PY3 или 565PY6 (то же
но  с  одним источником питания). Дополни-
тельная  память  32K  в адресах с #8000 по
#FFFF  представлена  8  микросхемами  DRAM
64Kx1, у которых (у всех одинаково) отбра-
кована  одна  из  половин - левая, правая,
верхняя или нижняя. Нашим аналогом являют-
ся  "половинки"  микросхем 565PY5 с марки-
ровкой 565PY5Д1 или 565PY5Д2.
   В  фирменном  Спектруме,  как известно,
контроллер дисплея выполнен на одной БИС -
программируемой логической матрице ULA или
Uncomitted Logic Array. Хитрость микросхем
типа ULA состояла в том, что фирма-изгото-
витель  выпускала их в незавершенном виде,
т.е. как полуфабрикат, а затем в некотором
"секретном"  цехе  она немного дорабатыва-
лась  ("зашивалась") под требования заказ-
чика  -  Sinclair  Research Ltd. Сэр Клайв
Синклер  был  вынужден прибегнуть к такому
методу  защиты своего компьютера наученный
горьким опытом со своей предыдущей машиной
ZX-81,  которая  была  мгновенно  пиратски
растиражирована  по всей Европе. Надо ска-
зать,  что  эта защита свою роль выполнила
блестяще.  Прошел не один год, пока научи-
лись  эмулировать эту микросхему с помощью
"мелкой логики". В самодельных компьютерах
функции ULA выполняет "рассыпуха" из 20-40
микросхем, причем многие варианты Спектру-
ма различаются именно построением контрол-
лера дисплея и количеством микросхем, зат-
раченным на него.
   Оперативная  память  дисплея  Спектрума
расположена  в  адресах: #4000-#57FF - па-
мять  точек  экрана,  #5800-#5AFF - память
атрибутов.  Через  каждые 20 ms контроллер
дисплея  аппаратным  образом считывает ин-
формацию  из  этой области для регенерации
изображения  на экране дисплея, причем для
каждой  строки  обращение  к  этой области
происходит 64 раза: 32 раза считываются по
8  точек  строки (состоящей из 256 точек),
чередуясь с 32-кратным считыванием атрибу-
тов  знакомест,  в  состав  которых входит
данная  строка. Понятно, что во время этих
считываний  микропроцессор  не может обра-
щаться к микросхемам памяти, в которых на-
ходится память дисплея. В фирменной машине
этот конфликт решен так: если в момент ап-
паратной регенерации изображения на экране
дисплея процессор, выполняя программу, об-
ратится к этим микросхемам, то на него ап-
паратно  перестают подаваться тактовые им-
пульсы. Это, конечно, замедляет выполнение
прграммы, но не очень сильно, т.к. во-пер-
вых,  не  замедляется  работа с "верхними"
32K памяти, которые физически выполнены на
других  микросхемах,  во-вторых, процессор
"свободно" работает с "нижними" 16K, обра-
щаясь  к  ПЗУ  Спектрума  и, в-третьих, он
имеет  возможность работать с экранной об-
ластью  памяти, т.к. регенерация изображе-
ния  происходит неравномерно, что показано
на диаграмме:

Обратный    Border         1       2
ход по     |           c ┌┐ ┌┐   ┌┐ ┌┐
──────────────────~──────┘└─┘└───┘└─┘└ ···
кадрам     |             a  b    a  b

            Border       Обратный
   c  ┌┐ ┌┐           |  ход по
···───┘└─┘└───────~───────────────────────
      a  b            |  строкам

Работа процессора приостанавливается толь-
ко  при  одновременном обращении в моменты
a)  и b), когда a) - происходит считывание
в  буфер байта точек экрана, b) - считыва-
ется байт атрибутов знакомест. Все осталь-
ное  время  -  во  время обратного хода по
кадрам, по строкам, во время вывода бордю-
ра в верхней, левой, нижей и правой частях
экрана,  а  также  внутри  основной  рамки
изображения,  в моменты времени c) процес-
сор работает без ограничений.
   Из самодельных Спектрумов наиболее пол-
но копируют идеологию фирменного компьюте-
ра те, что используют раздельную память. В
вариантах с общим полем памяти используют-
ся  микросхемы  64Kx1,  нижние 16K которых
как бы "затеняются" ПЗУ. Использование об-
щего поля памяти сокращает общее количест-
во  микросхем на 12-15 корпусов, уменьшает
потребление  компьютера, его размеры, т.е.
обладает несомненными достоинствами. Слож-
ность же здесь состоит в том, что для сох-
ранения  прежней  скорости работы программ
приходится  повышать  частоту  обращения к
памяти,  что повышает требования к быстро-
действию микросхем памяти, их согласованию
с  другими микросхемами и т.п. Процессор в
таких вариантах приостанавливается или ос-
тановкой  тактов или с помощью сигнала WA-
IT.
   Следует  также  отметить, что фирменный
'Sinclair 128+' тоже выполнен по схеме вы-
полнен  по схеме с общим полем памяти, и в
первые  годы  после его появления на рынке
пользователи  часто отмечали некоторую не-
совместимость  программ,  написанных ранее
для  'Spectrum 16K' и 'Spectrum 48K', но в
программах, написанных позже, программисты
видимо  учли архитектуру 128-го, и поэтому
с  несовместимостью  программ  практически
сталкиваться не приходится.