ВВЕДЕНИЕ
Эта книга о компьютерах отличается от других. В ней ничего не говорится о
компьютерных играх, но зато она поможет обладателям компьютера СПЕКТР УМ
эффективно использовать его в быту и на производстве, а также более глубоко разо-
браться в устройстве и работе.
Электронные устройства, описанные в книге, достаточно просты для повторения,
имеют невысокую стоимость и неограниченное число применений. Эти утройства
обеспечивают связь СПЕКТРУМА с внешним миром в различных областях: в фото-
графии и научных исследованиях, в ^обучении и производстве, в бизнесе и быту, в
роботехнике и так далее.
Для реализации различных проектов используются две основные платы: аналого-
цифрового и цифро-аналогового преобразователя, совмещенного с параллельным
портом.
В одном из проектов описаны различные электронные; ключи позволяющие ком-
мутировать различные нагрузки; от маленькой индикаторной лампочки до мощного
электромотора.
Ни одно устройство подключенное к компьютеру не может работать без програм-
мной поддержки. Поэтому для всех^описанных устройств приведены листинги про-
грамм поддержки.
В двух первых главах книги описано устройство компьютера и программирование
в "машинных кодах". Для многих приложений программы в "машинных кодах" более
предпочтительны, так как работаю^ значительно быстрее программ составленных на
БЕЙСИКЕ и занимают меньше мес?г^ в Оперативной памяти.
В книге имеется вся необходимая информация для составления программ в "ма-
шинных кодах". Приведенные примеры облегчают написание таких программ.
1. УСТРОЙСТВО КОМПЬЮТЕРА
SINCLAIR ZX SPECTRUM
Автор компьютера К.Синклер заложил в него следующие возможности:
- 16К или 48К оперативной памяти (RAM);
- 16К постоянной памяти (ROM) - встроенный интерпретатор "Бейсик";
- цветное изображение (16 цветов);
- звук;
- полноразмерная клавиатура - 40 клавиш;
- графика высокого разрешения;
- совместимость с системой "Teletex";
- высокоскоростная загрузка программ с магнитофона;
В руководстве по "СПЕКТРУМУ" подробно описан разъем расположенный на
задней стенке компьютера. Этот разъем дает возможность подключаться к 16 адрес-
ным линиям, 8 линиям данных, источнику питания и линиям управления микропро-
цессора Z80. Цель этой Главы объяснить назначение указанных сигналов, их исполь-
зование для внутреннего управления "СПЕКТРУМА", а также способы подключения
внешних устройств к компьютеру.
1.1. РАСПОЛОЖЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ
Компьютер собран на двухсторонней печатной плате, обеспечивающей соедине-
ние выводов интегральных микросхем и других элементов между собой. На плате
установлены следующие основные элементы:
Z80 - центральная управляющая микросхема (микропроцессор), которая такти-
руется сигналом с частотй 3,5 МГц и выполняет около 0,9 млн. машинных команд в
секунду.
16К постоянной памяти (ROM) - это микросхема в которую "зашит" стандартный
Бейсик. Запись в эту микросхему (выполнение РОКЕ) невозможна.
16К (или 48К) - оперативная память компьютера. Для ее организации использо-
вано 8 микросхем памяти для версии 16К и 16 микросхем для модели 48К. Примерно
8К использованы для организации изображения на экране TV, а остальные 8К (или
40) зарезервированы для программ пользователя.
ULA - специально разработанная для компьютера "СПЕКТРУМ" микросхема фор-
мирующая сигналы цветного изображения.
UHF - УВЧ-модулятор - схема которая преобразует видиосигнал сформированный
компьютером в УВЧ сигнал для подключения к входу "АНТ" TV.
7805 - микросхема-стабилизатор напряжения питания 5 В (отечественный аналог
142ЕН5). Интересно отметить, что жужжащий звук, исходящий из компьютера со-
здается преобразователем напряжения из 5 В в 12 В при входном напряжении 9 В,
когда катушка преобразователя резонирует на высокой частоте ( при использовании
современных микросхем в самодельных компьютерах преобразователь 5/12 В не
используется).
КВ1 и КВ2 - два разъема для подключения клавиатуры (см.раздел 6). Необходимо
также отметить, что "СПЕКТРУМ" сложный аппарат и поэтому не стоит открывать
его крышку. Не стоит также подключать или припаивать отдельные провода к разъ-
ему. Лучше использовать специальный 54 контактный разъем и печатную плату (как
указано в разделах 3-5) для предотвращения коротких замыканий и других неиспра-
вимых повреждений компьютера.
1.2. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА
Основные микросхемы"СПЕКТРУМА" соединены между собой с помощью 8 па-
раллельных дорожек на печатной плате называемых линиями данных (D0-D7), по
которым передаются нулевые и единичные сигналы. В каждый момент времени по
линиям данных передается серия нулей и единиц представляющая десятичное число
от 0 до 255; в двоичном виде 255 это 11111111. Если во время работы компьютера
аккуратно подключить осциллограф к одной из линий данных, то можно будет наблю-
дать сложный высокочастотный сигнал.
Для того, чтобы задавать маршруты передач и данных между различными частями
компьютера используются индексам. Распознав свой
адрес соответствующее устройство либо посылает на шину данных 8 бит данных
(операция WRITE), либо принимает 8 бит с шины данных (операция READ). При
выполнении RESET или CLEAR или NEW все биты принимают значение 0.
Микропроцессор 2§и|юеспечив||¥ выпблйение всех операций с данными с по-
мощью заложенных вШгЬ машинных команд£Гак, например, для пересылки 8-раз-
рядного слова из одно^рчейкийЩ^яти в другую необходимо выполнить около 20
элементарных операций. СкоростШыполнения этих элементарных операций весьма
высока и определяетсятактирукйцим сигналом с частотой 3,5 МГц.
Оперативная память (RAM), соб^щ из ртдёльных триггеров, запоминающих нули
и единицы. Запись или Щитывание одновременно производится в 8 триггеров. Управ-
ляющие сигналы микропроцессора опредеяют режим чтения данных из памяти
(READ), записи (WRITE) или сброса (RESET) . Каждая группа из 8 триггеров имеет
свой адрес, по которому запись или чтение данных производится именно в эту ячейку
памяти. '
Как уже отмечалось в этой книге 8 линий данных и 16 линий адреса выходят во
внешний мир через разъем компьютера без какого-либо интерфейса, поэтому подклю-
чаться к ним нужно с осторожностью, чтобы не повредить компьютер.
Внутри микропроцессора Z80 имеется 24 регистра, которые используются как
компьютером, так и пользователем. Регистры сгруппированы в пары 8-разрядных
регистров, некоторые пары могут рассматриваться и как 16 разрядные регистры,
например IX, IY, и SP.
Регистры имеют следующее назначение:
А - аккумулятор;
F - регистр флажков;
Н - верхний регистр;
L -нижний регистр;
DE - регистр пересылки данных;
ВС - используется для печати операторов;
IR, IX и IY - индексные регистры;
SP - счетчик адреса.
Восемь дополнительных регистров могут использоваться для расширения возмож-
ностей микропроцессора с помощью ЕХХ команд. Электронные схемы регистров
также как и ячеек памяти построены на триггерах, однако в регистрах кроме записи
и считывания предусмотрена возможность сдвига данных вправо и влево, а также
инвертирование.
