TRANSFORMER: воспоминаие о будущем. /концептуальная разработка/ music by DNK (C) Nemo. _________________________________________ "Несомненно, вам неоднократно задавали вопрс: Для чего нужна математика? не являются ли все эти тонкие построения, которые мы пол- ностью черпаем из своего ума, искусственным плодом нашей прихоти? Я должен установить различие между людьми, задающими подоб- ные вопросы. Люди практические требуют от нас только способов наживы денег. Эти люди не зас- луживают ответов. Скорее сле- довало бы их сросить, для чего они накапливают свои богатства и нужно ли тратить время на их приобретение и пренебрегать искусством и наукой, которые только и делают наш дух спосо- бым наслаждаться, ... et propter vitam vivendi perderme causam." ... и ради сохранения жизни утратить ее смысл (лат., из Ювенала) Анри Пуанкаре, 1905г. То, что предлагается Вашему вниманию - это плод фантазий профессионала, которому иногда тоже хочется воспарить к эмпиреям, но которвй не имеет права на маниловщину, которой столь охотно привержены USER'a. Вместе с тем, эта публикация преследу- ет и вполне утилитарные цели. По имеющим- ся заявлениам, в недрах некоторых Spectrum-фирм зреют очередные монстры, рождения коих платформа может уже и не выдержать. Сама возможность появления TRANSFORMERA (TR-R'a далее) отрезвит мно- гих. Вообще складывается впечатлние, что пора попробовать начать делать джаз вмес- те. Даже если кому-то и удастся воплотить предлагаемую концепцию в реальном железе, в одиночку наладить сбыт будет невозмож- но. Без ОС такая штуковина будет такой же горой хлама - очередным монстром. Недавно одна IBM-ка, начитавшись Б.Виана, мне за- явила: "Я приду плюнуть на ваши могилы." Вполне возможно, что так и окажется, если не научимся действовать вместе - корпора- тивно. ___________ Концептуальное кольцо трансформера (TR-R'a) В основе концепции лежит CPU Z80180. Применение такого процессора позволяет решить много проблем развития hard'a. Технологический аспект. Превышение технологических возможнос- тей, это неизбежное следствие прямого на- ращивания архитектуры типовыми схемотех- ническими средствами, приводит обычно к созданию монстров. Вместе с тем, при су- ществующих объемах производства, инфраструктуре платформы и ценовых огра- ничениях применение планарных компонентов и SLIMM-элементов в Spectrum'е нереально. Применение же PAL'ов, PT'шек и заказных БИС также весьма огорчительно. Быстро- действие россыпи ТТЛ уже на пределе, даже при условии применения качественной схе- мотехники и серий 1533/531/1531. CPU Z80180 концентрирует львиную долю архитектуры в себе самом,"в одном флако- не", так сказать, тем самым снижая требо- вания к технологии маточной платы и слож- ность схемотехники обрамления. Удается глобально развить архитектуру и повысить, в придачу к этому, надежность. Ввод стандартов на архитектуру и программное обеспечение. Доселе блуждавшие в потемках мысли разработчиков вполне напоминали броу- новское движение. Никакого осознанного направления,никаких ощутимых результатов. Получить сколько-нибудь ощутимое аппарат- ное преимущество и поддержку программис- тов не удалось никому. ПО, как создава- лось, так и создается под наибольший об- щий знаменатель - архитектуру Amstrad-128 +Beta-disk. Действительно, а какая ра- дость писать программы под архитектурные излишества,которые сокль искусны,столь же и самобытны? Все равно, нa 90% других Spectum-клонов работать не будет. Появил- ся даже специальный термин - транзитивная программная совместимость, которая неук- лонно снижалась на протяжении нескольких лет и сейчас едва дотягивает до 70%. (На- поминаю, что прямая программная совмести- мость поддерживается изготовителями на уровне 90-95%). CPU Z80180 позволяет отчасти решить и эту проблему. Так как internal-архитекту- ра заживо замурована в CPU, то и умелым ручкам,сколь бы шаловливы они ни были, до нее не добраться. А это значит , что если архитектура-180 реализована,то она реали- зована единственным образом. Для описания архитектуры достаточно ссылки на тех. ус- ловия фирмы ZILOG. Хочешь-не хочешь, а подчинишься стандарту. А это означает,что стандарт не только возможен, но и (при реализации) неизбежен. Динамика развития. 1) Ввод ISDOS. Малодоступность информации по CPU не позволит пользователям сразу задейстововать все имеющиеся мощности. По-видимому, вначале активно будет ис- пользоваться стандартное ПО под Sp-128 и подмножество-80 архитектуры 180. Ситуация окажется любопытной в том смысле, что ис- пользование программ под ISDOS'ом будет существенно улучшать характеристики ПО на подмножестве-80 (если, конечно, сама ОС будет использовать все ресурсы) 2) Быстродействие CPU позволяет легко по- лучить частоты, кратные PAL на 3-ей гар- монике. А это уже реальный PAL-кодер. (По крайней мере намечается выход из тупика, связанного с подключением TV: до сих пор Spectrum не является полной потреби- тельской стоимостью, т.к. требуется ква- лифицированное вмешательство в телевизор при покупке и установке ПК на эксплуата- цию) 3) Эскалация по мощности: 180/181/182 Заметьте, что все это опять же в одном флаконе. 181=180+встроенный модем 182=181+переходник на шину IBM. А это значит, что 180-архтектура не явля- ется тупиковым направлением для Spectrum- 'a. Наброски external-архитектуры TR-R'a. Диспетчер памяти ОЗУ. Для того, чтобы обеспечить сопри- частность TR-R'a, как Spectrum-клона, платформе,необходимо,как минимум, реали- зовать архитектуру Amstrad-128. Это будет россыпь.С точки зрения стандартизации это самое опасное,т.к. здесь возможны вариан- ты. Тонкость в том, чтобы обеспечить если не одновременную, то хотябы попеременную работу страничного диспетчера Sp-128 и MMU (см приложение - сердце TR-R'а) Наи- более приемлемым, с точки зрения автора, являетса вариант, при котором: ┌ А19+А18+А17+А16=0 => диспетчер Sp-128, │ only. └ А19+А18+А17+А16=1 => MMU, only. Это несколько обедняет возможности программиста, зато текущее состояние ма- шины легко просчитывается - при использо- вании MMU - по его регистрам. Также это упрощает external-архитектуту (читай - схемотехнику) и делает отображения памяти легко просчитываемыми. При использовании MMU-only память превращается в упорядо- ченное множество размерности один. Момент также существенно важный для контроля вы- полнения программы-USER'a со стороны ОС (вариант "над пропастью во ржи") и эффек- тивной раборты каналов DMA (см. приложе- ние) - т.к. становятся возможными пере- сылки блоками, болшими,чем 16-к страница. Диспетчер памяти ПЗУ. Диспетчер памяти ПЗУ также может быть выполнен по разному. Один из вариантов, например, для 128-к ПЗУ. ПЗУ ┌─ А15+А16=0 │ ┌─ │ │А18=1 дополнительные 64к │ │ │ │А18=0 стандартные 64к │ └─ └─ Потери ОЗУ можно компенсировать переклю- чением бита "ОЗУ/ПЗУ". Символьный экран. Боюсь, что какие-либо советы здесь не уместны по причине превращения их в пус- той звук. Замечу однако, что инициатива будет наказуема в том смысле,что драйвера под ОС придется писать самим. Потенциальные характеристики TR-R'а. Ну вот, наконец, и десерт. Производительность в ОЗУ/ПЗУ до 4-х раз дополнительное ускорение ра- боты с блочной гарфикой ( за до 2-х раз счет DMA, относительно PUSH/ POP) Физический объем памяти,под- держиваемый internal-архи- 1М тектурой Число одновременно раскрыва- емых окон в логическом прос- транстве адресов 2 шт. (т.е.64к) с дискретностью 4к Аппаратное умножение одной командой байт*байт->2 байта Реальное время, 2-а таймера, с точностью прерывания (при Fтакт.=14MHz) до 1.5 мкс. Ориентировачная цена платы 400+-50 т.р. Габариты (3-ех слотовая кон- струкция,без Betaturbo) ў3.5 дм¤ Заключение. или Вернемся на грешную землю. 180 процессор на дух не переносит недоку- ментированных команд: инициируется немас- кируемое преывание, аналогичное RST0, т.е. он их просто выплевывает вместе с программой. (Объявляю благодарность и крепко жму руку всем тем, кто их ис- пользовал). Банка с internal-портами все время меша- ется под ногами и перекрывается с некото- рыми портами TR-DOS. Процессор необходимо инициировать специ- альной программой при аппаратном сбросе. Вместе с тем опытным путем установлено, что просто программная совместимость (разбиение на прямую и транзитивную ком- поненты оказывается неадекватным для ар- хитектуры-180) составляет примерно 60ў5%. (при отсутствии каких либо ухищрений) Ну и последнее. Не хочется кривить ду- шой и говорить что тема закрыта, однако перспективы более чем туманны. Проблема прежде всего в создании ОС и сбыте.Что же касается характеристик,то он эквивалентен чему-то среднему между 286 и 386 машина- ми. (Учитывая очень высокие эффективность и плотность кода Spectrum-ПО) Теоретичес- ки, такая машина способна выйти даже на профессиональные приложения. _________________________________________ приложение Сердце TR-R'a. (краткая аннотация на z180) тактовая частота... до 33MHz прерывания,контроллер 8 уровней семь дополнительных команд. Internal-архитектура. 1. MMU блок - менеджер памяти. Пояснение: MMU управляется через три внутренних порта чтения/записи. В нем об- разуется хитрый замес внутреннего 16-и разрядного адреса и содержимого этих са- мых портов. Образуется 20-ть внешних сиг- налов/выводов адреса для физической памя- ти. Причем из пространства 1Мбайт можно отобразить два участка на два лоскутка в логическом пространстве. Верхний лоскуток приклеен к верхней границе лог. памяти (#FFFF), средний лоскуток приклеен к вех- нему. То, что остается с низу, нижний лоскуток,всегда приклеен к (#0000) нижней границе. Таким образом,между лоскутками в логическом пространстве всегда две грани- цы; их можно задавать с точностью до 4-х Кбайт. Участки физической памяти, которые ложатся на эти лоскутки, могут быть рас- положены произвольно (с точностью также до 4-х Кбайт,но уже в физическом пространстве) и могут даже наезжать друг на друга. В нижнем же лоскутке (если он существует,т.е. не нулевой длины) всегда покоится начало физической памяти. 2)DMA - каналы прямого доступа - 2 штуки. Пояснение:DMA - это такие специальные на- сосы, для быстрой перекачки данных между областями памяти, либо память-порт (туда и обратно). Т.к. шины для собствено внут- реннего CPU Z80 и для каналов DMA общие, то когда работает DMA, внутренний CPU от- дыхает; либо,на худй конец,внутренний CPU чередует свою работу с каналом DMA. На извлечение данных и на препровождение их по назначению уходит по три такта,то есть всего шесть тактов (если, конечно, не включены тормоза по WAIT). Порты, управ- ляющие DMA 20-и разрядные, поэтому насо- сики могут работать прямо в физической памяти. 3) 16-и битные таймеры - 2 штуки. Таймеры могут генерировать прерывания. 4) UART - асинхронные приемо-передатчики - 2 штуки Способны генерировать прерывания. Как их приспособить для Spectrum'а, пока не оче- видно. Существует масса вариантов, но при этом теряется универсальность. 5) SIO - последовательный тактируемый порт - 1 штука. Архитектурный канделябр назначения пока не очевидного. Конечно, можно подоткнуть сюда клавиатуту, но работать она будет только в ОС. 6) Встроенный тактовый генератор. Это значит, что для запуска машинки в ра- боту к ней необходимо просто присовоку- пить кварц. 7) Z80 (Вернее, нечто, напоминающее Z80) Без комментариев: комментарии были бы слишком длинны. Внутренние порты адресуются специально введенными для этого дополнительными ко- мандами, которые старший байт адреса пор- та всегда держат в 0. Т.к. нулевой стар- ший байт адреса образуется сам собой и при выполнении обычных команд, то внут- ренние порты находятся под постоянной уг- розой случайного попадания - в этом слу- чае тараканчик ловит глюк. Несколько об- надеживает возможность отфутболить эту банку (массив портов размера 64) в три различных места всего пространства inter- nal-портов 256-размера. Все эти архитектурные находки слиты в один флакон, т.е. это просто микросхема (цены, однако,не малой - 60т - около $12) корпус может быть 64 pin DIP, т.е. как обычный Z80, но длиннее;либо 68pin PLICC: распростертый квадратный таракан с мелки- ми ножками, загнутыми под себя (с шагом 0.05 дюйма=1.27 мм) - употребление без панельки невозможно. ___________ Необходимые комментарии. Что от Вас требуется? Как-то опреде- литься по этому поводу. Вопрос поистине Мефистофельский: "Хотите ли Вы получить вечную жизнь в обмен на душу". В технических терминах он выглядит следующим образом: " Действительно ли Вы настолько сильно хотите реального неогра- ниченного развития и совершенствования - что согласны пожертвовать душой Spectrumа - частью его классического ПО" За всё на- до платиь... Дело то, собственно, в том, что TRANSFORMER не Spectrum - клон. Архитек- тура называется клоном платформы, если она может быть спроецирована на платформу с коеффициентом прямой программной сов- местимости (КППС) не менее 0,8. Имеется же всего 0,6. Думаю,что в резильтате дол- гой и кропотливой раборы в рамках плат- формы (ни одна отдельно взятая фирма та- кую работу не в состоянии) можно добиться КППС не более 0,7. Т.е. TR-R - это сильно перекрывающаяся, но всё-таки смежная ар- хитектура, а не клон - и таковым он и ос- танется. По последствиям и серьёзности измене- ний в платформе такое событие сопоставимо разьве что с введением TR-DOS в 90-92 гг. Но теперь уже сам TR-DOS придётся послать в сад. С другой стороны, для начала, придётся выпускать машинки с КППС 0,6 от этого ни- куда не деться. *** Для тех, кто хочет поподробнее ознако- миться с Z-180 фирмой (С)Nemo может быть выслан (обычным порядком) комплект лите- ратуры (на английском) по Z-180: 1. Z-180 /MPU/ Data book/ Zilog 2. Z-180 /MPU/ User's manual/ Zilog как, впрочем, и сами процессоры. В заключение хотелось бы выразить признательность за предоставление необхо- димой информации и литературы и литерату- ры дистрибьютерам фирмы Zilog в СПб фирме "Гамма". Разумеется, нельзя упомянуть о том, что в "Гамме" всегда есть старые добрые Z80, свеженькие и абсолютно нулёвые (по средне - рыночной цене) и ли- тература по Z80 (опять-же на английском). Найти АО "Гамма" можно по следующему ад- ресу: ст.метро Пл.Мужества, ул. Политех- ническая 22. тел. 247-54-73 10-14; 15-17.