Wtorek, Wrzesień 2. 1986
Prezentowany poniżej system stanowi kolejną propozycję sprzętu mikrokomputerowego spoza przemysłu kluczowego. Rozszerza on możliwość zaspokojenia potrzeb tych wszystkich, którzy komputer pragną wykorzystać jako narzędzie w biurze, na stanowisku pomiarowym lub w hali produkcyjnej. Zapotrzebowanie na takie właśnie systemy jest ogromne, a ich podaż w kraju - nadal niedostateczna. Mamy nadzieję, że DIALOG wypełni, chociaż częściowo istniejącą lukę.
W czasie, gdy na świecie spada zainteresowanie komputerami osobistymi firmy IBM, gdy nowatorski Macintosch doczekał się wreszcie bogatego oprogramowania, a Amerykanie gorączkowo oczekują pojawienia się w sklepach mikrokomputera Amiga, w Polsce wzrasta popularność maszyn IBM PC. Pewna liczba tych urządzeń dotarła już do rąk krajowych użytkowników, dzięki ofercie działających w Polsce przedsiębiorstw zagranicznych. Moda na IBM PC wytworzyła się głównie za sprawą dopływu dużej ilości oprogramowania użytkowego. Rozpowszechnił się nawet pogląd, że "prawdziwy" komputer osobisty (ang. personal computer) musi mieć mikroprocesor co najmniej 16-bitowy. Uważa się, że epoka mikroprocesorów 8-bitowych już przeminęła i spotyka się je jeszcze jedynie w komputerach domowych (ang. home computers).
Tymczasem o walorach użytkowych mikrokomputera, a w szczególności o jego przydatności do praktycznych zastosowań, nie decyduje wcale długość słowa mikroprocesora. O wiele większe znaczenie mają inne cechy konstrukcyjne: jakość "interfejsu z operatorem" (monitor ekranowy, a raczej jego sterownik i klawiatura oraz ich obsługa przez oprogramowanie systemowe), szybkość i niezawodność pamięci dyskowych, dostępność oprogramowania użytkowego. Udowodniła to niedawno firma Amstrad, wprowadzając na rynek rodzinę mikrokomputerów osobistych Amstrad CPC zawierających mikroprocesor Z80 A. Mikrokomoputery te w krótkim czasie zdobyły rynki europejskie, opanowane przecież przez wyroby takich firm jak Commodore, Atari czy Sinclair. Stało się to możliwe dzięki temu, że maszyny Amstrad zostały wyposażone w cechy niezbędne dla typowych, praktycznych zastosowań redagowania tekstów, tworzenia baz danych czy kalkulacji tabelarycznych - w odróżnieniu od dominujących dotąd gier czy programów edukacyjnych. Najważniejsze z tych cech to: możliwość wyświetlania tekstu w 80 kolumnach i obrazów graficznych o dużej rozdzielczości oraz szeroko rozpowszechniony, uniwersalny, dyskowy system operacyjny (w wypadku komputerów Amstrad jest nim CP/M). Własności te natychmiast udostępniły posiadaczom maszyn Amstrad CPC istniejące, bogate oprogramowanie użytkowe, z programem WordStar oraz dBase II na czele.
Zdając sobie sprawę z dużej konkurencji na rynku komputerów osobistych, podczas projektowania DTC-8 największy nacisk położono na zapewnienie użytkownikowi jak największej wygody. W wyniku analizy słabych stron powszechnie znanych mikrokomputerów powstała poniższa lista własności, jakie powinien mieć DTC-8:
- modularność - uniwersalna szyna zapewniająca łatwość rozbudowy przez producenta, inne firmy, a także przez użytkownika,
- klawiatura, wyposażona w programowane klawisze funkcyjne oraz klawisze sterowania kursorem w układzie "kierunkowym", położone w miejscu łatwo dostępnym z zasadniczej części klawiatury,
- sterownik monitora, umożliwiający wyświetlanie tekstu w 80 kolumnach, a także obrazów graficznych z niezależnym dostępem do indywidualnych punktów ekranu, z tym, że pamięć obrazu powinna znajdować się poza przestrzenią adresową procesora,
Wydaje się, że w procesie projektowania DTC-8 udało się spełnić wszystkie wymienione wymagania, a także wprowadzić wiele dodatkowych cech wyróżniających go spośród innych konstrukcji tej klasy.
MAGISTRALA
Aby zapewnić wysoki stopień modularności, należało zastosować uniwersalną, równoległą magistralę międzymodułową. Wybór sygnałów magistrali, a także konstrukcja mechaniczna modułów mają istotne znaczenie dla rozwoju zastosowań systemu.
Kiedy w 1981 roku wraz z Andrzejem Ma-tysem i Leszkiem Zdawskim przystępowaliśmy do definiowania uniwersalnej magistrali dla modułów mikrokomputerowych, sformułowaliśmy dla niej następujące wymagania:
- szyna adresowa 20-bitowa (czyli przestrzeń adresowa pamięci 1 MB), zapewniająca perspektywę zastosowania mikroprocesorów 16-bitowych serii 8086/8088,
- minimum 8 linii przerwań oraz przerwanie wyprzedzające zanik zasilania,
- możliwość pracy wieloprocesorowej,
- złącza pośrednie (bardziej niezawodne i łatwiejsze w użyciu niż krawędziowe),
- standard mechaniczny pojedynczej Eurokarty (dobrze zdefiniowany i rozpowszechniony, niewielkie wymiary pakietów - 100x160mm, umożliwiające zestawianie "poręcznych" systemów).
Żaden z rozpowszechnionych wówczas na świecie standardów nie spełniał powyższych wymagań. Dlatego zdecydowaliśmy się na opracowanie własnego interfejsu międzypakietowego. Został on opatrzony nazwą BUSMAT i zastosowany w Modułowym Systemie Mikroprocesorowym MSM, produkowanym do dziś (1986 r.) przez firmę "Impol 1". Złącze 64 - stykowe typu Cannon, zastosowane do łączenia pakietów z magistralą jest produkowane w Polsce. Format pakietów jest na tyle mały, że pozwala budować urządzenia łatwo przenośne, a jednocześnie dostatecznie duży, aby przy obecnej technologii układów scalonych zmieścić na oddzielnych płytkach funkcjonalnie zamknięte bloki mikrokomputerowe.
Od czasu powstania BUSMAT-u pojawiło się na świecie kilka nowoczesnych standardów magistrali i to właśnie dla formatu pojedynczej Eurokarty (VME, MULTIBUS IM). Jednak sensowne ich wykorzystanie wymaga zastosowania drogich i trudno dostępnych, specjalizowanych układów scalonych. Z drugiej strony BUSMAT okazał się bardzo wygodny i uniwersalny, a ponadto już kilkaset systemów wykorzystujących ten standard znajduje się w rękach użytkowników.
W takiej sytuacji naturalne stało się przyjęcie standardu BUSMAT w mikrokomputerach DIALOG. Dokonana została jednakże pewna modyfikacja. Polega ona na odizolowaniu jednej linii zasilającej +5 V i przeznaczenia jej do odprowadzania napięcia doła-dowującego akumulatory, umieszczone na niektórych pakietach. Tak zmodyfikowany standard interfejsu międzypakietowego, nazwany BUSMAT II, został zastosowany w mikrokomputerze DIALOG DTC-8.
Na sygnały BUSMAT II składają się napięcia zasilające +5 V, +/- 12 V, +/- 15 V, oddzielone napięcie akumulatorowe +5 BAT, 8 linii danych, 20 linii adresowych, 10 linii przerwań oraz linie sygnałów sterujących. BUSMAT II pozwala na adresację 1MB pamięci, pracę wieloprocesorową oraz obsługę awarii zasilania sieciowego (przerwanie uprzedzające zanik napięć zasilania, oddzielne napięcie +5 V BAT).
Należy dodać, że zastosowanie modułu systemu MSM (BUSMAT) w systemie DMC lub w komputerze DTC-8 (BUSMAT II) wymaga przecięcia jednego połączenia na module MSM. Zastosowanie modułu DMC w systemie MSM nie wymaga żadnych modyfikacji.
KONSTRUKCJA MECHANICZNA
Większość komputerów osobistych zbudowanych jest na jednym dużym obwodzie drukowanym zawierającym procesor, układy pomocnicze oraz ewentualnie pamięć (IBM PC, Apple II). Ta podstawowa płyta (ang. motherboard) ma złącza do montowania modułów z układami obsługi urządzeń we-wy, z dodatkową pamięcią itp.
Przy realizacji DTC-8 przyjęto inne rozwiązanie. Wszystkie moduły z procesorem włącznie rozmieszczono na jednorodnych płytkach-pakietach. Rozwiązanie to ma swoje wady i zalety. Do wad należy zaliczyć podwyższony koszt wersji minimalnej (bez modułów dodatkowych). Wśród zalet można wymienić większą elastyczność systemu, możliwość zastosowania chłodzenia konwekcyjnego, uproszczenie konstrukcji mechanicznej.
DTC-8 składa się z trzech elementów łączonych kablami: modułu podstawowego, klawiatury i monitora ekranowego. Moduł podstawowy ma kasetę z magistralą systemową, zawierającą złącza dla 17 pakietów. Pakiety wsuwa się od tyłu bez konieczności rozbierania obudowy. Dwie stacje dysków elastycznych 5,25" umieszczone są poziomo obok siebie w przedniej części obudowy. Zasilacz znajduje się pod stacjami dysków. Takie rozmieszczenie zespołów pozwoliło uzyskać korzystne, ze względu na małą szerokość, proporcje wymiarów: szerokość 320 mm, głębokość 420 mm i wysokość 150 mm.
KLAWIATURA
W układzie klawiatury zastosowany jest mikrokomputer jednoukładowy (ang. single-chip microcomputer) typu 8035 z zewnętrzną pamięcią programu 2716. Wszystkie funkcje klawiatury, takie jak przeszukiwanie matrycy klawiszy, obsługa wielokrotnych wciśnięć, automatyczne powielanie kodu trzymanego klawisza (ang. auto repeat), sterowanie diodami świecącymi, kodowanie i komunikacja z komputerem, są realizowane programowo przez wspomniany układ 8035.
Klawiatura ma 96 klawiszy, łącznie z klawiszami sterowania kursorem, wydzielonymi klawiszami numerycznymi oraz dziesięcioma klawiszami funkcyjnymi. Trzy diody świecące sygnalizują tryb pracy klawiatury.
MODUŁY
Wszystkie układy wchodzące w skład podstawowej konfiguracji DTC-8 zostały rozłożone na trzy pakiety: procesora DMC-ZCPU, sterownika monitora DMC-GDCX oraz sterownika pamięci dyskowych DMC-FDC. Najważniejsze układy pomocnicze to:
- pakiet komunikacyjny DMC-COM, zawierający dwa niezależne kanały interfejsu szeregowego RS232C z kompletem sygnałów dla modemów i programowanym generatorem prędkości transmisji (z własnym rezonatorem kwarcowym),
- pakiet pamięci RAM z zasilaniem bateryj-nym DMC-NVMB, pracującej jako dodatkowa pamięć operacyjna lub jako dysk elektroniczny dla zapisu i odczytu,
- pakiet pamięci ROM/EPROM DMC-ROM pracującej jako dysk elektroniczny dla odczytu,
- pakiet uniwersalnych wejść-wyjść równoległych DMC-PIB, zawierający 4 porty 8-bitowe i 2 porty 1-bitowe z programowanym kierunkiem transmisji,
- pakiet wielofunkcyjny DMC-MFC, zawierający zegar-kalendarz zasilany akumulatorowo, programowany układ trzech liczników-dzielników częstotliwości, 3-kanałowy układ generacji dźwięków oraz wejścia dla dwóch drążków sterowniczych (ang. joystick),
- pakiet sterownika szyny GPIB (General Purpose Interface Bus) DMC-GPIB.
Procesor
Moduł procesora DMC-ZCPU z mikroprocesorem Z80B, pracujący z zegarem 5,5 MHz, ma układ zarządzania pamięcią (ang. MMU - Memory Management Unit), który umożliwia przepisywanie zawartości pamięci pomiędzy bankami (każdy bank ma wielkość 64 KB; 16 takich banków można umieścić na magistrali i obsłużyć przez moduł procesora). Można również przekazywać sterowanie do innych banków pamięci - procesor może wykonywać program w dowolnym banku.
Mechanizm taki umożliwia stworzenie oprogramowania wykorzystującego dodatkowe obszary pamięci jako szybki i niezawodny dysk elektroniczny. Ponadto DMC-ZCPU zawiera: 64 KB pamięci dynamicznej RAM; do 32 KB pamięci EPROM, która może być programowo włączana lub wyłączana do/z przestrzeni adresowej w dowolnym banku (ang. shadow ROM); układ wejść-wyjść z układem scalonym 8255A, który obsługuje klawiaturę i drukarkę, a może być również wykorzystany do szybkiej komunikacji między procesorami w systemach wieloprocesorowych oraz do dołączenia innych urządzeń; układ przerwań z układem scalonym 8259A; układ zegara generujący przerwania co 1000, 100 lub 20 ms, wykorzystywany do pomiaru czasu lub do odmierzania interwa-łów czasowych w systemach wielozadaniowych.
STEROWNIK MONITORA EKRANOWEGO
Głównym elementem sterownika monitora DMC-GDCX jest mikroprocesor graficzny firmy NEC - uPD 7220. Ponadto pakiet ten zawiera układ do płynnego przesuwania obrazu w kierunku poziomym (ang. smooth hori-zontal scrolling), układ do powiększania obrazu (ang. zoom), rejestr do generowania dźwięku oraz własną pamięć obrazu o pojemności 128 KB. Pamięć ta jest odizolowana od przestrzeni adresowej procesora głównego, a dostęp do niej jest realizowany przez rejestry oraz bufor FIFO (First In - First Out) mikroprocesora graficznego. Możliwe jest zastosowanie dwóch lub więcej modułów DMC-GDCX w jednym systemie w trybie synchronicznym dla uzyskania grafiki barwnej. Parametry obrazu: grafika - 640 x 256 punktów, test - 80 kolumn, 25 wierszy oraz dodatkowo trzy wiersze przeznaczone dla wyświetlania opisów klawiszy funkcyjnych i statusu systemu. Sterownik umożliwia płynne przewijanie zawartości ekranu w kierunku poziomym i pionowym oraz mieszanie tekstu i obrazów graficznych bez konieczności zmiany trybu jego pracy.
Sterownik pamięci dyskowych
Moduł syterownika dysków DMC-FDC, zawiera układ scalony uPD 765 oraz dodatkowe układy pomocnicze, które pozwalają dołączyć cztery napędy dyskowe 8", 5,25" lub 3,5" z możliwością tworzenia konfiguracji mieszanych tych napędów. Zapis jednostronny, lub dwustronny, z pojedynczą lub podwójną gęstością.
OPROGRAMOWANIE
Podstawowy system operacyjny komputera DTC-8, DS-DOS, jest zgodny z systemem CP/M.
Program BIOS (Basic Input/Output System), poza standardowymi procedurami obsługi dysków i konsoli, zawiera rozszerzenia, umożliwiające wygodne posługiwanie się interfejsem szeregowym i równoległym, klawiaturą i słownikiem graficznym bez konieczności wnikania w szczegóły rozwiązań sprzętowych. Procedury obsługi konsoli realizują również funkcje graficzne, rekonfi-gurację klawiatury, zmianę trybu wyświetlania tekstu itp. za pomocą sekwencji sterujących zaczynających się od znaku ESC. W procedurach obsługi dysków uwzględniono użycie dodatkowej pamięci RAM i EPROM (moduły DMC-NVMB, DMC-ROM) jako tzw. dysków elektronicznych.
Dostępne jest również oprogramowanie narzędziowe: przemieszczalne makroasem-blery, programy wspomagające uruchamianie, programy do formatowania i kopiowania dysków, kompilatory i interpretery języków wysokiego poziomu itp. Bogate oprogramowanie użytkowe obejmuje systemy baz danych, programy do redagowania tekstów, wykonywania kalkulacji ekonomicznych i obliczeń inżynierskich oraz naukowych.
KIERUNKI ROZWOJU SYSTEMU
Opracowywane są dalsze moduły rodziny DMC zwiększające obszar zastosowań komputera DTC-8. Są to między innymi: moduły przetworników analogowo-cyfrowych i cyfrowo-analogowych, moduł dysku elektronicznego o wielkiej pojemności (1, 2,...8 MB, 1 MB na pojedynczym pakiecie), moduł sterownika sieci lokalnej (LAN - Local Area Network), a także moduł procesora 16-bitowego. Prowadzone są także prace nad wyprowadzeniem systemu operacyjnego CP/M+ (CP/M wersja 3) oraz rozszerzenia graficznego systemu operacyjnego GSX (Graphics System EXtension).
Krzysztof Kamiński,
Mikroklan, 1986
|