Arduino Nano 3.0 - эмулятор компьютера под управлением ОС CP/M

Приветствую всех любителей Arduino! В стародавние восьмибитные времена мой "Байт" не позволял загружать бывшую тогда де-факто стандартом ОС CP/M. И я через двадцать лет решил исправить сей недостаток - сделать свой CP/M компьютер из ... Arduino Nano 3.0
Я сделал эмулятор процессора i8080 для Arduino Nano (он проходит тест от MICROCOSM) и адаптировал CP/M. Основная проблема - в ардуинке всего 2 (!) кбайта ОЗУ. Но у нас же есть SD-карточка - я сделал 8-линейный кэш (по 64 байта) к этой карточке, а сама карточка эмулировала все 64 кбайта ОЗУ.
Скорость работы не такая уж и плохая:

Заодно эта карточка эмулирует и четыре гибких диска.
Вот quick-and-dirty прототип моего поделия:

Да, я не использовал адаптер для карточки, я вставил ее в разъем шлейфа от пятидюймового дисковода.
Для связи с компьютером я использую терминальную программу (в будущем планирую PS/2-клавиатуру и ЖК-экран либо подключение к телевизору).
Вот скриншот проверки памяти:

Загрузка CP/M:

Тест процессора:

А вот моя первая программа на Бейсике за прошедшие двадцать лет:

(я запустил на своем поделии TinyBASIC).
Более подробное описание я начал делать здесь - https://acdc.foxylab.com/node/76

 

Я выгрузил очень сырую версию кода моего проекта на Github:
https://github.com/Dreamy16101976/cpm4nano

Также я сделал эмуляцию портов 0 и 1 в стиле "Альтаира". Это позволило мне запустить Альтаировский TinyBASIC без (!) CP/M.

 

Для упрощения настройки CP/M под актуальный размер ОЗУ я извлек образ CCP и BDOS из MOVCPM.COM и проанализировал (с помощью программы, конечно) различия между этим шаблонным образом и реальным образом системы с 62 КБайтами. Результатом стал проект getcpm - https://github.com/Dreamy16101976/getcpm .
При запуске программы getcpm.exe требуется указать размер памяти в килобайтах (XX) и желаемый серийный номер системы CP/M (6 байтов в 16-ричном виде, YYYYYYYYYYYY), после выполнения настройки создается файл CPMXXK.SYS и указывается его восьмибитная контрольная сумма:



Программа, используя файл CPMDIFF.SYS, корректирует адреса в файле CPM00K.SYS, выполняя настройку CCP и BDOS на заданный объем оперативной памяти:



Сама программа написана на Go и компилируется командой go build getcpm.go

 

Я нашел и исправил ошибку в эмуляции команд INR N/DCR M.

Теперь команда TYPE работает правильно!!!

Эмулятор почти готов к применению, я напишу для интересующихся инструкцию, как "приготовить" SD-карточку.

P.S. Гарри знал свое дело, его система загружалась и выполняла многие команды даже при неверно работающих довольно часто встречающихся командах процессора!!!

 

Нет, конечно, какой же фан от MS-DOS ?! Это CP/M! Но я не спорю, это интерес представляет только для "олдовых" людей IMHO

 

Эмулятор РК-86 получится?

 

РК-86 - один из CP/M-совместимых компьютеров. Ядро системы одинаково, но BIOS у моего проекта свой, поэтому нет, не эмулятор РК-86.

 

Наверное выгоднее применить набор из статических ОЗУ (Советских ещё). Помню они были по 2 кБайт каждая. Кушают мало и в корпусе DIP (по моему 24)... питание 5 В. Можно для доступа по шине адреса и данных применить порты ввода-вывода ардуины. Всё-таки для CS придётся дешифратор (ИД3 вполне). Если посчитать, то 16*2=32 Кбайт.... как младшие из этого семейства. А SD оставьте для CP/M-80. В принципе туда можно и "монитор" (bios низкого уровня), как в Радио 86 РК и ORION-128. Думаю необходимость в ОЗУ всё-таки есть... ведь область экрана тоже в озу, а жизнь SD карты коротка... впрочем как и SSD дисков. они же не FRAM! Кстати FRAM по SPI тоже выход и относительно не дорого. Можете спокойно работать при этом и с 64 кБайт как и положено... если учесть, что для I8080 требовалось всего 2 МГц.
Удачи во всём! Надеюсь это не первоапрельская шутка!!!!!

 

Спасибо!!!!!!!!
Нет, не шутка Первый пост я разместил 23 марта Да и весь проект - на гитхабе, и постоянно обновляется.
Сдшка как ОЗу - это для фана Но реакция на ввод с клавиатуры и у интерпретатора Бейсика, и у самой системы вполне приемлемая. Другое дело, что операции с интенсивным использованием памяти весьма неспешны, кэш маловат.
Мне приехала SPI SRAM 23K256. Ее и подключу как ОЗУ (она 32 Кбайт, я поэтому и перегенерил ядро системы под 32-кбайтное ОЗУ). А через месяц-два и ФРАМки приедут, правда они I2C-шные оказались Ну да ладно.
Монитор я сделал, он при запуске и стартует, и из него уже загружается сипиэмка, форматируются диски, отладка там, все дела
P.S. Я адаптировал процедуры биоса под альтаир, бейсик его запустился (я об этом выше писал), хочу другой его софт (не требующий CP/M) (там даже шахматы были) попробовать.
P.P.S. Я стал использовать при записи/чтении данных ОЗУ на карточку LRC-контрольную сумму. Пока не было ошибок.

 

Про i2c FRAM поделитесь мнением... если не затруднит! Даташит...только не на китайском!
Спасибо!

 

Конечно, когда приедет.
Еще одна забавная вещь о FRAM - "ферроэлектрик" - это зарубежный синоним "сегнетоэлектрика". Но встретил недавно в описании заказанного мной чипа в глубинах сети: "ферритовая память" - наверно, автор полагал, что там 262144 ферритовых колечка

 

Нет... это просто гистерезис электризации материала (ранее был только на основе органических соединениях - полимерах) - сегнетоэлектрики. Гистерезис похож на это самые ферритовые (с "прямоугольным" - кпутым "фронтом") колечки. Но магнитный принцип не используется... жаль, что идея ЦМД (цилиндрические магнитные домены) умерла... практически настоящие HD, только без механических элементов.

 

Конечно, я про это и написал.
Наверно, это профессиональная деформация , но я придрался к "ферритовая".

 

Сделал ввод с консоли более универсальным - через прерывания - с прицелом на подключение в дальнейшем PS/2-клавиатуры + добавил команду R монитора для сброса ардуинки.

 

Сделал 200 прогонов теста памяти (добавил команду в монитор) - сбоев не обнаружено:

 

С помощью эмуляции шин адреса и данных, а также внутренних регистров (W, Z, ACT, TMP), сделал эмуляцию микроопераций как можно ближе к "железному" процессору + с помощью #define сделал код эмуляции намного более наглядным. Новый код уже выложен на GitHub.

 

По результатам тестов время случайного доступа к эмулируемой картой оперативной памяти составило около 7 миллисекунд.

 

Из-за применения кэширования среднее время доступа при последовательном доступе к памяти составляет около 80 микросекунд.
Я использовал тест на Бейсике (в интерпретаторе TINYBASIC) для оценки влияния кэша на быстродействие в реальной задаче:

(размер линии кэша составляет 64 байта)
кол-во линий кэша время выполнения теста (секунды)
2 ................................... 345
4 ................................... 155
6 ................................... 80
8 ................................... 60

 

FRAMки приехали, осталось дождаться DIP-переходников.