Орион-128/Радио 04,06-96/Z80 CARD

КР580ВМ80А

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 17 апреля 2021 года; проверки требуют 17 правок.

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 17 апреля 2021 года; проверки требуют 17 правок.

КР580ВМ80А — 8-разрядный микропроцессор. Микросхема КР580ВМ80А — функционально законченный однокристальный микропроцессор с фиксированной системой команд, применяется в качестве центрального процессора в устройствах обработки данных и управления.

Микропроцессор имеет раздельные 16-разрядные шину адреса и 8-разрядную шину данных. Шина адреса обеспечивает прямую адресацию внешней памяти объёмом до 65536 байт, 256 устройств ввода и 256 устройств вывода.

Функциональный аналог микропроцессора Intel i8080A (1974 год). Также существовал более ранний вариант микропроцессора К580ИК80, выпускавшийся в 48-выводном корпусе.

Микропроцессор является основным элементом микропроцессорного комплекта серии КР580. Разработка Киевского НИИ микроприборов, руководитель направления — Кобылинский А. В.

Содержание

По сравнению с I8080 (KP580BM80 KP580BM80A далее для краткости — КР580ВМ80) восьмиразрядный микропроцессор Z80 имеет расширенную систему команд, большее число регистров встроенную систему обработки прерываний может работать при большей тактовой частоте [1]. Он совместим с I8080 на уровне команд, и считается более производительным микропроцессором.

Замена в «Орионе 128» микропроцессора KP580BM80 на Z80 позволяет реализовать ряд новых возможностей:

• расширить систему команд. Кроме всех команд I8080 Z80 имеет ряд дополнительных и расширенных команд, использование которых значительно повышает эффективность работы программ. В среде ОС СР/М имеется большое число мощных программ работающих только под управлением Z80 или самонастраивающихся на тип процессора (с Z80 они работают быстрее). Программы, написанные специально для «Ориона 128» и ориентированные на работу только с Z80 (с использованием команд отсутствующих у I8080) более рациональны, то есть занимают меньший объем памяти и работают быстрее. На «Орионе 128 с Z80 процесс адаптации игр от «ZX Spectrum » значительно проще:
• повысить быстродействие компьютера за счет увеличения тактовой частоты микропроцессора. Дело в том, что микропроцессор Z80 рассчитан на работу с большей, чем I8080 тактовой частотой. С турбированной «Z80 Card» быстродействие «Ориона 128» повышается минимум в 1,4 раза. При использовании нетурбированного варианта «Z80 Card» скорость работы некоторых программ повышается примерно на 15 % (Z80 работает немного быстрее, чем КР580ВМ80).
• использовать прерывания Z80, который имеет более совершенную, чем KP580BM80 систему их обработки (они могут обрабатываться как внешним контроллером, так и без него).

Немаловажно и то, что микропроцессор Z80 питается от однополярного источника и потребляет меньшую (по сравнению с КР580ВМ80) мощность.

Как известно расположение выводов микропроцессора Z80 и назначение некоторых из них иное, чем у КР580ВМ80, поэтому для установки Z80 необходима переходная плата, а также специальные узлы, преобразующие и формирующие некоторые сигналы и обеспечивающие работоспособность Z80 в «Орионе 128». Очень важно чтобы при установке Z80 изменения на плате компьютера были минимальны, а сама доработка обратимой. Обязательное условие—полная совместимость с «Орионом 128» на КР580ВМ80. В противном случае часть программ на переделанном компьютере работать не будет и, следовательно, у вас будет и не совсем «Орион 128» и не «ZX Spectrum» а нечто третье.

Описываемые ниже варианты переделки «Ориона 128» на Z80 обеспечивают 100%-ную совместимость с компьютером, описанным в [2], что обеспечивает нормальную работоспособность на нем всех программ написанных для базовой модели «Ориона 128».

580ВМ80

Военная версия известного процессора, шифр ОКР — «КОРТ 1СМ».

Производитель — Квазар (Киев, Украина).

В мае 1983 года этот процессор еще называется ИК80, а в июле — уже ВМ80.

Особенности

Для выработки тактовых сигналов по спецификации рекомендовалось применять внешнюю микросхему КР580ГФ24, однако реально процессор не критичен к форме и положению тактовых импульсов.

В большинстве отечественных бытовых компьютеров КР580ГФ24 не используется, т.к. из-за её коэффициента деления 9, она не годится для синхронных графических машин. Применение КР580ГФ24 в одной из самых ранних бытовых ПЭВМ «ИРИШЕ» не позволило реализовать синхронную работу процессора и видеоконтроллера и вызвала существенное торможение работы компьютера, поэтому в дальнейшем в графических ЭВМ КР580ГФ24 не использовали, всегда заменяя схемой на низкоинтегральных счётчиках или регистрах (с коэффициентом деления 8).

Так же, как и прототип 8080, процессор требовал трёх источников питания: −5 В, +12 В и +5 В, но есть публикация (ж.«Радиолюбитель» 08.1994) о том, что КР580ВМ80А может работать от одного источника +5 В при подаче +5 В вместо +12 В, «земли» вместо −5 В и снижении тактовой частоты ниже 2 МГц (недокументированная особенность).

Процессор не является полным клоном 8080A, что обусловлено разницей технологий. Отечественный кристалл больше, что благотворно отразилось на возможности оверклока. Даже в серийно выпускаемом промышленном бытовом компьютере Вектор-06Ц процессор тактируется частотой в 3 МГц, что на 20% выше максимально допустимого.

КР580ВМ80А (как и прототип 8080) имеет 12 недокументированных команд. Опкоды #08, #10, #18, #20, #28, #30, #38 являются аналогами операции NOP; опкод #CB является аналогом JMP; опкоды #DD, #ED, #FD являются аналогами CALL; опкод #D9 является аналогом RET.

В компьютере «Радио 86РК» выход разрешения прерывания использовался как однобитный порт вывода для генерации звука.

Наличие в «слове состояния процессора», выдаваемом по сигналу SYNC, флага работы со стеком позволяет выделить для стека отдельный банк памяти, однако это применялось редко. В любительском компьютере «ЮТ-88» эта возможность использована для организации электронного диска.

Программисты нашли нетрадиционное использование стека в процедурах копирования блоков памяти и заполнения/очистки, где требуется максимальное быстродействие. Это позволяло на ~25% ускорить прокрутку, очистку и закраску экрана, что существенно для графических машин. Например, у компьютера «Корвет» ПК8010/ПК8020 размер графического экрана 48 Кбайт — очистка и сдвиг такого объёма занимает много процессорного времени.

KR580VM80A против Intel 8080A [ править ]

Хотя советский клон выглядит полностью программно совместимым с Intel 8080A, между логикой обработки прерываний двух процессоров есть небольшая разница, которая выглядит как ошибка в микрокоде KR580VM80A. [8] Если код операции команды CALL предоставляется во время цикла INTA, а вход INT остается активным, KR580VM80A не сбрасывает свой внутренний флаг разрешения прерывания, несмотря на то, что выход INTE становится неактивным. В результате ЦП входит в цикл микрокода, непрерывно подтверждая прерывание и помещая ПК в стек, что приводит к переполнению стека. В типичной конфигурации оборудования это явление маскируется поведением контроллера прерываний 8259A, который сбрасывает INT во время цикла INTA. Румынский MMN8080 ведет себя так же, как KR580VM80A; похоже, что эта ошибка не повлияет на другие клоны 8080A.

KR580VM80A был популярен в домашних компьютерах, компьютерных терминалах, промышленных контроллерах. Вот некоторые из примеров его успешного применения:

• Учебный компьютер КУВТ Корвет (Радио 86РК), наверное, самый популярный любительский одноплатный компьютер в Советском Союзе. ( Микро-80 на русском языке ), предшественник Радио 86РКА в ( Орион-128 ), преемник Радио 86РК, имевший графический дисплей , аналог Орион-128 Промышленный мини-компьютер SM 1800 Домашний компьютер Вектор-06С , на котором КР580ВМ80А разогнан до 3 МГц конструктивно Аркадный автомат ТИА-МС-1 (ТИА-МЦ-1) Учебный компьютер Juku ES101, разработанный в Эстонии
• Маэстро (Маэстро) советская четырехголосная гибридная аналоговая синтезаторная клавиатура

КР580ВМ80А

Пожалуй, не найдется ни одного радиолюбителя старше 30-35 лет, который бы не слышал об этом легендарном микропроцессоре. Фактически ВМ80А — это клон американского процессора Intel 8080A 1974 года. Выпускался с 1977 года (оригинал — с 1974). Первое название на отечественном рынке — КР580ИК80, но в ходе масштабного изменения системы обозначений микросхем в СССР получил свое «привычное» имя.

Отличия от своего американского собрата у процессора минимальны.

Кратко о технических характеристиках:

тактовая частота — 2,5МГц (максимальная гарантированная, но не предельная, если исходить из практики);

самый распространенный формат — DIP40, но существовала и ранняя планарная версия с 48 контактами;

шина адреса — 16 бит, до 64кБ оперативной памяти;

шина данных — 8 бит;

содержит 80 инструкций.

Разработан этот процессор был Киевским НИИ микроприборов под руководством А.В. Кобылинского. В поддержку процессора также был выпущен полноценный комплект дополнительных микросхем-аналогов серии Intel 82xx, среди которых КР580ВГ75 (контроллер дисплея), КР580ВИ53 (таймер-счетчик, который также использовался в качестве музыкального «сопроцессора»).

В силу ряда исторических причин самостоятельного развития на территории нашей страны этот процессор не получил. Не имеющий аналогов в мире чип КР580ВМ1, выпущенный заводом «Квазар», содержал некоторые существенные улучшения, однако производился в ограниченном количестве.

Сейчас этот процессор встречается лишь на сайтах для коллекционеров и стоит весьма ощутимых денег.

Теперь же обратимся к двум популярным компьютерам, построенным на базе процессора КР580ВМ80А.

«Радио-86РК»

Схема этого памятного для многих радиолюбителей компьютера впервые была опубликована в 1986 году, в журнале «Радио» №4-6. Авторами цикла статей числятся Д. Горшков, Г. Зеленко, Ю. Озеров, С. Попов. «86РК» (или «РК-86», как его иногда называют) позиционировался в качестве самодельного устройства, собрать которое в состоянии даже подросток, хотя бы раз державший в руках паяльник. Правда, добыть некоторые запчасти порой было весьма непросто.

Классическое исполнение самодельного «Радио-86РК»

К слову, «Радио-86РК» является прямым потомком компьютера «Микро-80». Сам же «Микро-80» ввиду сложности сборки и большого (ок. 200 против 29 в «РК») количества микросхем популярности не снискал.

«Микро-80» и самодельная клавиатура. Внушает уважение.

Характерная особенность компьютера — отсутствие графического режима и цветовой палитры. Однако читатели буквально заваливали редакцию «Радио» письмами с предложениями доработок и улучшений компьютера. Самые полезные и удачные идеи публиковались на страницах журнала в виде описаний и даже схем.

Пятичасовой стрим-демонстрация работы «Радио-86РК» с массой интересных доработок:

Классический с86РК» имел на борту 16-32кБ оперативной памяти, однобитный бипер-пищалку и два ПЗУ: первая — с программой «Монитор», вторая — с набором символов. Чтобы запрограммировать компьютер, сборщику требовался «ручной» программатор: микросхема ПЗУ вставлялась в панельку, а человек методично вводил данные с помощью кнопок, сверяясь с журналом. В котором, к слову, далеко не всегда печатались корректные прошивки. А если ошибка была допущена в процессе работы, микросхему приходилось стирать с помощью УФ-лампы.

Один из вариантов программатора

Загрузка программ в компьютер осуществлялась через магнитофонный вход и (при внесении ряда доработок) через дисковод. Соответствующие модули расширения производились непосредственно авторами компьютера, и их можно было купить прямо в редакции «Радио» или у фирм-посредников.

Современная реализация компьютера, на 99% соответствующая оригинальной схеме

Несмотря на массу ограничений и лишений, «РК» был полноценным компьютером: на нем можно было программировать, «прошивать» микросхемы с помощью самосборного программатора, играть в игры, слушать музыку — словом, делать всё то, к чему мы привыкли на наших современных машинах. Конечно же, для полноценной «офисной» работы компьютер не годился. Но и не для предприятий он делался, так что здесь все в порядке.

Существовала также коммерческая «доработка компьютера до цвета». Однако компания, производившая софт (преимущественно игровой) для этой версии компьютера, в середине-конце 1990-х годов разорилась, унеся с собой около 3-х десятков уникальных программ. Найти их сейчас не представляется возможным.

Современные клоны «Радио-86РК» «научились» работать в цвете, проигрывать музыку на популярном музыкальном чипе AY-3-8910 и «грузиться» с SD-карты или HDD.

К 1987 году началось промышленное производство «Радио-86РК» и его более продвинутых клонов: «Микроши», «Апогея», «Партнера», «Спектра» и прочих. Кроме того, в СССР были разработаны также 2 производных ПК: «Юниор ФВ-6506» и довольно-таки продвинутый «Электроника КР-04».

Прочие компьютеры на базе КР580ВМ80А, конструктивно превосходящие или принципиально отличающиеся от «Радио-86РК»:

Текстовый компьютер «ЮТ88» (1989, схема опубликована в журнале «Левша»);

«Орион» и его модификации;

А мы будем двигаться дальше. И на очереди у нас едва ли не самый интересный и самобытный компьютер советской эпохи.

«Вектор-06Ц»

Одна из версий «Вектора» с характерными заводскими кабелями

История рождения этого интересного и по-настоящему самобытного компьютера весьма непроста. Он прошел путь от наброска на салфетке до промышленного производства и едва не был похоронен бюрократическими органами. Наиболее полную и интересную версию истории «Вектора» вы можете узнать на YouTube-канале главного «летописца» Вектора-06Ц Lafromm31. Неплохое текстовое изложение истории доступно здесь.

Компьютер был разработан в Кишиневе в середине 1980- годов. Авторство проекта принадлежит двум инженерам ПО «Счетмаш», Донату Темиразову и Александру Соколову.

64КБ оперативной памяти (1/10 от той, что «хватит всем»);

Тактовая частота процессора повышена до 3 МГЦ, однако в силу особенностей синхронизации ЦП с видеоконтроллером на КР580ВГ75 некоторые команды выполнялись существенно медленнее, чем могли бы;

Трехканальный звук на базе микросхемы КР580ВИ53 (микросхема-таймер, которая была применена в компьютере по причинам дешевизны и отсутствия доступных промышленных аналогов);

Ввод данных через магнитофонный вход (также существовали устройства-комбодевайсы, позволяющие подключать HDD, FDD, квази-диск и AY-3-8910 для проигрывания музыки);

Аппаратный вертикальный скроллинг;

Три режима видео с поддержкой до 16 одновременно отображаемых цветов из палитры 256;

Отсутствие как такового аппаратного «текстового» режима.

Для наглядности приведем несколько скриншотов с «Вектора-06Ц».

Для любителей ZX Spectrum-совместимых компьютеров кое-что в «Векторе» может стать неожиданностью, а именно отсутствие «Бейсика» в штатной прошивке. Компьютер «стартовал» сразу же готовым к загрузке с кассеты. Посмотрите на снимок ниже: каждый столбик — это ячейка памяти. По мере загрузки с кассеты столбики заполнялись.

На сегодняшний день «Вектор-06Ц» — редкий и весьма дорогой гость в коллекциях любителей ретро. Причина тому — высокое содержание драгметаллов в компьютере. Это и позолоченные разъемы, и «дорогие» конденсаторы. Подавляющее большинство «Векторов», которые можно найти на онлайн-аукционах, либо перепаяны на менее «дефицитные» компоненты, либо пали жертвой варваров с бокорезами.

А вот с клавиатурой «Вектора» были сложности. Выпускались 2 варианта клавиатур, на герконах и «емкостные».

Герконовые варианты были на порядок удобнее своих емкостных конкурентов (на самом деле, нажатие на клавишу перемыкало две половинки «пятаков»), однако сейчас почти не встречаются. А поролон, который вкупе с пружинкой обеспечивал упругое нажатие на емкостных клавиатурах, имел тенденцию рассыпаться, в связи с чем его приходилось регулярно менять.

Герконовая клавиатура Плата емкостной клавиатуры

Компьютер производился с 1987 по начало 1990-х годов. Постепенно был вытеснен IBM-совместимыми машинами и (локально) клонами ZX-Spectrum.

Всем, кто не знаком с этим замечательным компьютером, настоятельно рекомендуем посмотреть обзоры на уже упомянутом выше канале.

Разумеется, только «Вектором» и «РК» применение процессора ВМ80А в нашей стране не ограничивается.

Другими интересными образчиками машин на базе ВМ80А являются шахматный компьютер «Интеллект-2», печатная машинка «ПЭЛК-3110 Элема», музыкальные синтезаторы (например, «Форманта»), игровые автоматы («ТИА-МЦ-1»), различные периферийные устройства (принтеры, УВВПЧ) и даже телефоны с АОН. Но что касается последних — здесь правил бал совершенно другой процессор, о котором речь пойдет далее.

См. также

1. ↑ [hostingkartinok.com/show-image.php?id=8867944757c55824c63ee874132b92d9 Фотографии чипов 1977 года]
2. ↑Михаил Сваричевский. [habrahabr.ru/post/249613/ Реверс-инжениринг КР580ВМ80А / i8080 завершен]. Хабрахабр (3 февраля 2015). Проверено 19 февраля 2015.
3. ↑ [zeptobars.ru/ru/read/kr580ik80a КР580ИК80А : фото выходного дня : ZeptoBARS]
4. ↑ s.zeptobars.ru/kr580vm80a-HD.jpg
5. ↑spensor. [zx.pk.ru/showthread.php?t=310 Speccy — наш выбор! → ZX Spectrum Hardware → UnsortedЗагадочный проц КР580ВМ1] (рус.) . [zx.pk.ru/ zx.pk.ru] (24 февраля 2005, 17:18). Проверено 15 июня 2009.[www.webcitation.org/619G1h0wU Архивировано из первоисточника 23 августа 2011].
6. ↑ [155la3.ru/datafiles/kr580vm1_article.pdf А. В. Кобылинский, В. В. Бестенков, Е. Я. Столяров, В. А. Темченко «8-разрядный микропроцессор КР580ВМ1»]
7. ↑ [code.google.com/p/vector06cc/wiki/KP580BM1 Система команд (Ассемблер) микропроцессора КР580ВМ1]

• Кurina [www.upweek.ru/neboskreb-na-glinyanom-fundamente.html Небоскрёб на глиняном фундаменте] // UPgrade : журнал. — 2011. — № 9 (513) . — С. 20—25 . — ISSN [www.sigla.ru/table.jsp?f=8&t=3&v0=1680-4694&f=1003&t=1&v1=&f=4&t=2&v2=&f=21&t=3&v3=&f=1016&t=3&v4=&f=1016&t=3&v5=&bf=4&b=&d=0&ys=&ye=&lng=&ft=&mt=&dt=&vol=&pt=&iss=&ps=&pe=&tr=&tro=&cc=UNION&i=1&v=tagged&s=0&ss=0&st=0&i18n=ru&rlf=&psz=20&bs=20&ce=hJfuypee8JzzufeGmImYYIpZKRJeeOeeWGJIZRrRRrdmtdeee88NJJJJpeeefTJ3peKJJ3UWWPtzzzzzzzzzzzzzzzzzbzzvzzpy5zzjzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzztzzzzzzzbzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzvzzzzzzyeyTjkDnyHzTuueKZePz9decyzzLzzzL*.c8.NzrGJJvufeeeeeJheeyzjeeeeJh*peeeeKJJJJJJJJJJmjHvOJJJJJJJJJfeeeieeeeSJJJJJSJJJ3TeIJJJJ3..E.UEAcyhxD.eeeeeuzzzLJJJJ5.e8JJJheeeeeeeeeeeeyeeK3JJJJJJJJ*s7defeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeSJJJJJJJJZIJJzzz1..6LJJJJJJtJJZ4. EK*&debug=false 1680-4694].

Апогей — самый продвинутый анолог Радио-86РК

Персональная электронная вычислительная машина «Апогей БК-01». Выпуск данного советского 8-разрядного ПК стартовал в далеком 1988 году, на заводе БРА в тульской области (занимался выпуском бытовой радиоаппаратуры): 64 Кбайт ОЗУ, 4 Кбайт ПЗУ. Присутствовал штатный трехканальный звуковой генератор на микросхеме КР580ВИ53 (для вывода звука). Для хранения, записи и воспроизведения программ кроме кассетного магнитофона, была предусмотрена загрузка из внешнего ПЗУ до 64 Кбайт, правда только чтение. Апогей БК01 обеспечивал программную поддержку двух режимов записи и считывания.
Апогей БК-01Ц — это «цветная» версия ПЭВМ. Тут была применена микросхема КР580ВГ75, которая помогла реализовать цветное изображение: 8 цветов для символов на черном фоне, либо 8 цветов фона с черными символами. Впрочем, ПЭВМ Апогей выводил достаточно сложные и красивые картинки.

Стоимость компьютера составляла от 440 до 560 рублей.

Дальнейшее развитие

Отражая развитие на Западе, где на смену Intel 8080 пришли бинарно-совместимые Intel 8085 и Zilog Z80, а также Intel 8086 , совместимый с исходным кодом , Советский Союз произвел IM1821VM85A (ИМ1821ВМ85А , фактически версия CMOS Intel 80C85), KR1858VM1 ( КР1858ВМ1 ) и K1810VM86 ( К1810ВМ86 ), соответственно. 580ВМ80 до сих пор фигурирует в прайс-листе от 1 июля 2020 года завода «Квазар» в Киеве вместе с различными микросхемами поддержки серии К580.

Другая разработка, KR580VM1 ( КР580ВМ1 ), не имеет западного эквивалента. KR580VM1 расширяет архитектуру Intel 8080 и бинарно совместим с ней. Однако расширения отличаются как от Intel 8085, так и от Zilog Z80. KR580VM1 расширяет диапазон адресов с 64 КБ до 128 КБ. Он добавляет два регистра, H1 и L1, которые можно использовать вместо H и L. Также были добавлены несколько 16-битных арифметических инструкций (DAD, DSUB, DCOMP). Как и Intel 8085 и Zilog Z80, для KR580VM1 требуется только один источник питания + 5 В вместо трех напряжений, необходимых для KR580VM80A. Максимальная тактовая частота была увеличена с 2 МГц до 5 МГц, а потребляемая мощность уменьшена с 1,35 Вт до 0,5 Вт по сравнению с KR580VM80A.