Keďže základom NCB85 je mikroprocesor i8085, okamžite sa ponúka implementovať pre tento "jednodoskáč" operačný systém CP/M 2.2.
K tomu je ale potrebné splniť niekoľko vecí:
- umožniť pristránkovať do celého adresného priestoru RAM
- pripojiť diskový systém
- navrhnúť a vytvoriť CP/M BIOS
1. Stránkovanie RAM/ROM
NCB85 disponuje 64kB RAM a 2kB, 4kB alebo 8kB ROM. Veľkosť ROM sa určuje Jumpermi J3 a J4 na doske NCB85. ROM začína vždy na adrese 0000h a za normálnych okolností prekrýva RAM. Keďže ale CP/M vyžaduje mať od adresy 0000h RAM, je potrebné nejako vyriešiť odstránkovanie ROM.
Pôvodne som uvažoval nad zbytočne prešpekulovaným a komplikovaným riešením s GALom, ale nakoniec sa ukázalo, že v jednoduchosti je krása a stačilo použiť jediný drôtik. CPU i8085 má predsa vývod SOD (Serial Output Data), čo je v podstate jednobitový výstupný port, ovládaný inštrukciou SIM. NCB85 má SOD vyvedený na konektor K6 a ten stačí prepojiť so stredným pinom Jumpera J4 (J4 zostane bez prepojky), čo je vstup do adresového dekodéra z hradiel 74LS32N. Na J3 musí byť Jumper v konfigurácii pre 8kB ROM (pozícia bližšie ku kraju DPS). Pri SOD=0 bude ROM pripojená, pri SOD=1 bude v celom adresnom priestore RAM. Po resete CPU i8085 je SOD vynulované, takže bude zabezpečené, že bude pripojená ROM.
Toto riešenie je jednoduché a kedykoľvek odstrániteľné.
2. Diskový systém
CP/M bez nejakého diskového systému nemôže existovať. Stavať v súčasnej dobe nejaký radič pre floppy disky už zrejme nemá zmysel a tak som mal ako autor PMD 32-SD voľbu jednoznačnú. Jediný problém je, že PMD 32-SD potrebuje obojsmerný paralený kanál, ktorým NCB85 nedisponuje. Obvykle sa PMD 32-SD pripája k počítaču cez PIO i8255 a jeho porty PA a PCH v móde 2 - obojstranný strobovaný prenos. NCB85 má ale na doske RIOT i8155, ktorý umožňuje používať svoje dva 8 bitové porty PA a PB s pomocou signálov portu PC, ako strobovaný vstup alebo strobovaný výstup. Aby som vytvoril obojsmerný kanál, využil som oba porty, jeden pre vstup, druhý pre výstup a jednoduchý interfejs s dvoma trojstavovými budičmi 74LS241. Budiče vlastne "simulujú" obojsmerný kanál, tak ako je to v PIO i8255 v móde 2. Smer budičov určuje PMD 32-SD svojim signálom DIR. Strobovacie signály z portu PC sú privedené do PMD 32-SD. Signál -OBF musí byť invertovaný.
Interfejs mám postavený iba na univerzálnej doske s vyvedenými konektormi, ktoré sú zasunuté do pripravených konektorov na DPS NCB85. Z interfejsu je vyvedený konektor pre pripojenie samotnej PMD 32-SD.
3. CP/M BIOS
S návrhom BIOSu úzko súvisí aj rozhodnutie, ako bude vyzerať BOOT systému a aký bude formát disku a uloženie systému na ňom. Od začiatku som nechcel, aby sa moje NCB85 "navždy" stalo iba CP/M strojom a chcel som ponechať možnosť využívať Dunfieldov Monitor, o ktorého úprave som už písal.
Preto som sa rozhodol, že v prvých štyroch kB ROM ponechám Dunfieldov Monitor a za ním bude nasledovať BOOT a BIOS pre CP/M (bude teda potrebná 8kB EPROM, čomu zodpovedá aj nastavenie Jumperov). Aby sa ale pri zapnutí NCB85 spustil BOOT kód, v Monitore je na začiatku skok na inicializáciu Monitora nahradený skokom do BOOT kódu (viď. zdrojový kód BIOSu).
3.1 BOOT
BOOT kód zabezpečuje niekoľko funkcií:
- testuje, či je zapnuté stránkovanie - ak nie je, skočí sa rovno do Monitora (to znamená, že aj keď bude uvedená úprava odpojená, NCB85 bude možné používať s Monitorom bez nutnosti vymieňať ROM)
- zobrazí text
Press Esc for enter to MON85..., a ak je kláves Esc stlačený do niekoľkých sekúnd, skočí sa do Monitora (aj keď bude interfejs pripojený, je možné Monitor používať) - prekopíruje z ROM kód BIOSu na adresu
0F600ha skoči na studený štart systému CP/M
3.2 BIOS
BIOS zabezpečuje štart systému a poskytuje základné služby pre prístup na konzolu a k diskovému systému. Ako bolo uvedené, BIOS sa kopíruje na adresu 0F600h z ROM a teda nesmie byť (vrátane rôznych buffrov a zásobníka) dlhší ako 2560 bytov. Súčasná verzia má dĺžku 2425 bytov.
3.2.1 Štart systému
Pri studenom štarte sa systém hlási textom:
NCB85 64kB CP/M v2.2, BIOS v1.1 Roman Borik/RM-TEAM 02/2013
Pri teplom štarte sa toto hlásenie nezobrazuje.
Prevedie sa test prítomnosti PMD 32-SD. Pokiaľ sa PMD 32-SD nehlási, zobrazí sa chybová správa:
PMD 32-SD not responding or is not connected!
a po stlačení akéhokoľvek klávesu sa prevedie skok do Monitora.
Ak sa PMD 32-SD nájde, zo systémovej oblasti disku A: sa načíta do pamäte CCP a BDOS. Ak dôjde pri čítaní z disku ku nejakej chybe, vypíše sa hlásenie:
BOOT Error!
a čaká sa na stlačenie akéhokoľvek klávesu a pokus o načítanie systému z disku sa zopakuje.
Pri studenom štarte sa pred skokom do CCP vnúti vykonanie príkazu `CD *`, ktorý zobrazí práve vložené obrazy diskov v jednotlivých mechanikách A: až D:.
Pre úplnosť, BDOS začína na adrese 0E800h, CCP začína na adrese 0E000h.
3.2.2 Vstupne body BIOSu
Vstupné body BIOSu sú obvykle volané iba BDOSom. Sú ale situácie, kedy je potrebné BDOS obísť. V nasledujúcej tabuľke je Offset voči vstupnému bodu WBOOT, ktorého adresa je v skokovej inštrukcii na teplý štart na adrese 0000h.
| Vstupný bod | Adresa | Offset | |
|---|---|---|---|
| CBOOT | 0F600h | -3 | studený štart systému |
| WBOOT | 0F603h | 0 | teplý štart systému |
| CONST | 0F606h | +3 | zistenie stavu konzoly |
| CONIN | 0F609h | +6 | vstup znaku z konzoly |
| CONOUT | 0F60Ch | +9 | výstup znaku na konzolu |
| LIST | 0F60Fh | +12 | výstup znaku na logické zariadenie tlače |
| PUNCH | 0F612h | +15 | výstup na logické zariadenie znakového výstupu |
| READER | 0F615h | +18 | čítanie z logického zariadenia znakového vstupu |
| HOME | 0F618h | +21 | nastavenie hlavy vybranej jednotky na stopu 0 |
| SELDSK | 0F61Bh | +24 | výber diskovej jednotky |
| SETTRK | 0F61Eh | +27 | nastavenie stopy pre vybranú diskovú jednotku |
| SETSEC | 0F621h | +30 | nastavenie sektora pre vybranú diskovú jednotku |
| SETDMA | 0F624h | +33 | nastavenie adresy DMA |
| READ | 0F627h | +36 | prečítanie sektora zo zvolenej diskovej jednotky, stopy a sektora |
| WRITE | 0F62Ah | +39 | zápis sektora na zvolenú diskovú jednotku, stopu a sektor |
| LISTST | 0F62Dh | +42 | test pripravenosti logického zariadenia tlače |
| SECTRN | 0F630h | +45 | preklad logického čísla sektora na fyzické |
Nasledujúce vstupné body sa týkajú ovládača PMD 32-SD (používa ich napr. utilita CD) | |||
| ReadByte | 0F633h | +48 | prečítanie jedného bytu |
| SendCommand | 0F636h | +51 | odoslanie povelu |
| SendByte | 0F639h | +54 | odoslanie jedného bytu |
| SndCrcRdAckErr | 0F63Ch | +57 | odoslanie CRC a prijatie kódov ACK a ERR |
| ReadAckErr | 0F63Fh | +60 | prijatie kódov ACK a ERR |
| WaitErrT15 | 0F642h | +63 | čakanie na chybový kód 15s |
| WaitErrT | 0F645h | +66 | čakanie na chybový kód zvolený čas |
| SndCrcRdAck | 0F648h | +69 | odoslanie CRC a prijatie ACK |
| ReadCheckCrc | 0F64Bh | +72 | prijatie a kontrola CRC |
3.2.3 Konzolové služby BIOSu
Na komunikáciu s okolím má NCB85 okrem RIOT i8155 aj USART i8251. Ako konzolu používa obvykle nejaký terminálový program na PC. Nasledujúci popis sa bude vzťahovať k terminálom ANSI a VT100, ktoré emuluje Windows Hyper Terminal, ale je možné, že to bude platiť aj pre iné programy, ktoré tieto terminály emulujú.
V rámci BIOSu sa na príjem znaku zo sériovej linky využíva prerušenie RST5.5 (adresa 002Ch) a prijímané znaky sa ukladajú do klávesnicového buffra (fronty) o dĺžke 96 bytov. Služba BIOSu (vstupný bod) CONST (test stavu konzoly) iba testuje, či je vo fronte nejaký čakajúci znak. Služba CONIN (čítanie znaku z konzoly) vyberá znaky z fronty, ale zároveň transformuje viacbytové Escape kódy na jednobytové.
V nasledujúcej tabuľke sú uvedené Escape kódy, klávesy, ktoré ich produkujú a transformované kódy. Rozdiely medzi ANSI a VT100 terminálom sú uvedené v tabuľke. Ďalším rozdielom je to, že ANSI terminál umožňuje zadávať aj národné znaky, čo u VT100 nie je možné.
| Kláves | Scancode (hexa) | Kód (hexa) | |
|---|---|---|---|
| Up | 1B 5B 41 | 0B (Ctrl+K) | ESC [ A |
| Down | 1B 5B 42 | 0C (Ctrl+L) | ESC [ B |
| Right | 1B 5B 43 | 0E (Ctrl+N) | ESC [ C |
| Left | 1B 5B 44 | 0F (Ctrl+O) | ESC [ D |
| Home | 1B 5B 48 | 06 (Ctrl+F) | ESC [ H - iba ANSI |
| End | 1B 5B 4B | 05 (Ctrl+E) | ESC [ K - iba ANSI |
| Num Enter | 1B 5B 4D | 07 (Ctrl+G) | ESC [ M - VT100 application mode |
| F1 | 1B 4F 50 | 01 (Ctrl+A) | ESC O P |
| F2 | 1B 4F 51 | 02 (Ctrl+B) | ESC O Q |
| F3 | 1B 4F 52 | 03 (Ctrl+C) | ESC O R |
| F4 | 1B 4F 53 | 04 (Ctrl+D) | ESC O S |
| Num + | 1B 5B 6C | 1C (Ctrl+\) | ESC [ l - VT100 application mode |
| Num - | 1B 5B 6D | 1D (Ctrl+]) | ESC [ m - VT100 application mode |
| Num . | 1B 5B 6E | 1E (Ctrl+^) | ESC [ n - VT100 application mode |
| Num 0 | 1B 5B 70 | 10 (Ctrl+P) | ESC [ p - VT100 application mode |
| Num 1 | 1B 5B 71 | 11 (Ctrl+Q) | ESC [ q - VT100 application mode |
| Num 2 | 1B 5B 72 | 12 (Ctrl+R) | ESC [ r - VT100 application mode |
| Num 3 | 1B 5B 73 | 13 (Ctrl+S) | ESC [ s - VT100 application mode |
| Num 4 | 1B 5B 74 | 14 (Ctrl+T) | ESC [ t - VT100 application mode |
| Num 5 | 1B 5B 75 | 15 (Ctrl+U) | ESC [ u - VT100 application mode |
| Num 6 | 1B 5B 76 | 16 (Ctrl+V) | ESC [ v - VT100 application mode |
| Num 7 | 1B 5B 77 | 17 (Ctrl+W) | ESC [ w - VT100 application mode |
| Num 8 | 1B 5B 78 | 18 (Ctrl+X) | ESC [ x - VT100 application mode |
| Num 9 | 1B 5B 79 | 19 (Ctrl+Y) | ESC [ y - VT100 application mode |
Pre úplnosť ešte tabuľka kódov ostatných riadiacich klávesov:
| Kláves | Kód (hexa) |
|---|---|
| Backspace | 08 (Ctrl+H) |
| Ctrl+Backspace | 7F |
| Tab | 09 (Ctrl+I) |
| Ctrl+Enter / Ctrl+Num Enter | 0A (Ctrl+J) |
| Enter | 0D (Ctrl+M) |
| Esc | 1B (Ctrl+[) |
Služba CONOUT (výstup znaku na konzolu) posiela znaky na sériovú linku bez zmeny. Výstupné Escape kódy pre terminály VT100 a ANSI sú popísané napr. na tejto stránke. Často používané výstupné Escape kódy sú napr. tieto:
| Význam | Escape sekvenica (hex) | |
|---|---|---|
| Nastavenie pozície kurzora | 1B 5B ascii-row 3B ascii-col 48 | ESC [ {row} ; {col} H |
| Zmazanie obrazovky | 1B 5B 32 4A | ESC [ 2 J |
| Skrytie kurzora | 1B 5B 3F 32 35 6C | ESC [ ? 2 5 l |
| Zobrazenie kurzora | 1B 5B 3F 32 35 68 | ESC [ ? 2 5 h |
| Bell | 07 |
3.2.4 Diskové služby BIOSu
Na základe vlastností PMD 32-SD systém podporuje 4 disky A: až D:, každý o maximálnej veľkosti 2MB - 256 stôp, 64 sektorov na stopu, 1020 alokačných blokov o veľkosti 2kB, 256 adresárových položiek, 1 systémová stopa. Systémová stopa obsahuje iba BDOS a CCP. BOOT a BIOS sú umiestnené v ROM.
Obrazy diskov majú príponu .ncb. Pre pohodlnú zmenu (obrazov) diskov v jednotlivých mechanikách slúži utilita CD.COM, ktorá je na systémovom disku a je vhodné si ju, rovnako ako samotný systém, nakopírovať na každý disk. Pre pohodlnú správu obrazov diskov je k dispozícii PC utilita CP/M Image Manager.
Diskové služby pre čítanie a zápis sektora (READ a WRITE) sú opatrené kontrolou, či čítanie/zápis prebehli v poriadku. Ak dôjde ku chybe, BIOS sa pokúsi ešte maximálne 4 krát operácie zopakovať. Ak sa nepodarí operáciu vykonať bez chyby, zobrazí sa hlásenie:
Read Error! - D/T/S - [R]etry - [I]gnore - Re[B]ootalebo
Write Error! - D/T/S - [R]etry - [I]gnore - Re[B]oot
kde D je písmeno disku, T je číslo stopy a S je číslo sektora na stope.
Po stlačení R sa operácia znovu (maximálne 5 krát) zopakuje. Stlačením I sa chyba ignoruje a prevedie sa návrat do volajúceho BDOSu, akoby ku chybe nedošlo. Stlačenie B spôsobí teplý štart sytému. Iné klávesy spôsobia návrat do BDOSu s chybou.
Ostatné diskové služby HOME, SELDSK, SETSEC, SETTRK, SETDMA a SECTRAN vykonávajú obvyklú činnosť.
3.2.5 Ostatné služby BIOSu
Vzhľadom na plne využitý RIOT i8155, NCB85 úž nemá možnosť pripojiť tlačiareň. Preto vstupný bod LIST neposiela znaky nikam a LISTST vracia stav, akoby bola tlačiareň pripravená (aby sa systém "nezasekol" pri náhodnom stlačení CTRL+P).
Podobne nie sú využité vstupné body PUNCH a READER. Vstupný bod READER vždy vracia kód EOF (1Ah) - koniec vstupu.
4. Nastavenie terminálu
Ako bolo spomenuté vyššie, ako terminál používam Windows Hyper Terminál. Nasledujúce obrázky ukazujú, ako ho nastaviť.
5. Download
- NCB85 CP/M BIOS - zdrojový kód a výsledný HEX súbor, ktorý treba napáliť do 8kB EPROM
- Obrazy NCB diskov
Bomba, super, diky moc. Uz se tesim, az to vyzkousim.
OdpovedaťOdstrániťV článku spomínam CP/M Image Manager pre správu obrazov diskov. Bol som ale upozornený na to, že v konfiguračnom súbore "cim.ini" chýba definícia pre obraz NCB. V ZIPe v downloadoch som konfiguračný súbor opravil, ale pokiaľ už to máte stiahnuté, tak stačí, ak si do súboru "cim.ini" pridáte nasledujúcu definíciu:
OdpovedaťOdstrániť; disk o velkosti 2MB, 256 stop, 64 sektorov na stopu,
; 1020 alokacnych blokov o velkosti 2kB, 256 poloziek adresara, 1 systemova stopa
[NCB]
SPT=64
XLT=0
BLS=2
EXM=0
DSM=1019
DRM=255
OFF=1
Otestováno a šlape perfektně. Díky moc!
OdpovedaťOdstrániťSuper! Som rád. :-)
OdstrániťĎalšie CP/M na NCB85 funguje :-) Díky obom !
OdpovedaťOdstrániť