В Sandacite.BG изровихме неизвестния български учебен компютър ЕМК-14 и схемата му.

Наред с компютрите и периферията за широка употреба – различните серии на Правеците, ИЗОТ-ите и т.н. – обикновено се забравят българските компютри, предназначени за обучение. Това е така, защото те са произведени в малък тираж и не са разпространени. Тези устройства обаче са израз на тогавашната държавна политика в техникумите и техническите ВУЗ-ове да се подготвят кадри, които след това да поемат работата с вече съоръжените разнообразни компютърни устройства.

Едно такова място е, разбира се, Висшият машинно-електротехнически институт ,,Ленин“ (дн. Технически университет София), където през 80-те години в лаборатория ,,Микро­процесори и микрокомпютри“ са проектирани, а после в учебно-производствен цех са изработени поне 15 – 18 машинки, предназначени за обучение в техникумите и ВУЗ-овете. Наскоро извадихме голям късмет, като успяхме да се сдобием с две различни такива и сега ще ви представим едното. За отбелязване е, че информация за тях липсва в българското интернет пространство, а това не е добре.

КАКВО Е ЕМК-14 И ЗА КАКВО СЛУЖИ

Името на днешния ни герой е ЕМК-14, което се разшифрова като Едноплатков МикроКомпютър, 14-а поред разработка. Датира от периода 1985 – 7 г. Виждате го на първата снимка – няма нищо липсващо, точно така трябва да си изглежда, без кутия. Виждали ли сте досега такова компютърче? Има само една платка, наглед странна 25-клавишна клавиатура и LED цифрова индикация – с нея машинката комуникира с потребителя. Нарочно всички елементи на ЕМК-14 са открити, за да се добива лесно пълна представа за устройството на неговата схема и удобно да се измерват типични сигнали в конфигурацията му по време на обучение.

ЕМК-14 принадлежи към цял отделен клас машини – едноплатковите компютри (англ. single-board computer). Това означава компютър, при който на само една печатна платка са побрани всички елементи, необходими за работата му – микропроцесор, RAM памет, входно-изходни контролери, куплунзи и т.н. Такива устройства обикновено се употребяват в образованието, презентирането и демонстрирането и т.н. области, където е важно ясно да се вижда как работи нещо. Едноплатковият компютър поначало няма слотове за допълнителни карти, разширителни платки и т.н. Разбира се, такива устройства са много евтини.

Както казахме – това е учебен компютър. Целта на този симпатяга е да предложи нагледно обучение в особеностите и архитектурата на произвежданата в Комбината по микроелектроника в Ботевград микропроцесорна фамилия СМ 650, да положи основите на знанията как се проектират микропроцесорни устройства, а освен това чрез него може да се прави и емулация на едночипови микрокомпютри от фамилиите (или сериите) СМ 650 и Motorola МС 6805. (Напр. СМ 652 е 8-битов едночипов микрокомпютър). Хората, които ще се обучават на ЕМК-14, трябва да разберат и как компютърът разпределя ресурсите си.

На специален куплунг са изведени магистралите (сигналите) на емулираните микрокомпютри от двете споменати горе фамилии, за да се разшири конфигурацията и да може ЕМК-14 да управлява външни включени към него обекти. Ще поговорим за този куплунг по-надолу.

Въпросното управление на устройства може да стане, ако се напишат програми, които го правят – ето още една задача на учениците.

ТЕХНИЧЕСКИ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Я да му видим и хардуера и софтуера сега. ЕМК-14 съдържа:

• 8-битов процесор СМ 651 с вграден в него тактов генератор (той е реализиран с кварцов резонатор 4,9152 мхц);
• оперативна памет RAM 4 кб;
• EPROM чип 2732FJL, в който е записана служебна програма;
• възможност да се сложи още един чип с потребителски EPROM (знаете – от него се зареждат записани постоянни служебни програми, които потребителят иска да се самозадействат при вкючването). Този EPROM може да има обем на паметта 2 или 4 кб. На нашия ЕМК 14 не са слагали такъв, затова едното гнездо за чип със същия брой пинове като съседния 2732 е празно;
• споменатия в началото системен куплунг (пада се горе вляво – дългият конектор с бяла рамка и многото пинове), на който са изведени сиг­налите на емулираните микрокомпютри от фамилиите СМ 650 и МС 6805. Това е необходимо, ако ЕМК-14 ще се използва за апаратна или програмна настройка на микрокомпютърни системи, които съдържат чипове от тези серии;

Очаквано, компютърът е съвсем лек – тежи около 400 грама, има размери 255 х 170 х 50 мм и потребява 5 волта напрежение.

Ето я и общата блокова схема на ЕМК-14 – за пръв път в Интернет. Тук можете да видите  и как е разделено адресното пространство на компчето:

То включва:

• чип контролер на входно-изходните устройства, таймер и вътрешна RAM памет за СМ 651;
• област RAM
• област на входно-изходни схеми;
• област на потребителен EPROM 2716 или 2732 (обем на паметта 2 или 4 кб);
• област за системен паралелен интерфейсен адаптер;
• област за служебната програма.

Дешифрацията на адресното пространство е реализирана с дешифратора 74139 и логическите схеми 7400  и 7425.

За EPROM-ите казахме на какви интегрални схеми работят. RAM паметта птък е реализирана с две интегрални схеми от типа 6116  и е с обем 4096 х 8 бита. В нея се зареждат програми и данни, отворени от потребителя, но за разлика от EPROM-а, тя е енергозависима и при изключване на ЕМК-14 зареденото се изтрива. В част от тази памет се зарежда задействалата се служебна програма, а друга част не се изпол­зва поради припокриване с вътрешното адресно пространство на компютъра. Между другото, програма, записана в потребителския EPROM, може да бъде прехвърлена в RAM паметта!

Ако ви е интересно, можем да ви предложим да разгледате и картата на паметта на компютърчето:

Сега да разгледаме системния интерфейсен адаптер (ПИА), реализиран с чипа СМ 602Р от предходната на СМ 650 микропроцесорна фамилия. Той обслужва клавиатурата и индикацията. За да сме още по-подробни, ще кажем, че страната А на адаптера управлява буферите за управление на катодите, а страна В — буферите на анодите на цифровата индикация.

Клавиатурата са състои от 25 бутона, които можем да разделим на информационни в управляващи. Тя е реализирано матрично, като колоните са свързани с анодните буфери за индикацията, а редовете към системния паралелен интерфейсер адаптер. Ако има натиснат бутон към съответ­ния вход на ПИА са подава логическа нула.

Индикацията на микрокомпютъра е изградена от шест индикатора, разделени на две групи – веднъж четири и после два.

Управлението ѝ е от динамичен тип и се прави по софтуерен начин чрез ПИА и споменатите по-горе буфери за анода и катода.

Има и още едно нещо, наречено потребителски интерфейсен адаптер – VIA. Той емулира входно-изходните конектори на емулираните микрокомпютри от сериите СМ 650 и МС 6805.

А, нашият екземпляр никога не е ходил в сервиз, между другото – вижте вдясно, че е празно:

КАК ДА РАБОТИМ С ЕМК 14

За тази цел първо трябва да го включим. На долната снимка виждате конектора с двата пина за 5 и 0 волта. Намирате си регулируем токоизправител, от който да вземете 5 волта, и свързвате червената жица към положителния полюс, а синята – към масата (отрицателния). Когато свършите, на LED панела ще се изобрази Р, което означава, че ЕМК-14 е вече в режим на готовност. Важно е да споменем, че ако искате да добавяте или сменяте интегрални схеми по платката, задължително първо трябва да изключите компютъра!

Сега да видим клавиатурата. Тя е само с цифри и малко букви, защото служи само за въвеждане на шестнадесетичен код на съответния адрес в паметта, а и за въвеждане на нужната информация в съответната нейна клетка. Това става със същия вид код.

По-горе споменахме за управляващи бутони. Това са тези, чрез които вършим следните неща (те са предвидени като възможни и в заводския софтуер на ЕМК-то):

• въвеждане на адреси и данни от шестнадесетична клави­атура;
• индикация и промяна съдържанието на вътрешните регистри на микропроцесора;
• стартиране на въведена програма от паметта на вададен адрес или от текущия PC;
• въвеждане и премахване до три точки на прекъсване;
• изпълнение на програма в стъпков режим;
• изчисление на относителни адреси;
• рестартиране на микропроцесора;
• вход в мониторната програма;
• прехвърляне съдържанието на EPROM паметта в RAM;
• сравнение на прехвърлените области от паметта;
• задаване на типа на емулираните’микрокомпютри.

Когато сме подали електрозахранване, натискаме бутона RES – Reset. Той прави началното стартиране на компютъра – нулират се периферните интерфейсни адаптери и онези клетки от паметта, в които работи служебната програма.

Следващата стъпка е да влезем в програмата. Натискаме бутона ЕХ, а след това може да поискаме да видим какво е съдържанието на паметта, да четем от него или да го променяме. За тази цел трябва да се въведе шестнадесетичен адрес. Той ще се покаже на първите четири индикатора, като незначещите нули в старшите регистри на числото можете да въведете – няма проблем и няма да стане грешка.

Съдържанието на така зададения адрес може да се прочете, когато натиснем клавиша MD, като сега първите четири индикатора ще покажат адреса в паметта, а петият и шестият – какво е съдържанието на адреса. Сега чрез последователно натискане на някои два от цифровите клавиши можем да променим съдържанието, а да четем какво има в следващия можем, като натиснем клавиша GO. Решим ли обаче да се върнем в предишния, пак ще ни е нужен MD.

Между другото, можем да видим и да променим и съдържанието на регистрите! За тази цел натиснете RD. Първият регистър, за който ще видите информация на индикаторите, е програмният брояч (PC). Последователността, в която се показват регистрите, е ето тази:

• PC – Потребителски програмен брояч;
• А – Потребителски акумулатор А;
• IP – Потребителски индексен регистър;
• SP – Потребителски стеков указател;
• СС – Потребителски регистър на условията.

Като въведем желаната стойност чрез цифрови клавиши, можем да променяме съдържанитео на тези регистри. Както и в по-горния случай, чрез GO се прочита съдържанието на следващия регистър, а на предишния – чрез MD.

Друго интересно е как да задействаме потребителска програма. С клавиша ЕХ поставяме компютърчето в състояние на готовност и от цифровите клавиши набираме началния адрес на програмата, а след това я задействаме, натискайки клавиша GO. Можем да я спрем по някорко начина (обикновено да спреш нещо да работи е по-лесно, отколкото да го накараш да работи), напр. пак чрез клавиша ЕХ.

Работата с компютърчето ЕМК-14 може да бъде увлекателна с това, че боравим с един нетипичен компютър. Тъй като тук не е възомжно да изброим всички нейни подробности и подусловия, ви предлагаме да си изтеглите оригиналната документация (техническо описание и ръководство за работа), които сме ви скенирали тук ==> Компютър ЕМК-14 – документация

До скоро виждане от нас!

Стар и рядък български компютър от 1983 г. – МКС 64!