Spectrum ZX48 - Arithmetic Processing Unit (APU)

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Re: Spectrum ZX48 - Arithmetic Processing Unit (APU)

Beitrag von tokabln » 24.09.2018, 21:35

Hallo Heinz,

der Dataman S4 ist ein EPROM Brenner welcher auch als Emulator fungieren kann. Er emuliert im Moment das 27128 mit dem in den Brenner geladenen APU Code.

Zum Thema Jumper... /ROMCS soll dann gesteckt sein wenn ein externes APU/Bokje ROM von der APU Karte geladen werden soll. Wenn nur die APU Karte ohne ein externes ROM per IN/OUT bedient werden soll, wird der Jumper entfernt, damit das interne ROM startet. Es geht hier nicht um eine Umschaltung während des Betriebs.

Seit ein paar Tagen habe ich ein neues Spielzeug und versuche mich da gerade einzuarbeiten, damit ich mal analysieren kann was hier wirklich passiert.

http://www.pctestinstruments.com/deutsch/index.htm

Dann sehen wir weiter... das Spekulieren wird hier nicht zum Ziel führen. Da beide Systeme mit original ROM das Testprogramm erfolgreich absolvieren und die Karte bei Dir läuft, muß es etwas sein was ich im Moment eventuell nicht im Blick habe oder einfach nicht sehe.
Lieben Gruß Torsten
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Re: Spectrum ZX48 - Arithmetic Processing Unit (APU)

Beitrag von tokabln » 25.09.2018, 22:23

So liebe Leute,

ich habe mich jetzt für nachfolgende Vorgehensweise bezüglich der APU Karte für den ZX81 als auch den Speccy entschieden.
  • Es wird für jeden Rechner eine eigene Karte geben, da alles andere reines Gefrickel wäre und Leute die die Karte nur nutzen wollen aber beim Thema Jumper, DIP Switch, etc. zurückschrecken, ggf. überfordert wären.
  • Die Karten werden eine feste Adresse bekommen. Warum... nun es ist wieder nicht jedermans Sache ein EPROM zu brennen geschweige den die jeweils per DIP Switch oder was auch immer neue Adresse im Binary Code des EPROMS zu ändern. Wir können gerne über eine Adresse diskutieren und die festlegen, aber das war es dann. Der Aufwand und die damit verbundenen Folgen für Otto Normaluser sind mir einfach zu groß und eine Karte die auf einer festen Adresse liegt, kann man ggf. gut supporten, alles andere ist später reine Spekulation warum die Karte eventuell bei User A oder B nicht läuft. Eine Ansammlung von vielen in der Adresse unterschiedlichen ROMs möchte ich verhindern.[Punkt]
  • Alle Hinweise die seitens ZX-Heinz kamen, habe ich soweit berücksichtigt wo sie aus meiner Sicht für die Happy Computerschaltung Sinn machen. Ich habe nicht Heinz Design übernommen, wohl aber seine gefundenen Lösungen (bei gefundenen Problemen) implementiert. Dafür Dir Heinz ganz ganz herzlichen Dank... ich habe viel dabei gelernt.
  • Roko hat sich meine EPROM Vorher-/Nachher Liste bezüglich des Spectrum APU ROMs angesehen und Kommentare sowie Korrekturen geliefert, die ich nun noch in die zu erstellende Doku einpflegen werde. Auch Dir roko ganz ganz herzlichen Dank.
  • Nicht minder möchte ich Bokje Danken... zumal er es ermöglicht hat, das die Karte auch auf dem ZX81 laufen wird.
  • Die Spectrum als auch ZX81 APU Karte muß natürlich auch erstmal auf meinen Systemen laufen, nicht das ich Heinz misstraue... aber ich möchte sicher sein, das auch andere HW als die von Heinz damit läuft.
  • Die ZX81 Karte habe ich in den Schematics schon mit Heinz Transistorlösung korregiert und ich habe auf beiden Karten das /INT Signal entfernt sowie eine BAT41 als Spikeunterdrücker in der /WAIT Leitung eingefügt. Da roko noch ein kleines Lochrasterfeld haben wollte, habe ich dieses auf der Spectrum Karte hinzugefügt. Es kann sowohl ein 27128 als auch ein 27256 EPROM genutzt werden, hinsichtlich des APU Codes wurde ein Hinweis in den Schematics eingefügt, der darauf hinweist, das beim Einsatz eines 27256 der Code ab #4000 in das EPROM zu brennen ist.

  • Zu guterletzt siggi: auch Dir Danke für Deine ganzen Ideen und Hinweise... auch hier habe ich wieder viel gelernt. Trotzdem bin ich mit mir übereingekommen, eine felxible Adressierung aus obigem Grund nicht zu implementieren. Ich hoffe Du kannst damit Leben :)


Hier nun der voraussichtlich letzte Stand der Speccy APU Karte: diese weist einen Jumper auf, damit lässt sich /ROMCS festlegen oder abschalten. Somit kann die Karte und somit die APU auch ohne das APU EPROM über IN/OUT Befehle verwendet werden.

ZX-Spectrum - APU Card V1.3 - Top View.png
ZX-Spectrum - APU Card V1.3 - Top View.png (162.2 KiB) 721 mal betrachtet

Ein Bild der ZX81 Karte, die leichte Änderungen durch das etwas andere Verhalten des ZX81 zum Speccy aufweist, aber auch mit fester Adressierung geplant ist, liefer ich morgen.

Have fun...
Lieben Gruß Torsten
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Re: Spectrum ZX48 - Arithmetic Processing Unit (APU)

Beitrag von tokabln » 29.09.2018, 15:20

Moin, Moin,

ich habe eben das APU ROM als auch die Dokumentation zum ROM hier viewtopic.php?f=7&t=2847 eingestellt.

Have fun.
Lieben Gruß Torsten
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Re: Spectrum ZX48 - Arithmetic Processing Unit (APU)

Beitrag von siggi » 30.09.2018, 17:38

tokabln hat geschrieben:
25.09.2018, 22:23
Die ZX81 Karte habe ich in den Schematics schon mit Heinz Transistorlösung korregiert und ich habe auf beiden Karten das /INT Signal entfernt sowie eine BAT41 als Spikeunterdrücker in der /WAIT Leitung eingefügt.
Hallo Torsten
nur zur Info: das was Du als "Spikes" bezeichnest sind ganz legale Zustände im ZX81 und nicht irgendwelche Störungen auf der Leitung, die unterdrückt werden müssen. Es muß der Video-Takt mit der CPU synchronisiert werden muß, damit jede Pixel-Zeile an der gleichen Stelle auf dem Bildschirm beginnt. Dazu wird der /WAIT-Eingang der CPU benutzt. Siehe auch:

http://www.user.dccnet.com/wrigter/inde ... 81WAIT.htm

Gruß
Siggi
Mein ZX81-Web-Server: online seit 2007
http://zx81-siggi.endoftheinternet.org/index.html

Datenkraken bitte nicht füttern!

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Re: Spectrum ZX48 - Arithmetic Processing Unit (APU)

Beitrag von tokabln » 30.09.2018, 19:26

Danke siggi,

für den Hinweis. Das schaue ich mir mal in Ruhe an... und korregiere die Schaltbilder.
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Re: Spectrum ZX48 - Arithmetic Processing Unit (APU)

Beitrag von ZX-Heinz » 05.10.2018, 11:46

Ich habe die Karte "Spectrum APU Board Rev 1.2" von tokabln noch einmal umgestrickt, so dass ich zwischen dem onboard-Main ROM im Speccy und dem APU-ROM im laufenden Betrieb umschalten kann. Somit kann ich die Vdrive-Funktionen meines Speccies zum Laden benutzen, die Rechnungen aber dann mit APU-Unterstützung ausführen. Das alles läuft soweit, doch ist die Umschaltung mit ca. 10% unsicher: Der Rechner rebbotet dann. Beide ROMs unterscheiden sich nur geringfügig, und eigentlich sollte es funktionieren. Die Umschaltung mache ich durch Abziehen eines Jumpers, und vielleicht gibt es dabei Pralleffekte. Da kann man vielleicht noch etwas verbessern.

Nachtrag: 1nF parallel zum Jumper hat das Problem gelöst. (Der Jumper zieht nach GND.)

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Re: Spectrum ZX48 - Arithmetic Processing Unit (APU)

Beitrag von ZX-Heinz » 05.10.2018, 19:59

Das board wäre mit nachfolgenden Modifikationen nun für den ZX Spectrum produktionsreif.
APU_Spectrum-board_klein.jpg
APU_Spectrum-board_klein.jpg (175.7 KiB) 554 mal betrachtet
scheme_tokabeln_junek3_klein.jpg
scheme_tokabeln_junek3_klein.jpg (113.23 KiB) 304 mal betrachtet
APU-7F.ROM.TXT
(16 KiB) 12-mal heruntergeladen
(Bei EPROM 27256 ab Adresse #4000 brennen.)

Das board leistet folgendes:

1. In der Jumperstellung APU (Jumper offen) mit dem APU-7F.ROM werden numerische Rechnungen mittels Koprozessor ausgeführt. Dadurch werden sie beträchtlich schneller (bis zu 30x). Die LED (möglichst hellen Typ einsetzen, im Muster ist es eine SMD-Ausführung) zeigt die Aktivität der APU an.

2. In der Jumperstellung MAIN ROM (Jumper gesteckt) wird zum Sinclair ROM auf der Hauptplatine umgeschaltet. Das kann während des laufenden Betriebs erfolgen. Das macht Sinn, wenn auf dem Sinclair ROM spezielle SAVE/LOAD-Routinen mit Vdrive u.a. genutzt werden sollen. Evt. könnte auch ein DivIDE einbezogen werden. Allerdings ist der Bus nicht durchgeschleift. Zum Rechnen kann dann der Jumper wieder geöffnet werden.

3. Die Karte kann auch unabhängig von der Bestückung mit einer APU als externe ROM-Karte benutzt werden - ähnlich dem IF2.

4. Die Ansteuerung der APU kann auch unabhängig von dem APU-7F.ROM direkt vom Sinclair MAIN ROM in BASIC über die IN/OUT-Befehle auf den Adressen #7F/#3F erfolgen.

5. Der Quelltext für den APU-patch im ROM liegt vor. Dieser kann bei Bedarf leicht auf andere IO-Adressen compiliert werden.

6. Das Zusammenwirken der Karte mit anderen Anwendungen (Hisoft-PASCAL, Hisoft-C,...) wurde bisher nicht untersucht.

Nachtrag: Hisoft-PASCAL benutzt nicht die BASIC-Routine zur Berechnung von SQRT, daher springt die APU auch nicht an. Notwendig wäre eine Manipulation des PASCAL-Compilers. Schade. :(
Zuletzt geändert von ZX-Heinz am 16.10.2018, 21:45, insgesamt 4-mal geändert.

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Re: Spectrum ZX48 - Arithmetic Processing Unit (APU)

Beitrag von tokabln » 05.10.2018, 20:32

Hallo Heinz,

sehr schön...

In der Zwischenzeit kann ich mitteilen, das auch meine Karte ohne all diese Modifikation funktioniert... allerdings mit der festen Adresse welche seitens der HC Zeitschrift damals vergeben wurde.

Nach dem Desaster mit meinem EPROM Brenner, der letztlich zu meinen Problemen mit meinen Sinclair Spectrum Rechnern geführt hat, läuft jetzt das von Heinz als Grundlage für Seine Änderung genommene Board.

Wer also einfach nur die APU am ZX48 betreiben möchte und auf alle von Heinz hinzugeführten oder auch von meiner Seite noch anstehende Änderungen verzichten kann, der kann ein Prototyp Board von mir bekommen. Die 12V werden durch den ZX48 zur Verfügung gestellt. Bauteile liefer ich wenn nicht mit sondern wenn dann nur das Board sowie die BOM.

Test System #1.jpg
Test System #1.jpg (88.97 KiB) 549 mal betrachtet
Test System #2.jpg
Test System #2.jpg (55.39 KiB) 549 mal betrachtet
Test System #3.jpg
Test System #3.jpg (99.25 KiB) 549 mal betrachtet
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Re: Spectrum ZX48 - Arithmetic Processing Unit (APU)

Beitrag von ZX-Heinz » 05.10.2018, 20:44

Gratulation, Torsten!! Ich hoffe, Du hast darüber keine grauen Haare bekommen. Aber nun kannst Du blitzschnell die Quadratwurzel aus den verbliebenen dunklen ziehen :wink:

Besten Dank nochmals für die schöne Anregung und die zur Verfügung gestellten Prototypen des boards, das genau das leistet, was in Happy Computer versprochen wurde :D .

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Re: Spectrum ZX48 - Arithmetic Processing Unit (APU)

Beitrag von tokabln » 05.10.2018, 21:11

Freut mich sehr, das es Dir Spaß gemacht hat.

Letztlich verdanke ich siggis Hinweis, das bei Ihm der H4TH Adapter samt dem BigBang EPROM läuft, das ich stutzig geworden bin... und plötzlich rückte der EPROM Brenner in den Fokus. Sonst würde ich sicher immer noch nach Problemen an den Computern suchen, wo keine (mehr) sind. Auf das EPROM wäre ich nicht gekommen, zumal ja das erste EPROM (bis auf die von Dir gefundenen fehlerhaften 49Byte) funktionierte.

Naja... jetzt kann es vorwärts gehen.
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Re: Spectrum ZX48 - Arithmetic Processing Unit (APU)

Beitrag von ZX-Heinz » 07.10.2018, 10:06

tokabln hat geschrieben:
05.10.2018, 20:32
Bauteile liefer ich wenn nicht mit sondern wenn dann nur das Board sowie die BOM.
Könnte man denn einen Kühlkörper mit Klammer für die APU bei Dir bestellen?

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Re: Spectrum ZX48 - Arithmetic Processing Unit (APU)

Beitrag von tokabln » 07.10.2018, 10:51

Hallo Heinz,

ja das würde ich machen. Ich habe glaube ich auch Kühlkörper da.

Kannst Du mir bitte noch das ZX81 APU EPROM Image vom 20. September mit den IO-Adr. #7F/#3F zusenden? Ich würde die gerne alle zusammenfassen und ins Forum stellen wollen.
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Re: Spectrum ZX48 - Arithmetic Processing Unit (APU)

Beitrag von ZX-Heinz » 07.10.2018, 11:46

tokabln hat geschrieben:
07.10.2018, 10:51
Hallo Heinz,

ja das würde ich machen. Ich habe glaube ich auch Kühlkörper da.

Kannst Du mir bitte noch das ZX81 APU EPROM Image vom 20. September mit den IO-Adr. #7F/#3F zusenden? Ich würde die gerne alle zusammenfassen und ins Forum stellen wollen.
Hallo Torsten,
ich würde es nicht empfehlen, soviele Präversionen einzustellen. Das beste ROM für den Zeddy ist schon das ZX81x2APU.ROM. Und das sollte als Standard verwendet werden. Dann hat man beides: Die Schnelligkeit des "sauschnellen BigBangs" und die APU-Rechenleistung.
Aber wenn Du willst, hier ist das ROM vom 20.9.2018 due to bokje:
Dateianhänge
zx81apu_Sept20.rom.txt
(8 KiB) 13-mal heruntergeladen

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Re: Spectrum ZX48 - Arithmetic Processing Unit (APU)

Beitrag von tokabln » 15.10.2018, 21:06

Sodele... das Problem meiner 2.Spectrum Platine, bei der es zu Problemen mit der APU geführt hat ist wohl gefixt, aber der Reihe nach.

Bei Messungen an zwei Speccy Platinen mit angesteckter APU ist mir aufgefallen, das bei dem einen System das /CLK Signal eine Amplitude von 3,5-3,6V aufwies, während das andere System bei 3V rumdümpelte. Bei beiden Systemen sieht/sah das /CLK Signal darüberhinaus nicht wirklich wie ein Rechtecksignal aus, sondern mit vielen Deformationen. Nachdem ich nun bei dem fehlerhaften System C67 (100nF) entfernt habe, liegt auch hier das Signal bei 3,5-3,6V und es ist annähernd ein Rechecksignal zu interpretieren, welches keinerlei Deformationen wie vorher aufweist. Seitdem läuft auch meine APU Karte an diesem Rechner ohne Probleme.

ULA Problem ZX Spectrum.PNG
ULA Problem ZX Spectrum.PNG (195.93 KiB) 362 mal betrachtet


Damit ist für mich klar, dass das Problem nicht die APU Karte ist (in gewisser Weise dann wieder schon), denn sie kommt nicht mit einem /CLK Signal was bei 3V rumdümpelt und nebenbei noch zerrissen ist, klar. Es ist aus meiner Sicht nicht die Temperatur der APU, wenn dann nur im zusammenhang mit einem beschi.... /CLK Signal.

Bilder kann ich gerne liefern, dann klemme ich den Kondensator rasch wieder an. Ohne den Kondensator läuft die APU und das Clocksignal ist zwar kein reines Rechteck, aber sehr viel sauberer als vorher und mit besserer Amplitude.

Laut meinem Bauteiltester ist der Kondensator OK, zwar mit 114pF aber na.
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Fehlerhaftes Spektrum System (/CLK Signal)

Beitrag von tokabln » 15.10.2018, 21:21

Hier zwei Bilder des (bis dato) fehlerhaften Systems. Die APU läuft auch mit 56 Grad Celsius nun einwandfrei.

Mit C67 Kondensator
Fehlerhaftes System mit Kondensator 640x480.jpg
Fehlerhaftes System mit Kondensator 640x480.jpg (70.28 KiB) 358 mal betrachtet
Ohne C67 Kondensator
Fehlerhaftes System ohne Kondensator 640x480.jpg
Fehlerhaftes System ohne Kondensator 640x480.jpg (68.71 KiB) 358 mal betrachtet
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Funktionierendes Spektrum System (/CLK Signal)

Beitrag von tokabln » 15.10.2018, 21:23

Und hier noch das bis dato funktionierende System (mit und ohne Kondensator)

Mit Kondensator C67
Funktionierendes System mit Kondensator 640x480.jpg
Funktionierendes System mit Kondensator 640x480.jpg (72.6 KiB) 358 mal betrachtet
Ohne Kondensator C67
Funktionierendes System ohne Kondensator 640x480.jpg
Funktionierendes System ohne Kondensator 640x480.jpg (76.29 KiB) 358 mal betrachtet
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Re: Spectrum ZX48 - Arithmetic Processing Unit (APU)

Beitrag von ZX-Heinz » 15.10.2018, 21:25

Der Kondensator verbessert das CLK-Signal für die CPU, Pin6. Lässt Du ihn weg, so kann dieses Signal schlechter werden. An meinem Speccy hat das CLK am Bus auch nur 3V Amplitude.

Wie sieht das Signal an U2Pin4 aus? Mit und ohne C67?

Der Harlequin bringt ein sauberes Rechteck mit 5Vss. Ich werde die Karte mit kleinem Kühlkörper einmal da dran hängen.

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Re: Spectrum ZX48 - Arithmetic Processing Unit (APU)

Beitrag von tokabln » 15.10.2018, 22:03

Hallo Heinz,

das ist jetzt kein Freibrief für einen kleineren Kühlkörper... laß den mal so wie Du ihn jetzt hast.
Dann bist Du auf der sicheren Seite. Ich denke eine Temperatur um die 40Grad Celsius sollte machbar sein und damit kein Problem für die APU sein.

/CLK an Pin 6 IC2 sieht recht gut aus... somit keine Probleme jetzt.

Nur noch als Anmerkung... die bei Dir gemessenen 3V Amplitude liegen sehr wahrscheinlich hart an der Grenze... besser sind 3,5 und aufwärts. In dem Moment wo Du den Kondensator an einem Beinchen auslötest, steigt die Amplitude und das Signal ist sehr viel besser als vorher. Probier das doch einfach mal aus. Ich habe den Kondensator nur einseitig ausgelötet und den Anschluß mit Schrumpfschlauch isoliert. So geht er nicht verloren und ggf. ist er weiterhin nutzbar.

Meine Meßwerte siehst Du unter dem abgebildeten Signal am unteren Bildschirmrand des Oszis
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Re: Spectrum ZX48 - Arithmetic Processing Unit (APU)

Beitrag von ZX-Heinz » 15.10.2018, 22:56

Mich interessiert das CLK-Signal an U2Pin4 auf der APU-Karte. Kannst Du ein Bild einstellen?

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Re: Spectrum ZX48 - Arithmetic Processing Unit (APU)

Beitrag von ingo » 15.10.2018, 22:56

Hallo Torsten,

die Sache mit dem Clock-Signal ist die, daß eigentlich erwartet wird, daß auch die Peripherie einen ähnlichen Transistor an die /CLK-Leitung anschließt und durch diesen invertieren läßt. Die Folge ist dann, daß die Clocks von CPU und Peripherie phasengleich sind. Im MB02+ z.B. sitzt deshalb ein solcher Transistor. Besser als der Einsatz des Kondensators ist (bei Weglassen des Kondensators) eine Diode (testen ob Universal- oder Schottkydiode), deren Anode an die Basis und dessen Katode am Kollektor angeschlossen ist (wird in Schottky-TTL-Schaltkreisen auch so gemacht).

Viele Grüße

Ingo.
Man darf die Menschen nicht mit ihren Engsten alleinlassen. (Zitat: Peter Glaser)
Solange es keine Künstliche Dummheit mit ihren jeder Vernunft unzugänglichen taktischen Vorteilen gibt, mache ich mir wegen KI keine Sorgen. (auch Peter Glaser)

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Re: Spectrum ZX48 - Arithmetic Processing Unit (APU)

Beitrag von tokabln » 16.10.2018, 10:31

Hallo Heinz,

hier Bilder gerade aufgenommen (mit noch kalter APU), marginale Amplitudenunterschiede von 0,2 - 0,3V je nach Zeitpunkt der Aufnahme. Aufnahmen sind leider nicht so schön, da nur mit einer Hand gemacht, während die andere den Tastkopf hielt. Das werde ich demnächst mit einem Halter für den Tastkopf ändern. :mrgreen:


CLK mit C67 gemessen APU Karte IC U2 Pin4 - 640x480.jpg
CLK mit C67 gemessen APU Karte IC U2 Pin4 - 640x480.jpg (67.35 KiB) 322 mal betrachtet


CLK ohne C67 gemessen APU Karte IC U2 Pin4 - 640x480.jpg
CLK ohne C67 gemessen APU Karte IC U2 Pin4 - 640x480.jpg (66.83 KiB) 322 mal betrachtet
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