Arithmetik-Prozessor für den ZX81 und den ZX Spectrum

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Joachim
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Re: Arithmetik-Prozessor für den ZX81 und den ZX Spectrum

Beitrag von Joachim » 11.10.2018, 16:21

Ich verstehe den Grund für Umschalterei nicht so recht. Man hat doch das ROM auf der APU-Karte, das man für einen bestimmten ZX81 braucht (Original, NU etc.) Im ZX81 (Original, NU etc.) ist auch das passende ROM. Die APU kann doch ständig mitlaufen. Damit man nur eine einzige APU-Karte braucht, die man an verschiedene Zeddies stecken kann, den Aufwand für eine Umschaltung zu betreiben, bedarf es m.E. nicht.
Viele Grüße!
Joachim


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Re: Arithmetik-Prozessor für den ZX81 und den ZX Spectrum

Beitrag von ZX-Heinz » 11.10.2018, 17:27

Hallo Joachim,
mir geht es um Folgendes:
1. Man kann die APU-Karte anstecken und das EPROM darauf aktivieren. Das Sinclair ROM im Zeddy oder im NU ist dann abgeschaltet. Wie aber kann ich nun Programme laden? Im APU-ROM ist nur Laden nach alter 1981er Art vorgesehen: TAPE!!! Nix Vdrive!

2. Der NU und viele heutige Zeddies gestatten Laden vom Vdrive (oderanderen Massenspeichern). Will man das ausnutzen, muss das interne ROM aktiv sein. Wenn ich aber dann mit APU-Kraft rechnen will, muss das APU-EPROM aktiviert werden, und zwar im laufenden Betrieb, sonst ist ja das Programm wieder weg! Daher die Versuche zur Umschaltung.

3. Man könnte alternativ die Vdrive-Laderoutinen vielleicht auch noch in das APU-ROM legen, aber dort sitzen auf den vormals freien Speicherplätzen ja nun die APU-Routinen (ca. 280 Bytes), so dass wohl gar nicht mehr genug Platz für Vdrive-Routinen ist. Außerdem gibt es sicherlich die unterschiedlichsten Vdrive-Einbindungen, und so viele verschiedene APU-ROMs zu entwickeln, wäre nicht vernünftig.

4. Beim Speccy stellt sich die Frage entsprechend mit den dort verwendeten Massenspeichern.

Am besten also: Wenn APU gebraucht wird, dann im laufenden Betrieb zuschalten, und ansonsten den Komfort der anderen ROMs nutzen. Die sauberste Lösung für Umschalten ist wohl ein IN-Befehl. Alle anderen Lösungen sind nicht taktsynchron zum CPU-clock und können die Signalabläufe der CPU stören.

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Re: Arithmetik-Prozessor für den ZX81 und den ZX Spectrum

Beitrag von Joachim » 11.10.2018, 17:43

Alles klar, Heinz! Danke!
Viele Grüße!
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Re: APU-ROM Umschaltung für NU und Zeddy

Beitrag von siggi » 11.10.2018, 18:19

ZX-Heinz hat geschrieben:
11.10.2018, 15:49
Das Code-Pgm in der REM-Zeile, die ja vom Vdrive geladen wird, hat nur 3 bytes: IN A,(#5F), RET.
Hallo Heinz
das klingt erstmal einfach, hat aber Nebenwirkungen:
- die REM-Zeile ist Teil eines Basic-Programmes. Beim Laden überschreibt das also das geladene BASIC-Programm. Umschalten bei geladenem Programm geht also nicht.
- Vdrive kann man nicht im APU-Rom ansprechen, zurückschalten von APU- zum Sincair-ROM geht also nicht.

Bliebe also nur die Lösung, die Umschaltroutine ins RAM zu laden (ohne das BASIC-Programm zu zerstören), wo es beim Umschalten nicht zerstört wird. Oder die Umschaltroutine ins APU-ROM reinzubringen.

Gruß
Siggi
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Re: Arithmetik-Prozessor für den ZX81 und den ZX Spectrum

Beitrag von ZX-Heinz » 11.10.2018, 18:47

@siggi: ...oder die drei Bytes auf einen Zettel schreiben und irgendwo ins RAM schreiben, wenn man bei den wenigen betroffenen Programmen die drei Bytes nicht dauerhaft als REM-Zeile 1 eintragen will.

Ich werde obige Schaltung erst einmal hardwaremäßig testen, veilleicht geht es doch noch nicht so einfach. Und zwar mit dem Speccy, der hat IN/OUT. :wink: Ich habe ja jetzt zwei separate Karten.

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Re: Arithmetik-Prozessor für den ZX81 und den ZX Spectrum

Beitrag von ZX-Heinz » 11.10.2018, 21:31

Die obige kommentierte Schaltung viewtopic.php?f=2&t=2838&start=50#p37479 schaltet am ZX Spectrum zuverlässig die ROMs um. Die Diode ist eine Schottky.

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Re: Arithmetik-Prozessor für den ZX81 und den ZX Spectrum

Beitrag von tokabln » 12.10.2018, 09:39

Hallo Heinz,

ich denke das Problem ist, das Du zu einem nicht näher spezifizierten Zeitpunkt umschaltest und das führt dann zu den Problemen. Daher denke ich es wäre sicherer das das Umschalten zu einem festen Zeitpunkt passiert. Sprich eine Logik sollte das Umschalten des Schalters mit einem Signal des Zeddies kombinieren und erst wenn letzteres vorhanden ist und der Schalter betätigt ist, dann erfolgt das Umschalten (Flipflop?)

Welches Signal hier zu nehmen ist da muß ich passen, bin beim Zeddy nicht so tief in der Materie drin um Dir zu sagen welches das richtige wäre.

Ich hoffe Du verstehst was ich meine.
Lieben Gruß Torsten
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Re: Arithmetik-Prozessor für den ZX81 und den ZX Spectrum

Beitrag von siggi » 12.10.2018, 10:05

Die Umschaltung darf nur zu einem Zeitpunkt erfolgen, wo der PC an einer Stelle ist, die in beidem Roms gleich ist. Da war bei meine bisherigen manuellen Umschaltaktionen gegeben, wenn der Zeddy im Kommandomodus auf Eingabe wartete. Beim laufenden Programm ist das schon schwerer ...
An Signalen des Z80 läßt sich so ein Zustand m. E. nicht erkennen (außer mit Hilfe eines Logikanalysators :wink: )

Also wenn nun die Umschaltung per Programm passiert, müßte geklärt sein, ob dabei identischer ROM-Code abgearbeitet ist (das war bei meinen Rom-Varianten immer gegeben).
Verdächtig ist für mich nun jede numerische Aktion dabei, die ja vielleicht die APU ausführen würde. Mischt also die APU bei derartigen BASIC-Kommandos mit, die Zahlen (die von der Syntax her auch komplexe numerische Ausdrücke sein dürfen!) beinhalten:
RAND USER xxxx
OUT XXXX,YYY
IN XXX
POKE XXXX

Bei der Abarbeitung diese Kommandos muß der BASIC-Interprter rechnen, legt dabei Daten auf dem Stack und vermutlich auch auf dem Calculator-Stack ab. Passt das noch alles zusammen, wenn die Berechnung vielleicht von der Software im APU-Rom begonnen wurde und vom ZX81 (mit dessen Software-Arithmetik-Routinen) beendet wird (sind die Stack-Inhalte identisch???)

Wer dabei ohne Zweifel ist, werfe das erste ROM.
Oder so :wink:

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Re: Arithmetik-Prozessor für den ZX81 und den ZX Spectrum

Beitrag von roko » 12.10.2018, 10:57

Mann koennte mittels RAND USR xxx an eine normalerweise nie adressierte Adresse gehen.
z.B. man findet irgendwo im ROM xxxx LD A, 207. dann koennte mann RAND USR (xxxx+1) eingeben.
Weil 207 ja RST 8 bedeutet, welche Instruktion relativ einfach abzufangen und unschuldig abzufertigen ist.
Nur eine Idee.

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Re: Arithmetik-Prozessor für den ZX81 und den ZX Spectrum

Beitrag von ZX-Heinz » 12.10.2018, 11:39

tokabln hat geschrieben:
12.10.2018, 09:39
ich denke das Problem ist, das Du zu einem nicht näher spezifizierten Zeitpunkt umschaltest und das führt dann zu den Problemen. Daher denke ich es wäre sicherer das das Umschalten zu einem festen Zeitpunkt passiert. Sprich eine Logik sollte das Umschalten des Schalters mit einem Signal des Zeddies kombinieren und erst wenn letzteres vorhanden ist und der Schalter betätigt ist, dann erfolgt das Umschalten (Flipflop?)
Genau das leistet meine obige Schaltung mit dem LS74. Falls nämlich das nicht synchronisierte Umschalten zu einem kritischen Zeitpunkt erfolgt, z.B. bei der Datenübernahme bei steigender Flanke des /IORQ-Signals, so sind Fehler fast sicher.

[/quote]
siggi hat geschrieben:
12.10.2018, 10:05
Die Umschaltung darf nur zu einem Zeitpunkt erfolgen, wo der PC an einer Stelle ist, die in beidem Roms gleich ist. Da war bei meine bisherigen manuellen Umschaltaktionen gegeben, wenn der Zeddy im Kommandomodus auf Eingabe wartete. Beim laufenden Programm ist das schon schwerer ...
An Signalen des Z80 läßt sich so ein Zustand m. E. nicht erkennen (außer mit Hilfe eines Logikanalysators :wink: )

Also wenn nun die Umschaltung per Programm passiert, müßte geklärt sein, ob dabei identischer ROM-Code abgearbeitet ist (das war bei meinen Rom-Varianten immer gegeben).
Die Umschaltung durch den Nutzer erfolgt zu einem Zeitpunkt, in dem der Rechner die Eingabeschleife abarbeitet. Hier sind das Sinclair-ROM und das APU-ROM (und wohl auch das ZX81x2-ROM) identisch.
[/quote]
siggi hat geschrieben:
12.10.2018, 10:05
Verdächtig ist für mich nun jede numerische Aktion dabei, die ja vielleicht die APU ausführen würde. Mischt also die APU bei derartigen BASIC-Kommandos mit, die Zahlen (die von der Syntax her auch komplexe numerische Ausdrücke sein dürfen!) beinhalten:
RAND USER xxxx
OUT XXXX,YYY
IN XXX
POKE XXXX

Bei der Abarbeitung diese Kommandos muß der BASIC-Interprter rechnen, legt dabei Daten auf dem Stack und vermutlich auch auf dem Calculator-Stack ab. Passt das noch alles zusammen, wenn die Berechnung vielleicht von der Software im APU-Rom begonnen wurde und vom ZX81 (mit dessen Software-Arithmetik-Routinen) beendet wird (sind die Stack-Inhalte identisch???)
Der Programm Code für das APU ROM zeigt, dass die APU erst dann aktiv wird, wenn ein Operationszeichen kommt (außer Addition). Dann erst wird der Calculatorstack in den APU-Stack überführt. Ein Kommando RAND USR 1234 ist daher harmlos. Auch RAND USR (1234+17). Erst RAND USR SQR 64 würde Probleme machen.

Am Speccy läuft die Zusatzschaltung bisher perfekt, am Zeddy probiere ich heute noch. Außerdem muss ich den zusätzlichen chip noch auf die Platine bringen.

Nachtrag 12:12Uhr: Am ZX81 funktioniert es genauso gut:
1 REM AAA
dann POKE ab 16514: 219, 31, 201 (entspricht: IN A,(#1F), RET)
dann RAND USR 16514, das schaltet zum APU-ROM. MIt 95 statt 31 wieder zurück zum Sinclair-ROM.

Nachtrag 16:10Uhr: Am Speccy 200 mal aus laufendem Programm die ROMs umgeschaltet: Kein Fehler.

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Re: Arithmetik-Prozessor für den ZX81 und den ZX Spectrum

Beitrag von ZX-Heinz » 14.10.2018, 20:13

Thema: ROM-Umschaltung

Auf dem Vintage Computing Festival in Berlin hatte ich mit Ingo Möglichkeiten der ROM-Umschaltung diskutiert. Ingo schlug eine Lösung mit dem LS74 mit der /M1-Leituung als Clocksignal vor. Das entspricht auch dem Vorschlag von Torsten. Ich hatte vorher ja eine IO-Umschaltung vorgezogen. Hier sind die beiden Alternativen (als Teilschaltbild von viewtopic.php?f=2&t=2838&start=50#p37430):
ROM-Umschaltung.jpg
ROM-Umschaltung.jpg (36.6 KiB) 748 mal betrachtet
Ich habe alle drei Varianten aufgebaut.

Die Schalter-Variante: Funktioniert sehr gut, gelegentlich Abstürze. Wird die Umschaltuung während "PAUSE 100 <CR>" vorgenommen, so ist die Fehlerquote nioch wesentlich geringer.

/IORQ-Schalter-Variante: Vorteil: Nur ein Schalter, der manuell bedient wird, keine weiteren IO-Adressen. Dies ist besonders für die ZX81-Anwendung von INteresse, da IO-Befehle fehlen. Nachteil: Unsicher. Die Erfolgsquote liegt allerdings >90%. Aber jeder 10. Versuch schlägt fehl.

IO-Variante: Vorteil: 100% sichere Umschaltung, auch aus Programmen heraus. Nachteil: Die APU-Karte benötigt zwei weitere IO-Adressen (#5F/#1F).



Gibt es weitere Vorschläge?
Zuletzt geändert von ZX-Heinz am 18.10.2018, 18:27, insgesamt 3-mal geändert.

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Re: Arithmetik-Prozessor für den ZX81 und den ZX Spectrum

Beitrag von tokabln » 14.10.2018, 22:47

Hallo Heinz,

ich denke der Schalter prellt... ich sende Dir mal morgen einen Vorschlag wie ich ihn bei einer weiteren neuen Karte realisieren möchte... könnte für Abhilfe sorgen.
Lieben Gruß Torsten
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Re: Arithmetik-Prozessor für den ZX81 und den ZX Spectrum

Beitrag von tokabln » 15.10.2018, 10:18

Hallo Heinz,

probier das mal aus...
Schalter_Entprellen.PNG
Schalter_Entprellen.PNG (4.78 KiB) 871 mal betrachtet
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Re: Arithmetik-Prozessor für den ZX81 und den ZX Spectrum

Beitrag von ZX-Heinz » 15.10.2018, 10:30

Hallo Torsten,
die Entprellung hatte ich auf der Spectrumkarte mit gutem Erfolg eingesetzt mit R=0 und C=1nF.
Auf der ZX81-Karte geht das aber nicht, da dann die /RFSH-Signale verschliffen werden. Da müsste dann der LS74 dazwischen. Ich habe die LS74-Schaltung auch mit /IORQ statt /M1 versucht (da währendd steigender /IORQ-Flanke die ROMs garantiert inaktiv sind), die Ergebnisse sind aber nicht besser.
Ich werde wohl auf beiden Karten die ganz einfache Schaltervariante (ohne LS74) wie in viewtopic.php?f=2&t=2838&start=50#p37430 anwenden.

Als Hauptproblem sehe ich aber z.Z. die Kühlung des 9511. Der kleine Kühler reicht nicht aus, eine Stabilität von länger als 10 min zu gewährleisten. Roko schlug vor, die Betriebsspannung des 9511 zu verringern, vielleicht läuft er auch mit 4,5V oder 4V. Wäre eine thermische Reduktion von 20%.

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Re: Arithmetik-Prozessor für den ZX81 und den ZX Spectrum

Beitrag von tokabln » 15.10.2018, 10:46

Hallo Heinz,

wenn ich es heute schaffe teste ich mal einen anderen Kühlkörper. Ich bin immer noch der Meinung, dass das zwar mit ein Problem ist, aber nicht ausschliesslich. Ich hatte Dir ja schon geschrieben, das ich eine Speccy Platine habe bei der es keinerlei Probleme gibt auch wenn die APU mit Kühlkörper auf knapp 58 Grad Celsius hochgeht. Ich habe mal andere ICs bestellt (HC) um zu sehen wie sich das eventuell auswirkt.

Könnte sein, das die morgen kommen, dann weiß ich mehr.

LG Torsten
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Re: Arithmetik-Prozessor für den ZX81 und den ZX Spectrum

Beitrag von ZX-Heinz » 15.10.2018, 13:35

Mit einem dickeren Kühlkörper (Bodenplatte ca. 5mm) konnte ich die thermische Problem lösen. Die Karte läuft seit 90 min, die Temperatur stieg nach 15 min auf 46°C und ist seither stabil. Das Programm wird sauber abgearbeitet. Auch BRK und CONT funktionieren immer. Die Karte läuft am NU.

Für den originalen ZX81 (ohne step-down Regler) sehe ich inzwischen noch das Problem der Überhitzung des internen Längsreglers 7815, da die Zusatzbelastung 250mA sind, die Zusatzleistung also (12-5)*0,25=1,75W.
Kühlung.jpg
Kühlung.jpg (34.52 KiB) 840 mal betrachtet

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Re: Arithmetik-Prozessor für den ZX81 und den ZX Spectrum

Beitrag von msch » 15.10.2018, 15:51

Also: Reglertausch oder ext. Netzteil für die Karte am ZX81?
manche meinen lechts und rinks kann man nicht velwechsern.
werch ein illtum! (lichtung, Ernst Jandl)

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Re: Arithmetik-Prozessor für den ZX81 und den ZX Spectrum

Beitrag von siggi » 15.10.2018, 16:02

Ein eigener 5V-Regler auf der Karte, der die "9V" vom Zeddy zieht, würde ja reichen (keine Zusatzbelastung für den internen Regler im Zeddy)
GGf. bräuchte man auch das stärkere "9V"-Netzteil (1,2A?), das seinerzeit für die Mitversorgung des Druckers geliefert wurde.
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Re: Arithmetik-Prozessor für den ZX81 und den ZX Spectrum

Beitrag von tokabln » 15.10.2018, 18:55

Da es für die ZX81 Karte auch eines (optionalen) +12V Spannungsreglers bedarf (es sei den man nutzt die Bustreiber Karte mit integriertem +12V Spannungsregler) wird auch ein optionaler +5V Regler (ist ebenfalls auf der Bus Treiber Karte vorhanden) vorgesehen.

Je nachdem was man nutzen möchte, kann man dann diese Regler hinzufügen oder halt die Bus Treiber Karte nutzen. Ist aber noch nicht getestet, da ich im Moment nach der Ursache des APU Ausstiegs an einigen Rechnern suche. Bei einem meiner Speccy Boards gibt es keine Probleme hingegen beim anderen, erfolgen sporadische Resets bzw. Rechenfehler. Es zeichnet sich ab, dass das CLK Signal hier wohl das Problem ist. Beim Problemboard liegt die Amplitude unterhalb 3V hingegen beim funktionierenden über 3V. Alle anderen Signale scheinen vergleichbar zu sein.

Den genauen Grund habe ich noch nicht ermittelt, bin aber dabei.
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Re: Arithmetik-Prozessor für den ZX81 und den ZX Spectrum

Beitrag von ZX-Heinz » 15.10.2018, 19:28

tokabln hat geschrieben:
15.10.2018, 18:55
Es zeichnet sich ab, dass das CLK Signal hier wohl das Problem ist. Beim Problemboard liegt die Amplitude unterhalb 3V hingegen beim funktionierenden über 3V. Alle anderen Signale scheinen vergleichbar zu sein.
Da ist bei Dir doch noch ein LS04 drin. An Pin4 solltest Du doch ein sauberes CLK-Signal haben, oder? Allerdings invertiert. Das stört den 9511 aber nicht.

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Re: Arithmetik-Prozessor für den ZX81 und den ZX Spectrum

Beitrag von ZX-Heinz » 19.10.2018, 17:02

So, nun entsprechen die beiden APU-Karten (für Speccy und Zeddy) meinen Vorstellungen. Das aktualisierte Schaltbild habe ich in viewtopic.php?f=2&t=2838&p=37430#p37430 eingestellt.

2 h 25min brauchte MANDEL.P.

Die Umschaltung der ROMs erfolgt ohne Verlust des Programms nun mit 95% Wahrscheinlichkeit, was für Anwendungen völlig ausreicht. Die Strombelastung für den Längsregler im Zeddy habe ich um 66% auf 85mA reduziert (durch Generierung der 12V aus den 9V des Zeddy-Netzteils), und diese Mehrbelastung hält der Längsregler 7805 problemlos aus.

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Re: Arithmetik-Prozessor für den ZX81 und den ZX Spectrum

Beitrag von Joachim » 20.10.2018, 17:34

Hallo Heinz, Erik, Torsten und Siggi!
Vielen Dank für dieses tolle Projekt. Eine echte ZX-TEAM-Leistung! Damit haben wir den schnellsten ZX81, der jemals gebaut wurde.
Viele Grüße!
Joachim


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Re: Arithmetik-Prozessor für den ZX81 und den ZX Spectrum

Beitrag von ZX-Heinz » 02.11.2018, 16:14

Ich habe mir für 16€ die pinkompatible APU C8231A geleistet. Diese läuft OHNE KÜHLKÖRPER seit 2 Stunden problemlos. Sollte jemand erwägen, die Coprozessor-Karte ernsthaft zu nutzen, so würde ich diesen Schaltkreis statt des AM9511 sehr empfehlen.
C.jpg
C.jpg (57.64 KiB) 428 mal betrachtet

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Re: Arithmetik-Prozessor für den ZX81 und den ZX Spectrum

Beitrag von Paul » 02.11.2018, 19:38

Wie sieht es denn mit dem Stromverbrauch aus? Auch reduziert oder nur Hitze beständiger?
Theoretisch ist zwischen Theorie und Praxis kein Unterschied.
Praktisch allerdings wohl.

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Re: Arithmetik-Prozessor für den ZX81 und den ZX Spectrum

Beitrag von ZX-Heinz » 03.11.2018, 11:54

Paul hat geschrieben:
02.11.2018, 19:38
Wie sieht es denn mit dem Stromverbrauch aus? Auch reduziert oder nur Hitze beständiger?
Die Stromaufnahmen sind laut Datenblatt identisch (50-90mA auf 5V-Leitung plus 50-90mA auf 12V Leitung, macht zusammen 1.0-1.6Watt) . Die Wärmeabfuhr ist aufbaubedingt wahrscheinlich wesentlich besser. Die Temperatur kann ich leider nicht messen, da ich berührungslos (Infrarot) messe, und auf Metallflächen diese Art der Messung nicht funktioniert. Man brauchte ein Kontaktthermometer. Vielleicht kann jemand eins mit nach Mahlerts bringen?

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