O co chodzi?
W tym poście chciałbym przedstawić projekt nad którym ostatnio się zajmowałem. To projekt sklonowania pierwszego peceta, to znaczy zbudowania komputera kompatybilnego z oryginalnym komputerem osobistym od IBM który zapoczątkował wszystkie dzisiejsze PC-ty.
Zajmuje się tym już od ponad roku i w ostatnim czasie udało mi się doprowadzić go stanu używalności. W końcu komputer ożył i działa. Długo na to czekałem, zebranie wszystkich pojedynczych potrzebnych części zajęło wieki.
Po co?
Komputer ten zbudowałem samodzielnie z pojedynczych części, zajęło to rok ale było to tańszcze niż kupienie oryginalnego IBM PC czy klona. Na pewno nie wyszło tanio bo sam już nie wiem ile całkowity koszt, ponieważ koszt składa się z mnóstwa pojedynczych tanich części.
Czy było warto?
Poza tym taki projekt był bardzo ciekawym projektem do stworzenia. Wiele nauczyłem się tworząc ten komputer. Nauczyłem się lutować, zrozumiałem działanie układów scalonych i części dyskretnych. Polecam każdemu kto interesuje się takimi rzeczami do spróbowania czegoś podobnego.
Całkowicie sam to zbudowałeś?
Mój komputer zbudowałem na podstawie pewnego projektu z GitHub-a. Pewien człowiek z Angli zaprojektował płytki drukowane i opisał wszytko na YouTube. Jest to świetny sposób na zbudowanie takiego sposobu jednak są różne podobne projekty w internecie.
Projekt komputera można znaleźć w raz szczegółami pod: www.homebrew8088.com
Kilka zdjęć komputera:
Czemu tak długo?
Znaczną cześć czasu od zaczęcia projektu do pierwszego uruchomienia zajęło czekanie na części niż samego lutowania ale największym problemem dla mnie okazało się zaprogramowanie BIOS-u. Najtańsza oferta gotowego programatora była dla mnie trudna do przełknięcia, dlatego spróbowałem samodzielnie zbudować najprostszą wersje programatora.
Mój programator i jego problemy
Zacząłem budowę mojego programatora od znalezienia jakiegoś już gotowego projektu. Ktoś już próbował stworzyć prosty programator dla mojego układu scalonego, dlatego zacząłem zbierać części na jego budowę.
Projekt programatora można znaleźć w raz szczegółami pod:
https://oshwlab.com/temporary/nano-flash-programmer-iii/
Jako że sam pomysł polegał na zmniejszeniu jak najbardziej kosztu programatora, a najdroższym elementem była płytka drukowana której wykonanie musiałem specjalnie zamówić postanowiłem obejść się bez niej. Co okazało się karkołomnym pomysłem. Samodzielne wykonanie płytki okazało się strasznie trudne moimi podstawowymi narzędziami. Powstała ogromna plątanina, w której wszytko było okropnie ciasno przylutowane. Musiałem męczyć się o to aby nie powstawały zwarcia.
Jednak i tak nigdy nie dowiedziałem się czy moje 3 dni ciągłej pracy od rana do wieczora się opłaciły ponieważ, gdy już sprawdziłem że programator nie działa nie wiedziałem że źle wgrywałem na niego dane. Czego się dowiedziałem się po tym jak już myśląc że płytka nie działa zamówiłem nową gotową.
Programator z nową płytką jednak również nie chciał współpracować. Zamówiłem wiec po pół roku już nowy uniwersalny programator T48. Może i tani nie był ale po tym jak przyszedł od razu udało mi się po raz pierwszy uruchomić mój komputer.
Mój komputer i jego problemy
Problemy dziwne:
Po tym jak udało mi się ożywić komputer zainstalowałem MS-DOS 6.22 i zauważyłem pierwszy problem. Komputer zatrzymywał po tym jak nie pisałem na klawiaturze przez pewien czas, jednak gdy uruchomiłem jakikolwiek program problemu nie było. Rozwiązanie okazało się użycie FREE-DOS 1.3, czyli czyli darmowa wersja DOS-a. Nie jest to kompetentne rozwiązanie problemu tylko jego obejście ale działa. Z moich poszukiwań wynika że może być to konflikt układów HC z HTC ale dalej czekam na nowe układy. Sam DOS wyświetla błąd że IRQ dzieli przez zero.
Problemy dziwniejsze:
Drugim problemem jest BIOS który pierwszy raz poprawnie zaprogramowałem po tym jak mój uniwersalny programator przyszedł i nie było żadnego z nim problemu. Jednak szukając rozwiązania problemu z błędem IRQ próbowałem zaprogramować inny BIOS. Znalazłem „GlaBIOS” czyli jeden z wielu nowych BIOS-ów dla takich komputerów i problem trochę ustąpił. Szukając dalej rozwiązania próbowałem kolejnych BIOS-ów i sprawdzania układów scalonych. Jednak po wyjęciu układu DMA i ponownym jego włożeniu co nie powinna na nic wpłynąć wszystkie inne BIOS-y poza „Skiselev 8088_BIOS” który działa.
Czemu? Jak? Dlaczego? Nie wiem…
Komputer BOOT-ujacy GlaBios:
Architektura komputera
Specyfikacja:
- ATX Form Factor
- ATX Power Connector
- 8284 with 14.31818 Crystal
- PC Speaker
- PS/2 Keyboard connector
- 8088 8MHz CPU
- 640kB RAM
- Trident 9000i GPU
- PC Speaker
- 8 Bit ISA
Płyta główna:
Płyta główna komputera jest uniwersalna dla wielu rodzajów procesorów ponieważ procesor jest na osobnej karcie która ma standardowe złącze ISA oraz kilka dodatkowych pinów dla sygnałów których nie ma na ISA czyli sygnały klawiatury czy PC speaker-a. Płyta ma oddzielne taktowanie ISA aby to umożliwić. Jednak jest 8 bitowa jako że 8088 to procesor 16 bitowy jednak z 8 bitową szyną danych a ISA to szyna danych z adresami.
Na płycie głównej znajduje się kontroler klawiatury, układ DMA oraz układy logiczne potrzebne do przetwarzania reszty sygnałów m.in. sygnału PC speaker-a czy dysku USB. Układy logiczne w oryginalnym IBM PC pochodziły już z starej serii LS. Dzisiaj te układy są zastąpione układami HC oraz HCT. Układy HCT są kompatybilne z układami LS, tych powinno się używać w takich projektach.
Dysk:
Jako budżetowa metoda trzymania danych w tym projekcie został użyty porostu dysk USB. Aby podłączyć tak nowy dysk do tak starej technologi został użyty układ CH375 który tłumaczy USB na sygnały równoległe które z pomocą jednego układu logicznego da się podpiąć do szyny ISA która jest prawie porostu wyprowadzeniami z procesora danych i adresów wraz z dodatkowymi sygnałami. Więc nie jest to tak nie możliwe. Wystarczy dodatkowo zaprogramować specjalny dodatkowy BIOS obsługujący USB.
RAM:
Ilość RAM-u to 640 KB jako że tak ustalił IBM z Microsoft na początku projektowania IBM PC. Ponieważ 8088 może zaadresować 1000kb czyli 1MB to 640KB przeznaczono na programy a 360KB na BIOS, kartę graficzną i inne urządzenia.
GPU:
Karta graficzna którą użyłęm to popularna kiedyś karta Trident 9000i. Jest to bardzo kompatybilna karta VGA która dobrze współpracuje z takimi komputerami.
Co dalej?
Dalej zamierzam znaleźć i naprawić wcześniej opisane problemy z moim komputerem. Kupić kartę I/O aby podłączyć myszkę czy drukarkę. Kupić kartę dźwiękową aby usłyszeć coś więcej od prostych pisków PC speaker-a. Mam zamiar napisać kilka więcej postów o używaniu mojego komputerka czy prostej grze którą na niego zaprogramowałem. Podsumowując mnóstwo możliwości.
