MemExt
Obsah
- Úvod
- Realizace zapojení
- Používání modulu MemExt
Úvod
Modul MemExt umožní používat v MZ800 až 1 MB operační paměti. Obsahuje stránkovací systém, který převádí 16-ti bitovou adresu mikroprocesoru Z80 na 20-ti bitovou adresu paměti.
Slovníček pojmů:
- Logická paměť - to je paměť kterou známe jako fyzickou RAM z MZ800 před instalací MemExt. Má velikost 64kB a může mít adresu 0-FFFFh.
- Fyzická paměť - to je celková paměť. Její velikost je 1MB a může mít adresu 0-FFFFFh. Je rozdělená na dvě části 512 kB RAM a 512 kB FLASH.
- Stránkovací paměť - je prostředníkem mezi logickou a fyzickou pamětí. Její velikost je pouhých 16 bajtů.
- Stránkování - je hlavní činností modulu MemExt. Je to převod 16-ti bitové adresy na 20-ti bitovou. Ve skutečnosti ovšem nejvyšší 4 adresní bity (A12-A15) adresují jednu z 16-ti buněk stránkovací paměti a její 8-mi bitový výstup pak doplní 12 nižších adresních bitů (A0-A11) na 20-ti bitovou adresu.
- Stránkovací adresa - má tento tvar "BB:AAA" kde BB /0-FFh/ je obsah stránkovací paměti, "AAA" /0-FFFh/ jsou spodní nestránkované bity adresy.
- Stránka - má velikost 4 kB. Logická paměť má 16 stránek, fyzická paměť pak 256 z toho 128 v RAM a 128 ve FLASH.
- Mapování - je mapování pamětí VRAM a PROM pomocí I/O portů 0E0h-0E4h. Mapování je nadřazeno stránkování. Pokud přimapujeme část FLASH budu ji označovat jako PROM, protože do mapované FLASH není možný zápis. Pro programování FLASH je nutné použít stránkování. MemExt rozšiřuje vlastnosti mapování PROM na možnost volit ze dvou 16 kB části FLASH přepínačem MZ700/MZ800.
Nastavení stránkovací paměti se provádí zápisem na I/O port E7h, kde se 8 bitů datové sběrnice zapisuje do buňky určené nejvyššími 4-mi bity
16-ti bitové adresní sběrnice, nastavení tedy musí být provedeno instrukcí OUT (C), r kdy vyšší 4 bity registru B určují adresu ve stránkovací paměti. Zapojení
neumožňuje stránkovací paměť programově číst.
Popis zapojení
- Adresní dekodér I/O portu E7h - Je tvořen obvody LS138 a LS10 (3 hradla).
Výstupem je pin 15 obvodu LS138 a nabývá log "0" při zápisu do I/O portu E7h.
- Logika módu stránkování / mapování - Sestává pouze z obvodu LS157.
Vstupem S (pin 1 LS157) je signál /CSROM (původní /CS pro paměť PROM). Mux s výstupem Q3 (pin 9) funguje jako invertor signálu /CSROM a jeho aktivita zakazuje stránkovací paměť a generuje signál /CS pro paměť FLASH. Pokud je vstup /CSROM aktivní (log "0") platí:
- signál /ME (memory enabled) u obvodů 7489 je v log "1",
- signál /CS u paměti FLASH je v log "0",
- B12 = A12 (mux s výstupem Q1 pin 4),
- B13 = A13 (mux s výstupem Q4 pin 12),
- B14, B15 = log "0" (výstupy stránkovací paměti v log "1" a invertor),
- B16 = stav přepínače, mód MZ700 = log "1", mód MZ800 = log "0", (mux s výstupem Q2 pin 7),
- B17, B18 = log "1" (výstupy stránkovací paměti v log "1").
- Stránkovací paměť - Je tvořen dvěma obvody 7489, pěti invertory obvodu LS04, osmi odpory 1k (obvod 7489 má na výstupu otevřený kolektor)
Paměť je neaktivní jedině v případě aktivity signálu /CSROM (mód mapování). Jinak paměť neustále generuje podle bitů A12 - A15 adresní sběrnice signály B12 - B19. V případě zápisu do I/O portu E7h je aktivní signál /WE (pin 3) a bity datové sbětnice se zapíší do buňky stránkovací paměti vybrané bity A12 - A15 adresní sběrnice
- Logika výběru RAM / FLASH - Sestává z obvodu LS02 (4 hradla) a invertoru obvodu LS04.
Vstupem je signál /CAS, který aktivoval původní paměťové čipy 4164 - nyní vstupuje na piny 6 a 8 obvodu LS02. Druhým rozhodovacím signálem je nejvyšší adresní výstup stránkovací paměti B19 - ten rozhodne zda bude aktivována paměť RAM nebo FLASH. Paměť FLASH může být také aktivovaná signálem /CSROM.
- Paměti FLASH/RAM - Obvody 29F040 a 628512.
Tady snad jedině že 628512 nemá uspořádané piny jako 29F040 tak jsou adresní vodiče v zapojení poněkud přeházené, ale vzhledem k tomu že je to RAM tak to snad ani nevadí.
Instalace modulu
- Nejprve je třeba si připravit pomocný datový konektor se sedmi vodiči a připájet je podle obrázku mb.jpg na základní desku. Pořadí vodičů na pomocném konektoru (od zadní části MZ800) je:
A14
/WR
/RD
/IORQ
A15
7/8
/CAS.
- Druhým krokem je odstavení stávajících čipů RAM 4164. To je realizováno přerušením signálu CAS. Podle obrázku mb.jpg najděte nad obvodem 8253 čtyři odpory v řadě (na mém obrázku je čtvrtý odpor nahrazen propojkou, kterou jsem tam dal kvůli testování abych nemusel stále pájet). Vypájejte nožičku čtvrtého odporu směřující k obvodu 74LS125 a připojte ji na +5V.
- Teď vyndejte z patice paměť PROM a místo ní vložte modul a připojte pomocný datový konektor.
- Mužete zkusit co to udělá, když se to zapne.
Rozpočet
| Položka | Počet | Cena za kus | Cena celkem | Zdroj |
|---|
| 74LS02 | 1 ks | 8,- | 8,- | GM Elektronic |
| 74LS04 | 1 ks | 6,- | 6,- | GM Elektronic |
| 74LS10 | 1 ks | 7,- | 7,- | GM Elektronic |
| 7489 | 2 ks | 22,- | 44,- | Jaromír Buček |
| 74LS138 | 1 ks | 6,- | 6,- | GM Elektronic |
| 74LS157 | 1 ks | 8,- | 8,- | GM Elektronic |
| 29F040 | 1 ks | 58,- | 58,- | GM Elektronic |
| 628512 | 1 ks | 145,- | 145,- | GM Elektronic |
| DIL32 | 2 ks | 18,- | 36,- | GM Elektronic |
| DIL28 - spojka | 1 ks | 40,- | 40,- | GM Elektronic |
| Plošný spoj | 1 ks | 130,- | 130,- | Jaromír Buček |
| kondenzátory a odpory | 12,- | |
| CELKEM | 500,- | |
Příklady nastavení stránkování
Ovládání stránkovacího mechanizmu je velice jednoduché tak jen pár příkladů:
Ať logickou paměť 2000-2FFF tvoří stránka 00 (první stránka RAM)
- LD BC, 20E7 - B=adresa stránkovací paměti 2, C=port stránkování
- LD A, 00 - A=stránka
- OUT (C), A
Ať logickou paměť 9000-9FFF tvoří stránka 7F (poslední stránka RAM)
- LD BC, 90E7 - B=adresa stránkovací paměti 9, C=port stránkování
- LD A, 7F - A=stránka
- OUT (C), A
Ať logickou paměť 4000-4FFF tvoří stránka 80 (první stránka FLASH)
- LD BC, 40E7 - B=adresa stránkovací paměti 4, C=port stránkování
- LD A, 80 - A=stránka
- OUT (C), A
Ať logickou paměť C000-CFFF tvoří stránka FF (poslední stránka FLASH)
- LD BC, C0E7 - B=adresa stránkovací paměti C, C=port stránkování
- LD A, FF - A=stránka
- OUT (C), A
Představme si, že máme odmapované všechny PROM a SHARP je v módu MZ-800 a chceme pomocí stránkování provést ekvivalent příkazu OUT (E4), A.
- LD BC, 00E7 - B=adresa stránkovací paměti 0, C=port stránkování
- LD A, 80 - A=stránka
- OUT (C), A
- LD B, E0 - B=adresa stránkovací paměti E
- LD A, 82 - A=stránka (stránka 81 je znakový generátor)
- OUT (C), A
- LD B, F0 - B=adresa stránkovací paměti F
- INC A - A=stránka 83
- OUT (C), A
Inicializace stránkování
Protože HW inicializace stránkování by byla příliš složitá je nutná úprava BIOSu. Následující program nastaví stránkovací paměť takto: logická paměť 0-FFFh bude mít přimapovanou stránku 00, logická paměť 1000-1FFFh bude mít přimapovanou stránku 01, ..., logická paměť F000-FFFFh bude mít přimapovanou stránku 0F.
| 0000h | JP 748h | C3 48 07 | úprava počátečního skoku |
| 0748h | LD BC, 0E7h | 01 E7 00 | B=0 adresa stránkovací paměti, C=IO port stránkování |
| 074Bh | LD E, Bh | 58 | E=0 hodnota stránkovaní |
| 074Ch | OUT (C), E | ED 59 | ulož hodnotu pro stránkovaní |
| 074Eh | INC E | 1C | zvýšení hodnoty pro stránkovací paměť |
| 074Fh | LD A, B | 78 | zvýšení adresy stránkovací paměti |
| 0750h | ADD A, 10h | C6 10 |
| 0752h | LD B, A | 47 |
| 0753h | JR NZ, 074Ch | 20 F7 | smyčka poběží celkem 16x |
| 0755h | JP E800h | C3 00 E8 | pokračovat na IPL |
Postup při programování FLASH
Zadání:
1. mám v logické paměti na adrese 2000-2FFF něco co chci dostat do FLASH do stránky A3
2. stránka A3 ve FLASH je buď prázdná, a nebo mě nezajímá co se stane s obsahem stránek A0, A1, A2, A4 - AF
3. mohu si přistránkovat FLASH na adresy 3000-3FFF (program a zásobník je v logické paměti někde jinde)
| Přistránkování FLASH |
|---|
| 4000h | LD BC, 30E7h | B=30 (logická paměť 3000-3FFF), C=port stránkování |
| 4003h | LD A, 0A3h | A=A3 (stránka FLASH A3) |
| 4005h | OUT (C), A | nastav stránkování |
| Hlavní smyčka |
|---|
| 4007h | LD HL, 2000h | HL=data adresa zdroje |
| 400Ah | LD DE, 3000h | DE=data adresa cíle (programování) |
| 400Dh | LD A, 0F0h | RESET OBVODU FLASH - zápis bajtu F0 kamkoli |
| 400Fh | LD (DE), A |
| 4010h | LD A, (DE) | Čte bajt z FLASH |
| 4011h | CP (HL) | a pokud to není stejné s tím co tam máme dát
skočíme na programování |
| 4012h | JR NZ,401Ch |
| 4014h | INC HL | další adresy |
| 4015h | INC DE |
| 4016h | LD A, H | test jestli to už není vše |
| 4017h | CP 30h |
| 4019h | JR NZ, 4010h |
| 401Bh | RET |
| Programování bajtu |
|---|
| 401Ch | AND (HL) | kontrola zda bajt může být naprogramován:
nelze programovat log "1" na log "0"
pokud nelze musí se sektor paměti FLASH nejprve vymazat |
| 401Dh | CP (HL) |
| 401Eh | JR NZ,403Bh |
| 4020h | LD A, 0AAh | Sekvence programování - krok 1
na adresu ve FLASH xx555 zapiš AA |
| 4022h | LD (3555h), A |
| 4025h | CPL | Sekvence programování - krok 2
na adresu ve FLASH xx2AA zapiš 55 |
| 4026h | LD (32AAh), A |
| 4029h | LD A, 0A0h | Sekvence programování - krok 3
na adresu ve FLASH xx555 zapiš A0 |
| 402Bh | LD (3555h), A |
| 402Eh | LD A, (HL) | Sekvence programování - krok 4
na správnou adresu zapiš správný bajt |
| 402Fh | LD (DE), A |
| 4030h | LD C, A | bajt dej i do C |
| 4031h | LD A, (DE) | čti bajt z FLASH
|
| 4032h | CP C | pokud jsou tam správná data
konec programování bajtu
|
| 4033h | JR Z, 400Dh |
| 4035h | BIT 5, A | pokud je konec časového limitu
konec programování bajtu
|
| 4037h | JR Z, 400Dh |
| 4039h | JR 4031h | další průchod čtením a testováním
|
| Mazání sektoru FLASH (!!! pozor maže celý sektor FLASH to je 16 stránek !!!) |
|---|
| 403Bh | LD A, 0AAh | Sekvence sektor erase - krok 1
na adresu ve FLASH xx555 zapiš AA |
| 403Dh | LD (3555h), A |
| 4040h | CPL | Sekvence sektor erase - krok 2
na adresu ve FLASH xx2AA zapiš 55 |
| 4041h | LD (32AAh), A |
| 4044h | LD A, 80h | Sekvence sektor erase - krok 3
na adresu ve FLASH xx555 zapiš 80 |
| 4046h | LD (3555h), A |
| 4049h | LD A, 0AAh | Sekvence sektor erase - krok 4
na adresu ve FLASH xx555 zapiš AA |
| 404Bh | LD (3555h), A |
| 404Eh | CPL | Sekvence sektor erase - krok 5
na adresu ve FLASH xx2AA zapiš 55 |
| 404Fh | LD (32AAh), A |
| 4052h | LD A, 30h | Sekvence sektor erase - krok 6
na nějakou adresu ve správném sektoru zapiš 30 |
| 4054h | LD (DE), A |
| 4055h | LD B, 0 | chvilku počkej |
| 4057h | EX (SP), HL |
| 4058h | DJNZ 4057h |
| 405Ah | LD A, (DE) | a pokud sektor není vymazán čekej dál |
| 405Bh | INC A |
| 405Ch | JR NZ, 4057h |
| 405Eh | JR 4007h | vše znova od začátku |
Programování FLASH mimo MZ800
Vzhledem k tomu, že obvod 7489 neguje data jsou na výstupech zapojeny invertory 74LS04, ale výstupů je osm a invertorů jen šest. Proto se neshodují adresy FLASH v MZ800 s adresami v jiném programátoru - nejsou totiž invertovány nejvyšší adresní bity B17 a B18.
| Skutečná adresa FLASH | Adresa FLASH v MZ800 | Stránkovací adresa | Mapování BIOSu |
|---|
| 00000h | 60000h | E0:000h | |
| 10000h | 70000h | F0:000h | |
| 20000h | 40000h | C0:000h | |
| 30000h | 50000h | D0:000h | |
| 40000h | 20000h | A0:000h | |
| 50000h | 30000h | B0:000h | |
| 60000h | 00000h | 80:000h | mód MZ800 stránky 80h, 81h, 82h a 83h |
| 70000h | 10000h | 90:000h | mód MZ700 stránky 90h, 91h, 92h a 93h |
