MC14500 1 bit CPU

[Lavr]

Shaos не раз говорил, что 1-битные процессоры есть, но мне казалось,
что были они давно и это уже почти неправда...
Оказалось, что не так уж и давно, и живьём они ещё есть!
Вот интересный пример:

MC14500 1 bit CPU от Motorola

Originally, the MC-14500, also called Industrial Control Unit (ICU) was a CMOS processor designed for controlling simple industrial devices and making binary decisions based on successive single bit information. One could find it also in LCD display drivers or as a serial port manager.
It has 16 instructions, including bit transfer, logical single bit comparisons (OR, XOR, AND, NAND), Jump and subroutines. Its internal clock speed started from manual pulses to about 1 MHz.

Вдвойне интересно, что и компьютеры на основе MC-14500 были, пусть и
тренировочные!

WDR-1-Bit-Computer

The pictured computer, made by a German anthusiast, worked when connected to a 9V battery. It includes a LED IO board, CPU board and 512 byte RAM board. The keyboard featured one key for each processor instruction and an octal numeric keypad. Some sounds may be produced through the attached amplifier and loudspeaker.

Интересно, как батареечка типа "Кроны" столько светодиодов тащщит!...

[dvarkin]

Удалось поместить MC14500 в GAL!

[Lavr]

Удалось поместить MC14500 в GAL!

А вот это очень интересно!
А то был у нас тут человечек, утверждал, что в GAL под Proteus ничего путного сделать нельзя...

А вы не могли бы развернуть здесь проект с подробностями?
А то я собирался поэкспериментировать с ПЛМ под Proteus, но как-то руки так и не дошли...
Был бы благодарен за понятный и интересный пример.

[dvarkin]

Proteus был выбран для отладки только потому, что я не подружился с имеющими симуляторы PALASM и WinCUPL, а в железе пока прошивать нечем.
Прошивка (файл .pal) написана для GALASM, который генерирует в том числе файл .jed.
Файл .jed указывается в свойствах компонента в Proteus по аналогии с прошивкой микроконтроллера.

В файле .pal я придерживался такого формата выражения для каждой конъюнкции: сначала код инструкции, при котором нужно установить (для RRR в контексте RR - сбросить) выход, а потом условия установа. "Регистры" организованы как выражения, принимающие своё предыдущее значение, если текущая инструкция не изменяет их содержимое (не команда их изменения), и принимающие новое значение иначе. "Регистр" Result Register (RR) представляет функционал [A]LU, в одну "переменную" не поместился, пришлось вводить RRR, который ещё и инвертирован для де Моргана.

Имея перед глазами список инструкций MC14500 из handbook и диаграммы на следующих страницах с оговорками из README, вроде как остальное в .pal файле становится понятно. Упустил ли я что-то важное?

[Lavr]

Упустил ли я что-то важное?

На взгляд, вроде как не упустили... попробую повторить ваш проект, если возникнут вопросы - спрошу здесь.

У меня, честно говоря, было вот какое сомнение: GAL поддерживают элементы с обратными связями типа триггера?

[dvarkin]

Т. к. ATF16V8 по функционалу - полный аналог GAL16V8, то datasheet ATF16V8 понятно описывает возможности их обоих.

Ещё отмечу, что в registered mode на каждом выходе хоть и можно выбрать триггер (а можно и не на каждом), но тактироваться все триггеры будут от первой ножки, а обратная связь триггера идёт с вывода, который может быть и в третьем состоянии, то есть как вход, при том третье состояние выбирается для всех выводов с триггером также одной ножкой.

Я к тому, что не без удачи сабж поместился в GAL без серьёзных изменений.

Кстати, почему-то в Proteus'е вывод /OE работает не так, как я ожидал — в проекте на скрине выше выводы с триггером переходят в третье состояние при 0В на этом выводе, хотя, казалось бы, должно было быть наоборот...

[Alekcandr]

Кстати, почему-то в Proteus'е вывод /OE работает не так, как я ожидал — в проекте на скрине выше выводы с триггером переходят в третье состояние при 0В на этом выводе, хотя, казалось бы, должно было быть наоборот...

Это одна из фичь, или из разряда и так сойдет.

Гал-ки прикольная (полезная) штука. Отличный пример. Всякие мелко контроллеры на них лепить, при условии, что четко понимаешь чего хочешь.

[dvarkin]

Нашёл баг, связанный с FSKP: когда я только начинал писать .pal, этот сигнал сначала устанавливался только по инструкции SKP при RR = 0, потом я с лёгкой руки добавил выставление этого сигнала по RTN, но забыл про RR, в результате при некоторых инструкциях, следующих сразу за RTN и по идее не выполняющихся, установленный RR сбрасывался.

Уже исправил в последнем коммите. Предлагаю потестить на подобные вещи.

+ Вспомнил-таки про прошивальщик GAL на Arduino, буду делать.

[Alekcandr]

Тесть это в тему влиться. Но круто, баги ловить в незамысловатой прошивке ГАЛ.

p.s. Вот тут проще купить MiniPro, не отвлекаться и дальше по теме творить.

[dvarkin]

Хорошая новость: я собрал afterburner и успешно прошил им ATF16V8B.
Но спешу сообщить не очень хорошую новость: в RRR была ошибка, вместо каждой "/I2" должно было стоять просто "I2" - дело в том, что я сначала убрал избыточные повторения "/I3 + I2" в RRR, но потом решил вернуть, скопипастил не то и плохо проверил, извиняюсь. Уже отправил коммит.

[Lavr]

Уже отправил коммит.

Это я уже третий вариант скачиваю... хорошо, что не тороплюсь...
Так, глядишь, пока суть да дело и все баги отыщутся...
У меня просто нет Протеуса пока - на чистую Венду_7 всякий нужный софт ставлю.

P.S. А что такое "коммит", кстати?

[dvarkin]

Окей, просто думал, что из-за меня самую интересную часть исходника было не понять, поэтому тишина
Кстати, я вот думаю, всё-таки не нужно расписывать выражения в исходнике (файл .pal), или мне одному там всё понятно?

P.S. А что такое "коммит", кстати?

Короче говоря, коммит в этом контексте - патч. Образованными патчами версиями проекта можно управлять через систему контроля версий git. На странице github проекта обычно скачивается ветка main, в которой все патчи применены до последнего.

[dvarkin]

Решил, что просто проц - это скучно, сделал к нему некоторую периферию на тех же 16V8:

IO - однобитные 3 входа и 4 выхода (выходы можно прочитать как ещё 4 входа), логика для генератора/тактирующего устройства (инвертор и неинвертор одного и того же входа). Пока не проверил.

ROMCTL - на эту штуку ушло уйма времени, она генерирует стартовый сигнал для I2C EEPROM (часть картинки сверху) и в бесконечном цикле тащит с неё данные (снизу) начиная с самого последнего байта EEPROM, продолжая нулевым, первым, вторым, третьим и т. д., при том вывод данных EEPROM должен быть подключен через диод, тактируемые фронтом HOLD данные поступают в какой-нибудь регистр сдвига типа 74HC164, GAL14500 должен тактироваться от MSB счётчика, то есть при переходе 0 -> 8.

Уже проверил в железе с 24C08 - работает !
Исходники и jedы в репе. Вот где диаграммы делал.

Скоро, возможно, сделаю что-нибудь интересное.

Обнаружил у Proteus ещё один недочёт с 16V8 - при подаче питания выводы с регистрами должны быть установлены в 5В, но у меня было что-то другое.

[Lavr]

ATF16V8 по функционалу - полный аналог GAL16V8, ...

А вы не пробовали поэкспериментировать с большими PLD под Proteus?

PLD_PRO.gif (3.59 KiB) Viewed 18872 times

[Tronix]

Фотка кристалла, на всякий случай:
https://siliconpr0n.org/map/motorola/mc14500/mz_mit20x/