Z80 Finite State Machine

pfgx · Post by **pfgx** » 04 Jun 2013 13:29

Почти готов третий слой, осталось частично АЛУ, регистры и логика, работающая с управляющими выводами процессора (#RD, #WR...). В некоторых местах плохо видно, но может и без них можно обойтись.

Попробовал нарисовать схему подключения регистров к шине данных, вроде получилось. http://yadi.sk/d/-4nYjbYf5Voxa
Дальше будет управление регистрами, а потом попробую АЛУ, но там вообще жесть. Или может вас что-то другое в первую очередь интересует?

Lavr · Post by **Lavr** » 04 Jun 2013 14:05

pfgx wrote:Дальше будет управление регистрами, а потом попробую АЛУ, но там вообще жесть.
Или может вас что-то другое в первую очередь интересует?

А на уровне логических элементов и вентилей это никак не получается?
А то ты тратишь время и работу делаешь интересную, но только сколь это полезно
кому-либо в виде транзисторов?

pfgx · Post by **pfgx** » 04 Jun 2013 14:41

Lavr wrote:А на уровне логических элементов и вентилей это никак не получается?
А то ты тратишь время и работу делаешь интересную, но только сколь это полезно кому-либо в виде транзисторов?

Пока на уровне логических элементов никак не получается, потому что не понимаю как это работает целиком. Полезно в первую очередь мне самому, в любом виде.

Вообще я хотел z80 на макетке запустить и вытащить подробности его работы, в том числе недокументированные, а по ним уже попытаться создать какую-то схему, которая вела себя так же. Но раз попались фотографии кристалла, то почему бы и нет? Вот и рисую транзисторы, потом буду в логику переводить. А чтобы проверить нет ли ошибок в этой логике - буду проверять на реальном процессоре.

Lavr · Post by **Lavr** » 04 Jun 2013 14:54

pfgx wrote:Пока на уровне логических элементов никак не получается, потому что не понимаю как это работает целиком.

Наш Хардыч, помнится, где-то участвовал в аналогичном проекте и они там вроде как
приспособились переводить эти транзисторные схемы в логику.
Может быть - он подскажет...

Мне же попадалось похожее вот в этом американском патенте:
US3564226 Pat. Electronic calculator or digital processor chip having multiple function
Посмотри его - может поможет... (по ссылке - "Загрузить PDF")

Всё же отрисовать 8500 транзисторов - не многовато ли будет?

pfgx · Post by **pfgx** » 04 Jun 2013 15:07

Lavr wrote:Всё же отрисовать 8500 транзисторов - не многовато ли будет?

Один разряд: 12 регистров по 4 транзистора на бит плюс 2 на выборку - 72, на чтение-запись ещё 18, итого 90 на разряд. Разрядов 16, 90*16=1440 транзисторов уже "отрисовано"

Как транзисторы в логику перевести я в принципе понимаю. Практики не было.

pfgx · Post by **pfgx** » 07 Jun 2013 14:53

Срисовал всю регистровую часть: регистры, запись-чтение, 16-битный инкремент-декремент, формирование адреса. Ну и другие модули немного. Кое-где есть "зависающие в воздухе" затворы при #CLK=0.

Как вы думаете, почему у регистра R инкрементируются только 7 бит, а старший не меняется?

Lavr · Post by **Lavr** » 07 Jun 2013 15:19

pfgx wrote:Дальше будет управление регистрами, а потом попробую АЛУ, но там вообще жесть.
Или может вас что-то другое в первую очередь интересует?

Слушай, мне вот кажется, что АЛУ потрясающих открытий нам не даст, т.к. мы неплохо
представляем принцип его работы...

А вот весь участок, выделенный на рисунке, ты не мог бы срисовать и объяснить?

Мы так и не поняли назначение вот этого "молотка", и как 8-битный путь данных
становится 4-битным и обратно.
Где-то же должны быть мультиплексоры, как мне кажется, хотя здесь их вроде как
принято называть коммутаторы...

pfgx · Post by **pfgx** » 07 Jun 2013 15:40

Lavr wrote:А вот весь участок, выделенный на рисунке, ты не мог бы срисовать и объяснить?

Интересный рисунок. Откуда он? Очень похож, по-моему даже порядок регистров совпадает с кристаллом.

Мультиплексоров (как я понимаю это слово) у процессора нет, у него действительно коммутаторы, то есть просто транзисторы "в разрыв". И входы-выходы во всей схеме понятие относительное, что для меня очень непривычно.

Срисовать придётся всё АЛУ, потому что всё очень плотно расположено и где что я с первого взгляда понять не могу. T и AC по-моему находятся внутри АЛУ, да и тактовый сигнал куда-то в АЛУ заведён вместе с остальными тремя десятками управляющих сигналов.

Lavr · Post by **Lavr** » 07 Jun 2013 15:52

pfgx wrote:Интересный рисунок. Откуда он? Очень похож, по-моему даже порядок регистров совпадает с кристаллом.

Shaos wrote:Вот блок-схема из книжки F. Anceau. The Architecture of Microprocessors. Workingham, England: Addison-Wesley, 1986.

Собственно, видимо, это пока единственный найденный нами печатный источник,
где блок-схему z80 приводят, учитывая 4-битность.
Обычно - фальшиво показывают его 8-битным полностью.

Но Shaos говорит - особых комментариев с подробностями к этому рисунку в книге нет.

Shaos · Post by **Shaos** » 07 Jun 2013 15:55

Вот тут обсуждалось же:

viewtopic.php?t=9215

pfgx · Post by **pfgx** » 07 Jun 2013 16:06

Shaos wrote:Вот тут обсуждалось же:

Головы не хватает всё удерживать, я уже стал за собой замечать что и читаю через строчку, особенно когда чем-то занят... чем-то вроде срисовывания схемы микропроцессора

Завтра начну с шины данных и пойду в сторону АЛУ. Тем более что уже пора замеченное упорядочить в виде блок-схемы, самому же проще будет.

pfgx · Post by **pfgx** » 07 Jun 2013 16:38

О микрокоде (там обсуждалось viewtopic.php?t=7790 )

- instruction register
- декодер примерно на 100 выходов, распознающий команды и группы команд
- блок многовходовых ИЛИ-НЕ (штук 50), на них заведены выходы декодера
- штук 80 элементов И-ИЛИ-НЕ, ИЛИ-И-НЕ, которые в основном обрабатывают сигналы с 11 линий, идущих из управляющего блока (halt, wait, busrq и т.п.),
- выходы этих элементов идут на АЛУ, блок регистров, и прочее управление

Если микрокодом считать регулярную структуру логических элементов, которая что-то декодирует и выдаёт управляющие сигналы, то там таких структур, если не придираться к регулярности, аж три штуки.

Mixa64 · Post by **Mixa64** » 08 Jun 2013 03:03

pfgx wrote:Как вы думаете, почему у регистра R инкрементируются только 7 бит, а старший не меняется?

Тот, который адрес регенерируемой строки держит? А что тут думать, DRAM того времени не более 128 усилителей строк имели.

pfgx · Post by **pfgx** » 08 Jun 2013 03:18

Mixa64 wrote: А что тут думать, DRAM того времени не более 128 усилителей строк имели.

Да? А я о другом подумал. У схемы inc/dec чёткая структура, I и R хранятся как 16-битное значение, а блокировку переноса было очень удобно сделать именно в этом разряде, потому что на нём как раз схема ускоренного переноса. Или наоборот, ускоренный перенос сделали в этом разряде, чтобы блокировку добавить? Или просто так совпало?

Не покидает ощущение, что при проектировании было две основных проблемы "куда впихнуть желаемое" и "чего б такого добавить в оставшееся место"

и всё это без возможности выделить/скопировать/вырезать/вставить.

Mixa64 · Post by **Mixa64** » 08 Jun 2013 04:46

Mixa64 wrote:DRAM того времени не более 128 усилителей строк имели.

Неверно, 128 строк регенерации, усилители это CAS. RAS это выбор ячейки в плече усилителя, по 64 в плече стало быть.