Радио-86РК

Радио-86РК — самодельный 8-разрядный персональный компьютер, схема которого впервые была опубликована в журнале «Радио» № 4-6/1986 г. Авторы статьи — Д. Горшков, Г. Зеленко, Ю. Озеров, С. Попов.

В начале 80-х журнал «Радио» уже публиковал описание любительского компьютера на процессоре КР580. Это был Микро-80, построенный на ~120 микросхемах, сложный для повторения. Из-за сложности, отсутствия печ.плат и цифровых микросхем в свободной продаже в начале 80-тых, этот компьютер не получил распространения, но сама серия статей была полезной познакомив любителей с МП техникой.

Схема Радио-86РК в минимальном варианте включала всего 29 микросхем, доступных в СССР, благодаря чему его мог изготовить даже малоопытный радиолюбитель. Успеху РК86 способствовало то, что с середины 1980-тых цифровые микросхемы 155-той серии стали доступны в магазинах "Электроника" (хотя стоили довольно дорого 2-3 рубля) и в магазинах "Юный Техник" (там они как некондиция стоили всего 30-40 копеек, но были лишь нескольких типов). Радио-86РК позволял использовать почти все немногие программы от Микро-80. Хотя он был лишь частично программно совместим с Микро-80, - годились системные программы и игры на бейсике, но игр для Микро-80 в кодах практически и не было.

Технические характеристики

Печатная плата Радио 86РК

• Процессор: КР580ВМ80A (до 1985 г. обозначался как КР580ИК80А ) — советский аналог i8080 1,78 МГц.
• ОЗУ: в оригинальном варианте — 16 КБ на микросхемах DRAM К565РУ3. Также могли применяться К565РУ6 (4116) или отбраковка, «половинки» и «четвертинки» К565РУ5 (4164). В расширенном варианте - память 32 КБ.
• Адресация В/У: Внешние устройства включаются в области памяти и им отводится верхняя половина адресного пространства в 32 Кб. Команды IN/OUT изначально не были предназначены для работы с портами, но упрощённая схемотехника и особенности самого процессора позволила их использовать для адресации некоторых БИС на плате.
• ПЗУ: 2 КБ — УФ-ПЗУ К573РФ2 (2716).
• Видеоподсистема: по сбросу текстовый режим 25 строк на 64 символа. Применён «контроллер алфавитно-цифрового терминала» КР580ВГ75 работающий только совместно с «контроллером прямого доступа в память» КР580ВТ57 (i8257). В ходе работы этой связки из двух БИС попутно происходит регенерация динамической памяти. Символы для знакогенератора прошиты в ПЗУ (К573РФ1, 1 КБ). Курсор аппаратно формирует ВГ75. В некоторых играх, чтобы избежать межстрочного разрыва, высота знакоместа программно меняется с 10 на 8. При этом на экране умещается 30 строк высотой в 8 линий растра (формат экрана - 64*30). Такой режим используется в большинстве игр использующих псевдографику.
• Цвет: стал доступен после публикации в ж.«Радиолюбитель» 04.1992 схемы простой доработки до цвета (схема цвета заимствована из цветного «Апогея-БК-01Ц» выпускаемого с конца 80-тых годов).
• Клавиатура: матрица клавиш с контактами на замыкание, обслуживается программно процессором через ППА КР580ВВ55 (i8255). Текущий регистр клавиатуры отображается светодиодом РУС/ЛАТ. Впоследствии была разработан вариант использования промышленной клавиатуры MS7007, но все игры с прямым опросом клавиш рассчитаны на оригинальную РК-матрицу, потому при клавиатуре MS7007 в некоторых играх управление неудобно.
• Звук: в качестве источника звука используется контакт процессора INTE (разрешение прерываний). Поскольку прерывания в компьютере не используются, он был свободен. Из-за особенностей работы видеоконтроллера музыкальные тоны звучат хрипло. Чтобы это исправить в клоны обычно добавляли 580ВИ53.
• Внешние устройства: в качестве устройства для хранения программ применялся бытовой магнитофон. К ППА пользователя КР580ВВ55 могло подключаться внешнее устройство (принтер, ROM-диск и программатор УФ-ПЗУ). С 1993 года после публикации в ж.«Радио» также стал доступен дисковод (FM формат, 400 кб на диск).
• Конструктив: конструкция одноплатная. Немодульная. Это связано отчасти с небольшим числом деталей, а главное, что схема компьютера это неделимый модуль. Нельзя выделить в отдельный модуль память и настроить отдельно, т.к. без работы ПДП память забывает данные, а ПДП не работает без БИС видеоконтроллера, который в свою очередь не работает без его программирования процессором. Все узлы в этом компьютере взаимосвязаны. Из-за этого РК86 намного сложнее всех остальных советских компьютеров в настройке. Если не работает какая-то мелочь, то не работает вообще всё и нет признаков по которым можно понять, где искать дефект.

Графические возможности

В различных источниках могут встречаться различные параметры видеосистемы Радио-86РК. Эти расхождения — следствие использования в качестве видеоконтроллера микросхемы КР580ВГ75, которая позволяет программно изменять видеорежим. Теоретически она может программироваться на 64 строки по 80 символов в каждой.

Чтобы во время гашения экрана на время обратного хода луча регенерация динамических ОЗУ не прекращалась, используется программное формирование сигнала гашения по кадрам. Также программно формируется и гашение на время обратного хода луча по строкам (хотя это уже не обусловлено работой схемы, а лишь ради экономии). Таким образом ВГ75 продолжает выводить на экран во время строчного и кадрового бордюров, а кадровый и строчный бордюры получаются за счёт заполнения экранных ячеек соответствующих бордюру нулями (или кодом $20 или кодом $FF).

В Радио-86РК по сбросу ВГ75 программируется на режим 30 строк по 78 символов и высотой знакоместа в 10 линий растра. Видимы при этом лишь 25 строк (3 строки сверху и 2 снизу заполняются нулями, что формирует кадровый бордюр) и лишь 64 символа в строке. При этом в памяти вся экранная область занимает 78*30 — 2340 байт.

Некоторые возможности, поддерживаемые КР580ВГ75, не использованы в схеме Радио-86РК. В частности, не используется возможность вывода 11 аппаратных символов псевдографики. Также, не используются режим подсветки символов и инверсии знакомест. Но в любительских доработках для введения цвета эти атрибутные сигналы ВГ75 задействованы для задания цвета символов (впервые это сделано в промышленном клоне «Апогей-БК-01Ц»).

Формат знакоместа для режима по сбросу - 6x10. Но выводится лишь 8 линий из фонта, потому при высоте знакоместа в 10 линий две нижние линии знакоместа затемнены. ВГ75 кодирует символы 7-ю битами (экранные байты с выставленным 8-мым битом являются командами смены режима либо аппаратной псевдографикой). В ряде клонов используется увеличенный объём ПЗУ знакогенератора и дополнительные символьные наборы в нём. В этом случае нужный набор выбирается с помощью разряда из пользовательского ППА D20 или атрибутными битами ВГ75.

Псевдографические возможности Радио-86РК реализуются с помощью 16-ти псевдографических символов в ПЗУ знакогенератора. Эти символы имитируют разбиение знакоместа на матрицу 2*2 пикселя (в продвинутых клонах есть фонт с матрицей 3*2 пикселя), что в базовом режиме 64*25 даёт общее разрешение экрана в 128*50 пикселей, а в режиме с высотой знакоместа в 8 линий, который обычно и используется для графических игр, - 128*60. К сожалению, оператор PLOT бейсика режим в 30 строк не поддерживает (работает только в базовом режиме 64*25 с межстрочными разрывами). В западных текстовых компьютерах такой способ вывода графики называется блочная графика.

При использовании альтернативного фонта (которого в базовом РК нет) иногда получают ещё один псевдографический видеорежим, в котором знакоместо программируется на высоту знакоместа в 4 линии, а общее число строк программируется на максимум - 64. При этом видимыми являются только 51 строка (остальные уходят на бордюр). При этом частота строк увеличивается до 60 Гц, что нормально для телевизора (т.к столько в NTSC), но не для видеомонитора, зато формат экрана составляет 128*102. А в некоторых клонах с альтернативным фонтом так выводится графика аж 192*102. Но программ под такой режим нет (только демо режима)[1].

Программное обеспечение

Скриншот игры «Клад»

Резидентно в «Радио-86РК» имеется «Монитор» в ПЗУ, который содержит не только драйверы периферии, но также играет роль ОС. «Монитор» поддерживает простейшие функции отладчика, позволяет просматривать и изменять ячейки памяти, вводить и запускать программы. Журнал «Радио» опубликовал также дампы основных системных программ, однако ручной ввод их в компьютер был весьма трудозатратным.

Базовое инструментальное программное обеспечение опубликованное в 1986-1987 годах в журнале «Радио» в виде шестнадцатеричных дампов включало в себя:

• Бейсик интерпретатор
• Текстовый редактор
• Ассемблер
• Дизассемблер

В последующие годы было опубликовано ещё несколько полезных системных программ. Прикладное программное обеспечение создавалось программистами любителями и его можно было приобрести в вскоре возникших кооперативах, скопировать у знакомых или купить на радиорынке. В конце 80-х годов на нелегальных радиорынках возник пиратский частный бизнес по торговле программами бытовых ПК, что существенно облегчало людям доступ к программам, но лишало разработчиков программ возможности заработать на своих программах.

Прикладное ПО включало в основном следующие программы:

• Инструментальные программы: макроассемблер и отладчики (отладчик Г.Штефана, экранный отладчик С.Дрогайцева, DDT и SID адаптированные из CP/M)
• ЯВУ: до десятка лишь слегка отличающихся и несколько доработанных версий бейсика, компиляторы Си и Паскаля. Из-за нехватки в компьютере объёма ОЗУ, этими компиляторами можно транслировать лишь маленькие программы, но они позволили многим будущим профессиональным программистам сделать первое знакомство с программированием на ЯВУ.
• Игры в кодах: Шахматы, Змейка, Xonix, Pacman, Лабиринт, Лестница, Жизнь, Тетрис, Морской бой, Диверсант, Скорпион, Стратегия, Цирк, Рикошет, Volkano, Krok, Land, LodeRuner, Digger, Mars, Barmen, BoulderDash, Into the Eagles Nest, Ladder, Stena и др. Не считая слегка изменённые дубли игр было не более 200. Сейчас на архивных сайтах можно найти около 100 РК-игр.
• Игры на бейсике: Королевство Эйфория, Война с клингами, Питон, Сокобан, Минное поле, Бомбардировщик, Биржа, Кегельбан, Покер, Пика-фама, Ханойская башня, Гомоку и др. Около 30 игр.
• Несколько десятков неигровых программ (текстовые и граф.редакторы, примитивные картотеки, словари, программы печати, инструментальные для разработки и радиолюбительского назначачения).

Клоны

Промышленность выпускала и стопроцентные клоны «Радио-86РК», но в большем объёме серийно производились более развитые РК-производные компьютеры, которые имели лишь частичную совместимость, т.е совместимость лишь для системных программ. Из-за разных адресов экрана и В/У игры были несовместимы, хотя из-за общности схемотехники и ROM-BIOS адаптация игр между РК-подобными компьютерами была несложна.

• Микроша
• Электроника КР-01/02/03/04 (конструктор для самостоятельной сборки)
• Партнёр 01.01
• Спектр-001
• Апогей БК-01
• Криста — выпускался заводом РИП в г.Муром
• Альфа-БК[2]
• УМПК-Р-32 — выпускался заводом Мукачевприбор
• Импульс
• Согдиана-1
• Mikro-88 — выпускался одним из рижских кооперативов, отличался от оригинала клавиатурой и небольшими изменениями в ПЗУ, плата компьютера не отличалась от оригинальной версии на 32 КБ.

Публикации

• Процессорный модуль микро-ЭВМ // журнал «Радио». — 1986. — № 4-7.

• Различные статьи о Радио-86РК // журнал «Радио». — 8/1986-1/1998.

•  Зеленко Г. В., Панов В. В., Попов С. Н. Домашний компьютер. — М.: Радио и связь, серия Массовая радиобиблиотека. — Т. 1139. — ISBN 5-526-00312-7

Ссылки

• Радио 86РК и совместимые — краткий обзор Радио 86РК и его клонов
• Emu80 — эмулятор Радио 86РК и совместимых, а также некоторых других компьютеров
• ПК-Ностальгия — информация и ПО для Радио 86РК, включая операционную систему REAL TIME

Документация

• Публикации в журнале Радио
• Intel 8257/Документация#Пример программирования
• Спектр-001. Схема системного блока и блока питания (Источник)

Файлы

• ПЗУ 16k
• ПЗУ 32k
• Прошивка знакогенератора
• ПЗУ компьютера Спектр 001
• Тест памяти 32К (Источник)

Сборники программ

• Emu80.org
• rk86.shatu.ru
• www.itwas.ru/radio/