KIM-1: 6502 негізіндегі бірінші тақталы компьютер

Кіріспе

KIM 1 – «Кілтбеттік кіріс мониторы» деген атаудың қысқартылған түрі. Бұл 6502 процессор негізінде жасалған шағын бір тақталы компьютер, ол 1976 жылы MOS Technology, Inc. компаниясымен әзірленді және өндірілді. Оның төмен бағасы (арзан 6502 микропроцессорының арқасында) және оңай кеңейту мүмкіндігінің болуы оның сол кезде өте танымал болуына себеп болды.

Тарих

MOS Technology компаниясының алғашқы 6501 процессоры Motorola 6800 қолданған ескі негізгі платаларға қосылуға мүмкіндік берді, бұл потенциалды пайдаланушыларға (яғни инженерлер мен хоббистерге) қолдағы аппаратты пайдаланып, әзірлеу жүйесін оңай іске қосуға мүмкіндік берді. Motorola дереу сотқа жүгінді, бұл MOS компаниясын 6501 процессорды нарықтан шығаруға мәжбүр етті. Пін конфигурациясын өзгерту арқасында «сотқа дайын» 6502 процессор пайда болды. 6501-ге толыққанды ұқсас болғанымен, жаңа пайдаланушылар процессормен жұмыс істей алатын машинасы болмады. MOS компаниясының 650x тобының басшысы (бұрын Motorola компаниясының 6800 тобының мүшесі) Чак Педдл осы қажеттілікті қанағаттандыру үшін KIM 1 құрылғысын жасады. KIM 1 1976 жылы нарыққа шықты. Бастапқыда машина инженерлерге арналған болса да, ол хоббистердің арасында кең танымал болды. Компьютердің өзін 245 долларға сатып алып, қуат блогы, қолданылған терминал және кассеталық таспа драйвын қосып, толық жүйені 500 доллардан кем құнмен құрастыруға болады. KIM үшін көптеген кітаптар қолжетімді болды, олар кішкентай ассемблерлік бағдарламаларды көрсетті, соның ішінде Джим Баттерфилд және авторлар тобының «KIM-нің бірінші кітабы». Бір демонстрациялық бағдарлама KIM-ді кішкентай динамикке қосылған бағдарламаланатын шығыс битін ауыстыру арқылы музыкалық қорапшаға айналдырды. Канадтық бағдарламашы Питер Р. Дженнингс коммерциялық түрде сатылатын микрокомпьютерлерге арналған алғашқы ойынды – Microchess ойынын шығарды, ол бастапқыда KIM 1 үшін жасалған. Жүйе танымал бола бастағанда, Tiny BASIC бағдарламалау тілі жиі қолданылатын қосымшалардың біріне айналды. Бұл үшін жадты кеңейту қажет болды: «алғашқы 4 КБ декодтаудың бәрі KIM платасында бар. Сізге тек қосымша 4 КБ RAM чипі мен буферлер қана керек». Ең қиын бөлігі – BASIC-ті кассетадан жүктеу болды – 15 минуттық, қателерге бейім процесс. Rockwell International компаниясы (Synertek компаниясымен бірге 6502 процессорларын екінші көз ретінде шығарған) 1978 жылы AIM 65 деп аталған бір платалық микрокомпьютерді шығарды. AIM толық ASCII пернетақтасын, 20 символдік 14 сегменттік әріптік-сандық LED дисплейін және касса аппараты сияқты кішкентай принтерді қамтыды. AIM үшін стандартты құрал ретінде жөндеу мониторы берілді, сонымен қатар пайдаланушылар ассемблер және Microsoft BASIC интерпретаторы бар қосымша ROM чиптерін сатып ала алатын болды. Соңында, Synertek SYM 1 нұсқасы болды, оны KIM мен AIM арасындағы машина деп санауға болады; оның KIM-нің кішкентай дисплейі және 29 пернелі қарапайым мембраналық пернетақтасы (тек ондық цифрлар мен басқару пернелері) болды, бірақ AIM стандартты кеңейту интерфейстерімен және шынайы RS 232 (көтеріліс деңгейі және ток циклінің режимі қолдау көрсетілді) қамтамасыз етілді.

MOS Technology's first processor, the 6501, could be plugged into existing motherboards that used the Motorola 6800, allowing potential users (i. e. engineers and hobbyists) to get a development system up and running very easily using existing hardware. Motorola immediately sued, forcing MOS to pull the 6501 from the market. Changing the pin layout produced the "lawsuit friendly" 6502. Otherwise identical to the 6501, it nevertheless had the disadvantage of having no machine in which new users could quickly start playing with the CPU. Chuck Peddle, leader of the 650x group at MOS (and former member of Motorola's 6800 team), designed the KIM 1 in order to fill this need. The KIM 1 came to market in 1976. While the machine was originally intended to be used by engineers, it quickly found a large audience with hobbyists. A complete system could be constructed for under US$500 with the purchase of the computer itself for only US$245, and then adding a power supply, a secondhand terminal and a cassette tape drive. Many books were available demonstrating small assembly language programs for the KIM, including The First Book of KIM by Jim Butterfield et al. One demo program converted the KIM into a music box by toggling a software controllable output bit connected to a small loudspeaker. Canadian programmer Peter R. Jennings produced what was probably the first game for microcomputers to be sold commercially, Microchess, originally for the KIM 1. As the system became more popular one of the common additions was the Tiny BASIC programming language. This required an easy memory expansion; "all of the decoding for the first 4 K is provided right on the KIM board. All you need to provide is 4 K more of RAM chips and some buffers." The hard part was loading the BASIC from cassette tape—a 15 minute, error prone ordeal. Rockwell International—who second sourced the 6502, along with Synertek—released their own microcomputer in one board in 1978, the AIM 65. The AIM included a full ASCII keyboard, a 20 character 14 segment alphanumeric LED display, and a small cash register like printer. A debug monitor was provided as standard firmware for the AIM, and users could also purchase optional ROM chips with an assembler and a Microsoft BASIC interpreter to choose from. Finally, there was the Synertek SYM 1 variant, which could be said to be a machine halfway between the KIM and the AIM; it had the KIM's small display, and a simple membrane keyboard of 29 keys (hex digits and control keys only), but provided AIM standard expansion interfaces and true RS 232 (voltage level as well as current loop mode supported).

Сипаттама

KIM 1 бір жағында барлық компоненттері орналасқан бір ғана баспалы схема тақтасынан тұрды. Оның құрамына үш негізгі интегралдық схема кірді: MCS6502 процессоры және екі MCS6530 перифериялық интерфейс/жад құрылғысы. Әрбір MCS6530 маскалық түрде бағдарламаланатын 1024 x 8 ROM, 64 x 8 RAM, екі 8 биттік екі бағытты порт және бағдарламаланатын интервал таймерін қамтиды. KIM 1 брошюрасында "1 K БАЙТ RAM" деп көрсетілген, бірақ іс жүзінде 1152 байт жад болған. Жады сегіз 6102 статикалық RAM (1024 x 1 бит) және екі MCS6530 құрылғысының 64 байттық RAM-ынан құралған. 1970-ші жылдары жад көлемі әртүрлі тәсілдермен көрсетілді. Жартылай өткізгіш өндірушілер 2048 x 8 сияқты нақты жад көлемін пайдаланатын, кейде биттер санын (16384) көрсететін. Мини және мейнфрейм компьютерлер әртүрлі жад еніне (8 биттен 36 битке дейін) ие болғандықтан, өндірушілер "сөздер" терминін қолданды, мысалы, 4K сөз. Алғашқы хобби компьютерлерінің жарнамаларында "сөздер" және "байттар" екі термині де қолданылды. "4096 сөз", "4K (4096) сөз" және "4 K байт" сияқты жазбалар жиі кездесетін. KB термині пайдаланылмаған немесе сирек қолданылған. KIM 1 1976 жылғы сәуір айындағы BYTE журналында таныстырылды және жарнамада "1 K БАЙТ RAM" және "2048 ROM БАЙТ" деп жазылған. Сонымен қатар, алты 7 сегментті LED (қалта калькуляторындағыдай) және 24 пернелі калькулятор типті пернетақта да болған. 6530-дың I/O бөліктерінің көптеген қосылымдары тақта шетіндегі екі коннекторға қосылған, оларды Teletype Model 33 ASR және қағаз таспа оқырман/перфораторды басқару үшін сериялық жүйе ретінде пайдалануға болады. Бұл коннекторлардың бірі қуат көзі коннекторы ретінде де қолданылды және кассеталық магнитофонға қосуға болатын аналогтық желілерді қамтыды. MITS Altair сияқты алдыңғы микрокомпьютерлер деректерді енгізу үшін машинаның алдыңғы панеліндегі бірнеше коммутаторларды пайдаланған. Пайдалы жұмыс істеу үшін пайдаланушы осы коммутаторларды пайдаланып машинаға "bootstrap жүктеуіш" деп аталатын шағын бағдарламаны енгізуі керек еді, бұл процеске booting дейтін. Жүктелгеннен кейін, жүктеуіш қағаз таспа оқырман сияқты сақтау құрылғысынан үлкен бағдарламаны жүктеу үшін пайдаланылатын. Бұл кішкентай бағдарламаны жадқа жүктеуге көбінесе бес минуттан астам уақыт кетіп, коммутаторларды ауыстыру кезінде жасалған бір ғана қате bootstrap жүктеуіштің машинаны құлатуына себеп болатын. Бұл кейбір bootstrap кодының бұрмалануына әкелуі мүмкін, сондықтан бағдарламашы барлық нәрсені қайтадан енгізіп, бастапқы нүктеге оралуға мәжбүр болатын. KIM 1 құрамына "екі 6530 ROM/RAM/IO массивіндегі 2048 байт ROM-да сақталған" TIM деп аталатын терминал интерфейсі мониторы бағдарламалық жасақтамасы да кірді. Бұл монитор бағдарламалық жасақтамасы сақтау үшін кассета таспасын пайдалануға, LED дисплейін басқаруға және пернетақтаны іске қосуға мүмкіндік берді. Қуат қосылғаннан кейін монитор іске қосылып, пайдаланушы машинамен пернетақта арқылы дереу әрекеттесе алатын. KIM 1 - бұл алғашқы бір тақталы компьютерлердің бірі, оны жеке тәжірибелік компьютер ретінде пайдалану үшін тек сыртқы қуат көзі қажет болды. Бұл факт, сонымен қатар салыстырмалы түрде төмен бастау құны, оны 1970-ші жылдардың аяғында хоббистер арасында өте танымал етті.

The KIM 1 consisted of a single printed circuit board with all the components on one side. It included three main ICs; the MCS6502 CPU, and two MCS6530 Peripheral Interface/Memory Devices. Each MCS6530 comprises a mask programmable 1024 x 8 ROM, a 64 x 8 RAM, two 8 bit bi directional ports, and a programmable interval timer. The KIM 1 brochure said "1 K BYTE RAM" but it actually had 1152 bytes. The memory was composed of eight 6102 static RAMs (1024 x 1 bits) and the two 64 byte RAMs of the MCS6530s. In the 1970s memory sizes were expressed in several ways. Semiconductor manufacturers would use a precise memory size such as 2048 by 8 and sometimes state the number of bits (16384). Mini and mainframe computers had various memory widths (8 bits to over 36 bits) so manufacturers would use the term "words", such as 4K words. The early hobbyist computer advertisements would use both "words" and "bytes". It was common to see "4096 words", "4K (4096) words" and "4 K bytes". The term KB was unused or very uncommon. The KIM 1 was introduced in the April 1976 issue of BYTE and the advertisement stated "1 K BYTE RAM" and "2048 ROM BYTES". Also included were six 7 segment LEDs (similar to those on a pocket calculator) and a 24 key calculator type keypad. Many of the pins of the I/O portions of the 6530s were connected to two connectors on the edge of the board, where they could be used as a serial system for driving a Teletype Model 33 ASR and paper tape reader and punch. One of these connectors also doubled as the power supply connector, and included analog lines that could be attached to a cassette tape recorder. Earlier microcomputer systems such as the MITS Altair used a series of switches on the front of the machine to enter data. In order to do anything useful, the user had to enter a small program known as the "bootstrap loader" into the machine using these switches, a process known as booting. Once loaded, the loader would be used to load a larger program off a storage device like a paper tape reader. It would often take upwards of five minutes to load the tiny program into memory, and a single error while flipping the switches meant that the bootstrap loader would crash the machine. This could render some of the bootstrap code garbled, in which case the programmer had to reenter the whole thing and start all over again. The KIM 1 included a somewhat more complex built in Terminal Interface Monitor software called TIM that was "contained in 2048 bytes of ROM in two 6530 ROM/RAM/IO arrays". This monitor software included the ability to run a cassette tape for storage, drive the LED display, and run the keypad. As soon as the power was turned on, the monitor would run and the user could immediately start interacting with the machine via the keypad. The KIM 1 was one of the first single board computers, needing only an external power supply to enable its use as a stand alone experimental computer. This fact, plus the relatively low cost of getting started, made it quite popular with hobbyists through the late 1970s.

Видео көрсетілім

Теледидар теңкесінің авторы Дон Ланкастер KIM 1 үшін төмен құнмен видео дисплейін жасады. Қосымша плата теледидар немесе мониторда 4000 символға дейін көрсетуге мүмкіндік берді. Типикалық конфигурация – тек үлкен әріптерден тұратын 32 символдан 16 жол. Платада бар болғаны 10 төмен құнмен IC болды және экранды сақтау үшін KIM жады қолданылды. TVT 6 жобасы 1977 жылдың шілдесінде Popular Electronics журналының мұқабасында жарияланды. Толық жиынтықты PAiA Electronics-тен 34,95 АҚШ долларына тапсырыс беруге болады. Ланкастер бұл дизайнын "The Cheap Video Cookbook" кітабында түстер мен қарапайым графикамен кеңейтті.

Таспаның пішімі

Әрбір бит 2,484 мс ұзындығы бар үш тонмен көрсетіледі. Бірінші тон әрқашан 3700 Гц, ортаңғы тон "0" үшін 3700 Гц немесе "1" үшін 2400 Гц, ал соңғы тон әрқашан 2400 Гц болады. Бұл 134,2 бит/с тиімді бит жылдамдығын қамтамасыз етеді. Анықтау LM565 қолданылатын PLL арқылы жүзеге асырылады. Таспаға жазылатын деректердің форматы: 0x16 мәні бар 100 байт (SYN, синхронды бос жағдай), 0x2A (*) мәні бар бір байт, жазбаның идентификациялық нөмірі, бастапқы адресі (адрестің кіші байты үшін екі символ, үлкен байты үшін екі символ), соңғы адресі (сол форматта), нақты деректер, 0x2F мәні бар бір байт ("/" символы), екі байттық контролдық сома және 0x04 мәні бар екі байт (EOT, хабардың соңы). Жадтың әр байты таспаға екі тізбекті ASCII символдары түрінде сақталады, мысалы, жадтағы B5 гексадецималды саны (ондық 181) таспаға "B" және "5" ASCII символдары (гексадецималды 42 және 35) ретінде жазылады.