Acorn System-1

dancresp
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Acorn System-1

Mensajepor dancresp » 05 Dic 2014, 22:42

EL EQUIPO
El Acorn System-1, llamado inicialmente Acorn Micro-Computer, fue fabricado en 1979 por la compañía británica Acorn Computers. Fue comercializado en formato kit como uno de los primeros ordenadores de 8 bits enfocado al mercado de los aficionados.

Acorn_System-1.jpg
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Información Técnica
- CPU MOS 6502 a 1 Mhz.
- ROM 512 bytes (2 x 74S571 de PROM de 512x4-bit cada uno).
- RAM 1,12 KB (2 x 2114 SRAM de 1024x4-bit cada uno). Ampliables a 63,5 KB en placa base.
- Teclado hexadecimal de 25 teclas, alojado en la placa superior, controlado por un INS8154N de National Semiconductor.
- Display de 9 dígitos tipo calculadora LED de 7 segmentos.
- Sockets para chips PROM y RAM/IO adicionales.
- BUS EuroConnector.

El equipo viene montado en dos placas de circuito impreso Eurocard de 16x10 cm. conectadas entre si mediante un cable plano de 20 hilos.

La placa superior comprende la parte de entrada/salida del ordenador: display LED, keypad y el interface de casete.
La placa inferior contiene los elementos principales del ordenador: CPU, RAM, ROM y otros.

Funciona con 5V, estabilizados mediante un LM340T5 a partir de una fuente de alimentación de 9V.

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Acorn_2_Boards.jpg (22.31 KiB) Visto 2469 veces


Teclado
Por un lado dispone de las típicas 16 teclas para la introducción de datos en formato hexadecimal.
Por el otro lado dispone de 9 teclas de función:
“m” : MODIFY. Mostrar y/o modificar el contenido de la memoria.
“^” : UP. Incrementar la dirección de memoria actual.
“v” : DOWN. Decrementar la dirección de memoria actual.
“g” : GO. Ejecutar un programa desde la dirección indicada.
“l” : LOAD. Leer un bloque de bytes desde la cinta de casete.
“s” : STORE. Grabar el bloque de bytes indicado desde la cinta de casete.
“r” : RESUME. Continuar con la ejecución del programa tras un breakpoint.
“p” : POINT. Insertar o quitar un breakpoint.
“rst”: RESET. Entrar en el programa monitor, poniendo 8 puntos en el display. No afecta al contenido de la RAM.

Display
El display es el típico de las calculadoras de los años 70, tipo LED rojo y formado por 9 pequeños dígitos de 7 segmentos cada uno más el punto. Solo se hace uso de los 8 dígitos de la derecha.

Durante el uso del programa monitor utiliza el dígito de la izquierda (el 8) para indicar la función que estamos realizando, los siguientes 4 (del 7 al 4) indican la dirección en hexadecimal, el siguiente (el 3) contiene un punto para separar dirección y datos, y los dos de la derecha (del 2 al 1) indican el valor de la posición de memoria.

Durante algunas funciones del monitor, como la carga, el funcionamiento normal puede variar, y durante la ejecución del programa se puede acceder a cualquiera de los 8 dígitos sin problemas.

El equipo hace uso de un juego de 64 caracteres, mediante un formato especial, adaptado a los 7 segmentos de cada dígito. Se indica con más detalle en el manual de instrucciones.


SOPHIE WILSON
Sophie Wilson, anteriormente Roger Wilson hasta que realizó un cambio de sexo, es una científica computacional del Reino Unido formada en la Universidad de Cambridge. En 1978 diseñó el Acorn System 1, la primera línea de ordenadores vendidos por Acorn Computers, y tuvo un papel muy importante en la empresa.

En 1981 extendió la versión del lenguaje de programación BASIC utilizada en el Acorn Atom hasta una versión mejorada para el Acorn Proton, un microcomputador que permitió a Acorn ganar un contrato con la BBC para sus proyectos educativos, por lo cual fue renombrado a BBC Micro y su versión de BASIC fue llamada BBC BASIC. Posteriormente lo portó al nuevo microprocesador RISC ARM para su uso con el Acorn Archimedes.

En 1983 diseñó el conjunto de instrucciones de uno de los primeros microprocesadores RISC, el ARM, usando precisamente el BBC BASIC. Por ese avance posee uno de los derechos intelectuales más importantes, debido a que hicieron posible el nacimiento de nuevos procesadores más avanzados.

Wilson diseñó Acorn Replay, la arquitectura de vídeo para las máquinas Acorn. Esto incluye las extensiones del sistema operativo para el acceso al vídeo, así como los codecs propietarios optimizados para ejecutarse en las CPUs ARM con una alta velocidad de fotogramas.

Wilson fue miembro de la junta de la compañía de tecnología y videojuegos Eidos plc, que compró y creó Eidos Interactive, al año siguiente de su creación en 1990, y realizó trabajos de consultoría para ARM Ltd cuando se separó de Acorn en 1990.

Actualmente trabaja en Broadcom (empresa que adquirió Element 14 Ltd, última encarnación de Acorn Computers) en la Unidad de Negocio de DSL como ingeniero jefe.

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Acorn_Team.jpg (59.2 KiB) Visto 2470 veces

Acorn's BBC Atom team: (izquierda a derecha) David Johnson-Davies, Hermann Hauser, Chris Curry, Roger Wilson (posteriormente Sophie) y Nick Toop. Steve Furber no aparece en la imagen pero era un miembro clave. A la derecha Sophie Wilson con el diseño de una CPU ARM.


EL DESARROLLO
Entre finales de 1977 y principios de 1978, Hermann Hauser contacta con Wilson a través del Cambridge University Processor Group (CUPG) en busca de ayuda en tecnología de baja potencia. Mientras, Wilson diseña su propio microordenador.
A principios del verano de 1978 Hauser desafía a Wilson para construir su nuevo diseño durante las vacaciones de verano. El prototipo tiene display y teclado, pero no incorpora el interface de casete.
En Agosto de 1978 el equipo ya funciona mediante una PROM de 256 bytes.
En noviembre de 1978 Hauser crea la compañía Acorn Computers Limited para vender el nuevo equipo.
En abril de 1979 se envían los primeros kits, y en 1982 se envía el último equipo.

Stephen Furber y Sophie Wilson diseñaron el tablero superior con el interface de casete.
Hermann Hauser se encargó de la coordinación general del proyecto.
Nick Toop diseñó la PROM utilizada para la primera versión del monitor.
Christopher Brian Turner elaboró el esquema y escribió el manual técnico (probablemente).
Sophie Wilson diseñó y construido el prototipo. Escribió el programa del monitor. Escribió el manual del usuario .
El tablero superior fue presentada por una empresa externa.
La novia de Hermann ayudó en el montaje de los kits.
Chris Curry se unió a Acorn más tarde.


DOCUMENTACION
El Manual de usuario, escrito íntegramente con mayúsculas, contiene una descripción completa de uso y programación del equipo, incluyendo una referencia del conjunto de instrucciones, programas de ejemplo, y un listado en ensamblador del programa monitor. Este listado del monitor está bien comentado, pero tiene una serie de errores (etiquetas que faltan, códigos hexadecimales incorrectos, etc.), lo que parece indicar que se reprodujo de forma manual. También hay un cambio significativo en el código definitivo de la PROM.

Una lista de precios fechada en marzo de 1979. Hay que tener en cuenta que los precios están en libras esterlinas (entonces un valor aproximado de 2,12 dólares de los Estados Unidos) y no incluyen el Impuesto sobre el Valor Añadido (IVA) del 8%.

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Acorn_Docs.jpg (34.69 KiB) Visto 2469 veces


Como hacerse el manual
Podemos conseguir un PDF del manual de la dirección http://speleotrove.com/acorn/acornUserManual.pdf

El manual está compuesto por 40 páginas sin numerar, que ocupan 20 hojas DIN A4, dobladas por la mitad y grapado por el centro. La persona que realizó el escaneado del manual debió quitar las grapas y las escaneó como si fueran A4, quedando inconexas entre si. Gracias a esto, si se imprimen las distintas páginas a doble cara, se colocan unas encima de las otras, se dobla todo el conjunto y se grapa ... tenemos una réplica del manual original.

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Acorn_MyManual.jpg (41.31 KiB) Visto 2470 veces


USANDO EL MONITOR
Para entrar en el monitor hay que pulsar la tecla “rst”. No es un reset normal ya que no afecta al contenido de la memoria RAM. El monitor está listo para ser usado cuando aparecen 8 puntos en pantalla.

Como norma general, el dígito de más a la izquierda indica la función que estamos ejecutando, los 4 dígitos siguientes contienen una dirección de memoria y los dos de más a la derecha contienen el valor de esa posición. Cuando se entra uno de los valores, los dígitos aparecen por la derecha y desplazan el resto hacia la izquierda tantas veces como teclas pulsemos.

Como no existe una tecla “Enter”, las funciones se ejecutan pulsando cualquiera de las 8 teclas de función.

El procesador 6502 tiene un bus de direcciones de 16 bits. Esto significa que se puede leer o escribir en cualquiera de sus 65.536 bytes (direcciones $0000 a $FFFF). Se considera que hay 256 páginas de 256 bytes cada uno. El programa monitor se almacena en memoria ROM y utiliza las páginas $FE y $FF (direcciones $FE00 a $FFFF).

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Acorn_ScreenShot.jpg (14.85 KiB) Visto 2470 veces


Funciones del monitor
El programa monitor dispone de un total de 8 funciones:

La función “m” (MODIFY) nos permite consultar y modificar el contenido de la memoria. Para ello hay que introducir la dirección de memoria y pulsar cualquier tecla de función. Esto hará que se muestre el valor de esa posición de memoria y que tengamos la posibilidad de modificarla cambiando el valor y volviendo a pulsar una tecla de función. Cada vez que se pulsa la tecla “m” cambia entre el modo de modificar la dirección o el valor, alternativamente.

Las funciones “^” y "v” (UP / DOWN) nos permiten consultar la memoria a partir de la dirección introducida con “m”. En este estado se puede modificar el valor de una dirección pulsando “m”.

La función “g” (GO) nos permite ejecutar un programa a partir de una dirección introducida del mismo modo que con el comando “m”. Una vez introducida la dirección volvemos a pulsar cualquier tecla de comando para iniciar la ejecución. Para detener la ejecución y volver al monitor se debe pulsar “rst”.

La función “s” (STORE) nos pide una dirección de memoria inicial y otra final para grabar graba en cinta de casete el bloque de memoria RAM indicado. La grabación de realiza a una velocidad de unos 30 bytes por segundo. Entre una dirección y otra se debe pulsar “s”. Al esperar la entrada de la dirección final el dígito de la izquierda cambia al guión bajo “_”.

La función “l” (LOAD) carga de cinta de casete un bloque de datos grabado previamente con el comando “s”.

La función “p” (POINT) introduce un breakpoint en la dirección indicada, y la función “r” (RESUME) continúa la ejecución.


LA ANÉCDOTA
Como otros ordenadores de la época, el Acorn System-1 tiene un papel destacado en la serie de ciencia-ficción de la BBC “Blake's 7” como Slave, el ordenador central de la nave de cargamento interestelar Scorpio.

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EL EMULADOR
El emulador del Acorn System-1 es un programa que se ejecuta bajo Windows y emula el funcionamiento del equipo real. Es ideal para el aprendizaje de los conceptos básicos de las computadoras y el uso del código máquina del procesador 6502.

Los programas pueden ser cargados y grabados mediante ficheros de texto en formato ASCII, o con ficheros de audio MIDI con un funcionamiento idéntico al hardware real en este segundo caso.

Se incorpora un mini-depurador con un funcionamiento similar al original del Acorn, que permite ejecutar un programa paso a paso, pudiendo consultar el estado de los registros.

Todo lo explicado previamente es aplicable al emulador, aunque hay algunas pequeñas diferencias y se han añadido ciertas funcionalidades.

Diferencias
La diferencia más obvia es el tamaño de la pantalla, que es mucho más grande para mejorar la visibilidad.

La máquina original intenta ejecutar todos los códigos de operación, incluidos los que no son válidos o no están documentados. Por el contrario, el emulador sólo ejecuta los códigos de operación válidos, deteniéndose si encuentra un código incorrecto.

El temporizador de Windows utilizado por el emulador tiene una resolución de un milisegundo (1 ms), y se usa para asegurar que la emulación no corra más rápido, en promedio, que la máquina original. Sin embargo, en bucles, que son más cortos de 1ms se pueden completar más rápidamente.

En la máquina real, el ahorro de componentes permite que la memoria RAM, ROM, y los dispositivos de E/S puedan 'aparecen' en más de una dirección. En la emulación, cada uno aparece sólo una vez (RAM en páginas $00- $03, ROM en páginas $FE-$FF, y la memoria RAM de E/S en los chips $0E y 0F$).

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Acorn_Comparar.jpg (46.14 KiB) Visto 2470 veces


Usando el emulador
Al arrancar el emulador se encuentra en el mismo estado que el hardware real después del encendido. La ROM se carga con el monitor, la memoria RAM tiene valores aleatorios, y se detiene el procesador. Todos los dígitos de la pantalla están apagados, excepto el dígito de la derecha que debe tener todos sus segmentos encendidos.

Para iniciar el monitor hay que hacer un “Reset” pulsando la tecla “ESC” en el teclado del PC o el botón “rst” del emulador. Esta acción no afecta al contenido de la memoria. A continuación se borra la pantalla y quedan ocho puntos encendidos. El monitor ya está listo para ser usado y queda en espera de que se pulse una de la 8 teclas de función.

La función “^” (UP) está emulada con la tecla cursor arriba, o con la tecla “Return”. Esto facilita la entrada de datos.

La función "v” (DOWN) está emulada con la tecla cursor abajo.

Hay dos formas de grabar datos:
1) Usar la opción del menú “File -> Save As”. Al introducir las direcciones de inicio y fin se graba un volcado de memoria en un fichero de texto en formato ASCII con extensión “.obj”.
2) Usando la función “s” (STORE) del monitor. Se deben introducir las direcciones de inicio y fin, y poner el casete en marcha desde la opción del menú “File -> Tape Record”. Esto graba un fichero de audio en formato MIDI con extensión “.mid”.

En ambos casos hay que sumar 1 a la dirección final para una grabación completa de los datos.

Hay dos formas de cargar datos:
1) Usar la opción del menú “File -> Load”. Se debe seleccionar un fichero con extensión “.obj”. Al finalizar la carga se avisa de los bytes cargados. Este método de carga es instantáneo.
2) La función “l” (LOAD) carga un bloque de datos grabado previamente con el comando “g”. Al pulsar la tecla deberemos ir a la opción “File -> Tape Play” y seleccionar un fichero MIDI con extensión “.mid”. Durante la carga el dígito de la izquierda muestra caracteres extraños, y al finalizar vuelve al programa monitor.

Desde la opción del menú “View” podemos consultar el estado de los registros del procesador durante una parada del programa por un breakpoint.

Distribución del emulador
Adjunto un fichero comprimido con el emulador y el programa “Duck Shoot” en formato texto “.obj” y audio “.mid”.
Descargar el emulador:
Acorn System-1.rar
(56.53 KiB) Descargado 74 veces


Simplemente hay que descomprimir el fichero en una carpeta y el emulador estará listo para ser usado.

Jugando al Duck Shoot
Junto con el emulador he incorporado el juego “Duck Shoot”, que es un sencillo juego en el que hay que derribar a un “supuesto” pato.

Este juego lo introduje desde el emulador a partir del código fuente que aparece en el manual.

Para jugar al juego hay que seguir los siguientes pasos:
1) Pulsar la tecla “rst” del emulador o “Esc” en el teclado del PC.
2) En el menú “File”, pulsar en “Load” y seleccionar el fichero “DuckShoot.obj”
3) Pulsar la tecla “g”, introducir “0200” y volver a pulsar “g” o cualquier tecla de función.

Con esta secuencia aparecerá en el display una especie de “c” moviéndose de derecha a izquierda. Pulsando una tecla entre el 0 y el 7, en función de la posición del pato, lo derribaremos. Para finalizar el juego simplemente pulsar “rst”.


He dedicado unas cuantas horas a usar este emulador y la verdad es que es un equipo muy curioso y entretenido.

Espero os guste
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Re: Acorn System-1

Mensajepor Demiurgo » 08 Dic 2014, 00:07

A mí me ha gustado y me ha parecido muy interesante. Miraré el emulador, y creo que sería un aparatito interesante de replicar. :geek:

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Lenko
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Re: Acorn System-1

Mensajepor Lenko » 09 Dic 2014, 20:42

Genial la entrada y el equipo, dancresp. Voy a echarle un vistazo a ese emulador.
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Re: Acorn System-1

Mensajepor alt » 09 Dic 2014, 21:22

Gracias por el artículo!! :)


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