Konečně pořádný 8bit – SCELBI 8H s CPU Intel 8008

Píše se rok 1972 a Intel uvádí na trh první 8-bitový mikroprocesor. Jeden z Intelem pořádaných seminářů navštěvuje i mladý inženýr Nat Wadsworth. Je možnostmi procesoru na jednom čipu nadšený. Představuje si, kolik práce a peněz by v továrně ušetřili, kdyby spoustu jednoúčelových a obtížně modifikovatelných řídících strojů nahradili univerzálními mikropočítači. Ve firmě se však s velkým nadšením nesetkává. Vnitřně je ale hluboce přesvědčen, že mikropočítače mají budoucnost, tak odchází a společně s Bobem Findley zakládá SCELBI Computer Consulting. V roce 1974 pak na trh uvádí první 8-bitový mikropočítač nabízený i jako stavebnici – SCELBI 8H.

SCELBI_8H_Martin_finished_A   SCELBI_8H_original

Počítač se skládá se z konektorové propojovací základové desky a 5 aktivních karet – CPU, DBB a Output, Input, Memory a Front Panel. Základní mikropočítačový kit s 256 byty RAM se nabízel už za 440 USD. Variant bylo hodně a zájemci mohli jít až do osazené a plně otestované Deluxe verze s úžasnými 4 paměťovými kartami o celkové kapacitě 4 kB RAM za 1600 USD. To byl stále zlomek ceny profesionálních počítačových systémů.

SCELBI 8H nebyl úplně první mikropočítač, absolutní prvenství mu sebral francouzský Micral, ale ten se nenabízel jako stavebnice. SCELBI se také stal prvním komerčně inzerovaným osobním počítačem. Bohužel, Nad Wadsworth se už ve svých 29 letech potýkal se zdravotními obtížemi (opakovaný infarkt) a díky tomu i s kolísavou přízní investorů. SCELBI, i přes uvedení „business“ verze SCELBI 8B byl poměrně brzy překonán dalšími počítači v čele s MITS Altair 8800. Během své nemoci Wadsworth napsal několik velmi zajímavých a oblíbených knih, včetně knih s programy, které se ukázaly být poměrně výnosným artiklem a pomáhaly společnost držet nad vodou i bez hardwaru.

V srpnu 2011 začal Mike Willegal pracovat na replice SCELBI 8H. Práce šly pomalu, ale jistě kupředu. Také to byla spousta práce. Mike mezitím, mimo jiné, vytvořil i vlastní emulátor. Na začátku roku 2013 spatřila světlo světa první „beta“ série plošných spojů. Dlouho jsem neváhal. Po počítači s CPU 8008 jsem vždycky toužil a tohle byla skvělá příležitost.

Prácička bylo obstarávání součástek. Snažil jsem se, pokud možno, koupit dobové součástky, což není až tak jednoduché. Nakonec nutno říci, že globalizace má něco do sebe a součástky se mi postupně sešly z celého světa. Moc poděkovat musím Petrovi (EC1045), který se podělil o svoje dobře uschované trezorové zásoby, takže téměř všechny použité IO mám v US nebo GB provedení ze 70. let. IO byly z velké části pájené, takže chtěly očistit, ale to jsem musel udělat velmi jemným smirkem i s nepájenými, díky jejich oxidaci. Protože jsem vše osazoval bez patic, všechny IO jsem pečlivě předem otestoval. Testoval jsem v TLL testeru od Tauntek (určitě o něm něco časem napíšu) a na breadboardu za použití Arduina.

Jeden z mála obvodů, který jsem osadil do patice byl mikroprocesor. Za prvé Intel C8008 i D8008 jsou dnes relativně drahé a za druhé byly i dříve, takže i v originálním SCELBI byl CPU v patici. Ovšem v patici 3M složené ze samostatných pinů. Naštěstí se mi je podařilo sehnat a ukecat prodejce k prodeji rozumného množství.

SCELBI_8H_Martin_CPU_socket   SCELBI_8H_Martin_CPU_D8008

Ostatní obvody už jsem zapájel přímo do desek s výjimkou pamětí.

SCELBI_8H_Martin_CPU   SCELBI_8H_Martin_INPUT

SCELBI_8H_Martin_DBB   SCELBI_8H_Martin_FP

Paměti jsem, z praktických důvodů a rovněž proto, že originální SCELBI míval paměti v paticích osadil do starších plných patic. Nepodařilo se mi sehnat ty úplně původní, ale ty použité vypadají také poměrně dobově. Další desky pamětí mám v plánu zapájet. Rád bych se, pokud finance dovolí, postupně propracoval až na plné 4 kB RAM.

SCELBI_8H_Martin_Memory_256B   SCELBI_8H_Martin_Memory_1KB

Náročná pro mě byla i výroba skříně. Použil jsem BUD AC413, která je o půl palce nižší než originál. Stejně postižený kolega z USA sice zajistil přímo v BUD Inc. výrobu skříní podle originálního výkresu, ale tuto skříň si nechávám až na finální podobu repliky, kde mám v plánu použít jako I/O původní elektronkové patice a černé konektory sběrnice.

SCELBI_8H_Martin_case   SCELBI_8H_Martin_case_with_backblane

Před zapojením CPU bylo potřeba nastavit generátor hodin. Hodiny běží na frekvenci 500 kHz a jsou dvoufázové. Generátor se skládá ze čtyř 74121, kde každá má svůj vlastní více otáčkový trimr. Použil jsem čítač a osciloskop a myslím, že se mi hodiny podařilo vyladit celkem obstojně. Uvidím, jak bude frekvence kolísat s vlivem času a teploty. Vlastnímu CPU i většině programů je to docela jedno, ale sériový bootloader je softwarový a tedy závislý na frekvenci CPU.

SCELBI_8H_Martin_full_1

Pak už nadešel ten okamžik, kdy jsem zasunul CPU do procesorové karty, všechny karty zasunul do šasi, zapnul napájení, vyzkoušel páčky a … nic. No, nebo jo, ale tak nějak strašně záviselo na tom, jak šťouchnu do karty čelního panelu. Při „zaviklání“ deskou blikaly LED jako pominuté. Zezačátku jsem podezříval konektory, ale po otočení a nakouknutí dovnitř šasi bylo jasno. Zapomněl jsem zapájet skoro celou jednu řadu pinů. A to jsem přesvědčený, že jsem vše několikrát kontroloval. Základní deska je dělaná trochu zvláštně a nepájí se všechny piny. Pájecí plošky jsou pouze u těch, které někam vedou, takže pájíte tak trochu na přeskáčku. Po připájení jsem vše ještě jednou zkontroloval a už to šlapalo.

Počítač nemá ROM a po zapnutí se vše se musí zadávat z čelního panelu. K tomu složí tlačítko INT a STEP. Takový první test vypadá asi takto:

zmáčknete INT
zadáte například instrukci JMP, tedy 104
několikrát stisknete STEP, až se provede interrupt
dalším stisknutím STEP se rožne levá stavová LED a CPU čeká na operand
zadáte nižší byte, např. 377 a stisknete STEP
druhý byte necháme 377 a opět STEP
další STEP pak logicky vede k provedení instrukce a rožnutí všech page a adress LED

Je to úžasné. Fakt jsem nadšený. Člověk má pocit toho správného hardwaru. Úžasné souznění s procesorem Mrkající veselý obličej. A to má ten prďola jen 18 nožiček.

Ještě zábavněji probíhá zadávání dat do paměti. Musíte prostě instrukcemi. Pro začátek jsem se rozhodl, v souladu s návodem, vyzkoušet jednoduchý program, kde na adresu 0 umístíte instrukci JMP 0. Zní to jednoduše, ale abyste toho docílili, musíte zadat posloupnost následujících instrukcí:

LHI 0     ; H = 0
LLI 0     ; L = 0
LMI 104    ; do paměti dané HL umístit 104 (JMP)
INL       ; inkrementace L (adresy)
LMI 0   ; do paměti dané HL umístit 0 (nižší byte pro JMP)
INL       ; inkrementace L (adresy)
LMI 0   ; do paměti dané HL umístit 0 (vyšší byte pro JMP)
JMP 0   ; vlastní skok na 0 a tím rozjetí programu

Opakované mačkání STEP pak vede k postupnému opakovanému procházení adres 0, 1, 2, jak se provádí program. Vše je přehledně vidět na LED na čelním panelu a to jak adresa, tak data na ní obsažená (data jsou vidět se zpožděním).

Ve finále jsem se rozšoupnul a stisknutím RUN vše rozběhnul v plné rychlosti. Protože nic nebylo vidět, resp. LED blikal moc rychle, připnul jsem na STATUS a LSB LED osciloskop a bylo to tam Mrkající veselý obličej! Program makal úžasnou rychlostí nějakých 23000 instrukcí za sekundu.

SCELBI_8H_Martin_first_program_step SCELBI_8H_Martin_first_program_run

Teď mně čeká „napáčkování“ pár testovacích prográmků a pak co nejdříve zapojit sériovou linku abych mohl na SCELBI vyzkoušet i složitější programy, které naládovat přes páčky by byla fakt dřina. V zásobě už mám i další desku RAM, tak ji budu muset osadit, protože některé programy neví, kolik by měly chtít paměti a 1 kB je jim málo Mrkající veselý obličej. Taky už se mi v hlavě rýsuje „autopáčkovací“ řešení. Zkrátka o SCELBI se tady ještě dočtete.

A na závěr ještě pár obrázků mojí aktuální verze SCELBI 8H.

SCELBI_8H_Martin_case_finished   SCELBI_8H_Martin_finished_1

SCELBI_8H_Martin_finished_2   SCELBI_8H_Martin_finished_3

Pokud jsem Vás naladil a chtěli byste to mít doma, máte jedinečnou šanci. Koukněte na blog Mike Willegala a jeho stránky. Můžete si od Mika koupit plošná spoje a s chutí do toho.

Příspěvek byl publikován v rubrice SCELBI. Můžete si uložit jeho odkaz mezi své oblíbené záložky.

28 komentářů u Konečně pořádný 8bit – SCELBI 8H s CPU Intel 8008

  1. Sillicon napsal:

    Tak uz vim proc o tobe nebylo chvili slyset 😀
    musim rict ze to je nadhernej kousek hw, s tim si jeste uzijes zabavy.
    Zpracovani je taky krasna cista prace.

  2. solaris104 napsal:

    Kde a za kolik jsi sehnal CPU 8008? Na ebay není zrovna nejlevnejsi.

    • Martin napsal:

      Mel sjem nasysleno uz z drivejska. eBay je prepisk. D8008 me vyslo na cca 15 USD a C8008 na 50, ale neni to zadna hitparada, je docela odrbanej. S & C Elektronic nabizi U808D za 140 Kc a Mike Willegal prodava D8008 k deskam tusim za 25 USD. To neni tak hrozny. Vsechno ostatni vyjde o hodne draz. Jenom RAM P1101A nebi MM1101A si vem, ze potrebujes 32-128 kousku 🙁 Vsechny ty mechanicke soucasti, sloty, patice, voditka. V globalu to urcite vyjde o dost draz, nez to kdysi prodaval SCELBI Computer Consulting.

  3. kolemjdoucí napsal:

    Masakr!!! Tohle teda určitě stavět nebudu, ale fandím..!

  4. zz_indigo napsal:

    som si spomenul na jedno stare Amaterske radio kde bola tiez takato sialena konstrukcia z i8008. Iked uz len ako cista skatula. Nepametate si na to niekdo? (takych minimalne 25 rokou dozadu to bude)

    • Martin napsal:

      Ahoj, 31 roku to je 😉 Konstrukcni priloha AR 1982. Urcite doporucuju k precteni.

      • Pavel napsal:

        VSS808, ted se na to divam. Dokonce si dodnes pamatuju i tu obalku s pocitacem v almes skrince. Jen mi bylo malo let abych si jej postavil 🙂

        Krasna doba to byla. Ve schematech byla jeste klasicka logika, ne jen cerna krabicka (jednocip) jako v aktualnich AR.

        Pavel

        • Martin napsal:

          Mne na tom prijde smutnej ten kontrast. U nas na papire v rocence AR 1982 a v USA na pultech v 1974 🙁 Docela by mne zajimalo, kolik lidi to tehdy postavilo a jestli na to vznikly nejake programy.

          V roce 1982 vzniklo v UK ZX Spectrum, Sharp hodil na trh MZ-700 a MZ-3500 a Apple 2, ktery je technologicky uplne jinde, byl na svete 5 let.

          • Radek napsal:

            Mne se na tom libi ze ten MZ80K (co jsem mel na Bytefestu) vcetne FDD byl v prodeji v roce 1979 a to je jen 6 let po tomto pocitaci. Sice stal pul rocniho platu ale te pokrok byl opravdu silene rychly. Kdyz se jeste musi vzit v uvahu ze mezitim byl 8080. Kdyz vezmu ze dnes mam za tri roky jen 2x rychlejsi pocitac tak to uz neni takovy boom.

          • Pavel napsal:

            Otazka je jake soucastky by jsi u nas v tom 74roku sehnal. Amaterske radio pise prvni clanky o cislicove technice tak v roce 70, pisou o RTL a DTL logice. V 74 sice uz maji zapojeni kde jsou citace a hradla, presto to ale musela byt pro bezne smrtelniky celkem scifi technika.

          • Logout napsal:

            Je třeba to brát ekonomicky, pak ten kontrast není tak zásadní. Za cenu jednoho Apple II po přepočtu reálným kurzen u nás měsíc Tesla vyráběla PMD. To je samozřejmě trochu nadsázka, ale když to vezmu z dnešního pohledu: Máš pocit, že dneska by tu někdo navrhl či snad s pomocí domácí součástkové základny dokonce vyrobil sedm let starý počítač?

            Já vím, že to bereš pohledem člověka který tu pravděpodobně tenkrát žil, ale jeden z docentů, který mě učil v mé vedlejší specializaci říkal: nejhorší je pamětník. Vidí všechno hůř nebo lépe nez ukazují čísla 🙂

          • KoMar napsal:

            Logout: Ne, bylo to jinak. Tesla zde mohla vyrábět zastaralé počítače za ceny, za které bys i při přepočtu reálným (veksláckým) kurzem měl těch lepších počítačů několik. A navíc nešlo koupit ani ty u nás vyráběné stroje, ty byly pouze pro potřeby organizací. Reálně se u nás dal koupit asi až Didaktik GAMA, za cca. 2,5 násobek průměrného měsíčního platu v roce 1988. Občas možná něco předraženého v TUZEXu a na inzerát.
            Ono jsme tu žili přepočteno reálným kurzem vlastně v bídě, ale kouzlo systému bylo v tom, že to po čem lidi toužili nešlo prakticky koupit. Takovej katalog západní zásilkové společnosti, půjčovanej mezi lidma k nahlédnutí, možná dokázal systém ohrozit víc než vagon samizdatu. Na nájem, jídlo, cigára a pivo platy tehdy stačily a ještě se dalo něco ušetřit. Stejně byl problém nějaké lepší spotřební zboží sehnat. A většina na tom byla podobně (až na pár vyvolených). Proto dodnes mnozí vzpomínají na tehdejší doby, že jim bylo líp.

  5. Roman napsal:

    Husté 🙂 Toto už je skutočne doba kamenná.

  6. krupkaj napsal:

    Tak tohle je pekny mazec. Hezky si hrajes 🙂 Uz se tesim na nejakou party, kde tvoje repliky budu moct videt nazivo

  7. Doda napsal:

    Tak tohle je opravdu fantasticka vec. Mimochodem pred nejakym casem jsi zde zminoval, ze jako jeden z rozpracovanych projektu mate Mistrum. Pohnulo se to nejak?

  8. Kelley napsal:

    Ha, tak jsem si donedávna myslel, že jsem cvok. Vidím, že na tom ještě nejsem tak zle 😀 Jinými slovy – krásný stroj, pěkná práce, ale do tohohle by se mi fakt nechtělo…
    A to někteří další sílenci vyvíjejí například zgruntu nový řezový mikroprocesor na bázi MH3000… že, Jirko ?

    Jsem normální, jsem normální, jsem normální….

    • Jirka napsal:

      Normální? Normální lidi řešej práci, bydlení, stravu, krizi… 🙂 Normální lidi neřešej vlastní ALU z diskrétních obvodů, kalkulačky s prehistorickými čipy, Z-80CTC a počítače standardu MSX 🙂 Kdepak Magistře Kelley, pohybujete se v ranku, kde normální není nikdo. Jsme tady samí cvoci a není třeba to tutlat 🙂

  9. Kelley napsal:

    P.S. dneska nám z organizačních důvodů odpadla hodina moderního baletu. Taky škoda 🙁 Tak holt budu místo tancování drátovat tu kalkulačku, ať pak můžu postupně likvidovat další nedodělané bastly…

  10. PedroS napsal:

    Máš to pěkné, Martine! Klobouk dolů. Musíš být už úplně v obličeji opálený z toho pájení těch stovek integráčů 🙂 Užij si ByteFest. Já letos nejedu. Musím zase drtit školu (opakuju).

  11. Diego napsal:

    Pěkná práce! Teď pracuju na něčem podobnym, tlačítkáč Z8T s CPU Z80 🙂

  12. SC1 napsal:

    To by mě zajímalo, jak a k čemu se takový stroj v podnikové praxi používal. Z těch věcí, ke kterým počítače dnes ve firmách slouží (tj. v podstatě jen psací stroj, archiv dat, posílač pošty + prohlížeč internetu a piškvorky), to nelze použít ani na jednu :-).

  13. Ivan napsal:

    Známy pomocou ZX spektrum riadil linku na pečenie pečiva v Košickych pekárnach. Takže kedysi sa použivali počítače na praktické veci 🙂

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *