CP/M* mit "AC1" zum Kennenlernen (1 u. 2)

F. HEYDER - Y21SO

In den vergangenen fünf Jahren ist die Entwicklung auch am "AC1" nicht spurlos vorbeigegangen. Aus dem damals vorgestellten Minimalsystem mit 1 (2) KByte Arbeitsspeicher ist bei vielen Nutzern ein ausgewachsener U 880-Rechner mit 64-KByte-RAM-Erweiterung, 32 Zeilen a 64 Zeichen-Bildschirmanzeige, 2-KByte-Zeichengenerator und so manch anderer Zusatzbaugruppe geworden. Wenn man den Ausbau soweit getrieben hat, daß die beiden erstgenannten Punkte zutreffen, dann ist die Nutzung des Betriebssystems CP/M auf dem "AC1" zum Greifen nahe, und die Vielfalt der dort vorhandenen Programme bleibt dem "AC1"-Besitzer keineswegs mehr vorenthalten.
Die geringfügige Modifizierung, die dazu noch am "AC1" notwendig ist, ist eigentlich nicht der Rede wert und mit der Erfahrung, die man beim Aufbau des "AC1" gewonnen hat, leicht zu realisieren. Die dazu notwendigen Bauelemente (vier Dioden und ein DL 074) finden noch auf der Grundleiterplatte des "AC1" Platz und nach etwa einer Stunde Arbeit kann man dann mit den ersten Gehversuchen unter CP/M beginnen, denn den Rest erledigen wir vorerst mit Software. Dabei spielt der im "AC1" fest installierte Monitor nur noch die Rolle eines Anfangsladers, CP/M selbst benötigt ihn nicht. Die Leistungsfähigkeit dieser Minimalversion wird später noch betrachtet, aber zum Kennenlernen vieler CP/M-Programme dürfte sie ausreichen. Danach kann jeder selbst entscheiden, ob er tiefer einsteigen und mehr RAM-Disk oder sogar ein Floppydisk-Laufwerk mit Interface anschließen oder ob er es dabei belassen will. Übrigens schadet diese Erweiterung nicht, "AC1"-Software läuft nach wie vor ohne Änderung.
Nun etwas genauer zur Funktion des Ganzen. CP/M benötigt zwei Voraussetzungen, um auf "AC1" zu laufen. Diese sind:
- RAM ab Adresse 0 bis FFFFH, also 64 KByte;
- externer Speicher mit freiem Zugriff (im allgemeinen mit Diskettenlaufwerken realisiert).
Die erste Voraussetzung ist bei einem "AC1" mit der Speichererweiterung auf 64 KByte (8x U 2164), zum Beispiel der in diesem Beitrag noch einmal gezeigten, eigentlich schon erfüllt. Hier werden die unteren 8 KByte wegen des auf der Grundleiterplatte vorhandenen Speichers (ROM, BWS, RAM) aber ausgeblendet. Wer diese RAM-Erweiterung noch nicht hat, kann auch auf einer 16-KByte-RAM-Leiterplatte nach Y21SO mit relativ wenig Aufwand (1 x D 100 weglassen, dafür drei DL-IS auf Subplatine einfügen) einen 64-KByte-dRAM mit U 2164 realisieren. Aber dazu später.
Für CP/M sind nun auch die unteren 8 KByte der RAM-Erweiterung einzuschalten. Bei der oben genannten Schaltung ist dies bereits vorgesehen, dort muß man nur die entsprechende Leitung (DL 020, Pin 5) mit Low-Pegel versehen. Gleichzeitig ist dann natürlich der Speicher der Grundleiterplatte, also auch der BWS, abzuschalten; sonst kommt es zu Buskonflikten. Da bei jeder Bildschirmausgabe kurzzeitig der Bildspeicher wieder aus der Versenkung zu holen ist, kann diese Umschaltung nur softwaregesteuert erfolgen, z.B. über einen entsprechenden OUT-Befehl. Die Speicheraufteilung des "AC1" für beide Fälle ist in Bild 1 dargestellt. Um dies nun alles zu realisieren, sind folgende Voraussetzungen auf der Grundleiterplatte des "AC1" zusätzlich zu schaffen:
- Ausblenden des Speichers der Grundleiterplatte;
- softwaregesteuerter Umschalter;
- Unterdrückung des IOSEL bei Interruptanerkennung.
Nun wird der Lötkolben angeheizt, das Kratzwerkzeug angeschliffen ... und los geht es!

Ausblenden des Speichers der Grundleiterplatte

Hierzu ist es notwendig, die Auswahllogik für den Speicherdekoder D3 (7442) um eine Steuerleitung zu erweitern. Bisher erfolgt die Verknüpfung der dafür nötigen Signale mit dem Vierfach-NAND D18, das aber eigentlich keinen Eingang mehr frei hat. Dieses Problem hatten wir doch schon mal ... ; wir erinnern uns an die Verknüpfung der Signale zum Dunkeltasten des Bildschirmes in der Anfangszeit des "AC1". Dort fehlte auch ein Eingang und wir haben zwei Dioden zu Hilfe genommen. Genau das tun wir auch hier. Die Zuleitung von /A13 zum Pin 2 von D18 wird aufgetrennt, eine Ge-Diode eingefügt, die zweite geht zum Umschalter, ... erledigt.
Es hätte genauso /A14 oder /A15 genommen werden können, aber /A13 bietet sich, von der Leiterzugführung her gesehen, an. /MREQ ist, vor allem aus Zeitgründen, nicht zu verwenden.

Softwaregesteuerter Umschalter

Man benötigt eine Leitung, die je nach dem geforderten Mode ("AC1" bzw. Bildausgabe oder CP/M) den Pegel High oder Low einnimmt. Das Ganze ist durch das BIOS softwaregesteuert.
Eine PIO-Ausgabeleitung würde dafür schon ausreichen, aber erstens sind die freien Leitungen der PIO der Grundleiterplatte schon so verschiedenartig genutzt und zweitens erfordert dies sehr viel Sorgfalt bei der Nutzung der restlichen Leitungen, wenn es keine Softwareabstürze geben soll. Das lassen wir also lieber.
Eine zweite PIO stellt einen erhöhten Aufwand dar und würde auch irgendwann die gleichen Probleme bringen. Es genügt bereits ein D-Latch (1/2 DL 074), das über drei Leitungen angeschlossen wird. Die Information kommt über DB 0, die Übernahme erfolgt mit IOSEL 7. Damit der Zustand nach dem Einschalten nicht dem Zufall überlassen bleibt, wird der Reseteingang des Latch mit dem RESET des "AC1" verbunden. Die Information am Q-Ausgang des Latch wird zur Speicherumschaltung genutzt und wer immer über den gerade aktuellen Zustand informiert sein will, kann an den Q-Ausgang über einen Vorwiderstand von 560 Ω eine Leuchtdiode an + 5 V anschließen, aber das ist schon Luxus.

Unterdrückung des IOSEL bei Interruptanerkennungszyklen

Da beim Anschluß des D-Latch an IOSEL 7 zur Datenübernahme sozusagen minimaler Aufwand getrieben wurde, IOSEL aber bei entsprechendem PC auch bei der Interruptanerkennung aktiv wird, könnte es hier zu Fehlschaltungen kommen. Beim Spielen mit "Cycle" passiert das übrigens mit Sicherheit. Den Peripherieschaltkreisen des U880-Systems ist dieses Verhalten von IOSEL gleich, sie verknüpfen es ja noch mit /RD oder /M1. Das kann man auch bei dem D-Latch machen, dazu braucht man aber mindestens ein Gatter eines DL 002 oder bei anderen Typen entsprechend mehr.
Es geht aber auch mit zwei weiteren Ge-Dioden. Analog der Speicherausblendung wird /M1 einfach mit in die Auswahllogik für den IOSEL-Dekoder D2 (7442) einbezogen und das Problem ist gelöst. Also, die Zuleitung von /A5 zum Pin 10 des D18 aufkratzen, eine Ge-Diode einfügen; die andere geht zum Pin 27 der CPU (/M1). Die Gesamtschaltung dieser kleinen Erweiterung ist in Bild 2 dargestellt. Damit ist die erste Voraussetzung für CP/M erfüllt.
Nun zum externen Speicher mit freiem Zugriff oder einfach Floppydisk. Hier helfen wir uns fürs erste mit der Simulation einer Diskette im RAM, einer RAM-Disk, und - damit es keinen Aufwand macht, wird kein weiterer Speicher aufgebaut, sondern einfach ein Stück des TPA dafür reserviert, wie es Y23VO z.B. auch in seinem Buch gezeigt hat. Also vorerst nicht löten, hier genügt Software. Einige Programme unter CP/M werden damit zwar nicht so zufrieden sein, aber erste CP/M-Versionen waren mit etwa 20 KByte Speicher bereits lauffähig. Um ein sinnvolles Verhältnis zwischen TPA und Kapazität der RAM-Disk zu bekommen, wird als Vorzugswert für die RAM-Disk 16 KByte gewählt.

Die Software

Die Datei "RAM-CPM" befindet sich nach einem Vorwort am Beginn der "AC1"-CP/M-Musterkassette. Wer sie nicht hat, wendet sich entweder an einen "AC1"-Computerklub in seinem Einzugsbereich (bitte nicht an den ACC Berlin, der damit hoffnungslos überlastet würde, zumal bereits etwa 400 Kassetten seit dem Solibasar im November 1988 unterwegs sind) oder er tippt das hier abgedruckte Listing ein bzw. schneidet es am 14.5.89 bei Radio DDR mit.
Diese Datei enthält die drei Komponenten des CP/M-Betriebssystems: CCP, BDOS und BIOS. Das BIOS wurde entsprechend den Anforderungen des CP/M [1] für die Hardware des "AC1" neu geschrieben. Es enthält die Treiber für Tastatur, Bildschirm, Kassetteneinlesen und die Organisation der RAM-Disk. Letztere wurde nach einer kleinen Fehlerkorrektur aus [2] übernommen. Das BIOS endet etwa 1 KByte vor dem Speicherende, so daß jeder noch seinen speziellen Druckertreiber anfügen kann. Dann sind aber auch die Adressen für LIST und LISTST im BIOS-Sprungverteiler zu ändern!
Das BDOS entspricht unverändert dem Original. Der CCP dagegen mußte etwas zusammengeschoben werden, um Platz für drei zusätzliche residente Kommandos zu schaffen.
Man starte das CP/M auf der Adresse F600H. Nach dem Löschen des Bildschirms und dem Erscheinen der Überschrift wird nach der Größe der RAM-Disk gefragt. Hier kann man zwischen 4 KByte und 28 KByte in Schritten zu 4 KByte wählen. RAM-Disk-Größe und der belegte Speicherbereich sind in der nachfolgenden Tabelle dargestellt.

Ist die Größe der RAM-Disk festgelegt, wird noch gefragt, ob diese neu zu formatieren (oder zu löschen) ist. Das ist nach jedem Erststart des CP/M, bei dem keine RAM-Disk von Kassette geladen wurde, unbedingt erforderlich! Hat man eine RAM-Disk von Kassette geladen, so muß natürlich deren Größe mit der festgelegten übereinstimmen. Verläßt man das CP/M kurz mit EXIT und will danach weiterarbeiten, so ist mit J F600 erneut zu starten, die gleiche RAM-Disk festzulegen und nicht zu formatieren.
Ist dieser Anfangsdialog beendet, erscheint das CP/M-Prompt A> und es kann losgehen. Zur besseren Handhabung wurde der CCP um das Kommando LOAD, GO und EXIT erweitert.
LOAD: Einlesen eines Files von Kassette ab Adresse 100H
GO: Start ab Adresse 100H (TPA-Anfang)
EXIT: Rücksprung zum "AC1"-Monitor
Um nicht noch mehr Verwirrung zu schaffen, behalten wir das originale "AC1"-Kassettenformat bei. Damit die CP/M-Files problemlos zu kopieren sind, werden diese mit einem Offset von 1F00H, d.h., ab 2000H aufgezeichnet. Bei der Benutzung der LOAD-Kommandos erscheinen der Name und der blockweise blinkende Stern. War alles ohne Lesefehler, folgt die Ausschrift 'xx Sectors load'. Dies soll als kleine Hilfe dienen, falls man dieses File gleich mit dem SAVE-Kommando in die RAM-Disk bringen will. Dies dürfte für alle Files, die nicht vom Typ *.com sind, die Regel sein. Files vom Typ *.com können natürlich genauso in die RAM-Disk geschafft werden, sofern ihre Größe das erlaubt. Sonst startet man diese Programme dann mit dem Kommando GO.
Beispiel: A>LOAD
power.com 60 Sectors load
A>GO
A>LOAD
turbo-msg 7 Sectors load
A>SAVE 7 TURBO.MSG
A>.....
Will man ein File aus CP/M auf Kassette bringen, so speichert man entweder die gesamte RAM-Disk unter dem "AC1"-Monitor ab, oder man benutzt das COPAC-COM, © 1988; U. Zellner, welches sich übrigens auch auf vielen anderen Rechnern unter CP/M leicht installieren lassen dürfte.
Soweit zu den Besonderheiten der hier vorgestellten Minimalvariante. Diese kurze Anleitung soll und kann keine ausführliche Erläuterung des CP/M-Betriebssystems ersetzen. Dazu muß auf die dazu erschienene Literatur wie z.B. [1], [2], [3], [4] und die Systemdokumentationen, die teilweise auch als Files vorhanden sind, verwiesen werden.

Was geht damit nun schon?

Alles, was mit großen Dateien arbeitet, natürlich nicht, so auch "Wordstar". Aber dieses Textverarbeitungsprogramm hat einen kleinen Bruder: "Wordmaster", der ist etwa 12 K lang und hat nur ein Helpmenü, aber dafür kann er auch schon eine Menge. Ausprobierte CP/M-Programme sind u.a. "Turbopascal", "MBasic", "Power" "Nsweep", "Wordmaster" und einige Spiele.
So bietet "Turbopascal" bei 16 KByte RAM-Disk immer noch 4880 freie Bytes. Zum Lernen reicht das allemal. Bei "MBasic" sind es mehr als das Doppelte.
Die Spiele brauchen fast alle 80 Zeichen je Zeile, aber sie lohnen meist nicht die Mühe der Anpassung. Da hat der "AC1" Besseres zu bieten.
Alle bisher probierten Programme liefen ohne jede Änderung, von Installationsarbeiten einmal abgesehen.
Auch dieses Manuskript ist auf "AC1" unter CP/M erstellt, mit" Wordstar", allerdings in einer Version mit einem Floppydisk-Laufwerk.

Jetzt aber selbst probiert

Einfach die CP/M-Kassette nehmen, das Betriebssystem einlesen, und etwa 45 s nach dem Kennton kann man bereits wie gewohnt mit J: starten und der Einstieg in CP/M ist da!

Wenn der Hauptspeicher noch nicht reicht

Auch hier kann geholfen werden, zumal U 2164 heute fast billiger sind als die Fassungen, in denen sie stecken.
Im Bild 3 ist ein bereits vielfach nachgebauter Schaltungsvorschlag für eine 64-KByte-Speichererweiterung dargestellt. Hier kann man sich auch noch einmal die Funktion der wahlweisen Ausblendung der unteren 8 KByte betrachten. Auf die eigentliche Funktion dieser Schaltung will ich hier nicht näher eingehen, erstens ähnelt sie der in [6] gezeigten 16-KByte-dRAM-Karte und zweitens ist mittlerweile genügend über die Funktion der U 2164 geschrieben worden, Für den, der bis jetzt die gerade genannte 16-KByte-dRAM-Karte [6] nutzt oder noch eine leere Platine besitzt, bietet sich ein Umbau auf Grundlage dieser Schaltung an. Dazu ist der gestrichelt eingerahmte Logikteil der Schaltung auf einer kleinen Universalplatte aufzubauen und über dem Platz des D 100 der 16-KByte-Platte zu montieren. Die nachfolgenden Arbeitsgänge seien nur kurz in Stichpunkten genannt:
- U 256 und D 100 (falls noch vorhanden) entfernen,
- Universalplatte entsprechend Schaltung anschließen,
- Pins l der 16-K-RAM von - 5 V trennen,
- Pins 8 der 16-K-RAM von + 12 V trennen und mit + 5 V verbinden,
- Pins 9 der 16-K-RAM von + 5 V trennen und an Pin 12 von A1 legen,
- Pin 15 von A2 auf Masse legen,
- Pins 14 von A1 von Masse trennen und an /AB7 legen,
- Pin 3 von A1 von /AB7 trennen und an /AB15 legen,
- U 2164 einsetzen,
- Schaltung mit Monitor und Testprogramm prüfen.
Wer sowieso eine neue Platine braucht, sollte gleich Nägel mit Köpfen machen, die RAM-Disk aus [5] aufbauen und dann deren 64-KByte-Hauptspeicher nutzen.

Aussichten

Literatur

Mit dem Abdruck des zweiten Teils des Hexlistings beenden wir in dieser Ausgabe die Beitragsfolge zum CP/M auf dem "AC1". Aus drucktechnischen Gründen sind hier die Prüfsummen getrennt vom Listing aufgeführt:

E800 bis EBFF - D511;
EC00 bis EFFF - 9453;
F000 bis F3FF - 3CAB;
F400 bis F7FF - C47E;
F800 bis FCBF - 1090.
Die Prüfsumme über alles beträgt 2D03.

40 KByte	38 KByte	94 KByte
Bild 1	Bild 2	Bild 3

128 KByte	125 KByte	163 KByte	118 KByte

159 KByte	380 KByte	200 KByte	210 KByte