Se acerca la fecha de publicación del Libro de la ULA

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Moderador: Sir Cilve Sinclair

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winston
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Se acerca la fecha de publicación del Libro de la ULA

Mensaje por winston » Mié Abr 28, 2010 10:00 pm

Chris Smith nos cuenta que el día en que se publica el libro "The Sinclair ZX Spectrum ULA" será en el mes de julio...

Desde su web:

"Si has querido diseñar su propio ordenador, o si has pensado qué era al fondo de unos de los ordenadores más vendidos de los años 80, entonces este libro es para ti.

Por la primera vez, cómo funciona el "custom chip" del ZX Spectrum y el corazón de este ordenador - la ULA de Ferranti - se describe con todos los detalles.

Con más de 130 dibujos y esquemas, este libro nos explica la tecnología que se encuentra en la ULA de Ferranti, el diseño del ZX Spectrum y los principales y técnicas que se usó en la creación de un ordenador rentable que necesitaba nada más que un televisor y una grabadora de cinta.

"The Sinclair ZX Spectrum ULA" es un libro imprescindible para los aficionados de electrónicos, estudiantes y ingenieros que quieran desarrollar su propio ordenador en el estilo "retro" y para alguien que le interese los diseños electrónicos de los años 80.

Todos los temas se explican en una manera sencilla y precisa, desde la introducción de los conceptos hacia el funcionamiento completo del ZX Spectrum.

Algunos de los temas en el libro:
* La arquitectura del ordenador estándar.
* Ferranti y su ULA: el proceso de la fabricación y estructura del chip.
* El diseño funcional de la ULA del Spectrum
* La generación del video
* Contención de la memoria y tiempo
* Los bugs que tiene el ZX Spectrum
* Las características escondidas del Spectrum
* Las diferencias entre las ULAs


Puedes pedir por adelantado en la web de Chris Smith - aquí está el enlace: http://www.zxdesign.info/book/theZXSpectrumULA.shtml

Otra vez, la culpa de cualquier error en la traducción es la mía :-)
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JULIO
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Re: Se acerca la fecha de publicación del Libro de la ULA

Mensaje por JULIO » Vie Abr 30, 2010 7:38 am

Hola, ya lo tengo pedido, cuando se lo enseñe a Santi va a flipar. :D

saludos
Julio.

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radastan
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Re: Se acerca la fecha de publicación del Libro de la ULA

Mensaje por radastan » Vie Abr 30, 2010 7:44 am

Aquí otro que este mes va a hacer la compra adelantada, hay ganas.
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Gandulf
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Re: Se acerca la fecha de publicación del Libro de la ULA

Mensaje por Gandulf » Vie Abr 30, 2010 12:54 pm

¿La publicación de este libro va a suponer la salida de spectrums 100% compatibles construídos en la actualidad?, me refiero a obviamente en la escena retro, un "one" chip spectrum o algo así. Yo con el DivIDE y los modelos reales que tengo ahora tengo de sobra, pero me preocupa que dejen de funcionar dentro de 10 o 15 años (y digo preocupa entre comillas, obviamente :) )
Un saludo,

Gandulf

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Re: Se acerca la fecha de publicación del Libro de la ULA

Mensaje por na_th_an » Vie Abr 30, 2010 1:06 pm

Yo no tengo Spectrum, y me vendría muy bien un one-chip con todo hecho. Y con ULA plus. Soy vago.

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Re: Se acerca la fecha de publicación del Libro de la ULA

Mensaje por mcleod_ideafix » Vie Abr 30, 2010 7:24 pm

Gandulf escribió:¿La publicación de este libro va a suponer la salida de spectrums 100% compatibles construídos en la actualidad?

Va a suponer:
- Que el Spectrum estará al 100% preservado, ya que con la ULA, se completa el número de chips que lo componen, y salvo éste, todos los demás tienen su especificación completada (alguien podría decir aquí que quizás se encuentre en el futuro una nueva cosa indocumentada en el Z80, pero de encontrarse, se documentaría y se añadiría al repositorio de información)
- Que será posible construir una réplica funcionalmente idéntica al original, con componentes modernos (léase, FPGA)
- De lo anterior se puede deducir sin problemas que cosas como el OCM (One Chip MSX) podrán reconfigurarse para que sean un Spectrum.
- Y sí, incluyendo a la ULA Plus. Quizás una de estas réplicas sea la única forma en la que pueda funcionar "de verdad" una ULA Plus, ya que la especificación que han creado (no sé en que estarían pensando) la hace ciertamente complicada de implementar como un reemplazo "drop in" para una ULA convencional.
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Re: Se acerca la fecha de publicación del Libro de la ULA

Mensaje por radastan » Sab May 01, 2010 12:07 am

Opino igual que tu McLeod, lo de la ULA+ es una auténtica pena, yo esperaba sustituir la ULA de uno de mis Spectrum y disfrutar de los nuevos juegos, pero parece que habrá que hacer un clon completo para ello. Lo que ya veo más complicado es el tema de montar todo en una FPGA, más que nada porque debido a los tiempos de acceso no será un clon 100% compatible, no se hasta que punto llegará la incompatibilidad.

Por cierto, el tema de los tiempos de acceso también afecta a los Spectrum reales, debido a la degradación de los componentes (y sobre todo al calentamiento de los mismos) se desvirtúan ligeramente los tiempos de acceso. Creo que se estaba estudiando el tema en un hilo de WOS, lo mismo eso explica porqué tras una sesión larga los Spectrum hacía cosas raras (por lo menos mi 128K+ en su día).
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Re: Se acerca la fecha de publicación del Libro de la ULA

Mensaje por mcleod_ideafix » Sab May 01, 2010 12:54 am

radastan escribió:Lo que ya veo más complicado es el tema de montar todo en una FPGA, más que nada porque debido a los tiempos de acceso no será un clon 100% compatible, no se hasta que punto llegará la incompatibilidad.

Bueno... quizás no se pueda emular el hardware al nanosegundo, pero es que... ¡no hace falta! para obtener un funcionamiento idéntico. En teoría, bastaría con tener a una FPGA funcionando a 14MHz, la frecuencia original de la ULA, para que funcionase con los mismos timmings.

En la práctica, el diseño de la ULA del Spectrum presenta algunas particularidades. Hablando con Chris Smith hace un tiempo, me comentó que es que en la ULA hay celdas que se usan únicamente para retrasar cierta señal un número determinado de nanosegundos. De hecho, hay formas de onda (los pulsos de RAS y CAS) que se generan a base de coger ciertas formas de onda originales (la señal de 14MHz, esa misma señal dividida entre dos, etc.) y retrasarlas más o menos, para después combinarlas entre ellas y así generar formas de señales más complejas (los mencionados pulsos) que más tarde, y según lo que dicte la máquina de estados de la ULA, salen (o no) por los pines correspondientes.

Un reemplazo moderno para la ULA seguramente no necesitará de estos trucos para generar formas de onda complejas. Es más: por lo que vengo observando en los diseños FPGA que se hacen en mi departamento, la opción pasa por saber a priori cuál va a ser la señal, o el pulso más estrecho que deba generarse con el dispositivo, y elevar la señal de reloj maestro lo suficiente como para poder generar un pulso de ese ancho en un ciclo del reloj maestro. Esto es necesario para cualquier diseño síncrono.

Dicho de otra forma: que si por ejemplo resulta que la diferencia entre la bajada de RAS y de CAS en la ULA es de 20ns, y se comprueba que ese tiempo es el menor tiempo que transcurre dentro de ella, basta con que el reemplazo use un reloj de como mínimo 20ns de periodo, es decir, 50MHz.

Aun así, habrá tiempos que no sean iguales "al osciloscopio" respecto de la ULA. No debiera ser un problema: la misma ULA ha sufrido cambios en cada revisión, y algunos de ellos bastante evidentes, como demuestra el que hay modelos con interrupciones "early" y otros con "late" (en algunos modelos, el tiempo de contienda comienza un ciclo de reloj más tarde que en otros modelos, medido éste desde el retrazo vertical) y no ha afectado (que yo sepa) a los juegos que se han hecho.

Hace algunos meses, reparando un +2 gris de Metalbrain, tuve que añadir circuitería para retrasar artificialmente el momento en que bajaba CAS porque por una avería, ésta se generaba antes de que bajara WR, invalidando la escritura a memoria. Aunque los timmings habían cambiado, el ordenador estaba funcionando igual.

Por otra parte, en la ULA de los 48K hay ciertos módulos que son analógicos: la generación de las señales Y,U y V. Es la única parte analógica de verdad en la ULA. Esto es posible porque las macroceldas de la ULA no son elementos digitales como en las CPLD's modernas, sino que son mucho más sencillas: un par de transistores sin conectar, y unos cuantos elementos pasivos. Esto permite no sólamente crear puertas lógicas usando los transistores en corte-saturación, sino además crear elementos analógicos, haciendo funcionar los transistores en su región activa.

En una FPGA/CPLD es posible generar señales analógicas usando PWM, pero si es el caso, el tren de pulsos PWM debe ser de una frecuencia por lo menos 10 veces la frecuencia más alta que se quiera generar en la señal final, y dado que se pretende generar señales de video, estaríamos hablando de una frecuencia de reloj del orden de los 200MHz (para una señal de 20MHz máximo), lo que si bien es posible, encarecería el diseño.

Me da la espina de que esto cambió con las ULA's de los 128K, y éstas son diseños digitales puros. Lo intuyo porque la generación de video en la ULA del 128K/+2 es RGBI, como la CGA. La circuitería externa a la ULA la convierte en RGB analógica. En este sentido, es más plausible un reemplazo "drop in" para una ULA de 128K/+2 gris que para una ULA de 48K.

En estas últimas (las ULA's de los 48K) podríamos ver dos tipos de diseño de aquí a poco: uno 100% digital, que invalide la señal de video que genera el Spectrum habitualmente, para dar paso a una señal RGB analógica, que tendría que salir hacia afuera por algún tipo de conector, cable o lo que fuera, hecho aposta. También podrían aparecer diseños con componentes adicionales que convirtieran la señal RGBI digital en YUV analógica, para tener un reemplazo realmente directo.

El propio Chris Smith realizó un reemplazo funcionalmente idéntico a la ULA original con una CPLD XL95144 de Xilinx. No sé si llegará a dar el código fuente de esa implementación, pero si lo hizo, sencillamente es que se puede conseguir :D -> http://www.zxdesign.info/cpld/
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Re: Se acerca la fecha de publicación del Libro de la ULA

Mensaje por radastan » Sab May 01, 2010 9:44 am

Voy a tener que ponerme al día en esto de implementar cosas por FPGA, me empollé el asunto en su día, pero no a nivel de "emular" otro sistema (sólo para implementar un circuito desde cero).

De momento me estoy poniendo al día en autómatas programables, me he comprado un S7 1200 para ir probando cosas, que me urge más para el curro. Cuando me ponga al día en PLC's miraré nuevamente el tema de las FPGA's, a ver si entre todos podemos tener el queridísimo clon de una vez.
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Re: Se acerca la fecha de publicación del Libro de la ULA

Mensaje por winston » Sab May 01, 2010 11:07 am

radastan escribió:Opino igual que tu McLeod, lo de la ULA+ es una auténtica pena, yo esperaba sustituir la ULA de uno de mis Spectrum y disfrutar de los nuevos juegos, pero parece que habrá que hacer un clon completo para ello.


Creo que una "ULA+ drop in" va a existir algún día, creo que es uno de los proyectos en que Chris Smith está trabajando (Como yo, tiene demasiados proyectos...) Por cierto es más complicado que el ULA estándar. También es posible que se necesite un cable entre el ULA+ y la CPU porque todas las señales que necesita no llegan al zócalo de la ULA.

Voy a quedar con Chris en el VCF-GB el junio que viene, le puedo preguntar sobre la "ULA+ Real". (También es posible que el Harlequin y Spectranet se conecte :-))
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Re: Se acerca la fecha de publicación del Libro de la ULA

Mensaje por mcleod_ideafix » Sab May 01, 2010 1:28 pm

winston escribió:También es posible que se necesite un cable entre el ULA+ y la CPU porque todas las señales que necesita no llegan al zócalo de la ULA.

Es que ese es el "pequeño detalle" que hace que no sea "drop in", y que haga que muchos usuarios, que no saben o no se atreven a soldar, ni se planteen el cambio. Y eso se podría haber solucionado si desde el principio se hubiera diseñado la ULA+ para funcionar unicamente con las señales que le llegan a la ULA original.

winston escribió:Voy a quedar con Chris en el VCF-GB el junio que viene, le puedo preguntar sobre la "ULA+ Real". (También es posible que el Harlequin y Spectranet se conecte :-))

Mola! Esperamos fotos de la reunión :)
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Re: Se acerca la fecha de publicación del Libro de la ULA

Mensaje por sacreew » Mié May 05, 2010 12:23 pm

¡Ya está pedido!

A ver si lo acaba y podemos implementar todo en un FPGA. Yo quiero un clon a ritmo de ya.

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Re: Se acerca la fecha de publicación del Libro de la ULA

Mensaje por mcleod_ideafix » Mié May 05, 2010 2:04 pm

sacreew escribió:¡Ya está pedido!
A ver si lo acaba y podemos implementar todo en un FPGA. Yo quiero un clon a ritmo de ya.


¿Has mirado el ZX Badaloc? Hay una versión en la que todo el hardware está metido en una Spartan III, incluyendo soporte para tarjetas SD, y compatibilidad con +3E y ResiDOS.
Hice un video mostrando alguna de sus características, aquí: http://www.youtube.com/watch?v=xKhvWfTdFPM
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Re: Se acerca la fecha de publicación del Libro de la ULA

Mensaje por sacreew » Mié May 05, 2010 4:49 pm

Ya lo he probado mcleod_ideafix y me parece muy bueno, el problema es que intente ponerme en contacto con el autor para que liberase el código. Pero no había manera :(

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