1 UVOD
V današnjem času v svetu pretežno prevladujeta raču-
nalniška tehnologija in oprema, zasnovani v zahodnih
in izdelani v vzhodnih državah. Verjetno si le malokdo
predstavlja, da je nekoč bila tudi Slovenija (še kot del
Jugoslavije) zelo aktivna pri tem razvoju in izdelavi.
Med drugim je podjetje Iskra Delta v 80. letih prejšnjega
stoletja razvijalo in izdelovalo strojno opremo – tako
namizne kot velike računalnike –, namenjeno poslovni
rabi, in programsko opremo zanje [1].
V primerjavi s hišnimi računalniki tistega časa je
te računalnike uporabljalo relativno malo ljudi. Prav
Prejet 24. april, 2018
Odobren 3. julij, 2018
tako niso bili izdelani v velikih količinah, zato je te
računalnike in podrobne informacije o njih danes težko
najti; enako velja za ljudi, ki imajo specifične informa-
cije o njih. Poleg tega se strojna oprema in povezana
tehnologija zelo hitro starata, zato na slovenske staro-
dobne računalnike preži nevarnost pozabe.
Fizično ohranjanje starodobne strojne opreme lahko
sčasoma postane zapleten izziv (npr. odpoved posame-
znih komponent zahteva dodatno elektrotehnično znanje
in morebitne nadomestne dele). Ohraniti programsko
opremo pa je relativno lahko, če za to poskrbimo
pravočasno, da imamo na voljo še dovolj delujočo
strojno opremo, dokumentacijo in seveda znanje s po-
dročja temeljnih ved o delovanju računalnikov, npr. po-
dročij računalniške arhitekture in sistemske programske
opreme. Pri tem je treba izvesti prenos programske
opreme na sodoben računalnik, kjer si lahko pomagamo
z izdelavo bitnih slik starih pomnilnih medijev (npr.
disket in tudi trajnega bralnega pomnilnika računalnika),
s čimer zagotovimo popolno istovetnost podatkov. Po-
dročje, ki se ukvarja s tem, se imenuje digitalno ohra-
njanje (angl. digital preservation), emulacija pa je le ena
od specifičnih tehnik [2], [3] tega področja.
Dobro programsko posnemanje strojne opreme lahko
dosežemo tako, da ustvarimo program, ki izvaja funkcije
in opravila procesorja in pripadajočih vhodno-izhodnih
(V/I) naprav enako kot imitirani računalnik. Takemu
programu pravimo emulator in omogoča izvajanje pro-
gramske opreme na drugem računalniku (gostitelj) kot
na tistem, za katerega je bila prvotno razvita (gost).
Emulirati pomeni implementirati vmesnik in funkcio-
nalnost nekega sistema na sistemu z drugačnim vmesni-
kom in funkcionalnostjo [4]. Poleg izvajanja programske
186 HORVAT, MIHELIČ
opreme na drugem procesorju (kar omogoča navidezni
stroj) emulator poustvarja tudi V/I naprave; tako go-
stujoči program praviloma ne more ugotoviti, da se ne
izvaja na prvotni strojni opremi. Emulacija se pogosto
uporablja tudi v izobraževalne namene [5], [6], tako
imenovana emulacija celotnega sistema [7] pa je pogosto
edini dolgoročni in celoviti način za njegovo ohranitev
[8], [9], [10].
V nadaljevanju članka predstavimo razvoj in im-
plementacijo emulatorja za računalnik Partner podjetja
Iskra Delta. Emulator kot gostitelja uporablja danes
“standardni” PC (angl. personal computer) ali Mac
računalnik. V naslednjem razdelku opišemo tehnične
lastnosti računalnika s poudarkom na procesorju, po-
mnilniku in nekaterih V/I napravah. Poleg tega podamo
še nekaj podrobnosti o operacijskem sistemu CP/M, ki
ga uporablja Partner. Glavni prispevek članka pa je zbran
v tretjem poglavju, kjer podrobno predstavimo izdelani
emulator. Najprej opišemo njegovo splošno zgradbo,
potem pa se osredinimo na posamezne komponente, kjer
podrobno opišemo predvsem emulacijo pomembnejših
V/I naprav. V četrtem poglavju podamo kratko ovredno-
tenje naše rešitve, opišemo zanimivejše težave in rešitve
iz ozadja razvoja emulatorja in obratnega inženiringa,
ki je bilo potrebno za pridobivanje pravih informacij o
Partnerju.
2 ISKRA DELTA PARTNER
Namizni računalnik Iskra Delta Partner je bil prvič
predstavljen leta 1983 [11] in mišljen kot mali poslovni
oz. razvojni sistem [1]. Pozneje so nastali modeli, ki so
lahko prikazovali tudi grafiko. Znani so vsaj naslednji
trije modeli:
• 1F/G z enim disketnim pogonom,
• 2F/G z dvema disketnima pogonoma in
• WF/G s trdim diskom in enim disketnim pogonom.
Zadnji, ki smo ga imeli tudi na voljo za potrebe razvoja
emulatorja, je prikazan na sliki 1. Sestavljen je iz enote,
ki vključuje zaslon, trdi disk, disketni pogon in sam
računalnik, tipkovnica pa je ločena in z osnovno enoto
povezana s kablom.
V nadaljevanju tega razdelka na kratko opišemo
osnovne lastnosti računalnika Partner, pri čemer smo
številne od njih ugotovili preko obratnega inženiringa.
2.1 Procesor in pomnilnik
V računalnik Partner je vgrajen 8-bitni mikroprocesor
Z80A podjetja Zilog, ki je bil predstavljen leta 1976
[12]. Poganja ga ura s frekvenco 4 MHz [13].
Nekateri 8-bitni registri so združeni v pare, da se-
stavljajo 16-bitne različice, tako so na voljo naslednji
registrski pari: AF, BC, DE in HL, pri čemer je A
akumulator, F zastavice, preostali B, C, D, E, H in
L pa so splošnonamenski registri. Obstajajo še 16-bitni
registri: programski števec PC, skladovni kazalec SP in
indeksna registra IX in IY.
Slika 1: Iskra Delta Partner WF/G, na zaslonu je prikazan
program URASET
Procesor podpira različne odzive na prekinitve, pri
čemer Partner uporablja naslednji način. Najprej shrani
PC na sklad, nato s podatkovnega vodila prebere 8-bitni
podatek (data) in iz njega sestavi 16-bitni pomnilniški
naslov, kjer zgornjih 8 bitov dobi iz posebnega registra
I (gre za bazni register prekinitvenih vektorjev), zatem
prebere 16-bitno besedo s tako sestavljenega naslova; ta
beseda je naslov isrAddr prekinitveno servisne rutine
naprave, t.j,
isrAddr = M16[2
8 · I + data].
Procesor podpira dva ločena naslovna prostora: 16-
bitni pomnilniški naslovni prostor (prikazuje ga slika
2), ki ga zasedata delovni pomnilnik (RAM), in bralni
pomnilnik (ROM), ter 8-bitni vhodno-izhodni naslovni
prostor, ki ga zasedajo naprave. Računalnik Partner
ima 125 kB delovnega pomnilnika, procesor Z80A pa
lahko naslavlja le 64 kB, zato je dostop do celotnega
pomnilnika urejen preko dveh t. i. bank. Vsaka banka
je velika 61 kB, poleg tega pa je še 3 kB skupnega
stalnega pomnilnika; skupaj tako dobimo 2 · 61 kB +
3 kB = 125 kB. Prva banka in skupni del pomnilnika
sta rezervirana za operacijski sistem, druga banka pa je
namenjena uporabniški programski opremi.
Slika 2: Organizacija pomnilnika v Iskra Delta Partnerju
ROM ob zagonu računalnika zaseda spodnjih 8 kB.
Njegova glavna naloga je nalaganje operacijskega sis-
tema, ki ga nato izključi in prostor zasedeta banki.
2.2 V/I naprave
Računalnik Partner ima vgrajen disketni pogon za
5,25-palčne diskete, pri čemer je format dvostranski, na
EMULATOR RAČUNALNIKA ISKRA DELTA PARTNER 187
vsaki strani je 73 sledi, v vsaki sledi je 18 sektorjev in v
vsakem sektorju je 256 bajtov. Skupna kapaciteta disket
je tako 657 kB, sektorji pa so prepleteni v razmerju
2:1, vendar BIOS (angl. basic input/output system) to
prikrije. Za branje teh disket na sodobnem računalniku
je treba uporabiti poseben krmilnik, npr. KryoFlux [14].
Model Partner WF/G vsebuje tudi trdi disk Seagate
ST-412 s kapaciteto skoraj 10 MB [13], pri čemer ima
ta 1224 sledi, vsaka sled vsebuje 32 sektorjev in vsak
sektor 256 bajtov.
2.3 Operacijski sistem
Partner za svoj operacijski sistem uporablja CP/M
(angl. Control Program for Microcomputers), ki ga je
razvilo ameriško podjetje Digital Research. To je enoo-
pravilni diskovni operacijski sistem za mikroračunalnike
s procesorjem Intel 8080 ali združljivim, kar velja za
Zilogov Z80A. CP/M programom nudi osnovne storitve
za delo z datotekami in osnovne funkcije za vhodno-
izhodne naprave [15].
Operacijski sistem je sestavljen iz več delov. Prvi
del je BIOS, ki se razlikuje glede na računalnik in
ga priskrbi izdelovalec računalnika. Partnerjev BIOS
poleg zahtevanih funkcij za CP/M vsebuje še funkcije
za risanje grafičnih primitivov [13]. Njegove funkcije
kliče drugi del, ki se imenuje BDOS (angl. basic disk
operating system) in je neodvisen od strojne opreme
ter implementira višjenivojske funkcije, ki jih kličejo
uporabniški programi. Kot tretji del CP/M vsebuje kon-
zolski ukazni interpreter CCP (angl. console command
processor), ki podpira zaganjanje programov, delo z
datotekami in druge sistemske programe.
3 EMULATOR
3.1 Zgradba emulatorja
Kot v pravem računalniku tudi v emulatorju navidezna
centralna procesna enota (CPE) nadzira in usklajuje de-
lovanje preostalih naprav. Emulator na najvišjem nivoju
izvaja ukaze v emuliranem procesorju. Ko ta zahteva
vhodno-izhodno operacijo, jo izvede in nadaljuje.
Naprave, s katerimi dela človek (tipkovnica, miška,
zaslon), zahtevajo posebno obravnavo. Na pravem Par-
tnerju se slika na zaslonu osvežuje s frekvenco 50 Hz
sočasno z delovanjem procesorja, v emulatorju pa se
zaradi enostavnosti emulacija procesorja in izrisovanje
izvajata izmenično.
Natančneje, v vsaki iteraciji glavne zanke se izvede
4 MHz/50 Hz = 80000 procesorskih ciklov, nato se
izriše zaslonska slika, če se je spremenila. Sprožijo se
tudi morebitne čakajoče prekinitve. Potem emulator čaka
20 ms (1/50 s) ali manj (odvisno od tega, kako dolgo je
trajalo izrisovanje slike) in zanka se ponovi.
Tako emulirani procesor doseže hitrost, ki je približno
enaka kot v pravem Partnerju (morebitne zakasnitve,
ki jih zahteva DRAM (angl. dynamic RAM), se ne
upoštevajo). Hkrati emulator preverja, ali je bila pri-
tisnjena tipka na tipkovnici, ali je bil pritisnjen ali
spuščen gumb na miški in ali je bila miška premaknjena.
Te dogodke posreduje ustreznemu modulu, ki ustrezno
posodobi stanje naprave, ki bo programski opremi vidno
ob naslednjem branju, in v primeru tipkovnice sproži
prekinitev, da obvesti programsko opremo o pritisku
tipke.
3.2 Centralna procesna enota
Za emulacijo CPE smo uporabili knjižnico Zymosis
[16]. Uporaba knjižnice je tako rekoč poljubna, ker
je avtor knjižnico deklariral kot javno dobro (angl.
public domain). Knjižnica natančno implementira emu-
lacijo procesorja Z80, vključno z nedokumentiranimi
inštrukcijami in drugimi podrobnostmi. Za večjo pre-
nosljivost smo knjižnico še nekoliko prilagodili.
Emulirani procesor se z napravami povezuje preko
mehanizma povratnih klicev (angl. callback). To je me-
hanizem, kjer knjižnici podamo neki del kode (npr.
preko naslova funkcije), ki se nato izvede ob vnaprej
predvideni situaciji. Takšna situacija nastopi, ko npr.
emulirani procesor potrebuje dostop do pomnilnika ali
V/I naprave, zato pokliče ustrezno funkcijo za izvedbo
bralne oz. pisalne operacije. Tako za pomnilnik (RAM
in ROM) skrbi en par funkcij, za naprave pa se bralno-
pisalna zahteva preusmeri na ustrezni modul, ki skrbi za
napravo.
Povezavo naprav (vključno z glavnim pomnilnikom)
s CPE izvedemo tako, da za vsako napravo implemen-
tiramo vsaj naslednje funkcije:
• Ponastavitev naprave: Funkcijo za ponastavitev na-
prave knjižnica pokliče ob začetku emulacije in
vsakič ob resetiranju procesorja.
• Branje podatkov: Funkcija kot argument prejme
naslov vrat, prebere vrednost in jo vrne.
• Pisanje podatkov: Funkcija prejme naslov vrat in
vrednost, ki jo nato zapiše v napravo. Ta nato glede
na zapisano vrednost izvede ustrezno operacijo.
Naprave lahko tudi sprožajo prekinitve, vendar ker
je vsaka naprava drugačne narave, za to ni enotnega
mehanizma. V nadaljevanju opišemo izvedbo emulacije
nekaterih pomembnejših naprav.
3.3 Pomnilnik
Izvedba pomnilnika kot navidezne naprave je morda
najbolj preprosta. V emulatorju je pomnilnik (tako RAM
kot ROM) le polje, do katerega emulirani procesor
dostopa preko povratnih klicev. Ob vsakem dostopu
se pomnilniški naslov prevede iz naslovnega prostora
emuliranega procesorja v naslovni prostor gostitelja, kjer
se nato izvede še bralna oz. pisalna operacija.
Naslovni prostor Partnerja je grafično predstavljen
na sliki 2. Polje, ki predstavlja pomnilnik, je treba na
začetku emulacije inicializirati, tako da se v začetek po-
lja naloži vnaprej pripravljena slika bralnega pomnilnika.
188 HORVAT, MIHELIČ
3.4 Tekstovni prikaz
Za krmiljenje zaslona in tekstovni prikaz v Partnerju
skrbi napredni zaslonski krmilnik (angl. advanced video
display controller, AVDC), ki temelji na čipu Signetics
SCN2674 [17]. Čip lahko deluje na različne načine, v
Partnerju pa se uporablja t. i. samostojni način, kjer
ima AVDC svoj pomnilnik, ki ni neposredno dostopen,
temveč ga procesor upravlja s pošiljanjem posebnih
ukazov.
Pomnilnik je sestavljen iz dveh delov velikosti 4 kB,
pri čemer prvi del vsebuje kode znakov, drugi pa njihove
atribute [13]. Primer nekaterih podprtih ukazov:
• izbira inicializacijskega registra,
• vklop oz. izklop kurzorja,
• vklop oz. izklop prekinitev,
• zapis znaka in atributov na naslov kurzorja,
• premik kurzorja na naslednji naslov,
• zapis več enakih znakov in atributov.
Več podrobnosti o uporabi čipa v računalniku Partner je
predstavljenih v [18].
Kot je razvidno iz [17], čip AVDC za generiranje slike
uporablja še generator zaslonskih znakov (vsebuje bitne
slike znakov) in krmilnik grafičnih atributov (nadzoruje
utripanje, podčrtavanje, osvetlitev in barvo znakov), ki
pa procesorju nista neposredno dostopna, zato ju ni
treba posebej emulirati. Njune funkcije, pomembne za
delovanje AVDC, zato izvedemo kar v istem modulu.
Tekstovna slika je sestavljena iz več vrstic, vsaka od
njih pa naprej iz več vrstic pikslov. V tem vrstnem redu
poteka tudi izris slike v čipu AVDC, zato se vsaka vrstica
v njegovem pomnilniku prebere večkrat. Emulator pa
nima neposrednega dostopa do strojne opreme gostitelja,
zato sliko najprej v celoti izriše v vmesni pomnilnik in
jo nato posreduje na gostiteljev zaslon.
Partner podpira trinajst naborov znakov: poleg ju-
goslovanskega in ameriškega nabora še nekatere druge
(od teh so trije nedokumentirani). Žal procesor do slik
znakov ne more dostopati, zato smo jih za potrebe
emulatorja preprosto prerisali.
Znaki se tako odebelijo, ločljivost slike pa ostane enaka. BIOS to zastavico
v 80-stolpčnem načinu nastavi, v 132-stolpčnem načinu pa jo pobriše,
vendar obe stanji delujeta v obeh načinih. To prikazuje slika 3.1.
• Zastavica, ki negira sliko; svetli piksli postanejo temni in obratno.
• Zastavica, ki jo emulator uporablja za razločevanje med 80-stolpčnim in
132-stolpčnim načinom, drugače pa njen pomen ni znan. V slednjem so
znaki ožji.
Slika 3.1: Nabor znakov DCGG v 80- in 132-stolpčnem načinu, z odebelitvijo in brez.
V emulatorju so registri in pomnilnik AVDC shranjeni v poljih. Slika se izriše
kot na pravem AVDC (z izjemo, da procesor medtem stoji); za vsako vrstico
se preberejo znaki z naslova, ki je določen v vrstični tabeli, za vsak stolpec
se glede na njegove atribute določi barva ospredja (torej barva samega
znaka) in ozadja (ki zapolni preostanek pravokotne celice). Potem se znak
(oz. polovica ali četrtina znaka, če so znaki v vrstici dvojne širine ali višine)
izriše na tistem mestu. Pri tem se tudi skalira in odebeli, če je treba.
AVDC lahko tudi sproža prekinitve procesorju. Partnerjev BIOS omogoči le
42
Slika 3: Nabor znakov generatorja zaslonskih znakov v 80-
stolpičnem načinu
Primer nabora znakov je na sliki 3. Partner podpira
80- in 132-stolpični način prikaza, pri čemer piksle v
prvem načinu horizontalno odebeli. Oba načina imata
26 vrstic. Emulator čipa sliko izriše po znakih, pri tem
se za vsak znak glede na njegove atribute določi barva
ospredja (barva znaka) in barva ozadja, nato se znak (oz.
njegova ustrezna polovica ali četrtina, če gre za dvojno
širino ali višino) izriše na ustreznem mestu. Pri tem se
tudi ustrezno skalira in odebeli, če je treba.
Čip AVDC lahko tudi sproži različne prekinitve,
pri čemer Partnerjev BIOS omogoči le prekinitev ob
intervalu navpičnega vračanja (angl. vertical blanking
interval). Posledično smo se odločili le za emulacijo te
prekinitve, preostalih pa ne (npr. prekinitve, ki se proži
ob začetku izrisa prve vrstice pikslov vsake vrstice).
3.5 Grafični prikaz
Grafična različica Partnerja poleg čipa AVDC vsebuje
še grafični procesor (angl. graphic display processor,
GDP) Thomson EF9367 [19].
GDP ima svoj pomnilnik, velik 128 kB, ki vsebuje
dve t. i. strani, katerih ločljivost je lahko 1024×512 ali
1024×256 pikslov, pri čemer vsak piksel zavzame en bit.
Medtem ko programska oprema riše na eno stran, lahko
GDP prikazuje drugo (ali isto) stran. Grafika na zaslonu
prekrije besedilo, ki ga prikazuje AVDC.
Tudi do grafičnega pomnilnika CPE nima neposre-
dnega dostopa. Bralne in pisalne operacije sproža s
pošiljanjem ukazov, npr.:
• risanje črt z Bresenhamovim algoritmom v različnih
slogih,
• risanje besedila v pisavi, vgrajeni v ROM čipa GDP
(različna od pisave AVDC), pokončno ali ležeče,
vodoravno ali navpično, v poljubni velikosti,
• brisanje celotne slike,
• določanje, ali se piksli “rišejo” (prižigajo) ali
“brišejo” (ugašajo),
• branje vrednosti piksla.
Več podrobnosti o čipu in njegovi rabi v Partnerju je
obrazloženih v [18].
Emulator ukaze za GDP izvaja tako, da spreminja
sliko v polju, kjer vsak piksel zaseda en bit. Ko je treba
vsebino zaslona osvežiti, se vsebina vidne strani izriše;
za prižgane piksle to pomeni, da se svetlosti tistega
piksla na zaslonu prišteje neka konstanta. Tako se slika
združi s tisto, ki jo je prej narisal AVDC.
3.6 Združitev tekstovnega in grafičnega prikaza
Sliki, ki ju generirata AVDC in GDP, sta neodvi-
sni. Emulator mora za prikaz sliko celotnega zaslona
izrisati v polje kvadratnih pikslov enakih velikosti. Na
vprašanje, kaksno ločljivost slike in gostoto pikslov
uporablja Partner, ni enotnega odgovora, saj:
• AVDC generira sliko 80×26 ali 132×26 znakov.
Vsak znak je velik 8×11 pikslov. To je skupaj
640×286 oz. 1056×286 pikslov, pri čemer so v pr-
vem primeru piksli še dodatno raztegnjeni v širino.
• GDP generira sliko velikosti 1024×256 ali
1024×512 pikslov; le v drugem primeru so piksli
kvadratni (gostota je približno 128 dpi v obe
dimenziji).
EMULATOR RAČUNALNIKA ISKRA DELTA PARTNER 189
Maksimum obeh dimenzij je 1056×512. V resnici pa
je slika čipa AVDC nekoliko večja od slike čipa GDP
(približno za višino ene vrstice besedila v vsako smer).
Treba jo je torej skalirati, vendar dovolj hitro in tako, da
je besedilo še vedno dovolj estetsko, saj je treba sliko
izrisati do 50-krat na sekundo. Za sliko čipa GDP to ni
problem, ker so piksli ali kvadratni ali pa podvojeni v
višino.
Odločili smo se za ločljivost 1056×572 oz. 1024×572,
če je zaslon gostitelja ožji od 1056 pikslov. Pri tem velja:
• Višina slike AVDC se v vsakem primeru podvoji
(zato višina 572 pikslov).
• Če AVDC prikazuje 80 stolpcev, se vsak drugi
piksel podvoji v širino; slika AVDC je potem široka
960 pikslov, (kar je manj kot slika GDP, vendar
videz večine aplikacij zaradi tega ne trpi) in je
vodoravno centrirana.
• Če AVDC prikazuje 132 stolpcev in je zaslon ožji
od 1056 pikslov, je vsak četrti znak širok samo 7
pikslov namesto 8. Slika AVDC je potem široka
1023 pikslov.
• Slika GDP se podvoji v višino, če je izbrana
ločljivost 1024×256, drugače pa se ne skalira. V
vsakem primeru se navpično centrira.
• Če je zaslon širši od 1024 pikslov, se slika GDP
vodoravno centrira.
3.7 Serijski vmesnik
Partner ima lahko ena ali troja serijska vrata, ki
ustrezajo standardu RS-232-C in uporabljajo konektor
DB-25 [13]. Zanje skrbita dva krmilnika, od katerih
ima vsak dva kanala, pri čemer vsak kanal zaseda dva
vhodno-izhodna naslova [13], [20]. Prvi je podatkovni
naslov, s pisanjem na katerega se sproži pošiljanje, če je
krmilnik na to pripravljen, z branjem pa se dobi čakajoči
podatek, če je na voljo. Drugi je naslov, ki se uporablja
za branje statusnih informacij (npr. ali je prejel podatek,
ki ga mora aplikacija prebrati) in spreminjanje nastavitev
(npr. hitrosti komuniciranja). Prejemanje in pošiljanje
podatkov poteka sinhrono. Emulator samih vrat posebej
ne emulira, emulira pa nekatere naprave, priključene
nanje.
3.8 Tipkovnica
Partnerjevo tipkovnico (prikazana je na sliki 4) je
izdelalo podjetje Gorenje in se priključi na serijska
vrata, vendar s konektorjem DIN 5. Z računalnikom
komunicira s hitrostjo 300 bitov na sekundo [13].
Tipkovnica ima poleg alfanumeričnih tipk in nu-
meričnega dela še nekaj posebnih tipk, ki jih danes
standardne tipkovnice nimajo. Emulator jih zato preslika
na ustrezne tipke na čim bolj podobnih mestih.
Kode, ki jih generirajo tipke, so v večini primerov
enake kodam znakov ASCII (angl. American standard
code for information interchange), ki jih predstavljajo.
Pri tem posebne tipke, kot so SHIFT, CTL in CAPS,
vplivajo na generirane kode, same pa kod ne generirajo.
Slika 4: Partnerjeva tipkovnica
Posledično računalnik neposredno ne zazna teh tipk in
med njimi tudi ne loči, npr. med kombinacijo SHIFT+A
in tipko A v načinu velikih črk (CAPS).
Nadalje je računalnik s prekinitvijo obveščen le o pri-
tisku (vendar ne spustu) tipke, če pa je tipka pritisnjena
dalj časa, se ustrezna koda pošilja ponavljajoče.
Tipkovnica ima tudi osem lučk in zvočnik, ki se lahko
oglaša z dolgim, kratkim ali zelo kratkim piskom, kjer se
slednji opcijsko proži ob pritisku tipk. Oboje je mogoče
upravljati programsko s pošiljanjem 8-bitnih vrednosti,
pri čemer nekatere vrednosti spreminjajo način delova-
nja tipkovnice, npr.:
• ali tipke ob pritisku povzročijo pisk,
• ali daljši pritisk tipke sproži ponavljanje kode,
• ali je v rabi jugoslovanski (QWERTZ) ali ameriški
(QWERTY) razpored tipk.
Uporabnik do teh in tudi drugih nastavitev pride preko
programa, vgrajenega v BIOS, ki ga prikliče s tipko SET
UP.
Med razvojem smo ugotovili, da obstajata vsaj dva
različna modela tipkovnice, saj se je tista, ki smo jo imeli
na voljo, odzivala na drugačne ukaze, kot jih je pošiljal
BIOS. Zaradi boljše uporabniške izkušnje smo emulator
prilagodili modelu, kot ga predvideva BIOS. Večina
aplikacij tipkovnico le bere (preko funkcij BDOS), zato
razlika v modelih ne pomeni velike težave.
Ko emulator zazna pritisk prave tipke, jo preslika v
ustrezno kodo in sproži prekinitev serijskega vmesnika
ter pri tem predvaja še ustrezen pisk, če je ta opcija
vklopljena. BIOS se potem odzove z branjem podatkov-
nega registra serijskih vrat, preko katerega mu emulator
poda preslikano kodo tipke. Ob daljšem pritisku tipke
in vklopljenem ponavljanju tipk emulator nato še naprej
periodično sproža prekinitve, dokler tipka ni spuščena.
3.9 Disketni pogon in trdi disk
Partnerjev ROM omogoča zaganjanje operacijskega
sistema tako z disketnega pogona kot s trdega diska, ki
ga ima le model WF/G. Tega upravlja krmilnik Xebec
S1410, o krmilniku prvega pa skorajda nismo imeli
nobenih informacij.
Zato in tudi iz želje po čim prejšnjem delovanju CP/M
smo se odločili za emulacijo na višjem nivoju, tako
imenovano virtualizacijo na nivoju gonilnika [4], kjer
190 HORVAT, MIHELIČ
smo v emulatorju implementirali prestrezanje diskovnih
funkcij. Ta pristop bi se dalo uporabiti tudi za druge
naprave, vendar smo se ga zaradi želje po čim boljši
emulaciji izogibali.
Na srečo CP/M vedno kliče BIOS skozi dokumenti-
rane vstopne točke, zato emulator pred izvedbo vsakega
strojnega ukaza preveri vrednost v PC in če se ujema s
katero od vstopnih točk za diskovne funkcije, emulator
izvede želeno operacijo in vrne ukaz RET, ki povzroči,
da se prava funkcija ne izvede. Natančneje, emulator
to stori za funkcije HOME, SELDSK, SETTRK, SET-
SEC, SETDMA, READ, WRITE in SETBNK.
Ta metoda dobro deluje, ker je CP/M edini operacijski
sistem za Partnerja in ker večina aplikacij ne dostopa
do teh naprav neposredno, ampak preko operacijskega
sistema. Nam znani izjemi sta predvsem programa WF
in DISKETTE, ki sta namenjena prav temu, da preve-
rita delovanje trdega diska in njegovega krmilnika oz.
trenutno vstavljene diskete, in program FORMAT, ki
formatira diskete. Tudi ROM do teh naprav dostopa
neposredno (saj drugače ne more začeti nalaganja opera-
cijskega sistema), zato emulator prestreže tudi nekatere
njegove funkcije.
3.10 Ura realnega časa
Poznavanje datuma in ure Partnerju omogoča ura re-
alnega časa, ki jo napaja baterija. Procesorju je dostopna
kot množica registrov, ki vsebujejo časovne komponente
(tisočinke, sekunde, minute, ure, dan, mesec, zadnji dve
števki leta) v obliki “packed BCD”. Vsak register ima
svoj V/I naslov, ki je namenjen za branje in pisanje.
Emulator dobi datum in čas od gostiteljevega ope-
racijskega sistema. Ker Partnerjev BIOS in CP/M ne
podpirata datumov po letu 1999 (zaradi hroščev se ne
izpišejo pravilno; to bi se sicer dalo popraviti), emulator
od trenutnega leta odšteje večkratnik 28, da je leto
manjše od 2000 (npr. 2018− 28 = 1990). Gregorijanski
koledar se namreč ponovi na vsakih 28 let; npr. 1. julij
je bila sobota tako leta 2017 kot 1989, 31. julij pa
ponedeljek (ta rešitev deluje do 28. februarja 2100).
K uri realnega časa spada tudi majhen pomnilnik,
namenjen za shranjevanje uporabniških nastavitev. Emu-
lator vsebino tega pomnilnika ob zagonu prebere iz
datoteke (oz. uporabi privzete vrednosti), ob izhodu pa
jo shrani, če so se nastavitve spremenile.
4 RAZPRAVA
Preden zaključimo, podajmo še kratko ovrednotenje naše
rešitve v smislu smernic ovrednotenja emulacije kot
metode digitalnega ohranjanja [21], pri čemer se osre-
dinimo predvsem na natančnost emulacije, prenosljivost
emulatorja in na uporabniško izkušnjo.
Naš glavni cilj pri razvoju je bila kar se da na-
tančna emulacija. Kljub temu se delovanje emulatorja
v nekaterih podrobnostih razlikuje od delovanja pravega
Partnerja.
Večina razlik se navezuje na sočasnost delovanja
pravih naprav, ki so v emulatorju izvedene zaporedno.
To se odraža pri emulaciji AVDC in GDP, kjer se
spremembe v njunih registrih oz. pomnilniku uveljavijo
le periodično namesto v realnem času, saj emulator
ne poustvari delovanja zaslona s katodno cevjo. Druga
stvar, povezana s časom, so razne zakasnitve strojne
opreme kot posledica njenega sočasnega delovanja. Pri-
mer je pomnilnik (DRAM), do katerega je dostop v
emulatorju z vidika gosta takojšen.
Prenosljivost emulatorja smo dosegli z uporabo pro-
gramskega jezika C in knjižnice Simple DirectMedia
Layer [22], ki priskrbi enoten vmesnik za upravljanje V/I
naprav na številnih operacijskih sistemih (preizkušeno
na Windows, Mac OS, OS/2, Haiku). Preko okolja Em-
scripten [23], ki kodo iz jezika C prevede v JavaScript,
pa je emulator mogoče (omejeno, brez zvočnih učinkov)
izvajati tudi v spletnem brskalniku.
Uporabniško izkušnjo emulatorja pa smo nadgradili
z uporabo zvočnih posnetkov trdega diska, tipkovnice
in stikal za vklop oz. izklop in resetiranje. Tudi slika na
zaslonu je takoj po “vklopu” črna, šele nato doseže polno
svetlost, medtem pa se predvaja zvok zagona trdega
diska.
Med Partnerjevo programsko opremo, ki zahteva na-
tančnejše delovanje emulatorja, najdemo tudi grafično
aplikacijo VIGRED, katere zaslonska slika je prikazana
na sliki 5.
Slika 5: Zaslonska slika aplikacije VIGRED v emulatorju
5 SKLEP
Na začetku projekta zaradi težav z disketnim po-
gonom in serijskimi vrati ter pomanjkanjem doku-
mentacije nismo vedeli, ali nam bo uspelo narediti
delujoč emulator. Težave smo uspešno prebrodili in
z nekaj znanja, sreče ter obratnega inženiringa nam
je vseeno uspelo narediti emulator, ki se z vidika
uporabnika obnaša skoraj enako kot pravi Partner.
Večina zbrane dokumentacije, kakor tudi končna iz-
vedba emulatorja, je na voljo v okviru spletne strani
http://matejhorvat.si/sl/slorac/delta/partner/.
Projekt je trajal okrog štiri mesece, sama programska
koda (brez knjižnic) obsega okrog 3500 vrstic. Poleg
EMULATOR RAČUNALNIKA ISKRA DELTA PARTNER 191
tega smo napisali še okrog 1000 vrstic dodatne kode v
različnih jezikih, npr. kodo za izdelavo bitne slike trdega
diska in bralnega pomnilnika itd.
Emulatorju bi lahko dodali še emulacijo nekaterih
naprav, kot so npr. tiskalnik, risalnik in grafična tablica,
ter tudi funkcije, ki bi izboljšale uporabniško izkušnjo,
kot so npr. integracija z datotečnim sistemom gostitelja,
skupno odložišče med emulatorjem in gostiteljem itd.
Za konec omenimo še, da trenutno na Fakulteti za
računalništvo in informatiko Univerze v Ljubljani iz-
vajamo študentski projekt, s katerim skušamo pridobiti
dokumentacijo in druge vire še o drugih starodobnih
slovenskih računalnikih, ki pa so bili morda manj upo-
rabljani in izdelani v še manjših količinah kot Partner.
Na podlagi teh rezultatov upamo, da v prihodnosti lahko
izdelamo še kakšen emulator slovenskega starodobnega
računalnika.
ZAHVALA
Zahvaljujemo se Janezu Kožuhu, ki je muzeju Fakultete
za računalništvo in informatiko Univerze v Ljubljani
doniral delujoč računalnik Iskra Delta Partner, in izr.
prof. dr. Veselku Guštinu za vso pomoč in trud, ki ga
vlaga v fakultetni računalniški muzej. Za pomoč pri iz-
delavi bitnih slik Partnerjevih disket in iskanju ustreznih
disketnih pogonov se zahvaljujemo Tadeju Pečarju in
doc. dr. Tomažu Dobravcu. Za fotografiji Partnerja in
razne nasvete se zahvaljujemo dr. Gašperju Fele Žoržu
in Službi za komuniciranje FRI za izposojo fotoaparata.