В этой статье рассказывается о том, как была спроектирована и изготовлена реплика микро-ЭВМ «Поиск-2», производимого Киевским заводом «ЭЛЕКТРОНМАШ» в начале 90-х годов.
Первое знакомство
В детстве я стал счастливым обладателем ЭВМ «Поиск-2». В этом аналоге XT-шки использовался отечественный 8086-й процессор КР1810ВМ86М на 8Мгц. Из особенностей можно выделить часы с батарейкой на «борту» и BIOS, в настройки которого попадаешь при включении, нажав DEL.
BIOS позволял компьютеру работать с дисководами 1.2Мб и 1.44Мб, выставлять текущее время и настройки для MFM-винчестера (посредством выбора одного из нескольких заранее подготовленных вариантов).
И ещё на плате было место под 2 мегабайта ОЗУ. Второй мегабайт использовался в качестве EMS. Микросхемами памяти выступали КР565РУ7И(К) и КР565РУ5. Судя по документации, существовало четыре комплектации компьютера: с ОЗУ 640Кб, с ОЗУ 2Мб и эти же два варианта с доставленным сопроцессором КМ1810ВМ87. На практике же часто встречались платы и с 1Мб ОЗУ.
В моём компьютере были 640Кб ОЗУ, 5-дюймовый дисковод для работы с дискетами 720Кб и видеокарта Hercules, что значительно сужало диапазон запускаемых игр. Не смотря на эти ограничения, я с огромным интересом продолжал постигать компьютерные премудрости.
Назад в прошлое
Ни для кого не секрет, что есть люди, увлечённые антиквариатом. И сейчас существуют целые сообщества коллекционеров антикварных компьютеров. Изредка я тепло вспоминал свой «Поиск-2»: бурчание дисковода и чёрнобелую картинку на мониторе. С тех далёких времён осталась лишь клавиатура и пачка дискет 5,25" ГМД-130. В один из таких ностальгических моментов зародилась робкая мысль попробовать отыскать компьютер, чтобы вновь почувствовать теплоту его работы. Пройдясь по интернет-магазинам и тематическим форумам, я понял, что найти его в 2015-м уже не так и просто — те немногие экземпляры, которые попадались, оказывались непригодными для работы. Причин этому было несколько: во-первых, основной проблемой отечественной электроники являлись дорогостоящие детали, которые люди очень любили выкушивать и сдавать на драг.металлы. «Поиск-2» исключением не стал — на материнской плате располагалось огромное количество КМ-ок (таких зелёных конденсаторов) и ещё 8 слотов ISA-8 с позолоченными контактами.
Во-вторых, качество самой материнской платы оставляло желать лучшего. Их ремонт, по словам специалистов, сопровождался отслаиванием дорожек. Шансы получить рабочий «Поиск-2» стремительно таяли.
Если гора не идёт к Магомету...
Но метастазы ностальгии уж очень глубоко пустили свои корни и требовали не отказываться от мечты! И я поддался их влиянию. Итак, передо мной встала задача, с подобием которой раньше сталкиваться не приходилось: будучи далёким от схемотехники и монтажа, я захотел каким-то образом собрать этот компьютер. Прикинув по незнанию все шансы (сейчас на эту идею я смотрю уже по-другому), я пришёл к выводу, что можно было бы попробовать изготовить новую качественную печатную плату и на её основе уже собрать «Поиск-2».
Одной из движущих сил были несколько вариантов принципиальной схемы компьютера, найденные в глубинах сети. Тщательно их сравнив, я выбрал один, показавшийся мне наиболее полным. Фрагмент схемы:
Дело оставалось за «малым» — нужно было определиться с инстументом и освоить его! Я прочитал уйму отзывов и мнений и остановился на «Altium Designer». Действовать решил в такой последовательности:
— сначала нарисовать схему и попробовать развести дорожки
— потом, если я все-таки доберусь до какого-то результата в проекте схемы, поискать возможности достать необходимые комплектующие. На форумах специалисты убеждали, что деталей везде хоть пруд пруди, но мало ли…
— если детали действительно несложно достать, найти подходящего производителя, чтобы заказать один или несколько тестовых экземпляров платы
— пока плата изготавливается, заниматься покупкой комплектующих
— монтаж и запуск.
Через тернии к проекту
Ну что ж, вернемся к «Altium Designer». К процессу проектирования требовался серьёзный подход. Изначально редактор ничего не знает о компонентах, которые будут использоваться — нужно добавить все их параметры в библиотеку. В процессе «рисования» выяснилось, что выводы питания на микросхемах в такого рода редакторах обычно находятся «в уме» и на схемах не указываются. Это привело к пересмотру библиотеки и сверке со спецификациями. Шаг за шагом я добавлял новые элементы, расставлял и соединял их на схеме:
И вот наконец-то последний контакт соединен, а схема тщательно сверена с оригиналом. Пришло время расставить все компоненты на виртуальной плате, и оказалось это довольно непросто. Дело в том, что на руках у меня не было ни одного оригинала, чтобы можно было как-то измерить расстояния от краёв и между компонентами. На помощь пришло множество фотографий платы, найденных на форумах и сайтах. Некоторые из них оказались довольно детальными: на них можно было разглядеть не только маркировку микросхем, но и координатную сетку.
Благодаря этой самой сетке я и начал расставлять компоненты. Все они были конечно же отечественными, с метрическим шагом между выводами. У наших микросхем этот шаг равен 2,5мм (в отличие от импортных — 2,54мм). И в шаге помещалось два деления координатной сетки. Таким образом, одно деление составило 1,25мм.
Скоротав несколько вечеров за этим делом, я призадумался — что-то не сходилось. В некоторых местах взаиморасположение компонентов упорно не хотело соответствовать оригиналу. После очередного изучения фотографий платы обнаружилось, что недалеко от ISA-слотов в координатной сетке есть какой-то подозрительный переход. Я сразу же догадался: ISA-слоты сделаны в соответствии с международным стандартом, и координатная сетка для них отличается от метрической. После корректировки размеров общая картина наконец стала походить на оригинал.
Мои глаза!
Настал долгожданный момент — я смогу опробовать магию автоматического роутинга! И после нескольких попыток с разными настройками у меня сложилось двоякое впечатление: автороутинг крут, но воспользоваться им я не смогу… «Altium Designer» тщательно выискивал возможные пути соединения контактов, вычерчивая замысловатые узоры, но рисунок был очень уж далёк от оригинала:
Выше я упоминал, что не разбираюсь в тонкостях электроники, и правильность автоматической прокладки дорожек не смог бы оценить и подавно. Мне предстояло проложить дорожки вручную, ориентируясь на имеющиеся фотографии. И всё бы ничего, если б не размытые и засвеченные области на фото. Это походило на своего рода головоломку, в которой разводку в некоторых местах приходилось делать методом исключения неприемлемых вариантов, так или иначе мешающих прокладывать хорошо видимые дорожки. Прошёл месяц, и в один из вечеров я с удивлением обнаружил, что все дорожки на плате разведены, за исключением пары-тройки контактов.
Меня очень радовал тот факт, что дорожки совпали с фотографиями оригинала, а значит, схема, по которой я начинал делать проект, оказалась верной. Оставались несколько контактов, которые просто не получалось соединить — на фото от них не отходили дорожки, да и не было места, где можно было бы их проложить. Решение подсказал один из обладателей оригинала: контакты предположительно соединялись по одному из внутренних слоёв, так как «прозванивались» мультиметром. Недолго думая, я воплотил эти предположения в своем проекте. Теперь он был готов.
Первый пошел!
Как ни удивительно, но я всё-таки завершил первый пункт своего плана. Настало время узнать, сложно ли будет раздобыть необходимые комплектующие для сборки компьютера. Я и раньше, ещё в процессе «рисования», искал потенциальные места, где приобрести те или иные детали. По большей части дефицита деталек на рынке не было. Практически любую из них можно найти если не на местном радиорынке, то в различных интернет-магазинах.
Отдельного внимания заслуживают оригинальные процессоры (именно они и должны использоваться в «Поиске-2»), которые я приобрёл в количестве 3 шт. (на всякий случай) у производителя «Квазар-ИС»:
Стало ясно, что основной задачей остается определение производителя тестовых экземпляров платы. Изучив ряд китайских фирм, я остановился на одной. Она позволяла изготовить минимум пять экземпляров плат. Чтобы испробовать все варианты, я решил пройтись и по отечественным производителям. И один из них предложил мне изготовить плату в единичном экземпляре.
Учитывая то, что на плате могли быть ошибки, я согласился на это предложение. К тому же, этот заказ обошёлся мне значительно дешевле в сравнении с китайским.
Пробный экземпляр запустили в производство, и пути назад уже не было: я принялся искать необходимые детали. Стоит заметить, что марки компонентов на схеме слегка отличались от тех, которые использовались на практике (на схеме большинство микросхем логики были 555-й серии, в то время как на всех фотографиях красовались 1533-й). Я решил, что набор микросхем должен максимально соответствовать наборам с фотографий. Прошло ещё немного времени, и ко мне приехала новенькая плата:
Последний пункт плана
Теперь всё необходимое было у меня в руках. Оставалось выполнить монтаж компонентов на плату. Мне хватило ума не осуществлять сборку самому, хотя изначально набор представлялся таким конструктором, который спаяешь, и если все детальки хорошие, он заработает. На одном из тематических сайтов я познакомился с человеком, который с огромным энтузиазмом взялся за эту задачу, ведь это была первая реплика «Поиска-2».
После нескольких дней работы детали оказались на своих местах, и плата теперь выглядела так:
Настал долгожданный момент запуска, и… увы, ничего не заработало. Вот тогда ко мне пришло понимание, насколько сложной задачей был поиск неисправностей в столь сложном комплексе. Мастеру пришлось тщательно изучить работу всех узлов, в ходе работы он заменил одну микросхему и кварцевый генератор, а так же пару конденсаторов, номинал которых я определил неправильно.
Конечно, с моей стороны не обошлось без ошибок и в схеме (кое-где умудрился перепутать питание с «землей»), и если бы монтаж и запуск я отважился проводить сам, то успехом эта затея не увенчалась бы никогда.
Но благодаря профессионализму мастера через неделю кропотливой работы на экране наконец-то появился щелкающий тест ОЗУ. Для меня это стало тоже маленькой победой — да, ошибки в проекте оказались не фатальными, и в целом всё было верно!
Оставалось сделать парочку незначительных доработок в проекте.
Во-первых, пришлось слегка подкорректировать расположение крепёжных отверстий. Все-таки идеально соблюсти все размеры по фотографиям не удалось.
И во-вторых, проблема с местами для больших микросхем. Мы решили установить их на панельки, а сейчас практически у всех продающихся панелек дюймовый шаг. Появилась необходимость исправить места для микросхем с размерами DIP40, DIP28 и DIP24.
«Поиск» — в массы!
Одновременно с корректировками проекта на специализированных форумах были созданы темы по изучению спроса на данный компьютер. Я подозревал, что он обязательно должен вызвать интерес, так как экземпляров в рабочем состоянии осталось крайне мало, а «новодел» этого компьютера ещё никто не производил. Привлекательным в «Поиске-2» является то, что он фактически совместимый IBM-PC XT компьютер, который «из коробки» поддерживает дисководы высокой плотности (1,2Мб и 1,44Мб), а благодаря стандартным слотам ISA-8 легко расширяется импортными контроллерами. В него можно установить процессор NEC V30, что слегка ускорит его работу, и сопроцессор 8087. Возможно, современному читателю это покажется смешным, но есть достаточное количество людей, которым хочется раздобыть именно такой «древний» компьютер и довести его до совершенства в своем классе.
К слову, сейчас с тестовым экземпляром успешно работают VGA-видеокарта, контроллер портов и дисководов, контроллер XT-IDE, к которому подключен IDE-винчестер, и звуковая карта SoundBlaster Pro. В начале 90-х для меня владение таким набором было просто за пределами мечтаний:
Мои ожидания по поводу спроса более чем оправдались, и сейчас уже изготовлено и распространено 40 печатных плат для ПК «Поиск-2».
Все материалы проекта доступны по этому адресу.
Работа и тестирование
И в завершение статьи хочется продемонстрировать работу компьютера и некоторые тесты — куда же без этого!
Для демонстрации использованы такие комплектующие:
Процессор — NEC V30 D70116D -10
Видеокарта — Realtek PT-505S 256Kb
ISA Floppy and Serial Controller (Sergey Kiselev)+ FDD 3.5" 1.44Mb + FDD 5.25" 1.2Mb
HDD — XT-IDE v2.0 (Sergey Kiselev) + WD Caviar 3.2Gb
Звук — Aztec NX Pro (SoundBlaster Pro)
Автор: Haper
