sábado, 22 de febrero de 2020

PC AMD Am386 25 MHz - 512 KiB FPM RAM

Después de que IBM lanzara el ordenador 5150 en 1981 y le siguieran el 5160 XT en 1983 y el 5170 AT en 1984, el cual dio nombre al estándar de facto "Arquitectura AT", múltiples empresas crearon ordenadores compatibles con esa arquitectura. Mi primer ordenador fue uno de ellos, tenía un procesador 80386 a 25 MHz de AMD y 512 KiB de memoria. No recuerdo muy bien cuando me lo compraron pero su placa base es del año 1991, diez años después del IBM 5150. Muchas cosas habían avanzado y ya eran muy parecidas a los ordenadores actuales, otras seguían siendo casi igual a los primeros ordenadores de IBM.

El ordenador no lo conservo entero y en funcionamiento pero si tengo varias partes. La disquetera y la fuente de alimentación los utilicé para arreglar mi siguiente ordenador, un Pentium 133. La placa base no funciona pero la controladora de discos, la tarjeta gráfica y el monitor si. Era un ordenador muy básico, sin disco duro y con monitor monocromo, pero me sirvió para aprender MS-DOS, programar un poco en BASIC y jugar a juegos como Castle Master.

En la placa base se puede ver como bastantes cosas han cambiado respecto al IBM 5170. La placa es bastante más pequeña (formato Baby-AT) y el número de chips se ha reducido. El número de ranuras ISA es el mismo y ocupan la mayor parte de la placa.

Entre las ranuras ISA se puede ver una inscripción con la fecha de fabricación y otros códigos que parecen indicar que el fabricante es P9H y el modelo 85-05-0072, aunque no he podido encontrar información sobre ninguna empresa con ese nombre.

Tiene un procesador AMD Am386 SX/SXL compatible con el Intel 80386, comúnmente abreviado 386. Funciona a 25 MHz y se encuentra en un QFP (Encapsulado Cuadrado Plano) soldado a la placa. Aún siendo un procesador con gran número de transistores integrados y funcionando a bastante velocidad no es necesario el uso de disipador de calor.

AMD tenía un contrato con Intel para ser fabricante segunda fuente de sus procesadores pero con el 386 tuvieron discrepancias, Intel alegaba que el contrato solo cubría hasta el procesador 80286. Tuvieron un juicio y al final a AMD se le permitió vender su versión del 386, convirtiéndose en un importante competidor para Intel.

El procesador 386 definió lo que se conoce hoy día como Arquitectura IA32. Casi cualquier software de uso actual se puede compilar para que funcione con el conjunto de instrucciones del procesador 386.

El procesador 386 era un procesador con arquitectura de 32 bits, pero el modelo SX era una versión económica con un bus de datos de solo 16 bits y un bus de direcciones de 24 bits, por lo que solo puede direccionar 16 MiB. El modelo SXL de AMD tenía gestión avanzada de energía y bajo consumo.

Para mi ordenador era suficiente ya que solo tenía 512 KiB de memoria en dos módulos SIMM (Single In-line Memory Module) de 30 contactos con 256 KiB. Los módulos están compuestos por dos chips AAA1M304J-07 de FPM-RAM con 128 KiB para la memoria y un D41256L-70 de 32 KiB para el chequeo de paridad. Comparado con ordenadores anteriores la miniaturización de la memoria ha tenido un gran avance.

Además ahora esos módulos se conectan verticalmente en unas ranuras en la placa ocupando aún menos espacio. Por compatibilidad hacia atrás se mantienen 8 zócalos para conectar directamente en la placa memorias de 20 pines.

A la izquierda de las ranuras se puede ver el conector para la fuente de alimentación. Sigue siendo el mismo conector para fuentes AT con sus dos cables de seis contactos.

Debajo del procesador se encuentra un zócalo para el coprocesador matemático Intel 80387.

El BIOS se almacenaba en una memoria NM27C512Q de 64 KiB que ya no está presente en la placa. Debajo del lugar de esa memoria se encuentra el controlador del teclado como parte del BIOS. Seguramente es un microcontrolador Intel 8042, aunque no se indica exactamente que chip es.

El conector del teclado sigue siendo el mismo, un DIN de cinco pines.

El teclado utiliza el protocolo AT pero tiene 102 teclas, 18 más que el modelo F del IBM 5170 y con distinta disposición. El cambio más llamativo es que las teclas de función están arriba y a la izquierda del teclado numérico hay teclas con las funciones adicionales de este como las teclas de dirección o inicio y fin. El teclado ya es prácticamente igual al usado actualmente, solo le faltan los dos botones de Windows y Menú.

Debajo del conector del teclado se encuentra una pila de 3,6 V y 60 mAh para mantener funcionando el reloj en tiempo real y mantener la configuración del BIOS. También se podía conectar una batería externa a un conector de 4 pines.

Parte de la funcionalidad de los múltiples circuitos integrados que acompañaban al procesador para tareas como controlar el bus, gestionar interrupciones o canales de DMA ahora se integran en solo dos chips: OPTI F82C283 y OPTI F82C206.

El chip OPTI F82C283 se encuentra en la parte de arriba e integra el generador de reloj y los controladores de memoria, bus ISA y bus de datos.

El chip OPTI F82C206 está un poco más abajo e integra controlador de DMA, controlador de interrupciones, temporizador y reloj en tiempo real.

En comparación con el IBM 5170 AT los cambios serían los siguientes:

  • OPTI F82C283 integra las funciones de :
    • Controlador de bus Intel 82288
    • Generador de reloj Intel 82284
  • Se mantiene el microcontrolador Intel 8042 como controlador del teclado

Junto al chip F82C206 se puede ver un pequeño resonador de 32768 KHz para el reloj en tiempo real.

En la placa se encuentran dos osciladores: uno de 50 MHz para el procesador y otro de 14,31818 MHz (la misma frecuencia que el del IBM 5150) para compatibilidad con la arquitectura AT.

Las señales de los dos osciladores llegan al chip F82C283, que hace la función de generador de reloj y se encarga de mandar una frecuencia de 50 MHz al procesador y una frecuencia de 8,33 (50/6) o 12,5 (50/4) MHz al bus ISA según configuración. El procesador 386 divide internamente la frecuencia de 50MHz entre dos para su funcionamiento.

Además el chip F82C283 divide la frecuencia de 14,31818 MHz entre 12 para crear una frecuencia de 1,1931816 MHz para el temporizador en el chip F82C206. Es la misma frecuencia usada por los temporizadores Intel 8253 y 8254 desde el IBM 5150.

La frecuencia de 14,31818 MHz también es usada por el bus ISA para las tarjetas gráficas NTSC o que requieran una referencia de tiempo, ya que la velocidad del bus puede variar.

En la parte frontal de la carcasa se encuentra el botón turbo. Cuando este botón no está presionado el chip F82C283 envía al procesador la misma frecuencia que al bus ISA, haciendo que el funcionamiento del equipo sea compatible con hardware o software que dependía de una velocidad menor.

En el panel frontal también se puede ver una pequeña pantalla para indicar la velocidad configurada por jumpers con dos posiciones: velocidad normal (25 MHz) y velocidad reducida (8,33 o 12,5 MHz). A continuación hay unas luces indicadoras de encendido, turbo y actividad del disco duro. Finalmente hay un botón "RESET" para reiniciar el equipo y una cerradura para bloquear el teclado. El frontal también tenía el altavoz del sistema, utilizado para emitir pitidos informativos del funcionamiento del equipo.

Para encender y pagar el ordenador se sigue utilizando un interruptor que conecta directamente con la fuente de alimentación AT y corta la corriente sin informar al sistema operativo. Los botones, leds indicadores, cerradura y altavoz del sistema se conectan a la placa base mediante cables. El cable del indicador de actividad en el disco duro va conectado a la controladora de disco duro de la que hablaré más adelante.

En la placa se encuentran los siguientes conectores:

  • RESET -> Botón Reinicio
  • TBSW (Turbo Button Switch) -> Botón Turbo
  • TBLED (Turbo Button Led) -> Indicador Botón Turbo
  • SPK (Speaker) -> Altavoz del sistema
  • KEYLOCK -> Cerradura de bloqueo del teclado
  • POWER -> Indicador de encendido

En la placa sigue sin haber controladores gráficos, de discos duros, disqueteras o puertos de comunicaciones, para ello se utilizan dos tarjetas de ampliación.

El ordenador contaba con una tarjeta controladora de discos y puertos con un chip GoldStar Prime 2 9308. La tarjeta es de 16 bits, en la foto se puede ver que tiene el tramo de contactos del bus ISA de 8 bits y el tramo añadido para 16 bits.

La tarjeta tenía las siguientes conexiones internas y externas:

En una de las aberturas para tarjetas en la carcasa había atornillado un adaptador para sacar al exterior los puertos internos serie y de juegos.

El conector de puerto serie es el de 25 pines (no confundir con el conector paralelo que es hembra). La mayoría de esos pines no se utilizaban, así que con el tiempo fue desapareciendo en favor del conector de 9 pines. Por eso el ordenador incluía un adaptador de 25 a 9 pines.

Al puerto ATA/IDE se conectaba un cable de 40 hilos que permite conectar dos discos duros. Los conectores tienen 40 pines. En posteriores versiones del bus se usaron cables de 80 hilos para permitir más velocidad. A cada uno de los 40 hilos se le añadió uno de tierra al lado para minimizar las interferencias entre los hilos. Los conectores continuaron teniendo 40 pines. El pin 20 no se usa, por lo que algunos conectores tienen ese pin tapado para evitar que se conecte el cable en la posición equivocada.

En la tarjeta controladora también se conecta el indicador de actividad del disco duro situado en el frontal del ordenador ya que la controladora es la que puede monitorizar la actividad del disco al tenerlo conectado.

En el puerto de disquetera se conectaba un cable de 34 hilos con conectores como los usados en las primeras disqueteras del IBM 5150 y otros parecidos a los conectores ATA/IDE usados para las nuevas disqueteras de 3½. Se pueden conectar dos disqueteras con uno u otro tipo de conector.

En la siguiente foto se pueden ver los cables y adaptadores conectados. En total se podían conectar 8 dispositivos: 2 discos duros, 2 disqueteras, 2 dispositivos serie, un joystick al puerto de juegos y un dispositivo paralelo, generalmente una impresora.

Hoy día los controladores de discos y puertos están integrados en la placa base, la conexión ATA/IDE ha sido reemplazada por Serial ATA y los puertos de juegos, serie y paralelo por USB.

La otra tarjeta era una gráfica ATI Small Wonder Graphics Solution Version 2 de 8 bits que usa el chip ATI 18700.



Era compatible con los sistemas MDA y CGA, y tenía salida de vídeo compuesto y DE-9 TTL.

Los sistemas a utilizar se configuraban mediante los interruptores a la izquierda de los conectores.

A continuación se muestran todas las piezas: tarjetas ampliación, memorias, placa base, cables y adaptadores.

Con todas las tarjetas y cables conectados el aspecto es muy similar a un ordenador de hoy día.

Aunque la tarjeta gráfica permitía monitores color CGA, el ordenador tenía un monitor monocromo de fósforo verde y 12 pulgadas Samsung SM-12SS39A7 TTL con conexión DE-9.



Para poder probar el monitor instalé la tarjeta gráfica en mi segundo ordenador, un Pentium 133. Como sistema operativo utilicé un disquete con FreeDOS. Una vez que arranca tenemos disponible la línea de comandos para ejecutar comandos como DIR para listar el contenido del directorio actual.


En el directorio DRIVERS se encuentran implementaciones de los controladores de memoria HIMEM.SYS y EMM386.EXE.

Con el comando MEM se puede ver la configuración de memoria, dividida en memoria convencional, alta, reservada, extendida y expandida. Esta compleja división de la memoria tiene como origen los problemas de compatibilidad que surgieron con el uso del procesador 80286 en el IBM 5170 AT.

Como el comando MEM lo grabé en otro disco, tuve que hacer el cambio de disco. En MS-DOS cada unidad de disco está representada por una letra. Las disqueteras tienen las letras A y B. Para cambiar de una unidad a otra hay que escribir la letra de la unidad seguida de dos puntos y pulsar la tecla Enter. Por ejemplo para cambiar a la disquetera B hay que escribir B:. Cuando no se tienen dos disqueteras también es posible cambiar el disco en la disquetera A escribiendo B:. Se puede volver al disco anterior escribiendo A:.

Para editar archivos de texto se puede usar el editor EDIT.

En algunos programas se puede ver que hay dos niveles de verde. Por ejemplo en EDIT se puede apreciar que el nombre del archivo (cu-in.txt) y las flechas a su derecha tienen un brillo distinto. En la parte delantera del monitor, a la izquierda del interruptor de encendido, hay un mando de contraste que permite modificar la diferencia entre los dos niveles de verde. Con ese mando se puede hacer que los dos niveles tengan una diferencia que nos permita distinguir con facilidad uno de otro, que se vean igual o que uno de los niveles no se vea.

En la parte de atrás del monitor hay otro mando para el brillo que permite fijar la intensidad máxima de los distintos niveles. Junto a ese mando hay otros dos que permiten ajustar el sincronismo y el tamaño vertical.

Así eran los ordenadores PC compatible básicos de los años 80 y principios de los 90. Mi segundo ordenador lo compré en 1996 y ya tenía disco duro, monitor color y otras cosas que le fuí añadiendo.

2 comentarios:

  1. Muy detallado todo, y bien explicado. Me encanta ese monitor verde, con dos niveles. Menos mal, no lo soñé, existían!!

    Creo que tu placa es esta, espero que me deje poner links: https://arvutimuuseum.ee/th99/m/A-B/30220.htm

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  2. Si, el sistema MDA https://es.wikipedia.org/wiki/Monochrome_Display_Adapter que creó IBM para el IBM 5150 lo permitía. En el conector DE-9 tenía un pin para indicar que punto iluminar y otro pin para la intensidad de ese punto.

    La placa parece la de ese enlace. Creí que P9H podía ser el fabricante, pero es el modelo. El fabricante es AMERICAN DIGICOM CORPORATION

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