miércoles, 27 de mayo de 2020

Tandon NB/386sx

Para investigar un poco más sobre los primeros PC busqué un ordenador portátil de segunda mano de la misma época que mi primer ordenador de principios de los años 1990. Para no gastar mucho dinero compré uno del que el vendedor no tenía el adaptador de corriente y no sabía si funcionaba. Busqué en internet algo de información sobre el ordenador y encontré un artículo donde se explicaba como era su batería y su adaptador de corriente, así que me decidí a probar suerte a ver si alimentando el ordenador funcionaba.

Cuando me llegó el ordenador se veía en buenas condiciones. A simple vista es muy similar a los actuales, a excepción de una pantalla muy pequeña que ocupa poco espacio de la tapa y la falta de panel táctil, cámara, altavoces / micrófono y conexión de red. En su interior si tiene una construcción bastante distinta a los portátiles actuales, además de utilizar tecnologías ya en desuso. Al manipular el ordenador es necesario tener mucho cuidado ya que el plástico con el tiempo se ha endurecido mucho y es muy fácil que se rompa, sobre todo el de las bisagras de la pantalla.

El ordenador es un Tandon NB/386SX de 1991 con procesador 386 SX, 4 MiB de RAM, disco duro de 62,3 MB y pantalla LCD en blanco y negro o escala de grises. Principalmente está basado en arquitectura AT con algunas tecnologías posteriores. Fue anunciado en revistas de ese año como PC Magazine.

Arriba a la derecha se encuentra el panel de control con dos mandos para el contraste y el brillo, un botón redondo para suspender el ordenador y un interruptor de encendido y apagado de forma rectangular. Usa un interruptor que deja pasar o corta la corriente como los ordenadores AT en lugar de un pulsador como los ordenadores ATX que informa a la placa base que se desea encender o apagar el ordenador. Más abajo se encuentran los tres indicadores de bloqueo y en la bisagra tres indicadores de funcionamiento de batería, disco duro y disquetera.

En el lado izquierdo se encuentra la entrada del alojamiento de la batería. Esta se compone de cuatro pilas D de níquel-cadmio en serie. Este tipo de baterías dejaron de usarse porque tenían los problemas de que el cadmio es muy contaminante y les aparecía efecto memoria.

Cada una de las pilas proporciona 1,2 V, lo que hace un total de 4,8 V. Este es el voltaje necesario que hay que suministrar al ordenador para que funcione. La tapa del alojamiento no agarra bien ya que uno de los anclajes está roto.




La batería es la parte más alta del ordenador, por eso las bisagras de la pantalla en lugar de estar atrás del portátil están algo después de la batería para no añadir más altura.

En el lado izquierdo también se encuentra un puerto PS/2 al que se puede conectar un teclado externo. Este tipo de conector lo creó IBM para sus ordenadores Personal System / 2, abandonando el conector AT de 5 pines.

En el lado derecho se encuentra una disquetera de 3,5 pulgadas, un puerto VGA y el conector del adaptador de corriente. Me di cuenta de que el lado izquierdo de la disquetera estaba sucio y dañado, seguramente por alguna sustancia que se había salido de una pila deteriorada. Es muy importante no guardar aparatos con pilas dentro que se puedan dañar.

El puerto VGA permite conectar un monitor externo o proyector donde ver la imagen más grande que en la pequeña pantalla que tiene el portátil. Tiene una tapa con la que dejar el conector protegido y oculto.

A continuación se encuentra el conector del adaptador de corriente. Es un DIN de 8 pines y en el artículo que encontré sobre el ordenador se especifica para que sirve cada uno de ellos. Para la carga son necesarios 7 V y para la alimentación 5 V.

En la parte de atrás se encuentran varios puertos de entrada / salida para poder conectar diferentes aparatos.

En el lado izquierdo se encuentra un puerto paralelo y dos puertos serie.

En el lado derecho se encuentra una ranura de bus ISA diferente a las que se podían encontrar en el interior de los ordenadores. Parece ser un diseño no estándar del fabricante del portátil. Esta ranura serviría para conectar periféricos externos directamente al bus ISA como si fueran una tarjeta de ampliación. Es algo similar al estándar PCMCIA, creado en los años 1990 para conectar tarjetas de ampliación y periféricos en portátiles.

Si quitamos el tornillo arriba del teclado a la izquierda podremos levantar la tapa que oculta los módulos de memoria del portátil. Esto permitía ampliar la memoria o cambiar módulos de memoria defectuosos de forma muy sencilla. A la derecha se encuentra otro tornillo de mayor longitud que sujeta el panel de control.

Para acceder a otros componentes es necesario quitar seis tornillos en la parte de abajo. Cinco de ellos están tapados por patas de goma y un sexto por una pegatina de garantía cuya presencia asegura que no se ha abierto el portátil, lo que haría perder la garantía del fabricante. Tres de los tornillos sujetan el teclado y los otros tres el alojamiento de la batería. En la pata de goma de la esquina de la disquetera pude comprobar que también se encontraba la sustancia extraña que había salido del portátil.

Una vez quitados esos tornillos se puede levantar el teclado y ver más partes del interior del portátil. El teclado se conecta a la placa base mediante un cable flex similar a los usados actualmente.

Si quitamos el teclado podremos ver claramente gran parte del interior del portátil y acceder al disco duro y la disquetera si fuera necesario.

Abajo a la derecha se encuentran dos paquetes de dos pilas AAA para el funcionamiento del BIOS y el RTC. Se puede ver como la sustancia que ha dañado al ordenador ha salido de estas pilas. Al quitarlas toda la zona se ve manchada.


Si quitamos los tornillos que sujetan la pantalla y el panel de control a la placa base podremos desmontar la parte superior del portátil (alojamiento de batería, pantalla y panel de control) y ver más partes de su interior. Debajo del panel de control se encuentran algunos componentes electrónicos de este y los encargados de recibir la corriente eléctrica de la batería y el adaptador de corriente para alimentar los componentes del ordenador. La pantalla y el panel de control se conectan mediante grupos de cables negros.


Se puede ver como por arriba dos cables rojos conectan el polo positivo de la batería con los circuitos electrónicos. Por abajo un cable rojo y negro conecta las baterías del BIOS / RTC.


Para poder ver por completo los componentes del ordenador falta por desmontar la placa donde se encuentran las memorias y la electrónica del panel de control y alimentación.

Esta placa se conecta a la placa base mediante dos conectores, uno de 30 pines y otro de 40.




El interruptor, pulsador e indicadores luminosos del panel de control y la bisagra se conectan a esta placa mediante dos grupos de cables de color negro. Los grupos de cables negros de la pantalla se conectan a la placa base.

Con esta placa desmontada ya podemos acceder a toda la electrónica del portátil. Es muy similar a la electrónica de mi primer ordenador pero con todo integrado en lugar de usar tarjetas de ampliación.

El procesador es un Intel 386 SX a 20 MHz, por eso el nombre de modelo del ordenador es "NB/386SX". El procesador 386 tiene arquitectura de 32 bits pero el modelo SX es una versión económica con un bus de datos de 16 bits y un bus de direcciones de 24 bits, por lo que solo puede direccionar 16 MiB de memoria (224 = 16777216 direcciones de un byte = 16 MiB). Siendo un procesador ya bastante potente que permitía hacer todo tipo de tareas no necesitaba refrigeración como los procesadores actuales.

Abajo a la derecha del procesador hay un zócalo para poder añadir un coprocesador matemático 387 que permitiera acelerar algunas operaciones matemáticas.

El portátil tiene cuatro módulos de memoria SIMM (Single In-line Memory Module) de 30 contactos de 1 MiB, lo que hace un total de 4 MiB, una cantidad dentro de lo que puede usar el procesador. Cada uno de los módulos está compuesto por dos chips HM514400ALS8 de FPM-RAM con 512 KiB para la memoria y un HM511000ALJ8 de 128 KiB para el chequeo de paridad.

Al procesador le acompañan varios circuitos integrados para interactuar con los componentes del ordenador. Arriba del procesador se encuentran el controlador de bus ISA VLSI VL82C331-FC y el controlador de sistema VLSI VL82C320A-FC.

El controlador de bus ISA incluye los siguientes circuitos compatibles con la arquitectura AT:

El controlador de sistema tiene funciones de controlador de memoria, controlador de bus y otras funciones de integración con los componentes del ordenador.

A la derecha de los chips anteriores está el chip VLSI VL82C106-FC con funciones de entrada / salida y RTC:

La función de RTC está duplicada en el controlador de bus ISA y en este chip. El ordenador debe de utilizar uno solo de estos circuitos para esta función.

Junto al conector del cable flex del teclado se encuentra un controlador de teclado. Es un microcontrolador Toshiba 80C49AT, compatible con el Intel 8049, de la misma familia de microcontroladores que el Intel 8042 utilizado como controlador de teclado en el IBM 5170 AT. Al usarse este controlador para el teclado del ordenador no se debe de utilizar el chip VL82C106-FC para esta función. Si se debe de usar como controlador del teclado externo que se puede conectar a la conexión PS/2.

Al lado del chip VL82C106-FC se encuentran un oscilador de 40 MHz y un resonador de 18,432 MHz. La diferencia entre el resonador y el oscilador es que el resonador es un cristal de cuarzo que resuena a una determinada frecuencia y el oscilador es un circuito electrónico que utiliza un resonador para crear una señal eléctrica oscilante. Algunos chips necesitan la señal oscilante y otros tienen su propio circuito oscilador y pueden usar directamente el resonador. El resonador tiene dos patas para aplicarle una corriente eléctrica y el oscilador tienen cuatro patas para alimentarlo y sacar la señal oscilante. Los osciladores al ser circuitos electrónicos que incluyen un resonador y otros componentes suelen ser más grandes que un resonador. También se pueden usar resonadores cerámicos.

El oscilador de 40 MHz se utiliza para marcar la velocidad del procesador. Este divide la frecuencia entre dos para su funcionamiento. De la frecuencia de 40 MHz se deriva una nueva frecuencia de 20 MHz utilizando cada ciclo de la de 40 MHz para generar medio ciclo (estado alto o bajo) de la de 20 MHz. El resonador de 18,432 MHz es usado por el chip VL82C106-FC para las velocidades de los puertos serie.

El chip VLSI VL82C320A-FC recibe la frecuencia de 40 MHz y se la pasa al procesador o puede dividirla para que el procesador funcione más lento y sea compatible con aplicaciones antiguas que se crearon para funcionar a las velocidades de procesador de los primeros ordenadores PC de IBM y compatibles. El BIOS del ordenador permite configurar la división por dos y pasar al procesador 40 o 20 MHz para que funcione a 20 o 10 MHz.

Para la compatibilidad con aplicaciones antiguas que requieran una velocidad de bus ISA determinada, el chip VLSI VL82C320A-FC también se encarga de enviar al controlador de bus ISA VLSI VL82C331-FC el doble de la frecuencia del bus. Puede utilizar la misma frecuencia usada para el procesador o utilizar un oscilador de 16 MHz. Además esta frecuencia la puede dividir entre 1 y 4. En este portátil se puede ver como se usa un oscilador de 16 MHz. El controlador se encarga de enviar al bus la mitad de la frecuencia recibida.

En la placa se encuentran otros osciladores con diferentes frecuencias necesarias para varias tecnologías: 14,31818 MHz para compatibilidad con la arquitectura AT, 24 MHz para el controlador de la disquetera y 32,514, 25,175 y 28,322 MHz para los chips gráficos. Las frecuencias de 25,175 y 28,322 MHz se generan en un mismo oscilador.

Arriba de la disquetera están los chips gráficos Cirrus Logic CL-GD620-32QC-C y CL-GD610-32QC-C que forman el controlador VGA para la pantalla del ordenador y el conector VGA externo. Los chips también son compatibles con los anteriores sistemas usados en los IBM PC y compatibles: EGA, CGA, MDA y HGC. El controlador es capaz de adaptar la imagen en color generada por los programas a los 64 niveles de gris que permite la pantalla.

Al lado de esos chips se encuentra el chip RAMDAC Bt475KPJ50 que convierte la señal digital de los chips gráficos en analógica para el conector VGA externo. Arriba del chip se pueden ver los conectores con los cables que llevan la imagen a la pantalla LCD.

Arriba de los chips gráficos se encuentra su memoria de vídeo, formada por ocho chips SHARP LH20464U-10 de 32 KiB de memoria DRAM, en total 256 KiB.

A la izquierda de los chips gráficos hay otro chip de memoria FPM RAM KM41C464J-8 de 32 KiB que se utiliza para interactuar con la pantalla LCD. A su derecha se encuentra un pequeño resonador de 32768 KHz usado por el RTC para contar el paso del tiempo.

También a la izquierda de los chips gráficos está el gestor de energía Intel S82347 que permite ahorro de energía mediante la suspensión del equipo apagando o disminuyendo el uso de disco duro, pantalla o procesador durante periodos de inactividad o al pulsar el botón de suspensión del panel de control.

Abajo a la izquierda de la placa se encuentra una memoria TMS27C210A DE 128 KiB que contiene el BIOS.

Al lado del BIOS podemos encontrar un disco duro IDE de 2,5 pulgadas y 62,3 MB del fabricante Western Digital.

En su etiqueta se indica que tiene 1024 cilindros, 7 cabezales y 17 sectores por cilindro, lo que hace un total de 121856 sectores (1024 x 7 x 17). Si cada sector tiene 512 bytes en total tiene 62390272 bytes = 62,39 MB.

Los discos duros IDE (Integrated Drive Electronics) introdujeron a finales de los años 1980 la novedad de llevar integrada la controladora que maneja la mecánica del disco duro y posiciona el cabezal de lectura / escritura en el sector adecuado para leer y escribir los datos. De esta forma se eliminaban problemas de compatibilidad entre controladoras de disco y discos de diferentes fabricantes. Además permitía acceder al disco duro como un dispositivo de bloques en el que se puede leer y escribir con la misma facilidad que en la memoria RAM.

En la parte de abajo del disco se puede ver la controladora, que es una tarjeta con componentes electrónicos y el conector del disco.

La tarjeta tiene un chip principal que es el controlador de disco WD42C22C-UU.

La controladora está fijada al disco y la mecánica mediante tornillos y conectada mediante cables flex por los que controla la mecánica y accede a los datos.

El disco duro se conecta a la placa base mediante un cable flex. Los discos duros de 2,5" tienen conectores de 44 pines en lugar de 40 como los discos de 3,5". Esto es debido a que en los de 2,5" para reducir el tamaño se incluye la alimentación en el conector en lugar de usar un conector molex aparte. Además los pines están mas juntos para reducir aún más el tamaño.

Para analizar en profundidad las características del disco intenté conectarlo a mi portátil usando un adaptador IDE a USB pero no funcionó. Al ser tan antiguo el disco duro no debe de tener alguna tecnología necesaria para que funcione con el adaptador. Quizás es por la falta de LBA (Logical Block Addressing), el controlador de disco solo permite el acceso CHS (Cylinder-Head-Sector)

Entonces pensé en conectarlo a un ordenador de torre del año 2000. Para ello tuve que usar un adaptador entre el conector de 2,5" del disco duro y los conectores de 3,5" usados en el ordenador. Como el conector de 3,5" pulgadas no incluye la alimentación es necesario alimentar el adaptador mediante un conector molex.


Una vez conectado el ordenador lo detectó sin problemas. En el BIOS se puede ver como detecta correctamente el tamaño y los cilindros, cabezales y sectores. Desde Linux pude usar el comando hdparm para ver la información del disco. Se puede ver que las funciones que permite son muy limitadas. Ejecutando el mismo comando en un disco duro actual se puede ver como se han ido añadiendo muchas nuevas tecnologías.

# hdparm -I /dev/sdb

/dev/sdb:

ATA device, with non-removable media
	Model Number:       WDC AH260                               
	Serial Number:      WD3132905
	Firmware Revision:  4.06    
Standards:
	Likely used: 1
Configuration:
	hard sectored
	not MFM encoded 
	head switch time > 15us
	spindle motor control option
	fixed drive
	disk xfer rate > 5Mbs, <= 10Mbs
	format speed tolerance gap reqd
	Logical		max	current
	cylinders	1024	0
	heads		7	0
	sectors/track	17	0
	--
	bytes/track: 9656	bytes/sector: 568
	Logical/Physical Sector size:           512 bytes
	device size with M = 1024*1024:          59 MBytes
	device size with M = 1000*1000:          62 MBytes 
	cache/buffer size  = 31 KBytes (type=DualPortCache)
Capabilities:
	IORDY not likely
	Buffer type: 0003: dual port, multi-sector with read caching ability
	Buffer size: 31.0kB	bytes avail on r/w long: 4
	Cannot perform double-word IO
	R/W multiple sector transfer: not supported
	DMA: not supported
	PIO: pio0

La disquetera se encuentra abajo a la derecha, junto al disco duro. También se conecta a la placa base mediante un cable flex, en este caso con conector de 26 pines, diferente a los conectores de 34 pines usados en los ordenadores de torre. Al igual que el conector de disco duro de 2,5" también incluye la alimentación.

Al lado de la disquetera se encuentra el chip controlador de disquetera N82077A-5.

A continuación se muestran las imágenes de la placa base y la placa de memorias, panel de control y alimentación indicando la posición de los componentes.


Una vez inspeccionado el ordenador y visto que la sustancia de las pilas no había dañado nada lo volví a montar todo para probar a encenderlo. Pensé que la forma más sencilla sería suministrar la corriente por los contactos de la batería. Para ello dejé el contacto positivo por fuera, el contacto negativo se encuentra en la tapa del alojamiento de la batería. Conecté una fuente de alimentación de laboratorio a los contactos, le suministré los 4,8 V que suministraría la batería, accioné el interruptor de encendido y el portátil arrancó.




Aunque el portátil funcionó se notaba que la pantalla algunas veces perdía luz y cuando llevaba usándolo un tiempo se apagó y ya no arrancaba. Revisé más detenidamente la electrónica del panel de control y alimentación y me di cuenta de que dos MOSFET 2SK1296 tenían unas manchas verdes que hacían pensar que podrían estar dañados. Los cambié por otros nuevos y el portátil volvió a arrancar. Es posible que con los años que tiene el ordenador otros MOSFET o condensadores estén a punto de fallar aunque aún se vean bien.

Al arrancar el portátil se puede entrar en la configuración del BIOS, pulsando la combinación de teclas Ctrl-Alt-Esc, para fijar algunos parámetros como la velocidad inicial del procesador y ver el estado de otros.

El procesador se puede configurar a la velocidad máxima (20 MHz) o la mitad (10 MHz) según permite el controlador de sistema VL82C320A-FC.

El portátil tiene instalado MS-DOS 6.00, al arrancar disponemos de una línea de comandos para ejecutar los comandos de este sistema operativo.

Con el comando DIR podemos ver el contenido de los directorios del sistema de archivos del disco duro.

Con el comando MEM podemos ver la configuración de la memoria. Se puede ver que tiene 4 MiB de memoria, lo que corresponde con los módulos de memoria instalados.

Para ver información del disco duro disponemos del programa FDISK. Podemos ver que se indica que el tamaño del disco duro es de 59 megabytes, lo que no encaja con los 62,3 que indica el disco. Esto es porque los 59 megabytes (MB) en realidad son mebibytes (MiB). Son dos tipos de unidades distintas, el megabyte es 106 (1000000 bytes) y el mebibyte 220 (1048576 bytes). En el artículo que escribí sobre mi ordenador Pentium 133 también trato este tema en relación a su disco duro y las disqueteras.

Si el disco duro tiene 121856 sectores de 512 bytes, en total son 62390272 bytes. Si lo dividimos dos veces entre 1024 para sacar los mebibytes nos sale 59,5 MiB. Si lo dividimos dos veces entre 1000 para sacar los megabytes nos sale 62,39 MB. En el año de desarrollo de MS-DOS 6.00 aún no se había definido la unidad mebibyte y la única forma de diferenciar una unidad de otra era indicar explícitamente la cantidad de bytes. Por eso, para evitar la confusión, en FDISK se indica que con 1 Mbyte se refieren a 1048576 bytes.

En Linux el programa hdparm indica el tamaño en las dos unidades.

device size with M = 1024*1024:          59 MBytes
device size with M = 1000*1000:          62 MBytes

También podemos ver en FDISK que el disco tiene una sola partición que ocupa todo el disco (a excepción del espacio ocupado por el sector de arranque y la tabla de particiones) formateada con el antiguo sistema de archivos FAT16.

Desde Linux con el programa fdisk podemos ver como el disco duro tiene un total de 59,5 MiB, 121856 sectores y cada sector lógico y físico 512 bytes. La partición FAT16 empieza en el sector 119 y termina un poco antes del final del disco en el sector 121736 ocupando 59,4 MiB (exactamente 59,38 MiB). Entre los sectores 0 y 118 queda disponible 59,5 KiB para el sector de arranque y la tabla de particiones de tipo dos.

Disco /dev/sdb: 59,5 MiB, 62390272 bytes, 121856 sectores
Unidades: sectores de 1 * 512 = 512 bytes
Tamaño de sector (lógico/físico): 512 bytes / 512 bytes
Tamaño de E/S (mínimo/óptimo): 512 bytes / 512 bytes
Tipo de etiqueta de disco: dos
Identificador del disco: 0x00000000

Disposit.        Inicio Comienzo  Final Sectores Tamaño Id Tipo
/dev/sdb1        *           119 121736   121618  59,4M  6 FAT16

Para editar textos sencillos se puede usar el programa EDIT. Para editar textos más complejos el ordenador tiene instalado el programa Wordperfect 5.1, muy utilizado en aquella época.

Las características del portátil también le permitían ejecutar Windows 3.1. Esta versión de Windows no era un sistema operativo independiente sino que se ejecutaba sobre MS-DOS. En la siguiente foto se puede ver el explorador de archivos de Windows 3.11.

Estas son las características básicas de este PC, para profundizar se pueden consultar los datasheets de los componentes o leer artículos anteriores que escribí sobre la arquitectura PC como los del IBM PC 5170 AT y anteriores equipos de IBM o el de mi primer ordenador PC AMD 386. También se pueden hacer preguntas o sugerencias en los comentarios.

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