LGB - Ismerkedés a Commodore LCD-vel - 1. rész

Kellemes év eleji meglepetésként kaptam egy terjedelmes cikket LGB-től (aki rendszeres kommentelőm a blogon), egy igazi kuriózumnak számító Commodore masinával kapcsolatos próbálkozásairól ír! Beleolvastam a megküldött anyagba és úgy ítéltem meg, hogy ez érdeklődésre tarthat számot (számomra mindenképpen érdekes). Habár az anyag terjedelme meghaladja egy blog információ közlő lehetőségeit (bizony - bizony, jelenleg a mikroblogok 140 karakternyi, vagy egy képnyi tömör közlésvilágában élünk), de biztos vagyok benne, hogy a téma igazi szerelmesei örömmel fogják végigolvasni ezt a négy részesre tervezett cikksorozatot.

Egy, szinte ismeretlen gépről, a Commodore LCD-ről szeretnék írni, ami sajnos sosem jelent meg a piacon. Érdekessége, hogy 1984 -1985 körül igen ütős masina lett volna, hordozható volt, akkumulátorral ellátva, és LCD kijelzővel rendelkezett. Különböző források szerint az LCD panel minősége a maga korában egyszerűen kiválónak volt mondható. A Commodore saját optoelektronikai részleget vásárolt és tartott fenn a projekt érdekében, amitől aztán azonnal meg is szabadult, amikor a Commodore LCD projekt elvetése mellett döntöttek. Érdekes anekdota, miszerint a Commodore CEO-ja (megjegyzés: Chief Executive Officer, elnök-vezérigazgató) éppen a Tandy CEO-jával beszélgetett, és ez utóbbi említette, hogy a "mobil computing"-ben nincs üzlet, ez bukás lesz. Ezt a Commodore felső vezetése - úgy tűnik - komolyan vette, és ez volt az egyik fő oka a projekt leállításának. Az már csak érdekes adat, hogy a Tandy később komolyabb bevételeket könyvelhetett el ebben a kategóriában. Bil Herd megjegyezte, hogy irodája falán sokáig kinn volt a cikk is, hogy milyen sikeres a Tandy ebben is.

Én viszonylag későn szereztem tudomást erről a gépről (2013 vége felé), de azonnal lecsaptam a témára, és elhatároztam, megpróbálok pontosabb információkat szerezni róla, és ezek alapján emulátort írni. Már ha valaki ezt nem tette meg előttem (mint később kiderült, nem). Akkor még nem tudtam, hogy mekkora fába vágtam a fejszemet.
Először is fontos leszögezni, hogy nem gyakori géptípussal van dolgunk. Talán érdemes összehasonlítani egy másik soha meg nem jelent Commodore masinával, a Commodore 65-tel. A Commodore csődje után számtalan - némileg különböző fejlesztési stádiumban lévő - "teljesen" összeszerelt gép szivárgott ki ilyen vagy olyan módon. Állítólag több, alaplap és hasonló formátumú példány is. Számukat nehéz megbecsülni, de akar a százat vagy - egyes források szerint – ezret is elérhette a nagyságrend. A Commodore 65-ről elég részletes és pontos anyag érhető el, részletes hardware leírással. Ehhez képest a Commodore LCD szinte ismeretlen, konkrétan két létező példányról tudunk, egyes források szerint lehetett belőle akar öt darab is. Szintén fontos különbség, hogy semmiféle dokumentáció nincs eme érdekes számítógépről. Még abban sem értenek egyet az elérhető információforrások (melyek általában rövid cikkek voltak a tervezett tulajdonságról), hogy pontosan milyen CPU-t használ, milyen órajelen ketyeg, vagy például mennyi volt a RAM mérete. Nyilvánvalónak tűnik, hogy ennyi információ birtokában szinte lehetetlen küldetés a gép jobb megismerése.
Szerencse a szerencsétlenségben, hogy az egyik Commodore LCD példány egy volt Commodore mérnök tulajdonában van. Név szerint Bil Herdről van szó, aki mellesleg részt vett a Commodore Plus 4 illetve a 128 tervezésében is. Mike Naberezny pár évvel ezelőtt felvette a kapcsolatot Bil Herddel, és küldött neki egy modern, USB-s EPROM égetőt, azért, hogy a ROM tartalmat le lehessen menteni. Ennek a mozzanatnak köszönhető, hogy rendelkezünk a ROM image-ekkel. Ez kavart egy kis port a Commodore hacker levelező listán, állítólag többen is neki álltak visszafejteni a kódot, hogy megismerjék a Commodore LCD-t. Bár én mar évek óta olvasom a kérdéses levelező listát, ez valahogy nem tűnt fel nekem. Akkoriban (2008), nem is tudtam ennek a gépnek a létezéséről.

Történt egyszer (ez még régebbi történet), hogy a Facebook-on Bil Herd ismerősnek jelölt, amit megtiszteltetésnek vettem (a magyarázat szerint többször találkozott a nevemmel - bár azt nem nagyon tudom hol, igaz így jártam Jeri Ellsworth-szel is). Később történt, hogy kiderült, Bil Herd saját site-ot indított a c128.com név alatt, ahova regisztráltam is. Itt akadt a szemem elé egy cikk, ami a Commodore LCD-t említette. Ez felkeltette az érdeklődésemet, hiszen számomra ismeretlen Commodore gépről volt szó, ami ráadásul eléggé el is ütött a többitől, hiszen egy hordozható eszközről volt szó. Azonnal kutakodni kezdtem, elsőként a neten. Találtam több oldalt is, ahol volt némi információ, de - mint mar említettem - néha a legalapvetőbb jellemzőkben se értettek egyet. Az hamarosan világossá vált, hogy erről a gépről részletes leírás sehol nincs (természetesen emulátor sem), beszerezni egyet pedig reménytelen, annak ritkasága így értéke miatt. Ahogy Bil megjegyezte, szívesen eladja nekem, ha gazdag vagyok. A már említett levelezőlistára visszatérve is azt láttam, hogy a kezdeti lelkesedés a ROM image-ek kapcsán lecsengett. A kérdésemre, hogy valaki foglalkozott-e vele azóta, nem jött válasz. Úgy tűnt, azóta senki nem foglalkozott a kérdéssel, és a ROM image-ek megléte nem segített túl sokat.
Ezek után el lehet képzelni a meglepetésemet, amikor a c128.com-on mégis egy igen részletekbe menő leírással találkoztam, egy PDF file formájában! A leírás igen részletes volt, és hirtelen nem is értettem, miért nincs akkor egy emulátor, amivel meg lehetne tapasztalni a Commodore LCD élményt. Gondoltam, akkor írok egyet én. Elvégre van ROM image, és van részletes hardware leírás, nincs itt semmi probléma. Akkor még nem gyanítottam, hogy ez messze nem lesz olyan egyszerű (pedig gyanúra adhatott volna okot, hogy senki foglalkozott a témával). Elsőként úgy döntöttem, hogy Python-ban írok valamit, ami sima (Linux) terminal ncurses módban jeleníti meg a karaktereket. Igen, ez ronda, és mellesleg nagyon lassú is, ámde könnyebb volt így megtenni a kezdeti lépeseket. Természetesen nem ezt szántam a véglegesnek. A neten tálaltam egy 65xx emulátort Python-ban, azt faragtam át (érdekesség, hogy kiderült, ezt az a Mike írta, aki a ROM image-eket elkérte Biltől meg 2008-ban). A ROM image nem volt más, mint négy darab 32K méretű file, némileg érdekes file névvel. Azt feltételeztem, hogy a Commodore LCD a 65xx családból származó CPU-t tartalmazott, az elérhető információforrások is különböző 65xx családba tartozó CPU-król tettek említést. Megkerestem azt a file-t, ami a végén értelmesnek tűnő RESET és IRQ vektort tartalmazott, olyan címre mutatva, ahol a disassembly (a cc65 csomagba tartozó da65-ot használtam) eljárás értelmesnek tűnő kódot mutatott. Ez egyben arra is rávezetett az eredményt elnézve, hogy itt 65C02 CPU-val van dolgunk (egyes források 65C102-t említettek, de ennek utána nézve kiderült, hogy software oldalról felfogható a dolog 65C02-nek is). Nevezzük ezt az image-t kernal-nak, elvégre az úgy szokott lenni egy Commodore gépen.

Nagyon hamar világossá vált, hogy a kérdéses PDF sajnos használhatatlan. Ez egyben magyarázatot ad arra, mért nem írt más emulátort a részletes leírás birtokában. A leírásban szerepelő szinte egyik jellemző sem bizonyult igaznak. Például a leírás egy I/O tartományt definiált a $D000 címtől kezdve. A kezdeti emulátor próbálkozásom során a kernal-t (mivel mérete 32K) betöltöttem a 64K címtartomány felső felébe, az alsó maradt a RAM. Aztán a Python-ban írt 65C02 emulátorral elkezdtem végrehajttatni, egy file-ba naplózva minden egyes opcode-ot, és memóriaírást. Feltételeztem, hogy előbb-utóbb csak inicializálnia kell a dolgokat, így lesz írás az I/O területre. Az kissé elgondolkodtatott, hogy a fenti séma szerint a $D000 a ROM területre esik, de el lehetett képzelni valami C64 szerű memória bankolási technikát is. Érdekes módon semmi jelet nem tálaltam a $D000 terület írásának. A PDF alapján implementált MMU funkcionalitás ennek hiányában elképzelhetetlen volt, ugyanakkor olyasmiket csinált a kód, ami ellentétben volt a leírással.

Ekkor meg mindig bíztam benne, hogy a leírás csak pár ponton téves (elvégre a PDF saját állítása szerint is csak előzetes dokumentáció). A leírás alapján körvonalazódó gép egyik érdekes jellemzője volt az LCD panel vezérlése. A szokásos Commodore megoldás (memória adott területén lévő video RAM) helyett az LCD kontrollernek egy regiszteren át lehetett sorban küldeni a karaktereket és egyéb vezérlő kódokat, amit neki meg kell jeleníteni, illetve végrehajtani. Természetesen az LCD kontroller regiszterének valahol az I/O tartományban kellett lennie. Mivel $D000 vagy bármi hasonló címre nem hivatkozott a rendszer, az emulátor-kezdeményem napló file-jában megvizsgáltam a memóriaírási műveleteket. Azonnal feltűnt, hogy $F800 címtől kezdve (aminek elvileg ROM-nak kellene lennie) változatos címekre vannak írási műveletek, melyek jól érzékelhető módon 128-as lépesekben "tömörödnek". Azaz ötletem támadt, hogy az írási műveleteknél kiírom az ASCII értéket. Az eredmény nem maradt el, hamarosan meglett az a cím ($FA00), ahova a byte-ok értelmezhető angol nyelvű üzenetek karaktereinek tűntek. Megvan tehát az LCD kontroller, amiről a PDF szólt, bár igencsak más címen! Emulátoromat módosítva, ezt ki is írattam ASCII értékekként. Azonban volt pár dolog, ami zavart. Néha látszólag teljesen random értékek kerültek oda (az CPU akkumulátora nem volt előtte feltöltve, csak "maradék" érték volt ott az STA $FA00 előtt). Továbbá, más értelmezhetetlen byte-ok is oda kerültek az üzenetek szövege mellé, amit a leírás alapján még vezérlőkódnak sem lehetett értelmezni. Bar így az emulátor némi zagyvalék mellett értelmes üzeneteket is kiírt, egy ponton mindig elszállt. Nem csoda, hiszen MMU kell (elvégre csak a ROM image-ek összmérete 128Kb, és akkor még RAM-ról nem is beszéltünk), ámde a PDF szerinti MMU működésnek nyomát sem láttam, sőt, az inicializálás során a KERNAL úgy tűnt, hogy például a $4000-es címtől kezdve lapozgat be valamit, ami ROM scan rutinnak tűnt, a "Commodore LCD" stringet keresve.

Sokáig hátráltatott az a tény, hogy foggal-körömmel ragaszkodtam a PDF-hez, hogy legalább egy-két pontban igaz. Az se segített, hogy elég egyértelműnek tűnt, a $FA00 címen lévő LCD kontroller ötlete, elvégre az emulátorom pár üzenetet már kiírt (igaz, néha itt-ott ismeretlen karakterek tévedtek oda)! A leírás semmit sem segített, semmi nem tűnt igaznak abból, amit írt. Ezen a ponton elakadtam. Elkezdtem komolyabban tanulmányozni a disassembly eredményét, illetve kommentekkel ellátni, értelmes címkéket behelyezni, stb. Egyszer az az ötletem támadt, hogy kiírom az emulált RAM tartalmat egy file-ba az emulátor futása után, hogy meg tudjam vizsgálni. Azt is emuláltam, hogy egy adott memóriacím lett-e írva legalább egyszer. Amit tálaltam, az a várható zero-page használat, a stack, illetve 1-2 cím. Ami viszont nagyon érdekes volt, az a $800-tól kezdődő 2Kb méretű terület. Itt minden 128 byte-ban 80 byte került írásra, így 16db ilyen egységünk volt. Mivel az már az előzetes infókból kiderült, 80*16 karaktert jelenített meg az LCD, ez azonnal gyanús lett. Ránézésre (és Commodore hagyományok szerint is várható módon) ezek úgynevezett "Commodore video memória kódoknak" tűntek (ahol pl. a „@” a nullás byte). Ez alapján átkonvertálva a kérdéses memóriaterületet tényleg értelmes üzeneteket találtam! A meglepő ebben ugye az, hogy a PDF szerint nem video RAM-ot használ a rendszer, hanem egyetlen regiszteren át küldi a karakter vagy vezérlő kódokat. Az $FA00 címnél tapasztalt élményeim is ezt támasztották alá. Első körben arra gondoltam, hogy az elképzelt LCD kontroller működése igaz. Ez a video RAM csupán valami "software”-esen használt terület, és innen küldi ki az adatokat a rendszer. Ha software-es, ha nem, úgy döntöttem, hogy emulátoromat átírom, a tapasztalataim alapján $800-tol kezdve feltételeztem video RAM-ot, ahol minden sor 128 byte, de csak 80 byte van használva. A módosítás után az emulátor határozottan jobban nézett ki! Először is eltűnt a "szemét" amibe ágyazva fel lehetett fedezni néha legalább értelmes üzeneteket. Ami megjelent, az már teljesen normálisnak nézett ki.
Folytatása következik, mihelyt beszerkesztettem a második részt ...