Introduction

L'ordinateur PC Junior est ordinateurs proposé par IBM dans sa gamme des PC offrant de très fortes résolutions de couleurs mais peu de puissance et s'adressant à un public de jeune. L'unité centrale, un transformateur d'alimentation de table et un clavier sans fil constituent le matériel pour le système de base du PCjr. Pour l'entreprise IBM, il se retrouve à concurrencer des ordinateurs personnels comme ceux de Commodore, Acorn, Atari,... mais il demeure toutefois un concurrent directe du Tandy 1000 de Radio Shack.

Fiche technique

Voici les caractéristiques du «PC Junior» d'«IBM» :

Les options suivantes sont disponibles pour le système de base :

• IBM PCjr 64KB Memory and Display Expansion : Une mémoire de 64 Ko et un affichage étendue proposant à l'utilisateur de travailler avec des modes vidéo de haute densité augmentant la taille par 64 Ko pour un total de 128 Ko.
• IBM PCjr Diskette Drive Adapter : Le IBM PCjr Diskette Drive Adapter permet d'attacher une unité de disquette IBM PCjr et réside dans un connecteur dédié sur la carte maîtresse du IBM PCjr.
• IBM PCjr Diskette Drive : Le lecteur de disquette IBM PCjr est à double face avec 40 pistes de chaque côté, est entièrement autonome et se compose d'un système de commande de broche, d'un système de positionnement de lecture et d'un système de lecture/écriture et d'effacement.
• IBM PCjr Internal Modem : Le modem interne IBM PCjr est un adaptateur se branchant sur le connecteur du modem de la carte maîtresse PCjr et permet les communications sur les lignes téléphoniques standard.
• IBM PCJr Parallel Printer Attachment : Le IBM PCJr Parallel Printer Attachment est fournie pour attacher divers périphériques d'entrée/sortie acceptant huit bits de données parallèles à des niveaux logiques TTL standard. Il se fixe en tant qu'extension sur le côté droit de l'unité centrale.
• IBM Personal Computer Graphics Printer : Le IBM Graphics Printer est une unité de table avec 80 cps (caractères par secondes), avec un branchement autonome et unité système.
• IBM PCjr Joystick : Le IBM PCjr Joystick est un périphérique d'entrée de manette de jeux fournissant à l'utilisateur un contrôle de positionnement à 2 dimensions. Il propose 2 boutons poussoir dans la manette de jeux pour donner à l'utilisateur une capacité additionnel d'entrée.
• IBM Color Display : Le IBM Color Display est un affichage de pilote directe RVBI (Rouge/Vert/Bleu/Intensité) ayant un boité indépendant et une alimentation indépendante.
• IBM Connector for Television : Le IBM Connector for Television permet de connecter un système PCjr à un téléviseur.
• IBM PCjr Keyboard Cord : Le cordon optionnel IBM PCjr Keyboard est utilisé afin de connecté le IBM PCjr Cordless Keyboard à une carte maîtresse.
• IBM PCjr Adapter Cable for Serial Devices : Cet option est un adaptateur de câble permettant la connexion d'un périphérique série à une carte maîtresse IBM PCjr.
• IBM PCjr Adapter Cable for Cassette : Cet option est un adaptateur de câble permettant la connexion d'un magnétophone à cassette à un IBM PCjr.
• IBM PCjr Adapter Cable for Color Display : Cet adaptateur permet la connexion d'un IBM Color Display à un IBM PCjr.

Carte maîtresse

La carte maîtresse du PC Junior est le centre de l'unité système du PCjr. La carte maîtresse cadre horizontalement dans la base d'une unité système et est approximativement de taille de 255 mm par 350 mm (10 pouces par 13,8 pouces). Il est a double côté, avec une alimentation interne / plan de masse. Un bas voltage de puissance AC (courante alternatif) entre dans l'adaptateur fournissant l'alimentation, est convertie en voltage DC (courant continue) et entre dans la carte maîtresse à travers le connecteur de bord de l'adaptateur d'alimentation. Les autres connecteurs de la carte maîtresse fournissent les interfaces pour une variété de périphérique d'entrée/sortie et sont individuellement et sont individuellement clavetés pour empêcher une installation incorrecte. Voici la liste des connecteurs disponibles :

• Un connecteur d'extension d'affichage et de mémoire 64 Ko
• Un connecteur d'adaptateur d'unité de disquette.
• Un connecteur de Modem interne.
• Un connecteur de liaison de réception Infra-Rouge (IR).
• 2 connecteurs de cartouche de programme (Program Cartridge).
• Un connecteur d'extension de canal d'entrée/sortie
• Un connecteur de port série (RS232) (avec un câble optionnel)
• Un connecteur vidéo composite.
• Un connecteur IBM pour un connecteur de téléviseur (module externe RF)
• Un connecteur de crayon lumineux
• Un connecteur audio externe.
• Un connecteur de cordon de clavier IBM PCjr
• Un connecteur de cassette (avec un câble d'adaptateur optionnel).
• 2 connecteurs de manette de jeux IBM PCjr.

La carte maîtresse est constitué de 7 fonctionnalités de sous-système: le sous-système de processeur et ses éléments supportés, le sous-système de ROM en lecture seulement, le sous-système d'entrée/sortie, le sous-système audio, le sous-système vidéo, le sous-système de jeux, et le canal d'entrée/sortie. Le noyau de la carte maîtresse est le microprocesseur Intel 8088. Ce processeur est une version avec un bus externe de 8 bits du processeur Intel 8086 en 16 bits et il est compatible au niveau logiciel avec le 8086. Les opérations 16 bits sont supportés par le 8088, incluant les multiplications et les divisions, et un support de l'adressage 20 bits (offrant l'entreposage de mémoire sur 1 Mo) est supporté. Le mode d'opération minimum est de 4,77 Mhz. Cette fréquence, est un dérivé du cristal de 14,31818 Mhz, est divisé par 3 pour l'horloge du processus et est divisé par 4 pour obtenir 3,58 Mhz le signal couleur requis pour les téléviseurs couleurs.

Le microprocesseur est pris en charge par un ensemble de périphériques de support hautement fonctionnels fournissant trois canaux de compteur de minuterie de 16 bits et neuf niveaux d'interruption prioritaires.

Les trois minuteries/compteurs programmables sont fournis par un temporisateur à intervalles programmable Intel 8253-5 et sont utilisés par le système de la manière suivante : Le canal 0 est utilisé comme temporisateur à usage général fournissant une base de temps constante pour la mise en ouvre d'un temporisateur. horloge du jour; Le canal 1 est utilisé pour désérialiser les données du clavier et pour le dépassement d'heure lors des opérations sur disquette. Le canal 2 est utilisé pour prendre en charge la génération de tonalité pour le haut-parleur audio et pour écrire des données sur la cassette.

Sur les neuf niveaux d'interruption prioritaires, trois sont reliés au canal d'entrée/sortie du système pour être utilisés par les adaptateurs. Cinq niveaux sont utilisés sur la carte système. Le niveau 0, la priorité la plus élevée, est attaché au canal 0 du temporisateur/compteur et fournit une interruption périodique de l'horloge ; le niveau 13 est l'interruption d'accès au port série ; le niveau 4 est l'interruption d'accès au modem ; le niveau 5 est l'interruption de retour vertical pour la vidéo ; et le niveau six est l'interruption d'accès à l'adaptateur de lecteur de disquette. L'interruption non masquable (NMI) du 8088 est attachée aux circuits d'interface clavier et reçoit une interruption pour chaque code de balayage envoyé par le clavier.

La carte système prend en charge à la fois la mémoire morte (ROM) et la mémoire R/W (RAM). Il dispose d'un espace pour 64 Ko par 8 bits de ROM. Il existe deux supports de module acceptant un module ROM de 32 Ko par 8 bits. La ROM est alignée en haut de l'espace d'adressage du 8088. Cette ROM contient l'auto-test de mise sous tension, l'interpréteur cassette-BASIC, le système d'exploitation de cassette, les pilotes d'entrée/sortie, les modèles de points pour 256 caractères en mode graphique, un chargeur d'amorçage de disquette et des routines de diagnostic sélectionnables par l'utilisateur.

La carte système contient les principales composantes fonctionnelles suivantes :

• Microprocesseur 8088
• 64 Ko de ROM
• Interface de cartouche ROM 128 Ko
• 64 Ko de RAM dynamique
• Interface d'extension de mémoire et d'affichage de 64 Ko
• Port série (RS232)
• Alarme audio (bip)
• Sous-système sonore
• Interface cassette
• Interface de manette
• Interface clavier
• Interface modem
• Interface de disquette
• Sous-système vidéo/graphique
• Interface de crayon lumineux
• Bus d'extension d'entrée/sortie
• Interruption à 9 niveaux

Microprocesseur et support

Le microprocesseur Intel 8088 est utilisé comme processeur central du système. Certaines de ses caractéristiques sont :

• Horloge 4,77 MHz
• Bus d'adresse 20 bits
• Interface mémoire 8 bits
• ALU 16 bits (unité arithmétique/logique) et registres
• Un ensemble d'instructions complet
• Capacités DMA et d'interruption
• Multiplication et division matérielles à virgule fixe

L'horloge système est fournie par une puce d'horloge Intel 8284A. Le 8088 fonctionne en mode minimum.

Performance

Le 8088 fonctionne à 4,77 MHz, ce qui correspond à un temps de cycle d'horloge de 210 ns.

Normalement, quatre cycles d'horloge sont nécessaires pour un cycle de bus afin d'obtenir un temps de cycle de mémoire ROM de 840 ns. Les cycles d'écriture et de lecture de la RAM entraîneront en moyenne deux états d'attente en raison du partage avec la vidéo, ce qui entraînera une moyenne de six cycles d'horloge. Les lectures et écritures d'entrée/sortie prennent également six cycles d'horloge, ce qui donne un temps de cycle de bus de 1 260 μs.

Contrôleur d'interruption 8259A

Interruptions matérielles PC Junior

Neuf niveaux matériels d'interruptions sont disponibles pour le système PC Junior. L'interruption ayant la priorité la plus élevée est l'interruption NMI dans le 8088. La NMI est suivie de huit niveaux d'interruption prioritaires (0 à 7) dans le contrôleur d'interruption programmable 8259A, avec l'IRQ 0 comme la plus élevée et l'IRQ 7 comme la plus basse. Les affectations de niveau d'interruption sont les suivantes :

Considérations sur la programmation du 8259A

Le 8259A est configuré avec les caractéristiques suivantes :

• Mode tampon
• Mode 8086
• Mode déclenché par front
• Maître en mode unique (aucune cascade n'est autorisée)

L'entrée/sortie 8259A est située aux adresses d'entrée/sortie 20h et 21h. Le 8259A est configuré pour émettre des types d'interruption 08h à 0Fh utilisant des pointeurs pour pointer vers l'adresse mémoire 20h à 3Fh.

La figure suivante est un exemple de configuration.

64 Ko de RAM

Les 64 Ko de mémoire en lecture et en écriture résident sur la carte système et ne nécessitent aucune configuration utilisateur.

Huit modules de mémoire dynamique de 64 Ko par 1 150 ns sont utilisés pour fournir 64 Ko d'entreposage. La RAM n'a pas de parité. Les sources de ces modules de mémoire incluent le Motorola MCM6665AL15 et le Texas Instruments TMS4164-15 ou équivalent.

La RAM de 64 Ko de la carte système est cartographiée au bas de l'espace d'adressage de 1 Mo. La RAM de 64 Ko de la carte système est cartographiée aux 64 Ko d'espace d'adressage suivants si l'option d'extension de mémoire et d'affichage de 64 Ko n'est pas installée. S'il est lu ou écrit, ce bloc d'espace d'adressage supérieur ressemblera au bloc de poids faible de 64 Ko. Cela signifie que les 128 Ko inférieurs de l'espace d'adressage sont toujours réservés à la RAM. Si l'option d'extension de mémoire et d'affichage de 64 Ko est installée, elle est cartographiée à l'espace mémoire «ODD» (impaire) dans l'espace réservé de 128 Ko tandis que la mémoire de la carte système est cartographiée à l'espace «EVEN» (paire). Le rafraîchissement de la mémoire est assuré par le contrôleur CRT 6845 et le réseau de portes. Le réseau de portes fait fonctionner la RAM et résout les conflits entre les cycles du CRT et du microprocesseur.

Sous-système ROM

Le sous-système ROM est composé de 64 Ko de ROM alignés en haut de l'espace d'adressage 1 Mo. La ROM est construite en utilisant 32 Ko d'octets par 8 modules ROM. Le ROM n'a pas de parité. Les spécifications générales de la mémoire pour la ROM sont :

• Temps d'accès - 250 ns
• Temps de cycle - 375 ns

Des modules ROM Mk 38000 de Mostek, TMM23256P ou équivalent sont utilisés. L'adresse A 14 est câblée à la fois à la broche 1 et à la broche 27.

La figure suivante est une carte des sections de mémoire allouées pour être utilisées par le système :

Canal de sortie d'entrée

Le canal d'entrée/sortie (E/S) est une extension du bus du microprocesseur 8088. Il est cependant démultiplexé, réalimenté et amélioré par l'ajout d'interruptions.

Le canal d'entrée/sortie contient un bus bidirectionnel de 8 bits, 20 lignes d'adresse, 3 niveaux d'interruption, des lignes de contrôle pour la mémoire et la lecture ou l'écriture d'entrée/sortie, des lignes d'horloge et de synchronisation, ainsi que l'alimentation et la masse pour les adaptateurs. Des tensions de +5 cc et + 12 cc sont fournies pour les adaptateurs externes. Tout besoin d'alimentation supplémentaire nécessitera un module d'alimentation séparé.

Toutes les fonctions du canal d'entrée/sortie sont reliées au côté droit de l'unité centrale et sont fournies par un connecteur à angle droit à 60 broches. Chaque adaptateur externe se connecte au bus d'entrée/sortie et transmet le bus à la connexion suivante.

Une ligne «prêt» est disponible sur le canal d'entrée/sortie pour permettre le fonctionnement avec des périphériques d'entrée/sortie ou de mémoire lents. Si la ligne «prêt» du canal n'est pas activée par un périphérique adressé, tous les cycles de lecture et d'écriture en mémoire générés par le processeur prennent quatre horloges de 210 ns ou 840 ns/octet. Tous les cycles de lecture ou d'écriture d'entrée/sortie générés par le microprocesseur nécessitent six horloges pour un temps de cycle de 1,26-μs/octet.

Le canal d'entrée/sortie contient également la possibilité d'ajouter des bus maîtres au canal. Ces périphériques peuvent être des périphériques DMA ou des processeurs alternatifs.

Les signaux des canaux d'entrée/sortie disposent d'une capacité suffisante pour prendre en charge cinq adaptateurs d'extension de canal d'entrée/sortie ainsi que l'adaptateur de modem et de l'unité de disque de disquette interne, en supposant une charge TTL standard par connexion.

Spécifications du connecteur d'extension de canal d'entrée/sortie

Remarque

• Contrairement aux autres IBM PC proposé à l'époque, il offre la possibilité la possibilité de brancher des cartouches de ROM (contenant des applications comme Lotus 1-2-3 1.0A, langage de programmation BASIC,...) pouvant alloué de la mémoire ROM entre les emplacements de 0C0000h et EFFFFh.