Z80 CPU Tester s identifikací typu/výrobce Z80

V posledních pár letech se roztrhnul pytel s fejky z Číny. Já už tam ani nic nekupuji, pokud součástku můžu koupit kdekoli jinde, i třeba výrazně dráž, protože za to trápení s hledáním chyb mi to pak nestojí. Obvyklý postup je, že Číňan shromáždí všechny Z80 CPU nebo co se mu i jen trochu zdá jako Z80 CPU, očistí, přebrousí a potiskne označením modelu, který se dá prodat nejdráž. Už jsem se tím zabýval tady nebo třeba tady. Samozřejmě se to netýká jen Z80 CPU, ale jejich fejky jsou typické, navíc originál se nedávno přestal vyrábět a fakt to vypadá, že další nové už prostě nebudou. Různých Z80 CPU doma mám celkem dost a tak mně nedávno zaujal projekt Stephana Slabihouda z 8bit-museum.de, kterého budete asi znát díky jeho Retro Chip Tester Pro o kterém jsem už také dříve psal. Stephan celý projekt Z80 CPU Testeru kompletně zveřejnil na GitHub, takže každý si může tester snadno postavit a zjistit, zda jsou vaše Z80 CPU funkční, na jaké frekvenci ještě běží, jaký je typ Z80 CPU a od jakého výrobce pochází, bez ohledu na označení na pouzdru.

Tester umožňuje nastavit frekvenci procesoru výběrem ze 2 krystalů – 16 a 20 MHz. Následně lze pak tuto frekvenci ještě dělit 1, 2, 4, 8 nebo 16. Tím získáme možnost provozovat Z80 CPU na 1, 1.25, 2, 2.5, 4, 5, 8, 10, 16 a 20 MHz.

Na nastavené frekvenci se pak spustí sada testů, která nejprve osahá CPU a snaží se odhalit jeho typ, např. zda je technologie NMOS nebo CMOS, jaký je asi jeho výrobce a také postupně testuje jednotlivé instrukce, přístup do paměti apod. Netestuje se všechno, bez testu je přerušení, WAIT, HALT, M1, RFSH, BUSRQ a BUSAK. Samozřejmě i to by testovat šlo, ale tester už by byl složitější. Na základní orientaci to ale perfektně stačí, může tak zjistit, že váš „úplně originální“ 20 MHz Z80 CMOS CPU z Číny za 1 dolar je ve skutečnosti UB880D, který je NMOS a rozjedete ho max. tak na 2.5 MHz 😉

Sestavení není nic složitého, vše je THT, takže pájení je jednoduché. Trochu mně zarazila dostupnost některých součástek. Tester používá dva registry pro výstup, zobrazení, ale také zpětné čtení dat. Pro zpětné čtení slouží 74ALS990, který není úplně obvyklý a shání se hůře. Ovšem, že už se nedá normálně koupit ani 74LS574, který je použit jako druhý registr mně celkem dostalo. Naštěstí mám něco nasysleno a Mouser má i na skladě SN74ALS574BN. Pro CPU jsem zatím dal jen precizní patici, ale mám v plánu do ní dát ZIF socket, jakmile mi přijde z Mouser. Kvalitní ZIF patice jsou pěkně drahé, vydží víc než precizní patice, ale také nevydrží všechno, proto dávám ZIF patici do precizní patice, aby se dala po čase vyměnit. I když ty kvanta Z80 CPU nebudou asi taková abych ZIF patici odepsal 😉 Ale člověk nikdy neví.

Tester šlapal na první zapojení. Napájení je přes USB-B konektor, nastavení frekvence klasickými jumpery. Horní řada LED je připojená přes 74ALS990 a během testu ukazuje, kromě občasného probliknutí díky testování, fázi testu, která běží, což vidíte jen na pomalejších CPU. U frekvence 16-20 MHz obvykle zaznamenáte až test 10, kde se počítá π na 100 míst a trvá asi 30 s. Běhající had pak indikuje ukončení testování.

Dolní řada LED připojená přes registr 74LS574 ukazuje na dolních 2 LED, zda je procesor technologie CMOS nebo NMOS a také, zda se jedná o U880 z produkce bývalé NDR. Další 4 LED pak detailnější identifikují CPU:

0000 – nepoužívá se
0001 – Z180
0010 – Z280
0011 – EZ80
0100 – U880 (novější; MME U880, Thesys Z80, Microelectronica MMN 80CPU)
0101 – U880 (starší; MME U880)
0110 – SHARP LH5080
0111 – NMOS Z80 (Zilog Z80, Zilog Z08400 apod. NMOS CPU, Mosstek MK3880N, SGS/ST Z8400, Sharp LH0080A, KR1858VM1)
1000 – NEC D780C (NEC D780C, GoldStar Z8400, possibly KR1858VM1)
1001 – KR1858VM1 (přetaktovný)
1010 – neznámý NMOS Z80 klon
1011 – CMOS Z80 (Zilog Z84C00)
1100 – Toshiba Z80 (Toshiba TMPZ84C00AP, ST Z84C00AB)
1101 – NEC D70008AC
1110 – neznámý CMOS Z80 klon
1111 – NEC Z80 klon (NMOS)

Výše uvedená tabulka platí pro nyní aktuální verzi softwaru 1.1.11, což se může do budoucna změnit nebo si program můžete i sami upravit, protože zdrojáky jsou také na GitHub.

Pokud jste zvídaví, můžete si tlačítkem NMI zobrazit stavy nedokumentovaných příznaků XF/YF a počitadel, které slouží k identifikaci některých typů/výrobců CPU.