Analyse approfondie des cartes électroniques du Micral N

Par Philippe Dubois, Président.

Nous allons revenir pour ce onzième article sur l’analyse des cartes électroniques de notre Micral N qui a énormément avancé grâce aux travaux conjoints de Jean-François, Sylvain et Arthur. Tout leur travail a été consigné au fur et à mesure sur une page hébergée sur le site de Jean-François (Hxc2001.free.fr), et finalement le fonctionnement global de notre Micral N n’a presque plus aucun secret pour nous – du moins, nous l’espérons.

Mais avant de nous lancer à corps perdu dans le détail de chacune de ses cartes électroniques, je vous invite à regarder avec nous quel est le modèle de notre machine ! En effet, en ouvrant le panneau frontal de la machine, nous sommes tombés nez à nez avec une plaque indiquant clairement de quel modèle il s’agit et potentiellement nous aider à lui donner une date de naissance :

Notre exemplaire de Micral N est un modèle RE40 ayant le numéro de série 194 !

Notre exemplaire de Micral N est un modèle RE40 ayant le numéro de série 194 !

Notre Micral N serait donc un modèle RE40 et avec pour numéro de série 194. La cent quatre-vingt quatorzième machine construite par la R2E ! Ce qui atteste déjà qu’en effet, le Micral N a été produit à plusieurs centaines d’exemplaires. Il y a bien comme vous pouvez le voir un champ “Date” sur cette plaque, mais avec seulement un chiffre, “21”, et il nous est difficile d’envisager à quoi cela fait référence.

Maintenant, nous avons remarqué d’autres inscriptions toujours sur le panneau frontal du Micral N et qui vont nous donner peut-être une estimation plus précise de son année de sortie :

Notre exemplaire de Micral N pourrait avoir été construit le 153ème jour de 1974, mais cela reste une supposition.

Notre exemplaire de Micral N pourrait avoir été construit le 153ème jour de 1974, mais cela reste une supposition.

Bien sûr, cela pourrait être le panneau avant qui pourrait avoir été modifié ou remplacé à cette date, c’est difficile à dire. Si le chiffre 21 de la plaque du numéro de série représente le numéro de semaine de construction dans l’année de notre machine, cela pourrait donner 7×21=147, proche du 153ème jour. À savoir également que la majorité des composants de notre Micral N sont eux aussi datés de 1974.

Si vous savez mieux que nous déchiffrer ce genre d’informations dans les constructions industrielles françaises, n’hésitez pas à nous le dire !

 

Analyse précise des cartes et cartographie du Micral N

Notre équipe d’ingénieurs a repris une des toutes premières photos reçues de derrière la machine pour numéroter précisément les cartes au fur et à mesure de leur étude, en leur attribuant donc tout naturellement un emplacement sur le Pluribus de 1 à 22, qui vont les identifier tour à tour et nous permettre de les replacer dans le bon ordre, même si cela n’a finalement pas tant d’importance, mais nous reviendrons sur ce détail plus tard.
Numérotation des cartes électroniques de notre Micral N

Numérotation des cartes électroniques de notre Micral N

Passons donc à l’analyse de toutes les cartes dans leur ordre d’implémentation :

Carte 1 : Carte mémoire vive 2 Ko

C’est une des cartes les plus simples. Les multiples cartes de mémoire vive statique de la machine ont été placées plutôt à droite (en regardant la machine de face) de celle-ci, plus ou moins toutes ensemble, la partie plus centrale étant plutôt réservée aux entrées/sorties et les cartes de gauche étant plutôt celles de commande (panel, cpu, moniteur, etc.). Les puces de SRAM sont également toutes les mêmes. Il faut dire qu’en 1973, il n’y avait pas encore un catalogue très étoffé de celles-ci !

Carte mémoire vive 2K 11200/S/A : 16 SRAMs P2102 (16 * 128 octets = 2K). Configuration d'adresse : 0x2800-0x2FFF

Carte mémoire vive 2K 11200/S/A : 16 SRAMs P2102 (16 * 128 octets = 2K). Configuration d’adresse : 0x2800-0x2FFF

La majorité des cartes du Micral N sont équipées d’au moins un support (ici en haut à droite) qui permet de choisir à quelle adresse mémoire elle se situe (les connecteurs S11, S12 et S13 sur cette carte) sur le Pluribus. Cette adresse est indiquée sur chaque photo des cartes de notre Micral N.

 

Carte 2 : Carte mémoire vive 2 Ko

Carte mémoire vive 2K 11200/S/B : 16 SRAMs P2102 (16 * 128 octets = 2Ko). Configuration d'adresse : 0x1000-0x17FF

Carte mémoire vive 2K 11200/S/B : 16 SRAMs P2102 (16 * 128 octets = 2Ko). Configuration d’adresse : 0x1000-0x17FF

 

Carte 3 : Carte mémoire vive 2 Ko

Carte mémoire vive 2K 11200/S/D : 16 SRAMs P2102 (16 * 128 octets = 2Ko). Configuration d'adresse : 0x1800-0x1FFF

Carte mémoire vive 2K 11200/S/D : 16 SRAMs P2102 (16 * 128 octets = 2Ko). Configuration d’adresse : 0x1800-0x1FFF

 

Carte 4 : Carte mémoire vive 2 Ko

Carte mémoire vive 2K 11200/S/A : 16 SRAMs P2102 (16 * 128 octets = 2Ko). Configuration d'adresse : 0x2000-0x27FF

Carte mémoire vive 2K 11200/S/A : 16 SRAMs P2102 (16 * 128 octets = 2Ko). Configuration d’adresse : 0x2000-0x27FF

 

Carte 5 : Carte mémoire vive 2 Ko

Carte mémoire vive 2K 11200/S/A : 16 SRAMs P2102 (16 * 128 octets = 2Ko). Configuration d'adresse : 0x3000-0x37FF

Carte mémoire vive 2K 11200/S/A : 16 SRAMs P2102 (16 * 128 octets = 2Ko). Configuration d’adresse : 0x3000-0x37FF

Toutes ces cartes de mémoire de 2 Ko sont relativement identiques, optionnelles et finalement peuvent se placer dans n’importe quel ordre dans le Micral N.

Lors de l’étude de ces cartes et du fond de panier Pluribus de notre Micral N, nous nous sommes également rendu compte que la mémoire de notre machine peut être maintenue en cas de coupure de courant, certainement par un boitier externe équipé de batteries voir une forme d’onduleur. Une fiche des prises d’alimentation du Micral N est d’ailleurs estampillée “+5V Backup”.

 

Carte 6 : Carte mémoire vive 4Ko et mémoire morte de boot

Carte 12400/SB : 32 SRAMs P2102 (32 * 128 octets = 4Ko) + 1 EPROM 1702A (256 octets contenant le bootstrap). SRAM Configuration d'adresse : 0x0000-0x0FFF, EPROM Configuration d'adresse : 0x0000-0x00FF

Carte 12400/SB : 32 SRAMs P2102 (32 * 128 octets = 4Ko) + 1 EPROM 1702A (256 octets contenant le bootstrap). SRAM Configuration d’adresse : 0x0000-0x0FFF, EPROM Configuration d’adresse : 0x0000-0x00FF

Cette carte est comme vous pouvez vous en douter particulièrement importante et, nous le supposons, devait être présente d’une manière ou d’une autre dans tous les modèles de Micral N, puisqu’elle assure à la fois le rôle de ROM de démarrage de la machine, et fournit également 4 Ko de RAM qui lui permet de travailler immédiatement.

L’emplacement 7 est libre, nous passons donc directement à 8.

 

Carte 8 : Carte 32-32 (Carte d’entrées/sorties)

Carte 32-32 10900/S (indA) : Carte I/O. IO Adresse de base : 0xC (Logic: 0x4/0x1)

Carte 32-32 10900/S (indA) : Carte I/O. IO Adresse de base : 0xC (Logic: 0x4/0x1)

Cette carte parait relativement symétrique, et peut assurer le dialogue entre le Micral N et un périphérique externe, d’où le fait d’avoir des connecteurs de chaque coté de la carte.

 

Carte 9 : Carte 32-32 (Carte d’entrées/sorties)

Carte 32-32 10900/SC : Carte I/O. Carte spéciale marquée "Lecteur MDS"

Carte 32-32 10900/SC : Carte I/O. Carte spéciale marquée “Lecteur MDS”

Le but de cette carte nous est pour l’instant inconnu. Le nom MDS fait peut-être référence à un système externe commercialisé par Intel (MDS).

L’emplacement 10 est également libre, nous passons à la suite.

 

Carte 11 : Coupleur Asynchrone

Coupleur Asynchrone 11100/SC : Interface série AY-5-1012.

Coupleur Asynchrone 11100/SC : Interface série AY-5-1012.

Cette carte est une interface de communication série utilisant une des premières versions de la puce General Instruments AY-5-1012. Elle est connectée et contrôlée par une carte 32-32 (en position 19 dans ce Micral N). Elle n’a pas de lien réel avec le Pluribus mis à part le reset système et l’alimentation, d’où le peu de broches connectées visibles sur le peigne à droite. Elle est réglée d’origine en 110 Bauds, 8 Bits, pas de bit de parité (soit environ 10 caractères par seconde !). Un détail important pour la suite est qu’elle utilise un mode 7 bits avec parité émulée par soft par le moniteur interne. Nous devrions pouvoir nous y connecter pour dialoguer avec la machine !

Trois autres emplacements libres nous font avancer directement à l’emplacement numéro 15.

 

Carte 15 : Carte formateur coupleur

Carte formateur coupleur 13400 SA (N) : Contrôleur de lecteur de disquette. Adresse de base : 0x14

Carte formateur coupleur 13400 SA (N) : Contrôleur de lecteur de disquette. Adresse de base : 0x14

Cette carte est en fait un contrôleur de lecteur de disquette, mais 100% en logique câblée. À ce stade, et comme Sylvain l’a évoqué dans l’article 10, nous pensons que cette carte permettait effectivement de connecter un lecteur de disquettes externe de format 8 pouces et utilisant des disquettes “hard sector” (les secteurs sont fixés à la création de la disquette), un des tous premiers formats de disquettes 8 pouces.

D’après nos déductions, le format de disque géré par le bootloader est de type : 256 Ko, 1 face, 64 pistes, 32 secteurs de 128 octets par piste, format FM hardsector.

 

Carte 17 : Carte pile_canal

Carte pile_canal 10300/SA : Base d'addresse : 0x1E (Logique : 0x16/0x6)

Carte pile_canal 10300/SA : Base d’addresse : 0x1E (Logique : 0x16/0x6)

Cette carte est utilisée comme pile par le bootloader et le moniteur interne. Nous pouvons reprendre les explications de Sylvain dans l’article 10 concernant le fonctionnement particulier de ces cartes :

“Ces cartes “pile_canal” sont importantes pour le fonctionnement du Micral N, même si techniquement pas indispensables. Ce sont des cartes mémoire qui s’interfacent d’un côté au PLURIBUS, et donc au reste de la machine. De l’autre côté, elles peuvent être reliées à une autre carte pour une communication directe, indépendante du processeur. En mode « pile », la carte se comporte comme une pile informatique : ce qui est écrit en dernier dans la mémoire est lu en premier (LIFO) ; en mode « canal », on lit les données en commençant par les plus anciennes à y avoir été écrites (FIFO).”

 

Carte 18 : Carte pile_canal

Carte pile_canal 10300/SB : Base d'addresse : 0x1D (Logique : 0x15/0x5)

Carte pile_canal 10300/SB : Base d’addresse : 0x1D (Logique : 0x15/0x5)

Comme vu précédemment en analysant la carte 15 : carte formateur coupleur, cette carte est utilisée en mode canal pour le contrôleur de disquette, et permet de gérer un buffer d’entrée/sortie avec le lecteur.

 

Carte 19 : Carte 32/32

Carte 32-32 10900/S (indB) : Base d'addresse : 0x8 (Logique : 0x0/0x0)

Carte 32-32 10900/S (indB) : Base d’addresse : 0x8 (Logique : 0x0/0x0)

Comme évoqué lors de l’analyse de la carte 10 : coupleur asynchrone, cette carte est utilisée avec le port série du Micral N.

 

Carte 20 : Carte processeur 8008

Carte Processseur 10200/S ind B : Intel 8008, Fréquence ~500 KHz

Carte Processseur 10200/S ind B : Intel 8008, Fréquence ~500 KHz

C’est une des premières cartes électroniques que nous avions vue ensemble dans le premier article sur l’analyse des cartes électroniques de notre exemplaire de Micral N ! Le cœur de celui-ci, et que nous avons vu “battre” pour la première fois lors du précédent article : https://mo5.com/premier-demarrage-du-micral-n/

 

Carte 21 : Carte mémoire moniteur

Carte mémoire 10400 SB : Moniteur. 8 EPROMs 1702A (256 octetsx8, 2 Ko au total contenant le moniteur). Configuration d'adresse : 0x3800-0x3FFF

Carte mémoire 10400 SB : Moniteur. 8 EPROMs 1702A (256 octetsx8, 2 Ko au total contenant le moniteur). Configuration d’adresse : 0x3800-0x3FFF

Cette carte contient donc le moniteur que nous avions déjà dumpé, d’une taille de 2 Ko, et qui permet lorsque l’ordinateur fait appel à lui, d’avoir accès à des commandes de supervision et de contrôle de celui-ci. La manipulation sur le panneau avant de commande du Micral N a été filmée et sera montrée lors d’un prochain article.

 

Carte 22 : Carte console

Carte console 11600/S_B : Carte de gestion des LEDs et des switchs du panneau avant

Carte console 11600/S_B : Carte de gestion des LEDs et des switchs du panneau avant

C’est la carte de gestion des LEDs et des interrupteurs de commande du panneau frontal du Micral N. Elle gère les changements d’état de la machine et des différents voyants relatifs sur le panneau.

Après avoir survolé visuellement toutes les cartes de notre Micral N, et pour les plus techniciens d’entre vous, nous vous invitons à aller consulter la page dédiée au projet de restauration de notre Micral N sur le site de Jean-François à cette adresse :  http://hxc2001.free.fr/micral-n/

 

Conclusion de l’étude

Finalement, avec les connaissances acquises lors de l’analyse de toutes ces cartes, nous pouvons enfin dessiner un schéma de fonctionnement idéal de notre Micral N modèle RE40 :

Schéma de fonctionnement du Micral N RE40 de l'association MO5

Schéma de fonctionnement du Micral N RE40 de l’association MO5

 

Pendant ce temps, la programmation de notre Micral N avance à grands pas et nous allons très prochainement pouvoir lui faire exécuter un programme de notre cru. Et nous avons hâte ! Mais cela sera pour un prochain article bien entendu. D’ici là, n’oubliez pas de participer à notre campagne ! https://micral.mo5.com