Sharp MZ-800, GDG - Dokumentace chování z HDL simulace

Tato dokumentace popisuje skutečné chování GDG chipu pozorované v gate-level HDL simulaci. Kde se liší od oficiální dokumentace (Service Manual MZ-800), je to explicitně uvedeno.

Úvod

Sharp MZ-800 byla řada domácích počítačů japonské společnosti Sharp, která se dostala na trh v roce 1984. Modely řady MZ-800 pokračovaly v koncepci řady Sharp MZ a byly nástupci modelů MZ-80K (1978), MZ-80B (1981) a MZ-700 (1982). Modely řady MZ-800 umožňovaly grafické rozlišení 640 x 200 pixelů, což je výrazné zlepšení oproti řadě MZ-700, která umožňovala semigrafiku 80 x 50 v 8 barvách. Grafický výstup se parametry blížil úrovni tehdejších PC (grafika CGA). Každý pixel mohl mít vlastní barvu na rozdíl od grafických režimů v té době rozšířených 8bitových počítačů Sinclair ZX Spectrum, Atari 800XL/XE nebo Commodore C64.

Srdcem počítače MZ-800 byl bezesporu 100pinový obvod WHID 65040-032, který se na desce vyskytuje v pouzdru označeném SC65040G032 (SC - pravděpodobně znamená Sharp Custom). Poblíž tohoto chipu je na desce bílým písmem napsáno G.D.G. (Graphics Display Generator). Plný význam tohoto obvodu však není jen v generování grafického výstupu. GDG má v tomto počítači pod kontrolou krom jiného taky mapování pamětí a s tím vším spojený timing a management operačního módu MZ 800/700.

Dlouhá léta byl tento obvod opředen mlhou tajemství. Uživatelé MZ-800 sice měli k dispozici Service Manual, nicméně ten byl v mnohém poněkud strohý. Spousta emulátorů a programů pro MZ-800 tak vycházela z informací, které byly nasbírány metodou "průzkumu blackboxu".

Počátkem 21. století se česká skupina Sharpistů rozhodla, že veškerá tajemství, která GDG doposud skrýval, společnými silami odhalí. Byla to dlouhá, komplikovaná a nelehká cesta, které se zúčastnila spousta sharpistických nadšenců a jejich kamarádů. GDG tak bylo profesionálně odpouzdřeno, mnohokrát (dobře i špatně) mikroskopickou cestou nafoceno a následně podle křemíku zanalyzováno, nejen očima nadšenců, ale i několika analytickými programy, které si k tomuto účelu napsali.

Prvním skvělým výsledkem se pak stal funkční VHDL model, který byl po mnoha simulacích použit jako CPLD náhrada za skutečné GDG. A ono to fungovalo!!!

Po tomto úspěchu, kdy se shodou okolností IT svět a s ním i celá planeta Země přesunuly éry AI technologií, již zbýval pro sharpistické lidstvo jen jeden poslední krok: udělat kompletní AI simulaci, analýzu a finální zdokumentování GDG, které bude předáno dalším generacím. Nyní máte tu čest se s touto dokumentací seznámit.

Pozn.: dokumentace vznikala polo-automatickou cestou a je nejen pravděpodobné, ale i téměř jisté, že se v ní budou nějakou dobu vyskytovat drobné chyby, rozpory a nejasnosti. To vše ke GDG neoddělitelně patří! Budeme se však snažit tento dokument postupně doladit.

Toto je verze: 0.1 Datum uvedení: 2026-04-01 (ne, fakt to není aprílový žert :)

Obsah

Základy a timing

Paměťový systém

Video systém

CPU synchronizace

Mid-scanline efekty (propagace)

Speciální témata

Dodatky

Zdroje

• HDL netlist: hdl-whid/GDG_core.vhd (gate-level, automaticky generováno z reverzního inženýrství)
• Simulace: sim/ (cocotb testy, GHDL)
• Oficiální dokumentace: docs/ (Service Manual MZ-800, mz-800.scav.cz)
• různé ověřené postřehy, které byly odhaleny experimentováním při tvorbě mnoha emulátorů počitače Sharp MZ-800