“最后，我们来到我们一直在等待的指示-性！”
/来自有关微处理器CDP1802的文章/
在1970年代初期，诸如
Pong之类的
简单电子游戏在美国非常流行（在苏联，其
类似物出现在5-10年内出售）。 通常，此类游戏在现代意义上没有微处理器和内存，而是基于严格的逻辑构建的。 因此，可替换的弹药筒并没有多大意义，无论它们在哪里-它们只是一组包括所需比赛的跳投。
1977年，几乎同时发布了两个游戏机：
Fairchild Channel F和
RCA Studio II 。 这些是功能齐全的计算机形式的第一款游戏机，带有微处理器和可替换的墨盒程序，将要讨论的RCA Studio II不仅由
RCA开发，而且由特定的人
Joseph A. Weisbecker （类似于整个COSMAC体系结构）开发。 。
第一个这样的设备
System 00 ，也称为COSMAC FRED（1971），是一个原型，并未大量生产。
其中的处理器采用常规逻辑实现（在
FRED2中 -在1973年问世的两个名为CDP1801 R和U的芯片上）。 RAM约为256字节-4 kb，此外，FRED2具有内置的录音机。
COSMAC架构的第一个商业实现是
COSMAC ELF 。 1976年，ELF被定位为用于火腿的计算机（在《大众电子》杂志上
发表了一系列文章），是一个带有拨动开关，指示器，CDP1802微处理器（相同的1801，但已经在一个芯片中）和256字节RAM的小板。 对于他来说，还有其他扩展卡可以在监视器上显示图形（使用CDP1861芯片），并连接了外接键盘和录音机。 基于带有扩展功能的ELF，出现了ELF II和VIP。 在COSMAC ROM中，有一台名为CHIP-8的虚拟机，可针对原始游戏进行强化（用于输出和移动软件sprite，生成随机数等的命令）。还有其他基于该体系结构的原始计算机和终端。
所有这些设备都是RCA Studio II的直接前身，并且具有极其紧密的硬件和软件架构。
RCA Studio II于1977年发布，当时的价格为150美元（现价600美元）。 通常，市场上的第一个不一定是最成功的。 在2008年，《 PC World》杂志将该游戏机视为有史以来最差的游戏机（从原则上讲，这与事实相差不远）：黑白图像的正方形，没有操纵杆（而不是两个10个按钮的区域）和十几个游戏-有点不愉快令买家满意。
此外，所有游戏（内置游戏机和盒装游戏机）均以ST2虚拟机的伪代码编写（与COSMAC中的CHIP-8的想法相同），这使其运行非常缓慢。
RCA设法发布了约6.4万套RCA Studio II，不算后来出现的克隆（东芝Visicom，Conic M-1200等）。随着
Atari VCS的出现，过时的RCA Studio II和Fairchild Channel F立即退出了战斗。
中央处理器
作为芯片制造商，RCA选择了自己的产品作为机顶盒处理器
-RCA CDP1802微处理器，该处理器以1.78 MHz的频率运行并使用CMOS技术制造。
他的前任是CDP1801，这是一种两芯片处理器（与1802完全兼容）：
CDP1802以其抗辐射版本（蓝宝石上的硅）而闻名，例如在
CD 1802的
伽利略行星际站使用它，并在1990年代飞往木星（有6个这样的处理器），以及在
MAGSAT中使用 。
处理器具有相当棘手的寄存器使用方案。 它具有一个8位累加器D和16个16位寄存器-R0..RF（R0-R15），根据4位寄存器P（指向R之一）的内容，每个寄存器都可以成为指令指针。 SEP Rn小组。 换句话说-处理器中没有一台PC！
另外，R0 ... R15中的任何一个都可以成为索引（地址）。 根据4位寄存器X中的值（由SEX Rn命令更改）确定选择，然后将所选的R视为某些命令的索引。
DMA的地址寄存器始终为R0。 在中断内部，指令计数器为R1。
有一个8位寄存器T，用于在发生中断时自动将X和P寄存器保存在其中。 通过使用RET或DIS命令设置IE中断启用标志来启用中断。
4位寄存器I和N包含由处理器执行的当前指令。
有一个标志寄存器-DF。 更确切地说，一个标志，因为它是一位数字，并且仅包含一个进位标志。
此外，处理器还具有一个单位输出端口Q，其状态由SEQ和REQ命令更改。
就像在那一代的许多处理器中一样，这里不存在通常意义上的堆栈（既没有PUSH，POP命令也没有堆栈指针），并且在必要时由现有指令实现。
也没有用于调用例程的传统指令。 使用SEP Rn指令可以执行到子程序的转换，我记得，它使所指示的Rn寄存器成为命令计数器。 要返回，将使用相同的SEP指令，但使用一个寄存器，该寄存器是调用前命令的计数器。 或者（在更通用但更慢的版本中）使用MARK和RET。
除了传统的有条件和无条件跳转（顺便说一句，它们都是绝对的）之外，还有一些SKIP指令，当满足条件时，跳过下一个SKIP指令（两个字节）。 还提供了无条件跳过。
1802处理器通常被称为第一个RISC处理器之一。 然而，在同一上下文中，提到了6502，以及其他一些。 可以肯定的是，该体系结构不是很普通，从编程的角度来看，会引起多种多样的感觉。 一方面，有多达16个16位寄存器。 另一方面，它们的内容只能直接减少或增加一个。 例如，在Rn中放置一个常量如下所示：
ldi $01 ; const -> D plo r6 ; D -> R6.0 ldi $02 ; const -> D phi r6 ; D -> R6.1
因此，大部分代码都在前后移动字节。
实际上，在条件转移中，仅考虑到零的转移（仅累加器D中为0的情况）和转移标志。 典型的循环如下：
loop: ... dec r7 ; R7-- glo r7 ; R7 -> D bnz loop loop: ... adi 2 ; D = D + const xri $07 ; compare using XOR. (D == const) -> D bnz loop
所有算术和逻辑指令仅适用于电池D。
除了由SEQ / REQ控制的一位端口外，还有一个由OUT / INP命令控制的四位端口。 不幸的是，RCA Studio II中没有使用它。
记忆体
有：2 KB的ROM（BIOS +五个内置游戏）512字节的RAM（一半保留用于视频）
记忆卡
000-2FF ROM RCA System ROM : SP2 300-3FF ROM RCA System ROM : BIOS 400-7FF ROM ( ) 400-7FF ROM ( ) 1024 800-8FF RAM (256 ) 900-9FF RAM (256 ) A00-BFF ROM ( ) C00-DFF --- , 800-9FF E00-FFF ROM ( )
需要特别注意的是，对于盒式磁带上的游戏和程序，仅BIOS的一部分可用-包含SP2（不必要，大体上来说），数字从0到9的图像以及用于视频的标准中断处理程序。
影片
对于图形，使用
RCA CDP1861芯片-所谓的“ Pixie”。
标准的RCA Studio II具有仅带有天线（RF）的标准输出，但是，人们将其
重塑为复合材料，从而使质量更好（我几乎写过“为了更好的色彩还原” ：）
从技术上讲，视频控制器提供两种颜色（黑色和白色）的最大分辨率64x128。 但是，这需要1024字节的视频内存，在Studio II中，RAM的总量为512字节。 因此，分辨率为64x32（需要256个字节），水平分辨率（64）是固定的。 在64像素的一行中，始终显示8个字节，这种情况持续14个处理器周期。
BIOS中断处理程序用于在屏幕上显示内存（$ 900- $ 9ff）。 中断是由视频控制器启动的，每秒发生60次（NTSC）。BIOS处理器执行所有必要的操作-可执行程序只需要更改视频内存，其中每个位直接对应于一个黑点或白点（从左到右，从上到下）。
但是，没有什么可以阻止您编写自己的处理程序。 最简单的情况是分辨率为64x128，这对于视频控制器来说很自然。 对他来说，在处理程序中，将视频内存地址写入R0（屏幕数据将来自哪里）就足够了，字节将通过DMA本身显示，填满整个帧。这种情况在垂直分辨率（而非128）下更加复杂。您必须输入延迟并重复通过更改R0获得数据（请参阅cdp1861和BIOS源的描述）。
原则上，您甚至可以设置可变的垂直分辨率，不输出任何内容到屏幕的一部分，还可以指定ROM，而不是RAM（或部分ROM，部分是RAM）作为视频内存，还可以实现垂直滚动，更改R0中的初始值从其开始向控制器发布数据的地址。
请注意，在视频控制器的INT输出处，本机在光束到达可见区域之前出现两行。 因此，中断处理程序通常以一个延迟开始，该延迟使您可以按时开始显示内存。
视频控制器还具有EFX输出，在光束出现在可见区域之前的4线显示0，然后在该区域的最后4线显示0。 EFX输出连接到处理器EF1，可以使用B1（BN1）命令检查其状态。
沿着框架的返回光束的典型期望实现如下：
... delay: bn1 delay ; wait for EFX in video chip ...
如上所述，在ROM中没有字母和符号的图像。 但是，仍然有数字（毕竟，在内置游戏中，您需要以某种方式显示分数和玩家数）。 但是，即使在这里，他们也设法保存：
如您所见，这些数字被粘在一起，以便从几个相邻的数字中获得其余的数字。
声音
我们只说有声音。 但没有更多。 NE555通过捆扎带连接到CDP1802的单个一位输出端口，然后全部连接到控制台内置的扬声器。当一个单元提供给RST NE555输入（通过SEQ处理器命令）时，它开始以625Hz的频率发出蜂鸣声。 为零时（通过REQ命令）-蜂鸣声停止。 其实仅此而已。 然而，仍然存在电容器，由于该电容器在吱吱声开始时，频率在0.4秒的过程中逐渐降低了一半（即，获得了一些额外的吱吱声）。
在标准BIOS中断处理程序中，除了负责视频的那一部分外，还有一部分检查特定存储单元的内容，如果不为零，则开启吱吱声，并开始循环减少$ 08CD单元的内容（当达到零时，吱吱声将关闭）。 因此，您不必理会端口上的自我录制，而只需设置吱吱声的持续时间，它将在后台发生，而无需停止程序：
ldi $8cd & $ff plo rf ldi 250 ; str rf ...
也可以手动执行此操作（在关闭中断之后）：
; sex r3 ; set X to R3 dis ; return X to R5, P to R3, 0-IE, R3=R3+1 db 53h ; forces X=5 P=3 - which is no change ; seq ; ldi 250 ; delay plo r6 delay: dec r6 glo r6 bnz delay ; req ; sex r3 ; set X to R3 ret ; return X to R5, P to R3, 1-IE, R3=R3+1 db 53h ; forces X=5 P=3 - which is no change
程序
在1970年代，编写了十几个游戏和其他几个程序（主要由RCA自己编写）。 它们几乎都不是用汇编程序编写的，而是用
伪代码编写的 -在控制台ROM中，有一个特殊的解释器-虚拟机ST2。 很难确切地说出是什么促使这种决定。 最有可能的想法是节省内存-游戏的体积确实大大减少了。 通常，ST2的耳朵来自COSMAC中使用的名为
CHIP-8的类似VM。 尽管两个VM彼此不兼容，但在2000年代已经编写了RCA Studio II的CHIP-8解释器。 鉴于架构的极端相似性，正如解释器所写，使用不需要大量内存的COSMAC进行的游戏在RCA Studio II上就不会出现问题也就不足为奇了。
las-这种架构上的虚拟机运行非常缓慢，这给游戏本身留下了不可磨灭的烙印。 后来，在2013年，保罗·罗布森（Paul Robson）写了大约十二种游戏-已经在汇编程序中，并随源一起
分发 。
发展历程
据目击者说，最初，即使没有组装程序，RCA Studio II的开发也是在COSMAC ELF和FRED2上进行的。
当前，没有必要遭受这样的痛苦。 有一个不错的Windows模拟器
Emma ，它具有良好的调试器（顺便说一句，它不仅模拟RCA Studio II，而且模拟所有COSMAC）。
作为汇编程序，我首先尝试使用
交叉汇编程序a18，但是由于多种原因，最终集中精力于
asmx ，后者也具有Python
脚本来生成成品盒式映像（扩展名为.st2）。
汇编程序1802的简要介绍可以在
这里找到。 具有无限循环的RCA Studio II的最简单的test.asm如下所示：
.include "1802.inc" .org 400h .db 4,2 ; SYS $402 start: br start ; some code .end
注意指令“ .db 4,2”。 这是第一条可执行指令的地址，即 “ .db>（开始），<（开始）”。
简单循环实现：
ldi 50 ; D plo r6 ; D r6 loop: dec r6 ; r6 = r6 -1 glo r6 ; r6 D bnz loop ; loop D
使用跳过指令：
; q = 0 $FF00 , q=1 $FF loop: ghi r1 ; hi(r1) -> D lsz ; 2 , D (.. seq) req ; 0 -> Q skp ; 1 (.. inc r1) seq ; 1 -> Q inc r1 ; r1 = r1 + 1 br loop ; ...
要在干净的汇编程序CDP1802中进行练习，可以方便地使用asm80在线汇编程序仿真器。 生成的源文件的扩展名必须为.a18
为了在自然界中的实际硬件上启动完成的应用程序，有一个
RCA Studio II 40周年Multicart卡式盒。 我还没有，但是tnt23用一个游戏重新制作了可用的墨盒之一，该游戏用于安装在插槽中的EEPROM AT28C16芯片（2k x 8）。
因此，要运行在一块铁片上，我每次都会将芯片插入编程器中，将其闪烁，然后将其重新排列到转换后的墨盒中，然后打开控制台。 每次都是如此。
介绍无阴影
为了开发平台，我编写了256个字节的简介（在
Tiny简介比赛中于
Chaos Constructions'2018展示）。
与
Vectrex不同，在
Vectrex中 ，即使仅绘制曲线也可以从
Videopac获得壮观的图像，在ROM中已经有了一组小
矮人的图像，在这里，我们遇到了一种悲惨的情况-普通，人人熟悉，光栅图形但黑白和无处不在的分辨率（64x32）。 在ROM中，不仅有图片，甚至还有字符。 声音-仅限于625Hz的吱吱声。
因此，音乐，各种典型的等离子，灯光以及通常涉及非正方形轮廓的所有事物都已被取消。 任何形式的文本也被取消-字母没有足够的空间。
结果，决定a）以不同的速度滚动b）重复c）的东西，结果是这样的：
如上所述，视频控制器中没有硬件滚动。 但是，低分辨率和黑白不仅有缺点，而且还有优点-覆盖较少的字节。
我使用shlc命令（带有连字符的左移）进行了逐行滚动-在循环中执行时，结果发现下一个字节的最左位向左移并不会消失，而是置于进位标志（DF）中。 因此，循环中的下一个shlc将其拾取并将其放在左侧的字节中。 结果是整个行的简单滚动，其中八个将循环滚动（因为方便获取云的图案并逐字节存储房屋）
... scrollret: sep r3 ; return from subroutine ; scroll: ; set lines counter ldi LINES ; const -> D plo r10 ; D -> Rn.0 nextline: ; set bytes counter ldi BYTES_PER_LINE ; const -> D plo r7 ; D -> Rn.0 ; set carry to scroll glo r12 ; Rn -> D shr ; get one bit to set carry plo r12 ; D -> Rn.0 (save shifted byte) nextbyte: ldx ; Rx -> D shlc ; D = D << 1 (carry -> DF) stxd ; D -> M(Rx), Rx-- dec r7 ; Rn-- glo r7 ; Rn -> D bnz nextbyte dec r10 ; Rn-- glo r10 ; Rn -> D bnz nextline ; one line (8 bytes) scrolled, let's scroll next br scrollret ...
请注意，子例程的入口位于滚动标签上，要返回，不仅要执行sep r3，还要从那里执行第一个br scrollret和sep r3。
这样做是为了使r14（子例程内的指令计数器）保持正确的状态，然后可以一次又一次调用该子例程（使用sep r14）。
当然，此处的调用期间不会保存任何变量-所有变量寄存器都是全局的。
在一般循环中，滚动子例程被两次调用-房屋第二次，云第四次（滚动最慢）。 总的周期沿光束的相反方向同步（道路，房屋，云层-有时间绘制，星星静止）。 就道路而言，只有一条线滚动-道路边缘仅用线绘制。
为了有趣，我尝试滚动整个屏幕-它不适合光束的反向运动。
房屋由样式设置：
... house1: .db %00000000 .db %11111111 .db %10101010 .db %11111111 .db %10101010 .db %11111111 .db %00000000 .db 1 house2: .db %00000000 .db %00011111 .db %01110101 .db %01011111 .db %01110101 .db %00011111 .db %00000000 .db 1 ...
平板电脑，每个平板电脑都有链接：
... commands: .db house5 .db house2 .db house1 .db house3 ...
在一个循环中，此标签将按顺序进行排序。
与房屋不同，为简单起见，两朵云都代表一种仅循环滚动的模式。
由于根据与房屋相同的原理输出云，以及由于模式之间的编程间隔（现在这些只是在数据中重复零），因此可以赢得一定数量的字节。
但是，问题还在于中断处理程序使用了某些寄存器-无法更改R0，R1，R2，R8，R9，R11。 将变量存储在内存中是用于写入和读取变量的大量额外字节（更不用说时钟周期了）。
理想情况下，滚动可能应该在中断处理程序中完成。 但是，为此，我必须编写自己的处理程序而不是标准处理程序。 这将是更正确的（顺便说一句，可以释放几个R寄存器），但是最有可能的是，最后，所有内容加在一起不能容纳256个字节。
至于星星，它们是静态的，但是要绘制一些看起来是随机分布的点，出乎意料的不是那么简单：
... loop: ldn r4 ; M[Rn] -> D ani %00000010 ; D AND const -> D bdf skip ; jump if carry ldi 0 ; const -> D skip: stxd ; D -> M(Rx), Rx-- glo r4 ; Rn -> D adi 47 ; D + const -> D plo r4 ; Rn -> D glo r15 ; Rn -> D bnz loop ...
这里，在一个周期中，数据是从BIOS中获取的，这些数据会被稀疏并掩盖多余的位。 手动选择遮罩（用于ani）和音高（用于adi）。
至于声音，不可能改变频率只是模仿了汽车的“哔哔”声。
顺便说一句-我认为这是RCA Studio II的第一部演示作品：)
结语
Studio II之后，RCA发布了
RCA Studio III的多个实例。 两件事的区别-出现了颜色（分辨率没有改变）和声音更好（您可以发出一个而不是255个不同的频率）。
有趣的是，两台机器在两个方向上都相互兼容，包括与解释器一起使用相同的中间代码。
还已知有RCA Studio IV的计划。 应该将分辨率提高到64x128，甚至已经编写了一个新的伪代码解释器。
至于CDP1802，则继续生产这种微处理器-首先由休斯
（ Hughes）制造，然后由
Intersil（Renesas）制造。如果您想了解有关计算机技术发展史的这一特殊分支的更多信息，建议您在Google上搜索“
COSMAC”和“ CDP1802 ”两个词。
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