Electronika BK 0010

El Электроника БК 0010 o Elektronika BK 0010 o Elektronica BC 0010 es un ordenador desarrollado en la extinta Unión Soviética bajo la marca Electronika por NPO Scientific Center, que era el equipo de diseño de microordenadores líder en la Unión Soviética. Es un ordenador compatible con el mini-ordenador de 16-bit DEC (Digital Equipment Corporation) PDP-11. BK es la abreviatura en ruso de ordenador doméstico o home computer.

La historia de la creación del BK-0010 fue difícil y bastante larga. En 1979, el NII TT (Instituto de Investigación de Tecnología de Precisión de Zelenograd) desarrolló la primera versión de un ordenador personal compacto y económico para uso general denominado Electronika NC-8010. Este ordenador era capaz de funcionar con un televisor para visualizar la información y una grabadora para leer y almacenar la información. El diseño final se creó en 1981. Poseía dos potentes procesadores de 16 bits, basados en el K1801BE1 (un microordenador en un solo chip con arquitectura Electrónica NC, sobre la que se habían diseñado y fabricado desde mediados de los 70 varios microordenadores en el NII TT). El NC-8010 poseía 64KB de RAM y una resolución gráfica de 512×256 píxeles.

Sin embargo, el Ministerio de Industria Electrónica de la URSS tomo dos decisiones: rehacer completamente el diseño para simplificarlo y cambiar a una arquitectura compatible con el PDP-11. El resultado final llegó en 1983 con el desarrollo del prototipo BK 0001, que posteriormente se convirtió en el BK 0010, aunque apenas se fabricaron unas decenas de unidades. No llegó a producirse comercialmente hasta 1985 y se mantuvo en producción hasta 1993. Como curiosidad la numeración de los equipos se hizo en binario con 4 dígitos. Así el BK 0010 se corresponde con el segundo modelo de la serie BK.

El BK 0010 fue un desarrollo soviético completamente original, ya que no se basó en ningún equipo disponible en la URSS. El procesador K1801VM1 es una CPU diseñada por NPO desarrollado para ejecutar el conjunto de instrucciones de la PDP-11, exactamente para ser compatible con el LS-11 de DEC, la primera CPU de coste reducido de DEC. Es un procesador de 16bits con unos 17.000 transistores (por entre 4 y 8 mil de los procesadores de 8bits).

Pese a su elevado precio (4,5 veces el salario medio de la época) fue el microordenador mas popular en la URSS en los 80 y 90 debido a su poderosa CPU, su sencillo diseño y su facilidad a la hora de programar. En total posee 86 teclas, con diferentes colores según el propósito de la tecla.

El procesador K1801VM1 inicialmente se fabricó en una carcasa metálica-cerámica y cableado bañado en oro, pero para reducir costes las unidades posteriores se fabricaban en carcasas de plástico y sin el baño de oro en los cables. El procesador podía funcionar sin problemas a una frecuencia de 5 y hasta 6 MHz. Sin embargo el controlador de memoria y de pantalla, reducían el rendimiento del procesador, por lo que en el BK 0010 funciona a una frecuencia de 3 MHz.

El BK 0010 fue uno de los primeros ordenadores de 16 bits completos, ya que tanto la RAM, la ROM y el procesador de video son de 16bits, y por tanto las transferencia de datos se realizan con 16bits. En realidad el BK-0010 se parece bastante a una versión reducida del Terak 8510/a, un mini-ordenador fabricado entre 1979 y 1985 basado en el PDP-11/03.

En el mapa de memoria del BK 0010 se asignaron 32KB para RAM y 32KB para ROM. La mitad de la RAM se utiliza como memoria de video o frame buffer. De los 32KB reservados para ROM sólo se utilizaron 24KB en tres integrados KR1801PE2 de 8KB:

• En el primer integrado se encuentra la BIOS que contiene los controladores que proporcionaban entrada de teclado, salida de pantalla, manejo de la grabadora, etc. Incluye un programa de monitor simple que se usaba principalmente para cargar y ejecutar programas en códigos de máquina. También incluye una fuente de pantalla de 8×10 pixels.
• El segundo chip contiene un programa de pruebas y diagnóstico que permitía comprobar el rendimiento de todos los dispositivos BK. En realidad no era necesario ya que el BK no tenía ningún problema especial de confiabilidad.
• El tercer integrado de ROM está ocupado por el intérprete del lenguaje FOCAL.

Un cuarto zócalo para una ROM de 8KB permaneció vacío, por lo que podía insertarse en él una ROM con programas de usuario. Dos de estos zócalos ROM (uno de ellos vacío) están colocados debajo de una cubierta extraíble situada en el panel frontal, a la izquierda del teclado, por lo que no era necesario desmontar la carcasa para reemplazar la ROM. Sin embargo, crear ROMs personalizadas no era nada fácil, primero porque que las EPROMs eran muy escasas e inaccesibles, y segundo, se requerían chips especiales diseñados específicamente para el bus MPI de 16bits del BK. Junto a los dos zócalos ROM hay un interruptor de reinicio inusual, ya que en lugar de un pulsador hay un interruptor con dos posiciones («Parada» y «Arranque»).

El que se utilizara FOCAL en lugar del habitual BASIC se debió a que cuando el BK 0010 estuvo listo lanzarse, el interprete de BASIC disponible, el DVK BASIC (una versión de BASIC para ordenadores DVK) era bastante lento y carecía de soporte de gráficos. Parece que los desarrolladores del BK no consiguieron añadir instrucciones gráficas, mejorar la velocidad y adaptarlo a los 8KB de ROM disponibles.

Por aquel entonces, existía un interprete de FOCAL para los ordenadores compatibles con el PDP-11, que únicamente ocupaba 6KB. Este se amplió con instrucciones sencillas de manejo de gráficos y para utilizar la unidad de cassette, que entraron fácilmente en los 8KB de ROM, junto con textos completos de mensajes de error e información breve sobre las teclas de control, comandos y funciones del FOCAL. Además, los programas en FOCAL eran un tercio más rápido que los programas en BASIC DVK.

A pesar de utilizar el FOCAL, los desarrolladores encargaron a la Universidad Estatal de Vilnius el desarrollo de un nuevo intérprete de BASIC específico para el BK. En 1985 se lanzó su primera versión, que ocupaba 9 KB, y que se podía cargar en la RAM del BK desde cassette, En 1986 estuvo disponible una versión de 24KB para utilizar en ROM, el Vilnius BASIC que se incluiría en el las versiones posteriores del BK.

El BK 0010 posee una pantalla puramente gráfica con dos resoluciones: 512×256 en monocromo o 256×256 pixels con 4 colores: negro, rojo, verde y azul. El blanco no se muestra en este modo. No tiene un modo de texto específico, por lo que los caracteres se muestran gráficamente, por lo que es posible mostrar cualquier carácter de cualquier alfabeto en la pantalla. La pantalla muestra 24 líneas de 32 o 64 caracteres por línea, y en la parte superior de la pantalla hay una línea especial denominada de servicio, que muestra los modos de funcionamiento actuales y una pista sobre el propósito de las teclas «de función». Existe una función de desplazamiento vertical suave de la pantalla, que se realiza por hardware.

Aunque se utilizan 16KB de RAM como framebuffer, se puede “transferir” parte de esta memora (12KB), mediante una combinación de teclas, e incrementar la RAM disponible para los programas hasta 28KB. Sin embargo, esto hace que solo esté disponible una cuarta parte de la pantalla.

En general, el BK tiene dos salidas de video; RGB en color y video compuesto en blanco y negro. En muchos equipos, la salida RGB no se instalaba en fábrica y el usuario tenía que montarla. La alta resolución de 512×256 normalmente solo era compatible con la salida en blanco y negro, y cuando se conectaba a través de una imagen en color en la pantalla en esta resolución, adquiría una apariencia extraña con contornos de color y puntos incomprensibles.

Los propietarios de televisores en color tenían que conectar el BK con dos cables — uno desde la salida en blanco y negro del KC a la entrada de video compuesto del televisor, y el otro desde la salida en color del BK a la entrada RGB del televisor, y durante el uso del BK tenían que cambiar las entradas dependiendo de la resolución utilizada en el programa. Sin embargo, la mayoría de los programas, especialmente los juegos, utilizaban sólo el modo de color con una resolución de 256×256.

La primera versión llevaba un teclado de membrana, similar al utilizado en el Atari 400 y ZX-80/81. Sin embargo, había que hacer mucha fuerza para que funcionara. Al cabo de un tiempo, el teclado fue reemplazado por otro, similar en apariencia, con una pseudo-membrana, un conjunto de microswitches sin keycaps y cubierto por una lámina flexible.

En ambos casos, el número total de teclas es de 86: tiene teclas para diferentes propósitos resaltadas en diferentes colores. Además de los colores, llama la atención la cantidad de teclas inusuales (y misteriosas con designaciones rusas): GRAPH, STEP, POVT, BLOK RED, IND SU, ZAP, UST TAB, SBR TAB, VS, GT, etc. Algunas de sus funciones son:

• GRAPH: pone el BK en modo de dibujo directo en la pantalla, cuando en lugar del cursor de texto habitual aparece un cursor «gráfico», que se puede mover mediante las flechas.
• ZAP y STIR pueden activar los modos de escritura o borrado para que el cursor deje una marca (puedes seleccionar el color deseado) o borre lo dibujado previamente. Este es un primitivo editor gráfico integrado en ROM, resultó muy util al permitir crear gráficos muy complejos. Normalmente primero se dibujaba en papel milimetrado y luego se traducía a puntos en la pantalla.
• UST TAB y SBR TAB permiten establecer o eliminar posiciones de pestañas arbitrarias en la pantalla
• GT mueve el cursor 8 posiciones hacia la derecha.
• STEP permite ejecutar un programa en FOCAL o BASIC paso a paso para depurar programas.
• IND SU incluye visualización de símbolos de control en la pantalla.
• POVT se utiliza para repetir la última tecla presionada, ya que el BK no tiene repetición automática al mantener pulsada la tecla durante un tiempo.

Una característica del controlador de teclado del BK es que no es capaz de detectar la pulsación simultánea de varias teclas, lo que hacía que el control en juegos fuera difícil, aunque utilizando técnicas no estándar era posible determinar la pulsación de varias teclas.

El BK-0010 un incorpora un bus de 16 bits, compatible eléctricamente aunque no mecánicamente con el Q-Bus del PDP-11, que utiliza un conector DIN de 2 filas y 64 pines. Además tiene un bus paralelo universal de 16 bits, con buses de entrada y salida separados que permite conectarle periféricos como impresoras, ratones, conversores analógico-digital para el sonido.

También posee un puerto de cassette, que tiene una velocidad de 1200bps, lo cual no era muy eficiente. Sin embargo, no tiene una interrupción de reloj en tiempo real, pero los aficionados encontraron un registro de reloj programable no documentado mediante prueba y error. Modelos posteriores incluían una controladora de discos externa que se conectaba en el conector del bus Q-Bus.

El BK-0010 no posee un generador de sonido, por lo que el sonido se genera mediante programación, cambiando dos bits de un registro. Esta era la solución típica de los ordenadores de la URSS y aliados. Pese a ser un sonido de una sola voz con una forma de onda cuadrada, el BK con algoritmos de salida de sonido era capaz de sintetizar música multivoz y efectos de ruido e incluso simular cambios de volumen. Sin embargo, en estos momentos de reproducción del sonido, el procesador del BK ocupado al 100%, lo que enlentecía enormemente el proceso. Generalmente en algunos juegos se reproducía música, pero en fragmentos cortos, entre medias de los cuales el procesador realizaba otras tareas.

COLECCIÓN

Inicialmente, al probarla no conseguía sintonizarlo en la TV. Sin embargo, al pulsar las teclas se oía el click, lo que me indicaba que estaba funcionando. Estaba probando con la TV ya que el cable que trae de video es un DIN-5 por un extremo y un conector de antena por el otro. Sin embargo, al probar el BK 0010-01 he creado los dos cables de video (DIN-5 a Euroconector, y DIN-5 a RCA) según lo que medio he entendido, y que luego que confirmado en una web, resulta que la toma etiquetada como TV monocroma es de vídeo compuesto.

He probado con el cable de DIN-5 a RCA (el BK 0010 sólo tiene una toma de video), pero seguía sin verse. Al abrir el equipo me he dado cuenta que tiene un potenciómetro puenteado entre dos pines de la toma de video. Ajustándolo, al final se ve muy bien en mi CM-8833.

DOCUMENTACIÓN

    4+2 <----- GND
    5+3 <----- +5V DC

Los pines 4 y 2, y 5 y 3 van unidos. La fuente debe de proporcionar por lo menos 1'5A. Se recomienda utilizar siempre una fuente regulada.

    1 -----> +5V output
    2 -----> video signal ground
    4 -----> video signal output (1Vpp±30% into 75Ω±5%)
    3 ---+
         | pins 3&5 must be joined together
    5 ---+

Los pines 3 y 5 deben de unirse juntos en el conector para que el BK 0010 detecte que se ha conectado un monitor monocromo. La señal de video es compatible con las TV PAL. Muchos monitores tendrán problemas sincronizando la señal de video, pero debería de funcionar bien en las TV.

    1 -----> sync signal output (negative polarity, 0.7-1.3V into 75Ω±5%)
    2 -----> GND
    3 -----> R output (red, positive polarity, 1Vpp±30% into 75Ω±5%)
    4 -----> B output (blue, positive polarity, 1Vpp±30% into 75Ω±5%)
    5 -----> G output (green, positive polarity, 1Vpp±30% into 75Ω±5%)

Estas salidas RGB pueden conectarse a un Euroconector:
    pin 1 -> pin 20 (sync)
    pin 2 -> pins 5,9,13,14,18 (GND)
    pin 3 -> pin 15 (red)
    pin 4 -> pin 7 (blue)
    pin 5 -> pin 11 (green)
Then connect pin 1 from the mono TV output (ТВ) to pin 16 (blanking) via a 100Ω resistor to automatically select RGB mode on the TV when the SCART cable is plugged in.

    1 ---+
         | control of tape drive on/off switch (0.01-0.15A at 30-127V max)
    4 ---+
    2 -----> ground
    3 <----- audio input (1.1-1.7V into 47kΩ)
    5 -----> audio output (1.1-1.7V into 47kΩ)

Para cargar programas en el BK 0010, es suficiente con conectar únicamente los pines 2 y 3.

ENLACES

https://bukosek.si/hardware/collection/elektronika-bk-0010-01.html

https://www.mailcom.com/bk0010/index_en.shtml

SOFTWARE

(http://www.electronics.ru/files/article_pdf/0/article_477_336.pdf.

Emulador de Electronika BK-0010 con Lilygo TTgo VGA32