Ofwel: waarom een vooruitziende blik achteraf beter was geweest
De tegenwoordige MSX2, MSX2+ of turbo R computers lijken maar in weinig opzichten op hun MSX1-voorgangers van bijna tien jaar geleden. De vroege MSX1 computers waren ontworpen om vooral zo goedkoop mogelijk te zijn, en maakten dus uitsluitend gebruik van goedkope standaardcomponenten, die goed verkrijgbaar waren. De belangrijkste (LSI) componenten waren:
Z80A processor Zilog, SGS, etc. AY-3-8910 geluid, joystickpoorten General Instruments 8255 PPI toetsenbord, slotselectie Intel cassette, diverse led's 9918A VDP display Texas Instruments
Voor de rest kon gebruik gemaakt worden van standaard (LS)TTL-, RAM- en EPROM IC's, aangevuld met wat ander spul (zoals weerstanden, condensatoren, etc.) zodat een ervaren hobbyist in principe zijn eigen MSX1 had kunnen bouwen met componenten die bijna iedere electronicazaak kon leveren.
Hoewel de gebruikte LSI-componenten niet erg duur waren, bleken ze toch duur genoeg om er zo weinig mogelijk van te gebruiken, hoewel bijvoorbeeld een extra 8255 de hardware eenvoudiger had gehouden en de prestaties had verbeterd. Zo is er bijvoorbeeld tussen de joystickpoorten en de 8910 extra hardware nodig om tussen de twee joysticks (of wat er ook aan die poorten zit) te schakelen, domweg omdat er onvoldoende I/O lijnen beschikbaar zijn.
Het lijkt er wel op of die tweede joystickpoort pas in een later stadium aan de standaard is toegevoegd, en hetzelfde kun je zeggen van de printerpoort, die op veel vroege MSX-computers ontbrak. (Philips heeft ooit eens een cartridge uitgebracht met alleen een printeraansluiting erop!)
##H E T G E H E U G E N - P R O B L E E M
De Z80 kan helaas niet meer dan 64 kB aan geheugen adresseren, en dat was zelfs toendertijd te weinig, vooral omdat er naast een verplichte BASIC-interpreter ook nog software in cartridges moest kunnen lopen, en aan het toen nog toekomstige MSX-DOS zal men ook wel gedacht hebben.
Dit probleem is - zoals iedereen wel zal weten - opgelost door de PPI-poort op 0A8h te gebruiken om voor de selectie van de geheugenslots te dienen. Omdat we vier pagina's moeten schakelen, en dat in een enkel byte moeten kunnen doen, beperkt dat ons tot 2 bits per pagina, en dus een maximum van vier slots. Dit lijkt het adresseerbare geheugen uit te breiden to 4 x 64 = 256 kB, maar schijn bedriegt: ten eerste mag pagina 3 nooit worden weggeschakeld, omdat daar de systeemvariabelen in zitten en (meestal en hopelijk) de stack, en ten tweede omdat het wegschakelen van pagina 0 de BIOS onbereikbaar maakt, tenzij je ervoor zorgt dat er in die pagina ook slotselectieroutines aanwezig zijn. (MSX-DOS doet dit, maar daarover later meer.)
##H E T S E C U N D A I R E S L O T R E G I S T E R
Achteraf gezien zal het dan ook niemand verbazen dat dit te weinig bleek, maar wat wel verbazend is, is de manier waarop men het heeft opgelost: het secundaire slotselectieregister op 0FFFFh!
Op zich is het natuurlijk al vreemd om een memory-mapped register te gebruiken als er nog voldoende ongebruikte I/O adressen zijn, maar dat kun je hoogstens een schoonheidsfoutje noemen. Nee, waar het echte probleem ligt is het feit dat ieder geâxpandeerd slot een eigen, afzonderlijk slotselectie-register op 0FFFFh heeft! Dit feit en wat de consequenties hiervan zijn realiseren maar heel weinig mensen zich ten volle, dus laat ik ze hier op een rijtje zetten:
In pagina 3 zit een deel van de slotselectieroutines (behalve voor ENASLT), en om een goede reden: als we van (primair) slot veranderen is dat de enige pagina waarvan we zeker weten dat hij op z'n plaats blijft na het schakelen. Het ongelukkige van het secundaire slotregister op 0FFFFh zit hem hierin, dat we juist pagina 3 moeten wegschakelen om het secundaire slotregister te kunnen bereiken, waardoor een secundaire slots selecteren nogal omslachtig wordt (de stappen met een * gebeuren in pagina 3):
1 - Schakel het gewenste primaire slot in, maar op pagina 3 2 - Lees FFFF, complementeer, en onthoud de waarde 3 - Bereken de nieuwe waarde, en schrijf naar FFFF 4 - Herstel primair slot (situatie als voor 1) 5 - Bereken nieuw primair slot op de gewenste pagina 6* - Schrijf primair slotregister 7* - De gewenste actie (lezen, schrijven of CALLen) 8* - Herstel primair slotregister (situatie als voor 1) 9 - Schakel primair slot als bij 1 10 - Schrijf oude waarde (uit 2) terug naar FFFF 11 - Herstel primair slotregister (situatie als voor 1)
Voor ongeâxpandeerde slots gaat 't simpeler:
1 - Bereken nieuw primair slot op de gewenste pagina 2* - Schrijf primair slotregister 3* - De gewenste actie (lezen, schrijven of CALLen) 4* - Herstel primair slotregister (situatie als voor 1)
##D E C O N S E Q U E N T I E S
Die ingewikkelde secundaire slotselectie is niet zonder gevolgen. Zo moet iedere slotselectieroutine heen en weer hinken tussen pagina 3 en (meestal) 0, terwijl het heel handig (en een stuk sneller) zou zijn als we de complete routine in pagina 3 kwijt zouden kunnen. MSX-DOS heeft hetzelfde probleem, en heeft het leeuwendeel van de routines in pagina 3 zitten, maar een deel zit verplicht in pagina 0.
Een tweede gevolg is dat binnen een geâxpandeerd slot geen CALSLT ed. gedaan kan worden naar pagina 0, of het moest via aan omweg zijn! Dit kan uiterst onaangename consequenties hebben voor computers met RAM en SUBROM in hetzelfde geâxpandeerde slot, of (erger nog!) met een geâxpandeerd slot 0. In het eerste geval moet een omweg via de BIOS (de routine EXTROM) gemaakt worden, wat lastig wordt gemaakt door het feit dat CALSLT ook het IX-register gebruikt.
Dus waarom hebben ze het zichzelf zo ingewikkeld gemaakt? Een deel van het antwoord ligt in het feit dat men secundaire sloten herkent doordat bij teruglezen de waarde wordt gecomplementeerd. Als men van dit gemak had afgezien - de RAM en ROM check bij het opstarten van de computer wordt dan iets ingewikkelder - dan hadden de secundaire slotselectie registers write-only kunnen worden uitgevoerd. In dat geval hoefde de hardware rond die registers er niet op te letten of het desbetreffende primaire slot is ingeschakeld, en bovendien kon de hardware voor het teruglezen vervallen. (Het leuke is namelijk dat niet alleen alle in het systeem aanwezige secundaire slotselectieregisters beschreven worden, maar ook het gewone RAM op 0FFFFh, zodat teruglezen nog steeds zonder meer mogelijk is!)
Dus ten koste van iets ingewikkelder software kan de hardware eenvoudiger en bovendien vervallen dan bijna alle bovenstaande bezwaren! (Naar het secundaire slotregister kan dan nl. altijd geschreven worden, ook vanuit pagina 3. Secundaire slotselectie wordt dus veel eenvoudiger.) Een onbegrijpelijke misser! Je moet hier wel de conlusie uit trekken dat het secundaire slot een late en weinig doordachte toevoeging aan het MSX-systeem is.
##H E T I N T E R R U P T S Y S T E E M
Ook het interruptsysteem draagt de sporen van spaarzaam denken. Interrupts veroorzaken altijd een sprong naar adres 38h, wat tot gevolg heeft dat daar natuurlijk altijd iets aanwezig moet zijn om de interrupts af te handelen. (En er moeten ook slotselectieroutines aanwezig zijn!) Deze interrupt wordt altijd in de BIOS afgehandeld voor hij de zo bekende hooks op FD9A en FD9F passeert. Dit heeft tot gevolg dat een echt snelle interruptafhandeling niet mogelijk is, zeker in DOS, waar er nog een extra interslot-call aan te pas moet komen.
Nvdr. BIOS wegschakelen en zelf iets op 38h zetten misschien?
Dat vaste interruptadres veroorzaakt bovendien nogal eens problemen met CP/M debuggers, omdat adres 38h vaak door die programma's wordt gebruikt. Beter ware het geweest om met behulp van een PIC (priority interrupt controller) zoals de 8259 van Intel interrupt-vectoring te verzorgen, iets wat nauwelijks extra kosten met zich had meegebracht, maar het systeem wel een stuk sneller en flexibeler had gemaakt.
##D E V I C E S
Aan de andere kant is het vreemd dat juist een doordacht systeem als het device-systeem op de MSX nooit gebruikt wordt; iets dat waarschijnlijk alleen toe te schrijven is aan gebrek aan informatie (hoewel gebrek aan devices natuurlijk ook kan). Om vooral geen slapende honden wakker te maken zal ik volstaan met te zeggen dat dit (onder andere) gaat via de hook B.EXT (FFCA), een hook die ook door MemMan wordt gebruikt, hoewel deze beslist geen device is! Buiten de devices die standaard in BASIC zitten (CRT: GRP: CAS: LPT:) kunnen RS232-uitbreidingen (COM:) hiermee ook worden gebruikt.
##C O N C L U S I E
Bij het uitdenken van het MSX-systeem is goed nagedacht, maar er zijn ook blunders gemaakt. Iedere computer is natuurlijk een compromis tussen wensen en kosten, en persoonlijk verbaast het mij dat het systeem telkens kon worden uitgebreid zonder dat de compatibiliteit tussen de systemen in belangrijke mate verloren ging.
Wat betreft het secundaire slot systeem kun je je afvragen of alle programmeurs wel precies weten hoe het werkt. Alle Philips MSX2 computers hebben het RAM in het geâxpandeerde slot 3 zitten, wat inhoudt dat het secundaire slotregister altijd bereikbaar is. Programma's die rucksichtslos op FFFF lezen of schrijven zullen op die computers wel werken, maar kunnen op andere voor grote problemen zorgen.
Robert Amesz