Vorstellung Fädel-ROM des WANG 720C Tischrechners

  • Vor zwei Wochen habe ich einen WANG 720C bekommen. Dabei handelt es sich um einen programmierbaren Tischrechner in DTL-/TTL-Logik mit 2-zeiliger Nixie-Röhrenanzeige, Kernspeicher und handgefädeltem Microcode-ROM. Programme und Daten konnten auf Kassetten gespeichert werden. Diese Geräte wurden von 1970 bis ca. 1973 hergestellt und kosteten damals je nach Ausstattung zwischen 23.000 und 36.000 DM.


     


    Da auf dem Markt zur Zeit der Entwicklung ab 1968 noch keine Speicherbausteine zur Verfügung standen, baute WANG den Microcode für den Tischrechner mit einem Fädel-ROM auf. Die Baugruppe befindet sich im Boden des Geräts und hat eine Größe von 43 x 31 cm, ist also etwas größer als ein Blatt DIN A3 Papier. Sie ist durch eine Kunststoffabdeckung gegen Beschädigung geschützt.


    Dieses Fädel-ROM stelle ich euch hier vor, die weiteren Teile des Innenlebens folgen dann in der nächsten Zeit...


    Die gesamte Fädel-ROM-Baugruppe 5938 mit und ohne Kunststoffabdeckung:

     


    Auf der anderen Seite der Baugruppe befinden sich 15 ICs, 74 Transistoren, 1.864 Dioden und etliche weitere Bauteile:

     


    Der aktive Teil des Fädel-ROM besteht aus elf quadratischen Kunststoffstrukturen, von denen jede vier U-förmige Ferritkerne enthält. Jede dieser Ferritkerne dient als kleiner Transformator, mit Primär- und Sekundärwicklungen. An einem Bein des U-förmigen Kerns befindet sich eine Drahtwicklung, die mit einem Leseverstärker verbunden ist. Diese Wicklung ist die Sekundärwicklung des Transformators. Der andere Schenkel des "U" trägt die Primärwicklungen. Wenn einer der Drähte, der um die Primärseite des "U" gewickelt ist, einen Stromimpuls erhält, wird dieser in die Sekundärwicklung induziert, durch einen Leseverstärker verstärkt und durch die Logikschaltung ausgewertet. Insgesamt 43 dieser Ferritkerne werden verwendet, um das 43 Bit breite Microcode-Steuerwort zu bilden, das den Wang 720C Tischrechner steuert.


     


    TTL-ICs dienen zusammen mit der riesigen Matrix aus 1.792 Dioden zur Dekodierung und Auswahl der Microcode-Adresse aus einer der 1.792 einzelnen Wortzeilen. Wenn eine bestimmte Wortleitung dekodiert wird, fließt ein Stromimpuls durch einen der 1.792 Drähte. Die Wortleitungsdrähte laufen in 28 Bündeln zu je 64 Drähten von der Auswahllogik durch einige Kunststoffdrahtführungen nach oben durch die Reihe der 43 Ferritkerne, wobei die Einzeldrähte um einen Stab gewickelt sind, wenn eine "1" für dieses Bit kodiert werden soll oder den Stab umgehen, wenn eine "0" kodiert werden soll.


     


    Insgesamt sind in dem Fädel-ROM 1.792 Worte zu je 43 Bit gespeichert, das entspricht 77.056 Bit. Auf der Leiterplatte ist Platz für maximal 2.048 Worte vorgesehen, es sind aber nicht alle Bauteile dafür bestückt.


    Der Prototyp des Fädel-ROM wurde aus über 1.500 m Fädeldraht hergestellt, was 6,5 Wochen dauerte. Die später in Serie gefertigten Baugruppen wurden überwiegend von Hand mit Unterstützung eines von WANG entwickelten und patentierten "Webstuhls" hergestellt, der selbst von einem Fädel-ROM gesteuert wurde. Das dauerte pro Stück dann "nur" noch fast einen ganzen Arbeitstag. Die Nachfolgemodelle dieses WANG-Tischrechners erhielten dann die ersten auf dem Markt verfügbaren ROM-Bausteine, was Aufwand und Kosten der Herstellung drastisch reduzierte.

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  • Beim Stäbchenspeicher der Nixdorf 820 wurden etwas mehr Stäbchen genutzt, also musten für die gleiche Kapazitäte weniger Layer gefädelt werden.

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  • Echt interessant. Bin schon gespannt auf mehr Informationen dazu. Ich finde ja, gerade die WANG Computer verbreiten diesen typischen 70er Jahr Flair besonders gut, da sie echt toll designed waren. ;)

    "Link arms,don't make them." - Du musst Gott für alles danken, sogar für einen Franken

  • Und es ist ein prinzipiell leicht änderbares ROM, da die Drähte nicht wie bei manchen Fädelroms durch Ringkerne gesteckt sind.

    An Wang als "Erfinder" des Ringkernspeichers hat da schon wirklich immer einen "Plan" gehabt.

  • Die Leute bei Nixdorf haben mir erzählt, das Änderungen oder Fehlerkorrekturen trotzdem nur in der Form gemacht wurden, dass der entsprechender Layer neu gefädelt wurde. der alte wurde nur abgehängt aber der gefädelte Draht wurde drauf gelassen, alles andere war zu viel Arbeit!

    Der deaktivierte Layer hat dann ja keinen mehr gestört.

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  • Auf dem letzten Bild sind rechts ein paar übrige Drähte zu sehen, die mit rotem Lack an die graue Führung angeklebt wurden. Vermutlich wurde da bereits gepatcht oder wurden ein paar Fehler beim Einlegen repariert...


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  • Super Interessant wie aufwendig das war. Und dann kommt ein Stückchen Silizium und Zack ein Riesen Einsparfaktor bei Aufwand und Kosten.

    Und die Technik die es abgelöst hat ist heute auch schon wieder Jahre außer Produktion.

    Ständige Interessen: Atari 16/32 Bit - Atari Lynx / weitere Interessen: C64 - Atari 2600/7800 - Sega Mega Drive - Casio Digital Diary SF/CSF (alle Reihen - die sammle ich nicht nur, ich benutze auch) / Psion Serie 3/a/c/mx

    Zu neu für den Verein: Nintendo DS (komplette Reihe)

    Derzeit wieder im Fokus: mein Atari Lynx FlashCard Projekt.

  • Aber von der Langlebigkeit sind die Fädel-ROMs nicht schlecht.

    Bis da die Informationen nicht mehr auszulesen sind, daueter es noch etwas.


    Ähnlich wie bei den Dioden-Matrix ROMs - wie z.B. bei meiner TA 10/1 :

    http://horniger.de/computer/ta/TA101_106.jpg

    Jede Reihe: ein Befehl des Programms

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  • Klemens Krause vom Computermuseum der Stuttgarter Informatik hat mir freundlicherweise seine Fädel-ROM-Adapter-Baugruppe ausgeliehen. Mit dieser hat er versucht, die Fädel-ROMs der WANG-Tischrechner der 700er-, 600er- und 500er-Serie auszulesen. Die Baugruppe hat er vor über 20 Jahren gebaut und sie lag jetzt fast genauso lange ungenutzt im Lager des Computermuseums.

    Damals hatte er - aus seiner Erinnerung - einen Schneider Euro-PC zum Auslesen verwendet. Er hatte dabei jedoch einige Probleme, vermutlich mit dem Timing, denn die Inhalte waren bei jedem Versuch unterschiedlich.

    Den Schaltplan und auch das damals verwendete Programm hat er bisher leider noch nicht wieder gefunden, so dass ich versuchen werde, diese zu rekonstruieren und, wenn möglich, damit alle greifbaren Fädel-ROMs auszulesen. Diese liefern die Daten parallel mit 42 bzw. 43 Bit, wenn man eine 11 Bit Adresse anlegt und das Signal /CPR mit einem negativen 200 ns Impuls triggert.

    Damit sollte es dann auch möglich sein, Defekte und fehlerhafte Inhalte zu finden und diese zu reparieren bzw. zu korrigieren. :)




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  • Am 19. Mai konnte ich die obige Fädel-ROM-Adapter-Baugruppe endlich wieder in Betrieb nehmen. Da ich keinerlei Unterlagen dazu bekommen hatte und Klemens wohl auch keine mehr finden wird, habe ich mit Messgerät, Datenblättern der ICs und Schaltplänen der Wang-Fädel-ROMs die Funktion und den Aufbau rekonstruiert. Dabei habe ich festgestellt, dass der Aufbau sich nicht für die bei mir vorhandenen Fädel-ROMs für die Wang-Tischrechner der Serie 700 eignet, sondern nur für die Serien 500 und 600 passt. Deshalb habe ich die Schaltung so modifiziert, dass ich zukünftig über einen Jumper die Serie auswählen kann.

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    Am 20. Mai habe ich bei der zweitägigen CRT im shack auf meinem Schneider Laptop Target >>PC7640<< von 1988 mit Turbo Pascal 6 das Programm zum Auslesen der Inhalte geschrieben. Die Adapter-Baugruppe verwendet dazu die parallele Schnittstelle mit 6 Datenleitungen und dem Eingang für Papierende...

    Nachfolgend ein Foto von meinem letzten Testaufbau auf der CRT, der mal im Wesentlichen funktioniert. Damit habe ich es dann geschafft, ein Wort mit 43 Bit Breite aus dem Wang Fädel-ROM auszulesen, die nächsten Worte beinhalten dann bisher leider nur Nullen.

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    So sieht dann eine (invertierte) Eins auf dem Oszi aus: unten der Ausleseimpuls des 74LS123 mit ca. 220 ns Länge und oben die um ca. 160 ns verzögerte Ausgabe des Fädel-ROMs (Transistor, der über eine Spulenwicklung nebst Widerstand, Kondensator und Diode zwischen Basis und Emitter (an Masse) angeregt wird und über den Kollektor einen 3,3 KOhm-Pullup nach Masse schaltet).

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    Und am 31. Mai habe ich es dann endlich geschafft, alle Wang Fädel-ROMs für die Wang-Tischrechner der Serie 700 auszulesen, die ich gerade im Zugriff hatte. 8) Das Auslesen eines ganzen ROMs (2.048 Worte zu je 43 Bit) dauert auch mit dem 80286 mit 8 MHz nur ca. 2 s, also ca. 1 ms je Wort.

    Dazu waren noch ein paar Anpassungen an der Fädel-ROM-Adapter-Baugruppe nötig, die ich ohne einen Logic Analyzer nicht so einfach hätte austüfteln können. Eigentlich ging es nur noch um ein paar wenige Nanosekunden, die das Load-Signal für die Schieberegister (74LS166) vor dem Clock-Signal wieder auf High ging. Nachdem ich noch zwei freie Gatter des 74LS08 als Verzögerung eingebaut habe, funktioniert jetzt alles. Allerdings erhalte ich nur bei einem der Fädel-ROMs - das auch als einziges einwandfrei funktioniert - immer den gleichen Inhalt, die anderen haben noch ein paar Macken und bei denen kippen ab und zu ein paar wenige Nullen und Einsen. Aber damit kann ich die Fehlersuche an den betroffenen Baugruppen aufnehmen und diese eventuell auch reparieren. ::solder::


     

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  • Endlich habe ich die Fädel-ROM-Adapter-Baugruppe von 1999 zum Auslesen der Fädel-ROMs der Wang-Tischrechner soweit fertig umgebaut, dass ich damit sowohl die Fädel-ROMs für die Tischrechner der Serie 700 als auch die der Nachfolgeserien 500 & 600 auslesen kann. 8)

     


    Hier noch ein paar Fotos des Fädel-ROMs der Serie 600:


     


     


    Dieses unterscheidet sich im Wesentlichen durch die Versorgungsspannung von 17 statt 12 Volt für die Spulen, der Breite eines Wortes von 42 statt 43 Bit und der geänderten Ausleseelektronik, die die Worte zuerst in RS-Flip-Flops zwischenspeichert. Hierzu müssen zwei zusätzliche Steuerleitungen (/CL und /ST) mit dem richtigen Timing angesteuert werden. Das soll die Auslesesicherheit gegenüber der Serie 700 erhöhen, bei der es angeblich recht viele Probleme mit den Fädel-ROMs gab. Die Anzahl der einzelnen Fädeldrähte und Dioden liegt weiterhin bei 2.048 Stück.

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  • Und es ist ein prinzipiell leicht änderbares ROM, da die Drähte nicht wie bei manchen Fädelroms durch Ringkerne gesteckt sind.

    An Wang als "Erfinder" des Ringkernspeichers hat da schon wirklich immer einen "Plan" gehabt.

    Nun ja ...


    • einer fädelt die Firmware den ganzen Tag lang
    • der Programmierer kommt rein: "Ups, da war ein Bug, ich musste noch ein Byte einfügen, ändern Sie das mal ..."


    :D



    Schlagzeile: Mitarbeiter haut einem Programmierer eine Fädel Baugruppe um die Ohren!

  • Dabei handelt es sich um einen programmierbaren Tischrechner in DTL-/TTL-Logik mit 2-zeiliger Nixie-Röhrenanzeige, Kernspeicher und handgefädeltem Microcode-ROM.

    Hat die TTL CPU den Microcode direkt aus dem Fädel ROM ausgeführt???


    Oder ist das eher als "Massenspeicher" zu verstehen.

    So dass der Microcode quasi erst in ein RAM geladen wurde?

  • Hat die TTL CPU den Microcode direkt aus dem Fädel ROM ausgeführt???

    Ja, das Fädel-ROM wird die ganze Zeit ausgelesen und abgearbeitet. Selbst das Multiplexing der Nixie-Röhren läuft darüber. Wenn irgendetwas an einem Fädel-ROM nicht funktioniert, dann bleibt die Anzeige meist einfach dunkel und es tut sich sonst nichts weiter.

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  • Der Prototyp des Fädel-ROM wurde angeblich aus über 1.500 m Fädeldraht hergestellt, was 6,5 Wochen dauerte...

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  • Der Prototyp des Fädel-ROM wurde angeblich aus über 1.500 m Fädeldraht hergestellt, was 6,5 Wochen dauerte...

    Was für eine Verbesserung da ein PROM dargestellt hat.

    Und erst recht eine EPROM!

  • Und was kostete dann so ein ROM?

    Ich mags mir bei der heutigen Kostenstruktur gar nicht vorstellen.

    Bisher habe ich leider nirgendwo Preise für Ersatzteile von Wang gefunden. In späteren Jahren wurde das Fädel-ROM angeblich bei Reparaturen durch ein (EP)ROM-Modul ersetzt. Wenn ich mir das allerdings mit EPROM's vom anfangs verfügbaren Typ 1702 (256x8) vorstelle (ab 1971), dann müssten das 48 Stück gewesen sein und die waren damals auch nicht so günstig. Angeblich haben die ersten echten ROMs 1970/71 in sehr großen Stückzahlen so zirka $13 pro Stück gekostet, das wären dann mindestens $624, also etwa 2.150 DM.

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  • Wenn ich mir das allerdings mit EPROM's vom anfangs verfügbaren Typ 1702 (256x8) vorstelle (ab 1971), dann müssten das 48 Stück gewesen sein und die waren damals auch nicht so günstig.

    Mal davon abgesehen ist die Ansteuerung der EPROMs ja ganz anders. Da braucht es wohl zusätzlich Hardware um das anzupassen.

  • Mal davon abgesehen ist die Ansteuerung der EPROMs ja ganz anders. Da braucht es wohl zusätzlich Hardware um das anzupassen.

    Nein, das sollte einfach so gehen. Die Fädel-ROMs verhalten sich bereits quasi wie ein (EP)ROM: Adresse anlegen, einen 200 ns Impuls auf /CPR geben und die Daten einfach abgreifen. Zusätzlich ist, meiner Meinung nach, ein Latch nötig, das die Daten länger anstehen lässt oder der /CPR-Impuls wird intern verlängert. Bei Gelegenheit werde ich das mal ausprobieren und eventuell so eine Baugruppe layouten. Zuerst möchte ich jedoch gerne die Auslesebaugruppe layouten und in Kleinserie fertigen. ::solder::

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