CP/M v2.23

Descripcion general

Proceso de arranque de CP/M

El arranque de CP/M se produce en dos fases:

1. Usando el software original de control del disquete AFI, leer un sector de arranque invertido, comprobar que contiene en 0x0000 el codigo de control 0x02 + “IPLPRO”, y luego pasar el control al cargador de arranque encapsulado
2. Cargar, comenzando en 0x9C00, el CCP, el BDOS y el CBIOS. El CBIOS toma ahora el control y aplica un formato de disco diferente y usa una logica de controlador FDC diferente (es decir, vuelve a invertir los datos).

CBIOS

Para crear un CBIOS hay que proporcionar los siguientes metodos de la API:

Asi pues, para escribir el CBIOS, es necesario codificar los siguientes submodulos de firmware:

Toda esta funcionalidad ocupa espacio y se ha repartido de la siguiente manera:

Unidades de disco CPM

El orden de las unidades se muestra en la siguiente tabla. Los discos CP/M originales del MZ-80K (y del MZ-80A) leidos a traves de la tarjeta MZ80AFI aparecen como las unidades de Disco Floppy en esta tabla — normalmente C: y D: cuando tambien hay presente una unidad de ROM y/o una tarjeta SD.

Caracteristicas

Ademas de la funcionalidad estandar de la BIOS, se han anadido las siguientes caracteristicas al CBIOS.

• Reloj en tiempo real con granularidad de 50mS
• Teclado controlado por interrupciones con buffer y autorrepeticion.
• Bloqueo de teclas en tres modos: Normal, Caps Lock, Shift Lock
• Funcionalidad de terminal ANSI
• Unidades de disquete reasignables de tamano 1.44M, 720K y 320K
• Arranque y lectura directos de discos CP/M originales (sin convertir) del MZ-80K a traves de la tarjeta MZ80AFI, detectados automaticamente por el tamano de sector y montados como unidades C:/D:
• Unidades ROM reasignables de tamano 240K (modificable mediante configuracion)
• Discos duros de tarjeta SD de 16Mb reasignables.
• Salida al monitor mediante SHIFT+GRAPH+BREAK.

Configuracion y compilacion automatizadas (recomendado)

macOS / Linux / WSL — setup_RFS.sh

chmod +x setup_RFS.sh
./setup_RFS.sh

Windows 10 / 11 (nativo — recomendado) — setup_RFS_windows_native.ps1, desde un simbolo del sistema de PowerShell:

Set-ExecutionPolicy -Scope Process -ExecutionPolicy Bypass
.\setup_RFS_windows_native.ps1

Windows 10 / 11 (via WSL2) — setup_RFS_windows.ps1, desde una PowerShell de Administrador:

Set-ExecutionPolicy -Scope Process -ExecutionPolicy Bypass
.\setup_RFS_windows.ps1

Los scripts respetan las variables de entorno RFS_REPO_URL (por defecto https://git.eaw.app/eaw/RFS.git) y RFS_FILES_URL (ubicacion del paquete de contenido) para anular las preguntas interactivas. La compilacion escribe las imagenes ROM del Monitor/Usuario (con el CBIOS de CP/M y la aplicacion MZF de CP/M empaquetados) y la imagen de tarjeta SD que contiene las imagenes de disco de CP/M en el directorio roms/. Para el recorrido completo paso a paso, vease la Guia tecnica de RFS — Sistema de compilacion.

Construccion de CPM

Para lograrlo se necesitan varias herramientas y por el momento es un proceso bastante manual.

Rutas

Para facilitar la lectura, los siguientes nombres cortos se refieren a la ruta correspondiente en este capitulo.

Herramientas

Z80 Glass Assembler - Un ensamblador Z80 para convertir ficheros ensamblador en codigo maquina.
samdisk - Una herramienta de manipulacion de disco de bajo nivel basada en linea de comandos multiplataforma.
cpmtools - Una herramienta de manipulacion de discos CP/M de linea de comandos multiplataforma.
CPMToolsGUI - Una herramienta GUI basada en Windows para la manipulacion de discos CP/M.
z88dk - Un excelente kit de desarrollo en C para la CPU Z80.
sdcc - Otro excelente compilador de C para dispositivos pequenos (Small Device C compiler), siendo el Z80 uno de sus objetivos. z88dk proporciona una version mejorada (para el Z80) de esta herramienta dentro de su paquete.

Software

La construccion de las imagenes de software puede hacerse clonando el repositorio y ejecutando algunos de los scripts de shell y binarios proporcionados.

El sistema CP/M se construye en 4 partes,

1. el cpm22.bin que contiene el CCP, el BDOS y un stub del CBIOS.
2. el CBIOS por bancos que tiene su fuente principal en una ROM de 4K y 4 ROMS por bancos de 2K. Estas
   se generan para anadir a la Monitor ROM por bancos del RFS y a la User ROM por bancos.
3. hasta 2 (actualmente) unidades ROM CP/M de solo lectura que pueden asignarse a cualquier letra
   de unidad CP/M.
4. conversion de los binarios generados en 1. y 3. en imagenes MZF sectorizadas adecuadas
   para anadir directamente al Rom Filing System como un programa mas.

Todo lo anterior esta codificado en el script bash assemble_cpm.sh que puede ejecutarse de la siguiente manera:

cd <software>
tools/assemble_cpm.sh

El script esta actualmente configurado para generar 1 unidad ROM CPM de solo lectura. Para anadir una segunda unidad ROM CPM, siga estas instrucciones:

1. Edit the <tools>/make_cpmdisks.sh script and change the
   variable:
   from BUILDCPMLIST="cpm22 CPM_RFS_1"
   to   BUILDCPMLIST="cpm22 CPM_RFS_1 CPM_RFS_2"

   change the variable:
   from SOURCEDIRS="CPM_RFS_[1] CPM[0-9][0-9]_* CPM_MC_5 CPM_MC_C? CPM_MC_D? CPM_MC_E? CPM_MC_F? CPM[0-9][0-9]_MZ800*" to
   to   SOURCEDIRS="CPM_RFS_[1-2] CPM[0-9][0-9]_* CPM_MC_5 CPM_MC_C? CPM_MC_D? CPM_MC_E? CPM_MC_F? CPM[0-9][0-9]_MZ800*"
   
2. Create a directory (if it doesn't exist): 
   <CPM>/CPM_RFS_2

3. Fill the directory with required CPM files to be placed in the ROM.

4. Build the image by running the make_cpmdisks.sh script or as part of the sequence of commands listed below.

Para usar CPM, es necesario crear las imagenes MonitorROM y USERROM que pueden programarse en las 2x512KByte Flash RAMS. Ejecute los siguientes comandos para construir CPM junto con todo el RFS, las ROMS y las aplicaciones en ROM:

cd <software>
tools/assemble_cpm.sh
tools/assemble_rfs.sh
tools/assemble_roms.sh
tools/make_cpmdisks.sh
tools/make_roms.sh
tools/make_sdcard.sh

La salida de los comandos anteriores son las imagenes ROM <roms>/MROM_256.bin y <roms>/USER_ROM.256.bin que deben grabarse en Flash RAMS de 512Kbyte e insertarse en los zocalos del adaptador RFS.

Las imagenes de disco CPM pueden encontrarse en <CPM>/1M44/RAW para las imagenes raw o en <CPM>/1M44/DSK para las imagenes de disco en formato CPC Extended. Estas imagenes se construyen a partir de los directorios en <CPM>; cada directorio que empieza por CPM* se empaqueta en una imagen de unidad de 1.44MB. NB. Ademas, los directorios tambien se empaquetan en todos los demas discos soportados como imagenes en un directorio correspondiente, es decir <CPM>/SDC16M para la imagen de unidad de tarjeta SD de 16MB.

La imagen de la tarjeta SD puede encontrarse en <roms>/SHARP_MZ80A_RFS_CPM_IMAGE_1.img que contiene la imagen de disco RFS <roms>/SHARP_MZ80A_RFS_IMAGE_1.img al principio seguida de siete imagenes de unidad en formato CPM que, como se indica arriba, se almacenan en <CPM>/SDC16M/RAW. Estas imagenes se construyen a partir de los directorios en <CPM> pero se anaden manualmente a las imagenes finales mediante valores fijos en el script make_cpmdisks.sh.

Las aplicaciones que se almacenan en las unidades ROM se encuentran en el directorio <MZF>. Copie cualquier aplicacion que desee a este directorio y luego ejecute el siguiente comando para procesarlas en imagenes redondeadas a sector almacenadas en el directorio <MZB>.

cd <software>
tools/processMSFfiles.sh

Las aplicaciones reales que se incorporan a la ROM se seleccionan en el script <tools>/make_roms.sh. Este script lista todas las aplicaciones requeridas y empaquetara tantas como el espacio permita en la ROM. Para asegurarse de que su aplicacion aparezca en ROM, anadala al principio de la lista (solo el nombre de fichero, no la extension .MZF), es decir:

Edit the file <tools>/make_roms.sh
Locate the line: ROM_INCLUDE=
Below this line, add your application in the format: ROM_INCLUDE+="${MZBPATH}/<YOUR APPLICATION>.${SECTORSIZE}.bin"
ie. ROM_INCLUDE+="${MZB_PATH}/A-BASIC_SA-5510.${SECTORSIZE}.bin:"
Save the file and run the commands above to build the MonitorROM and USERROMs.

Formatos de disco

Como descubri, hay cientos de formatos de disco CP/M y la serie Sharp por si sola implementa 2-3 por maquina. Al decidir que formato usar para esta implementacion de CP/M examine los formatos existentes. Al no tener acceso a discos originales del Sharp MZ80A y estando estos en formato invertido no estandar de todos modos, siendo el MZ80B similar al MZ80A pero de capacidad ligeramente superior, siendo el MZ800 un hibrido y el MZ80K de baja capacidad, opte por usar formatos estandar para disquetes de 3.5” de 1.44MB y 720K, el mismo formato fisico que los discos del Sharp MZ80A, y la unidad ROM de 240K basada en ROM.

Los formatos que estoy usando pueden manipularse con cpmtools usando las siguientes definiciones diskdefs; coloque lo anterior en el fichero diskdefs ubicado con cpmtools o CPMToolsGUI para usarlas:

   # 320K Disk for the MZ80A - Same format as the MZ800
   # but implements a cylinder in uniform manner (ie. 1 cyl
   # = 1 track x 2(heads) where as the MZ800 implements as 
   # 160 tracks, 80 x Head 1 0->79 then 80 x Head 2 80->159.
   diskdef MZ80A-A
     seclen 256
     tracks 40
     sectrk 32
     blocksize 2048
     maxdir 64
     skew 0
     boottrk 1
     os 2.2
   end
   
   # A standard format 1.44Mb Floppy format for the MZ80A
   diskdef MZ80A-1440
     seclen 512
     tracks 80
     sectrk 36
     blocksize 2048
     maxdir 128
     skew 0
     boottrk 0
     os 2.2
   end
   
   # A standard format 720K Floppy format for the MZ80A.
   diskdef MZ80A-720
     seclen 256
     tracks 80
     sectrk 36
     blocksize 2048
     maxdir 128
     skew 0
     boottrk 0
     os 2.2
   end
   
   # A 240K Rom Filing System ROM Drive image.
   diskdef mz80a-rfs
     seclen 128
     tracks 15
     sectrk 128
     blocksize 1024
     maxdir 32
     skew 0
     boottrk 0
     os 2.2
   end

   # A 16Mb fixed disk SD Card Image.
   diskdef MZ80A-SDC16M
     seclen 512
     tracks 1024
     sectrk 32
     blocksize 8192
     maxdir 512
     skew 0
     boottrk 0
     os 2.2
   end   

Creacion de un disco CPM

Para convertir la imagen, use una de las siguientes:

For 1.44MB Drives use:
./samdisk copy <RAW IMAGE FILE, ie. CPM00_SYSTEM.RAW> <DSK IMAGE FILE, ie.CPM00_SYSTEM.DSK> --cyls=80 --head=2 --gap3=78 --sectors=36 --interleave=4
Samdisk will automatically recognise the format from the size of the file, ie. 1474560 bytes

For 720K Drives use:
./samdisk copy <RAW IMAGE FILE, ie. CPM00_SYSTEM.RAW> <DSK IMAGE FILE, ie.CPM00_SYSTEM.DSK> --cyls=80 --head=2 --gap3=78 --sectors=36 --size=2 --interleave=4
Samdisk will automatically recognise the format from the size of the file, ie. 737280 bytes

For the MZ80A 320K Drives use:
./samdisk copy CPM00_320K_SYSTEM.RAW CPM00_320K_SYSTEM.DSK --cyls=40 --gap3=78 --head=2 --sectors=16
Samdisk will automatically recognise the format from the size of the file, ie. 327680 bytes

The RFS ROM Drive does not need conversion, the RFS functionality assumes a raw image.

NB. Don't use Samdisk v4, it has a bug where it will place a random sector at the start of the disk. Many hours debugging were lost due to this bug. Best to use
samdisk v3.8.8

Los comandos samdisk anteriores crean una imagen en formato Amstrad CPC Extended DSK que puede leerse y procesarse con Lotharek HxCFloppyEmulator o con herramientas usadas para escribir disquetes fisicos.

Extraer discos CP/M del MZ80A

Use samdisk para convertir la imagen EDSK en una imagen RAW plana:

  samdisk copy <MZ80A DISK NAME>.DSK <MZ80A DISK NAME>.RAW --cyls=40 --head=2 --sectors=16 --size=256

Ejecute el siguiente comando para invertir cada byte en la imagen RAW, convirtiendo el formato invertido del MZ-80A en datos estandar que CPMTools puede procesar:

  python3 -c "import sys; sys.stdout.buffer.write(bytes(~b & 0xFF for b in open('<MZ80A DISK NAME>.RAW','rb').read()))" > <MZ80A DISK NAME>_normal.RAW

Use el diskdef MZ80A-A (definido en la seccion de definiciones de disco anterior) con CPMTools para listar y extraer ficheros de la imagen procesada:

  # List files on the disk
  cpmls -f MZ80A-A <MZ80A DISK NAME>_normal.RAW

  # Copy all files to a local directory
  cpmcp -f MZ80A-A <MZ80A DISK NAME>_normal.RAW 0:*.* /output/directory/

Extraer discos CP/M del MZ80K

Use samdisk para extraer la imagen raw de una fuente EDSK:

  samdisk copy <MZ80K DISK NAME>.DSK <MZ80K DISK NAME>.RAW --cyls=40 --head=1 --sectors=18 --size=128

  # List files (adjust diskdef name to match your MZ-80K diskdef entry)
  cpmls -f mz80k <MZ80K DISK NAME>.RAW

  # Extract all files
  cpmcp -f mz80k <MZ80K DISK NAME>.RAW 0:*.* /output/directory/

Extraer discos CP/M del MZ80B

Use samdisk para convertir la imagen EDSK en una imagen RAW plana:

  samdisk copy <MZ80B DISK NAME>.DSK <MZ80B DISK NAME>.RAW --cyls=40 --head=2 --sectors=18 --size=256

Aplique la misma inversion de bytes que para el MZ-80A para convertir los datos invertidos a formato estandar:

  python3 -c "import sys; sys.stdout.buffer.write(bytes(~b & 0xFF for b in open('<MZ80B DISK NAME>.RAW','rb').read()))" > <MZ80B DISK NAME>_normal.RAW

  # List files (adjust diskdef name to match your MZ-80B diskdef entry)
  cpmls -f mz80b <MZ80B DISK NAME>_normal.RAW

  # Extract all files
  cpmcp -f mz80b <MZ80B DISK NAME>_normal.RAW 0:*.* /output/directory/

Extraer discos CP/M del MZ800

Use samdisk para convertir el EDSK (formato Extended DSK creado para la maquina Amstrad CPC; la mayoria de los discos MZ800 parecen estar en este formato) en una imagen RAW.

  samdisk copy <MZ800 DISK NAME>.DSK <MZ800 DISK NAME>.RAW --cyls=40 --head=2 --sectors=8 --size=256

Ejecute los siguientes comandos bash para convertir el disco en formato RAW obtenido arriba en algo que pueda ser leido por CPMTools.

   mv <MZ800 DISK NAME>.RAW workingfile.raw
   > total
   dd if=workingfile.raw of=total count=8192 bs=1
   for i in $(seq 8192 8192 327680); do 
     dd if=workingfile.raw of=blob skip=$i bs=1 count=4096
     cat blob >> total
     echo $i
   done
   for i in $(seq 12288 8192 327680); do
     dd if=workingfile.raw of=blob skip=$i bs=1 count=4096
     cat blob >> total
     echo $i
   done
   mv total <MZ800 DISK NAME>.RAW

Necesitara la siguiente definicion diskdefs para leer los datos de la imagen RAW procesada.

   # Definition for the MZ800 CP/M Boot Disk. The reserved
   # track is in inverted data format but this is skipped in
   # CPM Tools.
   diskdef mz800-BOOT
     seclen 256
     tracks 80
     sectrk 16
     blocksize 2048
     maxdir 64
     skew 0
     boottrk 1
     os 2.2
   end

   # Definition for the MZ800 CP/M Data disk. No reserved tracks.
   diskdef mz800-DATA
     seclen 256
     tracks 80
     sectrk 16
     blocksize 2048
     maxdir 64
     skew 0
     boottrk 0
     os 2.2
   end

Archivos de CP/M

He retirado los archivos de CP/M de Gitea ya que no es el lugar para almacenar/archivar ficheros. Descargue el fichero zip si los necesita y descomprimalo en su directorio /software.

Los ficheros del archivo son programas seleccionados que proceden de diversos archivos CP/M y estan organizados en directorios con la convencion de nombres CPM[0-9[0-9]_. Tambien se incluye (y con el debido credito y (C) por su trabajo al ensamblar el archivo) material del ordenador MultiComp de Grant Searle, que es multiples ordenadores en uno (o multiples tipos de CPU) y uno de sus modos es ejecutar CP/M. El archivo de Grant es excelente y una base ideal para usar CP/M en el MZ80A.

Para construir los archivos en un conjunto de imagenes de disquete de 1.4MB adecuadas para usar en una unidad de 3.5” o en un emulador de disquete, ejecute el comando:

cd <software>
tools/make_cpmdisks.sh

Los discos se crearan en el directorio: <CPM>/1M44/DSK.

Este script tambien construye las imagenes de unidad de tarjeta SD de 16MB usando una combinacion de los archivos. La combinacion esta fijada con valores fijos dentro del script.

Manuales de CP/M

Guia del desarrollador

Agradecimientos

Licencias

La Licencia Publica General GNU v3