Slides CB2k DevInSampa 2012

Um Carregador Rápido para
TK-2000 e Apple II
que virou Sistema Operacional

http://tk2k.lisias.net/CB2k

Premissa

i.Restaurar um obscuro
computador doméstico de quase 30
anos de idade
ii.Escrever um sistema operacional
pro dito cujo
iii.?????
iv.PROFIT! :-)

@Lisias
|
http://lisias.net
3/89

@Lisias
http://retro.lisias.net
4/89

As Vítimas
● Scene Retrô brasileira de Apple II e Compatíveis (ou quase)
– Intensa movimentação nos últimos 18 meses
● Inúmeras novidades
– engenharia reversa do Cartucho Controlador de Discos do TK-2000
– Tomato Board

5/89

O Motivo
● Acesso à Hardware equivalente, mais barato e
abundante, da linha Apple
● Mas os jogos (e parte significativa dos demais
softwares) ainda estavam em formato Cassete
● Soluções (software) prontas, importadas do Apple II,
eram
– Muito complexas para portar
● ProntoDOS, DiversiDOS, ProDOS
– todos ótimos, mas sistemas operacionais completos!
– Overkill
– Over memory :-)
6/89

Enquanto isto...
● “lá fora” (news:comp.sys.apple)
– CompatiBoot original (Raven/C700 Club)
● Rápida
● Prática
● Mas não adequada
– Capenga no TK-2000
– One shot only
– Altas gambiarras pra convencer a dita cuja a fazer o que
precisávamos
– Efeitos colaterais diversos e inesperados

7/89

Indo direto ao ponto
● Benchmark : TK-DOS 3.3
– Tempo entre ligar a máquina (com um disquete com boot no drive) e o Prompt do
Applesoft:
● 31 segs.
– Tempo para carregar uma tela gráfica HGR:
● 10 segs
– Espaço livre na RAM depois de carregado:
● ~ 24 Kbytes.
– Não, não é Mega. É Kilo mesmo! :-)
● Demais S.O.s
– Overkill
● Outras Soluções
– Não são práticos nem flexíveis
– São perdulários
– Não funcionam, ou o fazem porcamente, no TK-2000

8/89

O Crime

“Hummmm...”
Groo faz o que...

“Eu acho que faço melhor!”

9/89

Advertência
O uso indiscriminado e Podem causar danos
concomitante de irreversíveis à/ao
– Linguagem Assembler
– Sanidade mental
– Rotinas de Tempo Real
– Computadores Vintage
– Relacionamentos amorosos
– Conceitos (nem tão assim) – Vida social
avançados de Arquitetura de
Computadores e Sistemas
– Convivência familiar
Operacionais – Organização domiciliar
– Café, cerveja, pizzas, lanches e – Paz condominial
snacks
– EL&P, Rick Wakeman, Jean Michel
– Perímetro da sua cintura :-)
Jarre, Vangelis, Daft Punk e
Kraftwerk

Depois não digam que a culpa é minha!! :-)
10/89

Planejando a ação
● A CB2k deve:
– Carregar arquivos com a maior eficiência possível
– Permitir carregar programas que querem ocupar o
espaço onde normalmente ficaria o DOS
– Ser prática para criar/atualizar disquetes
– Oferecer uma API consistente para programação
– Fornecer exemplos de como desenvolver
aplicações

11/89

Planejando a ação
● A CB2k não pode deixar de:
– Ser extensível e portável
– Ficar pronta em umas 4 ou 5 semanas.
● Férias acabam!
– Ser útil e agregar valor
● Demais funcionalidades (rede, ambiente
gráfico, co-processamento, etc.)
– são totalmente fora de escopo
● Hoje! ;-)

12/89

It's coding time!

● BELEZA!!
Já sei o que quero fazer, agora é
só ligar a máquina e... Oh, wait...
– Como se programa nesta joça?

13/89

First Things First

code
“One does not simply walk into Mordor!”
Boromir, The Fellowship of the Ring

14/89

Programação de Baixo Nível
Não tem este nome à toa...
● O legendário 6502
● Arquitetura dos Computadores
– Apple II+
– MPF-II/TK-2000
– Semelhanças e diferenças entre as máquinas target
● Disquetes: um problema em tempo real
– A Shugart
– A Disk II do Woz
– Persistência de dados em mídias magnéticas

15/89

O 6502
● Registradores
● Instruções
● Clock Cycle Time
– Cycle para os íntimos
● T States
– A únidade básica de tempo do processador
– A únidade básica de ansiedade do programador
● Os diferentes Endereçamentos à memória
– O segredo do sucesso!
– A Salvação da Pátria!
● O primeiro RISC?
● Sucessores
– 65C02
– 65816

16/89

$0000 Zero Page
$0100 Stack
O 6502
A
7 6 5 4 3 2 1 0

X Y
7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0

S P
7 6 5 4 3 2 1 0 N V 1 B D I Z C

PC
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

● Load / Store ● Trasnfer ● ROR, ROL, SHL, SHR
– Pero no mucho! – AX, XA – A
Free Addresses – AY, YA #imm
● LD / ST ●

– XS, SX ● Abs
– [A,X,Y] #imm ● Branchs ● Abs,X
– A abs,X – EQ / NE (Zero Flag) ● Abs,Y
– A abs,Y MI / PO (Minus Flag)
– ● (Indi,X)
– A (indi,X) – CS, CR (Carry) ● (Ind),Y
– A (indi),Y – VS, VC (Overflow) ● ADC, SBC
● JMP ● P (Status) – A
– JMP abs – SEC, CLC ● #imm
– Etc Abs
– JMP (indi) ●

● INC / DEC ● Abs,X
● JSR / RTS
– A, X, Y ●
Abs,Y
● Stack – Abs ● (Indi,X)
– PHA / PLA – Abs,X (Ind),Y
$FF00 ●

ROM – PHP / PLP – Abs,Y Muito Mais! 17/89
$FFFF ●

O Apple II+
● Hardware
– Memory Mapped I/O
– Modos de vídeo
– Mapa da RAM
● ROM
– Principais entry-points
– Uso da Página Zero
● Console I/O
– Teclado
– Caracteres

18/89

$0000 Zero Page

O Apple II+
$0100 Stack
$0200 I/O Buffer
Free RAM
$0300 System Pointers

$0400
TEXT/GR Page 1 ● Buffer de I/O
$0800 – Usado pelo sistema (e pelo DOS) para
TEXT/GR Page 2 entrada e saída de dados
● Teclado
$1000
Free RAM
● Disco

$2000 ● Etc.

HGR 1 ● 2 Páginas de texto
$4000
– 1 delas pode ser usada para programação
HGR 2
● 2 Páginas de gráficos
– Ambas podem ser usadas para programação
$6000 ● A ROM pode ser “sombreada” por um

L.C. P0 mecanismo chamado “Language Card”
L.C. P1

Free RAM Saturn Bank 7
– A LC é dividida em 3 bancos
Main ● 1 Principal

● 2 Secundários, que dividem o mesmo

$C000 Mem Map I/O L.C. P0 L.C. P1 endereço
$C100 – A LC pode ser expandida através de bancos
Expansion Slot
ROM Saturn Bank 1 de memória
Main
$D000 ● Saturn 128Kb.
L.C. P0 L.C. P1

ROM Language Card
Main 19/89
$FFFF

O Apple II+
● Teclado “ASCII”
– Um uC faz o serviço sujo para você
– Curto e Grosso
● E simples de ler!
– Mas um saco para os jogos
● Control e Shift não são dectáveis sem mods
● Combinações de teclas (que não envolvem as
modificadoras acima) são impossíveis de
serem detectadas
– A segunda sobrescreve a primeira, e ponto final
● Caracteres
– ASCII
● Alfanuméricos
● Suporte à Minúsculas opcional (!!!)
– Inverso e Flash

20/89

O MicroProfessor II
e seu primo brasileiro

TK-2000
● Hardware
– Modos de vídeo
– Mapa da RAM
● ROM
● Console I/O
– Teclado
– Caracteres
21/89

$0000
$0100
Zero Page
Stack
O MicroProfessor II
$0200 I/O Buffer

TK-2000
Free RAM
$0400 Free RAM
&
Some System Variables ● 2 páginas de gráficos
$0800
– Como não há modo texto, uma delas
Free RAM obrigatoriamente precisa estar em uso pelo
sistema
$2000 – O TK-DOS ocupa quase toda a página 2 :-(
HGR 1
● ROM pode ser programaticamente
$4000 HGR 1 substituída pelas Extra RAM
● Bloco I : 15.75 Kbytes
Free RAM ● Bloco II : 4 bancos de 16Kbytes
– 1 banco de 8 kbytes
$A000 – 2 sub-bancos de 4 kbytes
Bloco II/D P0 Bloco II/D P1
HGR 2 – Saturn 64Kb! :-)
Extra RAM ● O meu tem 128Kb! :-)
$C000 Mem Map I/O Bloco II/D
$C100
● Apenas um Bloco pode estar ativo num
momento
$D000 Bloco II/A P0 Bloco II/A P1
ROM
Extra RAM – Os bancos do Bloco II precisam escolher qual
Bloco I
Extra RAM página de 4 kbytes deve estar ativa
Bloco II/A
$FFFF 22/89

O MicroProfessor II

TK-2000
● Teclado com a Matriz exposta
– Sem um MicroControlador pra fazer o serviço pesado
– Vantagens
● Acesso individual (e múltiplo!) ao estado de cada tecla

– permite algumas combinações interessantes para jogos
– Desvantagens
● Gasto de processamento para ler o teclado

● Principal e maior motivo da “má fama” do TK-2000

– A rotina do fabricante, oferecida no Manual Técnico
como alternativa à leitura do teclado do Apple II era
porca – simples assim
– Um dos principais artefatos secundários do projeto:
●
Uma rotina rápida de leitura de teclado! :-)
– Caracteres
● ASCII

– Alfanuméricos
– Sem suporte às minúsculas (!!!)
● Semigráficos Fonte: pág.21 TK2000/II Manual Técnico
Microdigital Eletrônica LTDA

23/89

$0000
$0100
Zero Page
Stack
O Apple //e & //c Zero Page
Stack
$0200
$0300
I/O Buffer
Free RAM
System Pointers
(porque todo castigo...) I/O Buffer
Free RAM
System Pointers
$0400 TEXT/GR 80TEXT/DGR
Page 1 Page 1

$0800
● Revisões
TEXT/GR 80TEXT/ DGR
Page 2 – Apple // Extended Page 2

$1000
Free RAM ● 6502 Free RAM

$2000 – Apple //c, //e Enhanced e Platinum
HGR 1 DHGR 1
●
65C02
$4000 ● “Mouse Chars”
HGR 2 ● DTEXT (80 COLs), DGR & DHGR DHGR 2

$6000
● 128Kb
– Mas num esquema totalmente diferente
Free RAM Free RAM
– Descreve isto, Lisias!
● Nah... Deixa quieto! =D
$C000 Mem Map I/O
$C100 Expansion Slot Extension
ROM ROM
$D000 L.C. P0 L.C. P1 L.C. P1 L.C. P0

Language Card ROM Language Card
Main Main
$FFFF 24/89
Main AUX

Resumo da Ópera
● As diferenças da ROM enchem o saco
– Oferecer uma camada de “abstração” da ROM seria bacana, mas
exigiria mais memória
● Mas não sai de graça
● As diferenças na memória principal são facilmente gerenciáveis
– Mas o mesmo não acontece com os bancos de memória estendida
● E lá se vão funcionalidades pela janela
● O 65C02 têm instruções extras que seriam (muito) úteis
– Maior densidade de código e mais “semântica” por ciclo de clock
● TXY (1 byte, 2 Ciclos)
– PHA ; TXA ; TAY ; PLA (4 bytes, 10 ciclos!)
– STX <ZP_ADDR>; LDY¨<ZP_ADDR> (4 bytes, 6 ciclos – mas gasta uma posição da ZP)
– STX <ABS_ADDR>; LDY <ABS_ADDR> (6 bytes, 8 ciclos)
– Mas alienaria o TK-2000 e o Apple II+
25/89

Mas não é só isso!

26/89

Mídias Magnéticas
● Revoluções Por Minuto
Mas sem as louras geladas... =/
– Densidade Magnética
● Coerção
● Histeresys
– Velocidade Angular “constante” versus
Velocidade Linear “constante”
● (Constante, o escambau! O motor não é estável...)
– Largura de Banda
– Desgaste físico!
27/89

Discos Magnéticos
● As trilhas não têm todas o mesmo tamanho físico.
– Perímetro é função do raio!
● Mas tem o mesmo tamanho lógico...
– Velocidade angular constante
● Densidade dos dados varia em função da trilha
● Pragmatismo
– A Shugart ajustou o mecanismo para ser confiável na trilha
mais interna, e desperdiçou densidade nas mais externas
– Drives mais sofisticados (e caros) variam a velocidade do
motor em função da trilha
● aproveitar melhor a densidade da mídia

28/89

Discos Magnéticos
● Os dados são gravados (re)alinhando polaridade na
superfície da camada de óxido de ferro
– Descobriu-se não ser eficiente usar uma polaridade para o bit 1,
e outra para o bit 0
● Mudança de polaridade na linha do tempo indica bit 1
● Não mudança de polaridade na linha do tempo indica bit 0
● Mas o motor não consegue fornecer uma velocidade
constante ao nível do microsegundo
– Pequenas variações no motor “distorcem” o comprimento de um
bit
– Dada uma distância longa o suficiente sem inversão de
polaridade, o hardware não sabe mais quantos bits '0' foram
lidos... 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 ? ?
● As inversões de fase, então, são usadas como “clock” para a leitura dos
dados
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Discos Magnéticos
● Mas isto tudo foi problema da Shugart!
– E do Woz...
● E do Langhton!
– Quem? :-)
● Qual foi o meu problema?
– 32 * 1 / 1.023 MHz
● 0,0000031280547409579667644183773216031 Segundos
● É o tempo que se tem para ler um raw byte do disquete, salvar
na memória e estar pronto para ler o próximo!
● 3196 a 12787 bytes lidos a cada piscar de olhos
– E eu só preciso perder UM para causar o infame I/O Error!

30/89

Discos Magnéticos

1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 ? ?
32 T states
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Algoritmos de Tempo Real
● Quediaboéisso?
– São algoritmos em que o tempo de resposta faz parte do
resultado do processamento
●
Não é o mesmo que “fazer rapidinho”
– “Entregar” depois do prazo é o mesmo que não entregar. Ou entregar lixo.
– “Entregar” antes do prazo é desperdício de processamento
● E o Kiko? Kiko'eu tenho a ver com isto?
– Acessar disco é uma tarefa de tempo real
●
Missão Crítica!
– Computadores modernos possui um micro controlador
especializado para lidar com disco
● O Apple II não.
– Welcome to hell...

32/89

Tá ficando complicado

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Reavaliação
● Riscos
– Gravar setores dá mais trabalho que ler
● E eu nem tinha certeza de que iria conseguir ler...
– Não vou conseguir fazer tudo!
● Muitas diferenças entre cada target, praticamente um
software diferente pra cada um
● Prioridades
– BOOT eficiente
– Carga rápida de Binários
– Serviços (mínimos) de diretório
– (nice) API
● Sólida
– Abrir mão da memória extra, e focar na principal
● E economizar onde der
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Reação
● Começar prototipando as rotinas básicas de disco
– Se eu não estabilizar a rotina de leitura de setores, o resto
não serve de nada
– Um terço do esforço total do projeto foi gasto só nelas
● Redução de escopo
– Serviços de “Console I/O” pelo Kernel :-|
– Cache de disco (em especial, do CATALOG) :-|
– Gravação de Dados ¬¬
– Gerenciamento da memória ¬¬
– Relocação em memória X-(
– Suporte à programas BASIC X-(
35/89

Resolução
● “Internalizar” algumas funções da ROM para o S.O.
– Não sem conseqüências... ¬¬
● Delegar à aplicação gerenciar o resto do hardware
– O S.O. identifica para você a máquina em que está rodando
– “Bibliotecas” padrão no “User Space”
– E cada um que se vire!
● BASIC.SYSTEM
– Todo o suporte ao BASIC ficará ao cargo de uma (futura) “Aplicação” no
User Space.
● “Forkar” o Kernel para casos especiais
– Versões especializadas para cada arquitetura e/ou funcionalidade
específica
– Gerência de Configuração to the rescue! :-)
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E o inesperado
(porque todo castigo...)

● O uso da Página Zero me mordeu o traseiro.
– Feio. :-(
– Quase assassinou o projeto no berço
● Quando a R*TS não matava o resto da máquina, o resto da máquina
matava a R*TS
● Cerca de 20% do esforço de desenvolvimento foi gasto mapeando e
documentando, corretamente, o uso da Z.P.
– No TK-2000 e no Apple II
– Um esforço com o qual eu não contava
– Não havia mais o que fazer exceto desistir ou pagar o pato e
seguir adiante
● 5 dias de trabalho indo pelo ralo.
– E as férias, digo, o prazo acabando! =]
● A única documentação formal do projeto.
37/89

; Depends on rwts.def.
; Updates zp_profile.s
; Apple II Zero Page Usage
;
; Lo Nibble of Address
; Hi
; Nib 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F
; ----- ----- ------ ------ ----- ------ ----- ---- ---- ---- ---- ---- ----- ----- ----- -----
; 0 | A~ A~ A A A A - - - - A A A AI A A
; 1 | A A A A A A A A A A A A A A - M*
; 2 | M M M M M3 M MA3 MA3 M3 M3 M3 M3 MA3 MA3 M3 MA3
; 3 | MA M MA MA3 M M3 M3B M3B M3B M3B M~ M~ MA3~^ MA3~^ MA3~^ MA3~^
; 4 | M3~+^ M3~+^ M3~@^ M3~@^ M3~@^ M3~@ M3~ M3~ M3~ M3~ I3~ I3~ I3~ I3~ M~@# M@#
; 5 | MA MA MA MA MA* MAI* AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI
; 6 | AI+ AI+ AI@ AI@ AI@ AI@ AI@# AI3 AI3 AI3 AI3 AI AI AI AI AI3
; 7 | AI3 AI AI AI3 AI3 AI AI3 AI AI AI AI AI AI AI AI AI
; 8 | AI AI AI AI AI AI AI AI@ AI@ AI AI AI AI AI AI AI
; 9 | AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI
; A | AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI3
; B | AI3 AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI
; C | AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI3 AI3 AI3 AI3 I# I#
; D | AI AI AI AI AI AI AI3 I! AI3 AI3 AI AI AI AI AI3 AI
; E | A A A A A A A A A A A ? - - - -
; F | A A A A A A A A A A - - - - Ik AI
;
;
; M = Used by Monitor; * used in early Apple IIe ROMs-- now free
; A = Used by Applesoft BASIC
; I = Used by Integer BASIC
; 3 = Used by DOS 3.3
; ~ = Used by ProDOS ($40-$4E is saved before and restored after use)
; B = Used by ProDOS BASIC.SYSTEM (also uses all Applesoft locations)
; - = Free; not used
;
; k = Used by TK-2000 / MPF-II
;
; + = RWTS, Comunicação com "Cliente"
; @ = RWTS, Conteúdo descartável.
; ! = RWTS, Posição Chave: não pode ser mudada nem destruída!
;
; ^ = CompatiBoot 2k, Comunicação com "Cliente"
; # = CompatiBoot 2K, Conteúdo descartável.
; ? = CompatiBoot 2K, Posição Chave: não pode ser mudada nem destruída!
;
; --Bryan Dunphy, Michael J. Mahon, Rubywand, CompatiBoot 2k
38/89

E quando tudo o mais falhar...

“How many times do I have to tell you,
the right tool for the right job!”
Montgomery Scott (Scotty)
Chief Engineer, NCC-1701-A USS Enterprise
39/89

Anatomia de um
Disquete

40/89

Anatomia de um
Disquete
35 Trilhas
0 1 2 … 35
Address Field
gapzão gapzão gapzão gapzão
14
Addr_0 Addr_0 Addr_0 3 2 Addr_0
2 2 2 3
gap gap gap Prologo Volume gap
Track Sector ChkSum Epilogo
Data Data Data 'D5 AA 96 '4 & 4 encoding '4 &Data
4 encoding '4 & 4 encoding '4 & 4 encoding 'DE AA EB
=4096 bytes (lógicos)

gap gap gap gap
Addr_1 Addr_1 Addr_1 Addr_1
~48000 bits (raw)

gap gap gap gap Data Field
Data Data Data Data 349
gap gap gap 3 gap
342 1 3
Addr_2 Addr_2 Addr_2 Prologo Addr_2
Data ChkSum Epilogo
gap gap gap 'D5 AA AD gap
6 & 2 encoding 'XX 'DE AA EB
Data Data Data Data
gap gap gap gap
Addr_3 Addr_3 Addr_3 … “gapzãp” Addr_3“Self Sync bytes” gap
gap gap gap 48 a 100 gap 5 a 60
Data Data Data 'FF FF FF … Data 1 1 1 1 1 1 1 0 0
'1 'FF FF FF
gap gap gap gap
gap gap gap gap
Data Data Data Data
gap gap gap gap

… … … …

gap gap gap gap
Data Data Data Data

41/89

Anatomia de um
Disco DOS 3.3
Disk Trilha
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
0 0 1A 15 31 47 62 78 0 15 23 102 109 116 120
1 8 0 16 32 48 63 79 1 16 24 103 110 117 121
2 1 1 1 17 33 49 64 80 2 17 25 104 111 118 122
3 9 2 18 34 50 65 81 3 18 26 105 112 119 1B
4 2 8 3 19 35 51 66 82 4 19 27 36 45 54 123
5 10 3 4 20 36 52 67 83 5 3 28 37 46 55 124
6 3 10 5 5 21 37 53 68 84 6 0 29 38 47 56 124
Setor

7 11 2 6 22 38 54 69 85 7 1 30 39 48 57 125
8 4 4 9 7 23 39 55 70 86 8 2 31 40 49 58 125
9 12 4 8 24 40 56 71 87 9 20 32 41 50 59 126
10 5 9 25 41 57 72 88 10 95 99 106 113 60 126
11 13 6 10 26 42 58 73 89 11 96 100 107 114 61 127
12 6 4 11 27 43 59 74 90 12 97 101 108 115 62 127
13 14 7 3 12 28 44 60 75 91 13 21 33 42 51 63
14 7 2 13 29 45 2 76 92 14 22 34 43 52 64
15 15 1 14 30 46 61 77 93 94 98 35 44 53 65

42/89

Boot
● Power On RESET
– RESET Vector
● Autostart ROM (BOOT 0)
– Busca por uma placa DISK II na ROM de expansão
● BOOT 1 (second stage)
– Trilha 0, Setor 0
– L-Boot1
● BOOT 2 (third stage)
– Sistema Operacional
Ou outro payload qualquer...

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A L-Boot1
● Fornece a melhor performance possível para carga
sequêncial
– Multi trilha
● Serviços independentes de “plataforma”
– Impressão em tela
– Carga de setores
– Descompressão de dados
● Também foi usada com sucesso:
– Boot do TK-DOS 3.3
– Boot do Apple DOS 3.3
– Jogos stand-alone
44/89

Finalmente: CB2k
● R*TS
● Kernel
– Serviços de Diretório
– Serviços “Raw Files”
– Serviços Binary Files
– Serviços de House Keeping

45/89

O Inferno das Entry-Points
00B3D5 2 KERNEL__ADDR_START:
00B3D5 2 ; Prevents accidental running
00B3D5 2 00 BRK
00B3D6 2 1E .byte __WARM_BOOT - __KERNEL_SERVICES_TABLE
00B3D7 2
00B3D7 2 __KERNEL_SERVICES_TABLE:
00B3D7 2 F8 B3 .word __PANIC
00B3D9 2 59 B5 .word KERNEL_SYSTEM_IDENTIFICATION
00B3DB 2 F4 B8 .word KERNEL_FILE_LOAD
00B3DD 2 21 B9 .word KERNEL_FILE_RUN
00B3DF 2 61 B5 .word KERNEL_SESSION_FINISH
00B3E1 2 10 B6 .word KERNEL_CATALOG_ENTRY_SET
00B3E3 2 33 B6 .word KERNEL_CATALOG_ENTRY_QUERY
00B3E5 2 92 B6 .word KERNEL_CATALOG_ENTRY_GET
00B3E7 2 F7 B6 .word KERNEL_RAWFILE_SEEK
00B3E9 2 82 B7 .word KERNEL_RAWFILE_READ
00B3EB 2 23 B5 .word KERNEL_HANDLER_SET
00B3ED 2 9E B5 .word KERNEL_CONFIGURATION_SET
00B3EF 2 DB B5 .word KERNEL_CONFIGURATION_GET
00B3F1 2 F9 B4 .word KERNEL_SECTOR_READ
00B3F3 2 F5 B3 .word __WARM_BOOT
00B3F5 2 __KERNEL_SERVICES_TABLE_end:
00B3F5 2
00B3F5 2 __WARM_BOOT:
00B3F5 2 4C 5A BA jmp KERNEL__WARMBOOT
00B3F8 2
00B3F8 2 __PANIC:
00B3F8 2 ; System is unstable. The next reset will reboot from the
same slot the CB2K was rebooted last time.
00B3F8 2 20 9D BA jsr KERNEL__HW_RESET_HANDLER_REBOOT_SET
00B3FB 2 A9 80 lda #KERNEL_ERR_PANIC
00B3FD 2 A6 EB ldx KERNEL_SUPERVISOR__STACKPOINT 46/89

O Supervisor
● A instrução mágica
– BRK
KERNEL_SUPERVISOR:
cli ; Desativamos interrupções.
; O Kernel não sabe ser interrompido, e a R*TS *NÃO PODE* ser interrompida!
; A RTI abaixo restaurará o Status, e se a IRQ estava ativada, ela voltará a
estar.

.ifndef LANGUAGE_CARD
jsr MON_RESTORE ; Pois é... A ROM do Apple IIe faz o favor de,
; trabalho fodástico de resetar o estado da
; anterior para permitir restauro!), tirar da
; (o que eu não queria), e *não manter* o
; virtualmente fodendo com o conceito de
;
; TODO: Mover a CB2K para Language Card, escrever
.endif
jsr __SAVE_THE_WORLD

ldx KERNEL_SUPERVISOR__STACKPOINT ; O Supervisor *NÃO É* reentrante.
bne @PANIC

lda __REG_P
and #%00010000 ; Checa se o BRK STATUS está ativo
beq @PANIC ; Se não está, a máquina tá despirocada e o PC caiu
; aqui por acidente!
47/89

A (nice) API
.define VERSION_MAJOR 1
.define VERSION_MINOR 1
.define VERSION_RELEASE "2012.0901"

.macro SYS syscall
BRK
.byte syscall
.endmacro
; This two entries are garanteed to never change or be renamed!
CB2K_SYSTEM_PANIC := 0
CB2K_SYSTEM_IDENTIFICATION := 2 + CB2K_SYSTEM_PANIC

; The following entries can, but is unlikely to, change on MAJOR versions.
CB2K_FILE_LOAD := 2 + CB2K_SYSTEM_IDENTIFICATION
CB2K_FILE_RUN := 2 + CB2K_FILE_LOAD
CB2K_FINISH := 2 + CB2K_FILE_RUN
CB2K_FILE_SET := 2 + CB2K_FINISH
CB2K_FILE_QUERY := 2 + CB2K_FILE_SET
CB2K_FILE_GET := 2 + CB2K_FILE_QUERY
CB2K_RAWFILE_SEEK := 2 + CB2K_FILE_GET
CB2K_RAWFILE_READ := 2 + CB2K_RAWFILE_SEEK
CB2K_HANDLER_SET := 2 + CB2K_RAWFILE_READ
CB2K_CONFIGURATION_SET := 2 + CB2K_HANDLER_SET
CB2K_CONFIGURATION_GET := 2 + CB2K_CONFIGURATION_SET
CB2K_SECTOR_READ := 2 + CB2K_CONFIGURATION_GET

; The following entries (if any) can be added on MINOR versions
; CB2K_FUTURE_EXPANSION := 2 + CB2K_SECTOR_READ
48/89

Resultados
● Footprint 3.75Kbytes
– Kernel, R*TS, Supervisor, buffers, tudo!
– E os buffers ainda são configuráveis (on the fly)
● Melhor performance
– 6 a 7 Kbytes/s – próximo do limite operacional do dispositivo
● Usa discos formatados pelo Apple DOS 3.3
– Até o FID pode ser usado para povoar seus discos
● Mas eu recomendo o CiderPress. :-)
● Aplicações
– Game Loaders
– Demos
– Outros
49/89

Resultados
● Benchmark TK-2000
– Tempo entre ligar a máquina (com o disquete já no drive) e o Prompt
do Applesoft :
● DOS: ~31 Segundos (!!!!)
● CB2k: 6 segundos
● DOS + LBoot1: 7 segundos (!!!!)
– Tempo para carregar uma tela HGR:
● DOS: 10 segundos
●
CB2k: 4 segundos
– Espaço livre na RAM (MEMTOP - $800):
● DOS: $9600 - $800 = $8E00 = 35.5Kb
●
CB2k: $B000 - $800 = $A800 = 42Kb
● Mas convêm lembrar:
– A CB2k faz pouca coisa mais que carregar binários
50/89

Por que o DOS é tão lento?

● Os “raw sectors” (342 bytes físicos) são lidos
para um buffer intermediário
● Este buffer é então decodificado para os 256
bytes de dados, em um buffer auxiliar
● Estes dados são, finalmente, copiados para o
buffer de I/O para leitura pelo programa
BASIC ou para a memória destino, se binário
● E o disco continua virando

51/89

DOS:
Modus Operandi
Disk Trilha
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
0 0 1A 15 31 47 62 78 0 15 23 102 109 116 120
1 8 0 16 32 48 63 79 1 16 24 103 110 117 121
2 1 1 1 17 33 49 64 80 2 17 25 104 111 118 122
3 9 2 18 34 50 65 81 3 18 26 105 112 119 1B
4 2 8 3 19 35 51 66 82 4 19 27 36 45 54 123
5 10 3 4 20 36 52 67 83 5 3 28 37 46 55 124
6 3 10 5 5 21 37 53 68 84 6 0 29 38 47 56 124
Setor

7 11 2 6 22 38 54 69 85 7 1 30 39 48 57 125
8 4 4 9 7 23 39 55 70 86 8 2 31 40 49 58 125
9 12 4 8 24 40 56 71 87 9 20 32 41 50 59 126
10 5 9 25 41 57 72 88 10 95 99 106 113 60 126
11 13 6 10 26 42 58 73 89 11 96 100 107 114 61 127
12 6 4 11 27 43 59 74 90 12 97 101 108 115 62 127
13 14 7 3 12 28 44 60 75 91 13 21 33 42 51 63
14 7 2 13 29 45 2 76 92 14 22 34 43 52 64
15 15 1 14 30 46 61 77 93 94 98 35 44 53 65
52/89

E por que a R*TS ficou tão
“rápida”?
● Os raw sectors são decodificados on the fly, indo diretamente para a
memória a que se destinam
– Sem buffers intermediários, sem memory moves
– Exceto o primeiro e o último setor de arquivos binários, que são carregados
num buffer de I/O e então copiados para o target para não sobrescrever
memória limítrofe
● Era o mais perverso efeito colateral da CompatiBoot original, diga-se de passagem
● Ela não espera pelo próximo setor, mas monta uma lista dos setores
desejados e vai carregando na medida em que eles passam debaixo
do cabeçote
– Não há espera pelo “próximo setor”
– Os gap bytes me dão tempo suficiente para recomeçar a leitura entre o fim de
um setor e o começo do outro
– Mesmo o pior caso leva apenas uma revolução do disquete para ser lido.

53/89

CB2k:
Modus Operandi
Disk Trilha
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
0 0 1A 15 31 47 62 78 0 15 23 102 109 116 120
1 8 0 16 32 48 63 79 1 16 24 103 110 117 121
2 1 1 1 17 33 49 64 80 2 17 25 104 111 118 122
3 9 2 18 34 50 65 81 3 18 26 105 112 119 1B
4 2 8 3 19 35 51 66 82 4 19 27 36 45 54 123
5 10 3 4 20 36 52 67 83 5 3 28 37 46 55 124
6 3 10 5 5 21 37 53 68 84 6 0 29 38 47 56 124
Setor

7 11 2 6 22 38 54 69 85 7 1 30 39 48 57 125
8 4 4 9 7 23 39 55 70 86 8 2 31 40 49 58 125
9 12 4 8 24 40 56 71 87 9 20 32 41 50 59 126
10 5 9 25 41 57 72 88 10 95 99 106 113 60 126
11 13 6 10 26 42 58 73 89 11 96 100 107 114 61 127
12 6 4 11 27 43 59 74 90 12 97 101 108 115 62 127
13 14 7 3 12 28 44 60 75 91 13 21 33 42 51 63
14 7 2 13 29 45 2 76 92 14 22 34 43 52 64
15 15 1 14 30 46 61 77 93 94 98 35 44 53 65
54/89

Mas então...
● Por que não consertaram antes?
– Consertaram!
● Apple
– ProDOS
● Terceiros
– ProntoDOS
– DiversiDOS
– CP/M
– Mas nenhum deles foi portado para o TK-2000!
● CB2k! :-)
– Nem implementaram leitura múltipla!
● CB2k! ;-)

55/89

Check List
● Café ● Instruções de onde baixar e
como instalar:
● Salgadinhos – MINGW
– CC65
● Daft Punk na – CiderPress
vitrolinha :-) – AppleWin
● Estes Slides – Emulador TK2000
● Os fontes do Hello Word
● Imagem de disco – Leia o READ.ME ! ;-)
da CB2k (1.1r4a:Set/2012) ● Instruções:
– Para montagem do programa,
– Importação do binário para uma
imagem de disquete
– e execução em emulador.

57/89

Hello World
.setcpu "6502" : lda (PRINT_DATA),y
.localchar '@' beq :+
jsr PRINT_ASCII
.include "../hw.def" iny
.include "../sys.def" bne :-
.include "../bios.def" inc PRINT_DATA+1
bne :-
.include "../CB2k.def" :
jsr ANYKEY
.include "system.def" jsr SYSTEM_HGR
SYS CB2K_FILE_LOAD
.org $800 jsr ANYKEY

NO_FUN:
jsr SYSTEM_INIT jmp SYSTEM_APPLESOFT_START_COLD

ldy #CB2K_HANDLER_ERROR ANYKEY:
lda #<NO_FUN PRINT ANYKEY_TEXT
ldx #>NO_FUN jmp MON_RDKEY
SYS CB2K_HANDLER_SET
HEADER:
: HEADER_line_0:
PRINT HEADER .byte 22,0
dec HEADER_line_1 textz "============ Hello World !! ============"
dec HEADER_line_0 HEADER_line_1:
bmi :+ .byte 23,0
lda #90 textz " "
jsr MON_WAIT .byte 1,0,0
beq :- ; Branch always! .byte -1
:
ANYKEY_TEXT:
lda #<MENSAGEM_TEXT .byte 23,0
ldx #>MENSAGEM_TEXT textz ":"
sta PRINT_DATA .byte -1
stx PRINT_DATA+1
.include "system.inc"
ldy #0
MENSAGEM_TEXT:
.include "mensagem.txt"

58/89

Hello World
jsr PRINT_ASCII

.include "../CB2k.def"
● Configura dialeto do
:
bne :-

processador SYSTEM_HGR
jsr ANYKEY
.include "system.def" jsr
SYS CB2K_FILE_LOAD
● Configura prefixo para rótulos
NO_FUN:
jmp SYSTEM_APPLESOFT_START_COLD
jsr SYSTEM_INIT

ldy #CB2K_HANDLER_ERROR
locaisANYKEY:
ldx
SYS
#>NO_FUN
CB2K_HANDLER_SET ● Inclui HEADER:
cabeçalhos que
jmp MON_RDKEY

:
PRINT HEADER definem símbolos da
HEADER_line_0:
.byte 22,0

plataforma 23,0
bmi :+ .byte
Lda #90 textz " "

:
jsr
beq
MON_WAIT
:-
●
; Branch always! Inclui o cabeçalho do Sistema
.byte 1,0,0
.byte -1

lda #<MENSAGEM_TEXT
Operacional 23,0
ANYKEY_TEXT:
.byte
sta
stx
PRINT_DATA
PRINT_DATA+1 ● Inclui o cabeçalho da
.byte -1

ldy #0
biblioteca de sistema
MENSAGEM_TEXT:

59/89

Hello World
jsr PRINT_ASCII
.include "../sys.def"
.include "../bios.def"
● Onde começar o programa? bne
inc
:-
PRINT_DATA+1
bne :-
:
Qual o tamanho do binário?
– jsr ANYKEY
SYS CB2K_FILE_LOAD
.org $800 ● Difícil preverjsr
antes de começar, não?
ANYKEY

NO_FUN:
jsr SYSTEM_INIT – Usa gráficos?

lda
ldx
#<NO_FUN
#>NO_FUN
● Num Apple?PRINT
jmp
ANYKEY_TEXT
MON_RDKEY
SYS CB2K_HANDLER_SET ● Num TK-2000?
HEADER:
: HEADER_line_0:
PRINT HEADER
dec HEADER_line_1
– Mas o TK sempre usa gráficos! World
.byte 22,0
textz "============ Hello !! ============"
dec
bmi
lda
HEADER_line_0
:+
#90
– Modo texto? HEADER_line_1:
.byte 23,0
textz " "
beq :- ●
; Branch always!Num Apple? .byte -1
:

lda #<MENSAGEM_TEXT
● Num TK-2000? 23,0
ANYKEY_TEXT:
.byte
sta PRINT_DATA – Mas o TK não tem modo texto!
.byte -1
stx PRINT_DATA+1

ldy #0 ● Onde é que tá a CB2k mesmo?
.include

MENSAGEM_TEXT:
"system.inc"


60/89

Hello World Bloco II/A
$FFFF
$0000 Zero Page Zero Page Extra RAM
$0100 Stack Stack Bloco I
ROM
$0200
Bloco II/A P1 Bloco II/A P0 Extra RAM
I/O Buffer I/O Buffer
$D000

$0300 Free RAM Free RAM
System Pointers System Pointers
$0400
$C100
TEXT/GR 80TEXT/DGR Mem Map I/O $C000
Page 1 Page 1
Bloco II/D

Sentiram
Extra RAM
$0800 TEXT/GR 80TEXT/ DGR HGR 2
Page 2 Page 2
$A000
$1000
$0000 Zero Page Free RAM Free RAM
$0100 Stack
$2000
$0200 Key Buffer

o drama?
Free RAM
Free RAM HGR 1 DHGR 1 $4000
$0400 $4000 HGR 1
TEXT/GR Page 1
$4000

HGR 2 DHGR 2
$2000
$0800 HGR 1
TEXT/GR Page 2
$6000
$2000

$1000
Free RAM
Free RAM
Free RAM Free RAM
$2000 $0800
HGR 1 Some System Variables
&
Free RAM $0400
$C000 Mem Map I/O
$4000
System Pointers $0300
Free RAM
$C100 Expansion Slot
HGR 2
I/O Buffer $0200
ROM Stack $0100
$D000 L.C. P0 L.C. P1 L.C. P1 L.C. P0 Zero Page $0000
$6000
Language Card L.C. P0 L.C. P1 ROM Language Card
Main Main
$FFFF RAM
Free Saturn Bank 7
Main Main AUX

$C000 Mem Map I/O L.C. P0 L.C. P1
ROM Saturn Bank 1
Main
$D000 L.C. P0 L.C. P1

ROM Language Card
Main
$FFFF
61/89

Hello World
jsr PRINT_ASCII
●
Algumas opções default bne
inc
:-
PRINT_DATA+1
bne :-
– Para programas pequenos (pequenos mesmo)
:
jsr ANYKEY

.org $800
● $800 - $1FFF (6 Kbytes)
SYS
jsr
CB2K_FILE_LOAD
ANYKEY

jsr SYSTEM_INIT
– Para programas maiorzinhosSYSTEM_APPLESOFT_START_COLD
NO_FUN:
jmp

ldy
lda
#CB2K_HANDLER_ERROR ●
#<NO_FUN
$4000 - $9FFF (~24 Kbytes)
ANYKEY:
PRINT ANYKEY_TEXT
jmp MON_RDKEY
Fora disto, e terá HEADER: montar versões
que
ldx #>NO_FUN
SYS ●
CB2K_HANDLER_SET

:
PRINT HEADER específicas para cada máquina Hello World !! ============"
HEADER_line_0:
.byte 22,0
textz "============
dec HEADER_line_1
bmi
lda
:+
#90
– Use CB2K_CONFIGURATION_GET saber o limite "
.byte 23,0
textz "
jsr
beq
MON_WAIT
:-
superior da memória .byte 1,0,0
; Branch always!
usável
.byte -1
:

lda #<MENSAGEM_TEXT
– Nem sonhe em usar.byte 23,0 no TK-2000!
HGR2
ANYKEY_TEXT:

sta
stx
PRINT_DATA
PRINT_DATA+1
● Até a próxima versão da CB2k, lógico! :-)
.byte -1

ldy #0
MENSAGEM_TEXT:

62/89

Hello World
●
Inicialização
.localchar '@' beq
jsr
:+
PRINT_ASCII
– Biblioteca SYSTEM
●
Configura manipulador de Erro bne :-
– Se algo der errado, inicializa o Applesoft e dá o prompt jsr ANYKEY
jsr SYSTEM_HGR
pro usuário "system.def"
.include
SYS CB2K_FILE_LOAD

NO_FUN:

HEADER:
: HEADER_line_0:
bmi :+ .byte 23,0
lda #90 textz " "
:
ANYKEY_TEXT:
stx PRINT_DATA+1
ldy #0
MENSAGEM_TEXT:

63/89

Hello World
● LOOP (até "6502" a linha da primeira zString seja menor que 0)
.setcpu que : lda (PRINT_DATA),y
jsr PRINT_ASCII
– PRINT (macro em SYSTEM.DEF)
Imprime <n> zStrings
.include
● "../bios.def" (terminada em 0, C-style) em
inc posições específicas da tela
PRINT_DATA+1
bne :-
● (Rotina de SYSTEM.INC)
jsr ANYKEY
– Pausa de ~25 mSecs
SYS
SYSTEM_HGR
CB2K_FILE_LOAD
● (Rotina na ROM)
NO_FUN:
–
jsr NotarSYSTEM_INIT
que MON_WAIT sempre volta com ZeroFlag em 0.

● ldaNotar os branchs relativos anônimos!
ldx
#<NO_FUN
#>NO_FUN
PRINT
jmp
ANYKEY_TEXT
MON_RDKEY
HEADER:
: HEADER_line_0:
bmi :+ .byte 23,0
lda #90 textz " "
:
ANYKEY_TEXT:
stx PRINT_DATA+1
ldy #0
MENSAGEM_TEXT:

64/89

Hello World
● Dois loops:
.setcpu "6502" : lda
beq
(PRINT_DATA),y
:+
.localchar '@'
– O interno, “driven” pelo Y jsr PRINT_ASCII
● O INY “overflows” para 0 depois do 255.
● BNE :.include último resultado da ULA não deu em zero
pula se o "../bios.def" inc PRINT_DATA+1
bne :-
– O externo, “driven” pelo último valor lido em Acc
jsr ANYKEY
BEQ: .include "system.def" em Acc for zero, sai do
● Se o último byte carregado jsr SYSTEM_HGR
loop. SYS CB2K_FILE_LOAD
.org $800
– BEQ/BNE e outros atuam em cima do Registrador jsr ANYKEY
de Status (P) NO_FUN:
jsr reflete o SYSTEM_INIT operação da ULA, ou da
●Que status da última jmp SYSTEM_APPLESOFT_START_COLD
última carga em registrador
– PRINT_ASCII#<NO_FUN
lda PRINT ANYKEY_TEXT
● Imprime o caractere ASCII no Acc
SYS CB2K_HANDLER_SET ● PRINT_DATA
HEADER:
●
:
Dirty and Tricky! HEADER_line_0:
– Duas posições na página zero (escolhidas à
– Eu sei que a única forma do INC dar em zero é
dec HEADER_line_1
PRINT_DATA HEADER_line_0
acabar apontando para a página zero
dedo!) para servir deHello World !! ============"
textz "============ ponteiro para o buffer do
dec HEADER_line_1:
–bmi nunca :+ armazena strings! ;-)
onde se texto a 23,0 impresso
.byte ser
lda #90 textz " "
– Na prática, pula sempre! – Estas instruções ocupam 2 bytes, e não 3!
.byte 1,0,0
jsr MON_WAIT
:
● Usaremos o Y como indexador no loop que
lda #<MENSAGEM_TEXT
vem a seguir
ANYKEY_TEXT:
.byte 23,0
sta PRINT_DATA – Inicializa em
.byte -1 0!
stx PRINT_DATA+1
ldy #0
MENSAGEM_TEXT:

65/89

Hello World
jsr PRINT_ASCII
● Aguarda por"../sys.def"
.include
uma tecla (não
bne
inc
:-
PRINT_DATA+1

importa qual"../CB2k.def"
.include :
bne

jsr
:-

ANYKEY
● Entra em modo gráfico
.org $800
SYS
jsr
CB2K_FILE_LOAD
ANYKEY

● Carrega o SYSTEM_INIT arquivo
jsr próximo NO_FUN:

binário do #CB2K_HANDLER_ERROR
ldy
lda
catálogo
#<NO_FUN
ANYKEY:
PRINT ANYKEY_TEXT
– É uma tela HGR
HEADER:
: HEADER_line_0:
EuHEADERHEADER_line_1 coloquei lá!
PRINT
●
dec
sei, fui eu que .byte 22,0
textz "============ Hello World !! ============"
– A CB2k já o deixou 'na agulha'
dec
bmi
HEADER_line_0
:+
HEADER_line_1:
.byte 23,0
lda #90 textz " "
quando carregou o programa
.byte -1
beq :- ; Branch always!
: corrente, basta a chamada para ANYKEY_TEXT:
carregá-lo
lda
ldx
#<MENSAGEM_TEXT
#>MENSAGEM_TEXT
.byte 23,0
textz ":"
● Ver CB2K_FILE_SET se não é o que
stx PRINT_DATA+1
você quer
ldy #0
MENSAGEM_TEXT:

66/89

Hello World
jsr PRINT_ASCII
bne :-
● Aguarda.include "system.def"
por outra tecla jsr
jsr
ANYKEY
SYSTEM_HGR
SYS CB2K_FILE_LOAD
● Encerra,.org $800
inicializando o Applesoft. jsr ANYKEY

NO_FUN:
– A CB2k ainda tá na memória, mas não dá

suporte ao BASIC
– Mas você pode brincar no MiniAssembler!
ldx
SYS
#>NO_FUN
CB2K_HANDLER_SET
jmp MON_RDKEY

HEADER:
:
● Se você estiver num Apple //e ou num TK- HEADER_line_0:
PRINT HEADERa Tomato Board revisada
2000 com HEADER_line_1 .byte 22,0
dec textz "============ Hello World !! ============"
bmi :+ .byte 23,0
lda #90 textz " "
:
ANYKEY_TEXT:
stx PRINT_DATA+1
ldy #0
MENSAGEM_TEXT:

67/89

Hello World
jsr PRINT_ASCII
bne :-
●
Dirty and Tricky! "system.def"
.include
jsr
jsr
ANYKEY
SYSTEM_HGR
SYS CB2K_FILE_LOAD
– A anykey, por ser uma subrotina, deveria
terminar com um RTS NO_FUN:
– Mas ela por sua vez se vale de outra rotina
na sua última#CB2K_HANDLER_ERROR
ldy
lda instrução, economizei um byte
#<NO_FUN
ANYKEY:
PRINT ANYKEY_TEXT
(2 duas posições da pilha) fazendo um JMP
ldx
SYS
#>NO_FUN
CB2K_HANDLER_SET
jmp MON_RDKEY

pra dita cuja. HEADER:
: HEADER_line_0:
● O RTS dela é quem faz o retorno a quem
chamou a ANYKEY.
bmi :+ .byte 23,0
lda #90 textz " "
:
ANYKEY_TEXT:
stx PRINT_DATA+1
ldy #0
MENSAGEM_TEXT:

68/89

Aplicações
● Demos! :-)
– No arquivo de Distribuição da CB2k você encontrará o fonte
para todos os programas de demonstração.
● Console I/O independente de máquina
– Conversão automática para maiúsculas em máquinas sem caracteres minúsculos
● Sintetização de SOM!
– Eletric Duet / Paul Lutus
● Exemplos mais complexos da API da CB2k
– Carregamento e/ou execução de arquivos
– Leitura do Diretório
– Handlers de sistema
● Tratamento te exceções
● RESET
69/89

Aplicações
● Agora:
– Beautiful Boot
● Jogos! Yeay! :-)
● Porte feito por Fábio Belavenuto
● Na agulha:
– Basic.system para o TK-2000
● Uma solução definitiva para a fragmentação da memória do
BASIC no TK-2000
● RDOS style
– Novas Demos para a CB2k
● Técnicas de animação e sintetização de Som simultâneos
● O TK-2000 pode, o TK-2000 faz! :-)
● Futuro:
– Substituto para o RDOS no Apple II
● Tão logo eu crie coragem e escreva as rotinas de gravação
de setores...
– Suporte transparente para outras mídias
● Enquanto a API for estável, tanto faz de onde vêm os bytes!
– Arquivos de “Overlay”
70/89

$A000

Known Issues
HGR 2

$C000 Mem Map I/O
$C100

$D000 Extra RAM
ROM
Bloco I
● Código não relocável dinamicamente
$FFFF

– O S.O. está amarrado ao topo da memória
principal (pouco antes da área de I/O)
– Ruim para o TK-2000, pois sua segunda página
de vídeo está lá.
● Jogos que usam paginação vão matar o S.O.
– Desperdiça a Bloco I / Language Card
● Menos memória “segura” para os programas
– Que pra começo de conversa não foram feitos para conviver
com um sistema operacional de disco! :-)

71/89

Known Issues
● Read Only
– A CB2k não grava.
– “By Design” =P
● Um processo complicado e ainda mais time critical.
● Até o momento, baixa demanda.
● Implementar gravação vai aumentar o footprint na memória
● No LIBS
– A “biblioteca” não passa de um include sofisticado
● Raios, o S.O. todo tá pendurado assim!
– Uma LIB estática é uma demanda forte
● LIB dinâmica é sonho de consumo!
● Incompatibilidade com a CFFA 3000
– Ainda investigando...
72/89

Considerações Finais
● Lições (Re)Aprendidas
– Projetos pessoais ainda são Projetos!
– Realidade Comanda
– Wear Sun Screen! :-)
● Onde aprender mais?
● Onde obter ajuda?

73/89

Projetos Pessoais
ainda são

Projetos
● Boas práticas também não têm este nome à toa!
– Xtreme Programming!
– Rubber Ducking! ;-)
● Eu me estrepei muito por não ter seguido
algumas destas práticas desde o começo
● E tive meu traseiro poupado de trágico destino
por ter seguido outras

74/89

Projetos Pessoais
ainda são

Projetos
● Version Control System
– RCS, CVS, SVN, GIT, Mercurial, Bazaar
● Qualquer um, qualquer um mesmo!
– Até copy&paste em diretórios no seu HD!
● Gerência de Configuração
– Procure saber em quais ambientes (e configurações)
o seu software vai rodar
● Mesmo que não possa garantir o funcionamento em todos!
●
Principalmente para poder garantir o funcionamento em
alguns!

75/89

Projetos Pessoais
ainda são

Projetos
● Use Cases e Back Logs
– Formalismos não são necessários
● mas se você não especifica o quê você quer resolver, você não
resolve é nada...
– Gold-plating não é legal.
– Um arquivo texto com um parágrafo por Requisito / UC /
Whatever já é suficiente, o importante é que todos os
envolvidos saibam do que se trata
● Principalmente quando “todos os envolvidos” é só você! :-)
– O tempo passa e não tem mais ninguém pra lhe lembrar do que você tem
que fazer!
●
Versione! Versione!!
– Foco, ou você não termina esta joça!
76/89

Projetos Pessoais
ainda são

Projetos
● Fail early, Fail often!
– Unit Tests
● Imprescindíveis ! :-)
●
Mas eles custam caro, não subestimem o impacto no
“orçamento” .
– Alguns bugs são mais baratos de serem consertados (se ocorrerem) que
prevenidos
– Você não tem tempo (nem dinheiro) pra fazer tudo o que quer.
– Test Cases / Test Suites
● Porque testes de unidade não são capazes de pegar erros de
integração que teimam em ocorrer
– E sempre nos piores momentos possíveis! :-)
● As aplicações de exemplo são meus Test Suites públicos!

77/89

Realidade Comanda

● Eat your own dogfood!
– É só aplicando na vida real que você tem
certeza se uma idéia realmente funciona.
● Ou não! ¬¬
– Você é seu primeiro e primário beta-tester.
● Use seu produto, encontre você mesmo seus
erros
– Ou outros o farão por você
78/89

Realidade Comanda
● Beta testers
– Eu não teria conseguido sem ajuda!
● Sem eles, e você desenvolve no escuro
– Exceto se dispor de recursos financeiros para comprar tudo em que bate os
olhos! ;-)
– Mas eles não serão muito úteis se você não fizer seu dever de
casa:
● Use Cases
● Test Cases
● Gerência de Configuração
● Versionamento de Código
– Foi aqui que eu percebi que estava atirando no meu próprio pé
ao “agilizar” o desenvolvimento ao custo de algumas boas
práticas...
79/89

Realidade Comanda
●
Não subestimar a importância de um bom
Error Report
– Porque você *NUNCA* pegará todos os
erros.
●
Principalmente os bobos
– Erro grave explode logo, são os
bobos que dão trabalho!

80/89

Realidade Comanda

KDIFF3 é pra vida! :-)

81/89

Links Relacionados
● CB2k
– Suite de Testes
– Debut da CB2k (Apple //e)
– Debut² =P no TK-2000
● Slides da palestra
● http://pt.wikipedia.org/wiki/Apple_II
● http://pt.wikipedia.org/wiki/TK2000
● http://retro.lisias.net/

82/89

Links Úteis
● http://www.6502.org
● http://www.cc65.org/
● http://applewin.berlios.de/
● http://www.fabio.belavenuto.nom.br/tk2000/
● http://www.datacassete.com.br/
● ftp://ftp.apple.asimov.net/pub/apple_II/
● http://www.applefritter.com/
● http://www.extremeprogramming.org/
● http://www.codinghorror.com/blog/2012/03/rubber-duck-problem-solving.html
● Ajuda Especializada 0:-)

83/89

Links Interessantes
● Paul Langhton
– Consultor responsável pelo Apple DOS
● Steve Wozniak
– Responsável por todo o resto! :-)
● Apple II History
– História do Apple II, versão do usuário.
● ASCII Express' Game Server
– “Servidor” de jogos, com download em formato de áudio
otimizado
– Para máquinas “diskless”
84/89

Links “Interessantes” =P
● Câmara de Torturas
(ou: se Donatien Alphonse François fosse Analista de Sistemas)

– Restauro e 'Mods' do TK-2000
● E outras vítimas

– Outros clássicos
● Alguns poucos conhecidos por aqui

– Outros loucos
● Porque gostamos de companhia. O:-)

85/89

(alguma)
Literatura Recomendada
● How to program the Apple II using ● Software Control of the Disk II or IWM
6502 Assembly Language Controller
– DATAMOST, 1982 – Norman Leung
– Randy Hyde – Apple Computer, 1984
– Featuring LISA Assembler
● Andrew S. Tanenbaum
● Beneath Apple DOS / – Eternamente :-)
Beneath Apple ProDOS ● Microcomputadores e
Microprocessadores
– Don Worth & Pieter Lechner
– Albert Paul Malvino
– Quality Software, 1982
– McGraw-Hill, 1985
● Understanding the Apple II ● The Pragmatic Programmer: From
– James Fielding Sather Journeyman to Master
– Quality Software, 1983 – Andrew Hunt & David Thomas
– Com Introdução do Woz! :-) – Addison-Wesley Professional, 1999

86/89

Onde Obter Ajuda
● Lista appleII_br
● Newsgroup comp.sys.apple
– E os diversos subgrupos desta hierarquia
● me@lisias.net ;-)

87/89

Free Chat
● Dúvidas?
● Comentários?
● Sugestões?
● Apoio moral?
– (Piada interna da appleII_br)
– *<8o)

88/89

Obrigado!

@lisias
me@lisias.net
http://tk2k.lisias.net/CB2k 89/89

Boldly crashing what no man has crashed before!

Premissa

i.Restaurar um obscuro
computador doméstico de quase 30
anos de idade
ii.Escrever um sistema operacional
pro dito cujo
iii.?????
iv.PROFIT! :-)

Piadinha básica #Slashdot

@Lisias
|
http://lisias.net
3/89

Perfil profissional

Enfase na esperiência (porque se depender da
competência... X-P)

Para o bem e para o mal, botei minhas patas sujas
em várias áreas diferentes (e mesmo conflitantes)
da Computação

Metade elas terem sido compradas pelos
concorrentes não foi minha culpa! X-)

@Lisias
http://retro.lisias.net
4/89

Perfil pessoal

Maníaco da Chave de Fenda

Não tem nada aqui em casa que eu já não tenha
desmontado. Ou destruído. =P

Breve histórico da minha iniciação na computação
Apple II
TK-2000 dos amigos
MSX e Amiga de outros

As Vítimas
● Scene Retrô brasileira de Apple II e Compatíveis (ou quase)
– Intensa movimentação nos últimos 18 meses
● Inúmeras novidades
– engenharia reversa do Cartucho Controlador de Discos do TK-2000
– Tomato Board

5/89

●Scene Retrô brasileira de Apple II e Compatíveis
(ou quase)
● Intensa movimentação nos últimos 18 meses

● Não apenas ela, diga-se de passagem

●Inúmeras novidades

● engenharia reversa do

Cartucho Controlador de Discos do TK-2000
● Atualmente raro e dispendioso

● Tomato Board, uma plaquinha adaptadora que

permite usar interfaces Disk II do Apple no slot
do TK-2000
● Ironia das ironias, o Cartucho de Disco do TK-

2000 (ou do original, o MPF-II) foi
desenvolvido através de engenharia reversa
na Disk II :-)

O Motivo
● Acesso à Hardware equivalente, mais barato e
abundante, da linha Apple
● Mas os jogos (e parte significativa dos demais
softwares) ainda estavam em formato Cassete
● Soluções (software) prontas, importadas do Apple II,
eram
– Muito complexas para portar
– todos ótimos, mas sistemas operacionais completos!
– Overkill
– Over memory :-)
6/89

●As Interfaces de Disco e Drives de Apple II são relativamente baratos
● E, de um mês para outro, diversos TK-2000 ganharam acesso à disquetes!
●Mas os jogos (e parte significativa dos demais softwares) ainda estavam em formato

Cassete
● (ou equivalentes modernos como MP3 e CT2)
● sendo carregados pela porta de Audio!
● Convertê-los para formato de arquivo é relativamente fácil
● ainda em andamento, na medida em que os títulos são resgatados
● Fazê-los funcionar debaixo do TK-DOS nem tanto
● E não enlouquecer esperando o boot acontecer ainda menos.
●Soluções importadas do Apple II não atendiam

● As diferenças estruturais entre as máquinas não permitem um reuso direto
● As soluções simples invariavelmente eram limitadas ou incômodas
● Não extensíveis, não adaptáveis
● Hacks interessantes e úteis, mas feitos por hackers para hackers e resolvem
um problema específico com o menor custo
● As soluções completas eram muito complexas para portar
● todos ótimos, mas sistemas operacionais completos!
● Overkill
● Over memory :-)

Enquanto isto...
● “lá fora” (news:comp.sys.apple)
– CompatiBoot original (Raven/C700 Club)
● Rápida
● Prática
● Mas não adequada
– Capenga no TK-2000
– One shot only
– Altas gambiarras pra convencer a dita cuja a fazer o que
precisávamos
– Efeitos colaterais diversos e inesperados

7/89

● Enquanto isto, “lá fora” (news:comp.sys.apple)
● Com problemas parecidos, soluções “quick & dirty” foram desenvolvidas e
publicadas, dentre elas a CompatiBoot original (Raven/C700 Club)
● teve boa recepção na lista appleII_br
● Hiper rápida
● “Herdeira” das rotinas de disco usadas na eZine francesa Dox-a-gaz (circa
1988), de autoria de Max-a-gaz.
● “Herdeira” do utilitário de cópias “Locksmith”, da Omega Microware (circa
1985)
● Super prática
● Basta copiar o binário para a primeira entrada do catálogo e dar boot.
● Mas capenga no TK-2000
● One shot only
● Altas gambiarras pra convencer a dita cuja a fazer o que queríamos
● Efeitos colaterais diversos e inesperados

Indo direto ao ponto
● Benchmark : TK-DOS 3.3
– Tempo entre ligar a máquina (com um disquete com boot no drive) e o Prompt do
Applesoft:
● 31 segs.
– Tempo para carregar uma tela gráfica HGR:
● 10 segs
– Espaço livre na RAM depois de carregado:
● ~ 24 Kbytes.
– Não, não é Mega. É Kilo mesmo! :-)
● Demais S.O.s
– Overkill
● Outras Soluções
– Não são práticos nem flexíveis
– São perdulários
– Não funcionam, ou o fazem porcamente, no TK-2000

8/89

●O Apple/TK DOS 3.3
● É muito “grande”
● É muito lerdo
●Demais S.O.s

● Overkill
●Fast Loaders legados

● Não são práticos nem flexíveis
● um saco criar o disco de boot!
● Armazenam dados controlando diretamente os setores do disco
● Sem diretórios
● Atualização/manutenção impraticável
● São perdulários
● Um disco por jogo, mesmo que 10 deles caibam no disquete
● Não funcionam, ou o fazem porcamente, no TK-2000

O Crime

“Hummmm...”
Groo faz o que...

“Eu acho que faço melhor!”

9/89

As 5 palavrinhas que antecedem uma grande
descoberta.

Ou um tremendo desastre...

Advertência
O uso indiscriminado e Podem causar danos
concomitante de irreversíveis à/ao
– Linguagem Assembler
– Sanidade mental
– Rotinas de Tempo Real
– Computadores Vintage
– Relacionamentos amorosos
– Conceitos (nem tão assim) – Vida social
avançados de Arquitetura de
Computadores e Sistemas
– Convivência familiar
Operacionais – Organização domiciliar
– Café, cerveja, pizzas, lanches e – Paz condominial
snacks
– EL&P, Rick Wakeman, Jean Michel
– Perímetro da sua cintura :-)
Jarre, Vangelis, Daft Punk e
Kraftwerk

Depois não digam que a culpa é minha!! :-)
10/89

Porque não há prazer sem dor!

Planejando a ação
● A CB2k deve:
– Carregar arquivos com a maior eficiência possível
– Permitir carregar programas que querem ocupar o
espaço onde normalmente ficaria o DOS
– Ser prática para criar/atualizar disquetes
– Oferecer uma API consistente para programação
– Fornecer exemplos de como desenvolver
aplicações

11/89

●A CB2k deve:
● Carregar arquivos com a maior eficiência possível
● Ninguém quer esperar pra brincar!
● Permitir carregar programas que querem ocupar o espaço onde normalmente
ficaria o DOS
● menor footprint possível na memória principal
● (a mais concorrida)
● deve permitir ser movida para diferentes posições de memória
● Para se acomodar mesmo com aqueles jogos “mais chatos”
● Ser prática para criar/atualizar disquetes
● Usar o formato do Apple DOS 3.3
● Todo mundo conhece
● Ferramentas conhecidas para suporte
●A CB2k também deve:

● Oferecer uma API consistente para programação
● API deve proteger as aplicações de:
● Mudanças nos endereços das rotinas do kernel
● (assim eu posso movê-lo pra cima e pra baixo, de acordo com a
conveniência)
● Mudanças de formato de mídia (e até mesmo de mídia!)
● Disquetes estão ficando raros
● Facilitar Novas Aplicações!
● Jogos multi-partes (Karateka)
● Jogos BASIC com mais memória disponível
● Algo importante principalmente para o TK-2000
● Menus para os jogos
● Demos
● Fornecer exemplos de como desenvolver aplicações
● Sistemas Operacionais não são nada sem aplicações!

Planejando a ação
● A CB2k não pode deixar de:
– Ser extensível e portável
– Ficar pronta em umas 4 ou 5 semanas.
● Férias acabam!
– Ser útil e agregar valor
● Demais funcionalidades (rede, ambiente
gráfico, co-processamento, etc.)
– são totalmente fora de escopo
● Hoje! ;-)

12/89

●A CB2k não pode deixar de:
● Ser extensível e portável

● Outras arquiteturas baseadas em 6502 (porque

não?)
● Outras mídias (porque não?)

● Ficar pronta em umas 4 ou 5 semanas.

● Férias acabam!

● Ser útil e agregar valor

● Na boa: ninguém precisa de ainda outra

solução meia-boca pra ficar quebrando
galho...
●Demais funcionalidades (rede, ambiente gráfico, co-

processamento, etc.) são totalmente fora de
escopo.
● Linus é um cara legal, não quero concorrer com

ele! ;-)
● Ele ganha...

First Things First

code
“One does not simply walk into Mordor!”
Boromir, The Fellowship of the Ring

14/89

Rapadura é doce, mas não é mole não!

Quando se programa um Sistema Operacional, por
mais simples que seja, você passa a ser provedor
de serviços, e não mais consumidor!

Você vira o juiz de futebol: tudo agora é sua culpa.

Uma bela mudança de paradigma...

(Comentei que sou paranóico?) X-D

Programação de Baixo Nível
Não tem este nome à toa...
● O legendário 6502
● Arquitetura dos Computadores
– Apple II+
– MPF-II/TK-2000
– Semelhanças e diferenças entre as máquinas target
● Disquetes: um problema em tempo real
– A Shugart
– A Disk II do Woz
– Persistência de dados em mídias magnéticas

15/89

Comumente chamada de “Programação de Baixo
Calão” - vocês não imaginam o que se houve de
um programador ASM estressado...

$0000 Zero Page
$0100 Stack
O 6502
A
7 6 5 4 3 2 1 0

X Y
7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0

S P
7 6 5 4 3 2 1 0 N V 1 B D I Z C

PC
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

● Load / Store ● Trasnfer ● ROR, ROL, SHL, SHR
– Pero no mucho! – AX, XA – A
Free Addresses – AY, YA #imm
● LD / ST ●

– XS, SX ● Abs
– [A,X,Y] #imm ● Branchs ● Abs,X
– A abs,X – EQ / NE (Zero Flag) ●
Abs,Y
– A abs,Y MI / PO (Minus Flag)
– ● (Indi,X)
– A (indi,X) – CS, CR (Carry) ●
(Ind),Y
– A (indi),Y – VS, VC (Overflow) ● ADC, SBC
● JMP ● P (Status) – A
– JMP abs – SEC, CLC ● #imm
– Etc Abs
– JMP (indi) ●

● INC / DEC ● Abs,X
● JSR / RTS
– A, X, Y ●
Abs,Y
● Stack – Abs ● (Indi,X)
– PHA / PLA – Abs,X (Ind),Y
$FF00 ●

ROM – PHP / PLP – Abs,Y Muito Mais! 17/89
$FFFF ●

Ênfase no mapa de memória – todo computador
baseado no 6502 tem este “jeitão”

Ênfase na importância dos modos de
endereçamento, em particular, página 0

$0000 Zero Page

O Apple II+
$0100 Stack
$0200 I/O Buffer
Free RAM
$0400
TEXT/GR Page 1 ● Buffer de I/O
$0800 – Usado pelo sistema (e pelo DOS) para
TEXT/GR Page 2 entrada e saída de dados
$1000 ● Teclado
Free RAM
● Disco

$2000 ● Etc.

HGR 1 ● 2 Páginas de texto
– 1 delas pode ser usada para programação
$4000
HGR 2
● 2 Páginas de gráficos
– Ambas podem ser usadas para programação
$6000 ● A ROM pode ser “sombreada” por um
L.C. P0 mecanismo chamado “Language Card”
L.C. P1

Free RAM Saturn Bank 7
– A LC é dividida em 3 bancos
Main ● 1 Principal

● 2 Secundários, que dividem o mesmo

$C000 Mem Map I/O L.C. P0 L.C. P1 endereço
$C100 – A LC pode ser expandida através de bancos
Expansion Slot
ROM Saturn Bank 1 de memória
Main
$D000 ● Saturn 128Kb.
L.C. P0 L.C. P1

ROM Language Card
Main 19/89
$FFFF

Notar o topo da memória livre, onde fica o DOS.

(Importante para entender alguns dilemas com
relação ao TK-2000)

O MicroProfessor II

TK-2000
● Hardware
– Modos de vídeo
– Mapa da RAM
● ROM
● Console I/O
– Teclado
– Caracteres
21/89

Curiosidade.

O MPF-II foi concebido por uma empresa chamada
Multitech – que mais tarde passou a se chamar
Acer.

Por um acaso, a Acer fabricou o laptop que estou
usando na palestra – coincidência interessante!

$0000
$0100
Zero Page
Stack
O MicroProfessor II
$0200 I/O Buffer

TK-2000
Free RAM
$0400 Free RAM
&
Some System Variables ● 2 páginas de gráficos
$0800
– Como não há modo texto, uma delas
Free RAM obrigatoriamente precisa estar em uso pelo
sistema
$2000 – O TK-DOS ocupa quase toda a página 2 :-(
HGR 1
● ROM pode ser programaticamente
$4000 HGR 1 substituída pelas Extra RAM
● Bloco I : 15.75 Kbytes
Free RAM ● Bloco II : 4 bancos de 16Kbytes
– 1 banco de 8 kbytes
$A000 – 2 sub-bancos de 4 kbytes
HGR 2 – Saturn 64Kb! :-)
Extra RAM ● O meu tem 128Kb! :-)
$C100
● Apenas um Bloco pode estar ativo num
momento
$D000 Bloco II/A P0 Bloco II/A P1
ROM
Extra RAM – Os bancos do Bloco II precisam escolher qual
Bloco I
Extra RAM página de 4 kbytes deve estar ativa
Bloco II/A
$FFFF 22/89

Notar o topo da memória livre.

Agora ali tem uma página HGR, o que foi boa ideia
porque expande o bloco de memória usável caso o
programa decida por usar a página 2 como display.

Mas no Apple, esta memória era livre e foi ali que o
DOS foi parar.

Moral: no TK-2000, não se pode ridar jogos com
animação complexa (com paginação de vídeo).

O MicroProfessor II

TK-2000
●
Teclado com a Matriz exposta
– Sem um MicroControlador pra fazer o serviço pesado
– Vantagens
● Acesso individual (e múltiplo!) ao estado de cada tecla

– permite algumas combinações interessantes para jogos
– Desvantagens
● Gasto de processamento para ler o teclado

● Principal e maior motivo da “má fama” do TK-2000

– A rotina do fabricante, oferecida no Manual Técnico
como alternativa à leitura do teclado do Apple II era
porca – simples assim
– Um dos principais artefatos secundários do projeto:
●
Uma rotina rápida de leitura de teclado! :-)
– Caracteres
● ASCII

– Alfanuméricos
– Sem suporte às minúsculas (!!!)
● Semigráficos Fonte: pág.21 TK2000/II Manual Técnico
Microdigital Eletrônica LTDA

23/89

$0000
$0100
Zero Page
Stack
O Apple //e & //c Zero Page
Stack
$0200
$0300
I/O Buffer
Free RAM
System Pointers
(porque todo castigo...) I/O Buffer
Free RAM
System Pointers
$0400 TEXT/GR 80TEXT/DGR
Page 1 Page 1

$0800
● Revisões
TEXT/GR 80TEXT/ DGR
Page 2 – Apple // Extended Page 2

$1000
Free RAM ● 6502 Free RAM

$2000 – Apple //c, //e Enhanced e Platinum
HGR 1 DHGR 1
● 65C02
$4000 ● “Mouse Chars”
HGR 2 ● DTEXT (80 COLs), DGR & DHGR DHGR 2

$6000
● 128Kb
– Mas num esquema totalmente diferente
Free RAM Free RAM
– Descreve isto, Lisias!
● Nah... Deixa quieto! =D
$C000 Mem Map I/O
$C100 Expansion Slot Extension
ROM ROM
$D000 L.C. P0 L.C. P1 L.C. P1 L.C. P0

Language Card ROM Language Card
Main Main
$FFFF 24/89
Main AUX

Sem chance de dar suporte nativo ao Apple //e.

Uma versão específica para ele teria que ser feita,
mas esta máquina simplesmente não precisa de
mais um carregador rápido – muito menos, de um
sistema operacional.

Manter a coisa rodando nele é interessante, mas
fazer algo pra ele é chover no molhado – não sou
necessário aqui.

Resumo da Ópera
● As diferenças da ROM enchem o saco
– Oferecer uma camada de “abstração” da ROM seria bacana, mas
exigiria mais memória
● Mas não sai de graça
● As diferenças na memória principal são facilmente gerenciáveis
– Mas o mesmo não acontece com os bancos de memória estendida
● E lá se vão funcionalidades pela janela
● O 65C02 têm instruções extras que seriam (muito) úteis
– Maior densidade de código e mais “semântica” por ciclo de clock
– PHA ; TXA ; TAY ; PLA (4 bytes, 10 ciclos!)
– STX <ZP_ADDR>; LDY¨<ZP_ADDR> (4 bytes, 6 ciclos – mas gasta uma posição da ZP)
– STX <ABS_ADDR>; LDY <ABS_ADDR> (6 bytes, 8 ciclos)
– Mas alienaria o TK-2000 e o Apple II+
25/89

●As diferenças da ROM enchem o saco
● Oferecer uma camada de “abstração” da ROM seria bacana, mas exigiria mais
memória
● Mas Consumir memória sem apelar para a memória estendida compromete a
compatibilidade com software legado (os jogos!)
● Dar suporte à memória estendida exigiria código específico para esta tarefa
● E cada máquina usa uma arquitetura diferente...
● Então cada máquina tem seu próprio código de gerenciamento de
memória
● Então eu tenho que praticamente escrever 3 S.O.s diferentes!
●As diferenças na memória principal são facilmente gerenciáveis

● Mas o mesmo não acontece com os bancos de memória estendida
● O que limita a quantidade de código que eu posso socar no Kernel
● O que limita as funcionalidades do Kernel!
●O 65C02 têm instruções extras que seriam (muito) úteis

● Maior densidade de código e mais “semântica” por ciclo de clock
● PHA ; TXA ; TAY ; PLA (4 bytes, 10 ciclos!)
● STX <ZP_ADDR>; LDY¨<ZP_ADDR> (4 bytes, 6 ciclos – mas gasta uma
posição da ZP)
● STX <ABS_ADDR>; LDY <ABS_ADDR> (6 bytes, 8 ciclos)
● Mas alienaria o TK-2000 e o Apple II+

Mas não é só isso!

26/89

Nunca é! :-)

Mídias Magnéticas
● Revoluções Por Minuto
Mas sem as louras geladas... =/
– Densidade Magnética
● Coerção
● Histeresys
– Velocidade Angular “constante” versus
Velocidade Linear “constante”
● (Constante, o escambau! O motor não é estável...)
– Largura de Banda
– Desgaste físico!
27/89

O mundo analogico não é “limpo”.

Da mesma forma que pra toda ação corresponde
uma reação, para cada atitude temos um efeito
colateral que precisa ser considerado.

Quanto mais densa a mídia magnética, mais coerção
eletromagnética você sofre, demandando mais
energia no cabeçote ou menor velodicade de
rotação (ou ambos).

A histerese é outro problema, pois ela dá um “delay”
no tempo necessário para se transmitir a energia
no meio ferro-magnético – e ainda deixa resíduo
para quem vem atrás.

Ajustar a velocidade do motor é equilibrar este
castelo de cartas, está mais para magia negra que
engenharia. :-)

Discos Magnéticos
● Os dados são gravados (re)alinhando polaridade na
superfície da camada de óxido de ferro
– Descobriu-se não ser eficiente usar uma polaridade para o bit 1,
e outra para o bit 0
● Mudança de polaridade na linha do tempo indica bit 1
● Não mudança de polaridade na linha do tempo indica bit 0
● Mas o motor não consegue fornecer uma velocidade
constante ao nível do microsegundo
– Pequenas variações no motor “distorcem” o comprimento de um
bit
– Dada uma distância longa o suficiente sem inversão de
polaridade, o hardware não sabe mais quantos bits '0' foram
lidos... 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 ? ?
● As inversões de fase, então, são usadas como “clock” para a leitura dos
dados
29/89

●Logo, não posso gravar qualquer byte no disco, pois algumas combinações de bits não
são legíveis
● Boa parte dos bits são “desperdiçados”, pois têm que ficar obrigatoriamente em '1'
● Para gerar a inversão de fase, que serve de clock para a identificação dos
bits...
●Codificações usadas pela indústria:

● GCR – Group Code Recording
● Adotada pelo Apple
● Originalmente, a interface Disk II não conseguia ler dois bits '0' seguidos
● Codificação 5x3 – 5 bits de dados intercalados com 3 bits '1' de clock
● Numa revisão posterior do hardware, o hardware passou a ser capaz de
detectar 2 bits 0 seguidos (mas apenas uma vez por byte)
● Codificação 6x2 – 6 bits de dados intercalados com 2 bits '1' de clock,
● MFM – Modified Frequency Modulation
● RLL - Run Lenght Limited
● EFM – Eight to Fourteen Modulation
● Outras

Algoritmos de Tempo Real
● Quediaboéisso?
– São algoritmos em que o tempo de resposta faz parte do
resultado do processamento
●
Não é o mesmo que “fazer rapidinho”
– “Entregar” depois do prazo é o mesmo que não entregar. Ou entregar lixo.
– “Entregar” antes do prazo é desperdício de processamento
● E o Kiko? Kiko'eu tenho a ver com isto?
– Acessar disco é uma tarefa de tempo real
●
Missão Crítica!
– Computadores modernos possui um micro controlador
especializado para lidar com disco
– Welcome to hell...

32/89

●Quediaboéisso?
● São algoritmos em que o tempo de resposta faz parte do resultado do
processamento
● Não é o mesmo que “fazer rapidinho”
● Um determiado processamento pode precisar ficar pronto só em 24 horas
● Ou 24 milisegundos...
● “Entregar” depois do prazo é o mesmo que não entregar. Ou entregar lixo.
● “Entregar” antes do prazo é desperdício de processamento
● Que pode ser necessário para entregar outra tarefa que está vencendo
antes
●E o Kiko? Kiko'eu tenho a ver com isto?

● Acessar disco é uma tarefa de tempo real
● Missão Crítica!
● Se você não ler a porta de I/O no milisegundo correto, você não leu nada.
● Se você não gravar na porta de I/O no millisegundo adequado, você
destruiu os dados que estavam no disquete!
● Computadores modernos possui um micro controlador especializado para lidar
com disco
● Welcome to hell...

Resolução
● “Internalizar” algumas funções da ROM para o S.O.
– Não sem conseqüências... ¬¬
● Delegar à aplicação gerenciar o resto do hardware
– O S.O. identifica para você a máquina em que está rodando
– “Bibliotecas” padrão no “User Space”
– E cada um que se vire!
● BASIC.SYSTEM
– Todo o suporte ao BASIC ficará ao cargo de uma (futura) “Aplicação” no
User Space.
●
“Forkar” o Kernel para casos especiais
– Versões especializadas para cada arquitetura e/ou funcionalidade
específica
– Gerência de Configuração to the rescue! :-)
36/89

●“Internalizar” algumas funções da ROM para o S.O.
● Me livrou de dependências externas
● Comeu uns bytes preciosos
● Mas viabilizou um binário único para todas as plataformas
● Facilitará aproveitar as extensões de memória no futuro
●Delegar à aplicação gerenciar o resto do hardware

● O S.O. identifica para você a máquina em que está rodando
● “Bibliotecas” padrão no “User Space”
● E cada um que se vire!
●BASIC.SYSTEM

● Todo o suporte ao BASIC ficará ao cargo de uma (futura) “Aplicação” no User
Space.
●“Forkar” o Kernel para casos especiais

● Versões especializadas para cada arquitetura e/ou funcionalidade específica
● Versionar a API
● Congelar um subset mínimo da API com garantias de funcionamento em todas
as versões futuras
● Oferecer à aplicação um mecanismo para que ela saiba o que o Kernel
corrente é capaz de oferecer
● Gerência de Configuração to the rescue! :-)

E o inesperado
(porque todo castigo...)

● O uso da Página Zero me mordeu o traseiro.
– Feio. :-(
– Quase assassinou o projeto no berço
● Quando a R*TS não matava o resto da máquina, o resto da máquina
matava a R*TS
● Cerca de 20% do esforço de desenvolvimento foi gasto mapeando e
documentando, corretamente, o uso da Z.P.
– No TK-2000 e no Apple II
– Um esforço com o qual eu não contava
– Não havia mais o que fazer exceto desistir ou pagar o pato e
seguir adiante
● 5 dias de trabalho indo pelo ralo.
– E as férias, digo, o prazo acabando! =]
● A única documentação formal do projeto.
37/89

Único momento em que tive vontade de desistir

Impotência, meus esforços submetidos à forças que
das quais não tenho controle.

Mas depois que passou a depressão (e a ressaca),
umas 80 horas =P foram suficientes para mapear
quais endereços podiam ser usados pela CB2k.

Ver o programa zp_profile , nos discos de testes da
CB2k (em attic, no reposítório)

; Depends on rwts.def.
; Updates zp_profile.s
; Apple II Zero Page Usage
;
; Lo Nibble of Address
; Hi
; Nib 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F
; ----- ----- ------ ------ ----- ------ ----- ---- ---- ---- ---- ---- ----- ----- ----- -----
; 0 | A~ A~ A A A A - - - - A A A AI A A
; 1 | A A A A A A A A A A A A A A - M*
; 2 | M M M M M3 M MA3 MA3 M3 M3 M3 M3 MA3 MA3 M3 MA3
; 3 | MA M MA MA3 M M3 M3B M3B M3B M3B M~ M~ MA3~^ MA3~^ MA3~^ MA3~^
; 4 | M3~+^ M3~+^ M3~@^ M3~@^ M3~@^ M3~@ M3~ M3~ M3~ M3~ I3~ I3~ I3~ I3~ M~@# M@#
; 5 | MA MA MA MA MA* MAI* AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI
; 6 | AI+ AI+ AI@ AI@ AI@ AI@ AI@# AI3 AI3 AI3 AI3 AI AI AI AI AI3
; 7 | AI3 AI AI AI3 AI3 AI AI3 AI AI AI AI AI AI AI AI AI
; 8 | AI AI AI AI AI AI AI AI@ AI@ AI AI AI AI AI AI AI
; 9 | AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI
; A | AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI3
; B | AI3 AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI
; C | AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI AI3 AI3 AI3 AI3 I# I#
; D | AI AI AI AI AI AI AI3 I! AI3 AI3 AI AI AI AI AI3 AI
; E | A A A A A A A A A A A ? - - - -
; F | A A A A A A A A A A - - - - Ik AI
;
;
; M = Used by Monitor; * used in early Apple IIe ROMs-- now free
; A = Used by Applesoft BASIC
; I = Used by Integer BASIC
; 3 = Used by DOS 3.3
; ~ = Used by ProDOS ($40-$4E is saved before and restored after use)
; B = Used by ProDOS BASIC.SYSTEM (also uses all Applesoft locations)
; - = Free; not used
;
; k = Used by TK-2000 / MPF-II
;
; + = RWTS, Comunicação com "Cliente"
; @ = RWTS, Conteúdo descartável.
; ! = RWTS, Posição Chave: não pode ser mudada nem destruída!
;
; ^ = CompatiBoot 2k, Comunicação com "Cliente"
; # = CompatiBoot 2K, Conteúdo descartável.
; ? = CompatiBoot 2K, Posição Chave: não pode ser mudada nem destruída!
;
; --Bryan Dunphy, Michael J. Mahon, Rubywand, CompatiBoot 2k
38/89

Vale comentar que sem os esforços de dois outros
caras da Scene mundial, as 80 hora de pesquisa
facilmente se transformariam nas 300 do projeto
inteiro!

E quando tudo o mais falhar...

“How many times do I have to tell you,
the right tool for the right job!”
Montgomery Scott (Scotty)
Chief Engineer, NCC-1701-A USS Enterprise
39/89

Aquela ferramenta mágica que resolve todos os
problemas! ;-)

Pausa rápida para comentários.

Aqui encerram-se as lamúrias :-), e começa a se
descrever os problemas que foram resolvidos.

Para então descrever as soluções.

Anatomia de um
Disquete

40/89

Trilhas concentricas, blablabla :-)

Anatomia de um
Disquete
35 Trilhas
0 1 2 … 35
Address Field
gapzão gapzão gapzão gapzão
14
Addr_0 Addr_0 Addr_0 3 2 Addr_0
2 2 2 3
gap gap gap Prologo Volume gap
Track Sector Chk Sum Epilogo
Data Data Data 'D5 AA 96 '4 & 4 encoding '4 & 4 encoding '4 & 4 encoding
Data '4 & 4 encoding 'DE AA EB
=4096 bytes (lógicos)

gap gap gap gap
~48000 bits (raw)

gap gap gap gap Data Field
Data Data Data Data 349
gap gap gap 3 gap
342 1 3
Addr_2 Addr_2 Addr_2 Prologo Addr_2
Data ChkSum Epilogo
gap gap gap 'D5 AA AD 6 & gap
2 encoding 'XX 'DE AA EB
Data Data Data Data
gap gap gap gap
Addr_3 Addr_3 Addr_3 … “gapzãp” Addr_3“Self Sync bytes” gap
gap gap gap 48 a 100 gap 5 a 60
Data Data Data 'FF FF FF … Data 1 1 1 1 1 1 1 0 0
'1 'FF FF FF
gap gap gap gap
gap gap gap gap
Data Data Data Data
gap gap gap gap

… … … …

gap gap gap gap
Data Data Data Data

41/89

Raw bytes , logical bytes (payload).

What you see is not what you get! ;-)

Anatomia de um
Disco DOS 3.3
Disk Trilha
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
0 0 1A 15 31 47 62 78 0 15 23 102 109 116 120

1 8 0 16 32 48 63 79 1 16 24 103 110 117 121

2 1 1 1 17 33 49 64 80 2 17 25 104 111 118 122

3 9 2 18 34 50 65 81 3 18 26 105 112 119 1B
4 2 8 3 19 35 51 66 82 4 19 27 36 45 54 123
5 10 3 4 20 36 52 67 83 5 3 28 37 46 55 124
6 3 10 5 5 21 37 53 68 84 6 0 29 38 47 56 124
Setor

7 11 2 6 22 38 54 69 85 7 1 30 39 48 57 125
8 4 4 9 7 23 39 55 70 86 8 2 31 40 49 58 125
9 12 4 8 24 40 56 71 87 9 20 32 41 50 59 126
10 5 9 25 41 57 72 88 10 95 99 106 113 60 126
11 13 6 10 26 42 58 73 89 11 96 100 107 114 61 127
12 6 4 11 27 43 59 74 90 12 97 101 108 115 62 127
13 14 7 3 12 28 44 60 75 91 13 21 33 42 51 63
14 7 2 13 29 45 2 76 92 14 22 34 43 52 64
15 15 1 14 30 46 61 77 93 94 98 35 44 53 65

42/89

Breve exemplo de 4 arquivos num disquete.

Notar que a ordem dos setores foi “simplificada” para melhorar a
didática, a ordem correta está na trilha zero

Notar que são necessárias 2 rotações para ler uma trilha inteira,
pela ordenação do DOS

As trilhas 1 e 2 estão livres na CB2k, mas não com o DOS

Setor de Boot (T0,S0)

Tabela de alocação (T17, S0)

Catalogo (T17, o resto)
4 Arquivos (notar que não é 1 arquivo por setor!)

Track/Sector List

Finalmente: CB2k
● R*TS
● Kernel
– Serviços de Diretório
– Serviços “Raw Files”
– Serviços Binary Files
– Serviços de House Keeping

45/89

Kernel:
Quem coordena toda esta bagunça

É quem dá cara à CB2k

Diretório:
Mínimos
Não liga pra nome de arquivo, o que interessa é o índice relativo dele.
0, 1, 2, etc.

RAW Files:
Notar que é a única parte da CB2k que:
É responsável pela alta performance ao acesso ao disco
Aliás, é a única parte que faz acesso ao disco
Granularidade: um setor
256 bytes, para DOS 3.3
Impossível acessar qualquer informação sem ser por múltiplos de um setor
Acesso sequencial ou randômico
Endereçamento por setor relativo

Teoricamente pode ser substituída por qualquer outra coisa, como:
Acessar HD
Acessar servidor de arquivos em REDE
Raios, telepatia que seja! :-)

BIN Files:
Especialização do Raw Files
Permite carregar arquivos cujo tamanho não seja múltiplo de um setor
Resguarda memória adjascente
Não tem acesso parcial, é tudo ou nada.

House Keeping:
Identificação da Máquina
Relocação dos buffers
Configuração dos handlers
Exceção
Reset

O Inferno das Entry-Points
00B3D5 2 KERNEL__ADDR_START:
00B3D5 2 ; Prevents accidental running
00B3D5 2 00 BRK
00B3D6 2 1E .byte __WARM_BOOT - __KERNEL_SERVICES_TABLE
00B3D7 2
00B3D7 2 __KERNEL_SERVICES_TABLE:
00B3D7 2 F8 B3 .word __PANIC
00B3D9 2 59 B5 .word KERNEL_SYSTEM_IDENTIFICATION
00B3DB 2 F4 B8 .word KERNEL_FILE_LOAD
00B3DD 2 21 B9 .word KERNEL_FILE_RUN
00B3DF 2 61 B5 .word KERNEL_SESSION_FINISH
00B3E1 2 10 B6 .word KERNEL_CATALOG_ENTRY_SET
00B3E3 2 33 B6 .word KERNEL_CATALOG_ENTRY_QUERY
00B3E5 2 92 B6 .word KERNEL_CATALOG_ENTRY_GET
00B3E7 2 F7 B6 .word KERNEL_RAWFILE_SEEK
00B3E9 2 82 B7 .word KERNEL_RAWFILE_READ
00B3EB 2 23 B5 .word KERNEL_HANDLER_SET
00B3ED 2 9E B5 .word KERNEL_CONFIGURATION_SET
00B3EF 2 DB B5 .word KERNEL_CONFIGURATION_GET
00B3F1 2 F9 B4 .word KERNEL_SECTOR_READ
00B3F3 2 F5 B3 .word __WARM_BOOT
00B3F5 2 __KERNEL_SERVICES_TABLE_end:
00B3F5 2
00B3F5 2 __WARM_BOOT:
00B3F5 2 4C 5A BA jmp KERNEL__WARMBOOT
00B3F8 2
00B3F8 2 __PANIC:
00B3F8 2 ; System is unstable. The next reset will reboot from the
same slot the CB2K was rebooted last time.
00B3F8 2 20 9D BA jsr KERNEL__HW_RESET_HANDLER_REBOOT_SET
00B3FB 2 A9 80 lda #KERNEL_ERR_PANIC
00B3FD 2 A6 EB ldx KERNEL_SUPERVISOR__STACKPOINT 46/89

Ao passo que o kernel cresce, os pontos de entrada das rotinas
mudam de endereço.

Não é problema para o kernel, o Linker automaticamente faz as
correções

Mas como os clientes vão se virar? Não é razoável recompilar todos
os aplicativos a cada vez que muda a versão do kernel!

O DOS 3.3 cagou pro problema.
ProntoDOS e DiversiDOS precisaram fazer malabarismos pra
reusar os entry-points conhecidos.
Que nem eram oficiais

ProDOS criou uma chamada fixa em $BF00. Dali em diante tudo podia
mudar, mas a entry-point oferecia uma interface padrão.
Foi minha abordagem inicial, mas oferecia um problema: eu
queria ser capaz de mover o Kernel inteiro pra cima ou pra baixo de
acordo com a conveniência do momento, não podia amarrar um
endereço de entry-point
A entry point então iria estar registrada num endereço da
página 0 (como se as coisas lá já não estivessem complicadas!).

O Supervisor
● A instrução mágica
– BRK
KERNEL_SUPERVISOR:
cli ; Desativamos interrupções.
; O Kernel não sabe ser interrompido, e a R*TS *NÃO PODE* ser interrompida!
; A RTI abaixo restaurará o Status, e se a IRQ estava ativada, ela voltará a
estar.

.ifndef LANGUAGE_CARD
jsr MON_RESTORE ; Pois é... A ROM do Apple IIe faz o favor de,
; trabalho fodástico de resetar o estado da
; anterior para permitir restauro!), tirar da
; (o que eu não queria), e *não manter* o
; virtualmente fodendo com o conceito de
;
; TODO: Mover a CB2K para Language Card, escrever
.endif
jsr __SAVE_THE_WORLD

ldx KERNEL_SUPERVISOR__STACKPOINT ; O Supervisor *NÃO É* reentrante.
bne @PANIC

lda __REG_P
and #%00010000 ; Checa se o BRK STATUS está ativo
beq @PANIC ; Se não está, a máquina tá despirocada e o PC caiu
; aqui por acidente!
47/89

CP/M e MS-DOS foram por este caminho.

Usar as interrupções de software para fazer o serviço.

O Kernel pode ir pra onde quiser, contanto que ele ajuste o vetor
de interrupção para seu handler interno ao mudar de endereço.

Clean.

Lean.

Lindo! :-)

Absolutamente nenhum problema de linkagem estática

Mas é um mecanismo um pouquinho caro para se usar em
bibliotecas

A (nice) API
.define VERSION_MAJOR 1
.define VERSION_MINOR 1
.define VERSION_RELEASE "2012.0901"

.macro SYS syscall
BRK
.byte syscall
.endmacro
; This two entries are garanteed to never change or be renamed!
CB2K_SYSTEM_PANIC := 0
CB2K_SYSTEM_IDENTIFICATION := 2 + CB2K_SYSTEM_PANIC

; The following entries can, but is unlikely to, change on MAJOR versions.
CB2K_FILE_LOAD := 2 + CB2K_SYSTEM_IDENTIFICATION
CB2K_FILE_RUN := 2 + CB2K_FILE_LOAD
CB2K_FINISH := 2 + CB2K_FILE_RUN
CB2K_FILE_SET := 2 + CB2K_FINISH
CB2K_FILE_QUERY := 2 + CB2K_FILE_SET
CB2K_FILE_GET := 2 + CB2K_FILE_QUERY
CB2K_RAWFILE_SEEK := 2 + CB2K_FILE_GET
CB2K_RAWFILE_READ := 2 + CB2K_RAWFILE_SEEK
CB2K_HANDLER_SET := 2 + CB2K_RAWFILE_READ
CB2K_CONFIGURATION_SET := 2 + CB2K_HANDLER_SET
CB2K_CONFIGURATION_GET := 2 + CB2K_CONFIGURATION_SET
CB2K_SECTOR_READ := 2 + CB2K_CONFIGURATION_GET

; The following entries (if any) can be added on MINOR versions
; CB2K_FUTURE_EXPANSION := 2 + CB2K_SECTOR_READ
48/89

E finalmente, a cara da CB2k para seus clientes.

Resultados
● Footprint 3.75Kbytes
– Kernel, R*TS, Supervisor, buffers, tudo!
– E os buffers ainda são configuráveis (on the fly)
● Melhor performance
– 6 a 7 Kbytes/s – próximo do limite operacional do dispositivo
● Usa discos formatados pelo Apple DOS 3.3
– Até o FID pode ser usado para povoar seus discos
● Aplicações
– Game Loaders
– Demos
– Outros
49/89

●Footprint 3.75Kbytes
● Kernel, R*TS, Supervisor, buffers, tudo!
● E os buffers ainda são configuráveis
● Você pode movê-los on the fly durante a execução do seu
programa, caso precise justamente daqueles endereços
num determinado momento
●Melhor performance

● 6 a 7 Kbytes/s – próximo do limite operacional do dispositivo
●CATALOG

● Usa discos formatado pelo Apple DOS 3.3
● Até o FID pode ser usado para povoar seus discos
●Aplicações

● Beautiful Boot
● Game Loaders
● Karateka do TK-2000
● Loader para jogos grandes no TK-2000

Resultados
● Benchmark TK-2000
– Tempo entre ligar a máquina (com o disquete já no drive) e o Prompt
do Applesoft :
● DOS: ~31 Segundos (!!!!)
● CB2k: 6 segundos
● DOS + LBoot1: 7 segundos (!!!!)
– Tempo para carregar uma tela HGR:
● DOS: 10 segundos
●
CB2k: 4 segundos
– Espaço livre na RAM (MEMTOP - $800):
● DOS: $9600 - $800 = $8E00 = 35.5Kb
●
CB2k: $B000 - $800 = $A800 = 42Kb
● Mas convêm lembrar:
– A CB2k faz pouca coisa mais que carregar binários
50/89

E é possível aumentar em ¾ de kbyte a memória
livre movendo os buffers para posições de
memória alternativas
Mas isto é altamente dependente de máquina]
No TK-2000 eu tenho algumas boas
oportunidades

(I know how to cook or what?)

Por que o DOS é tão lento?

● Os “raw sectors” (342 bytes físicos) são lidos
para um buffer intermediário
● Este buffer é então decodificado para os 256
bytes de dados, em um buffer auxiliar
● Estes dados são, finalmente, copiados para o
buffer de I/O para leitura pelo programa
BASIC ou para a memória destino, se binário
● E o disco continua virando

51/89

●Os “raw sectors” (342 bytes físicos) são lidos para
um buffer intermediário
●Este buffer é então decodificado para os 256 bytes

de dados, em um buffer auxiliar
●Estes dados são, finalmente, copiados para o buffer

de I/O para leitura pelo programa BASIC ou para a
memória destino, se binário
●Como o disco continua virando, até o DOS poder ler

novamente um setor, já pode ter passado vários
(no mínimo 1) debaixo do cabeçote (incluindo,
talvez, o que deveria ser o próximo setor lógico)
● De forma que poderia ser necessário esperar a

trilha “dar a volta” para ler o próximo setor
desejado
● Por esta razão existe o tal do Skewing

● os setores físicos eram remapeados para

setores lógicos, e estes últimos eram
endereçados pelo DOS na Track/Sector List

DOS:
Modus Operandi
Disk Trilha
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
0 0 1A 15 31 47 62 78 0 15 23 102 109 116 120

1 8 0 16 32 48 63 79 1 16 24 103 110 117 121

2 1 1 1 17 33 49 64 80 2 17 25 104 111 118 122

3 9 2 18 34 50 65 81 3 18 26 105 112 119 1B
4 2 8 3 19 35 51 66 82 4 19 27 36 45 54 123
5 10 3 4 20 36 52 67 83 5 3 28 37 46 55 124
6 3 10 5 5 21 37 53 68 84 6 0 29 38 47 56 124
Setor

7 11 2 6 22 38 54 69 85 7 1 30 39 48 57 125
8 4 4 9 7 23 39 55 70 86 8 2 31 40 49 58 125
9 12 4 8 24 40 56 71 87 9 20 32 41 50 59 126
10 5 9 25 41 57 72 88 10 95 99 106 113 60 126
11 13 6 10 26 42 58 73 89 11 96 100 107 114 61 127
12 6 4 11 27 43 59 74 90 12 97 101 108 115 62 127
13 14 7 3 12 28 44 60 75 91 13 21 33 42 51 63
14 7 2 13 29 45 2 76 92 14 22 34 43 52 64
15 15 1 14 30 46 61 77 93 94 98 35 44 53 65
52/89

Mover o cabeçote é um evento traumático para o
drive, ele leva centenas de millisegudos para se
recuperar, estabilizar a leitura do cabeçote e voltar
a ler dados.

Se eu estou lendo sequencialmente, ao mover o
cabeçote o drive fica “cego” por algus setores – de
forma que é inevitável que eu perca a seqüência e
precise esperar a trilha dar uma volta inteira para
recomeçar a ler (ver a área 'cega', esbranquiçada,
no desenho acima.

Esta insistência em ler os setores em seqüência
também causa delays desnecessários quando os
arquivos estão espalhados

E por que a R*TS ficou tão
“rápida”?
● Os raw sectors são decodificados on the fly, indo diretamente para a
memória a que se destinam
– Sem buffers intermediários, sem memory moves
– Exceto o primeiro e o último setor de arquivos binários, que são carregados
num buffer de I/O e então copiados para o target para não sobrescrever
memória limítrofe
● Era o mais perverso efeito colateral da CompatiBoot original, diga-se de passagem
● Ela não espera pelo próximo setor, mas monta uma lista dos setores
desejados e vai carregando na medida em que eles passam debaixo
do cabeçote
– Não há espera pelo “próximo setor”
– Os gap bytes me dão tempo suficiente para recomeçar a leitura entre o fim de
um setor e o começo do outro
– Mesmo o pior caso leva apenas uma revolução do disquete para ser lido.

53/89

●O DOS foi o PRIMEIRO sistema operacional de
disco para Micro Computadores
● Nunca ninguém havia feito isto antes!

● O único “concorrente” funcionava em

mainframes, e tinha megabytes de tamanho
● O Apple DOS tinha menos de 10 Kbytes...

●Todos os erros ainda estavam por ser cometidos

● Os melhores videntes não sabem programar

● Os programadores insistem em usar teclados, e

não bolas de cristal...
●Dificuldades técnicas inerentes ao período

● Os binários eram alimentados na máquina de

desenvolvimento usado fita perfurada
● Usando um hardware feito à mão pelo Woz

● Ao menos eu tinha um PC com emulador para

testar a bagaça
● Mas usei a porta cassete na hora de testar no

bares metal! =P

CB2k:
Modus Operandi
Disk Trilha
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
0 0 1A 15 31 47 62 78 0 15 23 102 109 116 120

1 8 0 16 32 48 63 79 1 16 24 103 110 117 121

2 1 1 1 17 33 49 64 80 2 17 25 104 111 118 122

3 9 2 18 34 50 65 81 3 18 26 105 112 119 1B
4 2 8 3 19 35 51 66 82 4 19 27 36 45 54 123
5 10 3 4 20 36 52 67 83 5 3 28 37 46 55 124
6 3 10 5 5 21 37 53 68 84 6 0 29 38 47 56 124
Setor

7 11 2 6 22 38 54 69 85 7 1 30 39 48 57 125
8 4 4 9 7 23 39 55 70 86 8 2 31 40 49 58 125
9 12 4 8 24 40 56 71 87 9 20 32 41 50 59 126
10 5 9 25 41 57 72 88 10 95 99 106 113 60 126
11 13 6 10 26 42 58 73 89 11 96 100 107 114 61 127
12 6 4 11 27 43 59 74 90 12 97 101 108 115 62 127
13 14 7 3 12 28 44 60 75 91 13 21 33 42 51 63
14 7 2 13 29 45 2 76 92 14 22 34 43 52 64
15 15 1 14 30 46 61 77 93 94 98 35 44 53 65
54/89

A CB2k não espera por um setor, mas faz uma lista dos setores
desejados para cada trilha.

Quando a mudança de trilha estabiliza, para cada setor que passa
no cabeçote eu checo se ele tá na wish-list. Se estivar, ele é lido
e ponto final.

Quando a wish-list tá vazia, é hora de trocar de trilha e o processo
recomeça.

Não há esperas por um setor específico – todos os setores
desejados vão, eventualmente, aparecer debaixo do cabeçote.

As rotinas de leitura de setores serem otimizadas também ajudam,
pois eu sou capaz de ser setores contínuamente (sem precisar
de pausas para decodificar nada). Então, além da otimização
acima, eu sou capaz de ler uma trilha em apenas uma revolução
– poi eu sou capaz de ler 16 setores continuos.

Mas então...
● Por que não consertaram antes?
– Consertaram!
● Apple
– ProDOS
● Terceiros
– ProntoDOS
– DiversiDOS
– CP/M
– Mas nenhum deles foi portado para o TK-2000!
● CB2k! :-)
– Nem implementaram leitura múltipla!
● CB2k! ;-)

55/89

Em condições normais de uso (que efetivamente acontecia
na época), os arquvos tendem a se fragmentar com o
tempo, se aproximando gradativamente ao pior caso do
exemplo dado.

A CB2k se aproveita de uma particularidade dos tempos
modernos: os disquetes não são mais usados para
trabalhos ordinários – mas sim para uma função
específica e normalmente read/only – no nosso caso,
armazerar e carregar jogos.

As extreme optimizations da CB2k não renderiam os
mesmos benefícios num ambiente “normal”, e
aumentaria em muito a complexidade (e o risco de erros)
nas demais rotinas de um Sistema Operacional comum

O que o Dick Vigarista tá fazendo aí? ;-)
Breve histórico da Apple patinando com o Apple III
enquanto deixava o Apple II à míngua.

Hands on

56/89

Finalmente! :-)

Check List
● Café ● Instruções de onde baixar e
como instalar:
● Salgadinhos – MINGW
– CC65
● Daft Punk na – CiderPress
vitrolinha :-) – AppleWin
● Estes Slides – Emulador TK2000
● Os fontes do Hello Word
● Imagem de disco – Leia o READ.ME ! ;-)
da CB2k (1.1r4a:Set/2012) ● Instruções:
– Para montagem do programa,
– Importação do binário para uma
imagem de disquete
– e execução em emulador.

57/89

Programar em ASM é fácil.

Mas da mesma forma que é difícil montar algo
interessante com um LEGO de apenas 3
bloquinhos, o mesmo acontece quando você tem
só 3 registradores: você precisa rebolar pra realizar
as tarefas de pouquinho em pouquinho.

A CB2k por sua vez também ajuda – as tarefas
básicas ganharam rotinas prontas (o fato de tais
rotinas saberem sozinhas quando estão num TK-
2000 ou num Apple também ajuda um bocado!).

Este Hello World pode ser compreendido por um
leigo no assunto em meia hora, sério.

Você vai gastar mais tempo baixando e instalando o
ambiente de produção que aprendendo como
funciona o Hello World.

Hello World
jsr PRINT_ASCII

● Configura dialeto do
:
bne
:-

processador SYSTEM_HGR
jsr ANYKEY
SYS CB2K_FILE_LOAD

jsr SYSTEM_INIT
● Configura prefixo para rótulos
NO_FUN:

ldy #CB2K_HANDLER_ERROR
locaisANYKEY:
ldx
SYS
#>NO_FUN
CB2K_HANDLER_SET ● Inclui HEADER:
cabeçalhos que
jmp MON_RDKEY

:
PRINT HEADER definem símbolos da
HEADER_line_0:
.byte 22,0

plataforma 23,0
bmi :+ .byte
Lda #90 textz " "

:
jsr
beq
MON_WAIT
:-
●
; Branch always! Inclui o cabeçalho do Sistema
.byte 1,0,0
.byte -1

lda #<MENSAGEM_TEXT
Operacional 23,0
ANYKEY_TEXT:
.byte
sta
stx
PRINT_DATA
PRINT_DATA+1 ● Inclui o cabeçalho da
.byte -1

ldy #0
biblioteca de sistema
MENSAGEM_TEXT:

59/89

Hello World
jsr PRINT_ASCII
● Onde começar o programa? bne
inc
:-
PRINT_DATA+1
bne :-

.include "system.def"
– Qual o tamanho do binário?
jsr
jsr
ANYKEY
SYSTEM_HGR
SYS CB2K_FILE_LOAD
.org $800 ● Difícil preverjsr
antes de começar, não?
ANYKEY

NO_FUN:
jsr SYSTEM_INIT – Usa gráficos?

lda
ldx
#<NO_FUN
#>NO_FUN
● Num Apple? PRINT
jmp
ANYKEY_TEXT
MON_RDKEY
SYS CB2K_HANDLER_SET ● Num TK-2000?
HEADER:
: HEADER_line_0:
PRINT HEADER
dec HEADER_line_1
– Mas o TK sempre usa gráficos! World
.byte 22,0
textz "============ Hello !! ============"
dec
bmi
lda
HEADER_line_0
:+
#90
– Modo texto? .byte 23,0
HEADER_line_1:

textz " "
beq :- ●
; Branch always!Num Apple?.byte -1
:

lda #<MENSAGEM_TEXT
● Num TK-2000? 23,0
ANYKEY_TEXT:
.byte
sta PRINT_DATA – Mas o TK não tem modo texto!
.byte -1
stx PRINT_DATA+1

ldy #0 ● Onde é que tá a CB2k mesmo?
.include

MENSAGEM_TEXT:
"system.inc"


60/89

Hello World Bloco II/A
$FFFF
$0000 Zero Page Zero Page Extra RAM
$0100 Stack Stack Bloco I
ROM
$0200 Bloco II/A P1 Bloco II/A P0 Extra RAM
I/O Buffer I/O Buffer
$D000

$0300 Free RAM Free RAM
System Pointers System Pointers
$0400
$C100
TEXT/GR 80TEXT/DGR Mem Map I/O $C000
Page 1 Page 1
Bloco II/D

Sentiram
Extra RAM
$0800 TEXT/GR 80TEXT/ DGR HGR 2
Page 2 Page 2
$A000
$1000
$0000 Zero Page Free RAM Free RAM
$0100 Stack
$2000
$0200 Key Buffer

o drama?
Free RAM
Free RAM HGR 1 DHGR 1 $4000
$0400 $4000 HGR 1
TEXT/GR Page 1
$4000

HGR 2 DHGR 2
$2000
$0800 HGR 1
TEXT/GR Page 2
$6000
$2000

$1000
Free RAM
Free RAM
Free RAM Free RAM
$2000 $0800
HGR 1 Some System Variables
&
Free RAM $0400
$C000 Mem Map I/O
$4000
System Pointers $0300
Free RAM
HGR 2
I/O Buffer $0200
ROM Stack $0100
$D000 L.C. P0 L.C. P1 L.C. P1 L.C. P0 Zero Page $0000
$6000
Language Card L.C. P0 L.C. P1 ROM Language Card
Main Main
$FFFF RAM
Free Saturn Bank 7
Main Main AUX

$C000 Mem Map I/O L.C. P0 L.C. P1
ROM Saturn Bank 1
Main
$D000 L.C. P0 L.C. P1

ROM Language Card
Main
$FFFF
61/89

Hello World
jsr PRINT_ASCII
●
Algumas opções default bne
inc
:-
PRINT_DATA+1
bne :-
– Para programas pequenos (pequenos mesmo)
:
jsr ANYKEY

.org $800
● $800 - $1FFF (6 Kbytes)
SYS
jsr
CB2K_FILE_LOAD
ANYKEY

jsr SYSTEM_INIT
– Para programas maiorzinhosSYSTEM_APPLESOFT_START_COLD
NO_FUN:
jmp

ldy
lda
#CB2K_HANDLER_ERROR ●
#<NO_FUN
$4000 - $9FFF (~24 Kbytes)
ANYKEY:
PRINT ANYKEY_TEXT
jmp MON_RDKEY
Fora disto, e terá HEADER: montar versões
que
ldx #>NO_FUN
SYS ●
CB2K_HANDLER_SET

:
PRINT HEADER específicas para cada máquina Hello World !! ============"
HEADER_line_0:
.byte 22,0
textz "============
dec HEADER_line_1
bmi
lda
:+
#90
– Use CB2K_CONFIGURATION_GET saber o limite "
.byte 23,0
textz "
jsr
beq
MON_WAIT
:-
superior da memória .byte 1,0,0
; Branch always!
usável
.byte -1
:

lda #<MENSAGEM_TEXT
– Nem sonhe em usar.byte 23,0 no TK-2000!
HGR2
ANYKEY_TEXT:

sta
stx
PRINT_DATA
PRINT_DATA+1
●
Até a próxima versão da-1CB2k, lógico! :-)
.byte

ldy #0
MENSAGEM_TEXT:

62/89

Hello World
● LOOP (até "6502" a linha da primeira zString seja menor que 0)
.setcpu que : lda (PRINT_DATA),y
jsr PRINT_ASCII
– PRINT (macro em SYSTEM.DEF)
Imprime <n> zStrings
.include
● "../bios.def" (terminada em 0, C-style) em
inc posições específicas da tela
PRINT_DATA+1
bne :-
● (Rotina de SYSTEM.INC)
jsr ANYKEY
– Pausa de ~25 mSecs
SYS
SYSTEM_HGR
CB2K_FILE_LOAD
●
(Rotina na ROM)
NO_FUN:
–
jsr NotarSYSTEM_INIT
que MON_WAIT sempre volta com ZeroFlag em 0.

Notar os branchs relativos anônimos!
● lda
ldx
#<NO_FUN
#>NO_FUN
PRINT
jmp
ANYKEY_TEXT
MON_RDKEY
HEADER:
: HEADER_line_0:
bmi :+ .byte 23,0
lda #90 textz " "
:
ANYKEY_TEXT:
stx PRINT_DATA+1
ldy #0
MENSAGEM_TEXT:

64/89

Hello World
● Dois loops:
.setcpu "6502" : lda
beq
(PRINT_DATA),y
:+
.localchar '@'
– O interno, “driven” pelo Y jsr PRINT_ASCII
● O INY “overflows” para 0 depois do 255.
●
BNE :.include último resultado da ULA não deu em zero
pula se o "../bios.def" inc PRINT_DATA+1
bne :-
– O externo, “driven” pelo último valor lido em Acc
jsr ANYKEY
● BEQ: .include "system.def" em Acc for zero, sai do
Se o último byte carregado jsr SYSTEM_HGR
loop. SYS CB2K_FILE_LOAD
– .org $800
BEQ/BNE e outros atuam em cima do Registrador jsr ANYKEY
de Status (P) NO_FUN:
●jsr reflete o SYSTEM_INIT operação da ULA, ou da
Que status da última jmp SYSTEM_APPLESOFT_START_COLD
última carga em registrador
– PRINT_ASCII#<NO_FUN
lda PRINT ANYKEY_TEXT
● Imprime o caractere ASCII no Acc
SYS CB2K_HANDLER_SET ● PRINT_DATA
HEADER:
●
:
Dirty and Tricky! HEADER_line_0:
– Duas posições na página zero (escolhidas à
.byte 22,0
– PRINT HEADER
Eu sei que a única forma do INC dar em zero é
dec HEADER_line_1
PRINT_DATA HEADER_line_0
acabar apontando para a página zero
dedo!) para servir deHello World !! ============"
textz "============ ponteiro para o buffer do
dec HEADER_line_1:
–bmi nunca :+ armazena strings! ;-)
onde se texto a 23,0 impresso
.byte ser
lda #90 textz " "
– Na prática, pula sempre! – Estas instruções ocupam 2 bytes, e não 3!
.byte 1,0,0
jsr MON_WAIT
:
● Usaremos o Y como indexador no loop que
lda #<MENSAGEM_TEXT
vem a seguir
ANYKEY_TEXT:
.byte 23,0
sta PRINT_DATA – Inicializa em
.byte -1 0!
stx PRINT_DATA+1
ldy #0
MENSAGEM_TEXT:

65/89

Hello World
jsr PRINT_ASCII
● Aguarda por"../sys.def"
.include
uma tecla (não
bne
inc
:-
PRINT_DATA+1

importa qual"../CB2k.def"
.include :
bne

jsr
:-

ANYKEY
● Entra em modo gráfico
.org $800
SYS
jsr
CB2K_FILE_LOAD
ANYKEY

● Carrega o SYSTEM_INIT arquivo
jsr próximo NO_FUN:

binário do #<NO_FUN
ldy
lda
catálogo
#CB2K_HANDLER_ERROR ANYKEY:
PRINT ANYKEY_TEXT
– ÉSYS
uma tela HGR
CB2K_HANDLER_SET
HEADER:
: HEADER_line_0:
EuHEADER fui eu que coloquei lá!
PRINT
● sei, .byte 22,0
textz "============ Hello World !! ============"
dec HEADER_line_1
– Adec
CB2k já o deixou 'na agulha'
bmi
HEADER_line_0
:+
HEADER_line_1:
.byte 23,0
lda #90 textz " "
quando carregou o programa
.byte -1
beq :- ; Branch always!
: corrente, basta a chamada para ANYKEY_TEXT:
carregá-lo
lda
ldx
#<MENSAGEM_TEXT
#>MENSAGEM_TEXT
.byte 23,0
textz ":"
● Ver CB2K_FILE_SET se não é o que
stx PRINT_DATA+1
você quer
ldy #0
MENSAGEM_TEXT:

66/89

Hello World
jsr PRINT_ASCII
bne :-
● Dirty and Tricky! "system.def"
.include
jsr
jsr
ANYKEY
SYSTEM_HGR
SYS CB2K_FILE_LOAD
– A anykey, por ser uma subrotina, deveria
terminar com um RTS NO_FUN:
– Mas ela por sua vez se vale de outra rotina
na sua última#CB2K_HANDLER_ERROR
ldy
lda instrução, economizei um byte
#<NO_FUN
ANYKEY:
PRINT ANYKEY_TEXT
(2 duas posições da pilha) fazendo um JMP
ldx
SYS
#>NO_FUN
CB2K_HANDLER_SET
jmp MON_RDKEY

pra dita cuja. HEADER:
: HEADER_line_0:
● O RTS dela é quem faz o retorno a quem
chamou a ANYKEY.
.byte 23,0
bmi :+
lda #90 textz " "
:
ANYKEY_TEXT:
stx PRINT_DATA+1
ldy #0
MENSAGEM_TEXT:

68/89

HGR 1

$4000 HGR 1

Free RAM

$A000
Bloco II/D P0

Known Issues
HGR 2
Extra RAM
$C100

$D000 Extra RAM Bloco II/A P0 Bloco
ROM
Bloco I
● Código não relocável dinamicamente Extra RAM
Bloco II/A
$FFFF

– O S.O. está amarrado ao topo da memória
principal (pouco antes da área de I/O)
– Ruim para o TK-2000, pois sua segunda página
de vídeo está lá.
● Jogos que usam paginação vão matar o S.O.
– Desperdiça a Bloco I / Language Card
● Menos memória “segura” para os programas
– Que pra começo de conversa não foram feitos para conviver
com um sistema operacional de disco! :-)

71/89

Links Úteis
● http://www.6502.org
● http://www.cc65.org/
● http://applewin.berlios.de/
● http://www.fabio.belavenuto.nom.br/tk2000/
● http://www.datacassete.com.br/
● ftp://ftp.apple.asimov.net/pub/apple_II/
●
http://www.applefritter.com/
●
http://www.extremeprogramming.org/
● http://www.codinghorror.com/blog/2012/03/rubber-duck-problem-solving.html

83/89

(alguma)
Literatura Recomendada
● How to program the Apple II using ● Software Control of the Disk II or IWM
6502 Assembly Language Controller
– DATAMOST, 1982 – Norman Leung
– Randy Hyde – Apple Computer, 1984
– Featuring LISA Assembler
● Andrew S. Tanenbaum
● Beneath Apple DOS / – Eternamente :-)
Beneath Apple ProDOS ● Microcomputadores e
Microprocessadores
– Don Worth & Pieter Lechner
– Albert Paul Malvino
– Quality Software, 1982
– McGraw-Hill, 1985
● Understanding the Apple II ● The Pragmatic Programmer: From
– James Fielding Sather Journeyman to Master
– Quality Software, 1983 – Andrew Hunt & David Thomas
– Com Introdução do Woz! :-) – Addison-Wesley Professional, 1999

86/89

Na falta de qualquer outro critério, foram estes que
eu usei desde a primeira vez que me propuz a
aprender Assembler, em 1980 e vovó de bicicleta!

Free Chat
● Dúvidas?
● Comentários?
● Sugestões?
● Apoio moral?
– (Piada interna da appleII_br)
– *<8o)

88/89

Aproveitar para agradecer blah, blah, blah e ETC.

E demonstrar a Karateka CB2k do Fábio Belavenuto,
que foi meu primeiro cliente! :-)

Obrigado!

@lisias
me@lisias.net
http://tk2k.lisias.net/CB2k 89/89

Boldly crashing what no man has crashed before!

Nos momentos difícieis em que nem o pato de
borracha pôde me ajudar, fazia parte do processo
de superação =P fantasiar em jogar meu TK-2000
pela janela e transformá-lo no mais novo satélite
artificial brasileiro.

A piada faz algum sucesso na lista apple_II. :-)

Nota: o micrinho é uma GIF animada (sou retrô ou
what?), mas o slideshare não dá suporte a esta
feature.

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