Computerhardware verstehen und selber bauen
...das Bamberger LötEvent 2023

Wann?

Samstag, 22. Juli 2023, ab 15:00 bei der IGER (Intergalaktische Erfahrungsreise) des backspace e.V.

Zur Teilnahme muss ein Ticket für die IGER erworben werden. Zusätzlich ist eine Anmeldung per Email mit Angabe, welchen der u.a. Rechner du bauen willst, erforderlich. Wir müssen entsprechend planen und Komponenten bestellen...

Wo?

Ohmstr. 8, 96050 Bamberg, Koordinaten: 49.89601°N 10.91980°E

Kosten

Wenn du nur löten magst, ist die Teilnahme - bis auf den Preis des IGER-Tickets - kostenlos.

Wenn du den selbstgebauten Rechner behalten magst, bitten wir um die Erstattung unserer Kosten für die Komponenten (ca. 20-40 Eur je nach Rechner, Details folgen).

Was?

Im Rahmen des LötEvents soll interessierten TeilnehmerInnen die Möglichkeit gegeben werden, sich invensiv mit Hardware zu beschäftigen. Dabei soll ein eigener kleiner Computer, basierend auf einem existierenden Entwurf und einer vorgefertigten Leiterplatte, selbst aufgebaut (gelötet, getestet, debugged) und gerne auch dann programmiert werden. Der selbst gebaute Computer kann dann (gegen eine Kostenbeteiligung) auch nach dem Event mitgenommen werden.

Je nach vorhandenen Vorkenntnissen stellen wir drei Projekte mit unterschiedlichem Schwierigkeitsgrad des Aufbaus zur Verfügung (Details s.u.).

Als Einführung wird es einen Vortrag über den Aufbau der Systeme sowie über Löttechnik geben und im Anschluß einen Überblick über die Hard- und Software der einzelnen Systeme.

Wer?

Veranstalter ist Prof. Dr. Michael Engel, Leiter des Lehrstuhls für Praktische Informatik, insbes. Systemnahe Programmierung der Universität Bamberg, mit freundlicher Unterstützung des Backspace e.V.

Teilnehmen kann jede/r Interessierte. Die Anzahl der TeilnehmerInnen ist auf ca. 10 beschränkt. Studierende der Universität Bamberg und Mitglieder des Backspace werden bevorzugt, falls es mehr Interessenten als freie Plätze gibt.

Warum?

Computer sind heute komplex und oft schwer zu verstehen. Allerdings basieren sie weiterhin grundlegend auf den Prinzipien, die bereits die Homecomputer in den 1980 Jahren verwendet haben. Zu dieser Zeit war es bei der Beschäftigung mit Computern durchaus üblich (oder gar notwendig), sich auch mit der Hardware und systemnahen Programmierthemen zu befassen – z.B., um Speicher zu erweitern, den Prozessor oder die Speichermedien zu beschleunigen oder auch einfach, um einen defekten Rechner auf Komponentenebene zu reparieren.

Der LötEvent soll allen Interesierten nun die Gelegenheit geben, sich – unter Anleitung – mit Hardware zu befassen und einen eigenen Computer, der von Homecomputern aus den 1980er Jahren inspirierte oder diesen nachempfungen wurde, aufzubauen.

Analog zum Open Source Software-Trend, der z.B. durch Betriebssysteme wie Linux populär geworden ist, existiert auch eine Open Source Hardware-Bewegung, die auch von bekannten Institutionen wie dem CERN gefördert wird. Hierbei werden die Architekturen von Hardwarekomponenten (z.B. Prozessorarchitekturen wie RISC V) oder der Entwurf von Systemen (z.B. Schaltpläne, Leiterplattenlayouts, Fertigungsdaten) zur freien Verwendung (teilweise auf nicthkommerzielle Nutzung beschränkt) im Internet zur Verfügung gestellt.

Projekte

Computer	Komplexität	Beschreibung	Foto	Weitere Informationen
My4TH	Mittel	Dieser Rechner ist ein Computer ohne Prozessor(chip)! Dennis Kuschel hat einen Computer entwickelt, der mit Hilfe einiger einfacher Logikbausteine und geschickt entwickeltem Mikrocode dazu in der Lage ist, in der von Charles H. Moore entwickelten imperativen und stackbasierten Programmiersprache FORTH auszuführen. FORTH kommt z.B. auch in der Firmware verschiedener Computersysteme (Sun/Oracle SPARC, Apple PowerMac) und auch in eingebetteten Echtzeitsystemen, z.B. im Bereich Robotik oder bei der NASA in der Raumfahrt, zum Einsatz.	(CC-by-SA 4.0 by Dennis Kuschel)	My4TH-Webseite
ZX81+38	Höher	Der ZX81+38 von mahjongg2 ist ein Computer, der den legendären, von Sir Clive Sinclair Anfang der 1980er Jahre in Cambridge entwickelten Homecomputer Sinclair ZX81 nachempfindet. Dazu wurde eine neue Schaltung entwickelt, die ohne den im ZX81 ursprünglich verwendeten Spezialchip (ULA) auskommt. Der ZX81+38 basiert auf dem legendären Z80 8 Bit-Prozessor der Firma Zilog, der in den 1970er Jahren entwickelt wurde und das zentrale Element nicht nur vieler Homecomputer der 80er Jahre (neben den Rechnern von Sinclair z.B. auch in CPC-Systemen von Schneider, MSX-Rechnern und auch Rechnern der KC-Serie in der ehem. DDR), sondern auch von Spielekonsolen und Taschenrechnern war. Selbst heute noch basieren einige Taschenrechner von Texas Instruments auf einem Z80-Prozessor und die CPU wird heute noch produziert. Der ZX81+38 lässt sich in der Programmiersprache BASIC oder auch auf Maschinenebene in Assembler programmieren. Das kleine System kann erstaunliche Dinge leisten – so gibt es z.B. ein Schachprogramm, das in den (ursprünglichen) 1 kB RAM lief.		ZX81+38 github-Repo Aufbauanleitung
Harlequin 48k	Hoch	Nachfolger des oben erwähnten ZX81 war der Sinclair Spectrum. Mit bis zu 48kB RAM (statt ursprünglich 1 kB im ZX81), Farbgrafik und Soundfähigkeiten war der Spectrum einer der beliebtesten Homecomputer der frühen 80er Jahre in Großbritannien. Der Spectrum wurde aber auch gerne in Osteuropa nachgebaut, was vermutlich in der Verfügbarkeit des U880, ein DDR-Clone des Z80, begründet war. Das Reverse Engineering des Spezialchips des Spectrum (sog. ULA - Uncommited Logic Array) wird von Chris Smith, dem Entwickler des Harlequin im Detail, in seinem Buch beschrieben und ist interessantes Lesematerial für alle, die ganz tief in die Materie einsteigen möchten. Der Zusammenbau des Rechners ist aber auch ohne diese tiefgreifenden Kenntnisse möglich. Auch der Harlequin lässt sich in BASIC und Assembler programmieren. Zudem gibt es eine riesige Menge an bekannten Computerspielen, die auf und für den Spectrum entwickelt wurden und die natürlich auch auf dem Harlequin laufen.	(Copyright Hans-Jürgen Jacob, Verwendung mit freundlicher Genehmigung)	Harlequin-Projekt Harlequin github repo
ZX81 Mechanical Keyboard	Niedrig	Mechanische Tastatur für ZX81 und Spectrum (und unsere Nachbauten) mit 40 Cherry-kompatiblen Tastenkontakten. Die originalen Tastaturen der Sinclair-Rechner waren kostenoptimiert - der ZX81 verwendete eine Folientastatur, der Spectrum eine Gummitastatur (wie bei sehr billigen Taschenrechnern). Entsprechend waren beide nicht gut bedienbar und es entstanden viele Nachbautastaturen. Eine aktuelle Variation ist das ZX81 Mechanical Keyboard von Brian Swetland, das - ganz im Trend - echte mechanische Tastenkontakte verwendet.		ZX81 keyboard github repo