Wozmon sur STM8

Après avoir regardé la vidéo de Ben Eater Running Apple 1 software on a breadboard computer (Wozmon) je me suis intéressé à l'histoire du Apple I et j'ai fait des recherches à ce sujet. J'ai trouvé le manuel d'opération du Apple I en format pdf. Dans ce manuel on retrouve le code du moniteur du Apple I

Un peu d'histoire

En 1975 Steve Jobs invite l'ingénieur Steve Wozniak à fonder une compagnie pour vendre l'ordinateur conçu par ce dernier. C'est Steve Jobs qui a eu l'idée d'appeller cette compagnie Apple . Ce nom réfère à la légendre (vrai ou fausse?) selon laquelle Isaac Newton aurait eu l'inspiration de la théorie de la gravitation lorsqu'assie au pied d'un pommier il aurait reçu une pomme sur la tête. C'est pour ça qu'on retrouve cette image sur la page couverture du manuel d'opération du Apple I.

Si le Apple II est célèbre il n'en va pas de même pour le Apple I. Il ne s'en est vendu qu'environ 200. Mais cette rareté même fait que les collectionneurs se les arrachent à prix d'or. Selon mes recherches en 2018 quelqu'un offrait un Apple I aux enchères pour un prix de départ de 1.5 millions US$.

Les raisons pour lesquelles le Apple I ne s'est pas très bien vendu sont d'abord qu'il ne s'agissait pas d'un produit grand public. Seul la carte mère était vendue.

By Achim Baqué - <a rel="nofollow" class="external free" href="https://www.apple1registry.com/en/press.html">https://www.apple1registry.com/en/press.html</a>, CC BY-SA 4.0, Link

L'acheteur devait fabriquer le bloc d'alimentation lui-même ou bien trouver quelqu'un pour le faire. De même pour le boitier. Il devait aussi trouver un clavier, et un moniteur. À ses début Apple Computer n'avait pas de réseau de distribution. C'est Steve Jobs qui faisait le démarchage pour convraincre les boutiquiers d'informatique (secteur naissant) de vendre le Apple I. Certains de ces détaillants complétaient l'offre d'Apple en vendant le Apple I dans un boitier en bois avec l'alimentation et le clavier inclus. Il y avait donc de la variété dans l'apparence.

L'autre raison est qu'Apple a mis en marché le Apple II très tôt après le Apple I et s'est désintéressé du premier laissant les acheteurs se débrouiller avec le Apple I.

Qu'est-ce que Wozmon

L'ingénieur qui a conçu les Apple I et Apple II c'est Steve Wozniak. Steve Jobs s'était un homme d'affaires pas un ingénieur. Pour en revenir au Apple I, la mémoire était coûteuse à cette époque donc pour couper dans les coûts Wozniak a fait 2 choses Il a utilisé dans le Apple I de la RAM dynamique plutôt que statique comme on retrouvait à l'époque dans la plupart des petits ordinateurs 8 bits. Ce qui lui a permit de fournir la carte mère avec 4K octets de RAM et il y avait de la place sur la carte pour en ajouter 4K de plus. Pour la mémoire ROM le Apple I ne disposait que de 256 Octets. Quoi installer comme programme dans un espace aussi réduit? À cette époque on installait un petit programme appellé un moniteur. Ce programme faisait peu de choses.

• Examiner le contenu de la mémoire
• Modifier le contenu de la mémoire
• Lancer un programme écris en langage machine

Le moniteur du Apple I, qui a finit par être affublé du nom de Wozmon contraction de Wozniak et monitor. ne faisait rien de plus que ça. Mais faire entrer ce programme dans moins de 256 octets est déjà difficile. D'abord le cpu 6502 du Apple I utililse 6 octets pour les vecteurs

• NMI, adresse 0xFFFA..0xFFFB, c'est l'adresse de la routine d'interruption non masquable.
• RESET, adresse 0xFFFC..0xFFFD, est chargée dans le compteur ordinal au démarrage.
• IRQ, adresse 0xFFFE..0xFFFF, c'est l'adresse de la routine d'interruption.

Donc Wozniak ne disposait que de 250 octets pour installer le moniteur il a réssie à le faire entrer dans 248 octets. Ce n'était pas une mince affaire d'autant plus qu'il ne disposait d'aucun outil de programmation dont nous disposons aujourd'hui. Il a écris le code assembleur sur des feuilles de papiers et générer lui-même le code binaire à partir de ce listing. J'ai connu cette époque sauf que moi je travaillait avec un mcu RCA CDP1802. Il faillait être vraiment passionné pour travailler de cette façon.

STM8 Wozmon

Après avoir trouver le manuel d'opération du Apple I je me suis mis à étudier le code du Wozmon qui s'y trouve et me suis demandé combien d'octets ce programme occuperait sur STM8. La question est pertinante puisque l'architecture du STM8 est une extension de celle du cpu 6502, mais le jeu d'instructions est complètement différent. J'ai d'abord écris une première version en travaillant dans mon style de programmation habituel pour voir qu'elle taille ça aurait. J'ai bâptisé ce programme stm8_picmon.asm et le binaire a une taille de 357 octets.

Dans un deuxième essaie j'ai collé au modèle du moniteur de Wozniak autant que possible, compte de tenu des différences entre les architectures matérielle et du jeu d'instructions plus étendu qu'offre le STM8. J'ai bâptisé ce programme stm8_wozmon.asm. Le binaire de ce programme a une taille de 260 octets soit 12 octets de plus que celui de Wozniak. Il serait probablement possible de supprimer quelques octets supplémentaire en faisant quelques compromis mais je n'ai pas cherché à le faire.

Le code source du programme est sur https://github.com/Picatout/stm8_wozmon

Vidéo de démonstration