قزم كوزماك

يُعدّ جهاز COSMAC Elf حاسوبًا شخصيًا مبكرًا أحادي اللوحة، يعتمد على المعالج الدقيق RCA 1802. وقد وُصف لأول مرة في سلسلة مقالات عن بنائه نُشرت في مجلة Popular Electronics عامي 1976 و1977. وقدّمت كلٌّ من شركتي Netronics وQuest Electronics، عبر صفحات المجلات الإلكترونية، مجموعات مُحسّنة منخفضة السعر مبنية على هذا التصميم. كان النظام يعمل بدون رقائق ذاكرة للقراءة فقط (ROM)، حيث كانت البرامج تُدخل مباشرةً إلى ذاكرة الوصول العشوائي ( RAM) باستخدام خاصية الوصول المباشر للذاكرة (DMA) المُدمجة في المعالج 1802 ، بالإضافة إلى 8 مفاتيح تبديل وزر إدخال . وفي وقت لاحق، تم طرح نسخة تجارية مُحدّثة تُسمى COSMAC VIP، تُباع على شكل مجموعة أدوات.

احتوى جهاز Elf الأصلي على شاشتي عرض LED سداسيتين لعرض قيم البيانات على شكل بايت، ومجموعة من 8 مفاتيح تبديل للإدخال ( وكانت لوحة المفاتيح السداسية خيارًا إضافيًا). كانت الذاكرة العشوائية ( RAM ) الأساسية 256 بايت ، ولكن يمكن زيادة سعة الذاكرة في مشاريع التوسعة إلى قوة العدد 2، بحد أقصى 64 كيلوبايت .

استخدم تصميم Elf الأول بلورة بتردد يتراوح بين 1 إلى 2 ميجاهرتز مع دائرة المذبذب  المدمجة في 1802 .

استخدمت دائرة بسيطة خاصية الوصول المباشر إلى الذاكرة (DMA) في معالج 1802 للسماح بإدخال البرامج والبيانات إلى ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) عبر مفاتيح التبديل. عند إدخال بايت عبر مفاتيح التبديل والضغط على زر "إدخال"، يتم إدخال البايت إلى ذاكرة الوصول العشوائي وعرضه على زوج من مصابيح LED سداسية عشرية، ثم يتم تحريك عداد DMA إلى الموقع التالي. يمكن استخدام مفتاح "حماية الذاكرة" لتعطيل تعديل الذاكرة. في حال حدوث خطأ أثناء إدخال البرنامج، يمكن تصحيحه بتفعيل حماية الذاكرة، ثم إيقاف وضع التحميل (وبالتالي إعادة ضبط عداد البرنامج إلى الصفر)، ثم تفعيل وضع التحميل مرة أخرى، ثم الضغط على زر "إدخال" للانتقال إلى عنوان البيانات الخاطئة. بعد إيقاف حماية الذاكرة، يمكن إدخال القيمة الصحيحة.

تناولت المقالة الرابعة من هذه السلسلة تعديلاتٍ لاستخدام مُولِّد الفيديو المُصاحب RCA 1861 "Pixie" (CDP1861). كان مُولِّد Pixie يتطلب تردد ساعة 1.76 ميجاهرتز، ولأن هذا التردد كان غير شائع، فقد استُخدم عادةً بلورة ألوان متوفرة بسهولة بتردد 3.579545 ميجاهرتز في دائرة مُذبذب منفصلة مع دائرة تقسيم التردد إلى النصف لتشغيل مدخلات الساعة لكلٍّ من المعالج الدقيق ومُولِّد Pixie. كان تردد الساعة الناتج 1.7897725 ميجاهرتز كافيًا لتشغيل الجهاز. يُمكن توليد مُخرَج فيديو أحادي اللون (بتوقيت يُقارب معيار NTSC ) باستخدام عمليات DMA مُتداخلة مع تعليمات برمجية مُرتبة بعناية من 1802. كانت أقصى دقة لـ 1861 هي 64 بكسل أفقيًا و128 بكسل رأسيًا. من خلال تغيير موضع التعليمات في إجراءات التحكم في عرض الفيديو والمقاطعة ، يمكن تكرار صفوف البكسل للحصول على دقة أقل، مما يسمح باستخدام شاشة عرض الفيديو مع 256 بايت من ذاكرة الوصول العشوائي (64 × 32 بكسل مربع ).   

يمكن تشغيل مخرج أحادي البت من المعالج الدقيق، وهو خط Q، بواسطة برنامج لإنتاج أصوات عبر مكبر صوت متصل، ولحفظ البرامج في ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) على مسجل كاسيت ، ولإخراج الإدخال/ الإخراج التسلسلي . تستطيع تعليمات التفرع في مجموعة تعليمات 1802 قراءة حالة خطوط الإدخال أحادية البت من EF1 إلى EF4، والتي تُستخدم لقراءة زر الضغط اللحظي (عادةً EF4) من لوحة المفاتيح (الإدخال)، والبرامج من مسجل الكاسيت عبر دوائر الربط، وإدخال الإدخال/الإخراج التسلسلي، والإدخال من الأجهزة الطرفية مثل قلم الضوء . كما تتوفر سبعة منافذ إدخال/إخراج ثمانية بتات لفك التشفير والربط.

كانت أجهزة الكمبيوتر الأصلية من نوع Elf في الأساس نسخًا منزلية الصنع من RCA Microkit و Microtutor I و Microtutor II، والتي كانت عبارة عن لوحات عرض توضيحية من RCA لمعالجاتها الدقيقة CDP1801 ثنائية الشريحة و CDP1802 أحادية الشريحة.

أضافت مجموعات محسّنة مثل Netronics Elf II و Quest Super Elf ميزات مدمجة مثل لوحات المفاتيح لإدخال البيانات، ومنافذ الإدخال/الإخراج التسلسلية، وواجهة الكاسيت، وشريحة الفيديو CDP1861 "Pixie" . وقدّمت شركة RCA لاحقًا نسختها الموسّعة بشكل مماثل تحت اسم COSMAC VIP .

في أغسطس 2006، أصدرت مجلة Nuts and Volts ، بالتعاون مع Spare Time Gizmos ، مشروعًا لبناء "Cosmac Elf 2000"، استنادًا إلى Elf الأصلي، مع بعض المكونات الأحدث والأسهل في العثور عليها والميزات والوحدات والوظائف المحسنة، بما في ذلك لوحة استبدال الرسومات STG1861 Pixie التي تعادل وظيفيًا الدائرة المتكاملة RCA CDP1861 النادرة الآن.

بطاقة العضوية هي نسخة حديثة وبسيطة تشبه نسخة COSMAC Elf لهواة الحوسبة القديمة ، وهي مصممة لتناسب علبة Altoids .

يمكن العثور على العديد من أنظمة الهواة الأخرى على الإنترنت، بما في ذلك محاكيات الأجهزة التي تستخدم FPGA ووحدات التحكم الدقيقة الحديثة .

تضمنت سلسلة من النشرات الإخبارية والكتيبات الصغيرة التي قدمتها شركتا نيترونيكس وكويست برامج لغة الآلة 1802 وبرامج CHIP-8 ، بالإضافة إلى مخططات لتوسيع جهاز Elf وإضافة ملحقات، بما في ذلك قلم ضوئي. ويمكن العثور على معلومات أخرى مماثلة ومشاريع برمجية للهواة على الإنترنت. الكتاب الوحيد المنشور عن جهاز 1802 هو كتاب توم سوان "دليل المبرمج لجهاز 1802" (1981)، والذي أصبح متاحًا بصيغة PDF بعد أن نفدت طبعاته لسنوات عديدة. ^{[ 1 ]}

كانت لغة Tiny BASIC، وهي نسخة من لغة BASIC قدمها توم بيتمان، تُستخدم لكتابة برامج BASIC صغيرة على جهاز Elf، والتي يمكن عرضها عبر شاشة Pixie الرسومية أحادية اللون منخفضة الدقة أو عبر جهاز TV-Typewriter. كما ألّف بيتمان كتيبًا صغيرًا عن جهاز 1802 بعنوان "دورة مختصرة في البرمجة"، وقد سمح بنشره وإتاحته مجانًا عبر الإنترنت. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

قام مايك رايلي بكتابة محرر، ومجمع، ومترجمات BASIC و FORTH ، ونظام BIOS ، ونظام تشغيل القرص Elf/OS الذي سيعمل على أنظمة Elf الموسعة، بما في ذلك COSMAC Elf 2000.

اللغات الأخرى المتاحة مذكورة في مدخل RCA 1802 على ويكيبيديا، بما في ذلك المترجمات والمترجمات والمجمعات .

تحتوي خراطيش ألعاب جهاز RCA Studio II على ألعاب Chip-8، والتي يمكن تشغيلها على أنظمة 1802 الأخرى. ويمكن العثور على نسخ من ملفات هذه الألعاب على الإنترنت.

• وايزبيكر، جوزيف (أغسطس 1976). "بناء جهاز COSMAC 'Elf' (الجزء 1)" . مجلة الإلكترونيات الشعبية . المجلد  10، العدد  2. زيف ديفيس. الصفحات 33-38 . 
• وايزبيكر، جوزيف (سبتمبر 1976). "بناء جهاز COSMAC 'Elf' (الجزء 2)" . مجلة الإلكترونيات الشعبية . المجلد  10، العدد  3. زيف ديفيس. الصفحات 37-40 . 
• وايزبيكر، جوزيف (مارس 1977). "بناء الحاسوب الصغير COSMAC 'Elf' (الجزء 3)" . مجلة الإلكترونيات الشعبية . المجلد  11، العدد  3. زيف ديفيس. الصفحات 63-67 . 
• وايزبيكر، جو (مايو 1977). "نظام معالج دقيق عملي ومنخفض التكلفة للاستخدام المنزلي/المدرسي" . مجلة دكتور دوبز . المجلد  2، العدد  5. الصفحات 34-44 . 
• وايزبيكر، جوزيف أ. (يوليو 1977). "الجزء الرابع: بناء شاشة العرض الرسومية PIXIE" . مجلة الإلكترونيات الشعبية . المجلد  12، العدد  1. زيف ديفيس. الصفحات 41-46 . 
• ماكورماك، إدوارد (أكتوبر 1977). "نظام تشغيل قابل للبرمجة بسعة 1 كيلوبايت لأجهزة RCA Elf" . مجلة دكتور دوب . المجلد  2، العدد  9. ص  34.
• مكورميك، إدوارد م. (فبراير 1978). "كيفية ترقية حاسوب Elf الصغير الأساسي" . مجلة الإلكترونيات الشعبية . المجلد  13، العدد  2. زيف ديفيس. الصفحات 65-69 . 
• ماير، مارتن (مارس 1978). "توسيع نطاق Elf II" . الإلكترونيات الشعبية . المجلد  13، العدد  3. زيف ديفيس. الصفحات 62-65 . 
• أرمسترونغ، روبرت (أغسطس 2006). "إلف يبلغ الثلاثين - الجزء الأول" . ناتس آند فولتس . منشورات تي آند إل. الصفحات 67-73 . 
• أرمسترونغ، روبرت (سبتمبر 2006). "إلف يبلغ الثلاثين - الجزء الثاني" . ناتس آند فولتس . منشورات تي آند إل. الصفحات 67-71 . 

• مقال موقع Spare Time Gizmo عن جهاز Cosmac Elf 2000
• إيما 02 بما في ذلك محاكي كوسماك إلف
• SimElf COSMAC Elf-ish CDP1802 Simulator، تطبيق ويب موسع في JavaScript، SimElf++ / COSMAC Elf ²
• جهاز Cosmac ELF بتقنية FPGA : إعادة إنشاء لجهاز كمبيوتر Cosmac ELF باستخدام معالج 1802 دقيق الدورة، مكتوب بلغة spineHDL