Oft steht man vor dem Problem schnell die CPU eines nicht funktionierenden Computers testen zu wollen. Zwar kann man diese auch in einen anderen Computer einbauen und so prüfen, ob dieser mit der CPU startet, aber bequem ist anders.

Mit einem NOP-Generator ist es möglich schnell optisch zu prüfen, ob eine CPU generell noch in der Lage ist Kommandos auszuführen. Der Generator liefert der CPU bei jedem Speicherzugriff ein NOP („No Operation“) Kommando, d.h. im Idealfall zählt die CPU einfach die Adressen hoch. Durch LEDs wird dabei der Zustand der Adressleitungen visualisiert. Zählen die Adressen binär hoch, was gut an den LEDs zu verfolgen ist, ist die CPU mit hoher Wahrscheinlichkeit in Ordnung. Leuchten nach einem Reset einige LEDs dauerhaft (oder auch gar nicht), ist die CPU sehr wahrscheinlich defekt.

Das folgende Video zeigt, wie der Test für eine funktionsfähige CPU aussieht.

Der hier vorgestellte NOP-Generator funktioniert nur mit Z80 CPUs. Da die CPU sehr langsam getaktet wird, weit außerhalb der Spezifikation, ist es durchaus möglich, dass auch eine eigentlich funktionsfähige CPU nicht mit dem NOP-Generator funktioniert. Die Funktionsweise ist sehr einfach: Die Datenleitungen werden durch Pull-Down-Widerstände auf Masse gezogen, so dass die CPU bei einem lesenden Speicherzugriff ein NOP (Opcode 0x00) liest. Nach einem Reset fängt die CPU an diese Kommandos ab Adresse 0 auszuführen.

Wer den Z80 CPU NOP-Generator nachbauen möchte findet am Ende des Beitrags die Gerber-Daten zum Download. Benötigt werden nur ein paar wenige Bauteile:

Eine ähnliche Platine habe ich auch für die 6502 CPU vorbereitet. Der 6502 NOP Generator liefert den Opcode 0xEA, welches einem NOP beim 6502 entspricht. Nach einem Reset beginnt der 6502 NOP-Generator ab Adresse 0xEAEA zu zählen (nach einem Reset liest die CPU aus den Adressen 0xFFFC-0xFFFD die reale Startadresse ab und da diese immer 0xEA liest, ist dieses die 0xEAEA). Die LEDs sollten somit bei 11101010‬ beginnen zu zählen.

Das folgende Video zeigt, wie der Test für eine funktionsfähige CPU aussieht. Sehr schön zu sehen ist, wie nach dem Reset zuerst auf die Adressen 0xFFFC und 0xFFFD zugegriffen wird (davor noch ein wenig Initialisierung der CPU), um danach ab 0xEAEA zu zählen (LEDs: FC, FD, E9, E7, EA, E9, FD, [FF]FC, [FF]FD, [EA]EA, EB, EC, ED, EE, EF, F0, F1…, in eckigen Klammern die oberen 8 Bits zum Verständnis ergänzt).

Wer den Z80 CPU NOP-Generator nachbauen möchte findet am Ende des Beitrags die Gerber-Daten zum Download. Benötigt werden nur ein paar wenige Bauteile:

Anstelle eines teuren ZIF-Sockels kann auch ein Präzisionssockel verwendet werden. Die Bauteilkosten liegen jeweils bei ca. 5-6 EUR zzgl. Platine. Über eine Rückmeldung würde ich mich sehr freuen. Auch Verbesserungsvorschläge sind sehr willkommen.

Nachdem mein Speichertester für SRAMs wie gewünscht funktioniert, ging es an mein zweites Arduino Shield zum Testen von DRAMs. Mit dem können die folgenden DRAMs getestet werden:

16k x 1: 4116, 2117, 6116, 8116, 416, 2116, 3716, U256
16k x 1: 2118
16k x 4: 4416, 2620
32k x 1: 3732H (4532-L4) und 3732L (4532-L3)
64k x 1: 4164, 2600, K565RU5, 8264, 3764
64k x 4: 4464, 41464, 50464
256k x 1: 41256, 53256, 81256, MT1259 883C
256k x 4: 44256, 514256
1024k x 1: 41024, 411000

Theoretisch sollten auch alle anderen DRAMs getestet werden können, die eine identische Pinbelegung besitzen. Das folgende Video zeigt die Funktionsweise des Testers mit einem fehlerhaften 4116.

Damit auch 4116 Chips getestet werden können, besitzt das Shield eine Pfostenleiste für die Versorgungsspannungen +5V, +12V und -5V. In dem Video kommt ein umgebautes ATX-Netzteil zum Einsatz, welches diese Versorgungsspannungen stabil liefert.

Die überarbeitete Version meines Speichertesters ist nun fertig. Getestet werden können die folgenden SRAMs:

1k x 1: 2102
1k x 4: 2114, 2148, 2149, 5114, 6514, C214, U224
1k x 4: 6550
1k x 8: 4118, 4801
2k x 8: 2016, 4016, 4802, 4812, 6116, 6512
8k x 8: 2064, 2464, 6264, 2465
32k x 8: 20256, 61256, 62256, 71256

Theoretisch sollten auch alle anderen SRAMs getestet werden können, die eine identische Pinbelegung besitzen. Das folgende Video zeigt die Funktionsweise des Testers mit einem fehlerfreien 2102.

Auf den drei folgenden Videos werden 6550 getestet. Der erste Chip ist funktionsfähig, der zweite liefert beim Testvektor „0101“ (=5) den Wert „0000“ (=0) zurück und der dritte Chip liefert beim Testvektor „0000“ (=0) den Wert „0001“ (=1) zurück.

Als Bonus kann über den Inhalt von EPROMs der Typen 2716, 2732, 2764, 27128, 27256 und 27512 eine CRC32 angezeigt werden. Diese kann mit einem vorliegenden ROM-Image verglichen werden, um zu sehen ob der ROM-Inhalt identisch ist.

Grundsätzlich ist der Tester schon voll funktionsfähig. Ich möchte die Versorgungsspannung jetzt noch (ab-)schaltbar machen, damit bei falscher Schalterstellung ein Chip nicht aus versehen zerstört werden kann. Der Platinenentwurf ist schon fertig, aber es wird wieder etwas dauern, bis ich die neue Version fertigen lassen werde.

SRAM Tester rev.3

Update 30.8.2019:

Die neue Version des DRAM und SRAM Testers ist nun fertig. Mit Hilfe eines MOSFET wird die Versorgungsspannung nur noch während des Tests eingeschaltet. Damit wird ein Chip bei falscher Schalterstellung nicht ggf. schon beim Einsetzen zerstört.