Der Computer-GAU vom Oktober 1997:

Ein TTL-IC SN 7400 brannte mit rotem Feuerschein und kräftigem Gestank ab. Danach habe ich noch mindestens drei weitere defekte IC's gefunden. Aus dem Fehlersyndrom ist zu schließen, bzw. zu befürchten, daß ein externer Fehler z. B. im Netzteil die Zerstörung mehrerer ICs verursacht hat. Ich suche weiter nach defekten IC's und hoffe daß von den im Kernspeicher eingesetzten analogen IC's keines defekt ist. Leider besitze ich keinen Schaltplan der Maschine, lediglich ein Maintenance-Manual der PDP8-I. Wer ein Maintenance Manual oder auch nur Teile davon für die -L besitzt, und bereit wäre mir dieses, oder eine Kopie davon (natürlich gegen Kostenerstat- tung zukommen zu lassen, würde mir sehr helfen). ======================================================================== Neues vom PDP8/L Ich bin von einer ganzen Reihe von Kollegen und Bekannten auf meinen Bericht über den PDP8/L angesprochen und nach dem Befinden des Patienten befragt worden. Das hat mich sehr gefreut und ich gebe deshalb einen Zwischenbericht zur Lage ab: Zuerst etwas zum physischen Aufbau der Maschine: Die gesamte Maschine besteht aus einem Rahmen, der 4*36 Steck- fassungen enthält. In diesen Fassungen stecken sogenannte Flip-Chip-Module, das sind Platinen mit den Abmessungen 60*125 mm (einfache Höhe) oder 128*125 (doppelte Höhe). Es gibt drei ver- schiedene farblich kodierte Modultypen: White : Kabel-Anschlüsse. (z. B. Verbindung zum Netzteil und zum Core) Green : Analogmodule. Die Lese-Schreibverstärker sowie der Matrizendekoder des Core. Mauve : Digitalmodule, enthalten 3 bis 6 SSI-TTL-ICs. Die doppelt hohen Module enthalten bis zu 18 IC's. Insgesamt enthält die CPU 54 einfach hohe und 9 doppelt hohe M/Module. Die Reparatur Ich habe zunächst damit begonnen, die einfachsten Module, auf denen die IC's untereinander nicht verbunden sind, zu testen. 21.10.97: 6 Module M111 (je 16 Inverter), 6 Module M113 (je 10*2 NAND), 6 Module M115 (je 8*3 NAND) getestet. Dabei habe ich 7 defekte SN 7400 gefunden. Nach Auswechseln dieser IC's war es erstmalig wieder möglich, an die Speicher- adresse 0200 einen Wert (z.B. 7200 = CLA) zu speichern, der auch nach einem Aus- Einschaltzyklus noch an der Adresse stand. Beim Betätigen der Taste DEPosit oder EXAMine wird der Programm- zähler jedoch nicht um 1 erhöht, sondern näherungseweise ver- doppelt. Das ganze ist aber immerhin ein Indiz, daß die Speicherablauf- steuerung die Katastrophe unbeschädigt überstanden hat. 8.11.97: 2 Module M117 (je 10*2 NAND), 5 Module M617 (je 10*2 Power-NAND) getestet. 2 defekte SN 7440 gefunden und ausgetauscht. Keine merkbare Verbesserung im Status. 11.11.97 5 Module M160 (je 3 AND-NOR Gates mit 4,2,2,2,3 mit 4,2,2,4 und mit 2,2 Eingängen. Hierbei 2 defekte SN 7450 und ein defektes SN 7453 gefunden. Diese IC-Typen waren erstmalig nicht in meinem Fundus vorhanden. Aber: Firma Dräger hat sie noch vorrätig (Produktionsdatum: 1973 und 1974(!)). Also fast stilecht. Nach Austausch dieser IC's gibt es eine ganz deutliche Verbesse- rung: Das Programm ADRS OPC 0200 7200 / CLA (Clear Accumulator) 0201 7001 / IAC (Inc Accumulator) 0202 5201 / JMP 0201 kann im Single-Step Modus ausgeführt werden, mit der einen Ein- schränkung, daß das Akkumulatorbit 09 auf 1 hängt. Ein Ringtausch der 6 Registerslices bewirkt keine Translokation des Fehlers, woraus zu schliessen ist, daß der Fehler nicht in den Registerslices liegt, sondern vermutlich im Frontpanel. Bemerkenswert ist übrigens, daß bei den defekten IC's immer die Eingänge, und nicht die Ausgänge defekt sind. 15.11.97 Der Fehler lag nicht im Frontpanel, sondern in einem Gatter auf dem TTY-Transmitter (Modul M706). Neben dem einen Bit, das auf 1 hing, gab es bei weiteren Tests auch noch zwei Bits, die auf 0 klemmten. Das war natürlich erst mit einem Programm 0200 7200 / CLA 0201 7040 / CMA Complement Accu zu bemerken. Der Fehler hierfür lag an einem I/O-Bus-Treiber M623, auf dem wieder zwei Eingänge zweier SN 7400 defekt waren. Sowohl der TTY-Transmitter, als auch der I/O-Bus-Treiber sind direkt mit den Q-Ausgängen der als Accumulator dienenden SN 7474 zweifach D-Flipflops verbunden. Da die Ausgänge dieser Flipflops nicht gepuffert sind, sondern davon direkt die Rückkopplungslei- tungen zum jeweils komplementären Gatter ins innere des IC's zurückgeführt werden, kann man das IC durch Anlegen eines genügend niederohmigen Logikpegels dazu zwingen seinen Zustand zu ändern. Das geschieht asynchron und mit höherer Priorität als SET/RESET oder Clock. Jetzt ist die Maschine soweit funktionsfähig, daß das Programm 0200 7201 / CLA 0201 1100 / TAD 0100 Addiere Konstante aus Adrs 100 0202 4300 / JMS 0300 Sprung zu einer Subroutine 0203 7001 / IAC inkrementiere Accu 0204 7440 / SZA Skip if Zero Accu 0205 5202 / JMP 0202 Sprung hierhin 0206 5200 / JMP 0200 und dorthin 0300 0000 / Rückkehradresse des Unterprogrammes 0301 5700 / JMP I 0300 / Ein Stack ist nur was für Weicheier, ein / richtiger Computer braucht keinen. Da / wird die Return-Adresse im ersten Wort des / Unterprogrammes abgespeichert. Was nicht funktioniert, ist die serielle Schnittstelle, die aus zwei doppelthohen Modulen (M706 (TTY-Transmitter und M707 (TTY- Receiver)) besteht. Auch diese Platinen sind ausschliesslich mit 16-poligen IC's, (NANDs und doppel-D-FF) bestückt. 22.11.97 Der TTY-Transmitter war besonders madig: Von den 18 ICs auf der Platine waren 7 messbar defekt, zwei habe ich auf Verdacht ausge- tauscht. Die Fehlersuche wird jetzt durch die Tatsache erleichtert, daß die CPU wieder funktioniert, und man 'Scope-Loops' programmieren und ausführen lassen kann. Das sind kurze Programmschleifen aus zwei bis drei Befehlen, deren elektrische Auswirkung auf bestimmte Bauteile mit einem Oszilloskop beobachtet werden kann. Seit heute funktioniert der TTY-Transmitter wieder. 26.11.97 Gegen 20.15 Uhr funktioniert der TTY-Receiver auch wieder. Das doppelt- hohe Modul M706 ist mit 17 TTL-ICs bestückt. Ein Eingang eines NAND- Gatters war defekt. Such- und Ersetzungszeit pro IC: ca 2 Stunden, eine Zeitangabe, die im Schnitt auch für die anderen defekten Bauteile zutrifft. Ein zweiter Fehler war nicht so offensichtlich: Auf dem M706-Modul sind die Preset\-Eingänge zweier SN 7474-FF einfach unbeschaltet. Das ist schlicht ein grober Designfehler, der übrigens auch auf dem M220- Registermodul vorkommt. Jeder Praktiker wusste früher, daß ein Standard-TTL-Eingang logisch auf '1' liegt, daß der Spannungspegel sich aber im illegalen Bereich befindet, und daß offene Eingänge sehr empfindlich für Störsignale sind. Kurz: Der TTY-Receiver funktioniert genau seit dem Moment wieder, wo ich die offenen Eingänge über einen 1k-Widerstand an +5V gelegt habe. Da die Maschine aber die vergangenen 28 Jahre ohne diese Widerstände ausgekommen ist, vermute ich, daß die ICs nun entweder durch Alterung oder durch das Ereignis, das 25 ICs zerstört hat, soweit gestresst worden sind, daß die unbeschalteten Eingänge eben nicht mehr auf '1' lagen. 27.11.97 Facit: Nach Auswechseln von 13 SN 7400, 2 SN 7402, 3 SN 7410, 1 SN 7440, 2 SN 7450, 1 SN 7453, 3 SN 7440 lief heute der FOCAL-69 Interpreter. Übrigens: Die Buchstabenkombination SN ist ein Acronym und bedeutet was?

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