Découverte du processeur non-z80 des TI-80 de 1995, enfin !

[critor]

Aujourd'hui nous allons parler TI-80, la calculatrice graphique Texas Instruments la plus mystérieuse jamais produite.

Mais plantons dabord le décor. En 1990 Texas Instruments rentrait dans la formidable aventure des calculatrices graphiques avec son tout premier modèle, la TI-81, équipé d'un processeur 8 bits z80 cadencé à 5 MHz.

Dans un premier temps jusqu'en 1992, différentes versions du logiciel gravé en ROM ont défilé et sont consultables via la combinaison de touches

2nd

MATH

ALPHA

LN

: 1.0, 1.1, 1.1K, 1.5K, 1.6K et 1.8K.

Avec la sortie des TI-85 et TI-82 en 1992 puis 1993, la TI-81 devint l'entrée de la gamme graphique Texas Instruments.

Justement les TI-81 assemblées à compter de 1993 ont subi une révision matérielle majeure. Pour mutualiser les éléments de production et ainsi économiser, Texas Instruments leur a fait utiliser les mêmes cartes électroniques que les TI-82 qui venaient de sortir . Quelques petites différences toutefois :

• les composants relatifs au circuit de communication étaient absents sur les cartes destinées à équiper des TI-81, puisque ce modèle était dépourvu de tout port de communication
• la puce ROM soudée sur les cartes destinées aux TI-81 conservait la capacité de 64K suffisante pour le logiciel, au lieu des 128K des TI-82
• le processeur par contre passait à 6 MHz comme sur les TI-82, et permettait donc à ces dernières TI-81 d'être un peu plus rapides

Pour gérer correctement ce matériel sensiblement différent, le logiciel TI-81 a lui-même dû subir des adaptations majeures, distribuées sous les numéros de version V2.00 et V2.0V.

Et voilà nous y sommes déjà. En 1995 Texas Instruments arrête la production des TI-81 et les remplace par un tout nouveau modèle d'entrée de gamme, la TI-80.

Fort logiquement les versions du logiciel ici consultables via la combinaison via la combinaison de touches

MODE

ALPHA

LN

poursuivent la numérotation : 3.0 et 4.0.
Comme pour la TI-81 pas de port de communication, à l'exception des très rares modèles enseigants dits TI-80 ViewScreen munis d'un port mini-Jack 2.5mm dédié aux captures d'écran.

La TI-80 avait la particularité d'être nettement plus légère et petite que la TI-81. Sans couvercle, on passait :

• d'un poids de 206g à seulement 110g, à peine plus de la moitié !
• d'une épaisseur de 2,22cm à seulement 1,60cm
• d'une hauteur de 17,36cm à seulement 16,18cm
• d'une largeur de 8,09cm à seulement 7,25cm

Mais tout ceci impliquait également des sacrifices :

• au lieu de 4 piles AAA, la TI-80 s'alimentait avec 2 piles boutons CR2032 nettement plus chères
• d'une définition de 96×64 pixels sur les TI-81, l'écran ne faisait plus que 64×48 pixels sur les TI-80
• en taille également, l'écran se réduisait de 2,48" à seulement 1,85"

Un modèle extrêmement mystérieux qui continue à nous résister à ce jour depuis plus de 25 ans. Nombre d'étapes clé ont pris beaucoup plus de temps que sur les autres modèles TI de l'époque :

• 2010 : dumping partiel de 32K du logiciel en version 3.0 et 4.0, à partir de la puce ROM externe
• 2010 : dumping du logiciel en version 4.0 complété avec les 16K manquant sur une ROM interne à la puce du processeur
• 2011 : premier émulateur
• 2012 : support des TI-80 ViewScreen par le logiciel de connectivité TiLP
• 2021 : récupération enfin du logiciel de connectivité dédié officiel TI-Graph Link 80

Et toujours aucune possibilité d'exécuter des programmes assembleur à ce jour.

En fait comme vu plus haut, il semble qu'un des objectifs de Texas Instruments lors de la conception de la TI-80 ait été de minimiser le plus possible les coûts de production. Et dans ce cadre il y a juste quelque chose que nous ne t'avons pas encore dit, le processeur enfermé dans la puce Toshiba T6M53A n'est pas même pas un z80.

Impensable de nos jours, sans doute qu'à l'époque le code encore relativement modeste du logiciel graphique Texas Instruments permettait encore un portage pas trop coûteux pour un tout autre processeur.

Cette puce Toshiba n'a hélas pas de datasheet public. Une ancienne page du site Texas Instruments donnait toutefois des informations sur les processeurs des calculatrices. À la place de z80 pour les autres modèles elle indiquait ici qu'il s'agissait d'un processeur propriétaire, et précisait qu'il était cadencé à 980 KHz, soit beaucoup moins que la TI-81 précédente.

Une hypothèse à partir des images récupérées de la ROM en version 4.0, basée sur l'alignement des instructions, était qu'il s'agissait d'un processeur 16 bits. Mais ce n'était absolument pas une preuve, et pouvait être une conséquence de bien d'autres contraintes lors de la conception.

Le processeur de la TI-80 nous restent donc encore fort mystérieux...

Une méthode populaire permettant d'identifier les calculatrices utilisant des processeurs similaires, est le test dit de la signature trigonométrique. Il suffit de calculer en mode décimal et degrés

$mathjax$Arcsin\left(Arccos\left(Arctan\left(tan\left(cos\left(sin\left(9\right)\right)\right)\right)\right)\right)$mathjax$

.

Le résultat mathématique est de 9, mais le moteur de calcul flottant de nos calculatrices répond normalement une valeur approchante.

Plus précisément, le résultat dépend du cœur de calcul utilisé, qu'il soit logiciel ou matériel. Nos calculatrices récentes permettent parfois d'accueillir plusieurs logiciels de calcul, mais généralement plus une calculatrice est simple, plus les algorithmes de calcul reposeront sur les capacités précâblées dans le processeur, ce qui est notamment le cas des calculatrices scientifiques entre autres.

Et justement, la TI-80 répond 8.999999007884, alors que les TI-81 trouvent 8.999999616566.

Or le logiciel TI-80 en version 3.0 étant une évolution directe du logiciel TI-81 en version 2.0, il semble donc ici que la différence soit due au matériel.

Et justement, la TI-80 n'est pas la seule calculatrice à répondre 8.999999007884 au test.

C'est également le cas des TI-68 de 1989 et TI Galaxy 67 de 1992.

Or selon le musée Datamath, le processeur de la TI Galaxy 67 nous est connu. Sa puce Toshiba TMP0620F utilise un cœur Toshiba TMC17C, une architecture 4 bits.

Réutiliser un cœur 4 bits de calculatrice scientifique dans le contexte des économies drastiques qui semblent avoir été au cahier des charges de la TI-80, avec comme conséquence entre autres un écran matriciel de définition bien plus modeste, cela nous paraît en effet très plausible a posteriori.

En conclusion voici donc enfin la réponse à l'énigme après près de 27 ans de mystères ; le processeur de la TI-80 serait un 4 bits TMC17C de chez Toshiba, cadencé à 980 KHz.

Référence : Comparaison TI-80 et TI-81