Xerox Alto wip

---

My Xerox Alto - WIP

A picture of the Xerox Alto

Here's a picture of the Xerox Alto in all its glory. Look at the refrigerator-sized

box under the desk, this is the rack containing all the PCBs. The Alto was built

from TTL chips, and I think you could have saved the time it takes to knit a pair

of legwarmers when you sat beneath it.

... and a screenshot

And here's a screenshot of an Alto running maze. If you search the net, there's a

video   of   two   people   playing  this   game   on   two   Altos   connected   over   the   the

Ethernet. I want to be able to play this game over the internet with some other

virtual Altos some day :-)

Xerox Alto - WIP

http://moogle-tech.com/juergen/alto/

1 of 11

09.09.2011 18:28

---

ALU schematics

June 3rd, 2007

The schematics of the inner structure of a 74181 4-bit ALU. The Alto uses 4 of

this   chips   for   its   16-bit   ALU.   The   functions   are   selected   through   a   PROM

(described  in  alto.txt   above).   This  is meant   for  those  who  want   to  understand

even the level one stage below of what the Alto CPU contains to do act on binary

numbers.

Xerox Alto - WIP

http://moogle-tech.com/juergen/alto/

2 of 11

09.09.2011 18:28

---

Plain text intro

June 4th, 2007

Some  excerpts from the  documentation are  in 

alto.txt

. I wrote  this down after

reading through some of the PDFs available at 

bitsavers.org

, and I translated it to

modern bit numbering and number base postfixes. This is fairly incomplete and

may be even incorrect, so please take it with a grain of salt. It may just help to get

a   first   overview  of   the   machine   code   (the   interpreted   code   of   the   Alto's  own

emulator), and the Alto microcode (the real machine code).

Disassembler

June 5th, 2007

Here's   a   microcode  

disassembler

  written   in   C.   You   also   need   to   unpack   the

microcode   and   constant  

PROMs

  in   the   directory   where   you   want   to   run   the

disassembler.   The   syntax   is   not   too   compatible   with   the   actual   Alto

microassembler, it just helps you to get a view into the code. You can just as well

take a look at the most recent output 

here

.

Assembler (for the emulator mnemonics)

June 6th, 2007

I'm also writing an assembler to translate the Xerox Alto emulator mnemonics, i.e.

the (user) level above the microcode, into emulator code words (16 bit). There are

some files: 

the parser

 and 

the lexer

, a list of 

emulator opcodes

 and of 

memory

locations

, and you may need the 

Makefile

 for the lex/yacc (or flex/bison) rules to

be able to build the altoasm binary from it. There's a newer version included in

salto (see below).

Here's  some  

test  input

 for   the  assembler,  and you  can  also  peek  at   the  

listing

output

 generated by the latest altoasm. The code won't do much, it's really just

Xerox Alto - WIP

http://moogle-tech.com/juergen/alto/

3 of 11

09.09.2011 18:28

---

meant to test the lexer and parser.

SALTO - my own simulator based on Eric's work

and the docs

June 8th, 2007

I   have   my   own   code   to   simulate   the   Alto   in   the   CVS.   You   can   browse   it  

via

CVSWeb

, or take a look at the 

Doxygen output

 of this project. And here's how to

checkout your own copy:

My CVS server is a :pserver: at stop1984.com:/home/cvs. To get salto you will

have to anonymously login to the CVS server once with:

cvs -d:pserver:[e-mail]:/home/cvs login

The password is empty, so just hit return. Now you can checkout the alto stuff:

cvs -z3 -d:pserver:[e-mail]:/home/cvs co

salto

Future updates are even easier. Go to your ~/salto (or whereever) subdirectory

and run:

cvs -z3 up -dAP

This screenshot is produced by booting into my 

helloworld.asm

code.

June 7th, 2007

After Al got the PROMs dumped for us, and after sorting out a lot of bugs, the

video timing is now seemingly fine. It is now all based on the PROMs a38 (FIFO

control:  MBEMPTY   and   STOPWAKE   signals),   a63   (a   horizontal  phase   state

machine, generating HBLANK, HSYNC, SCANEND and HLCGATE) and a66

(VBLANK and VSYNC for even and odd fields) of the display schematics.

The text is in memory as a bitmap once, and the DCBs are repeatedly addressing

the same bitmap in with varying attributes (inverse, half pixel clock, indentation).

The  text is generated by the Alto's CO!VERT instruction. The bigger font is a

well-known public domain font from the X.Org archives (7x13.bdf), the smaller is

5x7 from the same source. I converted both to the Alto *.AL font format using the

tool 

convbdf

, which I adapted to the *.AL format. This tool does not yet handle

characters wider than 16 pixels.

Xerox Alto - WIP

http://moogle-tech.com/juergen/alto/

4 of 11

09.09.2011 18:28

---

This is the debugger in action.

June 16th, 2007

Actually it's just displaying some internal states and a memory dump. The debug

screen is included also in the non-debug build, where it is called at a rather low

rate to update the register and memory status. In a debug build, it will also list all

selected   task's   disassembled   microcode,   scrolling  in   the   lower   quarter   of   the

display, and you can single-step through the code (see README for details).

Booting from a disk image... trying.

June 20th, 2007

After   quite   some   work   I   now   got   the   emulation   of   the   disk   controller   and

Winchester drive far enough so that it loads some data. It's stuck with an error on

every   disk   image   I   have,   though.   It   either   tries   and   tries   to   repeat   the   same

command, or just stops trying. Must a single wrong bit somewhere ;-P The first

screenshot is the display, the second the debug output of showing the boot sector

in memory.

Xerox Alto - WIP

http://moogle-tech.com/juergen/alto/

5 of 11

09.09.2011 18:28

---

Debugger displaying the status and contents of page 0.

After fixing a lot of bugs...

June 28th, 2007

And finally we have SWAT... even after implementing the code that allows

writing to the  (in core) disk image, it seems that the  data written to some

sectors isn't readable afterwards. The timing is uber-critical; especially the

DIABLO44  timing  won't   work,  while  with the  DIABLO31  timing  I  get  to

these screens most of the times.

June 28th, 2007

Writing to the disk image not yet working (sync problems).

Xerox Alto - WIP

http://moogle-tech.com/juergen/alto/

6 of 11

09.09.2011 18:28

---

June 28th, 2007

2ow I got writing to work, just so that SWAT can tell me the disk is full?

How could I've known :-/

June 30th, 2007

Refactored the ALU implementation with the 74181 docs in hands, and also

did the F2 MAGIC and D2S functions according to the schematics - at least I

think I did. The boot code is doing BITBLTs to the extended memory pages,

then tries to select the other drive, and finally pops into SWAT. There's

something messed up with the BITBLTs as you can see, and SWAT complains

BFSInit failed?

The final bug squashed?

June 30th, 2007

2ow I found one more bug: with MAGIC and D2S being in the late slots I

Xerox Alto - WIP

http://moogle-tech.com/juergen/alto/

7 of 11

09.09.2011 18:28

---

have  to do late  bus source  after  the   F2 functions, or  otherwise  the  shifter

effects don't go into the BUS destinations. 2ow it's time to learn some basic

Alto   Executive   commands,   since   DIR   obviously   doesn't   work.   Perhaps   I

should try LS :-)

June 30th, 2007

2ow I'm coming closer to the true sector layout. It was all guesswork, based

on the constants from the microcode source. The first program that now

loaded from disk was CRTTEST.RU2. Impressive? Well, perhaps not the

screenshot, but the fact that it did indeed load and execute.

June 30th, 2007

That reminds me: Ethernet is TODO.

July 1st, 2007

Look, Ma! A turkey!1!1!!

Xerox Alto - WIP

http://moogle-tech.com/juergen/alto/

8 of 11

09.09.2011 18:28

---

And now it looks a little puzzled.

CPU data paths

July 5th, 2007

This   is   an   overview   of   the   CPU   data   paths.   The   16-bit   data   BUS   is

wired-A2D, which means that all devices will drive one or more bits LOW.

There are more buses, and much more registers on the various cards which

aren't shown here. If you want to go into the details, visit the 

Bitsavers Xerox

Alto archive

.

Meanwhile: Alto fonts

July 7th, 2007

I spent some time on improving my Xerox Alto font decoder and viewer. It

now   creates   P2G-files   and   hashes   the   font   file   (MD5)   to   get   unique

Xerox Alto - WIP

http://moogle-tech.com/juergen/alto/

9 of 11

09.09.2011 18:28

---

identifiers. I have  a 

list of P2Gs of all  fonts

 I found, sorted by their  MD5

hashes. Some may be broken, and some fonts may be handled wrong by my

decoder - there are some fonts hanging off the right side of their bounding

box (may be a different format, which is not left-aligned in the data words).

I am the Pinball Wizard

July 11th, 2007

At least I feel like I am. If you have  a player  that is capable  of displaying

M G   (read   as   ming,   Multiple   Image   2etwork   Graphics;   see

libpng.org/pub/mng

 for more.), you can play a video of me playing 

Pinball-

easy.run

 (4.6MB M2G) on Salto. I implemented a subset of M2G-LC to be

able  to  record  a series  of  deltas between  screenshots  (one   per  frame)  and

store them to the M2G stream as P2Gs.

In Salto you can now take  single screenshots with the 

PRTSCR

 key and you

can start/stop M2G recording with 

CTRL   +   PRTSCR

. The screenshots get 4

digit hex serial numbers, always beginning with alto0000.png. The M2G file

is always alto.mng for now. Be sure  to stop recording before you break or

crash salto, because closing it may not work reliably in all cases.

In the video you can see some of the remaining issues in Salto regarding the

mouse cursor. This game is using the mouse cursor bitmask to draw the ball,

and   you   will   notice   a   jiggling   of  +/-   1   scanline   up   and   down   that   (most

probably) isn't supposed to be there.

July 12th, 2007

Here's another M2G of me booting into and playing one wave of 

Astro Roids

(1.6MB). I played without the saucers, because the keys are weird enough for

a PC keyboard CTRL and A rotate the ship, RETUR  fires bullets, SPACE is

hyperspace. I haven't found the thrust key yet.

And   one   more:  

Missile   Command

.   The   jumpy   mouse   cursor   sucks,   and

pressing the mouse keys isn't always detected by the game. Perhaps the two

issues are even related. I really have to find out why the cursor isn't stable;

and I have to find a way to synchronize the Alto's cursor X and Y with the

absolute  mouse  X and Y that SDL gives me. The  problem is: Alto's mouse

coordinates are always only relative.

Getting the Alto Ethernet up and running

July 15th, 2007

I just got the Alto Ethernet card simulated well enough so that the system

can   receive   packets   (duckbreath   broadcasted   internally)   and   transmit

packets  (e.g.   after   a   disk  boot).   2ow  the   question  is  how  to   connect   some

instances of Salto, or even connect Salto with a real Alto II ethernet.

BTW: If you want to test some of the things described above on Salto, here's

a 

games.dsk.Z

 and a 

diag.dsk.Z

 image. You just specify the name of an image

to insert into the drive on the Salto command line like ./salto games.dsk.Z.

Xerox Alto - WIP

http://moogle-tech.com/juergen/alto/

10 of 11

09.09.2011 18:28

---

And then maze.run isn't the maze game shown in the screenshot at the top of

the page. Look at 

this M2G

. It's a game to test your mouse control abilities it

seems :-P

Where to go?

You of course want to go to Eric Smith's 

Altogether

 page, if you didn't just

surf on in from there.

Ciao,

Juergen

Xerox Alto - WIP

http://moogle-tech.com/juergen/alto/

11 of 11

09.09.2011 18:28