Il y a cinquante ans, Hewlett-Packard présentait la première calculatrice scientifique portable, la HP-35. C’était tout un exploit d’ingénierie, car les machines équivalentes de l’époque étaient des affaires de bureau volumineuses, sinon montées en rack. [Rob Weinstein] a longtemps été un fan des calculatrices HP et a utilisé un HP-41C pendant de nombreuses années jusqu’à ce qu’il s’use. Depuis lors, il a progressivement développé une curiosité pour ces vieilles calculatrices et ce qui les faisait fonctionner. Plus il lisait, plus il devenait captivant. [Rob] a finalement décidé de se lancer dans un voyage de rétro-ingénierie de trois ans qui a abouti à une recréation de la conception originale sur un protoboard qui fonctionne exactement comme l’original de 1972 (bien que pas tout à fait au format de poche). Dans cette présentation, il nous guide à travers l’histoire de la conception de la calculatrice et ses efforts pour la comprendre et éventuellement la reproduire à l’aide de FPGA modernes.
Le brevet HP (US Patent 4,001,569) contient une explication extrêmement détaillée de la calculatrice dans presque tous ses aspects. Il existe de nombreux concepts novateurs dans la conception, et [Rob] plonge dans deux d’entre eux dans sa présentation. Les premiers appareils à LED épuisaient les batteries, et les ingénieurs de HP ont trouvé une solution intelligente. Dans un orchestre complexe de commutateurs multiplexés, ils dirigeaient le courant à travers des inducteurs et des segments de LED, stockant temporairement l’énergie et éliminant le besoin de résistances de chute inefficaces. Mais l’architecture du processeur série de la calculatrice est encore plus compliquée. Les premiers microprocesseurs n’étaient pas disponibles lorsque HP a lancé cette conception, de sorte que l’ensemble du processeur a été réalisé au niveau de la porte. Tout fonctionne sur des registres 56 bits qui circulent constamment dans des registres à décalage circulaires. [Rob] a vraiment fait ses devoirs ici, étudiant soigneusement chaque section de la conception en profondeur, s’appuyant sur d’anciens documents et livres lorsqu’ils sont disponibles, et créant son propre matériel lorsqu’il ne l’est pas. Par exemple, au cours de tout comprendre, [Rob] préparé 338 pages de chronogrammes en plus de ceux du brevet.
Une section appelée « contrôleur microprogrammé » est présentée comme une simple boîte noire dans le brevet. C’est le cœur des systèmes et il est essentiel au fonctionnement de la calculatrice. Cependant, toutes les autres parties qui parlent au contrôleur étaient si bien décrites dans le brevet que [Rob] a pu revenir sur les détails. Le contrôleur et toutes les sections de la calculatrice ont été implémentés dans Verilog et testés sur un établi instrumenté qu’il a construit pour tester chaque module.
Une fois que tout fonctionnait dans les simulations, [Rob] mis en place pour construire un modèle de travail. Des modèles TInyFPGA ont été utilisés, un pour chaque puce personnalisée. Quelques écarts compréhensibles ont été faits par rapport à la conception originale. Une cellule lithium-ion 18650 alimente la carte, maintenue complétée par un contrôleur de charge de batterie moderne. La carte est plus grande que l’originale, et oui, il utilise la puce 555 obligatoire de Hackaday dans le circuit de mise sous tension. Dans cette courte vidéo de démonstration, vous pouvez voir le prototype final mis à l’épreuve côte à côte avec un HP-35 d’origine, en travaillant sur des exemples tirés du manuel du propriétaire.
Il s’agit d’un projet incroyablement recherché et minutieusement documenté. [Rob] a rendu la conception open source et la partage sur le référentiel GitLab du projet. [Rob]Les diapositives de Remoticon ne sont pas seulement un excellent aperçu du projet, mais elles contiennent également de bonnes références. Il est clair qu’il a une véritable passion pour ces vieilles calculatrices et qu’il a fait un travail fantastique en explorant le HP-35. Mais même après trois ans, il y a plus à venir. Il envisage de créer une version PCB, et une implémentation discrète utilisant des portes logiques individuelles est peut-être en cours.
Nous avons déjà écrit sur l’histoire du HP-35. Et si vous aimez pirater ces vieilles calculatrices, consultez notre article sur une plongée similaire dans la calculatrice scientifique Sinclair.
