Restauración de un IBM AT modelo 5170 (i)

Introducción

El equipo que se ha restaurado es un IBM AT Modelo 5170 (Revisión 239), ordenador lanzado en 1984 por IBM como sucesor del IBM XT modelo 5160. Tanto uno como otro, ambos ordenadores han aportado importantes contribuciones al desarrollo de standards que han sobrevivido, en algunos casos, hasta bien entrado el siglo XXI. Merece la pena también destacar la fiabilidad y solidez de su construcción, algo que ha facilitado la presente restauración al encontrarse la mayor parte de sus componentes en un correcto estado de funcionamiento, o requiriendo de sencillas operaciones para efectuar la puesta a punto. Esta solidez se hace también extensiva a la propia presencia y constitución de la máquina, con un peso aproximado de unos 25 kg solamente en su unidad principal.

IBM AT 5170 Tipo 239
IBM AT Modelo 5170 Revisión 239

La restauración ha constado de dos partes: una revisión mecánica y estética de los diversos componentes, y una revisión y puesta a punto de los componentes electrónicos.

Para llevar a cabo la restauración de los componentes electrónicos, se ha recurrido a la página web Minus Zero Degrees, la mejor referencia documental de la gama de ordenadores IBM 51xx disponible online en la actualidad. Sin la información allí disponible hubiera sido muy difícil, seguramente imposible, el haber solucionado alguno de los problemas que han surgido durante el proceso.

Junto con la unidad principal, se dispone de un teclado mecánico IBM Modelo M de 101 teclas (el modelo original suministrado con la revisión 239 sólo contaba con 81 teclas, por lo que su proveniencia es posterior al suministro del ordenador), y un monitor monocromático TTL modelo IBM 5151 de fósforo verde, con la misma proveniencia que la unidad principal.

El ordenador cuenta con las siguientes características:

  • Procesador: Intel 80286-6 @ 6 MHz.
  • Coprocesador matemático: Intel C80287-3 @ 4 MHz.
  • Placa Madre: Revisión 2.
  • Bios: 06/10/85.
  • Memoria RAM: 512 KB (1 banco).

Nota: El procesador matemático puede funcionar de forma asíncrona al procesador principal, y en este caso funciona a 2/3 de la frecuencia de reloj del procesador.

Al mismo tiempo, se dispone de las siguientes tarjetas en los slots de expansión de 16 bits:

  • Tarjeta controladora IBM / Western Digital | discos duros MFM y disquetes. Primera generación 1983.
  • Tarjeta IBM adaptador serie / paralelo.
  • Adaptador de vídeo monocromo MDA y adaptador de impresión.
  • Tarjeta de ampliación de memoria AST Rampage 286 con 2048 KB.

Desde el punto de vista de almacenamiento, se dispone de los siguientes elementos:

  • Disquetera Shugart SA-450, 5 1/4″, 360 KB (full height).
  • Disco duro: IBM & Seagate ST-4026 | Tipo 2 (615 cilindros / 4 cabezas / 17 sectores por pista / 300 WPC).
  • Disco duro: IBM 0665-30 | Tipo 20 (733 cilindros / 5 cabezas / 17 sectores por pista / 300 WPC).

Nota: La disquetera Shugart fue conseguida durante la restauración ante la falta de una disquetera adecuada para este ordenador. Merece la pena señalar que el IBM AT soportaba de inicio el uso de disqueteras de alta densidad (1,2 MB) pero las disponibles durante la restauración no eran adecuadas para este modelo de ordenador y, en particular, para la controladora de discos instalada.

Restauración mecánica y estética

Este ordenador había estado almacenado durante un período considerable de tiempo en condiciones sin determinar. Al comienzo de la restauración se aprecia corrosión en los elementos metálicos de la carcasa, así como daños en el tratamiento superficial de la misma.

Limpieza de contactos con alcohol isop.
Limpieza de contactos con alcohol isop.

El primer paso de la restauración ha sido una limpieza profunda de todos los elementos, incluyendo tanto la unidad principal como el teclado y monitor. Este procedimiento incluyó la retirada de tarjetas de expansión y de la propia placa madre, para llevar a cabo un soplado de estos elementos con objeto de eliminar la acumulación de polvo presente tanto sobre la placa, como bajo la misma.

Los contactos de las tarjetas de expansión, así como las propias ranuras de expansión de la placa madre, fueron limpiados con alcohol isopropílico (isopropanol).

Desafortunadamente, no fue posible realizar la apertura y limpieza de la fuente de alimentación, al carecer de herramientas adecuadas para ello, aunque visualmente no se apreciaba acumulación de polvo en su interior.

Tratamiento superf. IBM AT Modelo 5170
Tratamiento superf. IBM AT Modelo 5170

Una vez procedido a la limpieza interior, se llevó a cabo un tratamiento superficial de la carcasa metálica consistente en: limpieza con productos disolventes, saneado de zonas afectadas, imprimación, capa intermedia y acabado con pintura acrílica y RAL 7038.

En la foto adjunta se puede observar el estado durante la limpieza de la carcasa metálica, todavía fijada al frontal de plástico que sería separado para llevar a cabo en él un tratamiento más sencillo de limpieza y retoque de zonas dañadas con pintura para plástico y RAL 9002.

El logotipo situado en el frontal se encontraba en buen estado y no requirió de ningún tipo de actuación más allá de su limpieza superficial.

Tanto el teclado como el monitor fueron limpiados con productos de limpieza suaves y no requirieron de ningún tipo de medida adicional.

Pintura de carcasa IBM AT Modelo 5170
Pintura de carcasa IBM AT Modelo 5170

El único inconveniente de este tipo de limpieza, si cabe, es la necesidad de realizar la retirada de cada una de las teclas para su limpieza de forma individual (así como para acceder a la parte del teclado que quedaría oculta bajo ellas, donde también suele depositarse la suciedad).

Restauración de funcionamiento

El primer paso en la restauración de funcionamiento consistió en la inspección visual, parejo al proceso de limpieza. Al tenerse constancia del correcto funcionamiento del ordenador previamente a su almacenamiento, no se tomaron mayores medidas más allá de verificar posiciones de jumpers, realizar una inspección visual de los componentes, y realizar el arranque progresivo, retirando en primera instancia aquéllas tarjetas de expansión innecesarias para la configuración inicial.

En particular, se verifica la posición del switch SW1, situado en las proximidades del conector DIN de teclado y del coprocesador matemático, y que habrá de establecerse en función del tipo de tarjeta gráfica instalada (adaptador monocromo MDA en este caso). Se verifica de idéntica manera que el jumper J18 se encuentre correctamente instalado; dicho jumper permite establecer el valor de memoria base instalada en la placa madre, entre dos valores posibles (256 KB o 512 KB).

Se realiza una comprobación visual de la instalación de los integrados y resto de componentes de la placa madre, para verificar que se encuentren correctamente instalados. No encontrándose incidencias en esta fase de la revisión, se procede a revisar el funcionamiento del monitor.

IBM Modelo 5151 tras ajuste de V-Size
IBM Modelo 5151 tras ajuste de V-Size

Uno de los problemas más significativos en esta fase inicial fue, de hecho, el incorrecto funcionamiento del monitor IBM 5151. En este caso particular, la imagen se encontraba comprimida verticalmente ocupando un espacio aproximado de un tercio de la altura del monitor. Una vez consultada la documentación de referencia y, en especial, el documento Sam’s computer facts IBM model 5151 se realizó la sustitución del integrado TDA1170s (deflexión vertical) y posterior ajuste del potenciómetro/trimmer V-Size consiguiéndose una imagen correcta posterior a la reparación.

Una vez solucionada esta incidencia, se retoma la revisión de la unidad principal, sustituyéndose en primera instancia la batería de 6V que alimenta tanto los parámetros de la BIOS (50 bytes memoria CMOS) como el reloj del sistema. Ante la falta de una batería con similar voltaje, se realiza la sustitución temporal empleando una batería de litio de 3,6V.

Nota: Esta sustitución presenta problemas reconocidos en la actualización del reloj del sistema, ante la caída de voltaje en el circuito interno del oscilador, y que se traducen en un funcionamiento intermitente del mismo. Este proceso se encuentra perfectamente documentado en el siguiente enlace.

Reemplazo de batería (junto a conector DIN)
Reemplazo de batería y visión general

El uso de esta batería permite en todo caso almacenar los parámetros de configuración de la BIOS, por lo que a expensas de conseguir una batería con un voltaje más adecuado, será posible comenzar la configuración del ordenador. Dada la ausencia de datos de configuración válidos en los parámetros de la BIOS, el ordenador mostrará el siguiente mensaje de error:

161-System Options Not Set-(Run SETUP)

El ordenador realiza a continuación el arranque en un entorno BASIC contenido en la propia ROM. Desde aquí será posible realizar modificaciones en los parámetros de la BIOS, por medio de sentencias en este lenguaje de programación. Una vez realizada la configuración inicial y disponible ya el arranque a través de discos duros o disquetes, existirán alternativas para realizar la configuración de estos parámetros (como el uso del software GSETUP), pero en la configuración inicial será necesario proceder de esta manera.

El procedimiento detallado se encuentra disponible en la página web de Minus Zero Degrees, en particular en el siguiente enlace. El listado BASIC que contiene las sentencias a ejecutar para esta configuración específica puede observarse comentado y descargarse desde el siguiente enlace.

Una vez efectuada la configuración y reiniciado el ordenador, se observa que los datos son almacenados correctamente y que el error 161 es sustituido por un nuevo mensaje de error debido a los problemas anteriormente mencionados y relativos al uso de una batería con voltaje inadecuado:

162-System Options Not Set-(Run SETUP)

No obstante, el ordenador es capaz ya de realizar el arranque desde la unidad de disquetes y, en teoría, desde el disco duro disponible a través del puerto 0 de la controladora. Un nuevo mensaje de error hace pensar que se está produciendo algún tipo de incidencia, bien en el disco duro, bien en los cables de conexión (incluso jumpers y terminadores) o en la propia tarjeta controladora.

1780-Disk 0 Failure

Una vez revisadas las conexiones, posiciones de jumpers y terminadores (ver esquema de conexión en la página de Minus Zero Degrees en el siguiente enlace) y descartada la existencia de problemas con estos elementos, se concluye que el error ha de estar localizado en los discos duros, o en la tarjeta controladora.

Detalle de controladora IBM
Detalle de controladora IBM

Toda vez que se disponía de una tarjeta controladora MFM de Western Digital, modelo WD1006-MM2, se efectúa una prueba sustituyendo la tarjeta original modelo IBM y se observa que el ordenador supera ya el POST sin mensajes de error asociados al incorrecto funcionamiento de los discos duros.

En ambos casos, tanto usando la tarjeta controladora original suministrada por IBM, como usando la nueva tarjeta WD1006-MM2, la disquetera aparenta funcionar sin incidencias. Con anterioridad a su puesta en marcha, no obstante, se ha llevado a cabo una limpieza interior y limpieza de cabezales con alcohol isopropílico, verificándose a posteriori su correcto funcionamiento.

Nota: La tarjeta controladora WD1006-MM2 no debe ser instalada existiendo otro tipo de tarjeta controladora de discos flexibles en el sistema, por lo que la tarjeta original modelo IBM hubo de ser retirada.

Limpieza de cabezales con alcohol isoprop.
Limpieza de cabezales con alcohol isoprop.

Se realiza a continuación el formateo a bajo nivel de uno de los dos discos duros (Seagate ST-4026 | Tipo 2), con objeto de valorar el estado de funcionamiento del disco y establecer valores de interleave. Se efectúa finalmente el particionado, formateo e instalación del sistema operativo.

Si bien existía preocupación de que este nuevo “despertar” pudiera no haber sentado bien a los discos tras años de parada, lo cierto es que ambas unidades han funcionado correctamente durante la totalidad del proceso de restauración.

En cuanto al otro disco (IBM 0665-30 | Tipo 20) se procede únicamente a su verificación de funcionamiento, toda vez que su instalación será imposible en este momento al ocupar la disquetera Shugart SA-450 la totalidad del espacio disponible en la segunda bahía. Este disco queda retirado para otros usos, con sus cabezales aparcados, y conjuntamente con la tarjeta controladora IBM que será revisada en más detalle para valorar su posible uso posterior.

Disco duro IBM 0665-30
Disco duro IBM 0665-30

El siguiente paso ha sido la instalación y configuración de la tarjeta de ampliación de memoria AST Rampage 286. Esta tarjeta, como tantas otras de la época, carece de modos de configuración inteligente a través de software y habrán de ser configuradas por medio de switches, de forma coordinada con la configuración de memoria en la BIOS.

Ha sido por lo tanto de enorme utilidad el poder acceder no sólo a la documentación propia de la tarjeta, sino también a la documentación y manual de servicio del ordenador IBM AT al existir diversas inconsistencias entre la documentación de AST y la propia de IBM, así como usos incorrectos de la terminología. En particular, IBM refiere a la memoria extendida como memoria expandida (o, de forma más precisa, memoria en expansión) en la documentación existente, lo cual no resulta aparente en un primer acercamiento a la configuración del sistema. A los efectos de posterior referencia, se resume a continuación la designación empleada por IBM en su procedimiento de operación para el IBM AT 5170:

  • 0 KB a 640 KB. Referida como memoria convencional (memoria base según la designación de IBM). El IBM AT 5170 sólamente dispone de 256 KB (o 512 KB en nuestro caso) en la placa madre, por lo que en caso de que se desee completar la máxima capacidad de memoria base, ha de realizarse por medio de tarjetas de expansión, realizando un backfill de 128 KB en esta zona de memoria (512 KB – 640 KB).
  • 640 KB a 1024 KB. Esta zona de memoria se encuentra reservada para diversas funciones del sistema. Por ejemplo, la tarjeta MDA instalada cuenta con una reserva de 4KB para su memoria de vídeo en la dirección B0000-B0FFF.
  • 1024 KB a 16384 KB. Referida como memoria extendida (memoria en expansión según la designación de IBM). Debe referenciarse su comienzo en la dirección 1 MB (100000 hex) y establecerse en bloques continuos. No es necesario que la memoria base se complete hasta su valor máximo de 640 KB, pero en este caso sí realizaremos el backfill hasta dicho valor.

 

La tarjeta AST Rampage 286 cuenta con un total de 4 bancos, cada uno de ellos con una capacidad de 512 KB, hasta un total de 2048 KB. Cada uno de los bancos está formado por un total de 18 integrados 41256 de 256K cada uno, dos de los cuales se reservan para verificación de paridad. La dotación de memoria habrá de realizarse a través de bancos completos, rellenando la totalidad de los 18 integrados.

Configuración de memoria y parámetros de BIOS mediante GSETUP
Configuración de memoria y parámetros de BIOS mediante GSETUP

Resulta pronto evidente que uno o varios de los integrados 41256 se encuentran en mal estado, y comienzan a aparecer errores de paridad al inicial el sistema. El primer error se produce inmediatamente en el primer banco al realizar el backfill de memoria (extensión de memoria convencional de 512KB a 640KB asignando memoria de la tarjeta de expansión), obteniéndose el siguiente mensaje durante el POST:

080000 0002 201 - Memory Error
- Parity check 2

Afortunadamente, el manual de servicio del ordenador IBM AT permite identificar de forma inequívoca los integrados en mal estado, a través de los mensajes de error y los códigos allí indicados, lo que facilita su substitución.

Toda vez que no se disponía de integrados 41256 se procede a su localización y compra, y a la desactivación de bancos hasta lograr un arranque estable con uno sólo de los bancos, a la espera de la llegada de los nuevos componentes y a que se pueda llevar a cabo una prueba más exhaustiva. El proceso de restauración continuará con, entre otros, el diagnóstico de la tarjeta controladora IBM, la configuración de la tarjeta AST Rampage 286 con la totalidad de sus bancos (una vez recibido el nuevo stock de integrados 41256), así como con la instalación de una tarjeta XT-IDE y tarjeta compact flash.

<Continúa>

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