Atari Falcon: poslední Mohykán firmy Atari

Pavel Tišnovský 17. 9. 2009

V dnešní části našeho seriálu o architekturách počítačů se budeme zabývat posledním osobním počítačem vyráběným firmou Atari. Jedná se o počítač Atari Falcon, který svojí architekturou přímo navazoval na slavnou řadu Atari ST, ovšem některé jeho vlastnosti jsou dodnes naprosto unikátní.

Obsah

1. Atari Falcon – poslední Mohykán firmy Atari

2. DSP Motorola 56000

3. 24 bitů: ani moc, ani málo

4. Falcon030

5. Grafické režimy počítače Falcon030

6. Prototyp Falcon040

7. Odkazy na Internetu

8. Obsah následující části seriálu

1. Atari Falcon – poslední Mohykán firmy Atari

Posledním osobním počítačem, který byl navržen a posléze i sériově vyráběn firmou Atari, je počítač nazvaný Atari Falcon030. Jedná se o počítač, jehož architektura je založena, podobně jako u některých počítačů popsaných v předchozí části tohoto seriálu, na oblíbeném mikroprocesoru Motorola M68030. Tento mikroprocesor byl navíc doplněn, což je na osobních počítačích netypické, digitálním signálovým procesorem Motorola 56000 určeným především pro zpracování zvuků. Osobní počítač Atari Falcon030 byl vyráběn na přelomu let 1992 a 1993 (necelých sedm měsíců), ovšem i přes relativní obchodní neúspěch (počet prodaných kusů) se okolo něj vytvořila skupina uživatelů, která tento stroj využívala (popř. dodnes využívá) například při zpracování hudby. Firma Atari sice vytvořila i prototyp dalšího modelu nazvaného Falcon040, ovšem do jeho sériové výroby se již nepustila – veškeré prostředky byly použity pro vývoj herní konzole Atari Jaguar, takže Atari Falcon030 je skutečně posledním počítačem firmy Atari.

pc79

Obrázek 1: Osobní počítač Atari Falcon030 se podobá předchozím modelům Atari ST, což není náhoda, protože byl použit podobný case. Povšimněte si, že na klávesnici je klávesa Control umístěna nalevo od klávesy A, což je pro běžnou práci s počítačem (například při editaci textu) praktičtější než umístění v dolní řadě kláves. Design funkčních kláves F1F10 byl použit již u osmibitových počítačů Atari 800XE a Atari 130XE.

2. DSP Motorola 56000

V předchozí kapitole jsem se zmínil o tom, že počítač Atari Falcon030 využíval i digitální signálový procesor (DSP) Motorola 56000. Jedná se o procesor s poměrně zajímavou strukturou, který byl navržený především pro zpracování zvukových signálů. Tento DSP byl kromě osobního počítače Atari Falcon030 použit například i v pracovních stanicích Indigo firmy SGI. Podobně jako mnohé další digitální signálové procesory, je i Motorola 56000 založena na Harvardské architektuře, tj. paměť určená pro uložení programu je oddělena od paměti určené pro data. Ve skutečnosti šli návrháři M56000 v rozdělování paměti ještě dále, protože se používají celkem tři oblasti: paměť pro uložení programu (P-space), první segment paměti pro data (X-space) a druhý segment paměti pro data (Y-space). Rozdělení datové paměti na dva segmenty dává pro mnoho operací smysl, jelikož v prvním segmentu mohou být například uloženy zdrojové digitalizované signály a v oblasti druhé výsledek jejich zpracování.

pc79

Obrázek 2: Blokové schéma digitálního signálového procesoru Motorola 56000.

3. 24 bitů: ani moc, ani málo

Digitální signálový procesor Motorola 56000 zpracovává slova o šířce 24 bitů, což se sice na první pohled může zdát poněkud zvláštní (u běžných mikroprocesorů se většinou používají šířky 8, 16, 32 a 64 bitů), ovšem pro zpracování zvukových signálů je čtyřiadvacetibitová šířka více než vhodná, protože koresponduje s možnostmi v té době používaných D/A a A/D převodníků, které byly většinou dvacetibitové. Použitím šestnáctibitové datové šířky by bylo možné pracovat se signály s dynamickým rozsahem „pouze“ 96 dB (20×log 216), zatímco 24bitové vzorky mají dynamický rozsah 144 dB (20×log 224). Při zpracování 32bitových slov by se naopak musela používat zbytečně složitá aritmeticko-logická jednotka, která by zvyšovala cenu celého procesoru (navíc je násobení i pomalejší) a navíc by se při ukládání vzorků plýtvalo s operační pamětí. Motorola 56000 při výpočtech používá aritmetiku s pevnou řádovou čárkou (tečkou), což opět vede ke zjednodušení ALU, protože výpočty exponentů jsou nahrazeny pouhým bitovým posuvem.

pc79

Obrázek 3: Karta pro zpracování audio signálů využívající DSP Motorola 56000.

Motorola 56000 obsahuje čítač instrukcí (PC), stavový registr a taktéž dva 24bitové pracovní registry, které je při některých operacích možné spojit do registru jediného se šířkou 48 bitů. Dále je v aritmeticko-logické jednotce umístěna dvojice akumulátorů s datovou šířkou 56 bitů, do nichž je možné bez problémů (tj. bez přetečení či naopak ořezání výsledků) uložit výsledek vynásobení dvou 24bitových čísel a k této hodnotě připočíst výsledek předchozí. Tento signálový procesor je poměrně výkonný, protože dokáže v jednom taktu hodin vynásobit dva 24bitové operandy, přičíst výsledek vynásobení k mezivýsledku (obě operace, typické například při konvoluci, se nazývají MAC – multiply and accumulate), načíst operandy pro další operaci a navíc (v tom samém taktu) načíst operační kód následující instrukce. Výkon procesoru se samozřejmě snižuje ve chvíli, kdy je zapotřebí provést například rozhodování, tj. podmíněné sko­ky.

pc79

Obrázek 4: Profesionální karta pro zpracování zvuků, která je vybavena DSP Motorola 56000.

4. Falcon030

Vraťme se však k popisu osobního počítače Atari Falcon030. Tento počítač byl vybaven mikroprocesorem Motorola M68030 taktovaným na 16 MHz, takže jeho výpočetní výkon při této frekvenci dosahoval zhruba 3,84 MIPS. Navíc je tento mikroprocesor vybaven interní jednotkou pro zprávu paměti (PMMU – Paged Memory Management Unit) využitou v operačním systému TOS, popř. MiNT (k předchozím mikroprocesorům řady 680×0 bylo nutné tuto jednotku připojovat zvlášť, pokud to samozřejmě architektura počítače dovolovala). Již v předchozí části tohoto seriálu jsme si řekli, že se jedná o mikroprocesor, který je možné v případě potřeby doplnit o matematický koprocesor Motorola M68881 popř. Motorola M68882. Pokud byl jeden z těchto koprocesorů použit ve Falconu, byla jeho hodinová frekvence taktéž rovna 16 MHz. Kromě mikroprocesoru Motorola 68030 byl tento počítač vybaven i výše popsaným digitálním signálovým procesorem Motorola 56000 taktovaným na 32 MHz (tj. dvojnásobek taktovací frekvence hlavního CPU) s výkonem přibližně 16 MIPS.

pc79

Obrázek 5: Zadní strana počítače Atari Falcon030 obsahuje mj. i konektor pro přístup k DSP i konektor rozhraní SCSI-II.

Minimální podporovaná kapacita operační paměti byla rovna jednomu megabajtu, běžně se však používaly čtyři megabajty. Maximální kapacita operační paměti mohla dosahovat 14 megabajtů, ovšem při použití různých rozšiřujících modulů dodávaných externími firmami bylo možné paměť rozšířit například až na 512 MB. Externí datová sběrnice s hodinovou frekvencí 16 MHz měla šířku pouze šestnáct bitů namísto možné 32bitové šířky, což znamenalo, že se výkon počítače poněkud snižoval oproti optimální variantě, především ve chvíli, kdy programy potřebovaly přesouvat či zpracovávat větší bloky dat. Zvukové schopnosti tohoto počítače na jednu stranu odpovídají minule a předminule popsaným modelům ST (čip Yamaha YM2149, rozhraní MIDI), na stranu druhou je zde využito (programovatelného) digitálního signálového procesoru a osmi šestnáctibitových zvukových kanálů s přenosem zvukových vzorků (samplů) pomocí DMA, přičemž maximální vzorkovací frekvence dosahovala úctyhodných 50 kHz. Yamaha YM2149 + MIDI + DSP + osm zvukových kanálů – právě z tohoto důvodu se stal počítač Atari Falcon030 tak oblíbený mezi hudebníky.

pc79

Obrázek 6: Hudební aplikace se na počítači Atari Falcon030 těšily velké popularitě.

5. Grafické režimy počítače Falcon030

Grafický subsystém počítače Atari Falcon030 byl v co největší míře kompatibilní s předchozími modely Atari ST, což je samozřejmě důležité jak z hlediska aplikací, tak i kvůli možnosti připojení původních monitorů. Grafický čip VIDEL (nástupce SHIFTERu) byl doplněn i BLiTTERem, tj. čipem určeným pro blokové přesuny dat, přenos spritů do obrazové paměti atd. BLiTTER využíval stejnou taktovací frekvenci jako mikroprocesor, tj. 16 MHz. Kromě všech grafických režimů, které byly převzaty z modelů Atari ST bylo možné navíc použít dva (resp. čtyři) nové grafické režimy. První režim nabízel možnost souběžného zobrazení 256 barev z 218 odstínů (což při daném rozlišení odpovídá kartám SVGA), režim druhý pak 65536 barevných odstínů. Pokud byl použit monitor VGA, bylo rozlišení režimů rovno 640×480 pixelům. I při použití televize pracující v normě PAL (většina Evropy) se jednalo o rozlišení 640×480, ovšem v případě normy NTSC (USA apod.) se počet obrazových řádků snižoval, tj. rozlišení bylo rovno pouze 640×400 pixelům (na druhou stranu se zvýšila obrazová frekvence z 50 půlsnímků na 60 půlsnímků).

pc79

Obrázek 7: Kombinaci mikroprocesoru M68030 s DSP bylo možné použít při tvorbě mnoha zajímavých grafických efektů.

6. Prototyp Falcon040

Pokračovatelem řady osobních počítačů firmy Atari se měl stát počítač Atari Falcon040, který však existoval pouze jako prototyp. Mělo se jednat o počítač založený na mikroprocesoru Motorola M68040 se zabudovaným matematickým koprocesorem a několika charakteristikami známými z RISC procesorů (hluboký pipelining). Navíc se uvažovalo o tom, že se místo počítače zabudovaného přímo v klávesnici (viz první obrázek) použije samostatný case, který firma Atari používala u modelů Mega STE. K tomu však již nedošlo, protože se Atari začala soustředit na vývoj své herní konzole a posléze úplně opustila trh s osobními počítači.

pc79

Obrázek 8: Známý snímek prototypu Atari Falcon040.

7. Odkazy na Internetu

  1. The Atari Falcon030 „Personal Integrated Media System“
     http://www.atarimuseum.com/…lcon030.html
  2. Atari Falcon030
    http://www.maedicke.de/…e/falcon.htm
  3. Old-computers.com: Atari Falcon030
    http://www.old-computers.com/…computer.asp?…
  4. Atari Falcon030
    http://en.wikipedia.org/…Atari_Falcon
  5. Past and current projects (including Falcon stuff)
     http://os.inf.tu-dresden.de/…rojects.html
  6. Great Microprocessors Past and Present – Motorola DSP
     http://www.microprocessor.sscc.ru/great/s6.html#…
  7. Motorola 56000
    http://en.wikipedia.org/…torola_56000
  8. Using the Motorola DSP56002EVM for Amateur Radio DSP Projects
     http://www.johanforrer.net/…article.html
  9. Atari Falcon 030: The Case For The Defence
    http://www.soundonsound.com/…ifalcon.html
  10. Sommarhack 2009 invitation
    http://www.demoscene.tv/page.php?…
  11. Atari ST
    http://en.wikipedia.org/wiki/Atari_st
  12. Atari Museum
    http://www.atarimuseum.com/
  13. Atari ST and TT
    http://www.atarimuseum.com/…1632bit.html
  14. The ST Computer Line
    http://www.atarimuseum.com/…/atarist.htm
  15. Atari MEGA STE
    http://en.wikipedia.org/…ari_MEGA_STE
  16. Blitter
    http://en.wikipedia.org/wiki/Blitter
pc79

Obrázek 9: Grafický editor Escape Painter vyvíjený pro počítač Atari Falcon030. Tento editor je prací jednoho člověka, který ho vyvíjel celých pět let (one man show).

widgety

8. Obsah následující části seriálu

V následující části seriálu o architekturách počítačů se budeme zabývat dalšími osobními počítači založenými na oblíbené mikroprocesorové řadě Motorola 680×0. Bude se samozřejmě jednat o slavné počítače Amiga, jejichž zvukové schopnosti (tj. čip Paula) jsme si již v předchozích dílech tohoto seriálu popsali. Příště si popíšeme především grafický subsystém těchto počítačů, a to jak modelů založených na původním čipsetu (Original Amiga Chipset), tak i modelů využívajících ECS (Enhanced Chip Set), popřípadě AGA (Advanced Graphics Architecture). Počítače Amiga sice na přelomu osmdesátých a devadesátých let minulého století udávaly směr např. při vývoji her či grafických programů, ale z dlouhodobého hlediska ani tyto stroje nedokázaly konkurovat levným počítačům PC, což vedlo k (ve své podstatě nežádoucí) unifikaci na trhu s osobními počítači.

pc79

Obrázek 10: Slavný osobní počítač Amiga 500.

Našli jste v článku chybu?
Měšec.cz: TEST: Vyzkoušeli jsme pražské taxikáře

TEST: Vyzkoušeli jsme pražské taxikáře

Lupa.cz: Jak levné procesory změnily svět?

Jak levné procesory změnily svět?

Lupa.cz: Proč jsou firemní počítače pomalé?

Proč jsou firemní počítače pomalé?

120na80.cz: Pálení žáhy: která jídla ne a co nás uzdraví?

Pálení žáhy: která jídla ne a co nás uzdraví?

Root.cz: Hořící telefon Samsung Note 7 zapálil auto

Hořící telefon Samsung Note 7 zapálil auto

DigiZone.cz: Funbox 4K v DVB-T2 má ostrý provoz

Funbox 4K v DVB-T2 má ostrý provoz

Podnikatel.cz: Tyto pojmy k #EET byste měli znát

Tyto pojmy k #EET byste měli znát

Lupa.cz: Jak se prodává firma za miliardu?

Jak se prodává firma za miliardu?

Podnikatel.cz: Instalatér, malíř a elektrikář. "Vymřou"?

Instalatér, malíř a elektrikář. "Vymřou"?

Lupa.cz: Další Češi si nechali vložit do těla čip

Další Češi si nechali vložit do těla čip

DigiZone.cz: Světový pohár v přímém přenosu na ČT

Světový pohár v přímém přenosu na ČT

Podnikatel.cz: Letáky? Lidi zuří, ale ony stále fungují

Letáky? Lidi zuří, ale ony stále fungují

DigiZone.cz: Technisat připravuje trojici DAB

Technisat připravuje trojici DAB

Podnikatel.cz: Udělali jsme velkou chybu, napsal Čupr

Udělali jsme velkou chybu, napsal Čupr

Vitalia.cz: Fyzioterapeutka: Chůze naboso? Rozhodně ano!

Fyzioterapeutka: Chůze naboso? Rozhodně ano!

DigiZone.cz: Ginx TV: pořad o počítačových hráčích

Ginx TV: pořad o počítačových hráčích

Vitalia.cz: Tohle jsou nejlepší česká piva podle odborníků

Tohle jsou nejlepší česká piva podle odborníků

Vitalia.cz: dTest odhalil ten nejlepší kečup

dTest odhalil ten nejlepší kečup

Lupa.cz: Patička e-mailu závazná jako vlastnoruční podpis?

Patička e-mailu závazná jako vlastnoruční podpis?

DigiZone.cz: DVB-T2 ověřeno: seznam TV zveřejněn

DVB-T2 ověřeno: seznam TV zveřejněn