Grafické karty a grafické akcelerátory (4)

Obsah

1. České osmibitové počítače
2. IQ 151
3. PMD 85
4. Výrobní řada Didaktik
5. Zahraniční osmibitové počítače
6. Sharp MZ-800
7. Sam Coupé
8. Obsah dalšího pokračování

1. České osmibitové počítače

Československá socialistická republika pravděpodobně ve své době držela celosvětový primát v poměru počtu typů počítačů ku počtu obyvatel. Skutečně, ve snaze předehnat kapitalistický Západ ve vývoji výpočetní techniky nedošlo k seskupení sil a vytvoření jednoho typu počítače. Naopak, zcela v cimrmanovském duchu bylo vytvořeno velké množství typů počítačů, které nejenže nebyly kompatibilní se světem, ale ani samy mezi sebou (někdy se dokonce značně lišily i jednotlivé verze stejného typu).

Výsledkem tohoto chaosu bylo, že se každého typu vyrobilo pouze několik stovek až tisíců kusů, programové vybavení prakticky neexistovalo, stejně jako nebyla k dispozici literatura, periferní zařízení, přičemž o servisu ani nemluvím (pamětníci by mohli promluvit, ale toto je slušný server).

Někomu možná bude připadat nespravedlivé porovnání československých počítačů se „světovými“ výrobky, ale porovnání opravdu lze provádět: prakticky všechny osmibitové počítače osmdesátých let používaly mikroprocesor Intel 8080 (a jeho klony), Zilog Z80 nebo řadu MOS 65×x. Kapacita operační paměti byla rovna 48 kB až 64 kB, grafický výstup byl většinou na televizi. Počítače se tedy mohly odlišovat „pouze“ použitými zákaznickými obvody, designem a základním programovým vybavením.

Pojďme si tedy popsat československé osmibitové počítače, samozřejmě s ohledem na jejich grafické schopnosti.

2. IQ 151

S počítačem IQ 151 jsem se osobně setkal pouze na průmyslovce, kde z nich byla vybudována síť sestávající ze „serveru“ spolu s osmipalcovou disketovou jednotkou a desítek IQček vybavených televizory Merkur. Další zkušenosti (kromě níže popsané vlastnosti) s IQ 151 nemám, proto si raději přečtěte názory dlouhodobějších uživatelů:

IQ 151 byl jediný počítač, o kterém jsem věděl naprosto všechno, počínaje hardwarem (blikající obrazovka = je mu teplo = rozmontovat a zastrkat vylezlé šváby zpátky), přes software až po jeho neutuchající schopnost v zimních nocích vytopit svým teplem půlku kabinetu.

… jsem se dostal ke skvělému polyfunkčnímu počítači IQ 151. Tento stroj totiž nejen počítal, ale mohl též vařit vodu na kávu či čaj nebo mohl sloužit jak topné těleso …

… když jsem se poprvé setkal v jisté instituci s velice bojovným názvem po nějakém revolucionáři s českou parodií na počítač, s IQ 151 a později i se slovenskou parodií na počítač, s PMD 85…

… IQ 151, 151 byl index trpělivosti operátora …

Obrázek 1: Počítač IQ 151 v „nerozbitném“ pouzdře

IQ 151 disponoval ve své základní konfiguraci pouze textovým režimem, ve kterém bylo možné zobrazit 32 znaků po 32 řádcích. Grafický režim neexistoval, pouze pseudografika, podobně jako na dříve popisovaném ZX-81, avšak s vyšším „rozlišením“ 64×64 čtverečků černobíle. Vzhledem k modulární architektuře tohoto počítače bylo možné doinstalovat modul GRAFIK, díky kterému bylo umožněno pracovat v grafickém režimu o poměrně vysokém rozlišení 256×512 pixelů, ale pouze jednobarevně. Sprity ani skrolování nebyly podporovány, veškeré grafické efekty se tedy musely tvořit pouze programově.

Na první pohled mohou grafické schopnosti tohoto počítače vypadat nedostatečně, IQ 151 však disponoval jednou vlastností, která není dostupná ani u nejmodernějších PCček a grafických stanic: bezdrátovým přenosem obrazu a podporou více monitorů.

Celá věc pracovala následujícím způsobem: grafický výstup byl řešen přes VF modulátor, takže se generoval televizní signál. Na počítač tak bylo možné připojit televizní přijímač, oblíbený byl Merkur nebo Pluto (pozor, mezi počítač a televizor se musí dát soklík – kvůli větrání). Pokud se však místo televize připojil jenom kousek drátu, bylo možné videosignál vysílat po celé místnosti do více televizorů. Výstup z jednoho počítače jsme tak mohli sledovat v celé učebně, samozřejmě po přeladění, protože každé IQčko mělo modulátor trošku rozladěný. Tuto věc lze samozřejmě i obrátit: jeden televizor může pracovat jako monitor pro více počítačů, stačí si navolit vhodné frekvence a trošku hýbat připojenou anténou.

Po nějaké době jsem podobnou věc zkoušel i na svém osmibitovém Atari, ale zde měl český socialistický výrobek jasnou převahu :-) Možná to také souvisí i s nápisem na spodní části Atari: Complies with the limits for a class B computing device…

Poznámka: IQ 151 bylo možné zapojit i do skutečné počítačové sítě a sdílet některá zařízení, například dodávanou osmipalcovou disketovou jednotku. Podle dostupných informací se jednalo o síť založenou na sériovém přenosu dat s hvězdicovou strukturou. Ze serveru se daly jednotlivé počítače vzdáleně ovládat, což je vhodné například pro výuku programování.

3. PMD 85

S osmibitovým počítačem PMD 85, který byl v Tesle navržen Ing. Romanem Kissem, jsem se setkával častěji než s IQ 151, protože tyto počítače bývaly často nasazovány i do průmyslu. Opět uvedu názory krátkodobých i dlouhodobějších uživatelů těchto počítačů:

S počítačem PMD-85 jsem se setkala v páté třídě a byl to můj úplně první pohled na něco, co jsem naprosto nechápala a mám pocit, že nechápu dodnes. Bylo to asi hodinové setkání, které mne doživotně poznamenalo. Jediné co si pamatuji, bylo neustálé kontrolování počítače, jak moc hřeje a pak většinou následovalo protipožární zaopatření = vypnutí počítače.

Byla to nespolehlivá obluda s překvapující architekturou. BASIC jste museli natahovat z ROM-ky, videoramka zabrala 16 kB (pozor, třetinu RAM!), ale zobrazovala obsah pouze z 12 kB. První verze měla klávesnici, při které jste nevěděli, zda „klik“ vydala ona nebo prasknutá kost v prstu. Druhá verze byla, samozřejmě, s první prakticky nekompatibilní, ale měla aspoň tu výhodu, že to, co jste nahráli na magnetofon, jste aspoň občas přečetli.

Obrázek 2: Celkový pohled na počítač PMD

Tento počítač byl založen na procesoru 8080A taktovaném na 2 MHz. Standardně byl osazen 48 KB paměti a 4 KB ROM, v zadní části počítače byla vyvedena sběrnice pro připojení rozšiřujících modulů. Grafické schopnosti byly na poměrně dobré úrovni. V textovém režimu bylo možné zobrazit 48 znaků na 32 řádcích, přičemž jednotlivé znaky byly definovány v rastru 6×8 pixelů (ne běžných 8×8 pixelů). Grafický režim zobrazil 288×256 pixelů (zobrazitelných však bylo pouze 243 řádků z celkových 256 – i to však představuje velmi slušné rozlišení) ve čtyřech barvách, původní PMD však místo barev rozlišovalo pouze černou, bílou, šedou a blikání pixelů.

Nebylo však možné individuálně měnit barvu každého pixelu, ale pouze celé šestice, protože vždy na šest sousedních pixelů připadly dva atributové bity. Vypočítejme si tedy potřebnou kapacitu obrazové paměti:

288/8=    36 B (pixely na řádku)
288/6/8*2=12 B (barvy pixelů)
suma:     48 B (celkem byte na řádek)

48*243=11664 B (celá obrazová paměť)
               (cca 12kB)

Ve skutečnosti však byla organizace obrazové paměti vytvořena tak, že jeden obrazový řádek zabíral celých 64 bytů, přičemž 16 bytů nebylo využito. Celková velikost obrazové paměti tedy narůstá:

64*243=15552 B=16kB

Jak je z předchozího vzorečku patrné, byla celá jedna třetina operační paměti obsazena obrazovou pamětí, která byla mapována do horní části adresového prostoru mikroprocesoru, konkrétně na adresy c000-ffff.

PMD 85 byl určen zejména pro průmysl, proto nebyly podporovány ani sprity ani posun obrazu (scrolling) či přepínání obrazových rovin. I tak je však možné říci, že grafické možnosti tohoto počítače jsou v porovnání s ostatními československými (původními) typy nejlepší, o čemž ostatně svědčí i to, že na něm běžela první verze původní české hry Hlípa (screenshot nemám k dispozici, pokud ho některý ze čtenářů vlastní, doufám, že se podělí s ostatními). Druhá verze Hlípy již pracovala na počítačíchSharp.

Obrázek 3: Detail klávesnice PMD. Všimněte si zejména posunuté spodní písmenné řady, malého mezerníku a Enteru

4. Výrobní řada Didaktik

Ve výrobní řadě Didaktik bylo vytvořeno několik typů počítačů, které se od sebe v mnoha vlastnostech podstatně lišily. Ani programové vybavení nebylo mezi těmito typy počítačů přenositelné.

Prvním typem počítače řady Didaktik je Didaktik Alfa, který byl ve své podstatě klonem počítače PMD 85, ale s odlišnou konstrukcí (upravený byl i plošný spoj). Grafické možnosti tohoto počítače jsou tedy stejné jako u výše popisovaného PMDčka. Počítače Didaktik Alfa se začaly vyrábět v roce 1987. Po tomto počítači následoval Didaktik Beta, který však byl pouze nepatrně upravenou verzí Alfy.

Obrázek 4: Počítač Didaktik Alfa v červeném provedení, aneb ještě více zmenšujeme mezerník

Podobné pojmenování, ale zcela jinou konstrukci měl úspěšný Didaktik Gama (v názvu je pouze jedno M). Jednalo se o klon legendárního ZX Spectra, ale s tím rozdílem, že místo 48 kB paměti RAM bylo instalováno celých 80 kB. Použitý procesor Z80 (resp. jeho německá kopie U880) dokázal přímo adresovat 64 kB, proto byla použita technika paměťových oken. To způsobovalo částečnou nekompatibilitu s původním ZX Spectrem, proto se v dalších Didakticích (jedná se o dále popsané Didaktik Kompakt a Didaktik M) používala opět 48kB RAM.

Grafika byla na počítači Didaktik Gama řešena stejným způsobem jako na původním ZX Spectru, dokonce pro ni byl použit originální obvod ULA. Připomeňme, že ZX Spectrum zobrazovalo grafiku v rastru 256×192 pixelů a vždy pro blok 8×8 pixelů bylo možné nastavit barvové atributy, tj. barvu popředí (výběr z patnácti barev) a barvu pozadí (výběr z osmi barev).

Obrázek 5: Počítač Didaktik Gama v černém provedení

Po počítači Didaktik Gama následoval Didaktik M, který se začal vyrábět v roce 1987, tedy o rok později než předchozí typ. Opět se jednalo o klon ZX Spectra, oproti původnímu modelu byla vylepšena klávesnice a celkový design (například odpadl chladič). Kapacita operační paměti se snížila na původních 48 kB, takže se počítač interně zjednodušil, byl kompatibilní se Spectrem a současně i levnější nežDidaktik Gama. Po grafické stránce je tento počítač shodný s předchozím modelem.

Obrázek 6: Didaktik M

Poslední v řadě je Didaktik Kompakt, který se vyráběl v letech 1991–1994, tedy již v době kralování počítačů PC. Tento počítač se částečně podobal svým předchůdcům, současně však obsahoval několik novinek. Přímo v počítači byla zabudována disketová jednotka, zvuk byl generován čipem AY (stejně jako na pozdějších Sinclairech) a dokonce se objevuje konektor SCART, kterým je možné počítač připojit k televizoru místo videa. Obraz je tím pádem mnohem kvalitnější než při běžně prováděné VF modulaci a demodulaci (samostatně vyvedený videosignál ostatně měly i osmibitové počítače Atari o dekádu dříve).

Tento počítač měl pouze jeden závažnější nedostatek – byl na trh dodán příliš pozdě (odhaduji tak o čtyři roky) a proti konkurenci šestnáctibitových počítačů neměl prakticky žádnou šanci na výraznější úspěch.

Obrázek 7: Didaktik Kompakt – mezerník umístěn opět podle sira Sinclaira

5. Zahraniční osmibitové počítače

V předchozích dvou dílech tohoto seriálu jsme si popsali grafické schopnosti nejpoužívanějších (ze světového hlediska) osmibitových počítačů. Naše povídání o osmibitových počítačích završíme popisem dvou méně známých typů: počítače Sharp MZ-800 a pozdního výrobku firmy Sinclair: Sam Coupé.

6. Sharp MZ-800

U nás poměrně neznámý, avšak velmi kvalitní osmibitový počítač Sharp MZ-800 byl založen, podobně jako ZX Spectrum, na procesoru Zilog Z80. Kapacita operační paměti byla 64 kB, ale pomocí přepínání paměťových bank bylo možné vytvořit i poměrně velký RAM disk (prý existovaly i RAM disky o tehdy neuvěřitelné kapacitě 2 MB). Přepínání paměťových bank bylo řešeno přes vstupně-výstupní porty, podobně jako u ostatních osmibitových počítačů založených na procesorech Z80.

Po grafické stránce byl tento počítač vybaven velmi dobře, zejména v porovnání s československými osmibity. Samostatná video RAM, která byla pro potřeby programování mapována do operační paměti, měla kapacitu 16–32 kB. Tato poměrně velká kapacita umožňovala práci ve dvou grafických režimech: 320×200 pixelů ve čtyřech barvách a 640×200 pixelů ve dvou barvách. Pokud byla použita rozšířená grafická paměť (32 kB), byl počet barev zvýšen: 320×200 pixelů v šestnácti barvách a 640×200 pixelů ve čtyřech barvách – jednalo se tedy o „lepší“ režimy, než měly tehdejší grafické karty CGA na počítačích PC!

Kromě toho byl dostupný i hardwarově podporovaný vertikální scrolling, který byl řízen speciálním (=zákaznickým) obvodem GDC. Vzhledem k nedostupnosti spritové grafiky však byla tvorba grafických efektů a animací poměrně složitá a časově náročná, protože veškeré přepočty ve vykreslované scéně musel provádět samotný procesor, což bylo zejména v rozšířených grafických režimech patrné v rychlosti vykreslování.

Obrázek 8: Sharp MZ-800

7. Sam Coupé

O počítači Sam Coupé, který je pokračovatelem vývojové řady počítačů ZX Spectrum, bylo již mnohokrát napsáno, že na trh přišel příliš pozdě a k tomu ještě ve špatné zemi (ve Velké Británii a ne v USA). Toto tvrzení asi bude pravdivé, protože tento počítač je prakticky neznámý a nijak výrazněji se nerozšířil, i když po technické stránce se jednalo o vyzrálý produkt. Použitým procesorem byl opět oblíbený Zilog Z80, tentokrát ovšem revize B. Taktovací frekvence se zvýšila z původních cca 3 MHz na 6 MHz, což zhruba odpovídá počítačům PC XT, které v té době obsahovaly hybridek Intel 8088. Kapacita operační paměti stoupla na 256 kB resp. 512 kB (podle modelu), externě bylo možné paměť rozšířit až na 4,5 MB. Paměť ROM zůstávala poměrně malá – 32 kB. O zvuk se staral čip Philips SM 1099, který dokázal vyloudit šestikanálovou stereo hudbu vytvářenou pomocí v té době oblíbené FM syntézy.

Grafické možnosti tohoto počítače byly na velmi dobré úrovni a tvořily určitý přechod mezi osmibitovými počítači a počítači šestnáctibitovými. Byly dostupné čtyři základní grafické režimy:

• Textový režim 32×24 znaků, kompatibilní se ZX Spectrem
• Textově-grafický režim 32×192 pixelů
• Grafický režim 256×192 pixelů, každý pixel může nabývat jedné ze čtyř barev a pro každý řádek lze vybrat šestnáct barev z celkového počtu 128
• Textově-grafický režim 512×192 pixelů (znakově 80 znaků na 24 řádků), každý pixel může opět nabývat jedné ze čtyř barev

Celkem bylo možné zobrazit 128 barev, pro každý řádek se totiž barevná paleta dala přepínat. Dokonce bylo možné pro každý řádek změnit grafický režim (přes obvod ASIC, konkrétně jednalo o čip Motorola MC 1377P), podobně jako u osmibitových počítačů Atari a Commodore. Pro kompatibilitu bylo možné využít grafický režim původního ZX Spectra, tj. 256×192 pixelů s barvovými atributy pro blok 8×8 pixelů.

Obrázek 9: Sam Coupé

8. Obsah dalšího pokračování

V dalším pokračování tohoto seriálu budou popsány grafické možnosti počítačů založených na procesorech Motorola 68×xx. Ano, řeč bude o slavné Amize a neméně slavném Atari ST.