Hlavní navigace

Projekt Amiga: čipová sada aneb nemusí pracovat jen procesor

20. 5. 2021
Doba čtení: 9 minut

Sdílet

 Autor: Michal Tauchman, podle licence: CC BY-SA 4.0
V minulém díle jsme absolvovali prvotní záchranu počítače před chemikáliemi z baterie. Dnes se trochu podíváme na samotnou základní desku a její čipovou sadu, která tvoří většinu charakteru počítače.

minulém díle byl odstraněn a vyměněn nebezpečný akumulátor, a tedy je nasnadě dokončit procedury okolo základní desky.

Kromě zmíněného očištění jsem ještě provedl klasickou údržbu. Usazený prach jsem vyfoukal stlačeným plynem. Na místa, kde byl prach poctivě usazený, tam pomohl štěteček.  Ten by měl být vždy antistatický, aby případně vzniklý náboj neprorazil citlivé součástky.

Provedení základní desky a co je multitasking

Tedy desku máme opět v jednom kuse, a tak by bylo na místě si ji trochu prohlédnout. Součástky jsou pouze po jedné straně a musím uznat, že celá je velmi čistá a přehledná. Co se mi moc líbí, jsou úžasné popisky veškerých hlavních čipů a cest, tj. kromě jmen čipů (které si projdeme později trochu důkladněji) tu máme i popisky – Data path, Audio filter atp. Moc hezké a srdce elektronika zaplesá, protože zorientovat se na takové desce je opravdu radost. Navíc autoři Amigy měli kromě citu k počítačům i vtip, protože kde jinde najdete na desce jména rockových skupin a písniček?

B-52 - Rock Lobster na základní desce Amigy 500+
Autor: Michal Tauchman, podle licence: CC BY-SA 4.0

B-52 – Rock Lobster na základní desce Amigy 500+

Musím říct, že je mi podobný přístup sympatický, protože je vidět, že takový stroj vytvářel někdo s nadšením a se správnou dávkou bláznivosti. Ostatně jak už jsem říkal, to si myslím, že je jeden z důvodů, proč Amiga tak dlouho kralovala – i přes mainstreamové prodeje to vlastně bylo dílo od počítačových nadšenců. A to byl i bohužel důvod, proč tato značka zmizela ze světa – trh PC ovládly velké společnosti s obrovskými finančními rezervami, nakoply výrobu výkonných CPU, pokročilých rozšiřujících karet, a začaly tlačit na trh, zatímco tyto, buďme romantičtí a řekněme „s láskou a citem” navržené, kompaktní stroje pomalu stagnovaly, načež je modulární PC úplně převálcoval.

Dnes značka Amiga žije, jak již jsem zmínil v historii, jako „zombie”. Značka jako taková  stále ještě existuje, nicméně si jej už roky stále přehazují jako horký brambor, sem tam vydají prohlášení o novém úžasném stroji, který připravují, a zase to vše utichne. Občas vydali novou verzi Workbenche (Amiga OS), nicméně jestli se Wiki nemýlí, tak poslední takový OS byla verze 4.1 vydána v roce 2006 na PowerPC architekturu.

Nepochybuji o tom, že spousta dobových fanoušků sní (nebo snila) o návratu Amigy, nicméně se obávám, že to se nikdy nestane. Stejně jako Atari či novodobější Nokia – sice pod těmito brandy vznikají nové výrobky, nicméně ty mají pramálo společného s původní značkou. Nechci být pesimista, nicméně si myslím, že novodobá Amiga by dopadla stejně.

Ale to jsme zase utekli od vlastního pravého a originálního stroje. Když už jsme tu desku měli tak hezky venku, chtělo by se to na ní podívat trochu v detailu. Hlavně na jednotlivé hlavní čipy, které dělají Amigu Amigou – díky nim předběhla svoji dobu a dlouho byla nedostižná.

V těchto časech totiž PC používala hrubý výkon CPU, tj. prakticky vše šlo přes procesor a ten to musel upočítat. Nicméně výkon tehdejších CPU nebyl dostatečný, a tak PC v multimediálních oblastech hrubě zaostávaly. Mnoho z nich nemělo zvukovou kartu, tak si museli vystačit s „pípákem” – PC speakerem a původní grafické karty také neuměly nabídnout zrovna moc barevné orgie, navíc neuměly žádnou akceleraci, na starost měly pouze zobrazit obraz na monitoru.

Amiga na to šla úplně jinak – ta vycházela z řady speciálně navržených čipů, které spolupracovaly. Nicméně tím nechci říct, že byla jediná, kdo to tak dělal, většina konzolí a osmibitů té doby používala stejný způsob práce s daty, nicméně Amiga tuhle kooperaci měla dokonale vyladěnou. Tím nabídla jako jedna z prvních něco tenkrát nevídaného – multitasking. Tohle slovo byla velká mantra Amigistů, kolikrát jsem slyšel o tom, jak Amigisti formátovali, přehrávali hudbu a k tomu se vrtali ve Workbenchi. Vše naráz.

Dneska to zní úsměvně, ale tenkrát to byla hodně nevídaná věc. Většina počítačů té doby uměla zpracovávat jen jeden úkol (i samotný systém s tím počítal), na další se muselo čekat, až se uvolní kapacita. U Amigy si každý z čipů zpracovává svůj proces souběžně, sahá si přes přímý přístup do operační paměti pro data a CPU jim je případně připravuje a počítá své úlohy. Čipy tedy nejsou permanentně závislé na CPU a pracují do jisté míry autonomně, čímž šetří výpočetní výkon a umožňují zpracování více úloh současně.

Čipová sada

Když už jsem v minulé kapitole zmínil čipovou sadu počítače a její unikátní (na tehdejší dobu) vlastnosti, bylo by vhodné se jí věnovat zlehka hlouběji. Za ten prach na desce na fotkách se omlouvám, po očištění mi tu chvíli ležela bokem, a tak tam stihl zase nějaký napadat.

Detail základní desky - ROM paměť se zavaděčem Kickstart (dole), nahoře klasický CPU Motorola 68k.
Autor: Michal Tauchman, podle licence: CC BY-SA 4.0

Detail základní desky – ROM paměť se zavaděčem Kickstart (dole), nahoře klasický CPU Motorola 68k.

Detail základní desky - vlevo dole čip Gary, vpravo dole Paula, vpravo uprostřed Fat Agnus a pak různé drobné podpůrné IO. Vlevo uprostřed je vyměněný akumulátor a nad ním část sběrnice rozšiřujicího slotu.
Autor: Michal Tauchman, podle licence: CC BY-SA 4.0

Detail základní desky – vlevo dole čip Gary, vpravo dole Paula, vpravo uprostřed Fat Agnus a pak různé drobné podpůrné IO. Vlevo uprostřed je vyměněný akumulátor a nad ním část sběrnice rozšiřujicího slotu.

Detail na RAM paměti počítače (Chip RAM 1MB).
Autor: Michal Tauchman, podle licence: CC BY-SA 4.0

Detail na RAM paměti počítače (Chip RAM 1MB).

Detail na jeden ze dvojice CIA čipů (zde Even), floppy kabel a drobná elektrotechnická bižuterie.
Autor: Michal Tauchman, podle licence: CC BY-SA 4.0

Detail na jeden ze dvojice CIA čipů (zde Even), floppy kabel a drobná elektrotechnická bižuterie.

Pohled na větší část základní desky, čip Denise je pod videovýstupem, CIA čipy leží pod ostatními V/V porty.
Autor: Michal Tauchman, podle licence: CC BY-SA 4.0

Pohled na větší část základní desky, čip Denise je pod videovýstupem, CIA čipy leží pod ostatními V/V porty.

V úvodu jsem se záměrně nevěnoval čipům a jejich rozdílům v jednotlivých modelech, jelikož si nemyslím, že by někoho úplně bavilo číst podrobnosti, kterými se každý model lišil.

Nicméně by bylo záhodno se věnovat čipům, které se tu přede mnou rozkládají na desce. Model 500+ byl vybaven vylepšenou čipovou sadou zvanou ECS, což je zkratka pro Enhanced Chip Set (starší Amigy měly sadu zvanou OCS – Original Chip Set, a následující AGA – Advanced Graphics Architecture).

Fat Agnus – nadřazený řídící čip, který se stará o koordinaci spolupráce mezi jednotlivými čipy. Především řízení přístupů do paměti, kdy funguje jako DMA kontrolér, a řídí přístup jednotlivých čipů přímo do paměti – tj. data nemusí putovat přes CPU a tím se šetří jeho strojový čas. Stará se také o časování obrazu a zastupuje Blitter (BLock Image Transfer) – přesun bloků (typicky obrazových) dat vysokou rychlostí v paměti.

Pozn. jeden ze čtenářů mne upozornil na takovou perličku, a to, že dobové časopisy občas psaly místo Agnus slovo Angus, což je plemeno skotu. Asi bych mohl s nadsázkou poznamenat, že místní autoři byli zřejmě zmateni z počítačů vyráběných v JZD Slušovice.

Paula – tento čip se za působnost Amigy nikdy nezměnil, protože nebylo potřeba. Paula se částečně stará o řízení FDD mechaniky, řízení přerušení, vstupní data z ovladačů, a o to, co z nemalé stránky dělalo Amigu Amigou – zvuk. Zvukové schopnosti tohoto čipu byly natolik dobré, že v počátcích prakticky neměly konkurenci, a až do konce výroby nebylo třeba tento čip nijak upravovat. Ostatně když si srovnáte ozvučení her ST a Amigy (přijde později), je celkem jasné, kdo z tohoto srovnání musí vyjít vítězně.

Čip obsahuje čtyři kanály přehrávající osmibitové PCM samply. Data jsou čipem nejčastěji přebírána přímým přístupem do paměti (DMA), čímž přehrávání nezatěžuje CPU. Kanály jsou rozděleny do konfigurace 2+2 pro levý a pravý výstup.

Denise – grafický čip, starající se o zobrazení. Také zpracovává vstupní data z joy/mouse portů. V 500+ je tento čip ve verzi s vysokým rozlišením (podporuje režim SuperHiRes).

V 15 kHz módu dokáže nabídnout rozlišení:

  • SuperHires až 1280×256 (PAL) ve čtyřech barvách (vybírané z palety 64 barev). V prokládaném režimu to je dokonce 1280×512 (PAL) ve čtyřech barvách z plné palety 4096 barev.
  • Pro typickou produktivní práci je navrženo rozlišení Hires 640×256/640×512 (PAL non-interlaced/interlaced) se šestnácti barvami z palety 4096.
  • Lores rozlišení jsou typicky používána pro hry, 320×256/320×512 (PAL non-interlaced/interlaced) s 32 současně zobrazitelnými barvami z palety 4096. Tento mód také zároveň podporuje tzv. HAM (Hold-And-Modify), což je takový technický trik pro zobrazení více barev na obrazovce, než čip běžně dokáže (až celou paletu 4096 barev). Typicky se používá pro zdigitalizované fotografie a statické obrázky.

Gary – podpůrný čip, starající se o řízení sběrnice, a také obsahuje některé podpůrné funkce pro FDD. V původním modelu (Amiga 1000) byly jeho funkce zastoupeny diskrétními samostatnými čipy.

ODD CIA – podpůrné vstupně/výstupní čipy (ODD a Even jsou ve dvojici). Řízení vstupních/výstupní zařízení – paralelní port, další podpůrné funkce FDD, klávesnice a tlačítko myši/joysticku (to poslední mne zarazilo, ale podle nalezených informací, tak Paula řeší směrová data a CIA tlačítka).

Even CIA – další řízení FDD, sériové porty a některé funkce paralelního portu.

Pak zde máme už typické komponenty – RAM paměť, ROM se zavaděčem Kickstart a CPU – klasická Motorola 68000.

Motorola 68k je šestnáctibitový mikroprocesor (externě, interně je třicetidvoubitový) typu CISC. Byl vydán již v roce 1979, ale díky promyšlenému návrhu a solidnímu výkonu se toto jeho základní provedení udrželo v počítačích až do začátku devadesátých let. Běží zde na frekvenci 7,09 MHz (PAL).

Pozn. procesor Motorola 68000 byl v komunistických zemích zakázaným zbožím, a to kvůli jeho původnímu využití – řídící čip amerických raket Pershing. Z toho důvodu se tu lokálně „licencovaly" hlavně procesory 8080 (MHB 8080A) a Z80 (UA880D). Pojem licencovaly berte prosím opravdu s nadsázkou – v realitě to znamenalo, že se nějaký obyvatel vydal do těch idealisticky nekompatibilních zemí, kde zakoupil zmíněný výdobytek (třeba Intel 8080), dovezl ho sem, a tady ho pak strčili pod jemnou brusku a vrstvu po vrstvě obrousili, ofotili a začali vyrábět sami.

Procesor MHB 8080A je kopií procesoru Intel 8080, vzniklou díky velmi svéráznému způsobu licencování tehdejší vládnoucí stranou. Zde je vyfocen na desce počítače PMI 80, určeného pro školní výuku programování. CPU 8080 vyžadoval pro svoji funkci několik podpůrných čipů.
Autor: Michal Tauchman, podle licence: CC BY-SA 4.0

Procesor MHB 8080A je kopií procesoru Intel 8080, vzniklou díky velmi svéráznému způsobu licencování tehdejší vládnoucí stranou. Zde je vyfocen na desce počítače PMI 80, určeného pro školní výuku programování. CPU 8080 vyžadoval pro svoji funkci několik podpůrných čipů.

RAM paměti u Amigy se dělí na dva druhy Chip RAM (Slow RAM) a Fast RAM. Rozdíl mezi nimi je v tom, že k Chip RAM mohou přistupovat vlastní čipy počítače skrz DMA. K Fast RAM má přístup pouze CPU. Moje 500+ má 1MB Chip RAM. Fast RAM nemá žádnou, to je typicky upgrade pomocí rozšiřujících modulů. Účel této paměti je zrychlení CPU ve zpracování instrukcí (není u ní omezován přístupem ostatních čipů ke sdílené paměti).

ROM obsahuje tzv. Kickstart. To jsou základní inicializační rutiny, které po spuštění počítače inicializují základní HW, pokusí se najít bootovatelnou jednotku (FDD, HDD), a spustit aplikaci. Pokud žádné bootovatelné médium nenajde, zobrazí na obrazovce úvodní screen a systém čeká na jeho vložení. Moje 500+ zobrazuje po startu V2.0 (37.175), což je verze 2.04 (a stejný informační popisek vidíme i na samotném čipu).

MIF21_Dolejsova

Tady je náhled na celou základní desku. V projektu XL jsem vyznačoval jednotlivé čipy barvou a popisem, u Amigy netřeba, popis čipů už zařídil výrobce:

Zde je v náhledu celá MB počítače. Popisováním čipů se nemusím zdržovat, výrobce to již udělal za mne.
Autor: Michal Tauchman, podle licence: CC BY-SA 4.0

Zde je v náhledu celá MB počítače. Popisováním čipů se nemusím zdržovat, výrobce to již udělal za mne.

Tím jsme se trochu podívali, s jakým hardware tu máme čest. Ale žije vůbec? Amigu jsem dostal naprosto holou, jen samotný stroj, bez ničeho. První záležitostí bylo sehnat/vyrobit zdroj, kterým ji budu napájet. A tady nastal trochu zádrhel. Nicméně o tom bude další část série.