Войти
Набор микросхем Amiga Оригинальный набор микросхем (OCS ) набор микросхем, который использовался в самых ранних компьютерах Commodore Amiga и определял графические и звуковые возможности Amiga. На смену ему пришел слегка улучшенный Enhanced Chip Set (ECS) и значительно улучшенный Advanced Graphics Architecture (AGA).
Исходный чипсет появился в моделях Amiga, выпущенных между 1985 и 1990 годами: Amiga 1000, Amiga 2000, Amiga CDTV и Amiga 500.
Набор микросхем, который дал Amiga ее уникальные графические особенности, состоит из трех основных «нестандартных» микросхем; Агнус, Дениз и Паула. И оригинальный набор микросхем, и улучшенный набор микросхем были изготовлены с использованием технологии NMOS logic дочерней компанией Commodore по производству микросхем, MOS Technology. Согласно Джею Майнеру, набор микросхем OCS был изготовлен с использованием технологического процесса 5 мкм, а AGA Lisa был реализован с использованием процесса 1,5 мкм. Все три нестандартных микросхемы изначально были упакованы в 48-контактные DIP ; более поздние версии Agnus, известные как Fat Agnus, были упакованы в 84-контактный PLCC.
Agnus - центральный чип в конструкции. Он контролирует весь доступ к RAM микросхемы как центрального процессора 68000, так и других заказных микросхем, используя сложную систему приоритетов. Agnus включает в себя подкомпоненты, известные как блиттер (быстрая передача данных в памяти без вмешательства процессора) и Copper (сопроцессор с синхронизацией видео). Исходный Agnus может адресовать 512 КБ ОЗУ микросхемы. В более поздних версиях, получивших название «Fat Agnus», была добавлена псевдо-быстрая RAM 512 КБ, которая для ECS была изменена на 1 МБ (иногда называемую «Fatter Agnus»), а затем на 2 МБ ОЗУ для микросхемы.
Дениз - главный видеопроцессор. Без использования overscan графический дисплей Amiga имеет ширину 320 или 640 пикселей на 200 (NTSC ) или 256 (PAL ) пикселей в высоту.. Дениз также поддерживает чересстрочную развертку, которая удваивает разрешение по вертикали за счет навязчивого мерцания на типичных мониторах той эпохи. Используется Planar растровая графика, которая разбивает отдельные биты на пиксель на отдельные области памяти, называемые битовыми плоскостями. При нормальной работе Denise позволяет использовать от одной до пяти битовых плоскостей, давая от двух до 32 уникальных цветов. Эти цвета выбираются из палитры из 4096 цветов (четыре бита на компонент RGB ). Шестая битовая плоскость доступна для двух специальных видеорежимов: Halfbrite mode и Hold-And-Modify (HAM). Дениз также поддерживает восемь спрайтов, однопиксельную прокрутку и режим «двойного игрового поля». Дениз также обрабатывает ввод с помощью мыши и цифрового джойстика.
Paula - это в первую очередь аудиочип с четырьмя независимыми звуковыми каналами 8-бит PCM, каждый из которых поддерживает 65 уровней громкости (без звука на максимуме объем) и скорость вывода сигнала от примерно 20 выборок в секунду до почти 29000 выборок в секунду. Паула также обрабатывает прерывания и различные функции ввода-вывода, включая дисковод гибких дисков, последовательный порт и.
Между набором микросхем OCS и гораздо более ранним и более простым набором микросхем семейства 8-битного семейства Atari <188 есть много общего - как в общей функциональности, так и в разделении функций на три компонентных чипа.>домашних компьютеров, состоящих из микросхем ANTIC, GTIA и POKEY ; оба набора микросхем были концептуально разработаны Джеем Майнером, что объясняет их сходство.
Микросхема Agnus полностью контролирует работу всего набора микросхем. Все операции синхронизируются с положением видеолуча. Это включает доступ к встроенному RAM, известному как чип RAM, потому что набор микросхем имеет к нему доступ. И центральный процессор 68000, и другие элементы набора микросхем должны выполнять арбитраж для доступа к ОЗУ микросхемы через Agnus. С точки зрения вычислительной архитектуры это Прямой доступ к памяти (DMA), где Agnus - это контроллер DMA (DMAC).
Agnus имеет сложную и основанную на приоритетах политику доступа к памяти, которая пытается наилучшим образом координировать запросы на доступ к памяти среди конкурирующих ресурсов. Например, выборка данных битовой плоскости имеет приоритет над передачей блиттера, поскольку немедленное отображение данных кадрового буфера считается более важным, чем обработка памяти блиттером. Agnus также пытается упорядочить доступы таким образом, чтобы циклы шины ЦП перекрывали циклы DMA. Поскольку исходный процессор 68000 в Amigas имел тенденцию получать доступ к памяти только в каждом втором доступном цикле памяти, Agnus использует систему, в которой сначала выделяются «нечетные» циклы доступа к памяти и по мере необходимости для критичного по времени DMA заказного чипа, в то время как оставшиеся циклы доступны для ЦП, таким образом, ЦП обычно не блокируется из-за доступа к памяти и, кажется, не замедляется. Однако некритичный ко времени пользовательский доступ к микросхеме, такой как блиттерная передача, может использовать любые запасные нечетные или четные циклы, и, если установлен флаг «BLITHOG» (блиттер-сборщик), Agnus может заблокировать четные циклы из CPU из уважения к блиттеру.
Тайминги Agnus измеряются в «цветных часах» 280 нс. Это эквивалентно двум пикселям с низким разрешением (140 нс) или четырем пикселям с высоким разрешением (70 нс). Как и Дениз, эти тайминги были разработаны для отображения на домашних телевизорах и могут быть синхронизированы с внешним источником синхронизации.
Блиттер является подкомпонентом Agnus. «Блит» - это сокращение для «передачи блочного изображения» или блит-бита. Блиттер - это высокопараллельный модуль передачи памяти и логических операций. Он имеет три режима работы: копирование блоков памяти, заполнение блоков (например, заливка полигонов) и рисование линий.
Блиттер позволяет быстро копировать видеопамять, что означает, что ЦП может быть освобожден для других задач. Блиттер в основном использовался для рисования и перерисовки графических изображений на экране, так называемых «бобов», сокращенно от «блиттерных объектов».
Режим блочного копирования блиттера принимает от нуля до трех источников данных в памяти, называемых A, B и C, выполняет программируемую логическую функцию для источников данных и записывает результат в целевую область, D. Любая из этих четырех областей может перекрываться. Блиттер работает либо от начала блока до конца, так называемый «восходящий» режим, либо в обратном «нисходящем» режиме.
Блоки «прямоугольные»; они имеют «ширину», кратную 16 битам, высоту, измеряемую в «строках», и расстояние «шага» для перехода от конца одной строки к следующей. Это позволяет блиттеру работать с любым разрешением видео до 1024 × 1024 пикселей. Копия автоматически выполняет логическую операцию для каждого пикселя. Эти операции обычно описываются с помощью minterms. Чаще всего это используется для прямого копирования (D = A) или для применения маски пикселей вокруг скопированных объектов (D = (C AND B) OR A). Копия также может сдвигать каждую строку от 0 до 15 пикселей. Это позволяет блиттеру рисовать со смещением пикселей, не кратным 16.
Эти функции позволяют Amiga быстро перемещать окна графического интерфейса пользователя по экрану, поскольку каждое из них представлено в графическом пространстве памяти как прямоугольный блок памяти. который может быть перемещен в любое требуемое место памяти экрана по желанию.
Линейный режим блиттера рисует линии толщиной в один пиксель, используя линейный алгоритм Брезенхема. Он также может применить к строке 16-битный повторяющийся шаблон. Линейный режим также может использоваться для рисования повернутых бобов: каждая строка данных боба используется как образец линии, в то время как линейный режим рисует наклонный боб линия за линией.
Режим заполнения блиттера используется для заполнения построчных горизонтальных промежутков. В каждом диапазоне он считывает каждый пиксель по очереди справа налево. Каждый раз, когда он считывает установленный пиксель, он включает или выключает режим заполнения. Когда режим заливки включен, он устанавливает каждый пиксель, пока режим заливки не будет отключен или линия не закончится. Вместе эти режимы позволяют блиттеру рисовать отдельные плоские закрашенные полигоны. Позднее Amigas стала использовать для многих операций комбинацию более быстрого процессора и блиттера.
Медь - еще один субкомпонент Agnus; Название сокращено от «сопроцессор». Copper - это программируемый конечный автомат , который выполняет запрограммированный поток команд, синхронизированный с видеооборудованием.
Когда он включен, медь имеет три состояния; либо чтение инструкции, либо ее выполнение, либо ожидание определенного положения видеолуча. Copper запускает программу под названием Copper list параллельно с основным CPU. Copper работает синхронно с видеолучевым лучом, и его можно использовать для выполнения различных операций, требующих синхронизации видео. Чаще всего он используется для управления выводом видео, но он может выполнять запись в большинство регистров набора микросхем и, таким образом, может использоваться для инициирования блит-битов, установки регистров звука или прерывания процессора.
Список Copper содержит три типа инструкций, каждая из которых представляет собой пару из двух байтов, всего четыре байта:
Длина программы медного списка ограничена временем выполнения. Copper перезапускает выполнение списка Copper в начале каждого нового видеокадра. Не существует явной инструкции «окончания»; вместо этого инструкция WAIT используется для ожидания места, которое никогда не будет достигнуто.
При нормальных обстоятельствах Amiga генерирует собственные тайминги видео, но Agnus также поддерживает синхронизацию системы с внешним сигналом для достижения синхронизации с внешним видеооборудованием. На этом разъеме также имеется 1-битный выход, который указывает, выводит ли Amiga цвет фона или нет, что позволяет легко накладывать видео Amiga на внешнее видео. Это сделало Amiga особенно привлекательной в качестве генератора символов для заголовков видео и трансляций, поскольку она избегала использования и затрат на блоки chromakey, которые потребовались бы без поддержки genlock. Поддержка возможностей переразвертки, чересстрочной развертки и генерации, а также тот факт, что синхронизация отображения была очень близка к стандартам вещания (NTSC или PAL), сделали Amiga первым идеальным компьютером для видео целей, и действительно, он использовался во многих студиях для оцифровка видеоданных (иногда называемая захватом кадров), субтитры и интерактивные видеоновости.
Дениз запрограммирована на выборку плоских видеоданных от одной до пяти битовых плоскостей и преобразование их в поиск цвета. Количество битовых плоскостей произвольно, поэтому, если 32 цвета не нужны, вместо них можно использовать 2, 4, 8 или 16. Количество битовых плоскостей (и разрешение) можно изменить на лету, обычно с помощью Copper. Это позволяет очень экономно использовать ОЗУ и балансировать скорость обработки ЦП с графической сложностью при выполнении из ОЗУ микросхемы (в режимах, превышающих 4 бит на пиксель в lorez или 2 бит на пиксель в найме, используйте дополнительные каналы DMA, которые могут замедлить или временно остановить процессор. на обычные неконфликтные каналы). Также может быть шестая битовая плоскость, которая может использоваться в трех специальных графических режимах:
В Extra-HalfBrite (EHB), если пиксель установлен на шестой битовой плоскости, яркость обычных 32 цветных пикселя уменьшается вдвое. Ранние версии Amiga 1000, продаваемые в США, не имели режима Extra-HalfBrite.
В Hold-and-Modify (HAM) каждый 6-битный пиксель интерпретируется как два бита управления и четыре бита данных. Четыре возможных перестановки управляющих битов: «установить», «изменить красный», «изменить зеленый» и «изменить синий». При "set" четыре бита данных действуют как обычный 16-цветный дисплей. С помощью одного из «изменить» красный, зеленый или синий компонент предыдущего пикселя модифицируется до значения данных, а два других компонента сохраняются от предыдущего пикселя. Это позволяет одновременно отображать все 4096 цветов на экране и является примером аппаратного сжатия изображения с потерями.
В режиме двойного игрового поля, вместо того, чтобы действовать как один экран, два «игровых поля» по восемь цветов каждое (по три битовых плоскости) рисуются друг над другом. Они независимо прокручиваются, а цвет фона верхнего игрового поля «просвечивает» нижележащему игровому полю.
Существует два горизонтальных графических разрешения: «lowres» с пикселями 140 нс и «hires» с пикселями 70 нс, ширина по умолчанию - 320 или 640 пикселей по горизонтали без использования переразвертки. Поскольку вывод пикселей регулируется основными системными часами, которые основаны непосредственно на часах цветовой синхронизации NTSC, эти размеры почти заполняют ширину стандартного телевизора, только с тонкой границей «недостаточного сканирования» между графикой и рамкой экрана при сравнении ко многим другим современным домашним компьютерам, чтобы они выглядели ближе к игровой приставке, но с более мелкими деталями. Вдобавок ко всему, Дениз поддерживает достаточно обширную развертку; технически могут быть указаны режимы с достаточным объемом данных до 400 или 800 пикселей (+ 25%), хотя на самом деле это полезно только для прокрутки и специальных эффектов, которые включают частичное отображение большой графики, поскольку отдельный предел оборудования достигается на 368 ( или 736) пикселей, что является максимумом, который может поместиться между концом одного периода гашения и началом следующего - хотя маловероятно, что даже такое количество пикселей будет видно на любом дисплее, кроме выделенного монитора, который позволяет регулировать ширина горизонтальной развертки, так как большая часть изображения по замыслу будет плавно исчезать за лицевой панелью экрана (или, на ЖК-дисплеях, обрезаться по краю панели). Из-за очень регулярной структуры времени Amiga по отношению к строкам развертки и распределению ресурсов DMA для различных целей, помимо обычной графики «игрового поля», увеличенное горизонтальное разрешение также является компромиссом между количеством пикселей и количеством доступных аппаратных спрайтов по мере увеличения слоты DMA, выделенные для видео игрового поля, в конечном итоге захватывают часть (от 1 до 7 из всех 8) движка спрайтов. [3]. Вертикальное разрешение без переразвертки составляет 200 пикселей для NTSC Amiga 60 Гц или 256 пикселей для PAL Amiga 50 Гц. Это можно увеличить вдвое, используя чересстрочный дисплей, и, как и в случае с горизонтальным разрешением, увеличить с помощью переразвертки, до максимума 241 (или 483) для NTSC и 283 (567) для PAL (чересстрочные режимы получают один дополнительная строка в качестве максимума определяется количеством строк, взятых из доступного общего количества путем гашения и синхронизации, а общее количество строк развертки в режимах без чересстрочной развертки составляет половину исходного, нечетного числа строк с чересстрочной разверткой согласно спецификации широковещательной передачи, округленного в меньшую сторону).
Дениз может составлять до восьми спрайтов шириной 16 пикселей на строку развертки (в автоматическом режиме) сверху, снизу или между игровыми полями, а также обнаруживать столкновения между спрайтами и игровыми полями или между спрайтами.. Эти спрайты имеют три видимых цвета и один прозрачный цвет. При желании соседние пары спрайтов могут быть «прикреплены» для создания единого 15-цветного спрайта. Используя манипуляции с медным регистром или регистром ЦП, каждый «канал» спрайта можно повторно использовать несколько раз в одном кадре, чтобы увеличить общее количество спрайтов на кадр. Регистры положения спрайтов также могут быть изменены во время строки сканирования, увеличивая общее количество спрайтов на одной строке сканирования. Однако данные спрайта или форма извлекаются только один раз для каждой строки сканирования и не могут быть изменены. Первой игрой для Amiga, в которой использовались регистры изменения положения спрайтов во время сканирования, была Hybris, выпущенная в 1988 году.
Наконец, Дениз отвечает за обработку ввода X / Y мыши / джойстика.
Микросхема Paula (технология MOS 8364 R4), используемая в кристалле Amiga 1000 
микросхема Paula (технология MOS 8364 R4) Чип Paula, от MOS Technology, является контроллером прерываний , но также включает логику для воспроизведения звука, управления дисководом гибких дисков, последовательного порта ввода / вывода и сигналов двух и трех кнопок мыши / джойстика. Логика осталась функционально идентичной для всех моделей Amiga от Commodore.
Паула имеет четыре управляемых DMA 8-битных PCM звуковых канала сэмплов. Два звуковых канала микшируются в левый аудиовыход, а два других микшируются в правый выход, создавая стерео аудиовыход. Единственный поддерживаемый формат аппаратного образца - это линейный 8-битный формат со знаком с дополнением до двух. Каждый звуковой канал имеет независимую частоту и 6-битный регулятор громкости (64 уровня). Внутри аудиооборудование реализовано четырьмя конечными автоматами, каждый из которых имеет восемь различных состояний.
Кроме того, оборудование позволяет одному каналу в паре каналов модулировать период или амплитуду другого канала. Он редко используется на Amiga из-за лучшего управления частотой и громкостью, но может использоваться для достижения различных видов тремоло и вибрато, и даже элементарного FM-синтез эффекты.
Звук можно выводить двумя способами. Чаще всего используется звук, управляемый DMA. Как объяснялось в обсуждении Agnus, доступ к памяти является приоритетным, и для каждого из четырех звуковых каналов доступен один слот DMA на строку развертки. На обычном дисплее NTSC или PAL воспроизведение звука DMA ограничено максимальной выходной скоростью 28867 значений на канал (PAL: 28837) в секунду, что составляет 57674 (PAL: 57734) значений в секунду на каждом стереовыходе. Эту скорость можно увеличить с помощью наборов микросхем ECS и AGA, используя видеорежим с более высокой частотой горизонтальной развертки.
. В качестве альтернативы, Паула может сигнализировать ЦП, чтобы загрузить новую выборку в любой из четырех буферов вывода звука, генерируя прерывание, когда требуется новый образец. Это обеспечивает выходную скорость, превышающую 57 кГц на канал, и увеличивает количество возможных голосов (одновременных звуков) за счет программного микширования.
Amiga содержит аналоговый фильтр нижних частот (фильтр реконструкции ), который является внешним по отношению к Пауле. Фильтр представляет собой фильтр нижних частот с 12 дБ / октаву Баттерворта примерно на 3,3 кГц. Фильтр можно применить только глобально ко всем четырем каналам. В моделях после Amiga 1000 (за исключением самой первой версии Amiga 500) яркость светодиода питания используется для индикации состояния фильтра. Фильтр активен, когда светодиод имеет нормальную яркость, и отключается при затемнении (на ранних моделях Amiga 500 светодиод полностью погас). Модели, выпущенные до Amiga 1200, также имеют статический фильтр нижних частот типа «ручка тона», который включается независимо от дополнительного «светодиода». Этот фильтр представляет собой фильтр нижних частот 6 дБ / октаву с частотой среза 4,5 или 5 кГц.
Позже была разработана программная технология, позволяющая воспроизводить 14-битный звук путем объединения двух каналов с разной громкостью. В результате получается два 14-битных канала вместо четырех 8-битных каналов. Это достигается воспроизведением старшего байта 16-битной выборки на максимальной громкости и младшего байта на минимальной громкости (оба диапазона перекрываются, поэтому младший байт необходимо сдвинуть вправо на два бита). Операция битового сдвига требует небольших затрат ЦП или блиттера, тогда как обычное 8-битное воспроизведение почти полностью управляется DMA. Этот метод был включен в настраиваемую аудиоподсистему AHI, что позволяет совместимым приложениям прозрачно использовать этот режим.
Контроллер гибких дисков необычайно гибок. Он может читать и записывать необработанные битовые последовательности непосредственно с и на диск через DMA или программируемый ввод-вывод со скоростью 500 (двойная плотность ) или 250 кбит / с (одинарная плотность или GCR). MFM или GCR были двумя наиболее часто используемыми форматами, хотя теоретически можно было использовать любой код с ограниченной длиной серии. Он также предоставляет ряд удобных функций, таких как синхронизация по слову (в кодировке MFM обычно используется $ 4489 как синхронизирующее слово ). Кодирование / декодирование MFM обычно выполняется с помощью блиттера - один проход для декодирования, три прохода для кодирования. Обычно вся дорожка читается или записывается за один раз, а не посекторно; это позволило избавиться от большинства межсекторных промежутков, которые необходимы большинству форматов гибких дисков для безопасного предотвращения «просачивания» записанного сектора в ранее существовавший заголовок следующего сектора из-за колебаний скорости привода. Если все секторы и их заголовки всегда записываются за один раз, такое кровотечение является проблемой только в конце дорожки (которая все равно не должна выходить за пределы ее начала), так что для каждой дорожки требуется только один промежуток. Таким образом, для собственного формата дисков Amiga необработанная емкость 3,5-дюймовых дисков DD была увеличена с типичных 720 КБ до 880 КБ, хотя файловая система более ранних моделей Amiga была не идеальной. снова уменьшил это до примерно 830 КБ фактических данных полезной нагрузки.
В дополнение к собственному формату 3,5-дюймового диска 880 КБ, контроллер может обрабатывать многие внешние форматы, такие как:
Amiga 3000 представила специальную, двойную скоростной дисковод для гибких дисков, который также позволял использовать диски высокой плотности с двойной емкостью без каких-либо изменений в контроллере гибких дисков Паулы.
Последовательный порт находится в зачаточном состоянии, использует только запрограммированный ввод / вывод и не имеет буфера FIFO. Однако можно выбрать практически любую скорость передачи данных, включая все стандартные скорости, скорость MIDI, а также чрезвычайно высокие пользовательские скорости.
| Выпущена | Акроним | Модели, в которых он использовался |
|---|---|---|
| 1985 | OCS | A1000, A2000, A500 |
| 1989 | Ranger | Отменено Commodore и заменено на ECS из-за высокой стоимости |
| 1990 | ECS | A3000, A500 +, A600, A2000 |
| 1992 | AGA | A1200, A4000, CD32 |
| - | AAA | Отменено от Commodore в 1993 году из-за его высокой стоимости и замененного на Hombre |
| - | Commodore AA + Chipset | Планировалось на бумаге для бюджетных Amigas, но никогда не проектировалось |
| - | Homb re | Никогда не выпускался из-за банкротства Commodore в 1994 году |
Портал Amiga 