پائولا، اگنس و دنیس

سه تراشه‌ای که دنیای گرافیک و صدا را متحول کردند
PAULA ⬡ صدا AGNUS ⬡ مدیریت DENISE ⬡ گرافیک

این سه تراشه — پائولا، اگنس و دنیس — قلب تپنده آمیگا بودند. هر کدام وظیفه‌ای مشخص داشتند و در کنار هم، کامپیوتری ساختند که دهه‌ها جلوتر از زمانش بود. این تراشه‌ها پدر جد کارت‌های گرافیک و مادربردهای صدای حرفه‌ای دهه بعد هستند. تراشه اگنس را در مقاله اختصاصی آمیگااستور بررسی کنید.

پائولا؛ جادوگر صدا

تراشه پائولا شامل مدار منطقی برای پخش صدا، کنترل درایو فلاپی دیسک، ورودی/خروجی پورت سریال و دکمه‌های ماوس/جوی‌استیک است. این تراشه از نظر عملکرد در تمام مدل‌های آمیگا که کمودور ارائه کرد یکسان باقی ماند. پائولا توسط گلن کلر طراحی شده است. نامش مخفف ساختگی Ports, Audio, UART and Logic است — و اتفاقاً نام دوست‌دختر طراح تراشه هم هست!

چیزی که پائولا را انقلابی کرد این بود که می‌توانست صدای نمونه‌برداری شده را از حافظه پخش کند بدون اینکه نیازی به پردازنده مرکزی برای انجام بخش عمده کار داشته باشد. مقایسه‌ای اینجا می‌تواند کمک کند: در مکینتاش اپل آن زمان، برای پخش یک صدا، پردازنده باید بیت بعدی داده نمونه را بیش از ۲۲۰۰۰ بار در ثانیه در رجیستر صدا بارگذاری می‌کرد و هر کاری را که در آن لحظه انجام می‌داد قطع می‌کرد. پردازنده فقط می‌تواند یک کار در یک زمان انجام دهد — بنابراین عملاً خیلی کند می‌شد.

در آمیگا، پردازنده به پائولا می‌گوید نمونه کجای رم چیپ ذخیره شده، برای چه مدت باید پخش شود و با چه سرعتی. بعد پائولا صدا را کاملاً بدون دخالت پردازنده پخش می‌کند — مگر اینکه نیاز به قطع زودهنگام صدا باشد.

مثال ساده‌ای این تفاوت را روشن می‌کند. در نظر بگیرید در حال پختن کیک هستید و می‌خواهید همزمان موسیقی گوش دهید. شما پردازنده هستید. در آمیگا و مکینتاش تقریباً با سرعت یکسان کار می‌کنید — در زندگی واقعی دقیق نیست اما مثال به اندازه کافی نزدیک است. سی‌دی صدایی است که می‌خواهید بشنوید، در رم بارگذاری شده، و سی‌دی پلیر تولیدکننده صداست — مثل مدار خروجی صدا در مکینتاش یا تراشه پائولا در آمیگا.

حالا یک سی‌دی را در پخش‌کننده می‌گذارید و پخش را فشار می‌دهید. اگر این کار را آمیگا انجام دهد، سی‌دی از ابتدا تا انتها پخش می‌شود بدون اینکه وقفه‌ای در پخت کیک ایجاد شود. اگر به مکینتاش بسپارید، باید هر ثانیه حین پخت کیک همه کار را متوقف کنید، بروید سراغ سی‌دی پلیر و دوباره پخش را فشار دهید. با مکینتاش، پخت کیک شما روزها طول می‌کشد!

این قابلیت در آن زمان واقعاً انقلابی بود و به همین دلیل بود که کامپیوترهای آمیگا با وجود داشتن پردازنده ۶۸۰۰۰ یکسان با مکینتاش یا آتاری ST، همیشه عملکرد بهتری از آن‌ها داشتند.

تراشه پائولا

اگنس؛ مدیر ترافیک داده‌ها

نام Agnus از "Address Generator UnitS" مشتق شده — چون همه رجیسترهای آدرس/اشاره‌گر را در خود جای داده و دسترسی به حافظه تراشه‌های سفارشی را کنترل می‌کند. اگنس بخش مرکزی چیپست‌های اصلی — OCS — و چیپست‌های توسعه‌یافته آمیگا — ECS — است.

روش کار اگنس شبیه مجموعه‌ای از چراغ‌های راهنمایی است. اگنس جریان داده‌ها را در امتداد ۲۵ خط مجزا — ۲۵ کانال DMA یا دسترسی مستقیم به حافظه — درون چیپست کنترل می‌کند و همچنین تعیین زمان‌بندی ویدیویی را به عهده دارد.

تراشه اگنس

اگنس همچنین حاوی «هم‌پردازنده» بلیتر و کوپر است. بلیتر — Blitter — به کپی کردن محتویات یک بخش از حافظه تراشه در مکان دیگر اختصاص دارد، بسیار سریع‌تر — تقریباً دو برابر سریع‌تر — از پردازنده ۶۸۰۰۰. به جز کپی ساده می‌تواند دستکاری‌های بیشتری هم انجام دهد: ترکیب منطقی حداکثر ۳ منبع، جابه‌جایی دقیق پیکسل، ترسیم خط و پر کردن منطقه ساده.

کوپر — COPPER — با شمارشگرهای موقعیت پرتوهای ویدئویی هماهنگ می‌ماند و دسترسی مستقیم به آن‌ها دارد بدون نیاز به انتقال داده‌های حافظه تراشه. می‌تواند تا رسیدن به یک موقعیت خاص صبر کند و بعد مقداری را به یک رجیستر سخت‌افزاری چیپست منتقل کند. سومین دستور کوپر — SKIP — می‌تواند به ساخت بندهای ساده IF-THEN کمک کند. با وجود سادگی ظاهری، کوپر برای بسیاری از فعالیت‌ها بسیار کاربردی است — از تازه کردن و بارگیری مجدد رجیستر ساده گرفته تا رنگ و وضوح کاملاً کنترل‌شده در وسط صفحه، یا حتی شروع حرکت درخشندگی به صورت همگام با پرتو.

اگنس از سال ۱۹۸۴ تا زمانی که تراشه آلیس در چیپست AGA در سال ۱۹۹۲ جایگزینش شد تغییرات زیادی کرد. سلسله مراتب اگنس دو شاخه اصلی دارد: اگنس «لاغر» و اگنس «چاق». اگنس لاغر بسته اصلی ۴۸ پین DIP است که در آمیگا ۱۰۰۰ و آمیگا ۲۰۰۰ «آلمانی» اولیه استفاده شد. فقط دو نوع از اگنس لاغر وجود دارد: 8361 با زمان‌بندی NTSC و 8367 با زمان‌بندی PAL. اگنس لاغر رجیسترهای اشاره‌گر DMA هجده بیتی دارد و می‌تواند ۵۱۲ کیلوبایت رم تراشه را آدرس‌دهی کند. همچنین یک «اشکال» کوچک دارد که در نسخه‌های «چاق» اصلاح شد.

اگنس «چاق» نسخه بسته‌بندی PLCC و ۸۴ پین معروف‌تر است که در آمیگا ۵۰۰ معرفی شد و در آمیگا 2000-B و آمیگا ۳۰۰۰ و CDTV هم استفاده شد. اصطلاح «چاق» به این دلیل است که این تراشه حالا یک مولد ساعت ساده با خودش دارد که تمام ساعت‌های لازم سیستم را از نوسانگر اصلی ۲۸ مگاهرتز تولید می‌کند، و یک کنترل‌کننده DRAM برای رم آهسته هم داخلش قرار دارد.

انواع فت اگنس

اگنس 8370/8371 اصلی: کنترل ۱ مگابایت رم، اشاره‌گرهای DMA هنوز ۱۸ بیتی — فقط ۵۱۲ کیلوبایت رم تراشه پشتیبانی می‌شود. معمولاً در آمیگا ۵۰۰ rev3-4-5 و آمیگا 2000B.

اگنس 8372A پیشرفته (ECS): پشتیبانی NTSC و PAL قابل انتخاب از طریق پین ۴۱ و نرم‌افزار. هنوز تا ۱ مگابایت رم را کنترل می‌کند اما حالا همه را به عنوان رم تراشه نشان می‌دهد. معمولاً در آمیگا ۵۰۰ rev6A، آمیگا 2000B و CDTV.

اگنس 8372B پیشرفته (ECS): اساساً 8372A با پشتیبانی از ۲ مگابایت رم. معمولاً در آمیگا ۳۰۰۰ و ارتقاهای مگا چیپ.

سری 8375: همه مدل‌های ECS با قابلیت تنظیم نرم‌افزاری PAL/NTSC. مدل 390544-01 و -02 با پشتیبانی ۲ مگابایتی در آمیگا ۵۰۰ پلاس و آمیگا ۶۰۰ اولیه.

در چیپست AGA تجسم اگنس، تراشه آلیس است — هر دو سخت‌افزار و وظایف مشابهی دارند.

دنیس؛ چشم آمیگا

دنیس — DENISE — مخفف ساختگی Display ENabler است. در روزهای اولیه آمیگا ۱۰۰۰ و آمیگا ۵۰۰ اغلب به آن «دافنه» می‌گفتند. تفاوتی در عملکرد نیست، به جز نسخه استفاده‌شده در آمیگا ۱۰۰۰ اولیه — 8362 R5 با بسته سرامیکی — که قادر به نمایش حالت گرافیکی EHB نیست.

در ماشین‌های OCS و ECS، دنیس از حداکثر ۶ رجیستر داده «بیت پلن» برای دریافت داده‌های نمایشی استفاده می‌کند که اگنس از طریق کانال‌های DMA مربوطه از رم تراشه بازیابی می‌کند. داده‌های بیت پلن در رابطه با حالت گرافیکی فعال فعلی، منجر به جریان ثابتی از مقادیر خروجی RGB دیجیتال ۱۲ بیتی — ۴ بیت برای هر جزء قرمز، سبز و آبی — می‌شود که با حالت نمایش همگام‌سازی شده‌اند.

تراشه دنیس

سپس داده‌های دیجیتال به یک شبکه مقاومتی معروف به Video Hybrid — یا VIDIOT — وارد می‌شوند که سیگنال RGB آنالوگ نهایی را تولید می‌کند. همگام‌سازی با حالت نمایش ادامه پیدا می‌کند و تصویر برای نمایش روی تلویزیون یا مانیتور آماده است.

دنیس وظیفه خواندن اطلاعات محور از هر دو پورت ماوس را به صورت چندگانه بر عهده دارد، همچنین مسئول نمایش هر اسپرایت در حال استفاده است — با حداکثر ۸ رجیستر داده اسپرایت که در ابتدای هر خط اسکن از طریق کانال‌های DMA اسپرایت مربوطه اگنس تغذیه می‌شوند. علاوه بر این، اولویت‌های نسبی بین زمینه نمایش و اسپرایت‌ها را کنترل می‌کند و می‌تواند برخوردهای خاص اسپرایت/زمین بازی را تشخیص دهد — کمکی بزرگ برای طراحی بازی.

دنیس بعدها با چیپ «لیزا» در چیپست AGA — تنها جزء واقعاً ۳۲ بیتی چیپست AGA — جایگزین شد. یک به‌روزرسانی کاملاً سازگار با پین به نام 8373 R4 — معروف به «سوپر دنیس» — دریافت کرد که به طور پیش‌فرض در آمیگا ۳۰۰۰، آمیگا ۵۰۰ پلاس، برخی نسخه‌های پایانی آمیگا ۲۰۰۰ و آمیگا ۶۰۰ یافت می‌شود. همراه با ECS Agnus بخشی از چیپست ECS است.

نسخه‌های بعدی دنیس می‌توانستند طیف وسیع‌تری از وضوح صفحه نمایش و نرخ اسکن داشته باشند، اما به یک اگنس توسعه‌یافته هم نیاز داشتند تا زمان‌بندی لازم برای حالت‌های نمایش جدید را فراهم کند. بنابراین کاملاً امکان «تبدیل» هر آمیگا ۵۰۰ یا ۲۰۰۰ قدیمی به مشخصات ECS وجود داشت — به جز آمیگا ۱۰۰۰ و آمیگا ۲۰۰۰ «آلمانی» اولیه که از نوع ۴۸ پین «دیپ اگنس» استفاده می‌کنند.

حالت‌های نمایش جدید فقط با زمان NTSC/PAL — 60/50 هرتز، 15.7 کیلوهرتز — متمایز می‌شدند و می‌توانستند از نمایشگرهای جدیدتر به سبک VGA استفاده کنند. اما چون حالت‌های پیش‌فرض همچنان حالت‌های اصلی بودند، این قابلیت عملاً فقط برای دارندگان نمایشگرهای اسکن دوگانه یا مولتی اسکن واقعی — مثل Commodore 1940/1942 — در دسترس بود. دسترسی به چنین مانیتورهایی همیشه محدود بود.

در سال ۱۹۹۱، VGA عملاً استاندارد بود و دلیل زیادی برای پشتیبانی تولیدکنندگان از چنین مانیتورهایی وجود نداشت. این مشکل تا حدی با Scandoubler/Flickerfixer های داخلی/خارجی حل شد که به حالت‌های اصلی اجازه نمایش در چنین نمایشگرهایی را می‌دادند. مدل‌های آمیگا ۳۰۰۰ قبلاً با یک Scandoubler/Flickerfixer عرضه می‌شدند. همان سخت‌افزار — بر اساس تراشه Amber — توسط کمودور به عنوان کارت حافظه ویدئویی جداگانه A2320 فروخته شد، اما چون از عمق رنگ ۱۲ بیتی پشتیبانی می‌کرد فقط برای آمیگا ۲۰۰۰ مناسب بود.

تعدادی Scandoubler/Flickerfixer برای آمیگاهای مبتنی بر AGA توسط سازندگان دیگر ساخته شد، اما برخی از آن‌ها از عمق ۱۸ بیتی — ۲۶۲۱۴۴ رنگ — به جای ۲۴ بیت کامل — ۱۶۷۷۷۲۱۶ رنگ — AGA پشتیبانی می‌کنند و باید با یک AGA واقعی آزمایش شوند.

«این سه تراشه — پائولا، اگنس و دنیس — پدران کارت‌های گرافیک و صدای حرفه‌ای دهه بعد بودند.»
برگرفته از کتاب «کامپیوترهای شگفت‌انگیز دهه ۱۹۸۰» — نوشته c64spark
#پائولا #Paula #اگنس #Agnus #دنیس #Denise #آمیگا #Amiga #چیپست #Chipset #OCS #ECS #AGA #تراشه_صدا #SoundChip #تراشه_گرافیک #GraphicsChip #DMA #بلیتر #Blitter #کوپر #Copper #موتورولا۶۸۰۰۰ #Motorola68000 #رتروکامپیوتر #RetroComputing #نوستالژی #Nostalgia #کامپیوترهای_شگفت_انگیز #AmazingComputers #تاریخ_فناوری #TechHistory #سخت_افزار #Hardware #کامپیوتر_تاریخ #ComputerHistory #کارت_گرافیک #GraphicsCard #صدای_دیجیتال #DigitalAudio #انقلاب_دیجیتال #DigitalRevolution #دهه_هشتاد #1980s #مکینتاش #Macintosh #آتاری #Atari #پیشگام #Pioneer #رتروگیمینگ #RetroGaming
بازگشت به آمیگااستور