Оригинальный чипсет Amiga (OCS)

Введение

Чипсет, используемый в персональных компьютерах Amiga.

Оригинальный чипсет (OCS) — это чипсет, использовавшийся в самых первых компьютерах Commodore Amiga и определявший графические и звуковые возможности Amiga. Ему на смену пришли немного улучшенный Enhanced Chip Set (ECS) и значительно улучшенная Advanced Graphics Architecture (AGA). Оригинальный чипсет применялся в моделях Amiga, выпускавшихся с 1985 по 1990 год: Amiga 1000, Amiga 2000, Amiga CDTV и Amiga 500.

Обзор чипов

Чипсет, который обеспечил Amiga уникальными графическими возможностями, состоит из трех основных "специализированных" чипов: Agnus, Denise и Paula. И оригинальный чипсет, и улучшенный чипсет были изготовлены с использованием логической технологии NMOS дочерней компанией Commodore по производству чипов, MOS Technology. По словам Джея Майнера, чипсет OCS был изготовлен по технологии 5 мкм, а AGA Lisa – по технологии 1,5 мкм. Все три специализированных чипа изначально поставлялись в 48-выводных DIP-корпусах; более поздние версии Agnus, известные как Fat Agnus, поставлялись в 84-выводных PLCC-корпусах. Agnus – центральный чип в конструкции. Он управляет всем доступом к чипу RAM как от центрального процессора 68000, так и от других специализированных чипов, используя сложную систему приоритетов. Agnus включает в себя подкомпоненты, известные как блиттер (быстрая передача данных в память без участия процессора) и Copper (видеосинхронизированный сопроцессор). Оригинальный Agnus может адресовать 512 КБ чип-памяти. В более поздних версиях, получивших название "Fat Agnus", была добавлена 512 КБ псевдо-быстрой памяти, которая для ECS была увеличена до 1 МБ (иногда называемой "Fatter Agnus"), а затем до 2 МБ чип-памяти. Denise – основной видеопроцессор. Без использования растяжки графический дисплей Amiga имеет ширину 320 или 640 пикселей и высоту 200 (NTSC) или 256 (PAL) пикселей. Denise также поддерживает строчную развертку, которая удваивает вертикальное разрешение, но приводит к заметному мерцанию на типичных мониторах того времени. Используется планарная растровая графика, которая разделяет отдельные биты на пиксель на отдельные области памяти, называемые битовыми плоскостями. В нормальном режиме работы Denise позволяет использовать от одной до пяти битовых плоскостей, обеспечивая от двух до 32 уникальных цветов. Эти цвета выбираются из палитры, содержащей 4096 цветов (четыре бита на компонент RGB). 6-я битовая плоскость доступна для двух специальных видеорежимов: Halfbrite и Hold And Modify (HAM). Denise также поддерживает восемь спрайтов, прокрутку с шагом в один пиксель и режим "двойного игрового поля". Denise также обрабатывает ввод с мыши и цифрового джойстика. Paula – это в первую очередь аудиочип с четырьмя независимыми аппаратными 8-битными звуковыми каналами PCM, каждый из которых поддерживает 65 уровней громкости (от отсутствия звука до максимальной громкости) и частоту дискретизации от примерно 20 образцов в секунду до почти 29 000 образцов в секунду. Paula также обрабатывает прерывания и различные функции ввода-вывода, включая дисковод гибких дисков, последовательный порт и аналоговые джойстики. Существует много сходств как в общей функциональности, так и в разделении функциональности на три компонента чипов между чипсетом OCS и гораздо более ранним и простым чипсетом 8-битных компьютеров Atari, состоящим из чипов ANTIC, GTIA и POKEY; оба чипсета были концептуально разработаны Джеем Майнером, что объясняет это сходство.

The chipset which gave the Amiga its unique graphics features consists of three main "custom" chips; Agnus, Denise, and Paula. Both the original chipset and the enhanced chipset were manufactured using NMOS logic technology by Commodore's chip manufacturing subsidiary, MOS Technology. According to Jay Miner, the OCS chipset was fabricated in 5 μm manufacturing process while AGA Lisa was implemented in 1.5 μm process. All three custom chips were originally packaged in 48 pin DIPs; later versions of Agnus, known as Fat Agnus, were packaged in an 84 pin PLCC. Agnus is the central chip in the design. It controls all access to chip RAM from both the central 68000 processor and the other custom chips, using a complicated priority system. Agnus includes sub components known as the blitter (fast transfer of data in memory without the intervention of the processor) and the Copper (video synchronized co processor). The original Agnus can address 512 [[Kilobyte of chip RAM. Later revisions, dubbed 'Fat Agnus', added 512 KB pseudo fast RAM, which for ECS was changed to 1 MB (sometimes called 'Fatter Agnus') and subsequently to 2 MB chip RAM. Denise is the main video processor. Without using overscan, the Amiga's graphics display is 320 or 640 pixels wide by 200 (NTSC) or 256 (PAL) pixels tall. Denise also supports interlacing, which doubles the vertical resolution, at the cost of intrusive flickering on typical monitors of that era. Planar bitmap graphics are used, which splits the individual bits per pixel into separate areas of memory, called bitplanes. In normal operation, Denise allows between one and five bitplanes, giving two to 32 unique colors. These colors are selected from a palette of 4096 colors (four bits per RGB component). A 6th bitplane is available for two special video modes: Halfbrite mode and Hold And Modify (HAM) mode. Denise also supports eight sprites, single pixel scrolling, and a "dual playfield" mode. Denise also handles mouse and digital joystick input. Paula is primarily the audio chip, with four independent hardware mixed 8 bit PCM sound channels, each of which supports 65 volume levels (no sound to maximum volume) and waveform output rates from roughly 20 samples per second to almost 29,000 samples per second. Paula also handles interrupts and various I/O functions including the floppy disk drive, the serial port, and analog joysticks. There are many similarities both in overall functionality and in the division of functionality into the three component chips between the OCS chipset and the much earlier and simpler chipset of the Atari 8 bit computers, consisting of the ANTIC, GTIA and POKEY chips; both chipsets were conceptually designed by Jay Miner, which explains the similarity.

Аньус

Чип Agnus осуществляет общий контроль над работой всего чипсета. Все операции синхронизированы с положением видеолуча. Это включает в себя доступ к встроенной оперативной памяти, известной как chip RAM, поскольку чипсет имеет к ней доступ. Как центральный процессор 68000, так и другие компоненты чипсета должны согласовывать доступ к chip RAM через Agnus. В терминах компьютерной архитектуры это прямой доступ к памяти (DMA), где Agnus выступает в роли контроллера DMA (DMAC). Agnus имеет сложную политику доступа к памяти, основанную на приоритетах, которая стремится оптимально координировать запросы на доступ к памяти между конкурирующими ресурсами. Например, выборка данных битовой плоскости имеет приоритет над передачей данных в блиттер, поскольку немедленное отображение данных буфера кадров считается более важным, чем обработка памяти блиттером. Agnus также пытается упорядочивать доступ таким образом, чтобы перекрывать циклы шины CPU с циклами DMA. Поскольку оригинальный процессор 68000 в Amiga имел тенденцию обращаться к памяти только на каждом втором доступном цикле, Agnus использует систему, в которой сначала выделяются "нечетные" циклы доступа к памяти и, по мере необходимости, назначаются критически важным пользовательским чипам DMA, в то время как любые оставшиеся циклы доступны для CPU, таким образом, CPU обычно не блокируется от доступа к памяти и не замедляется. Однако доступ пользовательских чипов, не критичный по времени, такой как передача данных блиттером, может использовать любые свободные нечетные или четные циклы, и если установлен флаг "BLITHOG" (пожиратель циклов блиттера), Agnus может заблокировать четные циклы для CPU, отдавая приоритет блиттеру. Временные интервалы Agnus измеряются в "цветовых тактах" длительностью 280 нс. Это эквивалентно двум пикселям с низким разрешением (140 нс) или четырем пикселям с высоким разрешением (70 нс). Как и в случае с Denise, эти временные интервалы были разработаны для отображения на бытовых телевизорах и могут быть синхронизированы с внешним источником тактовых импульсов.

Блиттер

Блиттер – это подкомпонент Агнуса. "Блит" – это сокращение от "передача блочного изображения" или "бит-блит". Блиттер – это высокопараллельный модуль передачи памяти и выполнения логических операций. Он имеет три режима работы: копирование блоков памяти, заполнение блоков (например, заполнение полигонов) и рисование линий. Блиттер обеспечивает быстрое копирование видеопамяти, что позволяет освободить процессор для других задач. Блиттер в основном использовался для отрисовки и перерисовки графических изображений на экране, называемых "бобсами" (сокращение от "объектов блиттера"). Режим копирования блоков блиттера принимает от нуля до трех источников данных в памяти, обозначенных как A, B и C, выполняет программируемую логическую функцию над этими источниками и записывает результат в целевую область D. Любая из этих четырех областей может перекрываться. Блиттер работает либо от начала блока к концу, так называемый "восходящий" режим, либо в обратном порядке – "нисходящий" режим. Блоки имеют "прямоугольную" форму: "ширина" кратна 16 битам, высота измеряется в "строках", а "шаг" определяет расстояние для перехода от конца одной строки к следующей. Это позволяет блиттеру работать с любым разрешением видео до 1024×1024 пикселей. Копирование автоматически выполняет логическую операцию над каждым пикселем. Эти операции описываются обобщенно с использованием минтермов. Чаще всего это используется для прямого копирования (D = A) или применения пиксельной маски вокруг отрисовываемых объектов (D = (C И B) ИЛИ A). Копирование также может сдвигать каждую строку на 0–15 пикселей. Это позволяет блиттеру рисовать со смещениями пикселей, которые не являются точными кратными 16. Эти функции позволяют Amiga быстро перемещать окна графического интерфейса по экрану, поскольку каждое из них представлено в графической памяти в виде прямоугольного блока памяти, который можно переместить в любое требуемое место в видеопамяти. Линейный режим блиттера рисует линии толщиной в один пиксель, используя алгоритм рисования линий Брезенхэма. Он также может применять к линии 16-битный повторяющийся шаблон. Линейный режим также можно использовать для рисования вращающихся бобов: каждая строка данных боба используется в качестве шаблона линии, а линейный режим рисует наклонный боб построчно. Режим заполнения блиттера используется для заполнения горизонтальных участков в пределах одной строки. На каждом участке он последовательно считывает каждый пиксель справа налево. При обнаружении установленного пикселя он переключает режим заполнения в состояние "включено" или "выключено". В состоянии "включено" он устанавливает каждый пиксель до тех пор, пока режим заполнения не будет выключен или не закончится строка. В совокупности эти режимы позволяют блиттеру рисовать отдельные плоские затененные многоугольники. Более поздние модели Amiga часто использовали комбинацию более быстрого процессора и блиттера для выполнения многих операций.

The blitter is a sub component of Agnus. "Blit" is shorthand for "block image transfer" or bit blit. The blitter is a highly parallel memory transfer and logic operation unit. It has three modes of operation: copying blocks of memory, filling blocks (e. g. polygon filling) and line drawing. The blitter allows rapid copying of video memory, meaning that the CPU can be freed for other tasks. The blitter was primarily used for drawing and redrawing graphics images on the screen, called "bobs", short for "blitter objects". The blitter's block copying mode takes zero to three data sources in memory, called A, B and C, performs a programmable Boolean function on the data sources and writes the result to a destination area, D. Any of these four areas can overlap. The blitter runs either from the start of the block to the end, known as "ascending" mode, or in reverse, "descending" mode. Blocks are "rectangular"; they have a "width" in multiples of 16 bits, a height measured in "lines", and a "stride" distance to move from the end of one line to the next. This allows the blitter to operate on any video resolution up to 1,024×1,024 pixels. The copy automatically performs a per pixel logical operation. These operations are described generically using minterms. This is most commonly used to do direct copies (D = A), or apply a pixel mask around blitted objects (D = (C AND B) OR A). The copy can also barrel shift each line by 0 to 15 pixels. This allows the blitter to draw at pixel offsets that are not exactly multiples of 16. These functions allow the Amiga to move GUI windows around the screen rapidly as each is represented in graphical memory space as a rectangular block of memory which may be shifted to any required screen memory location at will. The blitter's line mode draws single pixel thick lines using Bresenham's line algorithm. It can also apply a 16 bit repeating pattern to the line. The line mode can also be used to draw rotated bobs: each line of bob data is used as line pattern while the line mode draws the tilted bob line by line. The blitter's filling mode is used to fill per line horizontal spans. On each span, it reads each pixel in turn from right to left. Whenever it reads a set pixel, it toggles filling mode on or off. When filling mode is on, it sets every pixel until filling mode is turned off or the line ends. Together, these modes allow the blitter to draw individual flat shaded polygons. Later Amigas tended to use a combination of a faster CPU and blitter for many operations.

Использование меди

Медь чаще всего используется для установки и сброса видеоаппаратных регистров в начале каждого кадра. Её можно использовать для изменения видеопараметров в середине кадра. Это позволяет Amiga изменять видеоконфигурацию, включая разрешение, между строками развертки. Это позволяет Amiga отображать различные горизонтальные разрешения, различные глубины цвета и совершенно разные буферы кадров на одном экране. Графический пользовательский интерфейс AmigaOS позволяет двум или более программам работать с разными разрешениями в разных буферах, при этом все они видны на экране одновременно. Программа для рисования может использовать эту функцию, чтобы пользователи могли рисовать непосредственно на экране с низким разрешением Hold And Modify (HAM), предлагая при этом панель инструментов с высоким разрешением в верхней или нижней части экрана. Медь также может изменять цветовые регистры в середине кадра, создавая эффект "растровых полос", часто встречающийся в играх Amiga. Медь может пойти дальше и изменять цвет фона достаточно часто, чтобы создать блочную графику без использования какой-либо растровой графики. Медь позволяет "повторно использовать" спрайты; после того, как спрайт был нарисован в запрограммированном месте, медь может немедленно переместить его в новое место, и он будет нарисован снова, даже на той же строке развертки. Медь может генерировать прерывание, когда видеолуч достигает определенного положения на дисплее. Это полезно для синхронизации процессора с видеолучом. Медь также может использоваться для программирования и управления блиттером. Это позволяет блиттеру работать и управляться независимо от и параллельно с процессором. Благодаря взаимному программированию меди и блиттера можно эмулировать текстовый режим. Медь может использоваться для создания "нарезанного HAM" или S HAM, что заключается в создании списка медь, который переключает палитру на каждой строке развертки, улучшая выбор базовых цветов в графике режима Hold And Modify.

Внешнее видео синхронизация

При нормальных обстоятельствах Amiga генерирует собственные видео-тайминги, но Agnus также поддерживает синхронизацию системы с внешним сигналом для обеспечения привязки к внешнему видеооборудованию (генлока). На этом разъеме также имеется 1-битный выход, указывающий, выводит ли Amiga цвет фона или нет, что позволяет легко накладывать видео Amiga на внешнее видео. Это делало Amiga особенно привлекательной в качестве генератора символов для создания титров и в телевизионном производстве, поскольку позволяло избежать использования и затрат на оборудование для склейки A/B-роллов и хромакея, которое потребовалось бы без поддержки генлока. Поддержка функций overscan, чересстрочной развертки и генлока, а также близость видео-таймингов к стандартам вещания (NTSC или PAL) сделали Amiga первым идеальным компьютером для работы с видео, и она действительно использовалась во многих студиях для оцифровки видеоданных (иногда называемой захватом кадров), добавления субтитров и создания интерактивных видеоновостей.

Дениз

Дениз запрограммирована на получение плоских видеоданных от одной до пяти битовых плоскостей и преобразование их в таблицу соответствия цветов. Количество битовых плоскостей произвольно, поэтому, если 32 цвета не требуются, можно использовать 2, 4, 8 или 16 вместо них. Количество битовых плоскостей (и разрешение) можно изменять на лету, обычно с помощью Copper. Это позволяет экономично использовать ОЗУ и балансировать скорость обработки ЦП и графическую сложность при выполнении из Chip RAM (в режимах, превышающих 4bpp в lores или 2bpp в hires, используются дополнительные каналы DMA, которые могут замедлять или временно останавливать ЦП в дополнение к обычным неконфликтным каналам). Также может быть шестая битовая плоскость, которую можно использовать в трех специальных графических режимах: В режиме Extra HalfBrite (EHB), если пиксель установлен на шестой битовой плоскости, яркость обычного 32-цветного пикселя уменьшается вдвое. Ранние версии Amiga 1000, проданные в Соединенных Штатах, не поддерживали режим Extra HalfBrite. В режиме Hold And Modify (HAM) каждый 6-битный пиксель интерпретируется как два управляющих бита и четыре бита данных. Четыре возможных варианта управляющих битов: "установка", "изменение красного", "изменение зеленого" и "изменение синего". При "установке" четыре бита данных действуют как обычная 16-цветная таблица соответствия. При использовании одного из вариантов "изменения" красный, зеленый или синий компонент предыдущего пикселя изменяется на значение данных, а два других компонента сохраняются от предыдущего пикселя. Это позволяет одновременно отображать все 4096 цветов на экране и является примером сжатия изображений с потерями на аппаратном уровне. В режиме двойного игрового поля вместо одного экрана рисуются два "игровых поля" по восемь цветов каждое (по три битовые плоскости), наложенные друг на друга. Они могут прокручиваться независимо друг от друга, а цвет фона верхнего игрового поля "просвечивает" сквозь нижнее. Существует два горизонтальных разрешения графики: "lowres" с 140 нс на пиксель и "hires" с 70 нс на пиксель, по умолчанию 320 или 640 горизонтальных пикселей в ширину без использования overscan. Поскольку выход пикселей регулируется основными системными часами, которые напрямую зависят от частоты цветной поднесущей NTSC, эти размеры почти полностью заполняют ширину стандартного телевизора, оставляя лишь тонкую границу "underscan" между графикой и рамкой экрана по сравнению со многими другими современными домашними компьютерами, что создает впечатление, близкое к игровой консоли, но с более высокой детализацией. Кроме того, Denise поддерживает достаточно обширный overscan; технически можно указать режимы с данными, достаточными для 400 или 800 пикселей (+25%), хотя это полезно только для прокрутки и специальных эффектов, включающих частичное отображение большой графики, поскольку аппаратный предел достигается на 368 (или 736) пикселях, что является максимальным значением, которое поместится между концом одного периода подавления и началом следующего. Впрочем, маловероятно, что даже такое количество пикселей будет видно на каком-либо дисплее, кроме специализированного монитора с регулировкой горизонтальной ширины сканирования, поскольку большая часть изображения по замыслу будет бесшовно исчезать за рамкой экрана (или, на ЖК-дисплеях, обрезаться по краю панели). Из-за высокорегулярной структуры синхронизации Amiga в отношении строк развертки и распределения ресурсов DMA для различных целей, помимо обычной графики "игрового поля", увеличение горизонтального разрешения также является компромиссом между количеством пикселей и количеством доступных аппаратных спрайтов, поскольку увеличение слотов DMA, выделенных для видео игрового поля, приводит к отъему части слотов (от 1 до 7 из общего числа 8) у движка спрайтов. Вертикальное разрешение, без overscan, составляет 200 пикселей для 60 Гц Amiga NTSC или 256 для 50 Гц PAL Amiga. Это можно удвоить с помощью чересстрочной развертки, и, как и в случае с горизонтальным разрешением, увеличить с помощью overscan до максимума 241 (или 483) для NTSC и 283 (или 567) для PAL (чересстрочные режимы получают одну дополнительную строку, поскольку максимум определяется количеством строк, извлеченных из общего доступного количества путем подавления и синхронизации, а общее количество строк развертки в нечересстрочных режимах составляет половину исходного, нечетного числа чересстрочных счетов, округленных в меньшую сторону). Начиная с ECS, Denise была модернизирована для поддержки "Productivity" режима, который позволял использовать разрешение 640x400 без чересстрочной развертки, но только с 4 цветами. Denise может компоновать до восьми 16-пиксельных спрайтов на строку развертки (в автоматическом режиме) поверх, под 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. Опционально, соседние пары спрайтов можно "присоединить", чтобы создать один 15-цветный спрайт. DMA спрайтов считывает данные для формирования канала спрайта, как это контролируется его регистрами, что позволяет вертикально повторно использовать спрайты. Между двумя последовательными записями в списке должна быть одна пустая строка развертки для обновления данных спрайта. Используя Copper или манипуляции с регистрами ЦП, каждый канал спрайта может быть повторно использован несколько раз в одном кадре для увеличения общего количества спрайтов в кадре. Регистры положения спрайта также могут быть изменены во время строки развертки, увеличивая общее количество спрайтов на одной строке развертки. Однако данные спрайта, или форма, извлекаются только один раз на строку развертки и не могут быть изменены. Первая игра для Amiga, которая использовала регистры перепозиционирования спрайтов во время строки развертки, — Hybris, выпущенная в 1988 году. Чип Denise не поддерживает выделенный текстовый режим. Наконец, Denise, наряду с CIAs, отвечает за обработку входных данных X/Y мыши/джойстика. Утверждение о том, что Denise извлекает данные битовых плоскостей и спрайтов, является упрощением. Именно Agnus поддерживает счетчики горизонтального и вертикального положения экрана и инициирует операции чтения DRAM. Denise имеет ряд регистров битовых плоскостей, каждый из которых содержит 16 бит данных, чего достаточно для отрисовки 16 пикселей. Когда Agnus выдает запись в регистр 1, все регистры затем передаются в отдельные сдвиговые регистры, из которых генерируются пиксели (в то же время новые значения загружаются из DRAM). Denise также не знает никаких адресов памяти.

Denise is programmed to fetch planar video data from one to five bitplanes and translate that into a color lookup. The number of bitplanes is arbitrary, thus if 32 colors are not needed, 2, 4, 8 or 16 can be used instead. The number of bitplanes (and resolution) can be changed on the fly, usually by the Copper. This allows for very economical use of RAM, and balancing of CPU processing speed vs graphical sophistication when executing from Chip RAM (as modes beyond 4bpp in lores, or 2bpp in hires, use extra DMA channels that can slow or temporarily halt the CPU in addition to the usual non conflicting channels). There can also be a sixth bitplane, which can be used in three special graphics modes:

In Extra HalfBrite (EHB), if a pixel is set on the sixth bitplane, the brightness of the regular 32 color pixel is halved. Early versions of the Amiga 1000 sold in the United States did not have the Extra HalfBrite mode. In Hold And Modify (HAM) mode, each 6 bit pixel is interpreted as two control bits and four data bits. The four possible permutations of control bits are "set", "modify red", "modify green" and "modify blue". With "set", the four data bits act like a regular 16 color display look up. With one of the "modify"s, the red, green or blue component of the previous pixel is modified to the data value, and the other two components are held from the previous pixel. This allows all 4096 colors on screen at once and is an example of lossy image compression in hardware. In dual playfield mode, instead of acting as a single screen, two "playfields" of eight colors each (three bitplanes each) are drawn on top of each other. They are independently scrollable and the background color of the top playfield "shines through" to the underlying playfield. There are two horizontal graphics resolutions, "lowres" with 140 ns pixels and "hires" with 70 ns pixels, with a default of 320 or 640 horizontal pixels wide without using overscan. As the pixel output is regulated by the main system clock, which is based directly on the NTSC colorburst clock, these sizes very nearly fill the width of a standard television with only a thin "underscan" border between the graphics and the screen border when compared to many other contemporary home computers, for an appearance closer to a games console but with finer detail. On top of this, Denise supports reasonably extensive overscan; technically modes with enough data for up to 400 or 800 pixels (+25%) may be specified, although this is only actually useful for scrolling and special effects that involve partial display of large graphics, as a separate hardware limit is met at 368 (or 736) pixels, which is the maximum that will fit between the end of one blanking period and the start of the next although it is unlikely that even this many pixels will be visible on any display other than a dedicated monitor that allows adjustment of horizontal scan width, as much of the image will, by design, disappear seamlessly behind the screen bezel (or, on LCDs, be cropped off at the edge of the panel). Because of the highly regular structure of the Amiga's timing in relation to scanlines and allocation of DMA resources to various uses besides normal "playfield" graphics, increased horizontal resolution is also a tradeoff between number of pixels and how many hardware sprites are available, as increasing the DMA slots dedicated to playfield video ends up stealing some (from 1 to 7 of the total 8) the sprite engine

Vertical resolution, without overscan, is 200 pixels for a 60 Hz NTSC Amiga or 256 for a 50 Hz PAL Amiga. This can be doubled using an interlaced display, and, as with horizontal resolution, increased using overscan, to a maximum of 241 (or 483) for NTSC, and 283 (or 567) for PAL (interlaced modes gaining one extra line as the maximum is determined by how many lines are taken from the available total by blanking and sync, and the total scanlines in non interlaced modes are half the original, broadcast spec odd numbered interlaced counts, rounded down). Starting with ECS, Denise was upgraded to support "Productivity" mode which allowed for 640x400 non interlaced albeit with only 4 colors. Denise can composite up to eight 16 pixel wide sprites per scan line (in automatic mode) on top, underneath, or between playfields, and detect collisions between sprites and the playfields or between sprites. These sprites have three visible colors and one transparent color. Optionally, adjacent pairs of sprites can be "attached" to make a single 15 color sprite. The Sprite DMA reads data to form a sprite channel as controlled by its registers, enabling the vertical reuse of sprites. There has to be one empty scanline in between two successive list entries to allow for updating sprite data. Using Copper or CPU register manipulations, each sprite channel can be reused multiple times in a single frame to increase the total sprites per frame. Sprite position registers may also be changed during a scanline, increasing the total number of sprites on a single scanline. However, the sprite data, or shape, is only fetched a single time per scanline and can't change. The first Amiga game to utilize the sprite re position registers during a scanline was Hybris released in 1988. The Denise chip does not support a dedicated text mode. Finally, Denise next to the CIAs is responsible for handling mouse/joystick X/Y inputs. The notion that Denise fetches bit plane and sprite data is a simplification. It is Agnus who is maintaining horizontal and vertical screen position counters and initiating the DRAM read operations. Denise has a number of bit plane registers which hold 16 bits of data each, enough to draw 16 pixels. When Agnus issues a write to register 1, all registers are then transferred into separate shift registers from which pixels are generated (at the same time new values are loaded from DRAM). Denise is not aware of any memory addresses either.

Пола

Чип Paula, разработанный Гленном Келлером из MOS Technology, является контроллером прерываний, но также содержит логику для воспроизведения звука, управления дисководом гибких дисков, ввода-вывода последовательного порта и сигналы кнопок мыши/джойстика две и три. Эта логика оставалась функционально идентичной во всех моделях Amiga от Commodore.

Аудио

У Паулы есть четыре 8-битных звуковых канала с управлением через DMA. Два звуковых канала смешиваются в левый аудиовыход, а другие два – в правый, создавая стереофонический аудиовыход. Единственный поддерживаемый аппаратный формат семпла – знаковый линейный 8-битный дополнительный код. 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, аппаратное обеспечение позволяет одному каналу в паре модулировать период или амплитуду другого канала. Эта функция редко используется на Amiga, поскольку частоту и громкость можно контролировать более эффективными способами, но её можно использовать для достижения различных видов тремоло и вибрато, а также даже примитивных эффектов FM-синтеза. Аудио можно выводить двумя способами. Чаще всего используется аудио с управлением через DMA. Как объяснялось в разделе, посвященном Agnus, доступ к памяти имеет приоритет, и для каждого из четырех звуковых каналов доступен один слот DMA на строку развертки. На обычном NTSC или PAL дисплее воспроизведение аудио через DMA ограничено максимальной скоростью вывода 28 867 значений на канал (PAL: 28 837) в секунду, что в сумме составляет 57 674 (PAL: 57 734) значений в секунду на каждый стереовыход. Эту скорость можно увеличить с помощью чипсетов ECS и AGA, используя видеорежим с более высокой частотой горизонтальной развертки. В качестве альтернативы, Паула может сигнализировать процессору о необходимости загрузить новый семпл в один из четырех буферов аудиовыхода, генерируя прерывание при необходимости нового семпла. Это позволяет достичь частоты вывода более 57 кГц на канал и увеличить количество возможных голосов (одновременных звуков) за счет программного микширования. Amiga содержит аналоговый фильтр нижних частот (фильтр восстановления), расположенный вне Паулы. Фильтр представляет собой фильтр Butterworth 12 дБ/окт с частотой среза приблизительно 3,3 кГц. Фильтр может применяться только глобально ко всем четырем каналам. В моделях после Amiga 1000 (за исключением самой первой ревизии Amiga 500) яркость светодиода питания используется для индикации состояния фильтра. Фильтр активен, когда светодиод горит с нормальной яркостью, и деактивирован при затемнении (на ранних моделях Amiga 500 светодиод полностью гас). Модели, выпущенные до Amiga 1200, также имеют статический фильтр нижних частот типа "tone knob", который включен независимо от опционального "LED-фильтра". Этот фильтр представляет собой фильтр нижних частот 6 дБ/окт с частотой среза 4,5 или 5 кГц. Позже была разработана программная техника, позволяющая воспроизводить 14-битное аудио путем объединения двух каналов с разной громкостью. Это приводит к двум 14-битным каналам вместо четырех 8-битных. Это достигается путем воспроизведения старшего байта 16-битного семпла с максимальной громкостью, а младшего байта – с минимальной громкостью (оба диапазона перекрываются, поэтому младший байт необходимо сдвинуть вправо на два бита). Операция сдвига битов требует небольших затрат ресурсов процессора или блиттера, в то время как обычное 8-битное воспроизведение почти полностью управляется DMA. Эта техника была включена в подсистему AHI, позволяя совместимым приложениям использовать этот режим прозрачно.

Paula has four DMA driven 8 bit PCM sound channels. Two sound channels are mixed into the left audio output, and the other two are mixed into the right output, producing stereo audio output. The only supported hardware sample format is signed linear 8 bit two's complement. Each sound channel has an independent frequency and a 6 bit volume control (64 levels). Internally, the audio hardware is implemented by four state machines, each having eight different states. Additionally the hardware allows one channel in a channel pair to modulate the other channel's period or amplitude. It is rarely used on the Amiga due to both frequency and volume being controllable in better ways, but could be used to achieve different kinds of tremolo and vibrato, and even rudimentary FM synthesis effects. Audio may be output using two methods. Most often, DMA driven audio is used. As explained in the discussion of Agnus, memory access is prioritized and one DMA slot per scan line is available for each of the four sound channels. On a regular NTSC or PAL display, DMA audio playback is limited to a maximum output rate of 28,867 values per channel (PAL: 28837) per second totaling 57674 (PAL: 57734) values per second on each stereo output. This rate can be increased with the ECS and AGA chipsets by using a video mode with higher horizontal scan rate. Alternately, Paula may signal the CPU to load a new sample into any of the four audio output buffers by generating an interrupt when a new sample is needed. This allows for output rates that exceed 57 kHz per channel and increases the number of possible voices (simultaneous sounds) through software mixing. The Amiga contains an analog low pass filter (reconstruction filter) which is external to Paula. The filter is a 12 dB/oct Butterworth low pass filter at approximately 3.3 kHz. The filter can only be applied globally to all four channels. In models after the Amiga 1000 (excluding the very first revision of the Amiga 500), the brightness of the power LED is used to indicate the status of the filter. The filter is active when the LED is at normal brightness, and deactivated when dimmed (on early Amiga 500 models the LED went completely off). Models released before Amiga 1200 also have a static "tone knob" type low pass filter that is enabled regardless of the optional "LED filter". This filter is a 6 dB/oct low pass filter with cutoff frequency at 4.5 or 5 kHz. A software technique was later developed which can play back 14 bit audio by combining two channels set at different volumes. This results in two 14 bit channels instead of four 8 bit channels. This is achieved by playing the high byte of a 16 bit sample at maximum volume, and the low byte at minimum volume (both ranges overlap, so the low byte needs to be shifted right two bits). The bit shift operation requires a small amount of CPU or blitter overhead, whereas conventional 8 bit playback is almost entirely DMA driven. This technique was incorporated into the retargetable audio subsystem AHI, allowing compatible applications to use this mode transparently.

Порт серийный

Последовательный порт прост, использует только запрограммированный ввод/вывод и не имеет FIFO-буфера. Однако можно выбрать практически любую скорость передачи данных, включая все стандартные скорости, скорость MIDI, а также очень высокие нестандартные скорости.

Происхождение названий чипов

Название Agnus происходит от "Address GeNerator UnitS", так как в нем содержатся все адресные регистры и осуществляется управление доступом к памяти специализированных микросхем. Denise – это искусственно созданное сокращение от Display ENabler, призванное продолжить принятую схему наименований. Paula – аналогичным образом искусственное сокращение от Ports, Audio, UART и Logic, и, по совпадению, имя девушки разработчика этой микросхемы.