Les Custom Chips

Tout d'abord dénommé Pandora, ce chipset fut renommé AGA ou AA pour suggérer un lien avec le chipset alors en cours de développement : le AAA.

Il semblerait qu'une différence existe entre le chipset AGA (Advanced Graphics Architecture) et le chipset AA (prononcer "double A".

Par AGA, on entend l'ensemble des capacités du chipset actuellement présent dans les A1200, A4000 et CD-32. Et par AA on denommerait l'ensemble des fonctions de ce système qui seraient compatibles avec le chipset AAA.

En fait, certains registres présents dans le chipset AGA disparaîtront ou seront remplacés dans le AAA.

Avant d'être officiellement présenté avec l'A4000, le chipset AGA fut tout d'abords testé à l'état de prototype dans une machine spécialement conçue dans ce but par Dave Haynie.

En 1991, le premier A3000+ était capable de faire tourner le WorkBench sans soucis majeur. En plus du chipset AA, le A3000+ disposait d'un DSP AT&T DSP3210 à 50 MHz intégré comme coprocesseur. Mais de nombreuses difficultés d'intégration au reste du système décidèrent les dirigeants de CBM à abandonner le projet. Cependant, tout ce travail ne fut pas vain et permis à une société extérieure de concevoir une carte DSP sur connecteur Zorro III.

La vitesse du bus pour l'affichage est 4 fois plus rapide que l'ECS. L'interface avec la RAM Chip est dorénavant 32 bits (comme l'A3000), les accès de l'unité centrale vers cette RAM se font donc 2 fois plus vite qu'avec l'ECS.

Ce chipset autorise l'affichage de 256 couleurs sur une palette de 16 777 216 (en fait 25 bits : 8 rouge, 8 vert, 8 bleu, 1 Genlock). Il est aussi possible de profiter d'un nouveau mode HAM8 permettant l'affichage en toute résolution de 262 144 couleurs. Ce chipset supporte des écrans productivity VGA (640 x 480 en 256 couleurs) à un taux de rafraichissement allant jusqu'à 72Hz. Un écran en 256 couleurs de 800 x 600, est aussi supporté en 72Hz interlacé. La taille des sprites a été accrue de 16 bits à 32 et 64 bits de large. En plus, les sprites peuvent être affichés sur les bords de l'écran et avoir des résolutions différentes des écrans hôtes.

L'AGA ajoute à l'ECS les modes suivants, tous affichables en 256 couleurs :

          DBLNTSC:Basse Rés. entrelacée            320 x 800     59Hz  29.02KHz
          DBLNTSC:Basse Rés. sans scint.           320 x 400     59Hz  29.02KHz
          DBLNTSC:Haute Rés. entrelacée            640 x 800     59Hz  29.02KHz
          DBLNTSC:Haute Rés. sans scint.           640 x 400     59Hz  29.02KHz
          DBLPAL:Basse Rés. entrelacée             320 x 1024    50Hz  29.45KHz
          DBLPAL:Basse Rés. sans scint.            320 x 512     50Hz  29.45KHz
          DBLPAL:Haute Rés. entrelacée             640 x 1024    50Hz  29.45KHz
          DBLPAL:Haute Rés. sans scint.            640 x 512     50Hz  29.45KHz

Le chipset AAA n'a jamais été officiellement présenté. Cependant, si de nouveaux modèles d'Amiga arrivent sur le marché, la présence de ce chipset fait partie des possibilités à envisager.

Le chipset AAA a tourné en 1992 dans une machine prototype du nom de NYX dans les laboratoires de CBM. Conçue par l'irremplaçable Dave Haynie, cette machine était largement basée sur l'architecture de l'Amiga 3000.

Synapse cite donc pour information les composants de ce chipset.

Récapitulatif des capacités du ChipSet AAA :

Ce chipset consiste en 4 composants CMOS, représentant environ 1 million de transistors. Il s'agit d'un système entièrement nouveau, et non une mise à jour de l'AGA, il n'a donc aucune des limitations de l'AGA. Ces 4 composants se nomment Andrea, Monica, Linda et Mary.

Andrea remplace l'Alice du chipset AA. Elle travaille en 32 bits, le blitter et le copper sont améliorés, elle dispose d'un mode burst sur la mémoire vidéo et gère des fréquences d'affichage jusqu'à 110 MHZ.

Monica remplace Denise en ajoutant de nombreux autres modes d'affichage.

Linda est un composant tampon géré par Andrea et Monica.

Mary remplace Paula. Elle offre 8 canaux audio 16 bits, peut gérer des disquettes jusqu'à 4 Mo, des CD-ROM et des disques ST-506.

Ces composants sont tous intégralement 32 bits, à l'exception de Linda et Monica qui possèdent aussi des modes 64 bits. Ils ne sont pas limités par l'horloge à 14 MHZ de l'AGA ou des accès DMA fixés électroniquement.

Il y a 40 canaux DMA, possèdant des allocations dynamiques de bande passante. Ce qui signifie que chaque canal peut être aussi rapide qu'il doit l'être (jusqu'aux limites de la bande passante totale du système).

Le DMA est utilisé pour tout, du Blitter et Copper jusqu'aux sprites, les voies audio, l'affichage, les entrées/sortie disquettes ou les ports série.

Ces canaux DMA sont le coeur du AAA et font partie de ce qui met l'Amiga en marge des autres ordinateurs . Ils font partie de ce qui offre à l'Amiga ces performances. Le système d'exploitation est parfaitement capable de tirer avantage des accès DMA et du travail des coprocesseurs, de part ça nature multitâche.

Quand une tâche attend la fin d'un accès DMA ou du travail d'un coprocesseur, une autre tâche peut être activée et utiliser le processeur. C'est quelque chose que les autres ordinateurs nous envient (par exemple, le Mac, qui ne possède pas le système multitâche préempif requis pour cela. Les Mac haut de gamme possèdent des canaux DMA qui ne peuvent être utilisés par le système d'exploitation. Seul Unix sur Mac peut les utiliser).

Dans l'AGA, le Blitter et le Copper entrent en obsolescence. Ils sont lents en comparaison des standards actuels, très lents, cependant, il n'existe encore rien qui offre les fonctions du Copper.

Avec l'AAA, ces deux acteurs capitaux sont grandement améliorés.

A la base, le Blitter n'est qu'un ensemble de canaux DMA qui fournit des données graphiques au processeur et les écrit ensuite en RAM. Le Blitter peut aisément réaliser les opérations nécessaires au déplacement d'images 2D. En plus de choses comme la combinaison de plusieurs images. Ces calculs sont un peu plus rapides que si ils étaient exécutés par un processeur non spécifique.

Le Blitter du AAA peut travailler sur des images 24 bits sensiblement plus rapidement que l'AGA le fait en 8 bits. Une fenêtre contenant une image 24 bits peut ainsi être déplacée instantanément.

Le Copper de l'Amiga est aussi un canal DMA. Il envoie un flot d'instructions vers le processeur. Il est capable de faire quasiment tout ce que l'UC peut faire : charger des registres du chipset, exécuter des sauts, des boucles ou attendre. Il peut être utilisé pour contrôler n'importe quoi dans le chipset, indépendemment de l'UC. il permet à l'Amiga d'avoir des écrans mobiles, des écrans en scrollings bitmaps géants...

Avec la bande passante élevée et la flexibilité des canaux DMA du AAA, le Blitter et le Copper voient leur puissance encore accrue.

L'un des attraits de l'Amiga est ses capacités sonores intégrées. La plupart des ordinateurs de possèdent pas de vrai générateur de son en standard.

Les anciennes 4 voies sur 8 bits de l'Amiga ont été largement suffisantes jusqu'à présent et restent infiniment supérieures à la moyenne des PC.

Mais le AAA les élèvent à un niveau supérieur : il y a maintenant 8 voies indépendantes sur 16 bits et 64 KHz (contre 30 KHz sur l'AGA). Cela met chaque canal au delà d'un lecteur de CD en terme de précision, et bien au delà de la perception humaine. C'est aussi bien supérieur à la majorité des cartes sonores trouvées sur d'autres machines.

La génération du son étant gérée par les canaux DMA, l'UC est libérée de 99 % du travail.

Utilisant des DRAM et VRAM 32/64 bits et des accès burst à haute vitesse, le AAA accroît la bande passante d'un facteur x20 par rapport à l'AGA.

Tout d'abord, le AAA fonctionne plus vite de part sa conception CMOS. Tout est au moins 32 bits, augmentant ainsi la bande passante. La mémoire peut désormais fonctionner en mode burst, ce qui permet de lire 4 adresses successives en mémoires très rapidement.

La VRAM (Video RAM) a été mise au point pour tolérer les taux de transfert élevés requis pour l'affichage haute résolution. Elle possède deux ports, un exclusivement pour la video et un pour accèder et modifier les bitmaps. Cela double effectivement la vitesse.

Avec la VRAM il n'y a plus de "video contention". Ce phénomène est flagrant quand on ouvre un écran haute résolution avec de nombreuses couleurs (640 x 400 x 16c pour l'ECS ou 640 x 400 x 256c pour l'AGA). C'est parce que ces modes demandent tellement de bande passante, qu'il n'en reste quasiment plus pour l'UC et le Blitter.

Avec le AAA et la VRAM, ce problème disparaît. Le DMA vidéo utilise seulement un des ports de la VRAM. On peut ainsi ouvrir le plus grand écran en couleur sans que le Blitter, le Copper, etc ne soient ralentis. Ils auront tout de même d'avantage de travail.

La DRAM peut aussi être utilisée mais elle est plus lente. La VRAM coûte environ 2 fois plus chère. Il est cependant possible de combiner les deux. La VRAM n'est valable que pour l'affichage, la DRAM est bonne pour tout le reste. Il suffit de possèder assez de VRAM pour gérer son affichage. Il est possible d'avoir jusqu'à 16 Mo de DRAM + VRAM.

La résolution maximale non interlacée devrait être d'environ 1280 x 1024 en 8 ou 16 bits. Les 1024 x 768 sur 24 bits devraient aussi être possibles.

Il y aura aussi le choix entre des modes chunkys ou bitplans. Les chunkys seront 2, 4, 8 ou 16 bits. Les modes bitplans autoriseront jusqu'à 16 plans. Ces types peuvent être combinés. Un mode 24 bits aura 3 bitplans, contenant chacun une description chunky 8 bits.

Mais il y a aussi de nouveaux modes compressés, en plus du HAM et du HAM8. Le mode HAM10 offrira des graphismes 24 bits avec seulement 10 bits par pixel.

Le AAA possèdent des ports série, un support pour des lecteurs de disquettes et des ports pour des périphériques d'entrée.

Les deux ports joystick/souris peuvent accepter un grand nombre de périphériques comme les joysticks standards, les souris mécaniques ou optiques, des joysticks analogiques, des crayons optiques ou des tablettes graphiques.

Le AAA possède aussi deux ports série bufferisés haute vitesse. L'ancien port série de l'AGA peut gérer jusqu'à 115 200 bauds, mais réclame un travail important de l'UC pour éviter la perte de données. Le AAA utilise un buffer FIFO (First In First Out) et le DMA pour éviter les erreurs à hautes vitesses.

Le port lecteur de disquettes enfin. Si l'AGA supportait un lecteur double vitesse pour reconnaître les disquettes HD, le AAA est tellement rapide qu'aucune lecteur ne peut en venir à bout. Il supporte même sans problème les lecteurs quadruple vitesse. Avec le système d'exploitation de l'Amiga, cela signifie 3.52 Mo par disque.

La gestion du lecteur de disquettes peut supporter les taux de transfert d'un CD-ROM simple vitesse ou d'un disque dur lent. Si jamais un lecteur de disquettes à octuple vitesse voyait le jour, le AAA pourrait le gérer.

Même si il ne fait pas partie intégrante du chipset AAA, un DSP peut parfaitement s'y intégrer.

Il pourrait être d'un grand secours pour émuler un modem à haute vitesse, la synthèse vocale, la compression/décompression d'images, l'acquisition et le traitement de données, la reconnaissance vocale, etc...

Si un DSP devait être proposé, il s'agirait de l'AT&T 3210.

Le AAA est totalement indépendant du processeur central. Avec un bus local 64 bits, un processeur RISC serait parfaitement interfacé.

Ce chipset a été conçu pour être 100 % compatible avec l'ECS, et non avec l'AGA.

Même si les caractéristiques de ce chipset semblent impressionnantes par rapport à celles des machines actuelles, les concepteurs eux-mêmes affirment que cet ensemble de composants est obsolète d'un point de vue qualité/prix. En effet, le AAA serait tout juste au niveau des cartes graphiques qui sortent actuellement sur d'autres plate-formes, sans parler des consoles de jeux sur-puissantes qui arrivent sur le marché. Dave Haynie lui même est davantage intéressé par une architecture basée sur un bus PCI sur lequel une carte graphique (qui pourrait d'ailleurs comporter le AAA) serait présente. Cela faciliterait ainsi les mises à jours très rapides en ce domaine. De plus, le AAA couterait cher à finaliser pour une technologie qui n'est plus vraiment d'actualité. N'oublions pas que le début du développement de ce chipset remonte à 1989...

Ce projet de chipset a été concu comme une possible alternative au AAA. Il n'a jamais été réalisé mais semblait (avant la disparition de CBM) largement avancé. On en sait très peu de choses.

Ce chipset est 100 % compatible avec celui des Amiga actuels. Il intègre un noyau PA-RISC amélioré, un contrôleur VRAM, un Blitter d'un nouveau type... Couplé avec le composant de gestion de l'affichage, il peut agir en tant que noyau d'une console de jeux 3D à hautes-performances ou comme une carte graphique RTG très rapide. Les E/S se font dans les 2 directions à des taux supérieurs aux spécifications PCI.

Hombre est supérieur au AAA dans les domaines graphiques. Plus rapide, supporte les opérations 3D, des actions Blitter supérieures, etc... Il est conçu avant tout pour des graphismes en 16 et 24 bits et supporte 4 playfields 16 bits simultanément. La résolution maximale est de 1280x1024.

Mais il ne s'agit que d'un système graphique. Il ne gère pas les périphériques et le son.

L'idée, en fait, était de proposer un système graphique sur carte, facilement interchangeable.

Agnus (Adress GeNerator Unit) est probablement le plus connu des custom chips. Il existe sous différentes formes, allant du composant original, à la version "Super" trouvée dans le A3000. En dehors de changements internes mineurs, la principale différence entre ces versions est la quantité de mémoire à laquelle ils ont accès.

Le Copper est un co-processeur intégré à Agnus. Il reçoit ces informations de la RAM en utilisant des accès DMA. De par sa capacité à contrôler la quasi totalité du système graphique, il soulage considérablement le 680X0, qui peut ainsi se consacrer à d'autres tâches. Ce co-processeur peut aussi intervenir directement sur les registres de contrôles des autres composants. Il a aussi la possibilité de remettre à jour : des registres, des données concernant le placement des sprites, la palette de couleurs, les canaux sonores et la gestion du Blitter.

Le Copper a la capacité d'attendre une position définie du faisceau d'électron, et de transfèrer les données dans un registre du système. Pendant cette attente, le Copper surveille en direct le compteur de position du faisceau, le bus mémoire est ainsi libéré et peut servir aux autres canaux DMA ou au 680X0.

Le transfert des données résultant de cette attente se fait en prenant des cycles de mémoire au Blitter ou au 680X0.

Le Copper ne demande l'accès au bus que lors des cycles de mémoire pairs. Il est ainsi en parfaite synchronisation avec la plupart des accès DMA, l'audio, les lecteurs de disquettes, le rafraîchissement de l'écran, les sprites, etc, qui eux travaillent sur des cycles impairs. En fait, il a juste besoin d'une gestion de priorités avec le Blitter et le 680X0.

Il est aussi utilisé pour le transfert des données sonores vers le convertisseur numérique-analogique de sortie.

Le Copper ne travaille bien sûr qu'en RAM Chip.

Il dispose d'un jeu de 3 instructions :

WAIT : attend une position précise du faisceau indiquée par ses coordonnés x et y.

MOVE : transfère la valeur recherchée dans les registres spécifiques.

SKIP : saute l'instruction suivante si le faisceau est déjà à une position donnée de l'écran.

En fait, le Copper est l'un des éléments majeurs de la génération de graphismes de l'Amiga.

Au même titre que le Copper, le Blitter est un co-processeur intégré à Agnus. Sa fonction est de déplacer des zones de mémoire rectangulaires aussi efficacement que possible et de tracer des lignes. La copie de blocs mémoire est effectuée par le Blitter deux fois plus rapidement que par un 68000. en ce qui concerne le tracé de ligne, il travaille à une vitesse de 1 millions de pixels à la seconde.

Le Blitter ECS (à partir du 8372) permet de déplacer des régions rectangulaires de 32768 x 32768 pixels au lieu de 1024 x 1024 auparavant.

Le Blitter n'a bien sûr accès qu'à la RAM Chip. Il possède 4 canaux DMA : trois canaux sources et un canal cible.

Les opérations effectuées par le Blitter sont appelées Blits.

Le Blitter travaille de façon asynchrone, ainsi le 680X0 continue à fonctionner normalement pendant les blits.

Le Blitter a aussi la capacité d'exécuter des manipulations logiques spécifiques sur les données en cours de traitement.