DIP-48 · 8364R7 · Zeichnung, kein Foto
Amiga-ChipsCommodore (MOS / CSG)
1985
Paula
Vier 8-Bit-Stimmen, Diskettenlaufwerk, serielle Schnittstelle und Interrupts: alles in einem Chip.
Die Paula ist der Soundchip des Amiga, mit vier Kanälen für digitale 8-Bit-Samples, die per DMA von selbst abspielen, sie steuert aber auch die Disketten, die serielle Schnittstelle, die analogen Controller und die Interrupts. Sie war in allen Amigas gleich, vom A1000 bis zum CD32.
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Portia, der erste Chip von Glenn Keller
In den Lorraine-Prototypen hieß sie Portia. Der Entwurf stammt von Glenn Keller, und es war der erste Chip, den er entwarf. Sie kam 1985 mit dem Amiga 1000 heraus, mit der Nummer 8364, im DIP mit 48 Pins, und angeblich kommt der Name Paula von „Ports, Audio, UART and Logic“: Ports, Audio, UART (die serielle Schnittstelle) und Logik.
Das Kürzel fasst den Chip gut zusammen. Der Ton ist der berühmte Teil, aber die Paula ist auch der Interrupt-Controller des Amiga, der Controller des Diskettenlaufwerks, die serielle Schnittstelle und der Leser der analogen Controller. Wer ihr Silizium von innen zerlegt hat, fand all das, Block für Block, in einem einzigen Chip.
Vier Stimmen
Die Paula hat vier Tonkanäle. Jeder Kanal spielt digitale Samples (PCM) mit 8 Bit, die er per DMA selbst aus dem Chip RAM holt: Der Prozessor muss nur sagen, wo der Klang liegt, wie lang er ist, mit welcher Geschwindigkeit und welcher Lautstärke er spielen soll. Danach wiederholt die Paula ihn, bis man ihr sagt, sie soll aufhören.
Jeder Kanal hat seine eigene Frequenz und Lautstärke, von 0 bis 64. Per DMA schafft jeder Kanal 28.867 Samples pro Sekunde, was für die Zeit klare Klänge ergibt. Füttert der Prozessor die Paula direkt, oder läuft der Bildschirm in einem schnelleren Abtastmodus des ECS oder AGA, geht noch mehr.
Das Stereo ist altmodisch: Zwei Kanäle gehen nur auf den linken Ausgang und zwei nur auf den rechten, ohne Mitte. Deshalb hat viel Amiga-Musik im Kopfhörer ganze Instrumente nur auf einer Seite. Ein Kanal kann auch Lautstärke oder Frequenz seines Nachbarn modulieren, für Vibrato und Tremolo, aber das wurde selten genutzt.
Mehr als Ton
Der Diskettencontroller ist ungewöhnlich flexibel. Er liest und schreibt die ganze Spur auf einmal, roh, mit 500 kbit/s bei doppelter Dichte, und überlässt der Software (und dem Blitter) das Kodieren und Dekodieren der Daten. Weil er die Lücken zwischen den Sektoren der PCs nicht braucht, fasst dieselbe 3,5-Zoll-Diskette, die auf einem PC 720 KB aufnimmt, auf einem Amiga 880 KB. Und er liest seltsame Formate: PC, Mac mit dem passenden Laufwerk, sogar Disketten der Commodore 1541 mit einem angepassten 5,25-Zoll-Laufwerk.
Die serielle Schnittstelle ist einfach, ohne Zwischenspeicher, nimmt aber praktisch jede Geschwindigkeit an, auch die 31.250 Baud von MIDI. Die Paula liest außerdem vier analoge Eingänge (zwei pro Controller-Port), für Paddles und analoge Joysticks, und die zweite und dritte Maustaste.
Schließlich nimmt die Paula die Interruptanforderungen aus 14 verschiedenen Quellen entgegen (Ende eines Klangs, Diskette bereit, Copper, Blitter, serielle Schnittstelle und andere) und reicht sie auf den Stufen 1 bis 6 an den 68000 weiter.
Der Chip, der die MOD-Musik erfand
Im Dezember 1987 veröffentlichte der Deutsche Karsten Obarski den Ultimate Soundtracker, den ersten Tracker: ein Programm, in dem Musik in Spalten geschrieben wird, eine pro Paula-Kanal, mit Instrumentensamples. Das Dateiformat MOD speicherte die Samples in 8 Bit, bereit zum Abspielen auf der Paula, deshalb brauchte die Musik sehr wenig Prozessorzeit und passte in Spiele.
Der ursprüngliche Soundtracker nahm 15 Instrumente. Gruppen aus der Demoszene zerlegten und verbesserten ihn, und es folgten 1989 der NoiseTracker der Schweden Mahoney und Kaktus und 1991 der ProTracker mit 31 Instrumenten. Viele Spiele nutzten MODs als Hintergrundmusik, und das Format wanderte auf den PC und lebt in der Demoszene weiter.
Diese vierstimmige Musik, mit dem in der Mitte geteilten Stereo und dem vom Ausgangsfilter leicht gedämpften Klang, gab den Amiga-Spielen ihren typischen Sound.
Der Chip, der sich nie änderte
ECS und AGA änderten Agnus und Denise, aber die Paula blieb gleich: Innen ist sie vom A1000 bis zum CD32 funktional dieselbe. Geändert hat sich die Verpackung: Im A600, A1200, A4000 und CD32 erscheint sie im PLCC mit 52 Pins (8364R7PL), oberflächenmontiert.
Weil sich die Hardware nicht änderte, holte die Gemeinde aus dem Vorhandenen alles heraus. Das Soundsystem AHI nutzt einen Trick für 14-Bit-Ton: Zwei Kanäle spielen dasselbe Sample, einer mit dem oberen Teil bei voller Lautstärke und einer mit dem unteren Teil bei minimaler Lautstärke, und die Summe ergibt mehr Auflösung. So bleiben zwei Kanäle mit 14 Bit statt vier mit 8.
Beim CD32 geht die Musik von CD-Audiospuren nicht durch die Paula: Es gibt einen eigenen 16-Bit-Wandler auf der Platine. Die Paula kümmert sich weiter um die Soundeffekte der Spiele.
Wusstest du…
Man erzählt, Paula sei damals auch der Name der Freundin des Chipdesigners gewesen.
Die Lautstärke entsteht nicht durch einen Verstärker pro Kanal: Die Paula schaltet das Signal sehr schnell ein und aus (Pulsweitenmodulation), und der Mittelwert ergibt die gewünschte Lautstärke.
Man erzählt, das „Bumm“ der Boing Ball sei eine Aufnahme von Bob Pariseau, wie er mit einem Baseballschläger aus Schaumstoff gegen ein Garagentor schlägt.
MOD-Dateien tragen die Kennung „M.K.“ in sich. Oft heißt es, das seien die Initialen von Mahoney und Kaktus; eine andere Version schreibt sie Michael Kleps zu, einem weiteren Autor des Formats.
Der Filter, der die Höhen dämpft, sitzt nicht in der Paula, sondern auf der Platine, und schneidet bei etwa 3,3 kHz ab. Wenn die Software ihn abschaltet, wird die Power-LED dunkler.
Die HD-Laufwerke von A3000 und A4000 sind besonders: Mit HD-Disketten drehen sie langsamer, damit die Paula die Daten im gewohnten Tempo bekommt.
Auf Amiga-Disketten ist das Sync-Wort normalerweise $4489. Die Paula kann beim Lesen der Spur selbstständig danach suchen.
Paulas vier Kanäle
Paula spielt vier Klänge gleichzeitig, jeden mit eigener Lautstärke. Eine Panoramaregelung gibt es nicht: Zwei Kanäle kommen immer auf einer Seite heraus, die anderen zwei auf der anderen. Die meisten Quellen legen 0 und 3 nach links (die 3. Auflage des Commodore-Handbuchs sagt das Gegenteil). Hör mit Kopfhörern.
Drück auf einen Kanal, um zu hören, auf welcher Seite er herauskommt.
