CIA 8520

CIA signifie Complex Interface Adapter. Le dessin d'origine est le 6526 de MOS Technology, la puce des ports du Commodore 64, qui en embarque deux. Quand Commodore a conçu l'Amiga, plutôt que de créer une puce d'entrées-sorties de zéro, elle a adapté ce qu'elle avait déjà : le 8520 est un 6526 avec une différence, l'horloge. Dans le 6526, c'est une vraie horloge, avec heures, minutes et secondes en BCD ; dans le 8520, elle est devenue un simple compteur binaire de 24 bits, qui compte des impulsions. Pour le reste, c'est la même puce.

La spécification interne de Commodore, le dessin 318029, la décrit comme un périphérique compatible avec le bus des 65xx, en boîtier de 40 broches, et indique où elle a servi : l'Amiga et le lecteur de disquettes 1581. Parmi les puces Commodore de l'Amiga, c'est la seule qui n'a pas été dessinée pour lui, et elle parle la langue des 65xx dans une machine à 68000 : le processeur a une horloge dédiée à ces périphériques, l'horloge E, au dixième de sa vitesse, et c'est sur elle que le CIA se synchronise.

Il y en a deux dans chaque Amiga, de l'A1000 à l'A4000, et le système les appelle CIA-A et CIA-B. L'exception est le CD32 : l'Akiko a absorbé leurs fonctions, et la carte de la console n'en a aucun.

Chaque CIA a 16 broches d'entrée-sortie, en deux ports de 8 bits, plus un registre à décalage série, une broche d'impulsion et une entrée qui détecte les fronts. L'Amiga répartit les tâches entre les deux. Le CIA-A, aux adresses impaires à partir de $BFE001, a son port B entier consacré aux 8 bits de données du port parallèle, et son port A rempli de bits isolés : OVL, qui place la ROM à l'adresse zéro ; la LED d'alimentation, qui s'allume quand le bit est à zéro ; quatre signaux d'état du lecteur de disquettes (prêt, piste zéro, protégé, disque changé) ; et les boutons de tir des deux ports de jeu. Son registre série reçoit le clavier.

Le CIA-B, aux adresses paires à partir de $BFD000, a son port B entier aux commandes du lecteur de disquettes : moteur, sélection d'un lecteur parmi quatre, pas, direction et face. Le port A réunit les lignes de contrôle de flux du port série (DTR, RTS, CTS, DSR, détection de porteuse) et celles de contrôle du port parallèle (BUSY, POUT, SEL). Son entrée de fronts compte les impulsions d'index de la disquette, une par tour. Le registre série du CIA-B ne sert à rien.

Chacun parle au processeur sur son propre niveau d'interruption : le CIA-A au niveau 2, le CIA-B au niveau 6. Et les deux partagent une particularité de conception : le CIA-A est câblé sur les 8 bits bas du bus de données et le CIA-B sur les 8 bits hauts, si bien que les adresses de l'un sont impaires et celles de l'autre paires, et qu'on n'y accède qu'octet par octet.

Le clavier de l'Amiga a son propre microcontrôleur et se relie à la machine par quatre fils : alimentation, masse, KCLK (l'horloge, du clavier vers l'ordinateur seulement) et KDAT (les données, dans les deux sens). Chaque touche produit un code de 7 bits, et le huitième bit dit si elle a été enfoncée (0) ou relâchée (1). Le clavier envoie les 8 bits un à un sur KDAT, avec une impulsion sur KCLK pour chaque bit, à environ 60 microsecondes par bit : une touche met une demi-milliseconde à arriver.

Côté Amiga, c'est le registre à décalage série du CIA-A qui reçoit : KDAT entre par la broche SP et KCLK par CNT. À la huitième impulsion, l'octet tombe dans le registre de données et le CIA lève une interruption. Le logiciel lit le code et doit répondre : il tire KDAT à zéro pendant 85 microsecondes, la poignée de main qui dit au clavier qu'il peut envoyer la touche suivante.

Deux détails montrent le soin du dessin. La ligne est active à zéro, donc les bits arrivent inversés. Et l'octet part tourné : le bit 6 est envoyé en premier et le bit 7, celui d'enfoncée ou relâchée, en dernier. Si le clavier et l'ordinateur perdent la synchronisation, le clavier envoie des uns jusqu'à recevoir la poignée de main, et un octet de déchets plein de uns se lit comme une touche relâchée, ce qui ne fait de mal à personne. Puis il prévient avec un code spécial ($F9) et répète la touche perdue. Essayez dans la démonstration plus bas.

Chaque CIA a deux temporisateurs de 16 bits. On charge une valeur, le temporisateur compte à rebours au rythme de l'horloge E du processeur (709 379 fois par seconde en PAL, 715 909 en NTSC, un dixième de l'horloge du 68000) et, arrivé à zéro, il interrompt et se recharge. Ils peuvent s'enchaîner pour des comptes de 32 bits, compter des impulsions externes par la broche CNT, ou placer leur sortie sur une broche du port B. C'est avec eux que l'AmigaOS mesure le temps.

Le troisième compteur est le TOD, qui dans le 6526 était l'horloge. Dans l'Amiga, il a gagné deux usages ingénieux : celui du CIA-A compte les impulsions à 50 ou 60 Hz de chaque image, et celui du CIA-B compte les lignes de l'écran, 15 625 par seconde en PAL. Tous deux ont une alarme qui interrompt quand le compteur atteint une valeur choisie. Comme ce sont des compteurs de 24 bits, celui du CIA-B fait le tour toutes les 18 minutes, et celui du CIA-A au bout de presque quatre jours.

Au total, chaque CIA a cinq sources d'interruption : les deux temporisateurs, l'alarme, le registre série et l'entrée de fronts. Un seul registre, l'ICR, dit laquelle s'est déclenchée, et le lire l'efface, donc qui le lit doit traiter tout ce qui s'y trouvait. Sous AmigaOS, les programmes ne touchent pas directement aux CIA : ils demandent temporisateurs et interruptions au cia.resource, qui partage ce qu'il y a entre le système et qui en fait la demande.

À la mise sous tension, le CIA est parmi les premières puces qui comptent. Un reset met toutes les broches en entrée, et comme elles ont des résistances de rappel, elles se lisent à un. Cela inclut OVL, le bit 0 du port A du CIA-A : à un, la ROM Kickstart apparaît à l'adresse zéro, où le 68000 va chercher son pointeur de pile et son adresse de départ. C'est la seule façon pour le processeur de démarrer, car à l'adresse zéro se trouve normalement la Chip RAM. Une fois lancé, le Kickstart configure les deux bits de sortie (OVL et LED) et abaisse OVL : la RAM revient à l'adresse zéro et la ROM ne reste qu'à sa place, en haut de la mémoire.

Le même bit de la LED commande le filtre passe-bas du son : c'est pour cela que, quand un jeu ou une démo coupe le filtre, la LED d'alimentation perd de l'éclat. La page de Paula explique le filtre ; ici, c'est l'interrupteur.

Le boîtier a changé au fil des ans. Dans les A1000, A500, A2000 et A3000, le 8520 est un DIP de 40 broches, presque toujours sur support. Dans les A600, A1200 et A4000, c'est un PLCC de 44 broches soudé à la carte. Le CD32 n'en a pas. À l'intérieur, c'est toujours la même puce de 1985.