Agnus / Alice

Tutto comincia nel 1982, alla Hi-Toro, la piccola azienda californiana che poco dopo prese il nome di Amiga Corporation. Jay Miner, che aveva già progettato i chip grafici dell'Atari 2600 e degli Atari a 8 bit, guidava l'hardware di una console dal nome in codice Lorraine, il nome della moglie di Dave Morse, il presidente dell'azienda.

Prima che ci fosse il silicio, i chip esistevano come mucchi di schede di prova (breadboard) piene di componenti comuni e collegate da un groviglio di fili. Si racconta che l'insieme riempisse un tavolo da cucina. Fu in questo stato che la Lorraine venne mostrata al CES di gennaio 1984.

All'inizio i tre chip si chiamavano Agnus, Daphne e Portia. L'Agnus fu l'unico a mantenere il nome; gli altri due sarebbero diventati il Denise e il Paula.

Nell'Amiga, l'immagine, il suono e i dati del floppy vivono in una memoria condivisa, la Chip RAM. Il processore e gli altri chip non possono toccarla a piacere: devono chiedere all'Agnus. Lui gestisce 25 canali DMA (accesso diretto alla memoria), il che significa che il video, il suono e il floppy vanno a prendersi i dati da soli, senza che il processore debba caricarli uno a uno.

Il trucco sta nella divisione del tempo. Il 68000 usa la memoria solo a cicli alterni, quindi l'Agnus dà i cicli dispari al video, al suono e al floppy e lascia quelli pari al processore. Nell'uso normale nessuno dei due si accorge dell'altro. Solo quando lo schermo usa molti colori in alta risoluzione, o quando il Blitter lavora a pieno ritmo, il processore resta in attesa.

Tutto questo va a tempo con lo schermo. L'unità di tempo dell'Agnus è il ciclo colore, di circa 280 nanosecondi, il tempo di due pixel in bassa risoluzione. L'Agnus tiene i contatori della posizione del fascio e può sincronizzarsi con un segnale video esterno (genlock), uno dei motivi per cui l'Amiga entrò così in fretta negli studi televisivi.

Il Copper (da coprocessor) è una piccola macchina che esegue un programma tutto suo, la copper list, in parallelo al processore. Conosce solo tre istruzioni: MOVE scrive un valore in un registro dei chip, WAIT aspetta che il fascio arrivi a una posizione dello schermo, e SKIP salta l'istruzione successiva se il fascio è già passato di lì. Ogni istruzione occupa 4 byte.

Sembra poco, ma è ciò che dà all'Amiga il suo aspetto. Poiché il Copper può cambiare i colori, la risoluzione o l'indirizzo dell'immagine a metà schermo, una riga può avere colori diversi dalla successiva: sono le barre di colore (raster bar) di tante demo e tanti giochi. È sempre il Copper che permette al Workbench di mostrare due schermi con risoluzioni diverse, uno sopra l'altro, nello stesso momento.

La lista riparte dall'inizio a ogni immagine, 50 volte al secondo in PAL. Non c'è un'istruzione di fine: si chiude con un WAIT su una posizione che il fascio non raggiunge mai. Mentre aspetta, il Copper lascia il bus e non consuma cicli di memoria.

Blitter viene da "block image transfer". Legge fino a tre blocchi di memoria (chiamati A, B e C), li combina bit per bit con una funzione logica a scelta e scrive il risultato in un quarto blocco, D. Le funzioni logiche possibili sono 256, e strada facendo ogni riga può essere spostata da 0 a 15 pixel. È così che si disegna un personaggio scontornato sopra lo scenario: la maschera dice dove il personaggio copre lo sfondo e dove lo lascia vedere.

I programmatori chiamavano bob (blitter object) questi personaggi disegnati dal Blitter, per distinguerli dagli sprite del Denise. Il Blitter traccia anche linee (con l'algoritmo di Bresenham) e riempie le aree tra le linee, e insieme questo dà poligoni pieni: la base dei vettori 3D delle demo. Perfino la lettura dei floppy lo usa, per decodificare i dati MFM di ogni traccia.

Nel chipset originale ogni operazione copre al massimo 1024 × 1024 pixel. Con il Blitter che copia finestre e grafica, il processore resta libero per altri compiti, ed è per questo che un 68000 a 7 MHz riusciva a muovere finestre e giochi con una fluidità che pochi computer dell'epoca avevano.

Il primo Agnus, dell'A1000 e del primo A2000, era in un package DIP a 48 pin: l'8361 per NTSC e l'8367 per PAL. Indirizza 512 KB di Chip RAM. Nel 1987, con l'A500 e il B2000, arrivò il Fat Agnus (8370 NTSC, 8371 PAL), in un PLCC quadrato a 84 pin. Resta limitato a 512 KB di Chip RAM, ma gestisce altri 512 KB di Slow RAM, la memoria della trapdoor dell'A500.

L'ECS portò l'8372A, che indirizza 1 MB di Chip RAM e funziona in PAL o NTSC. Comparve nelle ultime revisioni dell'A500 e del B2000 (dalla revisione 6 in poi) e nel CDTV. Gli 8372AB e 8372B dell'A3000 e varie versioni dell'8375 (A500 Plus e A600) arrivano a 2 MB. L'Agnus ECS fa anche blit fino a 32 768 × 32 768 pixel e ha contatori del fascio programmabili, che permettono modi video come il Productivity, 640 × 480 senza interlacciamento.

Nell'AGA il successore si chiama Alice (8374), e si trova nell'A1200, nell'A4000 e nel CD32. Indirizza 2 MB di Chip RAM e va a prendere i dati dell'immagine e degli sprite in parole da 32 bit e in modalità fast page, il che moltiplica per quattro la banda. Curiosamente, il Blitter e il Copper dell'Alice continuano a lavorare a 16 bit, proprio come nel 1985.

Senza il Copper e il Blitter non ci sarebbe la demoscene dell'Amiga: le barre di colore, gli schermi divisi, gli scroll fluidi e i vettori pieni vengono tutti da qui. Nei giochi, i bob del Blitter e le palette cambiate dal Copper a metà schermo davano più colore e più oggetti di quanto l'hardware sembrasse permettere.

Nel video, il genlock e una temporizzazione vicina a quella della televisione fecero dell'Amiga un generatore di sottotitoli ed effetti a buon mercato. Il Video Toaster di NewTek, che vinse un Emmy tecnico nel 1993, realizzava buona parte dei suoi effetti con l'aiuto del chipset dell'Amiga, sincronizzato con il segnale NTSC.