Grundlagen: Die Technik des Mega STE und TT

Bisher waren die technischen Unterlagen der Ataris nur Profis zugänglich. Dadurch besitzen normale Anwender nur wenig Wissen über die Innereien ihres Computers. In diesem Beitrag zeigen wir Ihnen, welche Technik im Mega STE und TT steckt.

Den ersten TT präsentierte der amerikanische Computerhersteller auf der Atari-Messe 1989. Das damals äußerst innovative Produkt sorgte nicht nur bei ST-Anwendern für Furore. Es dauerte aber noch länger als ein Jahr, bis die ersten Geräte in den Händlerregalen auftauchten.

Die Mega STEs stellte Atari während der Herbst-Comdex 1990 in Las Vegas der Öffentlichkeit vor. Atari-typisch dauerte es aber bis März 1991, bis diese Computer bei uns in größeren Stückzahlen zu haben waren. Deutsche Anwender dürfen sich darüber aber am wenigsten beklagen, denn in Großbritannien sind die Mega STE erst seit Januar 1992 erhältlich.

Die Bevorzugung läßt sich in erster Linie auf die Professionalität der deutschen Benutzer zurückführen. Atari hat schon vor längerer Zeit erkannt, daß der wichtigste Absatzmarkt für ihre Computer in Deutschland liegt.

Die Soundfähigkeiten erbte der Mega STE von seinem kleinen Bruder, dem 1040 STE. Er besitzt den aus älteren STs bekannten Yamaha-Soundchip und auch den erstmals im STE eingesetzten DMA-Sound.

Die Qualität des programmierbaren Soundgenerators »YM 2149« von Yamaha - in manchen STs findet man auch einen identischen Chip von Texas Instruments - liegt hauptsächlich im niedrigen Preis. Seine drei Soundkanäle erzeugen Töne im Frequenzbereich von 30 Flz bis 112 kFlz. Seine Aufgabe liegt heute hauptsächlich im Erzeugen des Tastaturklicks, obwohl ältere Demos auch fantastische Ergebnisse aus dem Yamaha holen. Ein Beschaltungsplan der Monitorbuchse weist Pin 5 als »Audio In« aus. Tatsächlich ist es möglich, hier ein analoges Tonsignal einzuspeisen. Der Rechner mischt es mit dem Tonsignal der drei Kanäle des Yamaha-Soundchip. Anschließend gelangt dieses Gemisch auf einen Eingang des »LMC 1992«. Dieser neue IC kontrolliert Lautstärke, Links-Rechts-Verteilung, Höhen und Tiefen des Tonsignals.

Anschließend gibt er das Mono-Geräusch weiter an die beiden Stereoausgangsbuchsen und den entsprechenden Anschluß der Monitorbuchse.

Bei dem schon angesprochenen DMA-Sound handelt es sich vereinfacht ausgedrückt um digitalisierte Musik. Diese wandelt ein Digital-Analog-Konverter in normale Töne um. Der D-A-Konverter arbeitet im Pinzip genauso wie die aus CD-Spielern bekannten Chips. Im Gegensatz zu diesen arbeiten die Musikerzeuger im Atari aber mit variablen Wandlerfrequenzen. Je schneller der Konverter arbeitet, desto höher kann die Frequenz der wiedergegebenen Musik sein. Leider steigt proportional zum Wandlertakt auch der Speicherplatzverbrauch. Ein weiterer Unterschied zum CD-Player besteht in der Genauigkeit der Wandlerstufe. Während der HiFi-Wandler 16 Bits untersucht, um einen Ton zu erzeugen, prüft der DMA-Soundchip nur 8 Bits.

Als Wandlerfrequenzen stehen 6,25 kHz, 12,5 kHz, 25 kHz und 50 kHz zur Verfügung. Das menschliche Ohr hört Frequenzen im Bereich von 20 Hz bis 16 kHz. Um dieses Frequenzband vollständig wiedergeben zu können, muß man die Samplingfrequenz 50 kHz wählen. Das bedeutet, daß der DMA-Chip pro Sekunde 50000 x 8 Bit = 50 KByte verarbeiten muß. Dies belastet ihn nicht so sehr wie den Arbeitsspeicher. Um eine Minute lang »richtige« Musik wiederzugeben, müssen Sie 300 KByte Speicher reservieren.

Die Tonsignale aus dem DMA-Soundchip passieren spezielle Filterstufen, die hochfrequente Störtöne unterdrücken. Anschließend gelangt das hochwertige Musiksignal auf zwei Eingänge des LMC 1992. Dieser kontrolliert auch hier Balance, Lautstärke, Höhen- und Tiefenanteile des Musiksignals. Die Ausgabe der Musik erfolgt in Stereo über die Cinchbuchsen und in Mono über den Pin 1 der Monitorbuchse beziehungsweise den TV-Modulator. Die elektrischen Werte der Cinchbuchsen entsprechen dem HiFi-Standard, weshalb Sie den Computer wie einen Tuner oder CD-Spieler an jeden modernen Verstärker anschließen können.

Der TT besitzt die gleichen Tonsysteme wie der Mega STE. Auch bei diesem Computer findet man also sowohl den Yamaha-Soundchip als auch den DMA-Soundchip. Allerdings gibt es keinen Toneingang, was man aber verschmerzen kann. Mit den beiden Cinchbuchsen an der Rückseite verbinden Sie den Computer mit einem HiFi-Verstärker. An Ataris derzeitiges Flaggschiff können Sie theoretisch jeden beliebigen VGA-Monitor anschließen. Da diese Monitore keinen eigenen Lautsprecher besitzen, befindet sich einer im Computer. Ebenso wie der Sound stammt auch der Grafikteil des Mega STE weitgehend vom 1040 STE. Ataritypisch arbeiten auch hier mehrere verschiedene Chips zusammen. Dies trägt natürlich zum guten Preis-Leistungs-Verhältnis dieser Computer bei. Damit Sie ein Bild auf dem Monitor sehen, bemühen sich im Mega STE die GST-MCU, der GST-Shifter und der Blitter um »Durchblick«.

Die GST-MCU ist eine Kombination aus dem ehemaligen MMU-und dem GLUE-Chip. Sie sorgt normalerweise für das reibungslose Zusammenspiel aller Komponenten im Computer. Hier erzeugt dieser IC unter anderem die Synchronisationssignale.

Der GST-Shifter setzt die im Bildschirmspeicher sitzenden Informationen in die Videosignale um. Die GST-MCU versorgt den Shifter mit der jeweils aktuellen Einstellung der Farbpalette. Dieser gibt dann einen seriellen Datenstrom mit den Videosignalen aus. Im monochromen Modus steht jedes Bit für ein Pixel, während in den Farbauflösungen für jeden Bildpunkt mehrere Bits erforderlich sind.

Der Blitter ist ein eigener Coprozessor und dient zur Manipulation großer Bildbereiche auf Bitebene. In Mega STEs ab Sommer 1991 sind übrigens Blitter und GST-MCU in einem auf den Namen »Combo« getauften Chip integriert. Bekanntermaßen gibt es für die ST(E)-Rechner einen exzellenten hochauflösenden monochromen und einen eher durchschnittlichen Farbmonitor. Bei der Konzeption des Grafikteils stand die Ergonomie im Vordergrund. So beträgt die Bildwiederholrate 70 Hz bei einer für die Verhältnisse von 1985 hohen Auflösung von 400 Zeilen. Bei diesen Daten beträgt die Horizontalfrequenz etwa 36 kHz. Ein normaler Monitor geht bei dieser Betriebsart unweigerlich kaputt. Aus diesem Grunde ist es nicht möglich, die monochrome Betriebsart auf einem herkömmlichen Farbmonitor wiederzugeben.

Um dem oben beschriebenen Defekt vorzubeugen, stellt sich der Mega STE auf den jeweils angeschlossenen Monitor ein. Ein eigens für diese Aufgabe vorgesehener Pin an der Videobuchse erkennt, ob sich am Ausgang ein SM 124 oder ein anderer Monitor befindet.

Mega STE und 1040 STE benutzen eine Palette von 4096 möglichen Farben. Außerdem haben sie eine hardwaremäßig vorgesehene Möglichkeit zum horizontalen und vertikalen Scrolling. Dies sind gute Voraussetzungen zum Genlock-Einsatz. Darunter versteht man die Mischung von Videobildern und Computergrafik wie beispielsweise Untertitel und Einblendungen. Die unbedingte Voraussetzung dafür ist jedoch eine externe Synchronisation des Computers. Um dies zu ermöglichen, änderten die Atari-Entwickler die Anschlußbelegung der Monitorbuchse. Legen Sie an Pin 3 ein Low-Signal, öffnet sich der Rechner für ein externes Synchronisationssignal an Pin 4 des Monitoranschlusses. Ist Pin 3 auf High, arbeitet der vierte Pin als Monochromdetect. Dies führt zu keiner Konversion, da Genlock-Anwendungen im ST-High-Modus nicht möglich sind.

Atari liefert zur Zeit drei verschiedene Monitore für den Mega STE und die älteren STs. Anwender, die auf Farbanwendungen in der niedrigen oder mittleren Auflösung angewiesen sind, kaufen natürlich den SC 1435. Es gibt zur Zeit aber zwei verschiedene Monochrom-monitore mit einer 14 Zoll großen Bildröhre. Der SM 144 und der SM 146 sind die Nachfolger des SM 124. Beide Bildschirme verkauft Atari parallel je nach Verfügbarkeit. Atari vergab vor einiger Zeit Vorgaben für monochrome Monitore an zwei Zulieferfirmen. Die SM 144 kommen von dem einen Hersteller, die SM 146 von dem anderen. Die Geräte unterscheiden sich außerdem durch die Anordnung und Anzahl der Einstellregler. Unserem subjektiven Eindruck nach ist die Bildqualität des SM 146 etwas höher. Dies kann aber durchaus im Bereich von Produktionstoleranzen liegen.

Der Grafikteil des TT unterscheidet sich sehr von dem eines ST(E). Dies beginnt schon bei den verschiedenen Videomodi. Neben den drei ST-Auflösungen beherrscht er auch zwei VGA-Modi. Besondere Aufmerksamkeit gilt der Betriebsart »ST-Hoch«. Um diese wiederzugeben, braucht der TT keinen spezielle Monochrommonitor. Außerdem sind die Farben nicht festgelegt auf schwarz und weiß, sondern können beliebig aus der 4096 Farben umfassenden Palette stammen.

Der eigentliche Fortschritt der TT-Grafik liegt in den drei TT-Auflö-sungen. Auf dem normalen VGA-Farbmonitor stehen Ihnen 640 x 480 Bildpunkte in 16 Farben beziehungsweise 320 x 480 Pixel in 256 Farben zur Verfügung. Besonders für professionelle Anwendungen eignet sich der monochrome Großbildschirm TTM 195. Nur er ist in der Lage, die »DTP«-Auflösung von 1280 x 960 Punkten darzustellen. Wie gehabt ist der ECL-Monochrommonitor nicht in der Lage, die anderen Grafikmodi wiederzugeben. Möchten Sie mit allen Auflösungen arbeiten, ist die Anschaffung zweier Monitore unbedingt erforderlich. Den angeschlossenen Monitor erkennt der TT im Prinzip genauso wie die kleinen ST(E)s über einen Monochrom-Detect-Pin in der Monitorbuchse.

Die sehr hohe Arbeitsgeschwindigkeit des TT ist auf den 68030-Prozessor zurückzuführen. Dieser besitzt eine auf 32 Bit ausgelegte interne Architektur. Das bedeutet, er verarbeitet immer 32 Bit auf einmal. Dies unterscheidet ihn noch nicht einmal vom 68000 der kleinen STs. Der 68030-Chip kommuniziert mit dem restlichen Computer aber über einen 32 Bit breiten Datenbus. Damit könnte der mit 32 MHz getaktete Prozessor seine Register während eines Taktzyklus mit Daten füllen. Seine volle Geschwindigkeit erreicht der TT allerdings nur, wenn die CPU auf den internen Cachespeicher von jeweils 256 Byte für Daten und Befehle zugreift. Die Hauptplatine einschließlich Speicher des TT ist nämlich für vergleichsweise langsame 16 MHz ausgelegt.

Der Grund für die höhere Arbeitsgeschwindigkeit des Mega STE gegenüber normalen STs ist die Verdoppelung des Prozessortakts. Die CPU arbeitet nämlich auf Wunsch mit 16 MHz. Leider ist nicht der ganze Computer so hoch getaktet, sondern nur der 68000er. Um doch eine befriedigende Geschwindigkeitserhöhung zu erreichen, spendierten die Entwickler dem Prozessor einen 16 KByte großen zuschaltbaren Cachespeicher. Außer der CPU arbeitet nur noch dieser Pufferspeicher mit der erhöhten Taktfrequenz.

Der Mega STE besitzt neben dem normalen Prozessor auch einen Sockel für einen zusätzlichen Coprozessor. Dieser beschleunigt rechen intensive Programme wie CAD-AnWendungen oder Tabellenkalkulationen erheblich. Beim Kauf eines solchen Programms sollten Sie aber darauf achten, eine spezielle Version mit Coprozessorunterstützung zu erhalten. Normale Programme beschleunigt der Coprozessor praktisch nicht. Wenn Sie sehr oft mit obengenannten Programmen arbeiten, sollten Sie anstelle des älteren 68881 gleich einen 68882 einsetzen. Dieser ist zwar teurer, bringt aber einen zusätzlichen Geschwindigkeitsvorteil. Unabhängig vom Tempo des 68000er arbeitet der 6888x immer mit 16 Mhz.

Im TT finden Sie bereits ab Werk einen 68882. Der mathematische Coprozessor im TT ist übrigens genauso wie der 68030er immer mit 32 MHz getaktet.

Das Betriebssystem des Mega STE steckt in zwei EPROMs mit jeweils 128 KByte Kapazität. Die überarbeitete Version 2.06 hat im Sommer 1991 die ursprüngliche Version des Betriebssystems abgelöst. Im TT findet man vier EPROMs, die zusammen 512 KByte Speicherplatz für das Betriebssystem bereitstellen. Diese sind aber bei weitem nicht voll belegt. Vielmehr überschreiten die TOS-Versionen 3.05 und 3.06 nur geringfügig die Grenze von 256 KByte. Auch wenn das Betriebssystem weniger Platz brauchte, benötigt es immer 4 Chips. Jeder ROM-Chip hat nur eine Busbreite von 8 Bit. Der 68030 besitzt aber einen 32 Bit breiten Datenbus. Nur durch »Parallelschaltung« von vier EPROMs kann die CPU mit 32 Bit Breite auf die Betriebssystemroutinen zugreifen und somit ihre volle Geschwindigkeit entwickeln.

Als Arbeitsspeicher benötigt der Mega STE RAM-Bausteine im Simm-Format. Dies sind im Prinzip kleine Platinen mit einer Steckleiste, auf die mehrere Speicherbausteine aufgelötet sind. Da man die Simms sehr leicht selbst einbauen kann, bereitet eine Erweiterung des Arbeitsspeichers keine Probleme. In den Mega STE können Sie insgesamt 4 Speicherbausteine zu je 1 MByte Kapazität in vorhandene Sockel einsetzen.

Beim TT ist die Speichererweiterung etwas komplizierter. Der TT kennt genaugenommen 3 verschiedene Arten von Arbeitsspeicher. Adressenmäßig kompatibel zum Speicher der kleinen STs ist das »ST-RAM«. Dieses ist in der kleinsten Ausbaustufe 2 MByte groß. Wie in seinen kleinen Brüdern greift der Grafikteil auf diesen Teil des Speichers zu.

Zur Erweiterung des ST-RAM müssen Sie auf spezielle Tochterplatinen ausweichen. Diese tragen nicht nur die Fassungen für die Speicherelemente, sondern auch eine eigene MCU, die den entsprechenden Chip auf der Mutterplatine entlastet. Je nachdem, welche Kapazität die eingesetzten Speicherbausteine aufweisen, ist das zusätzliche ST-RAM 2 oder 8 MByte groß.

Die zweite Sorte Speicher im TT ist das sogenannte »Fast-RAM«. Der Prozessor kann auf diesen Speicher schneller zugreifen als auf das ST-RAM, weil hier die Zugriffe durch den Grafikteil entfallen. Standardmäßig weist der TT gar keine Fassungen oder Sockel für Fast-RAM auf. Es gibt lediglich eine Anschlußbuchse für eine entsprechende Zusatzkarte. Auch diese besitzt wieder eine eigene MCU. Sie können eine Fast-RAM-Erweiterungskarte je nach Kapazität der verwendeten Bausteine mit 4 oder mit 16 MByte Speicher bestücken. Die Entwickler des Atari-Flaggschiffs sahen bei der Konzeption dieses Computers neben Fast- und ST-RAM vor, einen dritten Speichertyp einzusetzen. Dieser sollte auf Steckkarten für den VME-Bus Anschluß finden. Da die TT-Rechner eigentlich genug Speicher aufweisen, ließ Atari dieses Vorhaben aber wieder fallen.

Wie schnell die eingesetzten RAM-Bausteine sind, ist übrigens egal. Mit Jumpern auf den Speicherkarten bestimmen Sie, ob der Rechner beim Speicherzugriff kleine Pausen ein legt. Ebenfalls seit Mitte 1991 enthalten die Mega STE und TT HD-Diskettenlaufwerke. Ein solches Laufwerk verarbeitet Disketten mit 1,44 MByte Kapazität. Mit einem guten Formatierprogramm schaffen Sie auf einer solchen Disk sogar Platz für mehr als 1,6 MByte.

Die anfänglich gebauten Mega STE und TT enthielten nur normale Laufwerke und -Steuerungen. Um einen Mega STE auf HD umzurüsten, verwenden Sie ein Umrüstkit von Atari. Diese enthalten neben den Laufwerken etc. auch einen GAL-Chip, der den alten Mega STE fehlt. Die Controller der anschließenden Chargen waren schon HD-fähig. Jedoch baute Atari unverständlicherweise immer noch normale 720-KByte-Laufwerke ein. Besitzen Sie einen solchen Computer, benötigen Sie nur noch ein entsprechendes HD-Laufwerk. Die ab Sommer 1991 gebauten Mega STE sollten bis auf das schon angesprochene GAL bereits ab Werk komplett HD-fähig sein.

Egal, ob Ihr Mega STE ab Werk HD-fähig ist oder ob Sie den Umrüstkit verwenden, bleibt einem externen Diskettenlaufwerk der HD-Modus verwehrt. Möchten Sie unbedingt ein zweites HD-Laufwerk einsetzen, sind Sie auf Lösungen von Fremdanbietern angewiesen.

Ist Ihr Mega STE älter, sollten Sie beim Händler nachfragen, welche Umbaumaßnahmen der Computer erfordert. Die Fertigung der TT-Rechner stellte Mitte 1991 ohne Zwischenstufe auf HD-Diskettenlaufwerke um.

Nicht weniger wichtig als das Diskettenlaufwerk ist die Festplatte. Atari liefert die beiden Topmodelle im Baukastenprinzip aus. Das heißt, Sie müssen die Festplatten je nach Bedarf zusätzlich kaufen, weil der Rechner von Haus aus keinen solchen Massenspeicher enthält. Gute Händler bieten aber Komplettpakete an, bei denen die Festplatte gleich eingebaut ist.

Jeder Mega STE oder TT ist ab Werk für den Einbau der Festplatte vorbereitet. Das zusätzliche Festplattenpaket für den Mega STE enthält eine Harddisk mit SCSI-Anschluß, den Controller und einen speziellen Gehäusedeckel. Den Einbau kann jeder Elektronikbastler durchführen. Beispielsweise sind die Kabel der Stromversorgung und die Steckleiste für den Adapter schon vorhanden und leicht zugänglich.

Der Festplattenadapter ist jedoch bei weitem nicht das Nonplusultra. Es wäre zum Beispiel sehr praktisch, wenn man den SCSI-Bus zum Anschluß weiterer SCSI-Geräte nach außen führen könnte. Dies ist aber unmöglich, weil der Controller des Mega STE nur eine Festplatte mit der Gerätekennung »0« anspricht.

Möchten Sie eine Festplatte in einen TT einbauen, benötigen Sie nur noch eine SCSI-Festplatte. Der schnellste Atari besitzt einen vollwertigen SCSI-Anschluß, der auch intern auf eine Steckleiste geführt ist. Dort stecken Sie einfach ein kurzes 50poliges Flachbandkabel an. Auch hier sind Leitungen für die Stromversorgungen ab Werk vorbereitet.

Der SCSI-Bus des TT bietet viele Vorteile gegenüber dem ACSI-Anschluß der ST(E)s. Das am häufigsten verwendete Peripheriegerät ist wohl eine Festplatte oder ein anderer Massenspeicher. Diese können Sie nun ohne Zwischenadapter an den TT anschließen. An den SCSI-Port passen maximal 7 externe Geräte.

Weitere Harddisks verbinden Sie mit dem Mega STE über die ACSI-Schnittstelle mit dem Computer. Man benötigt für das erste Gerät ein komplettes Subsystem mit eigenem Festplattencontroller. Beachten Sie beim Kauf, daß das erste Zusatzgerät über einen herausgeführten SCSI-Bus verfügt. In diesem Fall reicht es, wenn die weiteren Massenspeicher nur noch eine SCSI-Buchse besitzen.

Auch der TT besitzt noch eine ACSI-Buchse. Diese ist eigentlich dazu gedacht, eine ältere Festplatte wie beispielsweise die »Megafile 30« oder den Atari-Laserdrucker anzuschließen. Eine SCSI-Harddisk sollten Sie auf jeden Fall über den SCSI-Bus mit dem TT verbinden. Der Massenspeicher ist dann merklich schneller.

Zur Kommunikation mit der Außenwelt verfügen Mega STE und TT über viele weitere Schnittstellen. Stark zur professionellen Verbreitung beigetragen haben die MIDI-Buchsen. Diese vier Buchstaben stehen für »Musical Instrument Digital Interface«. Dies ist die englische Bezeichnung für die digitale Kommunikation elektronischer Musikinstrumente mit einem Steuercomputer. An der linken Seite des Computers finden Sie die beiden Buchsen »MIDI In« und »MIDI Out«.

Gleich neben der MIDI-Buchse liegt der Anschluß für ein »Lokales Anwender-Netz« (LAN), also beispielsweise zur Vernetzung mehrerer Computer einer Abteilung. Die Einbindung dieser Schnittstelle ins Betriebssystem oder einer -erweiterung sollte eigentlich mit einem späteren Update erfolgen. Da Atari und mehrere andere Anbieter wie CSA oder Biodata aber schon Netzwerkkarten für den VME-Bus des Mega STE und TT anbietet und den LAN-Port totschweigt, kann man diese Schnittstelle wohl vergessen. Die Ansteuerung der LAN-Schnitt-stelle unterliegt dem »Serial Communications Controller«. Dieser stellt zwei serielle Kanäle zur Verfügung. Kanal A spricht je nach Konfiguration die LAN-Schnittstelle oder einen normalen seriellen Port an. Kanal B spricht immer die zweite RS232 an.

Der auch in älteren STs vorhandene 68901-Chip stellt eine weitere serielle Schnittstelle zur Verfügung. Diese befindet sich aber auf der Abdeckung des VME-Ports. Benötigt man den VME-Port, muß man auf dieses dritte serielle Interface verzichten.

Der VME-Bus stellt eine große Verbesserung gegenüber dem im Mega ST verwendeten Systembus dar. Dieser beinhaltete ja im wesentlichen nur die Adreß-, Daten- und Steuerleitungen des Prozessors. Schon allein aus Kompatibilitätsgründen - denken Sie an die 68030-CPU im TT - mußten die Entwickler auf einen genormten und vor allem technisch »sauberen« Erweiterungsbus ausweichen. Der VME-Bus ist keine Entwicklung der Firma Atari, sondern kommt ursprünglich aus dem Hause Motorola. Nicht zuletzt deshalb harmoniert er sehr mit den 680x0-Prozessoren.

Beispielsweise verfügt der in der Industrie schon länger benutzte Bus in den Atari-Rechnern über 16 Daten- und 24 Adreßleitungen - die gleichen Daten hat auch der 68000er.

Der Steckplatz liegt hinter dem Diskettenlaufwerk zwischen Netzteil und Festplatte. Er bietet deshalb nur Platz für eine Steckkarte im Europaformat (160 x 100 mm). Die meisten Anwendungen für den VME-Bus sind wohl Grafikkarten und seit neuestem die schon weiter oben angesprochenen Netzwerkkarten. (uh)

Gerhard Bauer

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