GBA1000
Počátek celé počítačové rodiny - Amiga 1000. Je to nejen stroj s propracovanou funkčností, učesaným vzhledem a precizním designem, je to hlavně legenda. Legenda, která má starší revize čipů, obtížnou rozšiřitelnost. A jak takovou legendu hardwarově oživit? Odpověď zní GBA1000.
Historie
Možná namítnete, máme tu Rejuvenator. Ano, skvělý hardware. GBA1000 je však trochu jiná liga, zatímco Rejuvenator renovuje, GBA1000 inovuje. Svým návrhem je to úplně nová základní deska, která přesně pasuje do case Amigy 1000, s mnoha vylepšeními, které se objevily až u pozdějších modelů, a nebo je bylo možné získat jen v podobě rozšiřujících karet. Autorem GBA1000 je Georg Braun.
Pozn. v článku budu používat označení GBA1000, což má pro mě význam jako Georg Braun Amiga 1000. Vím, že boot intro používá zkratku GB A1000, hojně se však používá a vžilo označení GBA1000, kterého se budu držet.
Georg Braun se jednoznačně nechal inspiroval Amigou Phoenix, což je také náhrada základové desky Amigy 1000 od firmy Phoenix Microtechnologies z Austrálie. Phoenix je dnes ceněnou raritou, protože se odhaduje, že bylo vyrobeno pouze něco mezi 500-1000 kusy než firma, která je vyráběla, zkrachovala. Hlavně v Německu se deska v letech 2004-2006, již po krachu Phoenix Microtechnologies dočkala nového obrození a zájmu za kterým stál aPex (ano to je ten skvělý chlápek z A1k.org) kdy s pomocí Andrewa J. Wilsona (australský vývojář od Phoenix Microtechnologies) udělali ještě radost mnoha amigistům v podobě nové Phoenix desky. A během tohoto období se objevili nadšenci, kteří navrhli pro Phoenix doplňky. Jedním z nich byl např. Jens Schoenfeld, který upravil svého Buddhu tak, že byl kompatibilní s předním slotem Phoenixu.
A dalším z majitelů Phoenix desky byl také Georg Braun, který pro ni navrhl, vyvinul a zveřejnil celou řadu doplňků. Jedná se především o turbokartu Phönix-Turbo-II což byla karta s 68030/68EC030 a 4MB RAM. Turbokarta měla později nástupce v podobě Phönix-Turbo-IV, kdy došlo ke zvýšení taktu až na 50MHz a paměť se rozrostla na 8MB 32bit SRAM.
Dále pak napodobenina dableru Commodore A2320 uzpůsobená pro použití v Phoenix - tady Georg vyšel z dostupných schémat Amigy 3000 a zbytek si prostě dodělal. Nesmíme zapomenout ani na napodobeninu karty SupraTurbo 28, uzpůsobené pro provoz na Phoenixu (tady bylo nutné aby se původní karta stala dárcem čipu) nebo Phönix IDE což byla karta, která vznikla na základě známé AT-BUS 2008 (IDE/paměťová karta do Zorro slotu).
V neposlední řadě také Phönix-RAM, což byla paměťová karta 4/8 MB 16 Bit SRAM určená jako náhrada za paměťovou kartu Commodore 256 KB v A1000.
GBA1000 přichází
Když nabral tyto zkušenosti a seznámil se dokonale s Amiga technologií, mohl se pustit do něčeho většího. Jen on sám ale věděl co to bude. A pak to přišlo. Na přelomu roku 2007/2008 jen tak mimochodem zveřejnil informace o svém projektu - GB A1000. Zcela nová 4 vrstvá deska o tloušťce 1.6 mm a rozměrech 317 mm x 342 mm, plná náhrada desky v Amize 1000. Na palubě? 68030 s koprocesorem, 2MB chip, 8MB rychlé fastky, Zorro II slot, 50kHz VGA výstup!
Základní deska GBA1000 revize 1 - Photo published with kind permission from m0c
Že vám parametry něco připomínají? Ano, jsou to vlastně doplňky pro Phoenix (karty) z předchozího odstavce, ovšem postavené spolu na základové desce. Základem GBA1000 byla v zásadě turbokarta Phönix-Turbo-IV, dabler A2320, upravený AT-BUS 2008.
Základní deska GBA1000 revize 4Hlavní charakteristiky:
- 2 MB CHIP RAM
- 8 MB FAST RAM
- procesor MC680EC030 nebo MC68030
- matematický koprocesor MC68881/2 (FPU)
- integrovaný IDE řadič
- integrovaný Flicker Fixer
- hodiny reálného času
- Zorro II slot
Dostupnost 2MB chip RAM zajišťuje osvědčený Agnus 8372B (318069-03) nebo 8375 (318069-18). Často používaný je 8372B, tedy varianta, která se vyskytovala v Amize 3000D/T. Využití Agnuse s podporou 1MB chip není možné. Fast RAM (typu SRAM), o šířce 32 bitů může být zahrnuta do 24bitové adresního prostoru v automatické konfiguraci nebo do 32bitového adresního prostoru pomocí použití bootovací ROM. Na vývoji Boot ROMu hodně Georgovi pomohl André "Ratte" Pfeiffer. Tato ROM obsahuje 1 MB flash paměti a obsahuje další prostor pro volitelný software, např. přídavné ovladače. Při použití automatické konfigurace je Boot ROM deaktivována. Přístup k volitelnému softwaru v Boot ROMu tak není možný. Pro práci s touto pamětí jsou k dispozici dvě šikovné utility. První z nich je program umožňující uložit ovladač integrující 8 MB paměti SRAM do 32bitového adresního prostoru. Mimochodem paměť lze přidat do 32bitového adresového prostoru také pomocí programu AddMem i to v případě, že zaváděcí paměť ROM neobsahuje ovladač (při použití AddMem nesmí Boot ROM obsahovat ovladač pro integraci RAM). A druhou utilitou je prográmek sloužící k vymazaní obsahu paměti flash.
Georg Braun uvádí, že základní deska GB A1000 vykazuje rychlou datovou propustnost pomocí SRAM, přestože postrádá podporu pro burst cykly. Pro srovnání, podobného výkonu dosahují pouze znatelně vyšší taktovací frekvence.
Deska si rozumí s procesory MC680EC030 nebo MC68030 a zvládá je s taktovací frekvencí 40 nebo 50 MHz. Matematický koprocesor používá stejnou taktovací frekvenci jako CPU, a proto nepotřebuje vlastní oscilátor.
Zákaznické čipy jsou Amiga klasika, tedy Gary, Paula, Cia. Denise je podporovaná ve verzi OCS (8362R) i ECS(8373R). Na desce můžete použít čip Amber, který srdcem pro flicker fixer a zajišťuje výstup v 50Hz pro PAL (je to ten stejný čip, který je v Amize 3000D/T nebo na kartě A2320). Použití Amberu není vyžadované, deska funguje i bez něj. Pokud se pro něj rozhodnete a chcete klidný a pěkný obraz, pro správnou funkčnost se nevyhnete nastavení synchronizace s hodinovou frekvencí základní desky použitím trimovacího kondenzátoru. Což je hodinářská práce a nesmí se vám třepat ruka. Tato operace se samozřejmě provádí po patřičném zahřátí (době provozu) je vhodné využít testovací obrázky, které se nachází např. na disketě k A2320. Majitelé Amig 3000 jistě také znají.
Vlevo boot intro na GBA1000, vpravo intro No Temptations od Triumph
Pro Kickstart deska obsahuje dvě patice. Pozice IC12 je určená pro originální Kickstart ROM, pozice IC13 je určena pro modifikovaný Kickstart (256 kB x 16 EPROM (27C4096)). Po zapnutí stroje vás potěší krásné animované intro s poletujícím nápisem a rotujícím výpisem konfigurace. Předlohou se stalo intro No Temptations od Triumphu (Code by Smeagol and Warp, Graphics by Quest, Music by Allister Brimble, Fred and Manics of Noise) jehož zdrojový kód je ke stažení na aminetu. Jedná se rozhodně o netradiční podívanou po zapnutí GBA, za kterou však zaplatíte, pokud chce používat Kickstart 3.2 a vyšší, protože nastává kolize, kterou vyřešíte jen úpravou BootROMu. Poslední Kickstart, který funguje bez úprav je verze 3.1.4.
Pokud chcete používat originální BootROM tak poslední funkční je Workbench 3.1.4
GBA1000 obsahuje dva konektory pro IDE, 40 pin a 44 pin. U IDE je možné využívat kombinace Master-Slave, pokud to připojená zařízení umí. Logika IDE je převzata z karty AT bus 2008 od BSC, samozřejmě jen část pro práci s IDE. Driver se nachází v IC34 EPROM. Může také být použit device Oktapus nacházející se na aminetu. Chyby a možné problémy u těchto driveru Georg Braun neřešil, a v podstatě bylo doporučováno použití karty Budha - Phoenix Edition, tedy karty kterou fungovala na Phoenix a A1000 (GBA1000) bez problémů a i z tohoto důvodu je možné IDE na desce deaktivovat pomocí jumperu.
Porty mají identické pinové zapojení jako u Amigy 1000
Zapojení paralelního portu u A1000/GBA1000 je odlišné od ostatních Amig, proto mohou být použity pouze doplňky uzpůsobené pro provoz na tyto desky. Na obrázku dvě varianty Plipboxu.
Když tyto specifikace Georg zveřejnil, zvedl se o projekt nevídaný zájem. Začal se organizovat hromadný nákup a výrobu prázdných desek, sháněly se součástky. A proč hromadně? Nezapomínejme, že jsem v roce 2008, kdy výroba jedné takové desky stála přibližně 360 dolarů, a hromadné objednávky to dokázaly srazit někam nad 100 dolarů. Jedním z těch, kteří organizovali hromadnou výrobu byl Kristian Karlshøj (Kristian95), který vlastně tímto přispěl k propagaci GBA1000 v komunitě. Mimochodem Kristian je autorem anglického překladu GBA1000 user guide (také s přispěním Troye Silveye), která byla původně od Georga Brauna napsaná v němčině, a je základní příručkou pro každého uživatele GBA. Dalšími chlápky co si vzali na starost hromadné objednávky později byli Kipper2k (zelené desky) a halbvier (modré desky).
Možná ani sám autor netušil co za poprask způsobil. Podle všeho nebylo jeho ambicemi udělat veřejný projekt, ale prostě si jen pro svou radost udělat ultimátní non AGA Amigu. Sehnat prázdnou desku nebyl až takový problém, ovšem sehnat všechny díly a dát je do provozuschopného stavu v podobě kompletního stroje, to je jiná káva. Časem se ukázalo, že počet lidí, kteří to dotáhli až do konce, není příliš velký. Kompletní desku tím pádem v podstatě neseženete, protože ten, kdo si ji postavil, si moc dobře cení toho, co udělal a dělal to pro svou potřebu, a ne na prodej. Mimochodem u nás GBA1000 postavil Martin8bity, včetně doplňků a jeho články o stavbě mezi roky 2013-2014, jsou populární i za hranicemi.
Doplňky
Pro GBA1000 bylo vyvinuto několik doplňků, od koho jiného než od Georga Brauna. První z nich oznámil již v polovině roku 2008 a bylo to GBA1000-DRAM, což je karta poskytující rozšíření paměti fast o 32MB DRAM. Karta se zasouvala piny do patice procesoru 030, procesor se pak osazoval přímo na kartu. K dispozici byly různé bootloadery, jak paměť konfigurovat – pouze 8 MB rychlejší SRAM, 8 MB SRAM a 32 MB DRAM nebo 8 MB SRAM spolu s 24 MB DRAM.
Paměťové rozšíření GBA1000-DRAM-00
Druhým doplňkem byla Turbokarta GBA1000-TK. To je turbo s velkým T. Když přišla, byla to neskutečná věc. Poskytovala totiž možnost osadit procesor 040 nebo 060. Samotná turbokarta se stejně jako předchozí rozšíření paměti osazuje do patice pro procesor 030 na základní desce. Karta se vyvinula až do dnešní známe verze GBA1000-TK-02 a skutečnosti, že zvládne 060 na 100Mhz a má 128 MB RAM. Autorem je opět Georg, on sám zmiňuje na tomto projektu pomoc od Jens Schoenfelda a Andrého Pfeiffera. Bez zajímavosti není, že později, analyzoval a upravil logiku karty Matthias „ Matze“ Heinrichs (ano to je on co stojí mimo jiné za BFG9060), převedl kód z Abelu do VHDL, kód optimalizoval (konverze cyklů 68030/68060 a rozhraní SD-RAM s movem-bursty) a následně vydal alternativní firmware, který je k dispozici na gitlabu.
Turbokarta GBA1K-TK-02 s 060/ 100Mhz a 128 MB RAM
Třetím doplňkem je grafická karta GBA1000-GraKa. I ta si prošla vývojem, poslední známá verze je 3.3, která má 4 MB paměti a používá procesor GD5434. Tato revize karty je primárně určena pro GBA vybavenou turbokartou 060, ono totiž kvůli požadavkům na paměť nedává její použití smysl u GBA konfigurace 030/8MB fast. Karta je nádherně navrhnuta, aby zcela zapadla do koncepce GBA – od osazení do Zorro II slotu až po napojení na základní desku pomocí plochého kabelu. Automatické přepínání výstupu s Flicker Fixerem je samozřejmě funkční.
Grafická karta GBA1000-GraKA revize 3.3 se 4 MB RAM
Doplňky způsobily, že ve skříni Amigy 1000 začalo být těsno. Zvláště použití floppy bylo velmi ztížené. GBA1000-TK i přes perfektní návrh svou výšku zasahuje do míst, kde se nachází disketová jednotka. Originální floppy Panasonic JU-363-03 včetně stínícího krytu je totiž pěkný macík s velkou tloušťkou. Existuje několik vhodných nízkoprofilových modelů floppy, které lze použít a vejdou se, mnoho z nich však trpí rušením způsobeným cívkami L1 a L2 na turbokartě. Jako nejideálnější řešení se jeví použití tenčí verze Panasonicu a to konkrétně JU-253-033P. Jen je nutná úprava čela mechaniky.
Možná modifikace čelní části mechaniky JU-253-033P
Na druhou stranu dá se využít i s původním krytem, zachováte značku, sedí v přesně stejné výšce a tlačítko je identické. Bonusem je, že tato disketovka má své komponenty osazeny na horní straně desky plošných spojů a zemnící deska desky plošných spojů vhodně slouží jako vf stínění.
Již osazená nízkoprofilová disketová mechanika
Další věcí s doplňky je nárůst spotřeby energie. Původní zdroj naštěstí funguje bez problémů. Častým jevem je však hlučnější větráček Etri. Identický ve verzi pro 220V je dnes nesehnatelný. Jako dobrá náhrada se jeví EBM Papst 8880 N. Má sice vyšší otáčky, je však dostatečně tichý a vyšší otáčky nejsou vůbec na škodu, protože jeho prostřednictvím dochází k odvodu tepla ze skříně, a to je při použití grafické karty a turbokarty 060 mnohem vyšší, než na jaký výkon byl dimenzován původní Etri.
Při předpokládaném použití desky GBA1000 v původní skříni Amigy 1000 je nutné pamatovat, že deska je ve skříni uchycena skrz otvory v konektorech, potřebujete tedy originální Mitsumi konektory (dnes nesehnatelné) nebo je jinak uchytit. Vhodné je použít tzv. Erwinův mód (nazváno po objeviteli). Jedná se o jednoduchou úpravu, jejíž princip spočívá v napájení plošek s otvory ke konektoru (viz obrázek níže). Pracné, ale funkční. Další věcí, která skrývá potenciální úskalí, je neprovedené pokovení otvorů na základní desce, kterými prochází výstupy s originálního stínícího plechu. Jedná se o některé výrobní série revize 4, revize 5 již pokovení má. Tady je vhodné raději 2x překontrolovat jestli nedochází k dotyku.
Nahoře konektory s otvory (plošky s otvory jsou připájeny), dole konektory jsou již uchyceny šrouby.
Poslední revize
GBA1000 prošlo překotným vývojem nejenom od Georga samotného, ale také dle připomínek a někdy i s přispěním některých uživatelů. Revize desky se dostala na číslo 4. I když by se mohlo zdát, že GBA1000 bylo dokonalé, obsahovalo grafickou kartu a turbokartu, Georg Braun na svém projektu neustále tvrdě pracoval. A jako vždy překvapil. V červnu 2012 po více než půl roční práci uvedl GBA1000-60, chcete-li GBA1000 revizi 5. Rozhodl se, že integruje turbokartu GBA1k-TK přímo na základní desku. Přemýšlím, jak vlastně je málo Amiga projektů, které mají přímo na základovce patici pro procesor řady 040/060. A nebyl by to Georg kdyby nepřihodil pár věcí navíc.
Červená základní deska GBA1000 revize 5
Hlavní charakteristiky GBA1000-60:
• 2 MB CHIP RAM
• 64 MB FAST RAM on board
• patice pro procesor řady 040/060
• integrovaný IDE řadič
• 2x clock port
• integrovaný Flicker Fixer
• hodiny reálného času
• Zorro II slot
Černá základní deska GBA1000 revize 5
Začněme hned u chip ram. Georg velmi prozíravě navrhnul použití mnohem dostupnějšího Agnuse, který zvládne 2MB chip ram, konkrétně 318069-10, případně 390544-01. Samozřejmě tu máme upravený BootROM, který není kompatibilní a použitelný na deskách revize 4. Nová deska v době uvedení přímo obsahovala 64 MB (2x32) v provedení SDRAM. Volba procesoru byla možná nastavením jumperu (napájení) pro 68040 nebo 68060. Základní takt v době uvedení byl 50Mhz. Georgovi se následně podařilo vyladěním logiky vytáhnout šedesátku na 83Mhz, od dosažení kýžené stovky ho připravil možnostní limit XC95288. Pomocí jumperů a dle použitého oscilátoru (20 Mhz vs 25Mhz) bylo možné nastavit frekvence 40, 50, 60, 66, 80 nebo 50,62, 75, 83 Mhz.
Pozice CPU na základní desce se tak trochu nešťastně dostala tak na půl cesty pod disketovou mechaniku. Opakuje se tedy problém nutnosti vyměnit originální mechaniku za jinou nízkoprofilovou, tedy v případě, že chcete používat aktivní chlazení CPU. I tak je místa tak akorát na nízkoprofilový větráček do 5-6 mm.
Při použití nízkoprofilové mechaniky zůstává nad CPU místo na chladič nebo ventilátor tloušťky cca 5 mm
Na desce je přímo možnost napájení pro větráček, bohužel s napětím 3.3V, což dost snižuje nabídku dostupných modelů. Georg sám navrhl chlazení v podobě obdélníkové žebrované desky na které byl umístěn větráček mimo pozice pod disketovou mechanikou. Také integrovaný IDE řadič doznal změnu, původní nebyl zkrátka úplně spolehlivý v kombinacích např. HDD/CD-ROM, a tak nově bylo použito IDE z A600.
Zeshora je A314 ClockPort co-processor interface board (A314-cp) ve verzi pro GBA revize 5, ze spodní strany je Raspberry Pi Zero 2 W
Na desce se oproti revize 4 nachází clockport, konkrétně rovnou dva porty, jeden na adrese $D80001 a druhý na $D84001. Lze tedy využít karty určené pro něj a šikovně rozšířit GBA například o USB nebo zvukovou kartu. Ověřeno je použití přerušení 6. Velmi zajímavou kartou pro využití clockportu je také A314 od Niklase Ekströma, přesněji A314-cp.
Díky sendvičovému provedení A314 nezabírá mnoho místa a je ideálním doplňkem na clockport
A314 je totiž už dnes celá rodina rozšíření pro více modelů počítačů Amiga, které umožňuje využití Raspberry Pi jako koprocesor v Amize. A314-cp je přímo určená pro clockport. Pro GBA1000 revize5 je určena speciální verze s převráceným konektorem clockport o 180 stupňů, protože orientace clockportu je jednoduše řečeno vzhůru nohama. Gerber soubory nebyly v době psaní tohoto textu veřejně publikovány, aby se předešlo případnému poškození. Z toho všeho co A314-cp nabízí, je pravděpodobně nejužitečnější možnost rozšíření Amigy o wifi. Nacvaknutím malé sendvičové destičky (Pi+A314) získáte v GBA rev5 slušně rychlou síťovou konektivitu a nemusíte nikde tahat kabely nebo řešit prostup ven na RJ45 konektor. Dle mého měření se rychlost pochybuje kolem 400 KB/s.
Workbench 3.2.2.1 na GBA1000 R5
Revize 5 byla poslední, kterou Georg Braun vytvořil. Ve světě, zvláště v Německu, se GBA1000 těšila a stále těší velké popularitě. Samozřejmě informace najdete i jinde, jen těch webových stránek věnovaných tomuto projektu nepřibývá, spíše naopak. Největší základnou GBA tak zůstává německé fórum A1k.org, kde naleznete některé materiály, diskuzi věnovanou GBA a jeho doplňkům a i ochotné uživatele, kteří jsou schopni poradit s určitými problémy. Jedním z nadšenců, Marmacc, dokonce eviduje a udržuje seznam všech GBA uživatelů, včetně hardwarové konfigurace, kterým se podařilo GBA dodělat. Není divu, GBA1000 je nádherný kus hardware, kterému lehce propadnete. Linie součástek na základní desce, elegantní návrh, přesně zapadající doplňky dohromady utváří přímo umělecké dílo, což vám potvrdí nejeden majitel.
Základní deska GBA1000 revize 5 včetně grafické karty a duální CF redukce
Dokumentace ke GBA1000, doplňkům, která byla zveřejněná na stránkách George Brauna, bohužel po ukončení jeho stránek není dostupná. Tím myslím dostupná v podobě uceleného zdroje. A pokud je mi známo, sám autor nedal svolení ke zveřejnění, vyjma případů, kdy byla dokumentace poskytnuta např. pro hromadnou objednávku výrobu desky jak tomu bylo v počátcích.
GBA1000 v obou revizích samozřejmě ideálně pasuje do originální case A1000
Protože jsem tomuto projektu věnoval roky, sluší se poděkovat alespoň těmto lidem – kOx (vždycky sežene a zařídí cokoliv), Uunek (součástky, IDE), rEVERz (za práci na konektorech), lolof (for TK and Graka repair). Při té cestě za stavbou a pořízením tohoto hardware se mi časem podařilo dostat k mistrovi nejpovolanějšímu. Tím je m0c, Master GBA. Ano, tak mu říkám, tento chlápek totiž ví o GBA všechno, zná každou součástku na boardu, vysype z rukávu montážní tipy a triky GBA, ale nejen to, má nakažlivý entuziazmus, který vás strhne a donutí o GBA přemýšlet úplně jinak. m0c mi pomohl splnit sen jak se dostat k funkční GBA1000. Mnoho věcí, které v článku uvádím, jsou tipy od něj, za což mu mimo jiné děkuji. A poslední poděkování Georgu Braunovi za to, co pro komunitu udělal a kolika lidem v ní dokázal svými výtvory udělat radost.
