NatAmi

NatAmi (zkratka Native Amiga) byl ambiciózní projekt moderní reimplementace klasického počítače Amiga. Vedl jej Thomas Hirsch a jeho tým s cílem vytvořit samostatnou základní desku kompatibilní s originální Amigou, avšak vylepšenou o moderní prvky a výkonnější hardware​. V tomto článku si přiblížíme přehled historie a vývoje projektu, jeho technické detaily, aktuální stav, možnosti dostupnosti a srovnání s jinými známými reimplementacemi Amigy (např. MiSTer, Vampire, Minimig).

Thomas Hirsch s projektem začal už v roce 2003, tehdy původně ještě vývojem kompatibilního řadiče disketové jednotky, který se postupně rozrostl v kompletní repliku AGA čipsetu​. Hirsch byl tedy hlavním hardware designérem NatAmi (navrhl desku plošných spojů i samotný čipset)​ a faktickým lídrem celého týmu - na diskusních fórech byl dokonce označován přezdívkou „Mr. NATAMI“​. Jeho spojitost s počítači Amiga vychází z dlouholetého nadšení pro tuto platformu. Hlavním motivem projektu bylo „vrátit Amigu zpět“ na scénu s moderním hardwarem​, přičemž Hirsch vnímal vývoj NatAmi i jako osobní výzvu.

Historie a vývoj projektu

Projekt NatAmi vznikl v polovině roku 2000 jako snaha o vytvoření „nové Amigy“ postavené na původní 68k architektuře. Celý projekt si ve svém průběhu prošel několika milníky:

• 2005 - Zahájení projektu
  Thomas Hirsch zahajuje vývoj NatAmi s cílem navrhnout a postavit klon Amigy s původním 68k procesorem a reimplementovaným čipsetem, doplněný o moderní funkce​. Původní koncept počítal s využitím programovatelného hradlového pole (FPGA) k replikaci původního čipsetu Amigy a vytvoření „něčeho, čím by Amiga mohla být, kdyby firma Commodore nezkrachovala“​.
• 2003 - 2007 – Experimenty a prototypy
  Ještě před oficiálním oznámením tak Hirsch experimentoval s reimplementací AGA čipsetu na platformě C-One (reprogramovatelný počítač od Jeri Ellsworthové a Jense Schönfelda)​. Začátkem roku 2008 tým předvedl první prototyp NatAmi - ten vznikl adaptací desky C-One​.
• Září 2009 - NatAmi 16 LX
  Dne 18. září 2009 tým zveřejnil tzv. „evaluation“ verzi základní desky NatAmi označenou NatAmi 16 LX​. Šlo o první plně funkční desku ve formátu Mini-ITX. Proti prototypu (C-One) byla NatAmi 16 LX již zcela nová deska, sloužící k ověření návrhu čipsetu a periferií​. Nabízela plnou funkčnost původní Amigy (OCS / ECS / AGA) kromě plánovaných 3D funkcí, které ještě chyběly​.
• Únor 2011 - NatAmi 64 MX
  Dne 13. února 2011 zveřejnil Thomas Hirsch fotografie finální vývojářské desky NatAmi 64 MX, určené i jako před-produkční model​. Tato verze obsahovala 512 MB DDR2 RAM, 64bitový paměťový řadič, grafický výstup DVI-I, Ethernet, USB 2.0, CompactFlash slot, konektor IDE pro pevný disk, S/PDIF audio výstup a napájecí ATX konektor​. Odhadovaná propustnost paměti byla min. 800 MB/s a FPGA implementovaný procesor „N68050“ nabízel výkon zhruba srovnatelný s 68030 na 500 MHz​. Tato MX deska měla být základem pro prodejní verzi NatAmi.
• Rozšíření týmu
  K Hirschovi se během vývoje přidali další nadšenci. Významným členem byl např. Gunnar von Boehn, specialista na návrh procesorů, který pomáhal s vývojem 68k CPU jádra​. Postupně tak vznikl „NatAmi Team“ zahrnující více vývojářů.
• 2012 - 2013 - Pozastavení a konec
  Projekt se po roce 2011 dostal do skluzu a veřejná komunikace řídla. V roce 2013 byl NatAmi jako komunitní projekt fakticky ukončen - původní tým se rozpadl a Thomas Hirsch od něj odstoupil​. Hirsch však nadále na konceptu pracoval soukromě, avšak neznámo jak daleko se dostal. Oficiální stránky projektu (natami.net) zanikly kolem roku 2014​.
• Pokračování myšlenky
  Přestože NatAmi jako takové zaniklo, jeho myšlenku převzal Gunnar von Boehn se svým vlastním týmem. Pod hlavičkou společnosti Apollo Computer vyvinuli FPGA implementaci Amigy nazvanou Apollo Core a komerčně jí nabízejí ve formě karet či samostatných počítačů Vampire​. Lze to považovat za duchovního nástupce projektu NatAmi.

Prototypová verze základní desky NatAmi 16 LX. 

Technické detaily

Projekt NatAmi se snažil vytvořit moderní hardware, který by byl zcela kompatibilní s původní Amigou, a zároveň umožnil provozovat původní software i nové aplikace využívající rozšířené možnosti. Níže uvádíme technické detaily rozdělené na hardware a software / kompatibilitu.

• Finální verze NatAmi 64 MX Finální verze NatAmi 64 MX
• Detail na konektory finální verze Detail na konektory finální verze
•  

NatAmi byl kompletní samostatná základní deska formátu Mini-ITX​, nikoli pouze turbokarta či rozšiřující karta. Byla navržena tak, aby do ní bylo integrováno vše potřebné pro běh AmigaOS. Klíčové hardware prvky NatAmi 64 MX byly:

CPU (procesor)

Základní deska obsahuje patici pro procesor Motorola / Freescale 68060 (procesor taktovaný přibližně okolo 90 až 100 MHz) pro zajištění maximální kompatibility se stávajícím 68k softwarem​​. Zároveň vývojáři v FPGA implementovali vlastní softwarově definovaný procesor nazvaný N68050, plně kompatibilní s 68k instrukční sadou​. Toto vlastní CPU jádro mělo poskytnout vysoký výkon (odhady kolem 100 až 166 MHz efektivně​) při nízkých nákladech a lepší zpětné kompatibilitě než 68040 / 060​. Deska měla i slot pro rozšiřující CPU kartu, teoreticky umožňující osazení jiného procesoru (uvažovalo se např. ColdFire nebo PowerPC pro případnou podporu OS4)​.

Čipset (grafika a čipy Amigy)

Celý originální čipset Amigy (OCS / ECS / AGA) byl znovu vytvořen v moderním FPGA čipu Altera Cyclone​. Tato nová implementace dostala označení SuperAGA - plně zpětně kompatibilní s AGA, ale odstraňující původní omezení a přidávající nové grafické možnosti​​. Podporované grafické režimy zahrnovaly všechny původní (planární 1-8 bitových rovin, HAM6 / HAM8) i nové režimy jako 8-bitový chunky (256 barev v 1 byte/pixel), 16bit HiColor a 32bit TrueColor​. Rozlišení bylo podporováno od 320×256 až po 1280×1024 pixelů. Pro zvýšení grafického výkonu byl plánován i integrovaný 3D akcelerátor přezdívaný "Tami" (texture mapping jednotka přidružená k blitteru), který by umožňoval efekty jako mip-mapping, světelné zdroje, anti-aliasing a alpha-blending přímo hardwarově​. Tím NatAmi značně překonává schopnosti původního AGA čipsetu (který měl např. max 8-bit planární grafiku a žádné 3D funkce).

Paměť

NatAmi 64 MX disponoval DDR2 RAM o kapacitě 512 MB​. Tato paměť byla rozdělena na Chip RAM (max 256 MB) a Fast RAM (max 256 MB)​ - Chip RAM je sdílená grafická a systémová paměť jako u klasické Amigy (ale nesrovnatelně větší než původní limit 2 MB​), Fast RAM je další RAM pro CPU a aplikace. 64bitový paměťový řadič v FPGA dosahuje propustnosti kolem 800 MB/s​, což výrazně eliminuje dřívější úzká hrdla (např. latence CPU při přístupu do Chip RAM u starých Amig)​.

Zvuk

Zvukový subsystém byl zpětně kompatibilní s původním čipem Paula (4 kanály, 8-bit PCM) a jeho DMAC audiem, ale dále rozšířen. NatAmi podporuje 16-bitové vzorky a až 24-bitový audio výstup, a dokonce hardwarové mixování neomezeného počtu softwarových kanálů​. To znamená, že kromě čtyř klasických kanálů by mohl mixér míchat více samplů současně bez zatížení CPU, což původní Amiga neuměla.

Vstupně/výstupní rozhraní:

Jednou z výhod NatAmi byla integrace moderních portů přímo na desce, čímž odpadají některá omezení starých Amig:

• Grafické výstupy: DVI-I konektor (digitální i analogový výstup) pro připojení moderních monitorů​. Kromě toho zůstává i výstup kompatibilní s 15kHz RGB signálem (pro klasické Amiga monitory/TV) a 31kHz VGA výstup​. NatAmi 64 MX má také vstup 15 kHz video (např. pro samplování obrazu)​.
• Audio I/O: Analogový stereo vstup a výstup, S/PDIF digitální audio výstup​.
• Úložiště: IDE rozhraní (40-pin) pro 3.5" zařízení – umožňuje připojit pevný disk nebo CD/DVD mechaniku, přičemž IDE řadič podporuje PIO i DMA a je zpětně kompatibilní s Amiga IDE (Gayle)​. Dále CompactFlash slot pro paměťové karty (lze použít jako „disk“). Nechybí floppy řadič – lze připojit standardní PC disketovou mechaniku 3.5" a dosáhnout kompatibility s původními amigovskými DD/HD disketami (880 kB/1760 kB)​.
• Porty pro vstupní zařízení: 2× USB 2.0 porty pro moderní periferie​(NatAmi 16 LX prototyp měl jen USB 1.1​), Ethernet 100 Mbit síťový port pro připojení k síti​, sériový (RS-232) a paralelní port (pro starší tiskárny atd.)​. Pro klávesnici a myš jsou vyvedeny klasické porty PS/2 (příp. adaptovatelné na Amiga klávesnici)​. Samozřejmostí jsou joystickové porty kompatibilní s původními Atari/Amiga D-Sub konektory pro joystick či gamepad​.
• Rozšiřující sloty: NatAmi MX měla PCI sloty (uváděny 1–2 sloty) pro budoucí rozšiřující karty (grafické, zvukové či jiné karty PCI)​. Dále je zde konektor označovaný jako SyncZorro – ten umožňuje synchronizovat více NatAmi či připojit případné Zorro II/III kompatibilní rozšíření (konkrétní implementace není plně známa). Napájení desky zajišťuje standardní ATX zdroj (24-pin ATX konektor).

Software a kompatibilita

Cílem projektu bylo dosáhnout co nejvyšší kompatibility s původním Amiga software i hardware, aby na NatAmi běžely stávající programy stejně jako na klasické Amize​. Zároveň měl systém poskytnout nové možnosti pro nativní software psaný přímo pro vylepšený hardware NatAmi.

Podpora operačních systémů

NatAmi bylo postaveno na procesoru řady 68k, tudíž bylo schopno spouštět klasický AmigaOS (Kickstart / Workbench) ve verzích 1.x - 3.x přímo, bez jakékoli emulace. Projekt explicitně cílil na plnou kompatibilitu s AmigaOS 3.1/3.9 (poslední oficiální 68k verze)​. Díky zahrnutí 68060 CPU by na NatAmi fungovaly i modernější 68k operační systémy a aplikace vyžadující vyšší výkon (např. AmigaOS 3.9, který využívá 68020+). Alternativně by bylo možné provozovat open-source systém AROS (68k verzi) či případně Linux m68k, ale hlavním cílem byl AmigaOS. Případná podpora AmigaOS 4 (pro PowerPC) byla teoreticky zvažována přes CPU slot a PPC modul, avšak to nebylo nikdy realizováno.

Legacy software (původní aplikace a hry)

Drtivá většina původních programů pro Amigu by na NatAmi měla fungovat bez úprav. Díky hardwarové kompatibilitě čipsetu bylo možné přímé programové ovládání hardware jako na originální Amize (tzv. banging the hardware), což je klíčové zejména pro staré hry a demoscénu. NatAmi tým deklaroval, že kompatibilita bude velmi vysoká na úrovni čipů i instrukcí CPU. Například vlastní FPGA CPU N68050 zachovává některé vlastnosti starších 68k instrukcí, které 68060 vypustila, takže byla ještě zpětně kompatibilnější než Motorola 68060​. Bylo to demonstrováno spuštění náročných titulů - např. video na YouTube ukázalo běh hry Great Giana Sisters na NatAmi​. Tato hra je známa tím, že využívá nezdokumentované triky čipsetu a vyžaduje velmi přesnou kompatibilitu - její plynulý běh tedy potvrzoval věrohodnost reimplementace.

Nativní software pro NatAmi

Vedle starých programů se počítalo i s tím, že vzniknou nové aplikace využívající vylepšení NatAmi. Např. hry mohly využít 256 barev v chunky módu nebo 16/32bitovou grafiku pro lepší vizuální kvalitu, případně těžit z 3D akcelerace Tami pro plynulejší 3D grafiku. Díky větší paměti a vyšší rychlosti CPU by také bylo možné provozovat náročnější aplikace (grafický software, kompilátory, apod.) přímo na 68k platformě. Ještě během vývoje autoři portovali a ladili některé systémové nástroje - např. ovladače pro CompactFlash média apod., aby fungovaly identicky jako na Amize​. Nicméně vzhledem k tomu, že NatAmi nedospělo do fáze masového rozšíření, zůstalo u několika technologických dem a testů kompatibility.

Kompatibilita s periferiemi

NatAmi plánovalo podporovat původní Amiga periférie buď přímo, nebo skrze adaptéry. Floppy řadič umožňoval používat původní diskety, joystickové porty byly shodné s Amigou (paticové DB9 konektory), klávesnici bylo možné připojit přes převodník do PS/2 portu nebo přímo použít PC klávesnici s mapováním kláves. Díky portu SyncZorro a PCI se teoreticky nabízela možnost připojit i některé existující Amiga rozšiřující karty či nové moduly (např. grafické karty Zorro III nebo PCI karty s ovladači v AmigaOS).

Celkově vzato, NatAmi mělo ambici chovat se jako „rychlá Amiga“ zcela transparentně pro veškerý původní software, a současně poskytnout platformu pro další vývoj 68k software bez omezení, která původní hardware kladl.

Dostupnost NatAmi

Vzhledem k tomu, že NatAmi nikdy nepřešlo do fáze sériové výroby, nelze dnes NatAmi zakoupit jako hotový produkt. Existovalo jen několik prototypových desek (LX, MX) vyrobených jen pro vývojáře. Ty nebyly komerčně prodávány běžným uživatelům. Předpokládaná cena NatAmi MX (pokud by se vyráběla) byla srovnávána s cenou desek SAM (moderní PPC Amigy) - tedy poměrně vysoká, což některé zájemce odrazovalo​. K veřejnému prodeji však nakonec nedošlo.

Projekt byl interně uzavřený - zdrojové kódy FPGA (HDL) ani plány desky nebyly uvolněny jako open-source​. To znamená, že komunita si nemůže NatAmi sama postavit z dostupných podkladů. Jedinou možností by bylo sehnat původní desku od člena týmu. A to je krajně nepravděpodobné.

Stručně řečeno, NatAmi dnes není volně dostupné. Zájemci o podobné řešení však mohou sáhnout po jiných alternativách, které z NatAmi částečně vycházejí - zejména projekt Vampire/Apollo, který lze koupit jako akcelerátor či samostatný FPGA počítač (viz srovnání níže).

Srovnání s dalšími Amiga reimplementacemi

Na poli reimplementací klasických Amig (tzv. “Amiga clones” či novodobých rekonstrukcí) existuje několik projektů, s nimiž lze NatAmi srovnat. Mezi nejznámější patří Minimig, MiSTer a Vampire (Apollo).

Závěr

Ačkoli tým NatAmi dosáhl funkčních prototypů (tzv. MX boardy) a na projektu spolupracovalo několik dalších vývojářů, kolem roku 2012 začal vývoj váznout. Klíčový člen týmu Gunnar von Boehn tehdy odešel a Thomas Hirsch zároveň nastoupil do nové práce, takže už nemohl vývoji svého Amiga klonu věnovat plný úvazek​. Veřejná aktivita na oficiálních stránkách projektu výrazně poklesla​ a do roku 2014 projekt fakticky utichl - doména Natami.net zmizela z webu​.

Přesto projekt nezanikl okamžitě - podle informací z komunity Hirsch nadále soukromě pracoval na nové verzi „NatAmi“ podle svých představ​. Hlavní vývojáři původního NatAmi (Gunnar von Boehn, Igor Majstorović aj.) mezitím založili samostatný Apollo Team a věnovali se vývoji FPGA akcelerátorů Vampire s novým procesorovým jádrem 68080, avšak bez účasti Thomase Hirsche​. Thomas Hirsch v následujících letech nebyl v Amiga komunitě příliš viditelný a neobjevily se informace, že by se zapojil do jiných veřejných vývojářských projektů.

K významnému návratu Thomase Hirsche na scénu došlo až v roce 2021. V červenci 2021 Apollo Team oficiálně oznámil personální změny - po odchodu Igora Majstoroviće z Apollo Teamu se „opět připojuje talentovaný Thomas Hirsch (Mr. NATAMI)“ do jejich týmu​. Tisková zpráva výslovně zmiňuje, že jde o „původního vývojáře někdejšího projektu NatAmi“​. Tento krok potvrdil, že se Hirsch po letech v ústraní vrátil k aktivnímu vývoji hardwaru pro platformu Amiga - nyní v rámci Apollo Teamu, který pokračuje ve stejném duchu oživení klasické Amigy moderní technologií.

NatAmi byl fascinující pokus o vzkříšení klasické Amigy v moderní podobě, kombinující původní architekturu se současnými technologiemi. Během svého vývoje (2005 - 2011) dosáhl několika funkčních prototypů a předvedl, že je možné překonat limity původního návrhu (rozšíření grafiky, paměti, integrace rozhraní) při zachování zpětné kompatibility.

Projekt ale narazil na omezení dobrovolnických zdrojů a nebyl dokončen do komerčně životaschopné fáze. Přesto zanechal odkaz - inspiroval další vývojáře v komunitě. Technologie vyvinuté okolo NatAmi nepřímo vedly ke vzniku úspěšného projektu Vampire/Apollo, který dnes reálně naplňuje myšlenku „Native Amiga“ v FPGA formě​. Pro fanoušky Amigy tak NatAmi zůstává zajímavou kapitolou historie - ukazuje, jak by mohla vypadat “Amiga, kdyby pokračoval její vývoj”, a zároveň ilustruje obtíže takového retro-hardwarového projektu v praxi.

Technické specifikace

Vývoj:	Thomas Hirsch
Datum uvedení:	2005
Datum ukončení:	2014
TECHNICKÁ SPECIFIKACE
Procesor:	Motorola 68EC060 / 68060 @ 90 až 100 MHz (na desce) FPGA soft-core N68050 (68k kompatibilní) až ~100+ MHz
Formát desky:	Mini-ITX
RAM:	512 MB DDR2 (256 MB Chip, 256 MB Fast)​ - paměť sdílená čipsetem i CPU (custom řadič)
Čipset:	SuperAGA (FPGA implementace OCS / ECS / AGA) - navíc chunky grafika, 16/24/32bit barvy, 3D akcelerace
Formáty:	Planar 1-8 Planes HAM 6/8 8-bit Chunky 16-bit Hicolor 32-bit Truecolor
Video výstup:	DVI-I (analog + digital) RGB analog (15 kHz a 31 kHz)​
Audio:	2-kanál in/out (stereo) S/PDIF out Paula kompatibilní 4 kanály, 16bit podpora, HW mix více kanálů​
Sloty:	2× PCI (33 MHz)​ 1x SyncZorro (pro potenciální Amiga Zorro II/III expanzi) 1x CPU slot (pro volitelný CPU modul)​
Rozhraní:	IDE 3.5" (ATA rozhraní, PIO/DMA)​ CompactFlash slot řadič disketové mechaniky (DD/HD)​
Rozšíření:	2× USB 2.0 1x Ethernet 100 Mbit​ 1x Serial RS232 1x Paralelní port 2× PS/2 (klávesnice / myš) 2× DB9 joystick
Hmotnost:	Cca. 420 gramů
Rozměry:	Šířka: 170 mm, výška: 170 mm