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A propos d'Obligement
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David Brunet
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Actualité : Phase 5 dévoile les bases de son nouvel ordinateur A\Box
(Article écrit par Bruce Lepper et extrait d'Amiga News - décembre 1996)
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D'après Phase 5 son nouvel ordinateur A\Box "explosera les standards d'aujourd'hui". Voici ses caractéristiques principales :
- La machine sera bâtie autour d'un circuit spécifique nommé "Caipirinha", avec son bus 128 bits vers le bus mémoire.
Cadencé initialement à 200 MHz en interne et 100 MHz en externe, ce circuit contrôlera aussi bien le système que la mémoire
et fournira d'autres fonctions qui seront indépendantes du processeur, comme des fonctions 3D.
- Un ou deux processeurs PowerPC 603e ou 604e cadencés jusqu'à 500 MHz.
- Jusqu'à 1 Go de mémoire de type SDRAM 64 bits.
- Deux sorties vidéo.
- Entrées vidéo permettant la numérisation en temps réel et simultanée de deux signaux vidéo analogiques en qualité Y/C.
- Entrées et sorties audio, synchronisables avec les ports vidéo.
- Contrôleur Fast SCSI-2 intégré.
- Connecteur RNIS (ISDN) intégré.
- Ports FireWire, série et parallèle.
- Bus PCI pour l'ajout de fonctions ATM, Ultra SCSI, ou RAID par exemple.
- Carte mère de format standard.
- Systéme d'exploitation "compatible Amiga".
- Versions A\Box de NetBSD et Linux.
- Un prix d'environ 10 000 FF pour un système à 150 MHz, disque dur, lecteur de CD et 16 Mo de mémoire.
L'annonce de l'A\Box par Phase 5 Digital Products a été faite en même temps que l'annonce de la disponibilité imminente de ses
cartes PowerUP pour Amiga 1200, 3000 et 4000 (voir l'article à ce sujet). Avec
ses multiples projets autour du système Amiga, Phase 5 est actuellement le plus avancé dans ce domaine.
Il reste pourtant une ombre au tableau : les relations entre Phase 5 et le futur propriétaire de l'Amiga. VIScorp, le candidat
qui semble dépenser le plus d'efforts pour acquérir le système Amiga, a annoncé le 19 juin dernier qu'il avait appris que
plusieurs sociétés projetaient de développer leurs propres variantes "compatibles" ou "étendues" de l'Amiga sans obtenir de
VIScorp les licences nécessaires. VIScorp a averti ces sociétés qu'elles s'exposent au risque d'une action juridique, car
leurs systèmes vont "sans aucun doute" enfreindre les lois relatives à la propriété intellectuelle sur l'Amiga, y compris
droits d'auteur, brevets et secrets commerciaux. VIScorp a également mis en garde des sociétés qui fabriquent des copies des ROM
Amiga sans licence.
Phase 5 semble croire qu'il est possible de créer un système capable d'exécuter les logiciels Amiga sans acheter une telle
licence. Il reste cependant une autre possibilité : Jason Compton, chargé de communications et relations presse de VIScorp,
a plusieurs fois répété qu'il maintient d'excellents contacts avec Phase 5. Il est possible que les deux sociétés puissent
rapidement trouver un terrain d'entente.
Au vu de l'importance de l'annonce de Phase 5 concernant sa future machine, nous vous proposons ci-contre une traduction
quasi intégrale.
Nom de code : A\Box
Un bond vers la réalisation d'une vision.
Oberursel, 22 octobre 1996 : Phase 5 Digital Products est heureux d'annoncer les spécifications pour son nouveau système
d'ordinateur prévu pour 1997, basé sur une puissante technologie de circuit spécifique.
Sous le nom A\Box nous sommes en train de réaliser un concept visionnaire qui explose les barrières des standards d'aujourd'hui.
A\Box sera une station de travail personnelle, extrêmement puissante et créative, qui attirera les utilisateurs voulant
travailler activement et créativement avec la technologie la plus récente, et qui n'ont aucun désir de supporter les limitations
imposées par les matériels de consommation de masse, qui ont été victimes de mesures d'économie outrancières, ni de subir les
contraintes logicielles de systèmes qui ciblent des utilisateurs passifs. Avec son énorme puissance et ses fonctions intégrées,
le projet A\Box peut prétendre être en train de réaliser un projet d'ordinateur aussi novateur et exceptionnel que l'Amiga 1000
d'il y a 12 ans, un ordinateur que les enthousiastes de l'Amiga pourront accueillir comme la réincarnation de leur système
préféré au meilleur niveau technique d'aujourd'hui.
Le matériel de l'A\Box
Ce projet a donné naissance à beaucoup de spéculations et de fausses rumeurs, sur Internet par exemple, ces derniers mois. C'est
pourquoi, nous aimerions dévoiler quelques concepts de base de l'A\Box. Ce projet ne spécifie pas un système fondé sur les
technologies standard, comme des cartes graphiques PCI. Nous pensons qu'un nouvel ordinateur novateur doit aussi proposer un
matériel novateur pour se distinguer des PC actuels et pour briser les limites qu'ils imposent. D'un autre côté, il n'est pas
nécessaire de délaisser les standards qui sont utiles pour l'utilisateur, par exemple un bus PCI pour les extensions simples,
les modules mémoire standard, les interfaces standard, etc. L'innovation technique se trouve, plutôt, dans un niveau d'intégration
qui est d'importance centrale pour le contrôle du système. Malgré l'effort qui est nécessaire, les méthodes de conception et
production d'aujourd'hui rendent possible la réalisation d'un concept novateur à l'aide de circuits ASIC à un prix extrêmement
compétitif.
Le composant central de l'A\Box est un nouveau circuit spécifique qui est actuellement en développement chez Phase 5 et qui sera
responsable de nombreuses fonctions importantes du système : administration de la mémoire et ses liens avec le processeur, toutes
les fonctions de type DMA (y compris audio et vidéo DMA), les fonctions de type Blitter, entrées-sorties et fonctions de contrôle.
Une équipe de concepteurs matériels expérimentés travaille sur ce projet, assisté par des concepteurs de logiciel et par les
derniers outils de synthèse de haut niveau pour la conception, basés sur VHDL. La première moitié de 1997 verra un effort majeur
dans les phases de simulation et d'essais, et le résultat sera la production du premier prototype en silicium. Ceci sera suivi
par la production en chaîne des circuits ASIC par l'un des premiers fabricants mondiaux.
En conclusion, on peut dire que le projet A\Box est ambitieux, nous allons créer de nouvelles techniques. Nous n'allons pas
réinventer la roue, mais utiliser les techniques les plus modernes pour développer un produit qui sera exceptionnel, puissant
et compétitif.
Rêve de silicium
Le coeur de l'A\Box est le contrôleur-système, Caipirinha, qui réalisera l'intégration fonctionnelle sur laquelle le concept
A\Box est basé. Caipirinha ouvrira de nouvelles dimensions de puissance et de technologie. Caipirinha sera implanté dans un
circuit VLSI spécifique avec une technologie ASIC CMOS de 0,35 µm, en utilisant un boîtier moderne, probablement BGA 575
broches. Avec son bus d'une largeur de 128 bits vers le bus mémoire, des tampons double entrée et FIFO étendus dans les
lignes de données, et une cadence d'horloge initialement de 100 MHz en externe et 200 MHz en interne, Caipirinha pourra
fournir un débit de données immense et d'autres fonctions puissantes qui n'ont pas besoin du processeur, comme la gestion des
applications 3D et multimédias.
Les bases de Caipirinha
- Contrôleur 128 bits haute performance à architecture de mémoire unifiée (UMA, Unified Memory Architecture) utilisant des SDRAM
rapides, cadencé à 100 MHz pour une bande passante maximum de 1,6 Go/seconde.
- Bus processeur de 64 bits avec vitesse d'horloge maximum de 100 MHz.
- Deux unités vidéo DMA de 24 bits librement accessibles, avec contrôleurs (DAC) vidéo 24 bits intégrés.
- Quatre sorties audio (16 bits, 44,1 kHz) avec nombre illimité de pistes virtuelles, sortie d'échantillon, synthèse FM et AM.
- Ports d'entrée vidéo pour deux entrées vidéo indépendantes de qualité Y/UV 4:2:2.
- Ports d'entrée audio 16 bits stéréo, qualité CD.
- Contrôleur LCD (TFT, pour écran à cristaux liquides) au standard VESA.
- Interface de bus PCI pour les applications à moyennes performances en E/S.
- Bus DMA local 16 bits à 66 MHz et bande passante maximum de 132 Mo/seconde pour les applications universelles à faible coût.
- Contrôleur IEEE 1394 FireWire pour les applications à E/S numériques.
- Interface de bus bureautique.
Caipirinha est un contrôleur de système et de mémoire, hautement complexe, de type SOMA Engine (Sole Memory Access, accès en
mémoire unique). Caipirinha gère simultanément tous les accès à la mémoire de l'A\Box, selon une architecture de mémoire unifiée
(UMA) très puissante. Tous les accès externes à la mémoire, y compris les accès par le processeur, se passent virtuellement,
et sont administrés et implémentés par Caipirinha. Sous UMA, la mémoire entière du système est rendue disponible comme mémoire
unifiée. Cette mémoire peut emmagasiner tous les types de données, par exemple programmes et leurs données, données d'affichage,
textures 3D ou données "Z-buffer" (tampon de profondeur), données audio, flux rentrants de données vidéo, etc., et peut être
adressée par toutes les unités fonctionnelles du système.
Pour l'utilisateur, UMA signifie que toute la mémoire du système est disponible pour toutes les applications en permanence.
Quand la mémoire est accrue avec des modules SDRAM peu onéreux, la mémoire supplémentaire est toujours disponible pour toutes
les applications et les fonctions du système. Le principe de UMA, équivaut à la mémoire Chip de l'Amiga, qui peut être atteinte
à la fois par le processeur, par les circuits spécialisés et par les unités DMA audio et vidéo de l'Amiga. Mais, à la différence
de la mémoire Chip de l'Amiga, et avec les tentatives bon marché de réaliser des mémoires UMA dans des PC, le sous-système mémoire
de l'A\Box, sous une architecture unifiée, sera réalisé avec une largeur du bus de données 128 bits et des DRAM synchrones à
100 MHz, permettant une bande passante de 1,6 Go/seconde. Une méthode spéciale de contrôle des modules SDRAM réduit considérablement
le temps de latence des accès en mémoire.
Grâce à l'intégration de la DMA vidéo dans Caipirinha, la mémoire UMA peut être utilisée simultanément comme mémoire d'affichage.
Caipirinha fournit deux mécanismes de DMA vidéo : une sortie haute performance à 220 MHz pour les définitions jusqu'à 1600x1280
pixels en 24 bits et fréquence de rafraîchissement de 75 Hz, et une sortie vidéo genlockable à 135 MHz pour un deuxième moniteur
ou une sortie d'image en résolution vidéo comme PAL/NTSC ou S-VHS. La sortie vidéo de ce dernier peut être surimposée comme
une fenêtre sur l'affichage 220 MHz, avec les deux DMA vidéo opérant en parallèle.
A la différence des affichages conventionnels de type "raster scan", les mécanismes de vidéo DMA de Caipirinha fonctionnent sur
la base d'un accès aléatoire à la mémoire (Random Access Display). Ceci permet l'affichage de données à des positions aléatoires
sur l'écran. Des fenêtres gérées par le matériel, par exemple, peuvent être surimposées et déplacées n'importe où avec leur
contenu sans le moindre délai ou à-coup, même avec des animations ou des séquences vidéo. Des pipelines et des tampons FIFO
spéciaux dans le DMA vidéo de Caipirinha assurent un débit régulier des données. Les possibilités complexes d'affichage sont
contrôlées par un processeur RISC de listes d'affichage (display-list RISC processor, DLRP) intégré.
Puisque les mécanismes de DMA vidéo ont en permanence une sortie en 24 bits, il est possible de combiner librement n'importe
quelles profondeurs de couleur. Par exemple, il est possible d'afficher des fenêtres en 16 bits et 24 bits n'importe où sur
un fond d'écran en 8 bits consommant moins de mémoire. Bien sûr, grâce à Caipirinha, il est possible d'ouvrir et afficher des
écrans de taille illimitée et de se servir de la capacité entière de la mémoire. Un logiciel de traitement d'image, par exemple,
peut ouvrir un écran virtuel de 4000x4000 en 24 bits dans un système avec 72 Mo, et le faire défiler sur un moniteur en
1280x1024 sans délai ni à-coup. Autre caractéristique intéressante des mécanismes vidéo de Caipirinha : les fenêtres ne sont
pas obligatoirement rectangulaires, mais peuvent prendre pratiquement n'importe quel contour. Dernière caractéristique, mais
non la moindre, les données vidéo stockées en mémoire vive pour affichage peuvent être en différents formats (RGB, YUV, CYMK)
tout en étant affichées simultanément.
Il va sans dire que Caipirinha comporte une unité fonctionnelle hautement complexe (le FAME, ou Flexible Area Movement Engine)
pour écrire, copier et relier des adresses ou images mémoire rapidement. Il peut, d'une façon similaire aux fenêtres gérées
par le matériel, prendre presque n'importe quel contour, et non seulement les contours rectangulaires des Blitter classiques
(transfert d'image par blocs). Une unité parallèle DSP-RISC est également incorporée dans FAME. Elle est dotée d'un jeu de
commandes compact qui permet la programmation d'opérations de traitement d'images et de signaux. Par conséquent, FAME peut
assister des applications multimédia spéciales et 3D, qui peuvent profiter pleinement de cette capacité de traitement
supplémentaire, parallèle à celui du processeur. Et parce que cette unité est programmable, FAME n'est pas limité aux standards
d'aujourd'hui. Ses caractéristiques puissantes seront disponibles pour les standards du futur, comme de nouveaux algorithmes
pour la 3D ou la compression vidéo.
La sortie audio via Caipirinha est réalisée au travers de deux canaux 16 bits, qualité CD. En interne, le nombre de pistes audio
virtuelles est limité seulement par l'espace mémoire disponible. FAME peut générer et mixer en temps réel différentes pistes
audio de formats aléatoires (par exemple son 24 bits) sans appeler le proceseur. Il est également possible de générer différents
effets audio en utilisant des fonctions similaires à celles d'un DSP. En général, des échantillons numériques, des sons synthésisés
en FM, et des sons générés par enveloppe VCO peuvent être générés, modifiés, mixés et sortis via ces canaux DMA audio programmables
à volonté.
En plus de ces "superbes fonctions", Caipirinha propose une gamme exhaustive de fonctions supplémentaires de contrôle : un
contrôleur de bus PCI intégré gére le bus d'expansion PCI pour des extensions standard peu onéreuses et de moyennes performances,
ou pour des applications d'E/S avec une bande passante moyenne (par exemple Ultra-SCSI ou ATM). Un bus local 16 bits est
disponible pour d'autres applications d'E/S, et il y a une interface intéressante et facile à implanter pour les fabricants de
matériels qui ne voudraient pas travailler avec les composants standard PCI. Une autre caractéristique importante destinée à
jouer un rôle majeur dans les applications multimédia de l'avenir, est le bus FireWire IEEE 1394 intégré.
La conception générale du système
Le système A\Box sera réalisé comme une station de travail personnelle qui propose un rapport performance/prix extrêmement élevé.
Le circuit Caipirinha sera le coeur du système. Nous allons utiliser les processeurs PowerPC de type 603e et 604e, qui peuvent
théoriquement supporter des fréquences d'horloge jusqu'à 500 MHz. Actuellement, avec le premier jet de l'A\Box, on peut installer
un maximum de deux processeurs sur le bus processeur du Caipirinha, et l'option pour le deuxième processeur sera présente dans
la conception de A\Box.
La mémoire est extensible jusqu'à 1 Go avec des modules standard SDRAM 64 bits (DIMMS JEDEC 168 broches). Dans l'avenir, ces
RAM peu coûteuses et plus rapides, vont remplacer les DRAM actuelles.
En standard, le système propose deux sorties vidéo, dont l'une avec une fréquence maximum de rafraîchissement du pixel de 220 MHz
et la deuxième de 135 MHz. De surcroît, la deuxième sortie vidéo peut être synchronisée de manière externe et, est donc adaptée
aux applications compatibles de vidéo analogique.
Naturellement, sont également disponibles un contrôleur Fast SCSI-2 intégré, avec port externe, et un connecteur RNIS (ISDN)
intégré. Deux signaux vidéo analogiques peuvent être numérisés simultanément en qualité Y/C puis manipulés en temps réel. Les
entrées et sorties audio également offertes par Caipirinha, synchronisables avec les ports vidéo, sont disponibles sous la forme
de prises Cinch pour le traitement de haute qualité des données audio. Le clavier, la souris, etc, sont connectés via un bus
série de type bureautique. En plus, il y a des connexions externes pour le port IEEE 1394 FireWire, l'interface série et
l'interface parallèle.
Grâce au concept ouvert de l'A\Box, aux caractéristiques matérielles du contrôleur système Caipirinha, et aux capacités de
du système d'exploitation,
A\Box est une plate-forme idéale pour des applications peu ordinaires, pour les développeurs intervenant aussi bien dans le
domaine du matériel que celui du logiciel. Toutes les extensions d'E/S qui seraient requises peuvent être facilement adaptées
via le bus PCI. De plus, des améliorations très versatiles sont possibles via le bus PCI et le bus 16 bits DMA.
Actuellement, aucun boîtier n'a été choisi. Tout est fait pour conserver des dimensions standard à la carte mère, afin de
permettre la possibilité d'un boîtier peu onéreux en plus d'un boîtier spécifique.
Disponibilité mondiale garantie
Nos propres systèmes A\Box seront vendus dans une gamme de prix démarrant à 3000 DM (environ 10200 FF) pour une machine à 150 MHz
avec 16 Mo de mémoire, disque dur d'1 Go et lecteur de CD. Nous établirons un actif système de distribution internationale
courant 1997, lequel assurera l'assistance et la vente dès que les livraisons commenceront. Ceci comprendra la sélection des
représentants commerciaux, l'organisation de stages de formation à leur intention, et l'ouverture de branches de service et de
distribution, de sorte à se positionner sur des marchés professionnels importants. L'expansion de nos activités Internet dans
le domaine de la vente, de l'assistance, et du marketing aura une importance primordiale afin de distribuer ce système au sein
d'une communauté intéressée qui s'étend aux quatre coins de la planète. Ces activités garantiront la disponibilité mondiale des
systèmes A\Box auprès des utilisateurs et clients intéressés.
Plusieurs options en matière d'OS
Un grand nombre d'options sera disponible pour le logiciel de système d'exploitation (OS, Operating System, ou SE). En premier lieu,
le projet A\Box a pour but de réaliser un système compatible Amiga d'un niveau technique de dernier cri, et de le fournir comme
système de base pour l'A\Box. Des fonctions modernes, telles que la gestion multiprocesseur, seront intégrées de façon transparente.
La base pour ce développement a déjà été créee sous la forme d'un noyau opératoire compatible AmigaOS 3.1, lequel est actuellement
en test dans les laboratoires de logiciel de Phase 5 Digital Products. Dans un avenir proche, nous allons encore accélérer avec
un plus grand nombre de travaux de développement en collaboration avec d'importants partenaires du monde du logiciel, par exemple
pour une interface graphique (GUI) remise au goût du jour ou d'autres composants de haut niveau. Un aspect important de ce travail
de développement sera nos efforts pour s'assurer que le système d'exploitation fournit une gestion totale aux superbes possibilités
offertes par le matériel.
Nous prévoyons aussi d'implémenter une version de NetBSD et une de Linux pour l'A\Box, en coopération avec d'autres partenaires.
Le concept actuel prévoit une intégration très poussée des adaptations de ces systèmes d'exploitation avec le système d'exploitation de base de
l'A\Box, permettant l'opération en parallèle des deux systèmes d'exploitation et de leurs applications logicielles respectives, avec une transparence
extrême et une excellente coordination. A\Box sera également ouvert à d'autres systèmes d'exploitation, et tout particulièrement
à ceux qui sont déjà disponibles pour le PowerPC. Dans l'avenir nous allons peut-être utiliser des systèmes d'exploitation standards et attractifs
par le biais d'accord de licence ou d'émulation.
Des concepts ouverts pour l'avenir
Le concept A\Box que nous introduisons ici sera structuré d'une façon évolutive et ouverte. La technologie utilisée dans le circuit
spécifique Caipirinha peut être mise à jour au niveau du silicium. Cela veut dire que, dans le futur, il sera possible de réaliser
des systèmes compatibles en améliorant les fonctions, avec des bus mémoire ou processeur plus larges, et de réaliser des versions
plus rapides de cette conception spécifique avec des cadences internes plus élevées.
En plus, il est concevable qu'une version
bas de gamme en 64 bits sera réalisée. Par conséquent, des systèmes de capacité moyenne (c'est-à-dire affichage en 24 bits d'une
résolution maximum de 1280x1024), mais possédant néanmoins toute la puissance fonctionnelle du concept décrit jusqu'à présent,
pourraient être réalisés pour un prix de moins de 1000 dollars (environ 5000 FF). Afin de réaliser éventuellement cette version
bon marché du circuit spécialisé Caipirinha, Phase 5 cherchera dans un proche avenir des partenaires qui pourraient être intéressés
et présenter les conditions requises par la fabrication à grande échelle et la distribution d'un tel produit. Phase 5 sera également
ouvert aux partenariats OEM (Original Equipment Manufacturer) concernant la production de masse des cartes mères A\Box ou des
contrôleurs de système Caipirinha.
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