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A propos d'Obligement
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David Brunet
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Dossier : Les circuits de l'Amiga 500 passés au microscope
(Article écrit par Robo et extrait de Tiny Transistors - mai 2009)
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Note : traduction par David Brunet.
Introduit en 1987, l'A500 a été l'ordinateur, de la série Amiga de Commodore, qui a connu le plus grand succès et qui a été le
plus vendu. Il fut particulièrement populaire en tant qu'ordinateur familial, grâce à sa capacité à réaliser des tâches
sérieuses (comme le traitement de texte) mais aussi grâce à ses capacités audio et graphiques qui en ont fait une bonne plate-forme
de jeux. En outre, de nombreux logiciels et périphériques ont fait de l'Amiga un grand succès pour Commodore.
La société se nommait "Commodore Business Machines", mais elle n'a malheureusement jamais réussi à se débarrasser de son image
d'ordinateurs "personnels" et a été incapable de rivaliser avec le géant de l'informatique sérieuse qu'est IBM. Quand les PC
et les Mac ont eu de bonnes performances graphiques et sonores au début des années 1990, Commodore a rapidement perdu des
parts de marché et fit faillite en 1994.
Néanmoins, l'énorme base d'ordinateurs Amiga installée, surtout dans le milieu de la production vidéo et audio, a fait que la
scène Amiga est restée très vivante. Et même aujourd'hui, il y a encore des sociétés qui produisent du matériel et des logiciels
pour Amiga.
Voici l'Amiga 500. Comme la plupart des ordinateurs de cette époque, tous ses éléments sont contenus dans un boîtier plastique
plat, avec un clavier sur le dessus. Le coeur de l'Amiga 500 est un processeur MC68000 conçu par Motorola. La fréquence est de 7,09
MHz, une mémoire de 512 ko, un lecteur de disquette, quelques connecteurs pour l'affichage, la souris, la
manette et pour quelques autres périphériques.
Les circuits principaux de l'Amiga 500 :
- Processeur MC68000.
- 8372A "Fat Agnus" : générateur d'adresse, contrôle de la mémoire Chip.
- 8362R8 'Denise" : coprocesseur vidéo.
- 8364R7 "Paula" : coprocesseur audio, contrôle des lecteurs de disquette.
- 5719 "Gary" : contrôle des accès au bus et autres.
Alors que le processeur a été fabriqué par Signetics (mais conçu par Motorola), tous les autres circuits sont propriétaires.
Ils ont été fabriqués pour l'Amiga par MOS Technology, la filiale de Commodore pour la fabrication de composants. Tous les
circuits sont réalisés en technologie NMOS.
68000
Ce circuit est le coeur de la machine : le processeur 68000. Bien que conçu par Motorola, il a été fabriqué par Signetics.
Il est logé dans un boîtier DIP gigantesque de 64 broches, ce qui est le plus gros boîtier DIP que vous pouvez trouver !
Le 68000 a été très populaire et utilisé par des dizaines d'ordinateurs et consoles. Les exemples célèbres sont les
premiers Macintosh, l'Atari ST, la Mega Drive, beaucoup d'ordinateurs scientifiques de Hewlett-Packard, Sun , SGI et DEC, des
imprimantes, des télécopieurs, des appareils de mesure et autres.
Voici une image composite montrant le composant entier. Il a été nommé "68000" car c'est le nombre de transistors qui le
compose, et aussi car c'est un successeur du processeur 6800 de Motorola.
Signetics a signé son travail dans ce petit coin. Il y a aussi une petite structure marrante sur la gauche : bien qu'il
mentionne le mot "circuit", il ne contient que quelques barres verticales gravées dans chaque couche de la puce.
Il n'y a pas de circuit ici.
Un peu plus vers la gauche, nous trouvons cette drôle de structure. Il s'agit d'un circuit de test qui comprend
quelques transistors (des grands comme des petits) connectés à quelques plots de test.
Les ingénieurs avaient apparemment quelques microns carrés de libres pour inclure un autre logo Signetics dans le coin supérieur
droit.
Dans un autre coin, nous trouvons ces marqueurs d'identification de masque.
Agnus
Agnus (ou dans ce cas Fat Agnus) est le contrôleur de la carte mère de l'A500. Il gère les transferts entre le processeur, la
mémoire et d'autres circuits. Notez que "Agnus" est le mot latin pour "agneau", mais dans ce cas précis, c'est une
abréviation de "Address Generator Unit".
Voici un aperçu du circuit complet. Notez le nombre important de plots de connexion : cela montre que ce circuit a besoin de
beaucoup de connexions avec son environnement extérieur.
Ce logo "CDc" est présent sur tous les circuits propriétaires de l'A500. Je ne suis pas sûr de ce que représente le petit dessin
à sa gauche.
Ces repères d'alignement sont utilisés par le fabricant pour s'assurer que chaque couche du circuit imprimé s'aligne bien avec
celle du dessous. Vous pouvez voir que l'alignement n'est pas parfait, mais il l'est suffisamment pour que le circuit fonctionne.
La référence et la date du droit d'auteur sont dans ce petit coin.
Il y a ici un détail amusant : l'une de ces lignes à 45° est plus épaisse que les deux autres. Il me semble qu'il n'y ait pas de
raison pour que cela soit ainsi. Peut-être que le concepteur a juste oublié de changer l'épaisseur de la ligne lors de
l'élaboration du schéma. Les systèmes de conception de circuits imprimés du début des années 1980 n'étaient pas, dans la plupart des
cas, des logiciels conviviaux.
Vous pouvez également voir, sur cette image à fort grossissement, que l'intérieur des coins à 90° sont toujours un peu arrondis.
C'est parce que les couches de métal ont été gravées avec un produit de gravure qui ne peut pas être déposé précisément.
Les processus modernes de production utilisent une gravure par plasma, qui "creuse" le métal et ne déborde pas.
Denise
Voici Denise. Elle réalise tout le traitement vidéo, et peut gérer un affichage jusqu'à 640x512 (dans ses versions OCS),
1280x512 (dans ses versions ECS) et 1024x1024 (avec le moniteur A2024). Une astuce permet à la sortie de Denise d'être
synchronisée à un affichage vidéo externe, ce qui fournit une solution très simple pour afficher du texte ou du graphisme
par-dessus une source vidéo.
Voici à quoi ressemble Denise vu de l'intérieur. Malheureusement, le composant est un peu sale à cause du processus de décapsulation.
Voici de nouveau le logo "CDc". Le "INS" sur la droite est également présent sur les autres puces propriétaires.
Il y a un pont ici qui semble aller nulle part. C'est étrange, c'est peut-être un morceau que le concepteur à oublier de retirer.
Si nous suivons ce fil métallique sur sa gauche, l'autre côté s'arrête également dans un cul de sac. Mais ce qui est
encore plus bizarre, c'est que ce fil métallique n'est en contact avec rien. Il flotte complètement...
C'est la plus ancienne puce du lot. Peut-être que les ingénieurs de chez Commodore faisaient des expérimentations
avec leur nouvelle technologie. :-)
Paula
Paula est la puce utilisée notamment pour le traitement sonore. Elle peut produire du son 8 bits PCM sur quatre canaux, ce
qui est une réelle avancée par rapport aux bip-bip que généraient la plupart des ordinateurs de cette époque. En plus de l'audio,
Paula gère également le lecteur de disquette et des ports externes.
Voici un premier aperçu de l'intérieur de Paula. Vous pouvez voir clairement les quatre canaux audio (à gauche) qui prennent
plus ou moins la moitié de la surface de la puce.
Notez le large plot de connexion dans le coin supérieur droit : il est de toute évidence conçu pour transporter beaucoup de courant
pour alimenter l'ensemble de la puce.
Il y a beaucoup de résistances en forme de "serpentin" dans ce genre de circuits.
Voici un autre gros plot de connexion. C'est apparemment la connexion à la masse : on peut noter que les fils qui s'y connectent
le font au dernier moment. Ceci est appelé un "single-point-ground" (point unique à la masse). Il est réalisé ainsi pour minimiser
les interférences des différents circuits en corrélation avec les circuits audio sensibles.
Le logo habituel.
Gary
Gary est un circuit qui gère de petites tâches pour les entrées/sorties, la réinitialisation, etc.
Bien qu'il soit logé dans un boîtier DIP de 48 broches, comme Paula, le véritable circuit est bien plus petit. Il n'y a que
quelques centaines de composants pour l'ensemble du circuit.
Il dispose également de repères d'alignement et de circuits de tests.
Comme les autres circuits propriétaires, Gary est conçu avec une seule couche de métal. Si deux fils devaient se croiser, alors
l'un deux doit être en silicium polycristallin (les fils les plus sombres sur cette image). Cependant, le polycristallin
a une résistivité moindre que le métal, donc ce dernier est le plus souvent utilisé. C'est pour cela que les trois lignes en
forme de "L" au centre de cette image sont faites en métal, alors que tous les fils sont en silicium polycristallin.
Pour une raison inexpliquée, il y a un plot de connexion inutilisé sur le haut du circuit.
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