موتورولا 6845

يُعدّ Motorola 6845 ، أو MC6845 ، وحدة تحكم عرض تم استخدامها على نطاق واسع في أجهزة الكمبيوتر ذات 8 بت خلال ثمانينيات القرن العشرين. ^{[ 1 ] [ 2 ]} في الأصل، كان من المفترض أن تُستخدم في التصميمات القائمة على وحدة المعالجة المركزية Motorola 6800 ، وقد تم إعطاؤها رقم جزء ذي صلة، ولكنها استُخدمت على نطاق أوسع جنبًا إلى جنب مع العديد من المعالجات الأخرى، وكانت أكثر شيوعًا في الأجهزة القائمة على Zilog Z80 و MOS 6502 .

لا يُعدّ المعالج 6845 حلاً متكاملاً للعرض بمفرده؛ فوظيفته الأساسية هي ضبط توقيت الوصول إلى ذاكرة العرض، وحساب عنوان الذاكرة للجزء التالي المراد رسمه. ثم تستخدم الدوائر الأخرى في الجهاز العنوان الذي يوفره المعالج 6845 لجلب النمط ورسمه. ويخضع تنفيذ هذه المكونات المادية بالكامل لتقدير المصمم، ويختلف اختلافًا كبيرًا بين الأجهزة. صُمم المعالج 6845 لعرض الأحرف، ولكن يمكن استخدامه أيضًا للرسومات القائمة على البكسل، مع بعض البرمجة الذكية.

من بين استخداماته الأكثر شهرة بطاقات العرض BBC Micro و Amstrad CPC و Videx VideoTerm لجهاز Apple II . ^{[ 1 ]} كما أنه جزء من العديد من بطاقات محولات الرسومات المبكرة لأجهزة IBM PC ، بما في ذلك MDA و Hercules Graphics Card (HGC) و Color Graphics Adapter (CGA) و Plantronics Colorplus . ^{[ 3 ]} وقد تم تكرار وظائفه وتوسيعها بواسطة دوائر مخصصة في محولات الفيديو EGA و VGA لأجهزة الكمبيوتر الشخصية.

صُممت هذه الوحدة في الأصل من قِبل شركة هيتاشي تحت اسم HD46505 ، ^{[ 4 ]} وتُستخدم نسخها المصنّعة من قِبل هيتاشي في مجموعة واسعة من أجهزة الكمبيوتر اليابانية، من شركات سوني، وشارب، وباناسونيك، وكاسيو. وقد استُنسخت لاحقًا من قِبل شركة فوجيتسو تحت اسم MB89321A. ^{[ 5 ]} وتُعرف أيضًا باسم 6845 CRTC أو CRTC6845 ، أي " وحدة تحكم أنبوب أشعة الكاثود ". استُخدم هذا الإصدار في جهاز الكمبيوتر الشخصي Apricot وجهاز Victor 9000 لتوفير شاشة أحادية اللون بدقة 800×400 بكسل.

يُعدّ مُتحكّم شاشة CRT من شركة United Microelectronics Corporation (UMC) طراز UM6845E نسخةً شائعةً من هذا المُتحكّم . خلال فترة حظر التكنولوجيا في الحرب الباردة ، تمّ استنساخ المُتحكّم 6845 في بلغاريا تحت اسم CM607 . كان المُتحكّم 6845 مُشابهًا جدًا للمُتحكّم 6545 الذي أنتجته لاحقًا شركتا MOS Technology (Commodore Semiconductor Group) وRockwell (بنسختين).

^{[ 6 ]}

تُولّد الشريحة الإشارات اللازمة للتفاعل مع شاشة العرض النقطية ، لكنها لا تُولّد وحدات البكسل الفعلية ، مع أنها تُساهم بمعلومات المؤشر وإخفاء الفيديو في إشارات الفيديو (الشدة) الخاصة بالبكسل. تُستخدم الشريحة لإنتاج تزامن أفقي ورأسي متزامن بدقة، وتوفير عنوان الذاكرة الذي يجب قراءة البكسل التالي أو مجموعة البكسلات منه. أما عملية قراءة هذه القيمة، وتحويلها إلى وحدات بكسل، وإرسالها إلى شاشة CRT ، فتُترك لدوائر أخرى. ولهذا السبب، قد تحتوي الأنظمة التي تستخدم الشريحة 6845 على أعداد وقيم ألوان مختلفة تمامًا، أو قد لا تدعم الألوان على الإطلاق. ^{[ 6 ]}

يدعم الجهاز أنماط الإخراج المتداخلة وغير المتداخلة، بالإضافة إلى مؤشر نص مادي. تتضمن عملية توليد الإشارة المتزامنة توليد إشارات إخفاء الفيديو الأفقية والرأسية ، والتي تُستخدم لتهيئة دوائر توليد البكسل الخارجية. كما يتوفر مزلاج داخلي، عند تفعيله، يقوم بنسخ عنوان الفيديو والاحتفاظ بنسخة منه ليتمكن المعالج من قراءته لاحقًا. يُعد هذا مفيدًا لأقلام ومسدسات الضوء التي تعمل عن طريق إرسال نبضة إلى معالج 6845 عند مرور شعاع الإلكترون، مما يسمح للبرنامج قيد التشغيل بقراءة الموقع الذي تم توجيه المؤشر إليه. وبسبب هذه الميزة، تضمنت معظم محولات الفيديو الخاصة بالحواسيب التي تستخدم معالج 6845 واجهة لقلم الضوء، على الرغم من أنها كانت عادةً موصلًا داخليًا على اللوحة نفسها، وليس على الجزء الخارجي من الحاسوب، وغالبًا ما لم تكن موثقة في دليل المستخدم.

بما أن جميع جوانب توقيت الفيديو قابلة للبرمجة، يمكن لجهاز واحد التبديل بين توقيت 50 هرتز و60 هرتز برمجياً (أو أي معدل تحديث آخر ضمن حدود الشريحة). ويمكن استخدام معالج 6845 لتشغيل الشاشات أو أي شاشة عرض نقطية أخرى.

تحتوي الشريحة على 18 مسجلاً من 8 بتات تتحكم في جميع جوانب توقيتات الفيديو. يتم عرض عنوانين فقط للمكونات الخارجية - أحدهما لاختيار المسجل الداخلي المراد قراءته أو الكتابة إليه، والآخر للوصول إلى ذلك المسجل. ^{[ 7 ]}

صُممت شريحة 6845 لشاشات العرض النصية. يتكون كل عنوان تُولّده من جزأين: عنوان حرفي من 14 بت، وعنوان صف من 5 بت. يزداد عنوان الحرف خطيًا. وعندما تُرسل الشريحة إشارة التزامن الأفقي، يزداد عنوان الصف. إذا لم يُساوِ عنوان الصف عدد الصفوف المُحدد برمجيًا لكل حرف، يُعاد تعيين عنوان الحرف إلى قيمته في بداية سطر المسح الذي اكتمل للتو. وإلا، يُعاد تعيين عنوان الصف إلى الصفر، ويستمر عنوان الذاكرة في الازدياد خطيًا. يؤدي هذا إلى إعادة قراءة نفس تسلسل قيم الأحرف من الذاكرة لكل سطر مسح في كل صف حرف، قبل أن تُنقل شريحة 6845 عنوان الذاكرة إلى صف الحرف التالي، مُكررةً النمط نفسه.

إذا استُخدم عنوان الحرف للبحث عن مرجع حرف في ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) ، واستُخدم عنوان الصف لفهرسة جدول رسومات الأحرف في ذاكرة القراءة فقط (ROM)، فسيتم إنشاء شاشة عرض نصية عادية . يجب دمج مرجع الحرف المقروء من الذاكرة مع عنوان الصف لتكوين عنوان ذاكرة القراءة فقط لرسومات الأحرف، حيث يحدد مرجع الحرف مجموعة من أنماط خطوط المسح التي تُشكل حرفًا واحدًا، بينما يُفهرس عنوان الصف في تلك المجموعة لتحديد خط مسح واحد. بعبارة أخرى، يُقسم عنوان ذاكرة القراءة فقط إلى جزأين لاستخدامها كمصفوفة ثنائية الأبعاد: يحدد البُعد الأول حرفًا، ويحدد البُعد الثاني صفًا من نمط رسومات ذلك الحرف.

مع ذلك، ترك المعالج 6845 للمصمم حرية توجيه بتات الذاكرة وعناوين الصفوف إلى ذاكرة الفيديو حسب الحاجة. ولهذا السبب، لا يشترط أن تكون الكلمة التي يُشير إليها المعالج 6845 بكسلًا واحدًا أو حرفًا واحدًا. في وضع CGA الأبجدي الرقمي (النص)، يوجد بايتان لكل حرف، يتم الوصول إليهما بالتتابع بواسطة المعالج 6845 - البايت الأول هو بايت رمز الحرف، والبايت الثاني هو بايت سمات الحرف - وتستخدم اللوحة محتويات البايتات، بالإضافة إلى عنوان الصف، لقراءة بيانات الخط من ذاكرة القراءة فقط (ROM) وإنشاء البكسلات.

يمكن استخدام مسارات مختلفة للبتات، مع استبعاد ذاكرة القراءة فقط للأحرف، لمحاكاة مخزن الإطارات. ونظرًا لمحدودية عدد الأسطر في معالج 6845 (128 سطرًا)، فإنه لا يوفر مخازن إطارات خطية كبيرة. وكان الحل هو دمج عنوان الصف وعنوان الحرف لتوفير خطوط مسح خطية ضمن مخزن غير خطي. يتميز هذا الحل بسهولة البرمجة لعرض غير الأحرف، وسهولة التمرير الأفقي السلس، ولكنه قد يعيق التمرير الرأسي السلس. على سبيل المثال، يستخدم وضع رسومات IBM CGA حجم كلمة يبلغ بايتًا واحدًا، وتمثل كل كلمة أربعة أو ثمانية بكسلات (في وضعي الرسومات متوسطة أو عالية الدقة على التوالي)؛ وقد تم تكوين معالج 6845 لارتفاع حرف يبلغ بكسلين، ويُستخدم بت عنوان الصف RA0 للبت 13 من عنوان مخزن الإطارات. وبهذه الطريقة، يمكن استخدام 200 بكسل رأسي على الرغم من محدودية عدد الأسطر (128 سطرًا). استخدم وضع الرسومات في الأنظمة الأخرى حيلة مماثلة: في بطاقة الرسومات Hercules، جاءت البتات 12-13 من عنوان مخزن الإطار من بتات عنوان الصف RA0-RA1، مما يوفر دقة رأسية تبلغ 348 بكسل من 87 "خطًا" بارتفاع أربعة بكسلات؛ استخدم Amstrad CPC ارتفاع سطر يبلغ 8 تمامًا كما هو الحال في وضع النص، حيث تم تعيين عنوان الصف RA0-RA2 إلى عنوان الذاكرة MA11-MA13 وعنوان الحرف CA0-CA10 إلى عنوان الذاكرة MA0-MA10.

كانت أنماط التشغيل هذه ممكنة لأن معالج 6845 لم يكن يقوم بأي تخزين مؤقت لبيانات الأحرف. في سبعينيات وثمانينيات القرن الماضي، وإلى حد أقل في تسعينياته، كانت الذاكرة باهظة الثمن، وخاصة الذاكرة السريعة، وكان هذا مصدر قلق بالغ. في سبعينيات القرن الماضي وبداية ومنتصف ثمانينياته، لم تكن كثافة دوائر الرقائق عالية أيضًا، وكان من الممكن أن يؤدي وضع مخزن مؤقت للأحرف بسعة 80 بايت أو أكبر في رقاقة مثل 6845 إلى زيادة حجم الرقاقة بنسبة 50-100%، مما يزيد من تكلفتها عدة أضعاف بسبب النمو المتسارع لمعدلات عيوب الرقائق وما يترتب عليه من انخفاض في إنتاجية التصنيع مع زيادة حجم الرقاقة.

من ناحية أخرى، يُلقي معالج 6845 على عاتق مستخدميه مسؤولية توفير عرض نطاق ترددي كافٍ للذاكرة لدعم إعادة قراءة البيانات في كل سطر. فإذا شغل حرفٌ ما "كلمة" واحدة في مخزن الفيديو المؤقت، فإن عرض l سطرًا و c عمودًا من الأحرف، مع s سطر مسح لكل حرف، يتطلب l × c كلمة من الذاكرة لتمثيل شاشة كاملة من الأحرف، ولكنه يستغرق s ضعف عدد عمليات الوصول إلى الذاكرة لإكمال دورة تحديث واحدة: حيث تتم قراءة كل سطر من كلمات الأحرف s مرة قبل قراءة السطر التالي. وهذا يعني أن شاشات عرض الأحرف باستخدام معالج 6845 تتطلب عرض نطاق ترددي عالٍ للذاكرة، يُقارب عرض النطاق الترددي المطلوب لشاشات العرض الرسومية ذات العنونة الشاملة من نفس الدقة.

يمكن لوحدة تحكم عرض فيديو مختلفة، تقوم بتخزين سطر كامل من بيانات الأحرف داخليًا، تجنب القراءة المتكررة لكل سطر من الأحرف من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) الخاصة بمخزن العرض، مما يقلل من عرض النطاق الترددي المطلوب للذاكرة، ويتيح استخدام رقائق ذاكرة أبطأ وأقل تكلفة، أو منح وحدة المعالجة المركزية (CPU) وقتًا أطول للوصول إلى الذاكرة، أو الجمع بين الأمرين. عند طرح شريحة 6845، اعتُبرت إضافة مخزن مؤقت للأحرف كهذا غير مجدٍ اقتصاديًا؛ إلا أنه بعد بضع سنوات فقط، تضمنت شريحة VIC-II المستخدمة في جهاز Commodore 64 ذاكرة تخزين مؤقتة مماثلة لسطر الأحرف.

على الرغم من التوافق الكبير بينهما، إلا أن هناك عددًا من الاختلافات الصغيرة بين الطرازين 6845 و 6545.

يتمثل الاختلاف الأكبر في إمكانية تهيئة المعالج 6545 بحيث يكون له حق الوصول الحصري إلى ناقل عناوين ذاكرة الفيديو. يحتوي المعالج على سجلين إضافيين لضبط أي عنوان يرغب المعالج المركزي في قراءته، ويتناوب بين إخراج العناوين اللازمة لعرض الشاشة ومجموعة العرض المخصصة لوصول المعالج المركزي. ^{[ 8 ]}

من التغييرات الطفيفة أن تقنية MOS وأحد إصدارات معالج Rockwell 6545 يفتقران إلى دعم الإخراج المتداخل، بينما تتضمن جميع معالجات 6545 خيارًا لضبط انحراف العنوان، والذي يؤخر تفعيل العرض لدورة حرف واحدة عند تفعيله. أُدمجت هذه الميزة الثانية في إصدارات لاحقة من معالج Motorola 6845. يمكن ضبط معالج 6545 للعمل في وضع خطي 14 بت باستخدام بت الحالة. في معالج 6845، يتطلب الأمر نفسه تعديل ارتفاع الحرف. ^{[ 9 ]}

يقرأ المعالج 6845 عنوان البداية لشاشته مرة واحدة لكل إطار . مع ذلك، إذا تم تغيير قيم التوقيت الداخلية على الشريحة في الوقت المناسب، يمكن تهيئته لإطار جديد دون إنهاء الإطار الحالي، مما يُحدث انقطاعًا غير متصل في العناوين المُولّدة في منتصف العرض. يُستخدم هذا الأسلوب عادةً في العروض التوضيحية، ونادرًا في الألعاب، لتوفير منطقة متحركة واحدة على الشاشة (عادةً ساحة اللعب) ومنطقة ثابتة واحدة (عادةً شاشة الحالة).

يبدو التمرير العمودي مقيدًا لأنه لا يمكن تحديد سوى عنوان بداية الحرف، ويتم تصفير عنوان الصف دائمًا عند بداية الإطار. ولكن من خلال ضبط أوقات الحدود، يُمكن تغيير موضع عرض مخزن الإطارات على شاشة العرض النقطية بزيادات بين الأحرف الكاملة. وباستخدام رسم وحدات بكسل فارغة على حواف الشاشة، يُمكن إخفاء ذلك عن المستخدم، مما يُوهم المستخدم بتمرير عمودي سلس.

• موتورولا 6847 ، مولد عرض فيديو كامل
• قائمة أجهزة الكمبيوتر المنزلية حسب مكونات الفيديو

• توثيق HTML لسجلات 6845
• ملفات TIF مضغوطة لبيانات 6845
• اختلافات نماذج CRTC
• مذكرة تطبيق Synertek 6545
• حاسبة التوقيت MC6845، لحساب قيم المسجلات
• دليل Amstrad CPC CRTC 6845
• وحدة تحكم شاشة العرض CRT من روكويل R6545/R6545E