El Atari TT030: un ordenador en tierra de nadie

Si bien la Atari de los Tramiel nos daría para un extenso artículo, la historia de la misma es tan complicada y toca tantos sistemas diferentes que hemos decidido dividir esta en varios artículos distintos, una para cada máquina distinta. Es por ello que hemos decidido dedicar el primero de ellos al Atari TT030, o más conocido también como Atari TT, un ordenador que si bien toma algunos elementos del Atari STe en su hardware no es 100% compatible en cuanto a software con los Atari ST convencionales y se le suele confundir con el sucesor real del ordenador de 16 bits de la marca, el cual fue el Atari Falcon.

Los inicios del proyecto

Más bien el proyecto del Atari TT empezó mucho antes de que Richard Miller tomó las riendas a la cabeza del diseño de nuevos productos en Atari. Uno de los mercados más lucrativos en la segunda mitad de los 80 era el de las estaciones de trabajo Unix de bajo coste basadas en el 68000 de Motorola. La particularidad es que para ejecutar dicho sistema operativo con la suficiente velocidad hacía falta un tipo de unidad llamada MMU, la cual el 68000 carecía. Es más, Motorola fue muy lista ya que el primer modelo de su CPU lo vendió casi regalado a los fabricantes de ordenadores, pero no la circuitería accesoria que era imprescindible para que funcionará el ordenador. Esto provoco que empresas como Atari decidieron crear su propio chipset para realizar sus ordenadores domésticos, dando en este caso vida al Atari ST.

Entonces Motorola lanzó la primera MMU para su CPU, pero no para la que había licenciado a precio de saldo, el 68000, sino para una versión levemente modificada que fue el 68010, que además era más cara pese a no ofrecer mayor rendimiento y para colmo baso el 68020 y generaciones posteriores en dicha CPU y no en el 68000 con cambios bastante significativos que rompían la compatibilidad hacía atrás, hasta el punto en que era necesario adaptar el sistema operativo a los cambios.

Cambio en el 68010	Consecuencias sobre los programas y sistemas
Soporte para el MC68451 MMU	– Permite memoria virtual y protección de memoria. – Facilita multitarea con espacios de direcciones separados. – Necesario para sistemas operativos más avanzados.
“MOVE from SR” se volvió privilegiada	– Programas que usaban esta instrucción en modo usuario causan una excepción. – Mejora la seguridad del sistema. – Se debe usar “MOVE from CCR” en su lugar.
Cambio en el stack frame de excepciones	– Ahora es posible reiniciar la instrucción que falló (por ejemplo, por falta de página). – Permite paginación por demanda. – Requiere que los sistemas adapten su manejo de excepciones.
Tabla de vectores de excepción configurable (ya no fija en 0x000000)	– Permite reubicar la tabla de interrupciones. – Facilita sistemas más seguros o complejos. – Da flexibilidad a sistemas embebidos o multitarea.

Esto hizo que de cara a los futuros proyectos, la mayoría de empresas se decidieran en echarle un ojo al 68020, el cual si que ofrecía un salto en rendimiento, aparte de ser totalmente de 32 bits, tanto en direccionamiento como en bus de datos. Inicialmente esto significaban dos opciones: la primera era hacer una MMU propietaria, la segunda era licenciar la propia de Motorola e incluirla en el sistema. Dado que el objetivo no era realizar un ordenador doméstico al final se optó por la segunda. Esto introdujo una serie de incompatibilidades adicionales con el hardware de los ST, poco a poco el proyecto que en 1985 todavía no tenía nombre y estaba siendo llevado por Shiraz Shivji se iba alejando del ST para convertirse cada vez más en una máquina con identidad propia.

Sin embargo, las incompatibilidades entre las diferentes CPU de la gama 680×0 no se dieron solo con el 68010, sino que fueron un constante durante varias generaciones. Provocando dolores de cabeza y retrasos hacía sus principales clientes, Atari entre ellos. Esto provocó retrasos, especialmente en una empresa como la de los Tramiel, que nunca había considerado el desarrollo del software del sistema como algo prioritario.

El concepto 3M

Por aquel entonces una estación de trabajo tenía que tener las siguientes especificaciones mínimas:

• Una CPU con la capacidad mínima de 1 millón de instrucciones por segundo, cosa que el Motorola 68000 a 8 MHz ya cumplia.
• Una FPU con 1 MFLOP de capacidad, el 68000 no disponía de una FPU, ni tan siquiera como chip suplementario y menos de esa potencia. El 68020 sí.
• Un controlador de vídeo capaz de mostrar resoluciones de 1 Megapixel aunque fuera en monocromo. El Atari ST se quedaba corto en ello, por lo que hacía falta nuevo hardware en ese aspecto.

Bajo este concepto no solo se diseño lo que termino siendo el Atari TT, sino también el Macintosh II de Apple y las estaciones de trabajo de marcas como NeXT Computers, Apollo, Silicon Graphics, Sun Microsystems, así como el nunca terminado Amiga Ranger.

El Atari EST

El precursor directo del Atari TT fue el Atari EST, un proyecto que fue llevado a cabo a partir de 1985, justo después de ponerse el ST a la venta bajo el liderazgo de Shiraz Shivji y basado en el Motorola 68020 como CPU, lo que llevó a que los diferentes custom chips del Atari ST tuvieran que remodelarse por completo para adaptarlos al bus y velocidad del nuevo microprocesador. Esto al mismo tiempo, le permitió a Shivji crear una nueva MMU que no completo con el tiempo, pero que le serviría a Atari ahorrarse el precio adicional a pagar por la MMU de Motorola. Además, empezó el desarrollo de un Blitter para el sistema, como dato curioso, la versión final del TT carece principalmente de esa pieza.

Del proyecto solo tenemos una carcasa disponible, ni placa base funcional ni nada por el estilo. El motivo por el cual no salió fue que en 1987 Jack Tramiel le dejó el mandato de su empresa a su hijo Sam, quien decidió reentrar al mercado de las consolas y movió a Shiraz Shivji y parte de su equipo a trabajar en lo que terminó siendo la nunca lanzada Atari Mirai. Por lo que el proyecto del EST terminó en manos de Roy Good, quien impondría su propia visión durante el desarrollo del proyecto que terminaría por ser el Atari TT030 que todos conocemos.

La crisis de la DRAM

En 1985 el precio de la memoria RAM empezó a bajar en picado, en enero de ese mismo año un chip de 256 Kb de memoria DRAM costaba cerca de 9 dólares, en octubre del mismo año el precio paso a ser de de 3 dólares. ¿A qué se debió esa bajada en picado de los precios de la RAM? Pues que los fabricantes japoneses empezaron a vender muy baratos sus chips de memoria. Así pues, el departamento de comercio de los Estados Unidos lanzó una acusación al mercado japonés de llenar el mercado de chips de memoria muy por debajo del precio de mercado para echar fuera a los fabricantes estadounidenses con Texas Instruments al frente.

Las consecuencias fue un arancel de precios del 100% sobre la memoria, pero en el periodo antes de la medida que tomó la administración estadounidense, la mayoría de los fabricantes estadounidenses habían aprovechado para comprar una cantidad ingente de memoria para sus sistemas. Dichas sanciones duraron hasta finales de 1987, no obstante, los fabricantes de memoria realizaron un fallo de cálculo enorme. Creyeron que no habría demanda por chips de 256 Kb de memoria DRAM, por lo que empezaron a adaptarse para crear los de 1 Megabit.

Entonces ocurrió un efecto inesperado, los fabricantes y ensambladores de ordenadores tenían tanta memoria en su inventario que la demanda cayo en picado. Esto hizo que los precios de la memoria DRAM subieran a la estratósfera. Una de las empresas que había hecho acopio de los chips fue Atari, la cual en el diseño de lo que terminaría siendo el Atari TT no utilizo memorias más rápidas, sino que opto por buses más altos. Al fin y al cabo les salía más a cuenta económicamente hacer eso.

DRAM en el ST vs DRAM en el TT

Una de las particularidades tanto del Commodore Amiga como del Atari ST originales es que se basaron en el 68000 de Motorola, una CPU que si bien era un salto en rendimiento respecto a las viejas CPU de 8 bits como el 6502 o el Z80, su fecha de diseño databa de 1979. Cómo ya sabrán nuestros seguidores, el 68000 requiere de 4 ciclos de reloj para acceder a la RAM, esto se hizo para hacer compatible a la CPU con la velocidad de la RAM que había a finales de los 70.

Dado que la velocidad de la RAM aumentó con el tiempo, esto le permitió tanto a los equipos de diseño de Atari, Commodore y Apple hacer ordenadores con un pozo de RAM único donde el acceso a la RAM se intercalaba entre el microprocesador central y el resto de chips sin pérdida de rendimiento, pero fue un caso excepcional, ya que por norma la distancia entre ambos componentes era cada vez más alta, lo que llevó a cosas como el añadido de la memoria caché en las CPU para paliar ese problema.

La adopción de una CPU más potente que el 68000 para el nuevo proyecto suponía adoptar una memoria RAM de menos de 125 ns, si bien en 1985-86 habían módulos de 120 ns, el precio de estos era demasiado alto y Atari tenía mucho stock de los de 150 ns que había conseguido a precio de saldo. ¿La solución al problema? Dado que el bus era de 32 bits, suponía dejar la mitad del mismo a la CPU y la otra mitad al resto de los componentes. Sin embargo, la solución no era la adecuada, debido a que esto limito el uso del bus de la CPU a la mitad. Por lo que al final optaron por una arquitectura de memoria diferente a la del ST para usar el mismo planteamiento que el Commodore Amiga con la Chip RAM y la Fast RAM.

La solución vino dándole un bus privado al 68000 al estilo de la Fast RAM de los Commodore Amiga, este punto fue otro más que separó al Atari TT del ST y modelos posteriores como el Falcon, siendo el único que tuvo una configuración de este tipo y obligando a los ingenieros a reemplazar toda la circuitería del GLUE y MMU para adaptarlo a la nueva realidad.

ST-RAM vs TT-RAM

La ST-RAM es la memoria heredada de la gama original de los Atari ST, tienen acceso a la misma todos los chips del sistema de manera intercalada, lo que hace que para el 68030 sea más lenta. El control era dirigido por el TT GLUE y el TT MCU, que contenían la lógica para el acceso a memoria y eran los que realmente accedían a la misma. El el TT030 inicial el ordenador venía con 2 MB de memoria ST-RAM de serie, debido a que se distribuyó con una versión adaptada del Atari TOS, la cual no podía ejecutarse en la TT-RAM, ya que no era compatible con esta.

La capacidad máxima de ST-RAM que podía llevar el sistema era hasta 10 MB, pese a soportar un direccionamiento de 24 bits. Esto se debe a que el pozo de RAM adicional se diferencia del primero a través del primer bit del direccionamiento, haciendo que solo se puedan añadir 8 MB más.

En cuanto a la TT-RAM, esta es DRAM convencional que se podía ampliar hasta una capacidad de 256 MB usando módulos SIMM de 30 y 72 contactos convencionales. Su uso era exclusivo para el 68030, ya que solo este tenía acceso a dicha memoria. No obstante para que los programas se ejecutarán en la TT-RAM era necesario activar un simple bit que volcaba información de la ST-RAM a la TT-RAM para que la CPU tuviese acceso a ella.

TT SHIFTER

Inicialmente conocido como SHIFTER II, el que es considerado el hardware gráfico del Atari TT era una continuación de aquel utilizado en el Atari ST bajo el mismo concepto. Bueno, en realidad todos los chips se basaban en la idea de que no estaban completos y se complementaban unos a otros en ciertas funcionalidades para ahorrar costes. No obstante si Atari quería una máquina 3M no podía contar con las resoluciones del Atari ST, las cuales eran demasiado bajas para ello, pero si que mantuvo la retrocompatibilidad con las resoluciones originales, para aquellos programas que se portaran desde el ST al nuevo entorno del TT.

En total el Atari TT soporta 6 resoluciones fijas y no requerían más que un monitor VGA, por lo que Atari en el diseño final añadió una salida de este tipo para poder usar un monitor de PC de ese tipo. La única resolución que pedía un monitor monocromo de Atari era la más alta en píxeles, que requería el uso de un monitor monocromo especial de 19 pulgadas de la propia Atari, siendo esta la famosa resolución 3M.

Eso sí, se ha de aclarar que pese a que las tres primeras resoluciones son sobre el papel las mismas que las del Atari ST, la señal de vídeo del Atari TT se diseñó para interactuar con monitores con una frecuencia horizontal de 31.5 KHz, por lo que era imposible conectar al Atari TT a un televisor convencional.

Sin embargo, la adopción del modo de 31.5 KHz se dio a partir de 1987 con Roy Good al frente en vez de Shiraz Shivji. Recordad que el estándar VGA no apareció hasta bien entrado 1987.

El bus de 64 bits del TT SHIFTER

Con tal de poder rellenar a tiempo los 154 KB del búfer de imagen del Atari TT en sus resoluciones más altas era necesario que el ancho de banda se cuadriplicara. La solución a ello no fueron chips más rápidos, sino que en el pozo de la llamada ST-RAM hacer un apaño que consistía en darle un bus de 64 bits al TT Shifter. ¿El motivo? Os lo hemos explicado antes, aprovechar los chips de memoria que Atari tenía en exceso en los almacenes. Eso sí, el resto de componentes acceden a la ST-RAM con su bus de 32 bits y de manera intercalada con el TT SHIFTER.

No olvidemos que la CPU tenía su propia memoria, pero la información primero se copiaba a la ST-RAM para luego pasarla a la TT-RAM. Es curioso, ya que cuando el Atari TT salió al mercado el problema del precio de la DRAM ya no existía y los chips de 150 ns por ser demasiado lentos para la época empezaron a escasear. Este es el motivo por el cual Atari terminó por hacer el Falcon con un sistema de vídeo totalmente distinto al del TT, el cual se vió afectado en su diseño por la necesidad de Atari de aprovechar su inventario de memorias RAM.

La llegada de Roy Good y la adopción del 68030

La segunda era del Atari TT vino con Roy Good, cuya primera decisión fue descartar el 68020 como CPU para adoptar el 68030, el cual no solamente traía una MMU paginada integrada, eliminando la que estaba en desarrollo por innecesaria, sino también una caché de datos de 256 bytes y sobre todo, un modo de transferencia con la RAM que requería solo 2 ciclos de reloj en vez de 4, lo que significaba duplicar el ancho de banda sin subir la velocidad de reloj.

Con el cambio la configuración de los custom chips quedó de la siguiente manera:

• El TT SHIFTER del cual ya os hemos hablado antes, tenía dos pozos de memoria contiguos: uno de 32 KB para los modos gráficos heredados del Atari ST y otro de 154 KB para los tres nuevos modos gráficos.
• En cuanto al TT GLUE mantuvo las mismas funciones que el original del ST para poder conectarse a los chips heredados del Atari ST y hacer de puente entre estos y el nuevo hardware dirigido por el 68030.
• El TT DMA también fue mejorado respecto al del ST utilizando esta vez dos chips para controlar 3 canales independientes: disquetera, puerto SCSI (el cual era novedad en el TT) y puerto de red. El trabajo del DMA era el de copiar la información desde esas fuentes a la memoria del sistema.
• Por último tenemos la Memory Control Unit (MCU), la cual se encargaba de gestionar los accesos a la ST-RAM por parte de los diferentes componentes. Su trabajo era el mismo que la MMU del ST, la cual recordemos que excepto por el nombre no es una MMU, sino más bien un controlador de memoria.

Sin embargo, no fueron los únicos que se encontraban en el sistema, ya que Atari volvió a usar una gran cantidad de chips de la gama ST por motivos de economía de escala, lo que le permitió al TT tener las mismas capacidades de producción músical que los ST originales. El último cambio que hicieron fue la adopción del sistema de audio del STe, el cual añadía dos canales DMA para poder leer pistas de audio en PCM, algo que no tiene sentido en una estación de trabajo de este tipo.

El puerto de expansión VME

Una de las mejoras que Commodore le dio a su gama Amiga 2000 fueron los puertos de expansión Zorro II, lo cual significaba que al igual que los compatibles con el IBM PC se podían conectar tarjetas de expansión para ampliar sus capacidades. Sin embargo, Atari no opto por usar un protocolo estándar, sino que opto por el VMEbus o VME, el cual es el de la propia Motorola y había sido utilizado anteriormente en las estaciones de trabajo de Sun Microsystems, Apollo, SGI y otras marcas que durante un tiempo usaron CPU de la gama 680×0. Por lo que se trataba de un bus estandarizado en la industria y no uno propietario. El cual también fue adoptado por el Atari MegaSTe

El motivo de optar por el estándar VME tiene sentido desde el momento en que lo habitual era solucionar los problemas de hardware de manera interna en las empresas que solían adoptar este tipo de sistemas. Así pues, si era necesaria la creación de una tarjeta de red con unas especificaciones concretas, dado que estaban fuera del circuito comercial convencional no podían esperar que apareciera el producto en el mercado y esto hacía que internamente las empresas desarrollasen sus propias soluciones de manera interna, esto además facilitaba que terceros crearan expansiones para el Atari TT.

No obstante, por motivos de espacio el Atari TT solo soportaba una sola tarjeta de expansión VME y bajo las siguientes caracteristicas:

• Factor forma 3U Eurocard (de 160 x 100 mm de tamaño)
• Pines de direccionamiento para el bus: 24 bits, por lo que las tarjetas no podían llevar más de 16 MB.
• Pines de datos para el bus: 16 bits.
• Velocidad de reloj: 16 MHz, independiente a la de la CPU del sistema.
• Ancho de banda real de 32 MB/s.

El 68030 no tiene un acceso directo al VME sino que a través de lógica intermedia traduce la señales de control del 68030 a las del protocolo VME y añade ciclos de espera cuando se accede al bus, dado que tiene una latencia más alta que el bus normal. De esta tarea se encarga el TT GLUE, por lo que el puerto VME se encuentra en el espacio de la ST-RAM y no de la TT-RAM que es de uso exclusivo para la CPU.

El software en el Atari TT

El sistema operativo del Atari ST, llamado TOS, no lo había desarrollado plenamente Atari, aunque si bien algunos de sus ingenieros de software colaboraron en su desarrollo, se trataba de una conversión a 68000 del sistema operativo CP/M, el cual es el “precursor” del MS-DOS. Bueno, realmente el sistema operativo de Microsoft era una copia burda del de Digital Research. Aunque la clave para Jack Tramiel, por aquel entonces CEO de Atari era la interfaz de usuario GEM que funcionaba encima de CP/M. Dicha interfaz era prácticamente idéntica a la del Macintosh, pero resulta que la habían desarrollado los creadores reales de la GUI, la gente de Xerox a la que Steve Jobs y los suyos copiaron descaradamente el concepto, aunque se ha de decir que Digital Research copió descaradamente las mejoras que Apple introdujo en el desarrollo de GEM.

El hecho de poder licenciar algo que pudiese colocar a su Atari ST al nivel del Macintosh era un caramelo dulce que Jack Tramiel no dudo en licenciar. En muchos sitios se dice que el Atari ST se construyó para competir contra el Commodore Amiga como ordenador para juegos, más bien ambos fracasaron en el mercado y terminaron relegados a ser ordenadores para videojuegos con el tiempo, pero en sus orígenes el ST se presento como un rival del Macintosh. ¿La reacción de Apple? Denunciar a Digital Research por copiar flagrantemente al Mac, y si bien con el tiempo Microsoft lo conseguiría con Windows, en ese entonces Digital Research perdió el juicio provocando que GEM/2, la segunda versión de su interfaz recibiera recortes considerables, perjudicando a Atari.

Pero el futuro se encontraba en una interfaz gráfica con Unix por debajo o al menos un sistema operativo que permitiese multitarea real, algo que era muy caro de hacer, especialmente para las empresas modestas y casi sin recursos como Atari. Sin embargo era la oportunidad para poder entrar a un mercado más lucrativo donde los márgenes por ordenador vendido eran más altos. Sin embargo, no era suficiente con tener una licencia de Unix y realizar un sistema que compita en ese mercado. La otra motivación era que era mucho más caro en el tiempo desarrollar una versión del TOS que fuera totalmente multitarea.

El fiasco del Atari System V

En 1989 Richard Miller tomó las riendas de todos los productos de Atari, lo que provoco que Shiraz Shivji y Roy Good abandonaran la empresa, dejando huerfano a un casi terminado Atari TT, el cual en ese tiempo recibió los chips del proyecto STe y un aumento de frecuencia de los 16 MHz a los 32 MHz, dado que esa velocidad era demasiado alta para los custom chips se decidió recortar el bus a la mitad, conservando las comunicaciones a la misma velocidad. El proyecto se hubiera cancelado si no estuviera cercano a estar completado, sin embargo, el problema no se encontraba en un hardware ya más que terminado, sino en el sistema operativo.

Para 1990, fecha en la que se lanzó el Atari TT, todo el mundo ya tenía su propio sabor de Unix funcionando en sus sistemas, pero Atari carecía del suyo propio, esto hizo que lanzarán el Atari TT con una versión de TOS adaptada, la cual ni tan siquiera era multitarea y apenas se diferenciaba en funcionalidad de la que había en otros sistemas de la marca. La ideología de dejar que terceros se encargasen de hacer el software del sistema les había pasado factura y para colmo habían perdido el interés por el mercado de las estaciones de trabajo, el cual ya se había movido a microprocesadores puramente RISC.

Tampoco el TT podía aprovechar bien las capacidades del software del ST, no solo por la falta del Blitter, sino por el hecho que ciertos programas iban demasiado acelerados por la mayor velocidad de reloj, pero lo peor era la lentitud del sistema gráfico. Si bien era suficientemente bueno como para presentar una terminal de texto, el TT SHIFTER era lo suficientemente lento como para no soportar scroll por hardware en los juegos haciéndolos inviables. Todo ello sin tener en cuenta que su precio, de 3000 dólares, lo hacía poco atractivo para el usuario de a pie.

Cuando terminaron el Atari System V, en 1992, ya era demasiado tarde, Sam Tramiel había decidido centrarse únicamente en Jaguar, destruyendo la división de ordenadores y enviando a la papelera de la historia no solo al Atari TT, sino también a la gama ST en todas sus variantes y el Atari Falcon que habían lanzado ese año.

El Atari TT/X

Una de las cosas más sorprendentes en pleno 1990 es que el Atari TT pese a llevar de serie un disco duro de 40 o 50 MB, conectado a través de la interfaz SCSI, seguía accediendo al sistema operativo en una memoria ROM de 1 MB, lo que significaba que quien comprase el ordenador no era capaz de cambiar el sistema operativo que venía de serie. Tan pronto como Atari terminó su adaptación del System V para el Atari TT no lo lanzó para poderlo ejecutar al menos desde el disco duro incluido de serie en el sistema, sino que lanzó otro ordenador, el Atari TT/X.

¿Y que tenía de especial en cuanto a hardware? Nada, simplemente que en la ROM donde iba el sistema operativo, en vez de llevar el TOS, traía grabado el Atari System V. No obstante, Atari ya no tenía ningún interés en dicho mercado y pese a que se desarrolló una versión del sistema operativo para los Atari TT convencionales, está nunca se lanzó oficialmente al mercado para el modelo original, cuyas ventas fueron realmente pobres.

El motivo de ello es que internamente y después de muchos años habían conseguido crear MultiTOS,

Conclusión

El Atari TT fue una máquina adelantada y a la vez desfasada: adelantada en hardware respecto a los ST, pero desfasada en el mercado y en software. Su destino reflejó los problemas de Atari durante la era Tramiel: buenas ideas, pero ejecución tardía. No obstante fue más bien víctima de la búsqueda por parte de Atari de un mercado en el que asentarse y que nunca llegó. Los cambios de estrategia interna lo condenaron a ser un sistema de nicho, y es que con Jack Tramiel al frente y con el ST siendo vendido como una máquina rival del Macintosh, de considerable éxito en el mercado educativo por cierto, pues le daban un cierto prestigio.

La llegada de Sam Tramiel cambio las cosas, el hijo de Jack fue el que centro el ST en una máquina de juegos viendo el “éxito” del Amiga 500 mientras la NES de Nintendo se quedaba con el 90% de un mercado por el cual no deberían haber competido. Esto junto a las incapacidades de Atari en cuanto al software y el no poder terminar su versión de Unix a tiempo condenaron al sistema, por no hablar que no tuvo continuación con el Falcon y se vio más bien como una anécdota dentro de la empresa.