El Atari ST es uno de los tres grandes ordenadores basados en el Motorola 68000 que salieron a mitad de los años 80 y que representan la generación de ordenadores de 16 bits. Famoso por ser el rival o el segundón respecto al Commodore Amiga, no por ello el ST es un ordenador poco interesante en cuanto a su hardware. Es por ello que le hemos dedicado un pequeño homenaje a este mítico ordenador de 16 bits con un artículo dedicado a su hardware y funcionamiento.
Los orígenes del Atari ST
En mayo de 1984, Tramiel Technologies, propiedad de la familia del mismo nombre, cuyo patriarca había sido el presidente de Commodore hasta hacía relativamente poco, le compró Atari a Time Warner. El primer producto que lanzaron bajo dicha marca fue el Atari ST, donde las siglas significan Sixteen/Thirty-Two en referencia a que su CPU, el Motorola 68000, que tenía una ALU de 16 bits y registros de 32 bits, aunque las malas lenguas dicen que son las siglas de Sam Tramiel, el primogénito de la familia.
El Atari ST se presentó en el CES de enero de 1985, siendo totalmente funcional, por lo que su diseño, llevado a cabo por exingenieros de CBM que habían trabajado en el Commodore 64, se hizo en pocos meses. No obstante, el ST era el plan B de los Tramiel, ya que originalmente intentaron obtener el hardware del Commodore Amiga para su ordenador de 16 bits, por lo que el ST fue inicialmente un plan de contención. La historia es sencilla, Amiga Corporation consiguió la financiación de las manos de Atari para completar el proyecto. La condición era que los Tramiel se quedaban con los derechos del Amiga si no conseguían devolverlo. No obstante, Commodore se adelantó, compró Amiga Corporation y pagaron la deuda con los Tramiel, haciendo que el Atari ST se convirtiese en la plataforma de 16 bits de Atari a partir de ese momento.
La filosofía detrás del sistema
El lanzamiento al mercado estadounidense del Atari ST se produjo en junio de 1985, con dos modelos: el Atari 520ST y el Atari 1040ST, cuyo hardware en ambos casos era casi idéntico, pero con la diferencia de que uno venía con 512 KB de RAM de serie y el otro con 1 MB. El ordenador base con pantalla monocromo costaba 800 dólares de la época, 1000 dólares con la pantalla a color. Un precio mucho más bajo que el de los ordenadores de la competencia, de ahí que el lema fuese el pegadizo “Power without the price” que se traduciría como “Potencia, pero sin el precio”.
Al contrario de otros proyectos, el Atari ST se diseñó en un tiempo récord de menos de un año, lo que llevó a ciertas decisiones en su diseño. Es decir, no tuvieron los dos años de margen que sí que tuvieron los creadores del Commodore Amiga. Shiraz Shivji, junto a un equipo clave de ingenieros, trabajaron en el desarrollo de las diferentes partes del sistema. Todos ellos venían de Commodore y ya habían trabajado en el Commodore 900, el cual era el proyecto inicial de la marca rival antes de comprar al Amiga.
Sin embargo, el ST buscaba un público más profesional y serio que el que tuvieron el Commodore 64 y los ordenadores de 8 bits de Atari con los que el ST no era compatible hacia atrás. Más bien querían ofrecer una experiencia casi idéntica a la del IBM PC o incluso idéntica a la del Apple Macintosh, pero a una porción del precio. Algo atractivo para el usuario, pero que resultó contraproducente para Atari a largo plazo.
GEM y el término Jackintosh
Si bien el Apple Macintosh fue un fiasco comercial, el impacto que tuvo sobre el mercado fue muy grande, y es que nadie podía obviar la importancia de la interfaz gráfica. No obstante, el desarrollo del Atari ST iba contrarreloj y desde Atari no les daba tiempo a desarrollar un sistema operativo propio tan complejo. Es por ello que adoptaron el CP/M-68K con las rutinas de la XBIOS adaptadas al hardware del sistema. Dichas rutinas manejaban el hardware custom del sistema y daban acceso al mismo a los programas. Todo ello, combinado junto con la BIOS tradicional, formaban lo que es el TOS (The Operating System), aunque las malas lenguas hablan que son las siglas de Tramiel Operating System.
Curiosamente, el Atari ST en su concepción apuntaba a ser una estación de trabajo de bajo coste capaz de ejecutar Unix, sin embargo, optaron por vender un ordenador que fuera una alternativa barata al Apple Macintosh adoptando sobre el sistema operativo la interfaz gráfica llamada GEM con unas características muy similares a las del Macintosh. De ahí que al ST se le conociese como “Jackintosh”, en honor a Jack Tramiel, patriarca de la familia. Originalmente, GEM fue lanzado para MS-DOS y portado por los ingenieros de Atari.
A día de hoy estaría en la posición de Windows si no fuera por Apple, quien se dedicó a demandar a todos los que realizaban entornos gráficos como el utilizado en el Macintosh. Como resultado, Digital Research tuvo que modificar GEM para eliminar características como la capacidad de superponer ventanas (en versiones posteriores solo podían estar en mosaico) y algunos elementos gráficos que Apple consideraba exclusivos, lo que terminó por destruir la viabilidad del proyecto y perjudico al Atari ST.
Si no puedes copiar a tu rival, conviértete en él
Una de las particularidades del Atari ST al tener un Motorola 68000 como CPU es la capacidad de funcionar como un Apple Macintosh. Sin embargo, no se trata de una particularidad exclusiva de este sistema, ya que también podía hacerlo el Commodore Amiga. ¿La forma de hacerlo? Utilizando el slot de cartuchos, se podía conectar un ídem que contenía la ROM del ordenador de Apple.
Esto, sumado al hecho de que el precio de un ST era menos de la mitad que un Macintosh lo hacía atractivo para quienes querían un Mac, pero no disponían del capital suficiente para comprar uno. Sin embargo, esto era un arma de doble filo, ya que afectaba a la producción de software para la plataforma. En cualquier caso, esto no dejaba de ser sintomático de la imagen que tenía Atari en el mercado empresarial donde Apple y sobre todo IBM tenían mayor renombre.
El IBM PC era un rival demasiado fuerte a batir
Como ya comentamos en el artículo dedicado al IBM PC AT la clave de su éxito fue la compatibilidad hacía atrás con toda la biblioteca de software pensada para el IBM PC, mientras que sus rivales decidieron abandonar todo el legado anterior. En todo caso, cuando aparecieron plataformas como el Atari ST y el Commodore Amiga, ya era tarde para poder capturar un mercado empresarial y administrativo en manos del PC, pese al atractivo del menor precio.
El Atari ST apareció con el IBM PC y sus clones ya muy reforzados por el software y con una cuota de mercado cada vez más grande. Un error que compartió con el resto de sistemas basados en el 68000, simple y llanamente los programas más utilizados no tenían versión para el ST, para colmo la marca Atari estaba asociada a videojuegos en el imaginario colectivo. Por lo que nunca fue tomada en serio por el mercado.
Daba igual que el ST fuese mejor en características que el IBM PC o el Apple Macintosh, si bien el lema oficial era “Power without the price”, el meme era claro “Power without the programs”, lo que le relegó a ser un ordenador doméstico donde la economía y los márgenes eran mucho más bajos. Si bien la estrategia había funcionado a la perfección con el Commodore 64, no lo hizo con el Atari ST, el cual, pese a ser una ganga en comparación con los sistemas de IBM y Apple, resultaba estar muy por encima en precio para el consumidor medio de 1985.
El hardware del Atari ST
El Atari ST es, junto al Apple Macintosh y al Commodore Amiga, parte de tríada de ordenadores de 16 bits basados en el 68000, siendo este el que tiene la versión más rápida de la CPU de Motorola de los tres, al funcionar a 8 MHz de velocidad de reloj. No obstante, por aquel entonces la pieza más barata que vendía Motorola era precisamente la CPU. Todos los chips accesorios necesarios para crear un sistema costaban un ojo de la cara y los hacían inviables para un sistema doméstico. Por lo que el sistema de 16 bits de Atari, al igual que el Amiga, tiene una serie de chips personalizados o custom chips creados por la propia Atari.
Sin embargo, al contrario que lo que ocurrió con el Amiga, Atari optó por soluciones ya existentes, más que nada por falta de tiempo en el desarrollo del sistema.
- El Motorola 68901 se encarga de gestionar el acceso de los periféricos a memoria y la petición de interrupciones de estos a la CPU.
- Para la comunicación con los periféricos optaron por el Motorola 6850 (ACIA), el cual gestionaba la comunicación MIDI y del teclado, permitiendo la conexión directa con dispositivos MIDI a 31.250 kbit/s y el teclado a 7812,5 bit/s.
- Todo ello aderezado por un controlador 7220 de Western Digital para la unidad de disquete. También incluía un chip PSG para el sonido: el clon del AY-8910 creado por YAMAHA, el YM-2149, el cual también hemos visto en otros sistemas. Lo que resultaba un paso hacia atrás para el equipo de diseño respecto al SID del Commodore 64, uno de sus anteriores proyectos.
El Atari ST fue una revolución en la producción musical
Un puerto MIDI (Musical Instruments Digital Interface) es una conexión física que transmite información musical entre dispositivos electrónicos, incluyendo ordenadores. Su trabajo no es transmitir audio, sino que lo que transmite son las instrucciones de cómo se ha de generar el sonido a través de una serie de metadatos, como puede ser la nota musical, la duración de la misma, los cambios de tono y demás parámetros musicales.
Por lo que si bien el audio de un Atari ST no destacaba por encima del de los ordenadores de 8 bits, al menos, al contrario que el IBM PC y el Apple Macintosh, el ordenador de los Tramiel no se conformaba con un simple altavoz interno. Sin embargo, en lo que destacaba era que el Atari ST fue el primer PC en incluir dos puertos MIDI integrados de serie, lo que elimina la necesidad de hardware adicional.
- MIDI IN: Para recibir datos de control desde teclados o dispositivos externos.
- MIDI OUT: Para enviar datos de control a sintetizadores, samplers, cajas de ritmos u otros dispositivos MIDI.
Esta particularidad, junto a software profesional como Cubase y similares, permitió la democratización de la producción musical e hizo a este ordenador de 16 bits como el favorito de los músicos de todo tipo.
Los custom chips del Atari ST
En el Atari ST tenemos cuatro custom chips diferenciados, siendo estos conocidos como GLUE, MMU, DMA y SHIFTER. Los ingenieros del sistema diseñaron a todos estos chips no tal forma que todos ellos son complementarios entre sí, ya que se necesiten de unos a otros para realizar ciertas funciones clave. Esta particularidad se tomó por razones de tiempo y coste, pero es un enorme punto débil para el sistema por el simple hecho de que provoca contenciones en puntos clave que reducen el rendimiento global del sistema.
| Dependencia/Chip | GLUE | MMU | DMA | SHIFTER |
|---|---|---|---|---|
| GLUE | Controla el acceso a la memoria y la sincronización de los dispositivos. Gestiona las señales de Bus Request (BR) y Bus Grant (BG) para arbitrar el acceso al bus. | Depende de la MMU para gestionar la memoria virtual y la asignación de direcciones. Sin embargo, GLUE coordina la interacción con la memoria real. | GLUE es responsable de la sincronización de las señales de DMA, incluyendo el control de BGACK (Bus Grant Acknowledge). El acceso a la memoria por parte del DMA está condicionado por GLUE. | SHIFTER depende de GLUE para recibir señales de sincronización y acceso a la memoria, pues GLUE gestiona el bus de memoria y la comunicación con el video. |
| MMU | El MMU gestiona la memoria virtual, pero no tiene control directo sobre el bus de memoria, ese control lo ejerce GLUE. | Gestiona las páginas de memoria y la asignación de direcciones de la memoria física a la memoria virtual. Es independiente del GLUE a nivel de funciones, pero depende de él para la coordinación de la memoria. | MMU no controla directamente el acceso DMA, pero sus decisiones sobre la gestión de memoria pueden afectar el comportamiento del DMA. La memoria a la que el DMA accede puede estar influenciada por las asignaciones del MMU. | La MMU se asegura de que los datos de video que el SHIFTER utiliza estén correctamente mapeados y asignados, pero no controla directamente la interfaz con el SHIFTER. |
| DMA | El DMA depende de GLUE para la sincronización del acceso al bus y la gestión de las solicitudes de acceso. Las transferencias de memoria por parte de DMA solo ocurren cuando GLUE permite el acceso. | Aunque DMA no interactúa directamente con la MMU, las transferencias de memoria pueden estar influenciadas por las asignaciones de la MMU, ya que el DMA puede acceder a diferentes bloques de memoria según la gestión que haga la MMU. | El DMA realiza las transferencias directas de datos entre la memoria y los periféricos, y su funcionamiento depende de que GLUE haya otorgado acceso al bus. | SHIFTER usa el DMA para transferir datos de video y gráficos. El DMA ayuda a mover los datos gráficos a la memoria de video que luego serán manejados por el SHIFTER. |
| SHIFTER | SHIFTER depende de GLUE para obtener las señales de sincronización de la pantalla y la memoria. GLUE también controla el acceso al bus para asegurar que SHIFTER pueda leer la memoria de video correctamente. | SHIFTER depende de la MMU para acceder a la memoria de video correcta, pero MMU no tiene influencia directa sobre la manipulación de gráficos. La gestión de la memoria por MMU afecta indirectamente la forma en que SHIFTER accede a los datos. | SHIFTER usa el DMA para mover los datos gráficos a la memoria de video desde la memoria principal, y esto requiere que DMA tenga acceso autorizado al bus por parte de GLUE. | El SHIFTER es el encargado de controlar la salida de video, por lo que depende de él para tomar datos de la memoria de video y generar la imagen en pantalla. |
Sin embargo, hemos de aclarar que sus nombres son algo engañosos, especialmente la MMU que no es una unidad de gestión de memoria tradicional, ya que esta no realiza paginación, ni segmentación y tampoco protección de memoria. La CPU (Motorola 68000) accede a la memoria de manera plana, sin posibilidad de remapear direcciones o aislar procesos. Esto significa que no hay memoria virtual ni protección entre procesos como en sistemas más avanzados. Aunque el ST tampoco le hace falta desde que su sistema operativo es monotarea.
Gráficos en el Atari ST
Para la ejecución de los gráficos en el Atari ST se usan tres custom chips:
- El GLUE genera las señales de sincronización de vídeo, tanto de sincronización vertical como horizontal, como de activación de la señal de pantalla.
- La MMU se encarga de darle acceso a la RAM al SHIFTER, el cual tiene sus propias direcciones asignadas en exclusiva. La RAM del sistema, al ir al doble de velocidad que lo que requiere la CPU, esto le permite acceder a la CPU y al sistema de vídeo a sus regiones asignadas en la memoria sin que haya contención de ningún tipo.
- El SHIFTER convierte el búfer de imagen en señales de vídeo para generar los gráficos en pantalla. El ST carece de un sistema por caracteres y también carece de sprites, más bien es similar al controlador CGA y EGA del IBM PC y al Denise del Commodore Amiga, ya que trabaja exclusivamente con mapa de bits.
El sistema soporta tres resoluciones distintas: 320 x 200 con 16 colores por píxel, 640 x 200 con 4 colores por píxel y 640 x 400 con 1 color por píxel. Los dos primeros usan el modo entrelazado a 50/60 Hz de los televisores NTSC o PAL, sin embargo, el tercer modo funciona a 71 Hz, por lo que requiere para su uso el monitor de Atari, dado que un televisor normal de la época no podía dar dicha resolución a semejante tasa de refresco. En todos los casos, la memoria de vídeo es siempre de 32 KB y utiliza un DAC de 9 bits para la señal de vídeo, otorgándole una paleta de hasta 512 colores.
Modelos posteriores del Atari ST y el Blitter
Se ha de decir que una de las habilidades de marketing y propaganda más grandes de Commodore por aquel entonces fue ensalzar como responsable de la superioridad visual del Commodore Amiga sobre el Atari ST la existencia del Blitter. Lo que llevó a que Atari creara su propia versión adaptada para los ST, pero los que compraron el hardware original (520ST y 1040ST) no pudieron usarlo, pero sí que vino de serie junto al MegaST (con capacidad de hasta 4 MB a través de módulos SIMM) y fue opcional para los STFM (los cuales tenían un modulador FM integrado como el Amiga 500 para conectarlo a un televisor convencional) donde era necesario comprar el Blitter aparte.
Por lo que no todos los sistemas derivados del Atari ST disponían de dicho chip, en todo caso, era muy inferior al utilizado en el Commodore Amiga, por lo que muy pocos programas llegaron a usarlo.
- Solo soportaba una fuente de datos (en lugar de las 3 fuentes que podía manejar el Blitter del Amiga). Esto significaba que solo podías copiar bloques de memoria de una sola área a otra sin opciones complejas como la manipulación de múltiples capas de píxeles.
- No soportaba funciones avanzadas como dibujar líneas o relleno con XOR, que sí estaban presentes en el Blitter del Amiga. Esto lo hacía inútil para aplicaciones CAD/CAM.
- Tenía que configurarse con una cantidad significativa de registros antes de ejecutar el movimiento de datos. Por lo que era ineficiente para mover mapas de bits de pequeño tamaño.
Por lo que se puede ver, más bien era una unidad DMA glorificada que permite mover datos en menos tiempo que el 68000, lo cual es una ayuda, pero no califica como Blitter.
El Atari STe
Las malas ventas del Atari ST y los pocos márgenes afectaron a la creación del hardware futuro de Atari. Empezaron a obsesionarse con la creación de una estación de trabajo personal basada en Unix, lo que requería un hardware mucho más avanzado que el de la arquitectura base del primer ST y terminó por la creación del TT primero y el Falcon después. Sin embargo, en 1989 y para sorpresa de todos, Atari lanzó una versión mejorada a la que llamaron STe. Su diseño era el mismo que el de los modelos originales y los STFM, pero introducía un par de cambios y heredaba algunos de los elementos del MegaST como es Blitter integrado de serie y el uso de zócalos SIMM para la memoria RAM.
Las mejoras que recibió el Atari STe respecto al modelo original fueron:
- Un DAC de 12 bits, lo que le daba una paleta de 4096 colores, no obstante seguía limitado a las mismas resoluciones y profundidad de color por píxel que los modelos anteriores.
- La capacidad para reproducir audio en formato PCM, pero usando solo dos canales, lo que era decepcionante en comparación con los 4 canales soportados por el PAULA del Commodore Amiga.
- Los chips GLUE y MMU pasaron a estar unificados en un solo chip llamado MCU para ahorrar espacio en placa.
Atari también lanzó el Mega STe, el cual se vendía en versiones con 2 MB y 4 MB. Su principal novedad era el uso de un 68000 a 16 MHz, el doble de velocidad que el modelo original, además, añadieron memoria caché y la capacidad de añadir una unidad de coma flotante. Aunque el principal cambio fue la implementación del bus VME, para poder conectar una tarjetas de expansión en la parte posterior de dicho ordenador.
Fin, por el momento
Hasta aquí el artículo dedicado al Atari ST y sus derivados, pero no es el último dedicado a los ordenadores de Atari, ya que hemos decidido hacer un reportaje aparte para los sistemas de 32 bits de la marca. Los cuales, si bien son compatibles hacia atrás con el ST hemos creído mucho mejor, no saturaros a vosotros con mucha información y dedicarles un artículo que englobe tanto al Atari TT como al Falcon.