MOS VDC

Il MOS VDC (acronimo di Video Display Controller, anche MOS 8563) è un processore prodotto da MOS Technology ed utilizzato come chip video nel computer Commodore 128.

Era capace di gestire una modalità ad 80 colonne (640x200 pixel) in formato RGBI (RGB plus Intensity), il cui segnale è compatibile con lo standard CGA. I modelli D/DCR del C128 usano invece il più avanzato 8568 [D]VDC. È stato il chip più difficile da produrre rispetto a tutti gli altri chip di MOS, ha avuto anche problemi tecnici legati a difetti di timing che portavano al suo malfunzionamento^[1].

Storia

Originariamente previsto per l'uso in un computer da ufficio basato su Unix che non fu mai realmente costruito, la Commodore ripensò il VDC per l'uso su diversi prodotti: di questi solo il C128 vide la produzione.

Poco dopo il rilascio del C128, la modalità bitmap del VDC fu descritta in dettaglio in un libro pubblicato inizialmente dalla casa editrice tedesca Data Becker, dove un listato in linguaggio Assembly proposto dagli autori permetteva di accendere o spegnere qualunque pixel video o, utilizzando il BASIC per effettuare i necessari calcoli, generare figure geometriche in bitmap sullo schermo ad 80 colonne. Nel febbraio del 1986 la rivista informatica americana RUN pubblicava Ultra Hi-Res Graphics, un articolo in cui descriveva la modalità bitmap del VDC ed includeva un listato in Assembly che estendeva il BASIC 7.0 per supportare la modalità grafica a 640x200 offerta dall'8563^[2]. Gli autori Lou Wallace e David Darus convertirono il programma Ultra Hi-Res in un pacchetto commerciale denominato BASIC 8.0, che divenne uno dei più popolari programmi di utilità per il C128. Successivamente Commodore offrì la documentazione completa del VDC nel Commodore 128 Programmer's Reference Guide e le modalità bitmap del chip furono intensamente utilizzate nella versione per C128 del sistema operativo GEOS.

Caratteristiche e descrizione

Ufficialmente il VDC era un chip nato per sole modalità testuali, anche se un'attenta lettura dei documenti tecnici che gli ingegneri MOS fornirono con il chip, permise di capire agli sviluppatori del C128 che sarebbe stato possibile utilizzare il chip in una modalità grafica ad alta risoluzione (640x200 pixel) di tipo bitmap, anche se il BASIC 7.0 del Commodore 128 supportava modalità grafiche solo nei modi a 40 colonne (320x200 pixel) attraverso il vecchio chip VIC-II. A differenza dei precedenti chip video MOS quali il VIC-II, il VDC aveva una RAM video dedicata di 16 KB (espandibili a 64) nel C128 originale e di 64 KB nel Commododore 128D (la versione con tastiera separata dal computer). Questa RAM non era direttamente utilizzabile dal microprocessore.

Il VDC non supportava inoltre gli sprite e ciò limitava il suo uso nei giochi. Era però capace di supportare il blitting, vale a dire poteva effettuare copie di blocchi della sua memoria video: questa funzionalità fu usata dall'editor video in ROM per pulire o scorrere rapidamente sezioni video.

Specifiche tecniche

Uscita RGBI (RGB plus Intensity) compatibile con lo standard video CGA di IBM.
16 o 64 kilobyte di memoria dedicata (separata dalla memoria di sistema).
Risoluzione di 640x200 pixel (640×400 in modalità interlacciata).
Risoluzione di 720x700 pixel (risoluzione massima con 64 KB di memoria video) [1]
Modalità testuali ad 80x25, 80x50 e 40x25 caratteri.
8 colori con 2 intensità.

Programmazione

L'indirizzamento dei registri interni e della memoria video dedicata del VDC deve essere fatto in maniera indiretta. Prima di tutto bisogna dire al VDC quale dei suoi 37 registri interni deve essere usato, poi il programma deve attendere finché il VDC non è pronto all'accesso ed infine si può accedere in lettura o scrittura. Il seguente codice Assembly è per un'operazione di lettura:

        ldx #regnum       ;VDC register to access
        stx $d600         ;write to control register
loop    bit $d600         ;check bit 7 of status register
        bpl loop          ;VDC not ready
        lda $d601         ;read from VDC register
        ...

Mentre il seguente codice è per una tipica operazione di scrittura:

        ldx #regnum       ;VDC register to write to
        stx $d600         ;write to control register
loop    bit $d600         ;check bit 7 of status register
        bpl loop          ;VDC not ready
        sta $d601         ;write to VDC register
        ...

L'accesso ai registri del VDC è possibile anche attraverso il BASIC, chiamando alcune routine del KERNAL :

Il codice seguente permette la lettura di uno dei registri del VDC, dove register è un numero tra 0 e 36 (vedi tabella):

BANK15
...
SYS DEC("CDDA"),, register : RREG VDC
REM $ccda aka 52698 in decimal
PRINT VDC
         ...

Il codice seguente invece implementa la scrittura di uno dei registri del VDC, dove register è un numero tra 0 e 36 (vedi tabella), e value è un numero tra 0 to 255

BANK15
...
SYS DEC("CDCC"), value, register
REM $ccdc aka 52684 in decimal
         ...

A causa di questo curioso modo di controllo del VDC il frame rate massimo in modalità bitmap è in genere troppo basso per un qualunque gioco in stile "arcade" dove invece la manipolazione intensiva dei bit è una caratteristica fondamentale.

Elenco dei registri

Questo elenco è stato estrapolato dalla guida Commodore 128 Programmer's Reference Guide^[3]

Registro	$Hex	Bit 7	Bit 6	Bit 5	Bit 4	Bit 3	Bit 2	Bit 1	Bit 0	Descrizione
0	$00	HT7	HT6	HT5	HT4	HT3	HT2	HT1	HT0	Horizontal Total
1	$01	HD7	HD6	HD5	HD4	HD3	HD2	HD1	HD0	Horizontal Displayed
2	$02	HP7	HP6	HP5	HP4	HP3	HP2	HP1	HP0	Horizontal Sync Position
3	$03	VW3	VW2	VW1	VW0	HW3	HW2	HW1	HW0	Vertical/Horizontal Sync Width
4	$04	VT7	VT6	VT5	VT4	VT3	VT2	VT1	VT0	Vertical Total
5	$05	--	--	--	VA4	VA3	VA2	VA1	VA0	Vertical Adjust
6	$06	VD7	VD6	VD5	VD4	VD3	VD2	VD1	VD0	Vertical Displayed
7	$07	VP7	VP6	VP5	VP4	VP3	VP2	VP1	VP0	Vertical Sync Position
8	$08	--	--	--	--	--	--	IM1	IM0	Interlace Mode
9	$09	--	--	--	--	CTV4	CTV3	CTV2	CTV1	Character Total Vertical
10	$0A	--	CM1	CM0	CS4	CS3	CS2	CS1	CS0	Cursor Mode, Start Scan
11	$0B	--	--	--	CE4	CE3	CE2	CE1	CE0	Cursor End Scan Line
12	$0C	DS15	DS14	DS13	DS12	DS11	DS10	DS9	DS8	Display Start Address High Byte
13	$0D	DS7	DS6	DS5	DS4	DS3	DS2	DS1	DS0	Display Start Address Low Byte
14	$0E	CP15	CP14	CP13	CP12	CP11	CP10	CP9	CP8	Cursor Position High Byte
15	$0F	CP7	CP6	CP5	CP4	CP3	CP2	CP1	CP0	Cursor Position Low Byte
16	$10	LPV7	LPV6	LPV5	LPV4	LPV3	LPV2	LPV1	LPV0	Light Pen Vertical Position
17	$11	LPH7	LPH6	LPH5	LPH4	LPH3	LPH2	LPH1	LPH0	Light Pen Horizontal Position
18	$12	UA15	UA14	UA13	UA12	UA11	UA10	UA9	UA8	Update Address High Byte
19	$13	UA7	UA6	UA5	UA4	UA3	UA2	UA1	UA0	Update Address Low Byte
20	$14	AA15	AA14	AA13	AA12	AA11	AA10	AA9	AA8	Attribute Start Address High Byte
21	$15	AA7	AA6	AA5	AA4	AA3	AA2	AA1	AA0	Attribute Start Address Low Byte
22	$16	CTH3	CTH2	CTH1	CTH0	CDH3	CDH2	CDH1	CDH0	Character Total Horizontal, Character Display Horizontal
23	$17	--	--	--	CDV4	CDV3	CDV2	CDV1	CDV0	Character Display Vertical
24	$18	COPY	RVS	CBRATE	VSS4	VSS3	VSS2	VSS1	VSS0	Vertical Smooth Scrolling
25	$19	TEXT	ATR	SEMI	DBL	HSS3	HSS2	HSS1	HSS0	Horizontal Smooth Scrolling
26	$1A	FG3	FG2	FG1	FG0	BG3	BG2	BG1	BG0	Foreground/Background color
27	$1B	AI7	AI6	AI5	AI4	AI3	AI2	AI1	AI0	Address Increment per Row
28	$1C	CB15	CB14	CB13	RAM	--	--	--	--	Character Base Address
29	$1D	--	--	--	UL4	UL3	UL2	UL1	UL0	Underline Scan Line
30	$1E	WC7	WC6	WC5	WC4	WC3	WC2	WC1	WC0	Word Count
31	$1F	DA7	DA6	DA5	DA4	DA3	DA2	DA1	DA0	Data Register
32	$20	BA15	BA14	BA13	BA12	BA11	BA10	BA9	BA8	Block Start Address High Byte
33	$21	BA7	BA6	BA5	BA4	BA3	BA2	BA1	BA0	Block Start Address Low Byte
34	$22	DEB7	DEB6	DEB5	DEB4	DEB3	DEB2	DEB1	DEB0	Display Enable Begin
35	$23	DEE7	DEE6	DEE5	DEE4	DEE3	DEE2	DEE1	DEE0	Display Enable End
36	$24	--	--	--	--	DRR3	DRR2	DRR1	DRR0	DRAM Refresh Rate

Note

^ (EN) Commodore 128 - The Most Versatile 8-Bit Computer Ever Made, su commodore.ca.
^ (EN) Ultra Hi-Res Graphics - A Breakthrough On Your C-128 (JPG), in RUN, n. 26, Peterborough (USA), CW Communications, febbraio 1986, p. 34, ISSN 0741-4285 (WC · ACNP). Trascrizione del testo, su cbmfiles.com.
^ Commodore Capital, Inc., (1986). Commodore 128 programmer's reference guide. New York, NY: Bantam Books, Inc.

Collegamenti esterni

Ultra Hi-Res self-extracting archive - Volume I, su cbmfiles.com.
Ultra Hi-Res self-extracting archive - Volume II, su cbmfiles.com.
C= Hacking volume 2 - Register listing and description (TXT), su ffd2.com.

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[1] (EN) Commodore 128 - The Most Versatile 8-Bit Computer Ever Made, su commodore.ca.

[2] (EN) Ultra Hi-Res Graphics - A Breakthrough On Your C-128 (JPG), in RUN, n. 26, Peterborough (USA), CW Communications, febbraio 1986, p. 34, ISSN 0741-4285 (WC · ACNP). Trascrizione del testo, su cbmfiles.com.

[3] Commodore Capital, Inc., (1986). Commodore 128 programmer's reference guide. New York, NY: Bantam Books, Inc.

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[2]

[3]