DMA UltraSound Card — различия между версиями

Версия 21:23, 9 декабря 2008

DMA Ultrasound Card (часто используется сокращение DMA USC) - звуковая карта для отечественных клонов ZX Spectrum. Разработана Алексеем Иноземцевым (Украина, город Зугрэс, Донецкая область) и группой Witchcraft Creative Group (Украина, город Дзержинск) в конце 1990-х годов. Являлась некоммерческой разработкой, никогда не производилась серийно, предлагалась для самостоятельного повторения. Схема устройства распространялась свободно. Описание и печатная плата публиковались в журнале "Ваш компьютер" №4-6 2000 г. В связи с высокой сложностью устройства (40 микросхем), а также небольшим количеством программного обеспечения, это устройство не получило распространения. Тем не менее, оно стало известным благодаря большому количеству публикаций в различных электронных журналах и газетах для ZX Spectrum (MSD, Echo, Adventurer, Body).

Устройство

В отличии от более популярной звуковой карты General Sound, DMA USC не является отдельной микропроцессорной системой. Она построена на основе контроллера прямого доступа к памяти (DMA) КР1810ВТ37 (отечественный аналог микросхемы i8237) и использует для хранения сэмплов звука основную память компьютера. Микросхема КР1810ВТ37 обеспечивает реализацию четырёх раздельных каналов прямого доступа к памяти, что даёт возможность производить одновременную передачу четырёх потоков данных из памяти в отдельные 8-разрядные ЦАП карты. Скорость пересылки для каждого канала, а значит и скорость проигрывания сэмплов, задаётся с помощью двух программируемых трёхканальных таймеров КР580ВИ53 (i8253). При этом основной процессор компьютера задаёт параметры пересылки, а само воспроизведение звука происходит без его участия. Однако, так как для пересылки используются основные шины адреса и данных, воспроизведение звука замедляет работу компьютера, приостанавливая процессор на время выборки данных. Этот процесс занимает намного меньше времени, чем при полностью программном воспроизведении звука (как, например, с устройством SounDrive), оставляя достаточно ресурсов процессора для выполнения какой-либо программы. Проигрыватель музыки в формате MOD занимает до 15% процентов времени системы при стандартной тактовой частоте (3.5 МГц), что сравнимо со временем, затрачиваемым некоторыми проигрывателями музыки для AY-3-8910.

Помимо воспроизведения звука, карта также предоставляет некоторые дополнительные возможности, недоступные на обычных ZX Spectrum-совместимых компьютерах. Это быстрые блочные пересылки данных внутри памяти компьютера без участия процессора и генерация прерываний процессора с задаваемой программно частотой (в стандартном ZX Spectrum есть прерывание только по началу отображения кадра, с частотой 50 Гц).

Подключение

Подключение DMA USC требует серьёзного вмешательства в схему компьютера, сопряжённого со значительными доработками схемы компьютера. Так как схемотехника различных вариантов отечественных ZX Spectrum - совместимых компьютеров могла значительно отличаться, подключение карты ко многим из них было невозможно без специальных знаний. Инструкция по подключению была разработана только для компьютеров Pentagon с ОЗУ, расширенным до 512 КБ, и KAY-1024. Для нормальной работы карты основное ОЗУ компьютера должно было иметь объём 512 КБ и более. Теоретически карта могла работать и со стандартными 128 КБ, однако это не имело смысла из-за недостаточности такого объёма памяти для хранения программы и звуковых данных.

На платах карты с турбо-режимом (7 МГц контроллера) могли возникать проблемы с нестабильной работой микросхем КР580ВИ53 на повышенной частоте. Для решения проблемы рекомендовалось заменять их на оригинальные i8253, труднодоступные в нашей стране.

Программное обеспечение

Мнение о том, что адаптация существующего программного обеспечения для DMA USC заметно сложнее, чем адаптация для General Sound, не верно. Для DMA наиболее просто адаптируется ПО написанное для COVOX и Sound Drive, достаточно подменить подпрограмму воспроизведения. В случае же с играми, которые совсем не поддерживали ни 128кб режим, ни музыкальные сопроцессоры - задача озвучивания была вовсе элементарной и сопоставимой с адаптацией для General Sound. Однако адаптация некоторых программ могла оказаться принципиально невозможной из-за влияния работы карты на временные характеристики компьютера либо отсутствия свободной памяти для размещения звуковых данных.

Разработчиком DMA USC (Алексей Иноземцев), а также группой Witchcraft Group (Андрей Михальченков/F.r. и Дмитрий Михальченков/Hard) было разработано и адаптировано для карты некоторое количество программ. Среди них:

• Access Player v1.2 - проигрыватель MOD-файлов, поддерживающий работу с дискетами в формате MS-DOS. Автор программы Алексей Иноземцев/Stranger.
• Digital Studio v1.12 - адаптированная версия популярного музыкального редактора. Автор адаптации Алексей Иноземцев/Stranger.
• ProDigital Editor - адаптированная версия музыкального редактора. Автор адаптации Алексей Иноземцев/Stranger.
• Free Speed Utility - утилита для изменения скорости работы компьютера. Автор программы Witchcraft Group.
• WRBI - утилита для установки загрузчика дискет, который постоянно находится в памяти компьютера и мгновенно запускается по нажатию кнопки NMI (Немаскируемое прерывание). Автор программы Witchcraft Group.
• X-Tracker 0.4 - музыкальный редактор, формат MOD
• Mixer 1.5 - утилита микширования звуковых эффектов. Автор адаптации Алексей Иноземцев/Stranger.

А также адаптированные версии игр (только для компьютера Пентагон с 512 КБ ОЗУ):

• Barbarian 3 (Melbourne House)
• Rambo 2
• Treasure Island Dizzy
• Wacky Darts
• Way of the Exploding Fist
• Joe Blade 3

Технические характеристики

• Частота дискретизации: теоретически до 3.5 МГц (не кГц), практически до ~200 кГц
• Звуковые каналы: 4 независимых 8-разрядных канала с собственными ЦАП
• Управление громкостью: 4 независимых 6-разрядных регулятора громкости, по одному для каждого канала
• Поддерживаемый объём памяти: до 1 МБ (с возможностью расширения до 16 МБ)
• Максимальный размер непрерывного сэмпла: 64 КБ
• Дополнительные возможности:
  • Генерация прерываний для основного процессора компьютера с частотой от 30 Гц до 1.7 МГц
  • Быстрая пересылка блоков памяти, включая межстраничные пересылки
  • Возможность изменения скорости работы компьютера в диапазоне от 50 до 100%

Эмуляция

Из-за малой распространённости устройства и очень небольшого количества программного обеспечения, использующего его возможности, DMA USC в настоящий момент не поддерживается ни одним из эмуляторов ZX Spectrum. Vitamin работает над её эмуляцией.

Ссылки

• Witchcraft Creative Group - сайт группы, разработавшей DMA USC