Amiga ハードウェア / カスタムチップ
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カスタムチップセット

Amigaのユニークな能力は、Amiga Inc.のJay Minerチームが設計した3つのカスタムLSIチップから生まれる。これらは、グラフィックス、サウンド、I/OがDMA経由で68000 CPUから独立して動作する並列処理アーキテクチャを構成する。3つのチップはすべて$DFF000から始まるレジスタ空間を共有し、約200のライトオンリーレジスタで制御される。

カスタムチップは「チップバス」上にあり、Chip RAM（A500では最初の512 KB、ECSでは1 MBまで拡張可能）にのみアクセスできる。これはAmigaアーキテクチャの根本的な制約――すべてのグラフィックスデータ、サウンドサンプル、Copperリスト、スプライトデータはChip RAMに存在しなければならない。

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Agnus (8375)

Agnus（Address Generator Unit）はカスタムチップセットのマスターチップである。Amiga 500では、Fat Agnus（8375）――マザーボード中央付近に配置される大型PLCC-84パッケージ。

Agnusの責務：

  • DMAコントローラ — 25のDMAチャネルすべてを管理し、68000、Copper、Blitter、ビットプレーンフェッチ、スプライトフェッチ、オーディオ、ディスク間のChip RAMアクセスを調停
  • アドレス生成 — すべてのDMAアドレスを生成し、バスサイクル割り当てスキームによりChip RAMへのアクセスを多重化
  • Copper — ディスプレイコプロセッサはAgnus内蔵
  • Blitter — ブロックイメージ転送エンジンもAgnusの一部
  • ビームカウンタ — ビデオビーム位置を追跡（VHPOSR/VHPOSW: $DFF004/$DFF02C）
主なAgnusレジスタ
$DFF004 RVPOSR — ビーム位置（垂直上位ビット + チップID）
$DFF006 RVHPOSR — ビーム位置（垂直下位 + 水平）
$DFF096 WDMACON — DMA制御（全DMAチャネルの有効/無効）
$DFF07C RDENISEID — チップリビジョン識別

Fat Agnus (8375)

A1000のオリジナルAgnusは512 KBのChip RAMしかアドレスできなかった。A500とA2000のFat Agnus（8375）はアドレスラインを1本追加して1 MBに拡張した。Fat AgnusはPAL/NTSCタイミング生成も統合しており、チップはリージョン固有――PALとNTSCのFat Agnusチップは互換性がない。

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Denise (8362)

Denise（Display ENabler）はすべてのビデオ出力を処理する。Agnusからビットプレーン、スプライト、カラーデータを受け取り、モニタに送信される最終的なアナログRGB信号を生成する。

Deniseの責務：

  • ビットプレーンからピクセルへの変換 — 最大6つのビットプレーンDMAストリームをピクセルカラー値にシリアライズ
  • カラーパレット — 32のカラーレジスタ（COLOR00–COLOR31: $DFF180–$DFF1BE）、12ビットRGB（4096色）
  • スプライトレンダリング — プレイフィールド上に最大8つのスプライトを合成
  • プレイフィールド優先度 — スプライト対プレイフィールドの描画順序を決定（BPLCON2）
  • 衝突検出 — スプライトとプレイフィールド間のハードウェア衝突検出（CLXDAT/CLXCON）
  • 表示モード — HAM（Hold-And-Modify）、Extra Half Brite（EHB）、デュアルプレイフィールド
主なDeniseレジスタ
$DFF100 WBPLCON0 — ビットプレーン制御（プレーン数、解像度、HAM/EHB有効化）
$DFF102 WBPLCON1 — プレイフィールドの水平スクロール値
$DFF104 WBPLCON2 — スプライト-プレイフィールド優先度と透過
$DFF180 WCOLOR00 — 背景色（32カラーレジスタの最初）

Deniseは23ピンビデオコネクタを通じてアナログRGBを出力する。各カラーチャネルは4ビットの精度を持ち、チャネルあたり16段階の輝度と合計4096色のパレットを提供する。同時表示色数は表示モードに依存する——1ビットプレーンの2色からHAMモードの4096色まで。

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Paula (8364)

Paulaはオーディオ出力、ディスクI/O、UARTシリアル通信、割り込み管理を担当する。カスタムチップセットの「I/Oハブ」。

Paulaの責務：

  • オーディオ — 4つの独立した8ビットDMAオーディオチャネル、チャネル毎のボリューム制御、ステレオ出力（チャネル0+3が左、1+2が右）、チャネル間モジュレーション
  • ディスクコントローラ — MFMフロッピーディスクDMA、同期ワード検出、リード/ライト制御
  • シリアルポート — RS232通信用UART
  • 割り込みコントローラ — すべてのソースから割り込み要求を収集、優先度を付けて68000のIPLラインを駆動
  • アナログ入力 — ポテンショメータ/パドル入力測定（POTGO/POTINP）
主なPaulaレジスタ
$DFF09A WINTENA — 割り込みイネーブル（マスタースイッチ + ソース毎のイネーブル）
$DFF09C WINTREQ — 割り込み要求（個別割り込みフラグのセット/クリア）
$DFF01E RINTREQR — 割り込み要求読み取り
$DFF0A0 WAUD0LCH — オーディオチャネル0ロケーションポインタ（16オーディオレジスタの最初）
$DFF020 WDSKPTH — ディスクDMAポインタ（上位ワード）
$DFF030 WSERDAT — シリアルポートデータ書き込み
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Gary (5719)

Garyはアドレスデコーダとバスコントローラ――「グルーロジック」チップ。カスタムチップセットの一部ではないが、システム動作に不可欠。

Garyの責務：

  • アドレスデコーディング — 各68000バスサイクルでどのチップが応答するかを決定（Chip RAM、Kickstart ROM、CIA-A、CIA-B、カスタムチップ、または拡張バス）
  • DTACK生成 — 68000にバスサイクルの完了を通知
  • ROMオーバーレイ — リセット時のROMオーバーレイを制御（OVLビットへの最初の書き込みまで、Kickstart ROMをアドレス$000000にマッピング）
  • バスタイムアウト — マップされていないアドレスへのアクセス時にバスエラーを生成

GaryはまたCIA-Aを奇数アドレス（$BFE001、$BFE101など）に、CIA-Bを偶数アドレス（$BFD000、$BFD100など）に配置するアドレスラインマッピングも処理する——このサイト名の由来である。

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バスサイクル割り当て

Amigaのバスは約3.58 MHz（280 nsに1メモリサイクル）で動作する。ディスプレイの各水平ラインは227.5カラークロック（PAL）で構成され、各カラークロックは1バスサイクルに相当する。これらのサイクルは2つのカテゴリに分類される：

奇数サイクル — ビットプレーンDMA、スプライトDMA、オーディオDMA、ディスクDMA、リフレッシュに予約。68000は奇数サイクル中にアクセスできない。

偶数サイクル — Copper、Blitter、68000で共有。Copperが最も高い優先度を持ち、次にBlitter（BLTPRIがセットされている場合）、最後に68000。

このインターリーブ方式により、カスタムチップは連続的なDMAストリーム（例：毎ライン毎のビットプレーンデータフェッチ）を、68000を目に見える形で中断することなく維持できる――DMA活動が割り当てられた帯域幅内に収まっている限り。アクティブなDMAチャネルが多すぎる場合（例：hiresで6ビットプレーン + 全スプライト）、68000はバスサイクルを完全に奪われる可能性がある。