Sierra era el nombre en código de una computadora personal de 16 bits / 32 bits diseñada por Sunnyvale Research Lab (SRL) de Atari, Inc. a partir de 1983 aproximadamente. El diseño fue uno de varios sistemas informáticos nuevos de 16 bits que proponían utilizar un nuevo chipset de Atari Corporate Research.
La parte gráfica consistía en un sistema de dos chips llamado "Silver and Gold", Gold generaba la salida de video mientras que Silver era un procesador de sprites que alimentaba datos a Gold. El conjunto de chips se conocía colectivamente como Rainbow , y a veces se hace referencia al sistema con este nombre. [a] La parte de audio del chipset consistía en un potente sintetizador de sonido conocido como AMY . La CPU no había sido elegida, pero se estaban considerando el Motorola 68000 , el National Semiconductor 32016 y el Intel 286. Se consideraron varios sistemas operativos propuestos, incluidos VisiCorps Visi On y el sistema operativo interno de Atari con nombre en código "Snowcap".
Sierra estuvo estancada desde su inicio a través de un proceso de comité que nunca llegó a un consenso sobre las especificaciones de diseño. Un segundo proyecto, Atari Gaza, se desarrolló en paralelo, diseñando una máquina de estación de trabajo de alta gama que ejecutaba BSD Unix o CP/M-68k . La gerencia de Atari concluyó que no tenían forma de vender en el mercado empresarial, redirigiendo a los ingenieros de Gaza a una nueva máquina de bajo costo basada en el chipset Amiga , "Mickey". Todos estos sistemas aún estaban incompletos cuando Jack Tramiel compró la compañía en julio de 1984 y la mayoría del personal fue despedido. Solo el sintetizador atrajo el interés del ingeniero jefe de Tramel Technology, Shiraz Shivji , y el resto de los proyectos desaparecieron.
Las consolas y computadoras anteriores de Atari generalmente usaban un procesador central de 8 bits con chips personalizados para mejorar el rendimiento y las capacidades. En la mayoría de los diseños de la época, los gráficos, el sonido y tareas similares normalmente eran manejados por la CPU principal y convertidos a salida usando convertidores analógico-digitales relativamente simples . Delegar estas tareas a los chips personalizados permitió que la CPU en el diseño de Atari dedicara menos tiempo a tareas de mantenimiento. Atari se refirió a estos chips como coprocesadores, compartiendo la memoria principal para comunicar instrucciones y datos. En la terminología moderna, estos se conocerían como gráficos y sonido integrados, ahora una solución común para las ofertas generales. [1]
En el Atari 2600 , un único chip de soporte todo en uno conocido como TIA proporcionaba soporte gráfico y de sonido a su derivado de MOS Technology 6502 , el 6507. Debido al alto precio de la memoria de ordenador , el TIA se diseñó para no utilizar casi ninguna RAM tradicional . La pantalla se dibujaba a partir de una única línea de memoria, que el programa tenía que cambiar rápidamente sobre la marcha a medida que el televisor dibujaba hacia abajo la pantalla. Esto dio lugar tanto a un diseño peculiar como a una sorprendente flexibilidad de programación; pasó algún tiempo antes de que los programadores aprendieran el truco de "correr con el rayo", pero cuando lo hicieron, los juegos del 2600 empezaron a mejorar rápidamente en comparación con los primeros esfuerzos. [1]
Los ordenadores Atari de 8 bits, mucho más potentes , utilizaban el mismo concepto básico de diseño, pero esta vez apoyados por tres chips. El C/GTIA era un chip gráfico, muy actualizado en comparación con el TIA, el sonido se trasladó al nuevo POKEY , que proporcionaba sonido de cuatro canales y se encargaba de algunas tareas básicas de entrada/salida , como el manejo del teclado, y, por último, el sistema de visualización basado en software utilizado en el 2600 se implementó en hardware en el ANTIC , que era responsable de gestionar los gráficos de fondo ( mapas de bits ) y la salida basada en caracteres. ANTIC permitía al programador proporcionar una simple lista de instrucciones que luego convertiría en datos para ser alimentados al C/GTIA, liberando al programador de esta tarea. Esta separación de funciones permitió que cada subsistema fuera más potente que el TIA todo en uno, mientras que su diseño actualizado también redujo en gran medida la complejidad de programación en comparación con el 2600. [2]
A principios de los años 1980, una nueva generación de diseños de CPU estaba llegando al mercado con una capacidad mucho mayor que los diseños de 8 bits anteriores. Entre ellos, se destacan el Intel 8088 y el Zilog Z8000 , diseños que utilizaban componentes internos de 16 bits y que inicialmente estuvieron disponibles como tarjetas hijas en máquinas con bus S-100 y otras plataformas a fines de los años 1970. [3] Pero incluso cuando estos diseños estaban llegando al mercado, estaban surgiendo diseños de 32 bits más potentes , en particular el Motorola 68000 (m68k), que se anunció en 1979 [4] y llevó a varias otras compañías a comenzar a desarrollar sus propios diseños de 32 bits. [5]
El Laboratorio de Investigación Sunnyvale de Atari (SRL), [b] dirigido por Alan Kay y Kristina Hooper Woolsey , fue el encargado de mantener a la empresa a la vanguardia, explorando proyectos más allá del siguiente año fiscal. [c] Comenzaron a experimentar con los nuevos chips de 16 y 32 bits a principios de la década de 1980. En 1982, estaba claro que Atari no avanzaba con estos nuevos chips tan rápidamente como otras empresas. Se produjo cierto pánico y se inició un nuevo esfuerzo para desarrollar un sistema funcional. [6]
Steve Saunders comenzó el proceso a finales de 1982, sentándose con el gurú de los chips de la serie de 8 bits. [7] [d] Quedó asombrado por las limitaciones del sistema y se decidió a diseñar algo mejor. Su diseño rastreaba un conjunto de áreas rectangulares con diferentes puntos de origen y una prioridad. El chipset buscaría entre los rectángulos en orden de prioridad hasta encontrar el primero que contuviera un valor de color que fuera visible en la pantalla en esa ubicación. Un color de la tabla de búsqueda de colores de cada rectángulo podría definirse como transparente, lo que permitiría que los objetos debajo de él fueran visibles incluso con una prioridad más baja. De esta manera, el sistema ofrecería la base fundamental para el soporte de ventanas. [9]
Cada rectángulo de la pantalla podía ser tan grande o tan pequeño como se necesitara. Por ejemplo, se podía crear un rectángulo que fuera más grande que la pantalla, lo que permitiría desplazarse por él simplemente actualizando el punto de origen en su bloque de descripción. Si se movía fuera de la pantalla, se ignoraría durante el dibujo, lo que significa que se podían usar rectángulos como áreas de dibujo fuera de la pantalla y luego "darles la vuelta" para que aparecieran en la pantalla visible cambiando su punto de origen una vez que se hubiera completado el dibujo. Se podían usar rectángulos pequeños para objetos móviles, mientras que los diseños anteriores de Atari utilizaban hardware de sprites personalizado para esta tarea. Cada uno de los rectángulos tenía su propia profundidad de bits, 1, 2, 4 u 8 bits, y cada uno tenía su propia tabla de búsqueda de colores que asignaba los registros de color de 1, 4, 16 o 256 de la profundidad de bits seleccionada a una paleta de hardware subyacente de 4096 colores. Los datos se podían codificar utilizando codificación de longitud de ejecución (RLE) para reducir las necesidades de memoria. [10] La pantalla se construyó una línea a la vez en un búfer interno que luego se enviaba al Gold a medida que solicitaba datos. [11]
El trabajo en Rainbow continuó hasta 1983, principalmente por parte de Saunders y Bob Alkire, quienes continuarían desarrollando el sistema en una gran pizarra. Se hacía una imagen Polaroid del diseño después de cada cambio importante. [12] Se aplicó una cantidad significativa de esfuerzo a considerar el tiempo del proceso de acceso que buscaba entre los rectángulos un píxel mostrado; era posible sobrecargar el sistema, pidiéndole que considerara demasiada memoria en el tiempo disponible, pero se consideró que eso era adecuado ya que esto se podía solucionar mediante software. [13]
Jack Palevich produjo un simulador del sistema y George Wang de Atari Semiconductor produjo un diseño lógico. [14] La lógica se implementó inicialmente como un diseño de un solo chip, [15] pero el único encapsulado de chip rentable en ese momento era el DIP de 40 pines , que requería que el sistema se reimplementara como dos chips VLSI separados . Esto llevó a la creación de los chips "Silver" y "Gold", [e] cada uno de los cuales implementaba una parte del concepto Rainbow. [16] Silver era responsable de mantener los datos del rectángulo y el sistema de prioridad y usarlos para obtener los datos apropiados de la memoria para producir cualquier píxel dado, mientras que Gold tomaba los datos resultantes de Silver, realizaba la búsqueda de color y producía la salida de video usando un banco de temporizadores que implementaban la salida de señal NTSC o PAL . [17]
Sierra surgió de una conversación entre Alkire y Doug Crockford. Alkire tomó prestada la nueva computadora Mac de Palevich y la utilizó para hacer diagramas de bloques de una máquina que poco a poco fue surgiendo como el proyecto Sierra. [18] Cada ingeniero de SRL tenía su propio diseño de CPU nuevo favorito, y la selección preferida cambiaba constantemente a medida que continuaba el trabajo en Rainbow. [19] Se exploraron numerosas opciones, incluidas las Intel 80186 y 286 , National Semiconductor NS16032 , Motorola 68000 y Zilog Z8000 . [20] Cada una de ellas se comparó por su relación precio/rendimiento para una amplia variedad de máquinas. [21]
El diseño, entonces, era más un bosquejo que un diseño concreto, las únicas partes que fueron seleccionadas positivamente fueron el uso de Rainbow para gráficos y un nuevo chip sintetizador conocido como "Amy" para sonido. [21] Uniendo todo esto estaría un nuevo sistema operativo conocido como "Eva", aunque la naturaleza del SO también cambió. Existe al menos un documento de diseño que describe todo el sistema, refiriéndose a la plataforma como "GUMP", una referencia a un personaje de La maravillosa tierra de Oz . [22] Los documentos de diseño originales sugieren diferentes conceptos de Sierra dirigidos al mercado de computadoras domésticas con un precio tan bajo como $300 usando una CPU de bajo consumo, hasta máquinas comerciales, computadoras para estudiantes y estaciones de trabajo de gama baja . [21] Fue durante este punto que se construyó la maqueta de madera. [23]
A principios de 1984, estaba claro que el proyecto iba a ser cancelado y los ingenieros comenzaron a buscar otros trabajos. [24] Con Rainbow prácticamente terminado en ese momento, en el punto de finalización , se hizo un esfuerzo para salvar el diseño mediante la concesión de licencias a un tercero. Se realizaron reuniones con varios clientes potenciales, incluidos Tramel Technology, AMD y otros. [25] HP Labs contrató a un grupo de treinta ingenieros de SRL, incluidos Alkire y Saunders, y el esfuerzo de Rainbow terminó. [26]
Sierra siguió adelante junto con proyectos similares dentro de Atari que estaban a cargo de otras divisiones, incluyendo una máquina m68k de alta gama conocida como Gaza. [27] [f] Surgieron discusiones en la gerencia de Atari sobre cómo posicionar mejor cualquier máquina de 32 bits y qué enfoque satisfacía mejor las necesidades de la compañía. El mercado de computadoras domésticas estaba en medio de una guerra de precios que lo estaba destruyendo, [28] y no estaba claro que una máquina de alta gama no se viera envuelta en una guerra de precios similar. El mercado de la informática empresarial parecía ser inmune a la guerra de precios y el IBM PC finalmente estaba comenzando a venderse en grandes cantidades a pesar de ser mucho menos sofisticado que Sierra o Gaza. Pero Atari no tenía presencia en el mundo empresarial y no estaba claro cómo podrían vender en este mercado. Las estaciones de trabajo eran un nicho emergente en el que la compañía podría vender, pero el mercado era muy nuevo. La gerencia vaciló sobre cuál de estos mercados ofrecía una mayor posibilidad de éxito. [29]
El trabajo sobre los distintos conceptos de Sierra continuó durante 1983 y 1984, momento en el que se habían logrado pocos avances en el diseño completo. Se habían construido varias maquetas de diversa complejidad, pero no existía ninguna máquina que funcionara. Asimismo, se había realizado poco trabajo concreto sobre el sistema operativo, y se estaba considerando la idea de utilizar un puerto Unix System V. En ese momento, solo el chip Amy había logrado avances considerables; la primera versión que se fabricó, el AMY-1, entró en producción a fines de 1984. [30]
Al mismo tiempo, equipos de antiguos ingenieros de Atari trabajaban en las empresas de ordenadores de reciente creación Mindset y Amiga. Amiga, dirigida por Jay Miner, que había dirigido el diseño del Atari HCS (Home Computer System--400/800) original y la creación del TIA para el Atari VCS (también conocido como 2600), había estado avanzando con su nueva plataforma, cuyo nombre en código era "Lorraine". [31] Lorraine también se basaba en el 68000 y, en general, era similar a Sierra y Gaza en casi todas las notas de diseño, lo que no es sorprendente dado que los equipos originalmente provenían de la misma empresa. A principios de 1984, Lorraine estaba más avanzado en el diseño y casi listo para la producción. Atari ya había licenciado el chipset Lorraine para una consola de juegos, y se le dijo al equipo de Gaza que abandonara sus esfuerzos y comenzara a trabajar en el diseño de un ordenador de sobremesa utilizando Lorraine, cuyo nombre en código era "Mickey" (conocido semioficialmente como Atari 1850XLD). [29]
En julio de 1984, Jack Tramiel compró Atari y la empresa se convirtió en Atari Corporation . En una medida desesperada por restablecer el flujo de caja, divisiones enteras de la empresa fueron despedidas en un período de unas pocas semanas. [32] Esto incluía a la gran mayoría del personal de SRL. El equipo de Amy convenció a los Tramiel de que su trabajo podría usarse en otras plataformas y su proyecto continuó. El resto del equipo de Sierra se dispersó.
Como resultado, cualquier progreso en la plataforma Sierra terminó, Gaza fue completada y demostrada y Mickey fue completada, a la espera del chipset Amiga que nunca llegaría. El marco de desarrollo "Cray" para Gaza y reutilizado para Mickey fue utilizado por los ingenieros de Tramiel para desarrollar el prototipo Atari ST. La opción de la compañía de usar Lorraine para una consola de juegos también terminó, y Amiga luego firmaría un acuerdo con Commodore International para producir una máquina muy similar a Mickey, la Amiga 1000. [ 33] El Atari ST , la máquina basada en 68k de Atari Corp, se construiría con chips personalizados y hardware estándar, y era significativamente menos avanzado que Sierra, GAZA o Mickey.
Tal como se implementó, el diseño de Silver and Gold se basó en un búfer interno que construía la pantalla una línea a la vez. Este fue un esfuerzo por relajar los requisitos de tiempo entre la memoria principal y la salida de video. Los diseños anteriores generalmente habían utilizado una de dos soluciones: una era cronometrar cuidadosamente la CPU y la GPU para que pudieran acceder a la memoria dentro de las limitaciones de tiempo del sistema de video, mientras que otras plataformas usaban algún tipo de sistema para pausar la CPU durante los momentos en que la GPU necesitaba memoria. [34] En el momento del diseño de Rainbow, el costo de implementar un búfer ya no era un problema, lo que permitía al sistema acceder a la memoria con cierta flexibilidad en el tiempo. [35]
El sistema podía utilizarse para construir cualquier pantalla de 512 a 768 píxeles de ancho y de 384 a 638 líneas de alto. El modo para el que estaba diseñado era 640 x 480 con una profundidad de color máxima de 8 bits. Los colores se seleccionaban de una tabla de búsqueda de colores de 4.096 colores. El color de fondo, suponiendo que no se especificaran datos para un píxel determinado, se establecía en un registro interno. El sistema emitía naturalmente RGB y podía convertirse a NTSC o PAL utilizando chips disponibles comúnmente. [35]
Tal como se implementó en Silver, el búfer de objetos podía contener hasta doce "objetos" que representaban áreas rectangulares. Esto no parece ser una limitación de diseño, sino simplemente la implementación de este chip en particular. Cada uno de los registros de objetos contenía un puntero a la ubicación en la memoria de los datos subyacentes. Mediante interrupciones de fin de línea, los programas podían modificar estos punteros sobre la marcha a medida que se dibujaba la pantalla, lo que permitía al sistema mostrar diferentes objetos en cada línea. Se habían utilizado técnicas similares en máquinas Atari anteriores para aumentar la cantidad de sprites en una sola pantalla. Debido a que Silver requería el control de la memoria, operaba como maestro del bus y también manejaba las tareas de actualización de la DRAM . [36]