아타리 포키

3. 버전

아타리는 칩 제조사에 따라 다른 부품 번호를 사용했다.

AMI는 1983년 이후 대부분의 칩을 생산했다. 초기 칩은 5µm 공정으로 제조되었으며, 이후 3µm로 축소되었다. AMI가 생산한 POKEY는 다른 브랜드의 칩에 비해 고장률이 높은 것으로 보고되었는데, 칩 패키징 또는 본딩 와이어의 결함이 원인으로 추정된다. 작동하지 않는 POKEY를 오븐에 가열하여 되살리는 데 부분적인 성공을 거둔 사례도 보고되었다. POKEYOne과 같은 현대식 FPGA 교체품도 존재한다.

4. 핀 배열 (C012294)

5. 레지스터

아타리 포키(POKEY)는 사운드, 전위차계(패들) 입력, 키보드 입력, 직렬 입출력, 인터럽트를 제어하는 29개의 읽기/쓰기 레지스터를 제공한다. 많은 POKEY 레지스터 주소는 읽기와 쓰기 기능이 서로 다른 이중 목적을 가진다.^[4]

하드웨어 레지스터 값을 미러링하는 RAM에 구현된 운영 체제 "섀도" 레지스터를 통해 일부 레지스터의 문제를 해결한다. 수직 블랭크 동안 운영 체제는 쓰기 레지스터에 대한 RAM의 섀도 레지스터를 해당 하드웨어 레지스터에 복사하고, 읽기 레지스터에 대한 섀도 값을 하드웨어에서 업데이트한다.^[4]

디스플레이 주기의 알 수 없는 단계에서 하드웨어에서 직접 값을 읽으면 일관성이 없는 결과가 나올 수 있다. 따라서 일반적으로 읽기 레지스터에 대한 운영 체제 섀도 레지스터를 정보의 출처로 사용하는 것이 좋다.^[4]

일부 쓰기 하드웨어 레지스터는 해당 섀도 레지스터가 없다. 이러한 레지스터는 수직 블랭크 동안 값이 덮어쓰이지 않으므로 응용 프로그램에서 안전하게 쓸 수 있다. 응용 프로그램이 레지스터에 쓰인 마지막 값을 알아야 하는 경우에는 자체 섀도 값을 구현하여 쓴 내용을 기억해야 한다.^[4]

5. 1. 주요 레지스터

각 AUDF* 레지스터는 해당 사운드 채널의 주파수(음높이)를 제어한다. AUDF* 값은 수직 블랭크보다 더 빈번한 정확한 간격으로 실행되어야 하는 코드에 유용한 POKEY 하드웨어 타이머도 제어한다.

각 AUDF* 레지스터는 POKEY 클럭의 펄스에 대한 카운트다운 타이머 또는 제수를 제공하는 8비트 값이다. 따라서 작은 값은 POKEY에서 더 빈번한 펄스 출력을 허용하고, 큰 값은 덜 빈번하게 허용한다. 실제 가청 사운드 음높이는 선택된 POKEY 클럭 주파수 및 왜곡 값에 따라 달라진다.

5. 2. 오디오 채널 제어 (AUDC1-AUDC4)

• AUDF1 ~ AUDF4: 주파수 레지스터 (AUDio Frequency)
• AUDC1 ~ AUDC4: 볼륨 및 노이즈 레지스터 (AUDio Control)
• AUDCTL: 전체 제너레이터를 제어하는 레지스터 (AUDio ConTroL)

• 비트 0-3 (볼륨 레벨): 0부터 F까지 16단계로 볼륨 레벨을 조절한다.
• 비트 4 (강제 볼륨): 이 비트를 설정하면 채널은 AUDF 타이머, 노이즈/왜곡 제어, 고역 통과 필터를 무시한다. 오직 볼륨 비트 0-3을 통해서만 소리가 생성되며, 이 기능은 펄스 코드 변조를 통해 디지털 오디오를 만드는 데 사용되었다.
• 비트 5-7 (노이즈/왜곡): 시프트 레지스터를 설정하여 노이즈/왜곡 효과를 만든다.

무작위 노이즈(Random Noise)는 17비트 시프트 레지스터의 최상위 8비트를 읽어 생성한다. 이 레지스터는 NTSC에서는 1.79MHz, PAL에서는 1.77MHz 주파수로 동작하며, 각 오디오 채널의 분주 속도에 따라 독립적으로 출력을 사용할 수 있다.

5. 3. 오디오 제어 (AUDCTL)

각 비트의 기능은 다음과 같다 ("1"은 "켜짐"을 의미).

• 비트 0: ($01) 주파수 분할기 속도 선택. "0" - 64 kHz, "1" - 15 kHz.
• 비트 1: ($02) (FI2 + 4) 채널 4의 주파수로 평가되는 채널 2에 대한 고역 통과 필터.
• 비트 2: ($04) (FI1 + 3) 채널 3의 주파수로 평가되는 채널 1에 대한 고역 통과 필터.
• 비트 3: ($08) (CH4 + 3) 16비트 정확도를 얻기 위해 분할기 4와 3을 연결.
• 비트 4: ($10) (CH2 + 1) 16비트 정확도를 얻기 위해 분할기 2와 1을 연결.
• 비트 5: ($20) (CH3 1.79) 채널 3 주파수 설정. "0" - 64 kHz, "1" - 1.79 MHz (NTSC) 또는 1.77 MHz (PAL).
• 비트 6: ($40) (CH1 1.79) 채널 1 주파수 설정. "0" - 64 kHz, "1" - 1.79 MHz (NTSC) 또는 1.77 MHz (PAL).
• 비트 7: ($80) (POLY 9) 시프트 레지스터 전환. "0" - 17비트, "1" - 9비트.

• 4개의 8비트 채널
• 2개의 8비트 채널과 1개의 16비트 채널
• 2개의 16비트 채널

5. 4. 직렬 통신 (SKCTL, SKSTAT)

SEROUT (직렬 포트 데이터 출력 바이트)직렬 시프트 레지스터로 전송될 8비트(1바이트) 값을 위한 병렬 "보류" 레지스터이다. 직렬 데이터 출력 인터럽트는 운영 체제에 이 출력 레지스터에 바이트를 쓸 수 있음을 알린다.

SERIN (직렬 포트 데이터 입력 바이트)SEROUT과 마찬가지로 병렬 "홀딩" 레지스터이다. 직렬 시프트 레지스터가 한 번에 한 비트씩 읽어 조립한 8비트(1바이트) 값을 저장한다. 전체 바이트가 읽히면 직렬 데이터 입력 인터럽트가 발생하여 운영 체제에 이 레지스터에서 바이트를 읽을 수 있음을 알린다.

SKCTL (직렬 포트 제어)

• 비트 0 (키보드 디바운스): 기계식 스위치의 노이즈나 지터를 제거하기 위한 "디바운스" 스캔을 활성화한다. 1로 설정하면 POKEY가 키를 스캔하는 동안 내부 비교 레지스터를 사용한다.
• 비트 1 (키보드 스캔 활성화): 키보드 스캔을 활성화하려면 1로 설정한다.
• 비트 2 (빠른 포트 스캔): 빠르지만 덜 정확한 가변 저항기 스캔을 활성화하려면 1로 설정한다.
• 비트 3 (직렬 투톤): 직렬 포트 투톤 모드를 활성화한다. 활성화되면 SIO 버스로 출력되는 1과 0 비트가 타이머 1과 2에 의해 설정된 톤으로 대체된다. (주로 디지털 데이터를 아날로그 톤으로 카세트 테이프에 쓰는 데 사용)
• 비트 4-6 (직렬 포트 작동 클럭 타이밍 제어):

• 비트 7: 타이머 2가 투톤 직렬 출력 모드에서 타이머 1을 재설정할 수 있도록 0 출력을 강제한다.

6. 인터럽트

IRQEN 레지스터를 통해 소프트웨어적으로 인터럽트를 켜거나 끌 수 있다. IRQSTAT 레지스터는 인터럽트 상태를 포함한다.

• BREAK: 중단 (BREAK 키 인터럽트)
• K: 키보드 (키보드 인터럽트)
• SIR: 직렬 입력 준비 완료 (직렬 레일로부터의 읽기 인터럽트)
• ODN: 출력 데이터 필요 (직렬 레일로부터의 쓰기 인터럽트)
• XD: 전송 완료 데이터 (직렬 전송 종료 인터럽트)
• T1: 타이머 1 (타이머 1 인터럽트)
• T2: 타이머 2 (타이머 2 인터럽트)
• T4: 타이머 4 (타이머 4 인터럽트)

7. 키보드

포키는 최대 64키까지 키보드 스캔이 가능하다.^[1] 실제로 눌린 키의 6개 키 레지스터(K0~K5)는 00에서 3F까지의 값을 포함하며, 2개의 제어 값을 갖는다. 하나는 6개 값 모두를 디코딩하고, 다른 하나는 CTRL, SHIFT, BREAK와 같은 특수 키 값을 디코딩한다.^[1]

참조

_[1] 간행물 Atari Home Computer Field Service Manual - 400/800 Atari, Inc.
_[2] 웹사이트 Interview with Doug Neubauer https://dadgum.com/h[...] 2002-06-01
_[3] 서적 De Re Atari http://www.atariarch[...] Atari, Inc. 1982
_[4] 뉴스 "What are the SALLY, ANTIC, CTIA/GTIA, POKEY, and FREDDIE chips?" http://www.faqs.org/[...] Michael Current
_[5] 웹사이트 Apparatus for producing a plurality of audio sound effects http://patft.uspto.g[...] 1979-01-24
_[6] 웹사이트 Atari Pokey Differences https://forums.arcad[...] 2016-11-16
_[7] 웹사이트 Atari Pokey chip replacements and possible fix https://forums.arcad[...] 2020-01-11