MOSテクノロジーCIA

6526/8520コンプレックス インターフェイス アダプタ( CIA ) は、MOS テクノロジー社が製造した集積回路です。6502 ファミリのマイクロプロセッサの I/O ポート コントローラとして機能し、パラレルおよびシリアル I/O 機能のほか、タイマーや Time-of-Day (TOD) クロックを提供します。このデバイスは、 2つのCIA チップを搭載したCommodore 64とCommodore 128(D)で最もよく使用されています。Commodore 1570およびCommodore 1571フロッピー ディスク ドライブには、それぞれ 1 つの CIA が搭載されていました。さらに、Amigaホーム コンピュータとCommodore 1581フロッピー ディスク ドライブでは、8520 と呼ばれる CIA 回路の改良版が採用されています。8520 は、TOD 回路が簡略化されていることを除き、機能的には 6526 と同等です。CIA の前身はPIAです。

CIA には 2 つの8 ビット双方向パラレル I/O ポートがありました。各ポートには対応するデータ方向レジスタがあり、各データ ラインを個別に入力モードまたは出力モードに設定できました。これらのポートを読み取ると、設定されたデータ方向に関係なく、常に個々のラインのステータスが返されました。

内部の双方向 8 ビットシフト レジスタにより、CIA はシリアル I/O を処理できるようになりました。チップは外部ソースからクロックされたシリアル入力を受け入れ、内蔵のプログラム可能なタイマーの 1 つでクロックされたシリアル出力を送信できます。8ビット シリアル転送が完了するたびに割り込みが生成されました。複数のコンピューターのシフト レジスタとクロック出力を接続することで、単純な「ネットワーク」を実装することができました。2 MHz バージョンの最大ビットレートは 500 kbit/s です。

CIA には、以前の6522 VIAのシリアルシフトレジスタのバグの修正が組み込まれています。CIA は元々、ディスクドライブとの高速通信を可能にするために考案されましたが、VIC-20とのディスクドライブの互換性を維持するという要望のため、最終的には使用できませんでした。実際には、 1541ドライブのファームウェアは 、C64 の ビデオプロセッサの動作を回避するために、VIC-20 の前身よりもさらに遅くする必要がありました。この動作は、画面を描画するときに、512 マイクロ秒ごとに 40 マイクロ秒間CPU をオフにし、そのタイムスライスではバスをリッスンできず、ビットを見逃すリスクがありました。^{[1] [2]}

2 つのプログラム可能なインターバル タイマーが利用可能で、それぞれサブマイクロ秒の精度を備えています。各タイマーは、16 ビットの 読み取り専用でプリセット可能なダウン カウンターと、対応する 16 ビットの書き込み専用 ラッチで構成されます。タイマーが開始されると、タイマーのラッチが自動的にカウンターにコピーされ、カウンターはアンダーフローが発生するまでクロック サイクルごとに減少します。アンダーフローが発生すると、 CIA が割り込みを生成するように構成されている場合は、割り込みが生成されます。

タイマーは、アンダーフロー後に停止する「ワンショット」モード、またはラッチ値を再ロードしてタイマー サイクルを新たに開始する「連続」モードのいずれかで実行できます。割り込みを生成するだけでなく、タイマー出力を 2 番目の I/O ポートにゲートすることもできます。

Commodore 64およびCommodore 128で構成されているように、CIA のタイミングは Ø2 システム クロック (公称 1 MHz)によって制御されていました。つまり、タイマーは約 1 マイクロ秒間隔で減分され、正確な時間はシステムがNTSCまたはPALビデオ標準のどちらを使用しているかによって決まります。C-128 ではクロック ストレッチが採用されていたため、CIA のタイミングはシステムが SLOW モードまたは FAST モードのどちらで実行されているかによって影響を受けませんでした。

タイマー B をタイマー A のアンダーフローをカウントするようにプログラムすることで、比較的長いタイミング間隔を生成することができました。両方のタイマーに最大間隔値 65,535 がロードされた場合、タイミング間隔は 1 時間 11 分 34 秒になります。

CIA にはリアルタイム クロックが組み込まれており、インターバル タイマーのマイクロ秒単位の精度よりも人間のニーズに適した計時デバイスを提供します。時間は、アメリカの 12 時間 AM/PM 形式で保持されます。TOD クロックは、時間 (ビット 7 は AM/PM フラグとして機能します)、分、秒、10 分の 1 秒の 4 つの読み取り/書き込みレジスタで構成されています。すべてのレジスタは BCD 形式で読み取られるため、エンコード/デコード プロセスが簡素化されます。

レジスタから読み取ると、常に時刻が返されます。時刻の取得中に桁上げエラーが発生しないように、時間レジスタを読み取ると、レジスタの更新が直ちに停止されます。内部の計時精度には影響しません。10 分の 1 レジスタが読み取られると、更新が再開されます。時間レジスタ以外のレジスタは「オンザフライ」で読み取ることができるため、実行中の TOD クロックをタイマーとして使用することが実用的なアプリケーションになります。ただし、時間レジスタが読み取られた場合は、その後 10 分の 1 レジスタを読み取ることが不可欠です。そうしないと、すべての TOD レジスタが「フリーズ」したままになります。

時間を設定するには、適切な BCD 値をレジスタに書き込む必要があります。時間レジスタへの書き込みアクセスにより、時計は完全に停止します。10 分の 1 レジスタに値が書き込まれるまで、時計は再開しません。システムのメモリ マップにレジスタが表示される順序により、正しい順序でレジスタに書き込むには、単純なループだけが必要です。10 分の 1 レジスタのみに書き込んで時計を「微調整」することは許可されています。その場合、ハードウェア リセットの後、時計は 1:00:00.0 から開始されます。

計時機能に加えて、TOD は任意の時間に割り込み要求を生成するように設定することで、アラーム クロックとして機能するように設定できます。多くの 6526 のバグ (以下のエラッタも参照) により、アラーム時間の秒数が正確に 0 のときに、アラーム IRQ が常に発生するとは限りません。回避策としては、アラームの 10 分の 1 の値を 0.1 秒に設定します。

TOD クロックの内部回路は、50 Hz または 60 Hz の正弦波信号で駆動するように設計されています。C-64 および C-128(D) で使用されているように、コンピュータの電源は主電源からそのような信号を供給し、長期ドリフトがほとんどない安定したタイムキーパーを実現しました。両方の電源周波数で動作できるため、6526 の 1 つのバージョンを、50 Hz または 60 Hz 電源の国で稼働するコンピュータで使用できます。一般に信じられていることとは異なり、NTSCまたはPALビデオ規格は主電源周波数に直接リンクされていないことに注意してください。また、一部のコンピュータでは、TOD クロック周波数が主電源から取得されていませんでした。たとえば、Commodore SX-64のNTSCおよびPALの両方のバリアントは、専用の水晶から供給される 60 Hz TOD クロックを使用します。たとえば、 Commodore 64のKERNALオペレーティング システムは、システム起動時にビデオ標準を決定しますが、50 Hz 駆動のマシンで、提供された TOD クロック周波数を識別したり、CIA を正しく初期化したりしようとはしません。したがって、いずれかの CIA の TOD 機能を使用して提供された周波数を決定し、それに応じて CIA フラグを設定するのは、アプリケーション ソフトウェアの責任です。これを怠ると、クロックが正しい時間からすぐにずれてしまう可能性があります。

AmigaやCommodore 1581ディスク ドライブで使用されている CIA の 8520 リビジョンでは、時刻クロックが6526 の BCD形式に代わる 24 ビットのバイナリ カウンターに変更されました。ただし、その他の動作は同様でした。

CIA には、1 MHz (6526)、2 MHz (6526A)、3 MHz (6526B) のバージョンがありました。パッケージはJEDEC標準の 40 ピンセラミックまたはプラスチック DIPでした。8520 CIA は、改良された時刻クロックを備え、Amigaコンピューターで使用されました。

Commodore は、コスト削減されたCommodore 1571用の縮小版 (レジスタが 4 つだけ) の CIA のようなロジックを、他の機能も含む 5710 と呼ばれるゲートアレイのC128DCR ( Commodore 128 を参照) 内に組み込みました。5710 CIA には、CIA6526 相当のタイマー A 値 5 にハードワイヤードされた高速シリアル インターフェイス用のシリアル クロックがあり、送信時に 1 ビットあたり 5μs の時間が発生します。これは、元のCommodore 1571の 6526 CIA のタイマー A 値 6 とは異なります。5710 CIA にはタイマーもタイマー制御レジスタもありません。2 つのポート レジスタと、シリアル シフターとそのイベントを制御するレジスタのみが含まれます。

前述のアラーム クロック割り込みバグに加えて、多くの CIA には、割り込み制御レジスタ(ICR) が実際に割り込みが発生するはずの時間より 1 クロック サイクルまたは 2 クロック サイクル前に読み取られた場合、タイマー B ハードウェア割り込みを生成できないという欠陥がありました。この欠陥と、コモドール提供の (8 ビット) オペレーティング システムの論理エラーにより、コモドール 64およびコモドール 128コンピューターを高ボーレートで実行しているときに、疑似RS-232エラーが頻繁に発生しました。

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• MOS 6526 CIA データシート (GIF 形式、圧縮)
• MOS 6526 CIA データシート (PDF 形式)