Comodoro 128

En 1984, un año antes del lanzamiento del Commodore 128, Commodore lanzó el Plus/4. Aunque estaba dirigido a un mercado empresarial de gama baja que no podía permitirse el coste relativamente alto ni los requisitos de formación de los primeros compatibles con IBM PC, la prensa especializada en Commodore lo percibió como una continuación del 64 y se esperaba que mejorara las capacidades de ese modelo. Si bien las capacidades gráficas y de sonido del C64 se consideraban generalmente excelentes, la respuesta al Plus/4 fue de decepción. Tras su lanzamiento, la prensa especializada en Commodore recomendó repetidamente un nuevo ordenador llamado "C-128" con mayor capacidad de RAM, una pantalla de 80 columnas como era habitual en los ordenadores empresariales, un nuevo lenguaje de programación BASIC que facilitara a los programadores el uso de los gráficos y el sonido del ordenador sin recurrir a PEEK y POKE , una nueva unidad de disquete que mejorara la notoriamente lenta velocidad de transferencia predeterminada del 1541 (sin cargador rápido), así como compatibilidad total con el C64. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

Los diseñadores del C128 lograron abordar la mayoría de estas preocupaciones. Un nuevo chip, el VDC , proporciona al C128 una pantalla compatible con CGA a color de 80 columnas (también llamada RGBI por rojo-verde-azul más intensidad ). El entonces nuevo microprocesador 8502 es completamente retrocompatible con el 6510 del C64, pero puede funcionar al doble de velocidad si se desea. El Commodore BASIC 2.0 del C64 fue reemplazado por BASIC 7.0, que incluye comandos de programación estructurada del BASIC 3.5 del Plus/4, así como palabras clave diseñadas específicamente para aprovechar las capacidades de la máquina. Se agregaron un editor de sprites y un monitor de lenguaje máquina . La parte del editor de pantalla del Kernal se mejoró aún más para admitir un modo de inserción y otras funciones a las que se accedía mediante combinaciones de teclas ESC, así como una función de ventana rudimentaria, y se reubicó en una ROM separada . El chip VIC-II que controla la pantalla de 40 columnas solo puede operar a 1  MHz, por lo que la pantalla de 40 columnas aparece desordenada en FASTel modo. En el modo de 80 columnas, el editor aprovecha las características del VDC para proporcionar texto parpadeante y subrayado, activado mediante códigos de escape , además del texto invertido estándar de Commodore. ^{[ 13 ]} El modo de 80 columnas del C128 puede mostrar caracteres en minúscula junto con caracteres gráficos PETSCII ; el modo de 40 columnas está sujeto a la misma restricción de "mayúsculas y minúsculas" o "mayúsculas más gráficos" que los Commodores anteriores. ^{[ 14 ]} Los modos de 40 y 80 columnas son independientes y ambos pueden estar activos al mismo tiempo. Un programador con una pantalla compuesta y RGB puede usar una de las pantallas como "bloc de notas" o para soporte rudimentario de múltiples búferes. La pantalla activa se puede cambiar con + . ^{[ 15 ]} Se añadió un botón de reinicio de hardware al sistema. Sin embargo, el teclado no se cambió al diseño Selectric que se había convertido en estándar, sino que conservó el mismo diseño derivado del ADM-3A que en los modelos anteriores de Commodore.ESCX

Los monitores NTSC C128 funcionan con cualquier monitor tipo CGA ( TTL RGB a 15  kHz/60  Hz), como el IBM 5153. Sin embargo, los modelos PAL del C128 funcionan a 50  Hz y no son compatibles con la mayoría de los monitores CGA, que requieren una  frecuencia de actualización de 60 Hz.

Se introdujeron dos nuevas unidades de disco junto con el C128: la efímera 1570 de una sola cara y la 1571 de doble cara . Se anunció un modelo de doble disco 1572 , pero nunca se produjo. Más tarde, se introdujo la 1581 de 3,5 pulgadas . La unidad 1581 también tiene más RAM integrada que sus predecesoras, lo que permite abrir un mayor número de archivos a la vez. BASIC 7.0 incluye comandos para admitir la carga y el guardado en disco sin usar el u otro número de dispositivo, y también un comando que lee la información del catálogo de un disco directamente en la memoria de pantalla sin sobrescribir la memoria BASIC como en BASIC 2.0. Además, el C128 introduce el arranque automático del software de disco, una característica estándar en la mayoría de las computadoras personales, pero ausente en las máquinas Commodore hasta ese momento. Los usuarios ya no tienen que escribir . BASIC también agregó un comando para eliminar archivos "splat" (archivos que no se cerraron correctamente y se truncaron a longitud cero). ^{[ 16 ]}DLOADDSAVE,8DIRECTORYLOAD"*",8,1COLLECT

Todas las unidades 1571 normalmente se inician en modo nativo en el C128. Si el usuario cambia al modo C64 pulsando GO 64, la unidad permanece en modo nativo. Pero si el modo C64 se activa manteniendo pulsada la tecla Commodore al encender el equipo, la unidad 1571 pasa al modo 1541. Esta rutina es necesaria para el software que realiza acceso de bajo nivel a la unidad.

El C128 tiene el doble de RAM que el C64, una proporción mucho mayor de la cual está disponible para la programación en BASIC, debido al nuevo chip de conmutación de bancos MMU . Esto permite que el código del programa BASIC se almacene por separado de las variables, lo que mejora enormemente la capacidad de la máquina para manejar programas complejos, acelera la recolección de basura y facilita la depuración para el programador. Un programa en ejecución puede ser STOPped, su código editado, los valores de las variables inspeccionados o alterados en modo directo , y la ejecución del programa reanudada con la tabla de variables intacta usando el comando de BASIC GOTO. ^{[ 17 ]} Aunque otros BASIC admiten el CONTcomando para reiniciar la ejecución sin borrar las variables, editar cualquier código hace que se borren. ^{[ 18 ]} Se pueden cargar diferentes configuraciones de memoria usando BANKel comando de BASIC. ^{[ 19 ]}

BASIC 7.0 tiene un conjunto completo de comandos para gráficos y manejo de sonido, así como los comandos de disco de BASIC 4.0 y una limpieza de basura mejorada, y soporte para programación estructurada a través de bucles IF...THEN...ELSE, DO...WHILEy .WHILE...WEND

Como desventaja, BASIC 7.0 funcionaba considerablemente más lento que BASIC 2.0 a menos que  se utilizara el modo de 2 MHz debido a su  tamaño de 28 KB (un aumento del 250 % con respecto a BASIC 2.0) y a la necesidad de cambiar de banco para acceder a las variables del programa y al texto del programa BASIC (si este último tenía una longitud superior a 16k).

La ROM del 128 contiene un huevo de Pascua : al ingresar el comando SYS 32800,123,45,6en modo nativo, se revela una pantalla con una lista de los principales desarrolladores de la máquina seguida del mensaje Link arms, don't make them."Además, al ingresar las palabras clave QUITo OFFse producirá un ?UNIMPLEMENTED COMMAND ERROR. Estos comandos son remanentes del intérprete BASIC destinado a una computadora portátil LCD planificada pero nunca producida y estaban destinados a salir del intérprete BASIC e ignorar la entrada del teclado durante la ejecución de programas sensibles, respectivamente.

Las mayores capacidades de hardware del C128, especialmente el aumento de la memoria RAM, la resolución de la pantalla y la velocidad del bus serie, lo convirtieron en una plataforma más capaz que el C64 para ejecutar el sistema operativo gráfico GEOS .

El segundo de los dos procesadores del C128 es el Zilog Z80, que permite al C128 ejecutar CP/M. El C128 se envió con CP/M 3.0 (también conocido como CP/M Plus, que es retrocompatible con CP/M 2.2) y emulación de terminal ADM31/3A . Había un cartucho de CP/M disponible para el C64, pero era caro y de utilidad limitada ya que la unidad 1541 no puede leer los discos con formato MFM en los que se distribuía el software CP/M. El software tenía que estar disponible en discos específicos de Commodore formateados con el esquema de codificación GCR . Commodore puso a disposición versiones de PerfectCalc y PerfectWriter , derivado de EMACS , ^{[ 20 ]} y los grupos de usuarios de Commodore a veces tenían una selección de disquetes de CP/M, pero la limitada disponibilidad de software anuló uno de los principales atractivos de CP/M: su enorme biblioteca de software. Además, los cartuchos solo funcionan en los primeros modelos de C64 de 1982 y son incompatibles con las unidades posteriores. Dado que también eran incompatibles con el C128, el equipo de diseño decidió dar soporte a CP/M integrando el Z80 en la placa base.

El C128 ejecuta CP/M notablemente más lento que la mayoría de los sistemas CP/M dedicados, ya que el procesador Z80 funciona a una velocidad efectiva de solo2 MHz  . Esto se debía a que el bus del sistema del C128 estaba diseñado para las CPU 65xx. Estas CPU gestionan el direccionamiento de datos y memoria de forma muy diferente a la Z80. CP/M también funcionaba más lentamente por varias razones, como la necesidad de ceder el control al 8502 para cualquier operación de E/S o procesamiento de interrupciones. Por estos motivos, pocos usuarios ejecutaban software CP/M en el C128.

Cuando se enciende el C128, el Z80 se activa primero y ejecuta una pequeña ROM de arranque en la dirección $0-$FFF para comprobar la presencia de un disco CP/M. Si no se detecta ninguno, el control pasa al 8502 y se inicia el modo nativo del C128.

En la práctica, el modo CP/M requiere una unidad 1571 o 1581 para ser útil, ya que una 1541 no puede leer discos MFM y funcionará mucho más lento debido a que no admite el modo ráfaga del C128. No obstante, los discos de arranque CP/M deben estar en el formato GCR nativo de la unidad; los discos MFM no se pueden usar para arrancar, solo se pueden leer una vez que el usuario ya está en CP/M. Esto se debe a que el código necesario para operar la unidad en modo MFM se carga como parte del proceso de arranque. Además, generalmente se requiere el modo de 80 columnas, ya que la mayoría del software CP/M espera una pantalla de 80 columnas. El C128 emula un terminal ADM-3A en modo CP/M, por lo que el software deberá configurarse para ello. Además de los comandos estándar del terminal ADM-3A, hay varios comandos adicionales disponibles para usar las funciones del VIC-II y el VDC, incluyendo la configuración del color del texto y del fondo. El intérprete de comandos de CP/M (aunque no es una aplicación) incluye una medida de seguridad para evitar que el usuario introduzca un código de control que haga que el texto y el fondo tengan el mismo color, lo que haría que el texto fuera invisible y obligaría al usuario a reiniciar el equipo. Si esto ocurre, se mostrará por defecto un fondo gris con texto marrón.

El modo CP/M es muy diferente de los entornos operativos a los que están acostumbrados los usuarios de Commodore. Mientras que Commodore DOS está integrado en la ROM de las unidades de disco de Commodore y se suele acceder a él mediante BASIC, CP/M requiere el uso de un disquete de arranque y la introducción de comandos concisos heredados de las plataformas de minicomputadoras . Los programas CP/M tienden a carecer de la facilidad de uso de la mayoría de las aplicaciones de Commodore.

En el modo CP/M, es posible ejecutar MBASIC , la versión de Microsoft de BASIC-80 para CP/M. Comparado con el BASIC 7.0 nativo, MBASIC es conciso y limitado en sus capacidades, requiriendo el uso de combinaciones de teclas al estilo de la terminal para editar líneas de programa o mover el cursor de texto, y carece de funciones de sonido o gráficos. Además, Commodore BASIC tiene coma flotante de 40 bits, lo que representa un punto intermedio entre la coma flotante de 32 bits de MBASIC y las variables de doble precisión de 64 bits. MBASIC también ofrece solo 34 KB de espacio libre para el programa, frente a los aproximadamente 90 KB de BASIC 7.0.

El CBIOS de CP/M (la parte de CP/M que interactúa con el hardware) no interactúa directamente con el hardware como en la mayoría de las implementaciones de CP/M; en cambio, llama a las rutinas del kernel para el manejo de interrupciones y E/S. Cuando se necesita usar el kernel, el Z80 usa las rutinas en $FFD0 - $FFEF para pasar datos de parámetros al 8502, que luego se activa y el Z80 se desactiva. Una vez que la rutina del kernel termina de ejecutarse, el control se devuelve al Z80. Se informó que el programador encargado de portar CP/M al C128 tenía la intención de que el CBIOS interactuara con el hardware directamente en lenguaje máquina Z80, pero tuvo grandes dificultades con los chips VDU, ya que eran propensos al sobrecalentamiento y la autodestrucción. La VDU también sufrió numerosas revisiones de hardware mientras el C128 estaba en desarrollo y el programador de CP/M no pudo hacer que su código funcionara correctamente, por lo que el equipo de ingeniería del C128 solicitó en su lugar que simplemente reescribiera el CBIOS para pasar llamadas de función al 8502. ^{[ 21 ] [ 22 ]}

Al incorporar las ROMs originales de BASIC y Kernel de C64 en su totalidad (16  KB en total), el C128 logra una compatibilidad de casi el 100 por ciento con el Commodore 64. Se puede acceder al modo C64 de tres maneras:

1. Mantén pulsada la tecla con el logotipo de Commodore durante el arranque.
2. Introducir el GO 64comando y luego responder Ya la ARE YOU SURE?solicitud, en BASIC 7.0. ^{[ 23 ]}
3. Arrancando con un cartucho de C64 conectado.

Al conectar a tierra las líneas /EXROM y/o /GAME del puerto de cartuchos, el ordenador se iniciará automáticamente en modo C64. Esta función reproduce fielmente el comportamiento del C64 cuando se conecta un cartucho (como BASIC de Simons ) al puerto y activa cualquiera de estas líneas. Sin embargo, a diferencia de un C64 real, donde la acción de cambio de mapa de memoria de estas líneas se implementa directamente en el hardware, el código de inicio del firmware Z80 del C128 consulta estas líneas al encenderse y cambia de modo según sea necesario. Los cartuchos en modo nativo del C128 son reconocidos e iniciados por el kernel mediante la consulta de ubicaciones definidas en el mapa de memoria.

El modo C64 reproduce casi a la perfección las características de un C64 físico. La MMU, el Z80 y el modo ráfaga IEC están desactivados en el modo C64; sin embargo, todas las demás características del hardware C128, incluyendo la VDU y  el modo de 2 MHz, siguen estando disponibles. Las teclas extendidas del teclado C128 pueden leerse mediante lenguaje máquina, aunque las rutinas del kernel solo reconocen las teclas que existen en el C64. Algunos juegos son capaces de detectar si se está ejecutando un C128 y cambiar al  modo de 2 MHz durante el retroceso vertical para un rendimiento más rápido.

En los C128 norteamericanos, cuando están en modo C64, incluso la ROM de caracteres (fuente) cambia con respecto a la del modo C128. Los primeros prototipos del C128 tenían una sola ROM, con un conjunto de caracteres ligeramente mejorado respecto al del C64. Pero algunos programas del C64 leen la ROM de caracteres como datos y fallan de diversas maneras en un C128. Por lo tanto, al C128 se le dotó de una ROM de caracteres de doble tamaño, que proporciona la fuente del C128 en modo C128 y la fuente del C64 en modo C64. Los modelos internacionales del C128 utilizan la fuente del C64 sin modificar en ambos modos, ya que la segunda mitad de la ROM de caracteres está dedicada a la fuente internacional (que contiene, por ejemplo, caracteres acentuados o diéresis alemanas ).

Algunos de los pocos programas de C64 que fallan en un C128 se ejecutan correctamente al presionar la tecla (o la tecla ASCII/National en los modelos internacionales de C128). Esto se debe al puerto de E/S integrado de mayor tamaño de la CPU del C128. Mientras que la tecla presente tanto en el C64 como en el C128 es simplemente un pestillo mecánico para la tecla izquierda, la tecla del C128 se puede leer a través del puerto de E/S integrado del 8502. Algunos programas de C64 se confunden con este bit de E/S adicional; al mantener la tecla presionada, la línea de E/S se pone en nivel bajo, lo que coincide con la configuración del C64 y resuelve el problema.⇪ Caps LockSHIFT LOCK⇧ Shift⇪ Caps Lock⇪ Caps Lock

Algunos programas de C64 escriben en $D030 (53296), a menudo como parte de un bucle que inicializa los registros del chip VIC-II . Este registro mapeado en memoria, no utilizado en el C64, determina la frecuencia del reloj del sistema. Dado que este registro es completamente funcional en modo C64, una escritura inadvertida puede alterar la visualización de 40 columnas al cambiar la CPU a 2 MHz, frecuencia a la cual el procesador de vídeo VIC-II no puede producir una visualización coherente. Afortunadamente, pocos programas sufren este fallo. En julio de 1986, la Gazette de COMPUTE! publicó un programa que explotaba esta diferencia utilizando una interrupción de trama para habilitar el modo rápido cuando se alcanzaba la parte inferior de la pantalla visible y luego deshabilitarlo cuando la renderización de la pantalla comenzaba de nuevo en la parte superior. Al utilizar la frecuencia de reloj más alta durante el período de borrado vertical , se mantiene la visualización de vídeo estándar a la vez que se aumenta la velocidad de ejecución general en aproximadamente un 20 por ciento. ^{[ 24 ] [ 25 ]}

Algunos programas de C64 carecían de efectos de sonido y música porque en un C64 la página de memoria $D4xx del chip SID también se reflejaba en las páginas $D5xx, $D6xx y $D7xx, mientras que en un C128 solo se podía acceder a ella a través de la página $D4xx. Esto no es un problema común, ya que la guía de referencia del C64 solo describe los registros en $D4xx con detalle, mientras que describe $D5xx-$D8xx simplemente como "IMÁGENES SID", lo que hace que la mayoría de los programas accedan a ellos a través de la página $D4xx y, por lo tanto, reproduzcan el sonido correctamente en un C128.

Una forma sencilla de diferenciar entre un C64 de hardware y un C128 que opera en modo C64, normalmente utilizado desde dentro de un programa en ejecución, es escribir un valor distinto en $FF (255)la dirección de memoria$D02F (53295) , un registro que se utiliza para decodificar las teclas adicionales del C128 (el teclado numérico y algunas otras teclas). En el C64, esta ubicación de memoria siempre contendrá el valor $FFsin importar lo que se escriba en ella, pero en un C128 en modo C64 el valor de la ubicación —un registro mapeado en memoria— puede cambiar. Por lo tanto, comprobar el valor de la ubicación después de escribir en ella revelará la plataforma de hardware real.

Para manejar las cantidades relativamente grandes de ROM y RAM (diez veces el tamaño de la 8502)(espacio de direcciones de 64  KB ) el C128 utiliza el chip MMU 8722 para crear diferentes mapas de memoria, en los que aparecerían diferentes combinaciones de RAM y ROM según patrones de bits escritos en el registro de configuración de la MMU en la dirección de memoria $FF00 . Otra característica de la unidad de gestión de memoria es permitir la reubicación de la página cero y la pila .

Aunque el C128 teóricamente admite 256 KB de RAM en cuatro bloques, la placa de circuito impreso no dispone de ninguna disposición para añadir esta RAM adicional, ni la MMU puede acceder a más de 128 KB. Por lo tanto, si la MMU se programa para acceder a los bloques 2 o 3, lo único que se consigue es una copia de la RAM de los bloques 0 y 1.

Dado que los registros de E/S y las ROM del sistema se pueden deshabilitar o habilitar libremente, además de estar ubicados en cualquiera de los bancos de RAM y el VIC-II configurado para usar cualquiera de los bancos para su espacio de memoria, son posibles hasta 256 configuraciones de memoria, aunque la gran mayoría de ellas son inútiles (por ejemplo, son posibles combinaciones inviables como la ROM del kernel en el banco 0 y los registros de E/S en el banco 1). Debido a esto, la instrucción BANK de BASIC permite al usuario seleccionar 15 de las disposiciones más útiles, siendo el Banco 15 el predeterminado al encender. Este predeterminado coloca las ROM del sistema, los registros de E/S y el texto del programa BASIC en el bloque 0, mientras que el bloque 1 es utilizado por las variables del programa BASIC. El texto del programa BASIC y las variables pueden extenderse hasta $FFEF . Pero como el bloque 0 contiene las ROM y los registros de E/S desde $4000 en adelante, BASIC utiliza una rutina de conmutación interna para leer el texto del programa por encima de $3FFF .

Los 1k superior e inferior de RAM ( $0 – $3FF y $FF00 - $FFFF ) son RAM "compartida", visibles desde ambos bloques. La MMU permite que cualquiera de ellos se expanda en incrementos de hasta 16k. El rango $0 – $3FF contiene la página cero y la pila, mientras que $FF00 - $FFFF contiene los registros de la MMU y los vectores de reinicio. Estas áreas siempre son compartidas y no se pueden cambiar a RAM no compartida. La RAM compartida siempre es el banco opuesto al que está usando actualmente la CPU, por lo tanto, si se selecciona el banco 0, cualquier lectura o escritura en la RAM compartida se referirá a las ubicaciones correspondientes en el banco 1 y viceversa. El VIC-II se puede configurar para usar cualquiera de los bancos de RAM y, a partir de ahí, su ventana normal de 16k. Mientras que en el C64, el VIC-II solo puede ver la ROM de caracteres en los bancos 2 y 4 de su espacio de memoria, el C128, por otro lado, permite habilitar o deshabilitar la ROM de caracteres para cualquier banco del VIC-II a través del registro en $1 . Además, existen dos conjuntos de memoria RAM de color: uno visible para la CPU y el otro para el VIC-II, y el usuario puede seleccionar qué chip ve cuál.

En el modo CP/M, el prefijo del segmento de programa y el área de programa transitoria residen en el banco 1, y los registros de E/S y el código del sistema CP/M en el banco 0.

La RAM del C128 se puede ampliar desde los 128  KB estándar hasta 256, 512 o incluso 1024  KB, ya sea utilizando módulos de expansión de memoria comerciales o fabricando uno a partir de esquemas disponibles en internet. ^{[ 26 ]}

Las unidades de expansión de RAM de Commodore utilizan un controlador DMA externo 8726 para transferir datos entre la RAM del C128 y la RAM de la unidad de expansión.