Memoria RAM en la sombra (Acorn)

Shadow RAM , en los microordenadores Acorn BBC Micro , Master-series y Acorn Electron, es el nombre que recibe una implementación especial del búfer de fotogramas para liberar memoria principal y que esta pueda ser utilizada por el código del programa y los datos. Algunas implementaciones de Shadow RAM también permiten gráficos con doble búfer .

Las máquinas BBC Micro, Master-series y Electron utilizan los procesadores 6502 y 65C102 de 8 bits con un espacio de direcciones de 16 bits . Este espacio de direcciones se divide en 32 KB de RAM ( 0x0000 a 0x7FFF ), 16 KB de espacio de direcciones paginado lateralmente ( 0x8000 a 0xBFFF ) y 16 KB de espacio del sistema operativo ( 0xC000 a 0xFFFF ). La memoria de vídeo o de pantalla se asigna normalmente desde 0x7FFF hacia abajo según sea necesario, ocupando tan solo 1 KB para el modo Teletexto 7 (y, por lo tanto, la región de 0x7C00 a 0x7FFF ), o hasta 20 KB para los modos 0-2 (y, por lo tanto, la región de 0x3000 a 0x7FFF ). Por lo tanto, la memoria de pantalla puede ocupar una cantidad considerable de los 32 KB de RAM disponibles de acceso directo.

La RAM de sombra es un bloque de RAM que puede considerarse que reside en paralelo al mapa de memoria normal y al que el sistema accede solo bajo ciertas condiciones. Cuando se habilita la RAM de sombra, la región de memoria que normalmente se usa para la memoria de pantalla queda disponible para su uso en programas BASIC y para aplicaciones que emplean interfaces de sistema operativo documentadas oficialmente. Dado el requisito máximo de 20  KB para la memoria de pantalla en los sistemas en cuestión, esta cantidad de RAM se proporciona como RAM de sombra. ^{[ 1 ]}

Shadow RAM venía instalado de serie en el BBC Micro Model B+ y en la serie BBC Master, pero era una característica opcional proporcionada por expansiones de terceros en sistemas BBC Micro anteriores y en el Acorn Electron. El producto Aries-B20, vendido inicialmente por Cambridge Computer Consultants, ^{[ 2 ]} ofrecía 20  KB de Shadow RAM para el BBC Model B, desviando de forma transparente los accesos que no eran del framebuffer a la Shadow RAM para direcciones en la  región de memoria de vídeo de 20 KB. ^{[ 1 ]} La Master RAM Board, fabricada por Slogger, ofrecía una funcionalidad similar para el Electron. ^{[ 3 ]}

En sistemas basados ​​en el modelo BBC B+, como la estación de trabajo Acorn Cambridge , la memoria de pantalla puede residir en RAM convencional o en RAM de sombra. Un chip de lógica de matriz programable (PAL) controla el acceso a la memoria y expone la memoria de pantalla a la CPU redirigiendo los accesos a la memoria a las ubicaciones de memoria apropiadas. Cuando el modo de sombra está habilitado, el chip PAL supervisa las direcciones de las instrucciones obtenidas por la CPU, y cuando dichas instrucciones se han obtenido de un rango de memoria de 0xA000 a 0xAFFF o de 0xC000 a 0xDFFF , se consideran parte de los controladores VDU que pueden acceder a la memoria de pantalla. ^{[ 4 ]}

En consecuencia, todos los accesos a memoria realizados por instrucciones obtenidas de estas regiones del controlador VDU que luego acceden a memoria en el rango 0x3000 a 0x7FFF se consideran accesos a la memoria de pantalla, y el chip PAL activa una señal para seleccionar el banco de memoria "en sombra" de 20 KB para dichas instrucciones, de modo que puedan leer o escribir en la pantalla. Todos los demás accesos a RAM mientras se está en modo sombra se dirigen a una región contigua de RAM desde 0x0000 a 0x7FFF (si está expuesta) que no aloja la memoria de pantalla. Mientras tanto, en modo no sombra o "normal", esta misma región contigua sí aloja la memoria de pantalla, como es la convención en la arquitectura tradicional de BBC Micro, y la memoria en sombra no es accesible. ^{[ 4 ]} 

A diferencia de las tarjetas de expansión para sistemas anteriores, la implementación de la memoria RAM de sombra en BBC Master permite seleccionar entre la memoria de sombra y la memoria principal para usarla como memoria de pantalla, lo cual se realiza mediante el Registro de Control de Acceso. ^{[ 9 ]} Al alternar entre la memoria principal y la de sombra en fotogramas alternos, se podía usar vídeo con doble búfer. Acorn proporcionó un programa de demostración en BASIC que mostraba una animación de nubes desplazándose con y sin doble búfer. El videojuego Firetrack también usaría doble búfer si la memoria RAM de sombra estuviera presente.

En el BBC Master (y también en el BBC Model B+ ^{[ 10 ]} ), la memoria RAM en la sombra se activa configurando el bit más significativo del número de modo de memoria. Por ejemplo, para usar el modo 1 con la memoria RAM en la sombra habilitada, se selecciona el modo 129 (128 combinado con 1).

Otra diferencia significativa entre la implementación de RAM de sombra del Master y las implementaciones anteriores que también ofrecían 32  KB de RAM de sombra es la asignación de los 12  KB adicionales más allá de los 20  KB que ocultan la memoria de pantalla. En lugar de que esta memoria ocupe una sola región de 0x8000 a 0xAFFF en el espacio de RAM lateral, como ocurre con el producto Aries-B32 y el BBC Model B+, ocupa dos regiones en el Master como "RAM privada": una región de 4 KB de 0x8000 a 0x8FFF que contiene definiciones de teclas de función , espacio de trabajo para el sistema operativo y definiciones de caracteres y fuentes; una región de 8 KB de 0xC000 a 0xDFFF que contiene ROM paginada (lateral) y espacio de trabajo del sistema operativo. De este modo, el Master pudo admitir la redefinición del conjunto de caracteres y asignar memoria a los sistemas de archivos sin que se redujera la cantidad de RAM disponible para el usuario. ^{[ 11 ]}  

Surgió una disputa entre los diseñadores de la placa de memoria RAM Aries-B20 (Aries Computers Limited) y otras dos empresas que ofrecían productos similares, Raven Micro Products y Watford Electronics , por la supuesta infracción de la patente GB2137382A, que describía las técnicas empleadas en el diseño de la placa Aries-B20. ^{[ 12 ]} Los productos involucrados fueron la Raven Micro Products (Raven-20) y la Watford Electronics (placa de expansión de RAM de 32 KB). Finalmente, en 1986, Watford Electronics adquirió Aries Computers en una operación multimillonaria que incluía las patentes en cuestión, y posteriormente Watford vendió los productos de Aries junto con los suyos propios. ^{[ 13 ]}