Motorola 6845หรือMC6845เป็น ตัวควบคุมการแสดงผลที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในคอมพิวเตอร์ 8 บิตในช่วงทศวรรษ 1980 ^{[ 1 ] [ 2 ]}เดิมทีตั้งใจไว้สำหรับการออกแบบที่ใช้ CPU Motorola 6800และได้รับหมายเลขชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้อง แต่ถูกนำไปใช้กันอย่างแพร่หลายร่วมกับโปรเซสเซอร์อื่นๆ และพบได้บ่อยที่สุดในเครื่องที่ใช้Zilog Z80และMOS 6502

ชิป 6845 ไม่ใช่โซลูชันการแสดงผลแบบครบวงจรในตัวมันเอง หน้าที่หลักของชิปคือการกำหนดเวลาการเข้าถึงหน่วยความจำแสดงผลอย่างถูกต้อง และคำนวณที่อยู่หน่วยความจำของส่วนถัดไปที่จะวาด จากนั้นวงจรอื่นๆ ในเครื่องจะใช้ที่อยู่จากชิป 6845 เพื่อดึงรูปแบบและวาดออกมา การใช้งานฮาร์ดแวร์นั้นขึ้นอยู่กับผู้ออกแบบและมีความหลากหลายอย่างมากในแต่ละเครื่อง ชิป 6845 ออกแบบมาสำหรับจอแสดงผลแบบตัวอักษร แต่ก็สามารถใช้กับกราฟิกแบบพิกเซลได้เช่นกัน ด้วยการเขียนโปรแกรมอย่างชาญฉลาด

การใช้งานที่เป็นที่รู้จักกันดี ได้แก่ การ์ดแสดงผล BBC Micro , Amstrad CPCและVidex VideoTerm สำหรับApple II ^{[ 1} ] นอกจากนี้ยังเป็นส่วนหนึ่งของการ์ดอะแดปเตอร์กราฟิกยุคแรกๆ สำหรับIBM PC จำนวนมาก รวมถึงMDA , Hercules Graphics Card (HGC), Color Graphics Adapter (CGA) และPlantronics Colorplus ^{[ 3 ]}ฟังก์ชันการทำงานของมันถูกทำซ้ำและขยายโดยวงจรแบบกำหนดเองใน อะแดป เตอร์วิดีโอ EGAและVGA ^{สำหรับ พีซี}

เดิมทีออกแบบโดยฮิตาชิในชื่อ^{HD46505 [} 4 ] ^{เวอร์ชันที่}สร้างโดยฮิตาชิมีอยู่ในคอมพิวเตอร์ญี่ปุ่นหลากหลายรุ่น ตั้งแต่ Sony, Sharp, Panasonic และ Casio ต่อมาถูกลอกเลียนแบบในชื่อ MB89321A โดยฟูจิสึ^{[ 5 ]}นอกจากนี้ยังรู้จักกันในชื่อ6845 CRTCหรือCRTC6845ซึ่งหมายถึง " ตัวควบคุม หลอดรังสีแคโทด " เวอร์ชันนี้ถูกใช้ในApricot PCและVictor 9000เพื่อให้จอแสดงผลขาวดำความละเอียด 800x400 พิกเซล

ตัวควบคุม CRT รุ่นลอกเลียนแบบที่พบได้ทั่วไปคือ ตัวควบคุม CRT รุ่น UM6845E ของ บริษัท United Microelectronics Corporation (UMC) ในช่วงสงครามเย็นที่มีการคว่ำบาตรทางเทคโนโลยี ตัวควบคุม 6845 ถูกลอกเลียนแบบในประเทศบัลแกเรียภายใต้ชื่อCM607ตัวควบคุม 6845 มีความคล้ายคลึงและเกี่ยวข้องกับตัวควบคุม6545ที่ผลิตโดยMOS Technology (Commodore Semiconductor Group)และ Rockwell (ในสองเวอร์ชัน) ในภายหลัง

^{[ 6 ]}

ชิปนี้สร้างสัญญาณที่จำเป็นสำหรับการเชื่อมต่อกับจอแสดงผล แบบแรสเตอร์ แต่ไม่ได้สร้างพิกเซล จริง แม้ว่าจะให้ข้อมูลเคอร์เซอร์และข้อมูลการเว้นว่างของวิดีโอแก่สัญญาณวิดีโอพิกเซล (ความเข้ม) ก็ตาม ใช้ในการสร้างการซิงค์แนวนอนและแนวตั้งที่ถูกต้องตามเวลา และให้ที่อยู่ในหน่วยความจำที่จะอ่านพิกเซลหรือชุดพิกเซลถัดไป กระบวนการอ่านค่าดังกล่าว แปลงเป็นพิกเซล และส่งไปยังCRTนั้นเป็นหน้าที่ของวงจรอื่น ด้วยเหตุนี้ ระบบที่ใช้ 6845 อาจมีจำนวนและค่าสีที่แตกต่างกันมาก หรืออาจไม่รองรับสีเลยก็ได้^{[ 6 ]}

รองรับโหมดเอาต์พุตแบบสลับเส้น และไม่สลับเส้น รวมถึงเคอร์เซอร์ข้อความแบบฮาร์ดแวร์ การสร้างสัญญาณซิงค์ประกอบด้วยการสร้างสัญญาณเว้นว่าง วิดีโอแนวนอนและแนวตั้งซึ่งใช้ในการปรับสภาพวงจรสร้างพิกเซลภายนอก นอกจากนี้ยังมีสลักภายในซึ่งเมื่อถูกกระตุ้นจะทำการคัดลอกและเก็บสำเนาของที่อยู่ของวิดีโอไว้เพื่อให้ CPU สามารถอ่านกลับมาได้ในภายหลัง คุณสมบัตินี้มีประโยชน์สำหรับปากกาแสงและปืนแสงซึ่งสามารถทำงานได้โดยการส่งพัลส์ไปยัง 6845 เมื่อลำแสงอิเล็กตรอนผ่าน ทำให้โปรแกรมที่กำลังทำงานอยู่สามารถอ่านตำแหน่งที่ชี้ไปได้ เนื่องจากคุณสมบัตินี้ อะแดปเตอร์วิดีโอคอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่ที่ใช้ 6845 จึงมีอินเทอร์เฟซสำหรับปากกาแสง แม้ว่าโดยปกติแล้วจะเป็นขั้วต่อภายในบนบอร์ดเอง ไม่ใช่ภายนอกคอมพิวเตอร์ และมักจะไม่ได้ระบุไว้ในคู่มือผู้ใช้

เนื่องจากทุกแง่มุมของการกำหนดเวลาวิดีโอสามารถตั้งโปรแกรมได้ เครื่องเดียวจึงสามารถสลับระหว่างการกำหนดเวลา 50 Hz และ 60 Hz ได้ในซอฟต์แวร์ (หรืออัตราการรีเฟรชอื่นๆ ภายในขีดจำกัดของชิป) ชิป 6845 สามารถใช้ขับจอภาพหรือจอแสดงผลแบบแรสเตอร์อื่นๆ ได้

ชิปนี้มี รีจิสเตอร์8 บิตทั้งหมด18 ตัว ที่ควบคุมทุกแง่มุมของจังหวะเวลาของวิดีโอ มีเพียงสองแอดเดรสเท่านั้นที่เปิดเผยให้กับส่วนประกอบภายนอก - แอดเดรสหนึ่งสำหรับเลือกรีจิสเตอร์ภายในที่จะอ่านหรือเขียน และอีกแอดเดรสหนึ่งสำหรับเข้าถึงรีจิสเตอร์นั้น^{[ 7 ]}

ชิป 6845 ออกแบบมาสำหรับจอแสดงผลแบบอักขระ แอดเดรสทุกตัวที่สร้างขึ้นประกอบด้วยสองส่วน คือ แอดเดรสอักขระ 14 บิต และแอดเดรสแถว 5 บิต แอดเดรสอักขระจะเพิ่มขึ้นแบบเชิงเส้น เมื่อชิปส่งสัญญาณซิงค์แนวนอน แอดเดรสแถวจะเพิ่มขึ้น หากแอดเดรสแถวไม่เท่ากับจำนวนแถวต่ออักขระที่ตั้งไว้ในโปรแกรม แอดเดรสอักขระจะถูกรีเซ็ตเป็นค่าที่มันมีอยู่ตอนเริ่มต้นของบรรทัดสแกนที่เพิ่งเสร็จสิ้น มิฉะนั้น แอดเดรสแถวจะถูกรีเซ็ตเป็นศูนย์ และแอดเดรสหน่วยความจำจะเพิ่มขึ้นแบบเชิงเส้นต่อไป ซึ่งจะทำให้ลำดับค่าอักขระเดียวกันถูกอ่านซ้ำจากหน่วยความจำสำหรับแต่ละบรรทัดแรสเตอร์ของแต่ละแถวอักขระ ก่อนที่ 6845 จะเลื่อนแอดเดรสหน่วยความจำไปยังแถวอักขระถัดไปและทำซ้ำรูปแบบเดิม

หากใช้ที่อยู่ตัวอักษรเพื่อค้นหาข้อมูลอ้างอิงตัวอักษรในRAMและใช้ที่อยู่แถวเพื่อเข้าถึงตารางกราฟิกตัวอักษรในROM จะได้จอแสดง ผลโหมดข้อความธรรมดาข้อมูลอ้างอิงตัวอักษรที่อ่านจากหน่วยความจำจะต้องนำมารวมกับที่อยู่แถวเพื่อสร้างที่อยู่สำหรับ ROM กราฟิกตัวอักษร โดยข้อมูลอ้างอิงตัวอักษรจะเลือกชุดรูปแบบเส้นสแกนที่ประกอบเป็นตัวอักษรหนึ่งตัว และที่อยู่แถวจะเข้าถึงชุดนั้นเพื่อเลือกเส้นสแกนหนึ่งเส้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง ที่อยู่ ROM จะถูกแบ่งออกเป็นสองส่วนเพื่อใช้ ROM เป็นอาร์เรย์สองมิติ: มิติแรกเลือกตัวอักษร และมิติที่สองเลือกแถวของรูปแบบกราฟิกของตัวอักษรนั้น

อย่างไรก็ตาม ชิป 6845 เปิดโอกาสให้นักออกแบบสามารถกำหนดเส้นทางบิตของหน่วยความจำและแอดเดรสแถวไปยัง RAM วิดีโอได้ตามต้องการ ด้วยเหตุนี้ คำที่ชิป 6845 เข้าถึงจึงไม่จำเป็นต้องเท่ากับหนึ่งพิกเซลหรือหนึ่งอักขระ ในโหมดตัวอักษรและตัวเลข CGA (ข้อความ) จะมีสองไบต์ต่ออักขระ ซึ่งชิป 6845 จะเข้าถึงตามลำดับ โดยไบต์แรกเป็นไบต์รหัสอักขระ และไบต์ที่สองเป็นไบต์คุณลักษณะอักขระ และบอร์ดจะใช้เนื้อหาของไบต์เหล่านั้น ร่วมกับแอดเดรสแถว เพื่ออ่านข้อมูลฟอนต์จาก ROM และสร้างพิกเซล

การกำหนดเส้นทางบิตที่แตกต่างกัน โดยละเว้น ROM ตัวอักษร สามารถใช้จำลองบัฟเฟอร์เฟรมได้ เนื่องจากข้อจำกัด 128 บรรทัด ทำให้ 6845 ไม่สามารถให้บัฟเฟอร์เฟรมเชิงเส้นขนาดใหญ่ได้ วิธีแก้ปัญหาคือการรวมที่อยู่แถวและที่อยู่ตัวอักษรเพื่อให้ได้เส้นสแกนเชิงเส้นภายในบัฟเฟอร์ที่ไม่เป็นเชิงเส้น วิธีนี้มีข้อดีคือการเขียนโปรแกรมสำหรับจอแสดงผลที่ไม่ใช่ตัวอักษรได้ง่ายขึ้น และการเลื่อนแนวนอนที่ราบรื่นทำได้ง่าย แต่ก็อาจขัดขวางการเลื่อนแนวตั้งที่ราบรื่นได้ ตัวอย่างเช่น โหมดกราฟิก IBM CGA ใช้ขนาดคำหนึ่งไบต์ และแต่ละคำแสดงถึงสี่หรือแปดพิกเซล (ในโหมดกราฟิกความละเอียดปานกลางหรือสูงตามลำดับ) 6845 ถูกกำหนดค่าสำหรับความสูงของตัวอักษร 2 พิกเซล และบิตที่อยู่แถว RA0 ถูกใช้สำหรับบิตที่ 13 ของที่อยู่บัฟเฟอร์เฟรม ด้วยวิธีนี้ สามารถใช้พิกเซลแนวตั้งได้ 200 พิกเซล แม้จะมีข้อจำกัด 128 บรรทัดก็ตาม โหมดกราฟิกบนระบบอื่นๆ ใช้เทคนิคที่คล้ายกัน: ในการ์ดกราฟิก Hercules บิตที่ 12-13 ของแอดเดรสเฟรมบัฟเฟอร์มาจากบิตแอดเดรสแถว RA0-RA1 ทำให้ได้ความละเอียดแนวตั้ง 348 พิกเซลจาก "เส้น" สูง 4 พิกเซลจำนวน 87 เส้น; ส่วน Amstrad CPC ใช้ความสูงของเส้น 8 เช่นเดียวกับในโหมดข้อความ โดยแมปแอดเดรสแถว RA0-RA2 ไปยังแอดเดรสหน่วยความจำ MA11-MA13 และแอดเดรสอักขระ CA0-CA10 ไปยังแอดเดรสหน่วยความจำ MA0-MA10

โหมดการทำงานเหล่านี้เป็นไปได้เพราะชิป 6845 ไม่ได้ทำการบัฟเฟอร์ข้อมูลตัวอักษรใดๆ ในช่วงทศวรรษ 1970, 1980 และในระดับที่น้อยกว่าในทศวรรษ 1990 หน่วยความจำมีราคาแพง โดยเฉพาะอย่างยิ่งหน่วยความจำความเร็วสูง และนี่เป็นข้อกังวลที่สำคัญ ในช่วงทศวรรษ 1970 และต้นถึงกลางทศวรรษ 1980 ความหนาแน่นของวงจรบนชิปก็ไม่สูงมากนัก และการใส่บัฟเฟอร์ตัวอักษรขนาด 80 ไบต์หรือใหญ่กว่านั้นลงในชิปอย่าง 6845 อาจทำให้ขนาดของชิปใหญ่ขึ้น 50-100% ซึ่งจะทำให้ราคาสูงขึ้นหลายเท่าตัวเนื่องจากการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของอัตราความบกพร่องของชิปและการลดลงของผลผลิตตามขนาดของชิป

ในทางกลับกัน ชิป 6845 กลับสร้างภาระให้ผู้ใช้ต้องจัดหาแบนด์วิดท์หน่วยความจำ ให้เพียงพอ เพื่อรองรับการอ่านข้อมูลซ้ำในแต่ละบรรทัด หากอักขระหนึ่งตัวใช้พื้นที่หนึ่ง "เวิร์ด" ในบัฟเฟอร์วิดีโอ การแสดงผลอักขระlบรรทัดและcคอลัมน์โดยแต่ละอักขระ มี s สแกนไลน์ จะต้องใช้หน่วยความจำ l × cเวิร์ดในการแสดงอักขระเต็มหน้าจอ แต่ต้องใช้ การเข้าถึงหน่วยความจำถึง sเท่าของจำนวนนั้นเพื่อทำการรีเฟรชหนึ่งรอบ: แต่ละบรรทัดของเวิร์ดอักขระจะถูกอ่านซ้ำsครั้งก่อนที่จะอ่านบรรทัดถัดไป ซึ่งหมายความว่าจอแสดงผลอักขระที่ใช้ชิป 6845 ต้องการแบนด์วิดท์หน่วยความจำสูง ในระดับเดียวกับแบนด์วิดท์ที่จำเป็นสำหรับจอแสดงผลกราฟิกแบบระบุตำแหน่งทุกจุดที่มีความละเอียดเท่ากัน

ตัวควบคุมการแสดงผลวิดีโอแบบอื่นที่บัฟเฟอร์ข้อมูลตัวอักษรทั้งบรรทัดไว้ภายใน สามารถหลีกเลี่ยงการอ่านตัวอักษรแต่ละบรรทัดจากหน่วยความจำบัฟเฟอร์การแสดงผลซ้ำๆ ซึ่งช่วยลดแบนด์วิดท์ของหน่วยความจำที่ต้องการ และอนุญาตให้ใช้ชิปหน่วยความจำที่ช้ากว่าและราคาถูกกว่า หรือให้เวลา CPU ของระบบเข้าถึงหน่วยความจำมากขึ้น หรือทั้งสองอย่างรวมกัน การเพิ่มบัฟเฟอร์ตัวอักษรดังกล่าวลงในชิป 6845 นั้นถูกมองว่าไม่คุ้มค่าเมื่อมีการเปิดตัวชิปนี้ แต่เพียงไม่กี่ปีต่อมา ชิป VIC-IIที่ใช้ในCommodore 64ก็ได้รวมแคชบรรทัดตัวอักษรดังกล่าวไว้ด้วย

เมื่อใช้ช่วงแอดเดรสเต็มรูปแบบ RA0-RA4:CA0-CA13 โปรเซสเซอร์ 6845 สามารถเข้าถึงหน่วยความจำได้ 2¹⁴ + 5 = 524,288 คำ (word) หนึ่งคำอาจมีจำนวนบิตเท่าใดก็ได้ตามที่ผู้ออกแบบระบบเลือกเป็นความกว้างของหน่วยความจำ แม้ว่าจำนวนแอดเดรสที่ไม่ซ้ำกันที่ 6845 สามารถเข้าถึงได้จะจำกัดอยู่ที่524,288 ^แต่ปริมาณหน่วยความจำที่ 6845 สามารถเข้าถึงได้อาจมีขนาดใหญ่กว่าที่คิดไว้มาก เนื่องจาก 6845 ไม่ได้กำหนดข้อจำกัดเกี่ยวกับขนาดของแต่ละตำแหน่งหน่วยความจำที่มันเข้าถึง หากขนาดของคำคือหนึ่งไบต์ ซึ่งเป็นกรณีส่วนใหญ่ 6845 สามารถเข้าถึง 512 KiBได้ หากขนาดของคำคือ 32 บิต เช่น สำหรับกราฟิกสี 32 บิตที่มีหนึ่งพิกเซลต่อคำ 6845 สามารถเข้าถึง 2048 KiB ได้ และสำหรับคำขนาด 64 บิต มันสามารถเข้าถึงได้เป็นสองเท่า ข้อจำกัดเหล่านี้เกิดจากการทำงานร่วมกันระหว่างชิป 6845 และการออกแบบหน่วยความจำภายนอกที่เชื่อมต่ออยู่ ไม่ใช่เกิดจากชิป 6845 เพียงอย่างเดียว

ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ โดยปกติแล้ว ชิป 6845 ไม่สามารถให้เฟรมบัฟเฟอร์ เชิงเส้นขนาดใหญ่ ได้ การออกแบบหนึ่งอาจใช้การกำหนดแอดเดรสอักขระแบบ 14 บิต และตั้งจำนวนบรรทัดต่ออักขระเป็น 1 แต่จะถูกจำกัดไว้ที่ 128 บรรทัด และหน่วยความจำที่สามารถเข้าถึงได้ เพียง 16 KB เท่านั้น

แม้ว่าโดยรวมแล้วจะเข้ากันได้ดี แต่ก็มีความแตกต่างเล็กน้อยอยู่บ้างระหว่างรุ่น 6845 และ 6545

ความแตกต่างที่สำคัญที่สุดคือ 6545 อาจได้รับการกำหนดค่าเพื่อให้สามารถเข้าถึงบัสแอดเดรสสำหรับหน่วยความจำวิดีโอได้แต่เพียงผู้เดียว มีรีจิสเตอร์เพิ่มเติมอีก 2 ตัวสำหรับตั้งค่าแอดเดรสใดๆ ที่ CPU ต้องการอ่าน และชิปจะสลับระหว่างการส่งออกแอดเดรสสำหรับการสร้างจอแสดงผลและการตั้งค่าจอแสดงผลสำหรับการเข้าถึงของ CPU ^{[ 8 ]}

การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยคือเทคโนโลยี MOSและRockwell 6545 รุ่นหนึ่งไม่มีการรองรับเอาต์พุตแบบสลับ และ 6545 ทุกรุ่นมีการเบี่ยงเบนที่อยู่แบบเลือกได้ ซึ่งจะทำให้การเปิดใช้งานการแสดงผลล่าช้าไปหนึ่งรอบอักขระหากตั้งค่าไว้ คุณสมบัติที่สองนี้ถูกรวมเข้าไว้ในMotorola 6845 รุ่นต่อมา 6545 สามารถตั้งค่าให้ทำงานในโหมดเชิงเส้น 14 บิตโดยใช้บิตสถานะ ใน 6845 ต้องทำเช่นเดียวกันโดยปรับความสูงของอักขระ^{[ 9 ]}

ชิป 6845 อ่านแอดเดรสเริ่มต้นสำหรับจอแสดงผลเพียงครั้งเดียวต่อเฟรมอย่างไรก็ตาม หากค่าเวลาภายในของชิปถูกเปลี่ยนแปลงในเวลาที่เหมาะสม ก็สามารถทำให้มันเตรียมพร้อมสำหรับเฟรมใหม่ได้โดยไม่ต้องจบเฟรมปัจจุบัน ซึ่งจะทำให้เกิดการหยุดชะงักที่ไม่ต่อเนื่องในแอดเดรสที่สร้างขึ้นกลางจอแสดงผล วิธีนี้มักใช้ในเดโมและพบได้น้อยมากในเกมเพื่อแสดงพื้นที่เคลื่อนไหวหนึ่งส่วน (โดยปกติคือสนามเล่น) และพื้นที่คงที่หนึ่งส่วน (โดยปกติคือการแสดงสถานะ)

การเลื่อนแนวตั้งดูเหมือนจะมีข้อจำกัด เนื่องจากสามารถตั้งค่าได้เฉพาะที่อยู่เริ่มต้นของตัวอักษรเท่านั้น และที่อยู่ของแถวจะถูกตั้งค่าเป็นศูนย์เสมอเมื่อเริ่มต้นเฟรม แต่ด้วยการปรับเวลาขอบ จะสามารถเลื่อนตำแหน่งที่แสดงเฟรมบัฟเฟอร์บนจอแสดงผลแบบแรสเตอร์ได้ทีละขั้นระหว่างตัวอักษรทั้งหมด การวาดพิกเซลว่างที่ขอบหน้าจอจะทำให้ผู้ใช้มองไม่เห็น ทำให้เกิดภาพลวงตาของการเลื่อนแนวตั้งที่ราบรื่น

• Motorola 6847เครื่องกำเนิดสัญญาณวิดีโอแบบครบวงจร
• รายชื่อคอมพิวเตอร์บ้านแยกตามฮาร์ดแวร์วิดีโอ

วิกิมีเดียคอมมอน ส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับMC6845

• เอกสาร HTML เกี่ยวกับรีจิสเตอร์ 6845
• ไฟล์ TIF ที่บีบอัดแล้วของเอกสารข้อมูล 6845
• ความแตกต่างของโมเดล CRTC
• เอกสารแนะนำการใช้งาน Synertek 6545
• เครื่องคำนวณเวลา MC6845 คำนวณค่ารีจิสเตอร์
• คู่มือ Amstrad CPC CRTC 6845
• ตัวควบคุม CRT Rockwell R6545/R6545E