Chip

Ein Chip ist ein elektronisches Bauelement oder genaugenommen eine größere Anzahl von elektronischen Bauelementen, die auf kleinem Raum in einem Gehäuse untergebracht sind.

Beispiele für Chips eines Computers: Computerchip: CIA 6526 Computerchip: VIC 6569

Allgemein

In einem Chip befindet sich eine elektronische Schaltung, die auch integrierter Schaltkreis oder kurz IC (engl. integrated circuit) genannt wird. Chips werden normalerweise zusammen mit weiteren Bauteilen auf einer Leiterplatte (Platine) verbaut. "Chip" ist eine allgemeine Bauteilebezeichnung - welche Aufgabe dieses Bauteil übernimmt oder wie es funktioniert, wird dadurch nicht klar. Erst durch die genaue Typenbezeichnung, die meist aus einer Kombination von Buchstaben und Zahlen besteht, kann man genau erkennen, welche Aufgabe und Funktion dieser Chip übernimmt.

Chips des C64

Die Chips auf einem C64-Mainboard sind:

• CPU (Central Processing Unit)
• PLA (Programmable Logic Array) (später in einen Multifunktions-Chip integriert)
• RAM (Random Access Memory) (Anfangs 8 Stück, später 2 Stück)
• ROM (Read Only Memory) (Anfangs 3 Stück, später 2 Stück)
• SID (Sound Interface Device)
• VIC II (Video Interface Chip)
• CIA (Complex Interface Adapter) (Anfangs 2 Stück, später 1 Stück)
• diverse Logikbausteine, meist aus der 74xx-Logikfamilie
• diverse analoge Chips wie der Timer NE555

MOS-Chip Liste

• siehe MOS-Chip Liste (Gerrit)
• siehe MOS-CHIP Liste (Ossi64)
• siehe MOS-IC Liste auf cbmhardware.de

Logikbausteine

Im C64 sind eine Anzahl von Logik-ICs verbaut. Diese variieren abhängig von der Ausführung des Mainboards (ASSY No.). Einige dieser ICs wurden von MOS gebaut und besitzen eine unterschiedliche Bezeichnung. Die meisten dieser Chips stammen aus der 74xx-Logikfamilie. Bei Ersatz sollte der gleiche Typ (74LSxx) benutzt werden; zwar ist 74HCTxx ebenso TTL-kompatibel, hat allerdings leicht anderes Timing sowie geringeren Fan Out. 74HCxx (ohne T) ist nicht TTL-kompatibel.

Referenz	Typ	MOS Bezeichnung	Funktion
U8	7406 (7416)	7707	6-fach Invertierender Puffer/Treiber mit 30V-Open-Collector-Ausgang 7416: 15V-Open-Collector-Ausgang
U13, U25	74LS257	7708	Dualer 2:1 Multiplexer
U14	74LS258	7709	Dualer 2:1 Multiplexer (invertierende Ausgänge)
U15	75LS139	7711	1-aus-4 Demultiplexer/Decoder
U16, U28	4066	-	4-fach Analogschalter
U26	74LS373	7715	8-bit-Latch mit Tri-State-Ausgängen
U27	74LS08	7712	4-fach AND-Gatter (zwei Eingänge)
U29	74LS74	-	Duales D-Flipflop mit Set und Reset
U30	74LS193	-	synchroner hoch/runter 4-bit Binärzähler mit Clear
U31	74LS629	-	VCO (Voltage Controlled Oscillator/Spannungsgesteuerter Oszillator)
U32	MC4044	-	Phasendetektor

Der Einsatz des Taktgenerators 7701/8701 hat die Anzahl der Logik-ICs verringert (74LS74, 74LS193, 74LS629 und MC4044 entfallen). Ab ASSY No. 250469 ersetzt die SuperPLA weitere Chips - außerdem ändern sich die Referenzen.

Referenz	Typ	MOS Bezeichnung	Funktion
U18, U21	4066	-	4-fach Analogschalter
U22	7406	7707	6-fach Invertierender Puffer/Treiber mit 30V-Open-Collector-Ausgang
U3	74LS08	7712	4-fach AND-Gatter (2 Eingänge)
U23	74LS14	-	6-fach Schmitt-Trigger-Inverter
U22	7416	-	6-fach Invertierender Puffer/Treiber mit 15V-Open-Collector-Ausgang

Anmerkung:
Die Reparaturpraxis zeigt, das die Logikbausteine von MOS Technology eine deutlich höhere Ausfallrate aufweisen, als die Standard Bausteiner der 74er-Reihe.

Siehe:

• MOS-Chip Liste (Gerrit)
• Liste von integrierten Schaltkreisen der 74xx-Familie
• SERVICE MANUAL C64/C64C, March, 1992, PN-314001-03

Analoge ICs

Referenz	Typ	Funktion
U20	NE556	2-fack NE555 Timer
(U16, U28)	4066	4-fach Analogschalter
VR1	7812	Linearer Spannungsregler +12 V
VR2	7805	Linearer Spannungsregler +5 V

Anmerkungen:

• In ASSY No. 250469 wird der Timerbaustein NE556 durch Ersatzschaltungen mit Gattern des 74LS14 (U23) ersetzt.
• VR1 entfällt (Ersatzschaltung mit 9 V aus Transistor und Z-Diode)
• VR2 entfällt (der VIC-II wird mit den 5 V aus dem Netzteil versorgt und nicht mehr mit den separat CAN+5)

Chip-Typen allgemein

RAM

Weiteres siehe unter RAM.

ROM

Weiteres siehe unter ROM.

FlashROM

Löschbares ROM, genau genommen Flash-EEPROM. Während ein EPROM nur mit erhöhter Spannung programmiert und nur per UV-Bestrahlung gelöscht werden kann, kann ein FlashROM mit normaler Spannung gelöscht und neu programmiert werden. Deswegen sind FlashROMs hervorragend geeignet, ROMs zu ersetzen, dabei aber relativ einfach und ohne dass der Baustein aus der jeweiligen Schaltung entfernt werden muss neu programmierbar zu sein.

Wikipedia: Flash-Speicher

ASIC

Application-specific integrated circuit ("Anwendungsspezifische Integrierte Schaltung") sind elektronische Schaltungen, die nach Kundenspezifikation als integrierter Schaltkreis realisiert werden. ASICs werden z. B. im C64DTV sowie im Amiga (Agnus, Paula, ...) benutzt.

Da für jeden als ASIC realisierten Chip die entsprechenden sehr aufwendigen Belichtungsmasken etc. gefertigt und eine Fertigungsstraße entsprechend eingestellt werden muss, sind die einmaligen Einrichtungskosten für die Herstellung von ASICs sehr hoch (gut sechsstelliger Euro-Bereich). Die nachfolgenden Kosten pro Stück sind allerdings extrem niedrig (je nach Größe und Komplexität des Chips wenige Cent bis wenige Euro).

Wikipedia: Anwendungsspezifische Integrierte Schaltung

CPLD, PLA, PAL, GAL

Complex Programmable Logic Device bzw. Programmable Logic Array bzw. Programmable Array Logic bzw. Generic Array Logic. Diese Chips sind hardwareprogrammierbar, d.h. die logischen Funktionen, die durch die Chips realisiert werden, lassen sich über ein Programmiergerät festlegen. Es lässt sich also z. B. ein CPLD programmieren, an dessen Ausgang A jederzeit das logische UND von Eingang B und C anliegt. Zur Beschreibung der Funktionen werden dabei Hardwarebeschreibungssprachen wie VHDL benutzt, die im Gegensatz zu herkömmlichen Programmiersprachen nicht eine Reihe von Befehlen darstellen, die nacheinander abgearbeitet werden, sondern vielmehr eine Sammlung von logischen Formeln darstellen, die für jeden Ausgang des Chips das Verhalten in Abhängigkeit von den Eingängen und den internen Zustandsleitungen festlegen. Diese Formeln werden durch die direkte Umsetzung in Hardware immer gleichzeitig umgesetzt: Kontrollfluss wie in normalen Programmiersprachen gibt es in dieser Form bei Hardwarebeschreibungssprachen nicht.

CPLDs etc. werden normalerweise benutzt, um in elektronischen Geräten evtl. nötige größere Mengen von ICs mit logischen Gattern zu ersetzen, die verhältnismäßig simple Funktionen mit sehr hoher Geschwindigkeit bzw. geringer Latenzzeit erledigen müssen (siehe z. B. die PLA im C64). Für komplexere Aufgaben sind sie nicht geeignet.

Die Kosten für ein CPLD liegen im einstelligen Euro-Bereich. Gefertigt werden diese Chips z. B. von Altera, Xilinx und Lattice.

• Praktische Einführung zu CPLDs auf fischl.de
• CPLD-Artikel auf mikrocontroller.net

Wikipedia: Programmierbare logische Schaltung

FPGA

FPGAs sind ebenso wie CPLDs etc. hardwareprogrammierbar, bieten aber die Voraussetzungen, um auch komplexere Schaltungen auf einem Chip zu realisieren. In heutigen FPGAs lassen sich alle Chips des ursprünglichen C64 zusammenfassen und vom Timingverhalten her bis auf die Mikrosekunde genau emulieren, was in Projekten wie der 1541 Ultimate oder dem C-One umgesetzt wird.

Die Kosten für ein FGPA liegen im unteren zweistelligen Euro-Bereich. Gefertigt werden diese Chips z. B. von Altera und Xilinx.

• FPGA-Artikel auf mikrocontroller.net

Wikipedia: Field Programmable Gate Array

Microcontroller

Microcontroller stellen winzige komplette Computer in einem Chip dar. Sie bringen normalerweise ein eigenes kleines RAM und Flash-Speicher mit und können Programme daraus ausführen, die auf Änderungen an den I/O-Leitungen des Microcontrollers reagieren. Zur Programmierung wird dabei normalerweise Chip-spezifisches Assembler oder C benutzt. Heutige Microcontroller bieten genug Leistung, um (in Grenzen) z. B. eine 1541 zu emulieren (siehe SD2IEC-Projekt). Mikrosekundengenaue Reaktionen wie mit CPLDs oder FPGAs möglich beherrschen Microcontroller allerdings nicht oder nur sehr begrenzt, siehe z. B. Thema: AVR direkt am CPU-Bus auf Forum64.de. Interessante Projekte dazu sind unter anderem das Kung Fu Flash oder das Sidekick64.

Die Kosten für einen typischen Microcontroller liegen im einstelligen Euro-Bereich. Gefertigt werden diese Chips z. B. von Atmel (etwa die ATmega-Reihe) und Microchip (PIC-Reihe).

• Microcontroller-Artikel auf mikrocontroller.net

Wikipedia: Microcontroller

Weblinks

Wikipedia: Integrierter Schaltkreis