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Der Ti 99/4A – die Hardware

Mein allererster „Heimcomputer“ - so hieß das noch damals, war der Ti 99/4a. Bei Vobis gab es damals nicht viel Auswahl: den ZX81, den VC20 und eben den Ti 99/4a. Ich habe mich für Letzteren entscheiden, obwohl er mit 925 DM teurer als die beiden anderen war (375 und 725 DM). Der ZX81 schied wegen des billigen Aussehens und den schlechteren Leistungsdaten aus (1 KB RAM, 8 KB ROM – ich verstand damals fast nichts von Computern, aber sonst im Leben war immer „mehr ist besser“ richtig), der VC20 hatte ebenfalls weniger RAM (5 KByte). Mit zwei Erweiterungsmodulen wäre ich auch auf die 16 KB des Ti 99/4a gekommen, dann aber teurer (1.000 DM). Für den Ti 99/4A sprach, das mir Texas Instruments als einzige Firma etwas sagte. Die stellten auch Taschenrechner und Uhren her.

Sehr bald bemerkte ich zweierlei: der Computer war noch günstig, aber jede Aufrüstung teuer. 32 KByte RAM kosteten z.B. 1.075 DM mehr als der Computer selbst der ja zusammengerechnet 42 KB RAM und ROM hatte, beim Sinclair kosteten dagegen 64 KByte 345 DM und er war langsam. Daneben konnte das BASIC Grafik nur sehr rudimentär, indem man die Matrix eines Zeichens definierte und dieses dann ausgab. Ich habe ihn, nachdem zweimal der Tuner meines Fernsehers ausfiel und ich den Ti 99 dafür verantwortlich machte wieder verkauft und zwei Jahre bis zum nächsten Computerkauf gewartet – dann ein Amstrad CPC 464 mit Monitor (ich habe dazugelernt).

Texas Instruments stellte die Produktion 1983 ein, nachdem sie einen dreistelligen Millionenbetrag verloren hatten. Der Grund war ein Preiskrieg den Commodore mit dem C64 anzettelte, dessen Preis sie von 1.395 DM im Herbst 1982 auf 699 DM innerhalb eines Jahres senkten. Das schadete nicht nur Texas Instruments sondern auch anderen Firmen. Atari rutsche in die roten Zahlen und wurde später von Ex-Commodore Chef Jack Tramiel aufgekauft, auch andere Computer dieser Zeit mussten büßten Marktanteile ein.

Heute ist die Architektur des Ti 99/4A bekannt und ich will sie in diesem Artikel beschrieben und offenlegen, warum er so langsam war. Wer es noch genauer wissen will, dem sind die Ti 99/4a Tech Pages von Thiery Nouspiekel ans Herz gelegt.

Ursprünglich sollte der Computer um den Z80 Prozessor herum entstehen. Doch das Management von Ti untersagte das und wollte nur eigene Bauteile von Texas Instruments verbaut sehen. Eine Mischform wäre durchaus möglich gewesen, so wurde der Videoprozessor des Ti 99 auch in den MSX-Geräten und der Coleco Videospielkonsole eingesetzt – dort jeweils gepaart mit einem Z80. Der kleinste Prozessor, den Ti im Angebot hatte, war der 16 Bit Prozessor TMS 9900, der 1976 erschien. Er wurde auch für den IBM PC in Erwägung gezogen. Der Prozessor war eine Einchip-Version eines TMSD 99000 Prozessors für Minicomputer die aus vier Chips bestanden. Das Design war ungewöhnlich. Es gab im Prozessor nur zwei Register, eines davon war ein Zeiger auf das RAM, wo man in 256 Bytes 128 weitere Register unterbringen konnte. Damit war der Prozessor von schnellem RAM abhängig, das 1976 noch teuer war. Eine weitere Besonderheit war, das er nur 15 Adressleistungen hatte, also eine weniger als seine Architekturbreite. So konnte er wie ein 8-Bitter nur 64 KByte RAM adressieren. 64 nicht 32 KByte, da alle Transfers mit 16 Bit erfolgten, es gab keine Befehle die 8 Bit bearbeiteten. Eine Tragik des Ti 99/4A war, das die offensichtlichen Vorteile des 16 Bit Prozessors durch die Systemarchitektur nicht genutzt wurden. Weiterhin ist für den Autor unverständlich, warum man nicht die 16 möglichen Adressleitungen nutzte, und so den verfügbaren Speicher verdoppelt.

Vorgänger Ti 99/4

Wie das "a" an der Bezeichnung suggeriert, gab es vorher einen Ti 99/4. Er ist äußerlich leicht durch die Tasten erkennbar, die denen auf einem Taschenrechner ähneln – bei einem anfänglichen Preis von 1150 $ hätte man besseres erwartet. Des Weiteren hat er ein größeres Netzteil, das aber nur substanziierten Gleichstrom lieferte und in der Kritik stand. Der Ti 99/4 erschient 1979 und wurde vorwiegend in den USA verkauft, da eine Version für den Anschluss an PAL-Fernseher erst 1981 erschien. 1981 wurde er aber dann auch schon vom Ti 99/4A abgelöst. Gegenüber dem Ti 99/4A hat er noch zwei technische Extras: Das ROM war 31 KByte groß und enthielt noch zusätzlich einen „Equtation Calculator“, mit dem der Anwender algebraische Gleichungen lösen konnte – in Zeiten, wo ein programmierbarer Taschenrechner mehrere Hundert DM kostete, ein durchaus nützliches Extra, aber wohl für eine andere Zielgruppe als die Käufer eines Heimcomputers. Der zweite Unterschied war das der Ti 99/4a mit 3 MHz getaktet war, sein Vorgänger aber mit 3,3 MHz. Er war also 10 % schneller. Dem Ti 99/4 fällt auch die Ehre zu, dass er der erste Rechner war er für den Privatanwender konzipiert war, erst ein Jahr später erschien die Konkurrenz wie der ZX-80 und VC-20. Einen Nachteil des Ti 99/4 übernahm auch sein Nachfolger. Die Tastatur war sehr klein. Das war bei den kleinen Taschenrechnertasten kein Nachteil, aber beim Ti 99/4A mit einer echten Tastatur war sie definitiv zu klein.

Aufbau der Hardware

Der erste offensichtliche Fehler war, das um Kosten zu sparen im Ti 99/4a der Bus gemultiplext wurde. Es wurden also alle Daten nicht 16-Bit weise, sondern 8-Bit weise transferiert, damit dauerten alle Memory-Transfers doppelt so lange. Beim Intel 8088, der dasselbe Manko gegenüber dem Intel 8086 hatte, war die Ausbreitungsgeschwindigkeit so um den Faktor 1,4 bis 1,5 niedriger. Man kann Ähnliches für den TMS 9900 annehmen. Warum Ti beim Ti 99/4a, der zwei Jahre nach dem ersten Modell Ti 99/4 erschien, nicht die neueren Prozessoren TMS 9980 und 9981 einsetzte, die dieses Multiplexen integriert hatten, ist nicht bekannt. Diese beiden Prozessoren hatten einen 8-Bit-Datenbus, aber 16 Bit Adressbus. Lediglich das Scratchpad-RAM, 256 Byte RAM, in denen die Arbeitsregister lagen waren aus schnellem RAM, und wurden 16-Bittig angesprochen.

Die Ti 99/4A Tech Pages erläutern auf der Seite über den TMS 9900 die Folge detailliert. Ein kleines Assemblerprogramm benötigte:

• 100 % der Zeit, wenn es im Scratchpad-RAM war und ins Scratchpad-RAM schrieb

• 143 % der Zeit wenn es entweder im Scratch-PAD RAM war oder dorthin schrieb

• 202 % der Zeit, wenn es im normalen RAM war und ins normale RAM schrieb

Der zweite offensichtliche Fehler war, das man um Kosten zu sparen nur 256 Byte RAM für den Prozessor verbaute. Dies waren zwei schnelle SRAM Chips von jeweils 1 KBit Größe. In ihm lag die Workspace Area, das Scratchpad die der Prozessor als Register nutzen konnte. Die gesamten 16 KByte RAM die der Computer hatte wurden vom Videoprozessor verwaltet.

• Den Takt lieferte der Taktgeber TMS 9904 / TMS 9904A die aus einem Quarzkristall mit 48 – 54 MHz (TMS 9904) bzw. 12-16 MHz (TMS 9904A) durch Teilen durch den Faktor 16 bzw. 4 die 3 MHz Taktrate erzeugten. Durch Asuwechseln des Quarzes kann man so die Taktfrequenz des Ti 99/4A auf 4 MHz erhöhen. Beim Vorgänger Ti 99/4 kam der RMS 9904 mit einem 54 MHz Quarz zum Einsatz, der dann einen Takt von 3,375 MHz erzeugte.

• Die Tastatur und die Joysticksports fragt der I/O Baustein TMS 9901 ab. Er steuert auch den Raketenmotor und gibt den Sound zum Lautsprecher aus. Er ist programmierbar und hat 21 Pins und kann die CPU unterbrechen, wenn dies für das abrufen, einer Eingabe nötig ist.

• Der Soundchip TMS 9919 beherrschte nur einfache Tone mit einer festen Frequenz, ohne Obertöne oder Hüllkurvenmodulation. Allerdings war das damals bei vielen anderen Rechnern auch so. Drei Frequenzen konnten simultan erzeugt werden.

• Nur im Speech Synthesizer findet man den TMS 5220 Prozessor. Er formt Sprache aus zwei ROMS, in denen die Laute gespeichert sind (oder über einen FIDO-Buffer von der CPU geliefert) und erzeugt die Signale für den TMS 99129 Soundchip, der sie dann ausgibt.

• In den Peripheriegeräten griff Texas Instruments dann auf Fremdbausteine zurück. Der Diskettenkontroller war z.B. ein FDC 1771 von Western Digital.

Der TMS 9918A / 9928 (Versionen für NTSC / PAL Fernsehgeräte) war ein Videodisplayprocessor. (VDP) Er zeigt also nicht nur den Speicherinhalt an, sondern verwaltet ihn auch. Wie der VIC des C64. verfügt er über die Fähigkeit Sprites zu bewegen und auf Kollisionen oder das Erreichen des Bildschirmrandes zu reagieren. Er wurde später noch in zahlreichen anderen Computern eingesetzt. Die nominelle Auflösung von 256 x 192 Pixeln war damals gut, die Größe des Bildschirmspeichers von 16 KByte sogar ziemlich groß, wenngleich er noch zu klein war für die Darstellung von 16 Farben pro Bildpunkt (dafür hätte man 24 KByte benötigt). So speicherte im höchsten Grafikmodus der TMS 9928 die Farbinformation von 8 Pixeln in einem Bereich und das Muster in einem anderen und kam so mit 12 KByte aus. Dieser Modus war im Ti 99/4A aber nicht nutzbar. Im Ti 99/4A war der höchste Modus einer mit 64 x 48 Pixeln. Dafür hatte der VDP 4 KByte des 16 KByte Speichers für sich. Grafikbefehle kamen erst nur durch das TI Extended BASIC Modul hinzu, das extra kostete und die bei anderen Computern so beliebten Befehle Peek und Poke zum direkten Ansprechen des Chips gab es nicht. Man konnte im Computer mit der Basisauslegung die Vorteile des VDP gar nicht nutzen.

Das Hauptproblem war aber, das der TMS 9900 Prozessor auf das Videoram, das zum größten Teil für die Speicherung von BASIC genutzt wurde (es waren nach dem Start 14.750 Bytes frei) nicht direkt zugreifen konnte, sondern nur über einen Memory-Mapped Bereich, in dem er auf die Statusregister des VDP zugriff. Das kostete Zeit.

Noch etwas kurioser war die ROM-Architektur. Es gab da zuerst das GPL-ROM, das direkt im CPU-Adressraum zwischen Adresse 0 und 1FFFH (erste 8 KByte) liegt. Dieses ROM enthielt einen Interpreter für die Programmiersprache GPL (Graphic Programming Language), eine Zwischenform zwischen einer höheren Programmiersprache wie dem TI BASIC und Assembler, dazu kam die Interruptserviceroutine, zuständig für das Animieren von Sprites aber auch Abfragen des Keyboards, die Routinen um den Kassettenrekorder anzusprechen und einige Hilfsroutinen. Den Abschluss bildete ein Teil des BASIC Interpreters.

Anders sah es bei den anderen ROMs aus, die GROMS. Auch hier stand das G für „Graphical“. Es waren Spezialbausteine, die nur Texas Instruments verwandte. Anders als das GPL ROM waren diese drei Bausteine nicht direkt in den Adressraum eingeblendet, sondern auf sie konnte nur über einen Bereich in den Adressen 8360 bis 83FF lag zugegriffen werden. Dort lagen Zeiger auf die aktuelle Adresse und ein Stack für die Routinen des GROMs. Die GROMS waren in GPL programmiert. Es gab insgesamt drei GROMs:

GROM0 (belegt: 6 KByte) enthielt die Initialisierungssequenz des Computers und die mathematischen Routinen.

GROM 1+2 (belegen 12 KByte) enthielt den eigentlichen BASIC Interpreter. An dessen Ende fanden sich auch Einsprungpunkte für Extended BASIC Routinen, die jedoch im eingebauten TI BASIC nutzlos waren.

Die GROMS waren spezialisierte Bausteine, die einen eigenen Adresszähler hatten, denn sie automatisch inkrementierten (das verband sie wie die Einblendung als Memory Mapped Devices in den Adressraum). Jedes GROM hatte eine 13-Bit-Adressierung (konnte also maximal 8 KByte aufnehmen und wurde, da es nur 16 Pins gab, die auch die Spannung, Masse und Steuersieganale aufnehmen mussten) in zwei Schritten adressiert, da es nur acht Adressleitungen gab, die auch als Datenleitungen gemultiplext wurden.

Ein Ti 99/4A konnte bis zu acht GROMs ansprechen. Im Computer selbst waren es die drei obigen. Weitere GROMS wurden als Module in den Schacht eingeschoben. Das konnten Spiele sein, aber auch Systemerweiterungen wie Extended BASIC, TI-Writer, Editor/Assembler oder das Mini Memory Modul. Welches GROM aktiv war, wurde über vier Adressen ab 9800H im Speicher festgelegt.

Eine Besonderheit war, dass jedes GROM maximal 6 KByte groß war, aber 8 KByte im Adressbereich belegte, die 2 KByte im Adressraum konnten nicht anderweitig genutzt werden. Insgesamt acht GROM konnten adressiert werden, das erlaubte eine Erweiterung des Systems um weitere 5 GROM die zusammen 40 KByte hatten. (wenn jedes aber wie die eingebauten und in vielen Erweiterungen benutzten 6 KByte fasste, waren es aber nur 30 KByte.

Es gab auch normale ROMs die dann maximal 8 KByte groß waren und die im Bereich 6000-7FFF eingeblendet wurden. Dies waren ROMS auf Cartridgemodulen. Normale ROMS steckten auch in der Peripheriebox die zwischen 4000 und 5FFF in den Adressraum eingeblendet wurden. Ein Modul konnte aber auch GROMS enthalten. Das Mini Memory Modul bestand z.B. auf 4 K CMOS-RAM, 6 K GROM und 4 KROM. Das RAM und ROM wurden beide im Bereich 6000-7FFF eingeblendet, das GROM über den Zugriffsmechanismus ab 9C00 angesprochen.

Wofür GROMS?

Die Verwendung der GROMS ist bis heute nicht ganz geklärt. Die am häufigsten vorkommende Erklärung ist, die das diese Bausteine einen Schutz vor dem Kopieren beinhalten. Als der Ti 99/4A entstand, gab es schon die ersten Fälle von Klones, Nachbauten von Computern. Der allererste Altair 8800 wurde schon als IMSAI 8080 nachbaut – allerdings vor allem deswegen weil MITS an die Firma, die den Altair 8800 Computer in größeren Mengen benötigte, die Stückzahlen nicht liefern konnte. Anders sah es beim Apple II aus. Er wurde häufig kopiert, obwohl Steve Jobs Teile des ROMS und andere Erfindungen patentieren lies.

Ich halte diese Theorie für falsch. Zum einen wurde nur der Apple II geklont, aber keine anderen Computer die zeitgleich erschienen wie der Tandy TRS-80 oder Commodore PET. Das war beim Apple II aus zwei Gründen lukrativ. Zum einen war er Marktführer, es gab also eine große Nachfrage. Zum anderen wurde er teuer verkauft. In der Preisliste von Vobis (August 1982), von der ich obige Preise habe, ist, auch ein Apple II mit 48 KByte Speicher aufgeführt. Er kostete 2.675 DM, also noch mehr, als wenn man den Ti 99/4A mit einer 32-KByte-Speichererweiterung ausgestattet hätte. Man muss schon eine hohe Meinung von dem eigenen Produkt haben, wenn man meint, dass es zum Marktführer wird und dann es Nachbauten geben könnte.

Der wesentlichere Grund, warum GROMS als Kopierschutz unnötig sind, ist aber das Nachbauten sinnlos wären. Schlussendlich enthält der Computer nur Chips, die von Texas Instruments stammen. Jeder der den Computer nachbauen wollte müsste also diese von TI beziehen und so kann die Firma relativ einfach jede Kopie verhindern, indem sie dieser Firma die Chips nicht verkauft.

Ich sehe in dieser Architektur vielmehr das Betreben in dem 64-KByte-Adressraum mehr unterzubringen als 64 KByte passt, was ja auch dazu führte, dass man das RAM des Videodisplay Prozessors nie direkt ansprechen konnte.

Speicherbelegung

Das wird klar, wenn man sich die Tabelle mit der Speicheraufteilung ansieht. Der TI 99/4A decodierte teilweise die Adressen nicht vollständig, sodass Bereiche, die nur wenige Adressen zum Lesen oder Beschreiben sowie einen Stack beinhalten, gleich ein größeres Segment im Speicher umfassen bei dem sie mehrmals an unterschiedlichen Basisadressen (meist vielfachen von 100H) auftauchen

Lediglich das Scratch PAD RAM bei 8000-80FF und das Konsolen-ROM wurden mit einem 16-Bit-Bus direkt angesprochen, alle anderen Bereiche mit einem 8-Bit-Bus, auch die 32 KByte Speichererweiterung.

Diese Konzept erscheint auf den ersten Blick sehr schlecht gemacht und nach viel Platzverschwendung. Nicht nur, das jedes GROM 8 KByte belegte, aber nur 6 KByte genutzt waren, so waren in dem 8 KByte Bereich zwischen 8000 und 9FFF nur wenige Hundert Bytes belegt, verschlangen aber 8 KByte des Adressraums.

Auf der anderen Seite konnten insgesamt 64 KByte GROM über den Switchmechanismus angesprochen werden. (48 KByte wenn ein GROM maximal 6 KByte belegt).  Jedes GROM hatte einen Header, in dem seine Nummer und damit Position im Adressraum angegeben war. Über Bank-Switching konnte dies noch erweitert werden, so gab es von Drittanbietern später Karten mit je 64 KByte RAM und ROM, die als GROMs in diesen Bereich eingeblendet waren. Mit den Standardmöglichkeiten konnte man (Angaben von Texas Insrruments) den Computer um 40 KByte ROM und 32 KByte RAM erweitern, hatte dann also einen Rechner mit insgesamt 66 KByte ROM und 48 KByte RAM – deutlich mehr als die 64 KByte die der TMS 9900 adressieren kann. So hatte das Extended BASIC – das als Modul das normale BASIC ersetzte, 30 KByte Umfang (=5 GROMs).

Detaillierte Aufschlüsselung:

Mögliche Erweiterungen:

8 K ROM - Modulschacht (auch gemischt 4 K ROM / 4 K RAM)

8 K ROM Peripheribox

32 K RAM Speichererweiterung

5 GROMs (30 Kbyte bei Standardgröße): Modulschacht, so genutzt bei TI Extended BASIC

- 3 GROM für TI BASIC die bei eingestecktem Modul  nicht angesprochen werden können (18 KByte)

Zusammen: zusätzlich 32-36 KByte RAM, 12-16 KByte ROM, 12 KByte zusätzliches GROM. Mit internem RAM/ROM/GROM:  = 48-52 KByte RAM, 20-24 KByte ROM, 48 KByte GROM, davon maximal 30 KByte simultan nutzbar.

Erweiterungen

Es gab neben den Anschlüssen für Joysticks und Kassettenrekorder als Massenspeicher noch zwei Erweiterungsschnittstellen. Vorne einen Modulstreckplatz, der leider die Größe der Tastatur stark beschnitt, sodass die Tasten dicht gedrängt und teilweise dreifach belegt waren. Hinten einen Erweiterungssteckplatz. Der vordere Modulschacht sprach die an die den Computer als Ersatz für ein Videospiel kauften. Man musste nur ein Modul einschieben, den Rechner starten und mit dem Druck auf die Taste „2“ im Menü das Spiel starten – keinerlei Computerkenntnisse nötig. Als Module wurden aber auch weitere Programmiersprachen oder der Assembler ausgeliefert. Hinten am Erweiterungsplatz wurde über ein Flachbandkabel die Expansion Box angeschlossen. Die hatte ein eigenes Netzteil und nahm bis zu acht Karten auf, aber auch das Diskettenlaufwerk. Auch die Speichererweiterung wurde dort angeschlossen und sie schleifte den Bus durch.

An und für sich war dies eine Erweiterungsmöglichkeit, die kein anderer Heimcomputer bot und die selbst den Apple II übertraf (es gab acht anstatt fünf Steckplätze im Apple II und die Karten konnten sehr groß sein). Leider war die Box sehr teuer. Sie enthielt zwar auch ein Diskettenlaufwerk, doch das faste nur 89 KByte pro Diskette bei einer mittleren Zugriffszeit von 463 ms – das war schon damals nicht zeitgemäß. Üblich waren damals 250 KByte unformatierte Kapazität, was auf 160 bis 180 KByte formatierte Kapazität hinauslief.

Die Ursache für den Geschwindigkeitsverlust

Der Ti 99/4A war in BASIC Benchmarktests etwa zwei bis dreimal langsamer als andere Heimcomputer dieser Zeit und dies trotz 16 Bit Prozessor. Wie schnell er mit dem TMS 9900 gewesen wäre wenn er in seinen Fähigkeiten nicht beschnitten worden wäre, kann man, da der Chip in keinem anderen Rechner verbaut wurde heute schlecht sagen. Die Ausführung der Opcodes war bei den 16 Bit Anweisungen schneller als beim Z80, allerdings besaß der Z80 auch 8 Bit Anweisungen, die z.B. für die Charakterbearbeitung vollkommen ausreichten. Auf der anderen Seite hatte der Prozessor native Befehle für die Multiplikation und Division die 8 Bit CPUs per Software erledigen mussten. Bekannt ist die Geschwindigkeit des Nachfolgers TMS 9995. Bei diesem hatte TI von den Fehlern gelernt. Er hatte das RAM für das Scratchpad schon eingebaut und eine Pipeline, die ihn bei gleichem Takt etwa dreimal schneller machte, darüber hinaus konnte er höher getaktet werden, beim Ti 99/8 war ein Takt von 10 MHz vorgesehen, der gleiche den auch der VDP hatte. Der Geschwindigkeitsvorteil des TMS 9995 soll der Faktor 3 sein, da er allerdings auch dreimal höher getakt ist scheint dies darauf zu beruhen.

Hier ein Vergleich der Geschwindigkeiten für verschiedene Prozessoren. Annahme ist das die Operanden alle in Registern sind

Anders sieht es aus, wenn die Daten sich im Speicher befinden:

In der Summe sind die Ausführungszeiten mit dem 8 Bitter Z80 vergleichbar, der Intel 8086 ist deutlich schneller wenn die Operanden in den Registern sind. Der Speicherzugriff addiert jeweils 4 Takte. Das war der Vorteil der Architektur mit 128 Scratchpad-Registern (allerdings nur 16 gleichzeitig nutzbar). Kam Software aber mit den internen Registern aus dann war ein 8086 deutlich schneller. Beim 8 Bitter Z80 fällt der Vergleich negativ aus, weil er alles, sowohl Speicherzugriff wie auch Berechnungen in zwei Schritten machen muss. Wurden dagegen nur 8 Bit Operationen benötigt, so änderte sich das Bild:

Der 8086 braucht für 8 Bit Operationen genauso lange wie für 8 Bit Operationen, das verbindet ihn mit dem TMS 9900. Der 8 Bit Prozessor ist nun aber deutlich schneller, denn auf diese Operanden ist er ja ausgelegt. In der Summe ist ein TMS 9900 langsamer als ein Z80 bei gleicher Taktfrequenz, vor allem wenn man von einer Mischung von 16 und 8 Bit Operationen ausgeht. Dazu kommt, das ein Z80 mit höherer Taktfrequenz verfügbar ist. Die meisten Rechner liefen mit 3-4 MHz, es erschienen später auch noch die Z80B CPU (bis 6 MHz) und Z80C (bis 8 MHz). Der TMS 9900 war wegen der Abhängigkeit von schnellem RAM aber auf maximal 3,33 MHz Takt beschränkt. Die meisten wichtigen TMS 9900 Instruktionen liegen bei 14-18 Takten pro Befehl. Der Z80 Instruktionsmix dagegen bei 6,8 Takten, sodass selbst wenn man bedenkt das 16 Bit Operationen doppelt so lange benötigen, im Mix mit 8 Bit Operationen ein Z80 bei gleicher Geschwindigkeit schneller war.

Im Ti 99/4A war der TMS 9900 wegen des gemultiplexten Datenbusses, da alle Periphierbausteine für die 8 Bit Welt ausgelegt waren nochmals langsamer. In dem Ausmessen eines Spiels "Parsec", das immerhin direkt vom ROM und nicht GROM lief kam man auf 136.000 Instruktionen pro Sekunde (im Mittel 22 Takte/Befehl), zum Vergleich: ein 5 MHz Z80 kommt auf 580.000.

Die Misere begann schon mit dem BASIC. Es arbeitete immer mit 14 signifikanten Stellern und kannte keine Ganzzahlvariablen wie andere Dialekte. Dort konnte man diese nutzen, wenn es nicht um genaue Berechnungen ging, z.B. als Indexvariable oder Schleifenvariable. Zudem rechneten andere Dialekte nur auf 7 Stellen genau. Das erfolgte bei Ti 99 wie bei anderen Rechnern über Softwareroutinen, die natürlich länger liefen, wenn sie doppelt so viele Stellen berechnen mussten. Das Extended BASIC war offensichtlich besser programmiert und deutlich schneller. Insbesondere rief es die vielen Unterroutinen des CALL-Befehls des GPL-ROM direkt auf, ohne über das GROM zu gehen, was alleine die Ausführung dieser Befehle um den Faktor 2,5 beschleunigte.

Den Prozessor bremste schon das multiplexen der Daten aus, damit hatte man einen wichtigen Vorteil des 16-Bit-Prozessors, nämlich pro Takt doppelt so viele Daten wie ein 8-Bit Prozessor leichtfertig vergeben. Baute man eine Speicherweiterung ein, so wurde diese nur 8 Bittig betrieben, d. h. auch die Adressen und nicht nur die Daten waren gemultiplext. Es setzte sich darin fort, dass der Prozessor nur 256 Byte direkt ansprechen konnte, auf die verbauten 16 KByte Speicher musste über den Video Display Prozessor zugreifen indem er ihm die Adresse mitteilte, die er lesen wollte. Immerhin hatte dieser eine automatische Erhöhung dieser Adresse, was sinnvoll war, da Programme meist sequenziell abgearbeitet werden. Analoges gilt auch für die GROMs neben dem langsamen Zugriff, indem eine Adresszugriff die Übertragung des niedrigwertigen und hochwertigen Bytes getrennt erforderte war auch hier die Architektur auf das sequenzielle Auslesen ausgelegt.

Der Ti 99/8 und Ti 99/2

Texas Instruments hatte einen Nachfolger auserkoren, der einige der Fehler ausbügelte. Die offensichtlichste Änderung war die Verwendung des TMS 9995 Prozessors, der bei gleicher Taktfrequenz dreimal schneller war und zudem mit 10 MHz anstatt 3 MHz getaktet war. Ebenso war nun der Videospeicher getrennt und zusätzlich 64 KByte normaler Speicher verbaut von dem beim Start 60 KByte frei war. Das war damals sensationell – andere 64 K Computer hatten zwischen 38 und 42 KByte freien Speicher, weil der Bildschirmspeicher auch bei Bank-Switching im Adressraum des Prozessors lag. Eingebaut waren die Module Extended BASIC (sogar nochmals erweitert) und das USCP-System, sodass der Computer über 220 KByte ROM verfügte. Er konnte aber in einem Modus betrieben werden in dem er kompatibel (und so langsam) wie ein Ti 99/4A war. Vorgesehen war ein Endkundenpreis von 600 Dollar, was bei uns etwa 1500 DM entsprochen hätte. Die letzten Exemplare des Ti 99/4A wurden für 275 DM verkauft. Bevor es aber zur Fertigung dieses Rechners und eines Rechners unterhalb des Ti 99/4a (der Ti 99/2 mit 32 KByte ROM und 4 KB RAM, aber auch mit einem 10,7 MHz TMS 9995, geplanter Preis: 100 $) kam, stellte Texas Instruments die Fertigung ein. Man hatte durch den Preiskrieg mit Commodore den Computer unter den eigenen Herstellungskosten verkaufen müssen. Man hofft, dass die Verkäufe an Peripherie diese Verluste wiedergutmachen würden, doch dem war nicht so. Lediglich vom TMS 99/2 wurden kleine Stückzahlen verkauft.

Resümee

Die Auslegung des Ti 99/4a finde ich auch mehr als 30 Jahre seit seiner Produktionseinstellung schauderhaft. Dabei gab es dazu keine Not: Als sein Vorgänger Ti 99/4, aus dem der Ti 99/4a entstand, 1979 auf den Markt kam, war es illusorisch den vollen Adressraum von 64 KByte voll auszunutzen. Die 26 KB ROM und 16,25 KB RAM im Basisgerät hätten aber dann trotzdem noch eine Erweiterung um 22 KByte zugelassen. Ich denke auch nicht das die GROMs billiger als normale ROMS waren. Die Logik, die zusätzlich implementiert werden, musste um die Adressen automatisch zu inkrementieren machte sie sicher komplexer, zudem passten nur 6 KByte in jeden Baustein, während das normale ROM 8 KByte groß war. Ich vermute die fehlenden 2K Byte gingen für die Logik drauf. Hätte man sich auch den GPL Interpreter gespart, so denke ich hätte die ganze Software in 24 KByte normales ROM (drei anstatt vier Bausteinen gepasst). 16 Bit Befehle sind zwar länger als 8 Bit Befehle, aber auf der anderen Seite hatte kein anderer Rechner dieser Zeit ein so großes ROM. Die Größe lag bei anderen Computern dieser Zeit bei 8 bis 20 KB und diese hatten trotzdem oft noch einen leistungsfähigeren BASIC Interpreter.

Ebenso hätte man das RAM aufteilen können in einen 4 KB Bereich den, der Video Display Prozessor nutzt – mehr wurde bei Ti 99/4A ja auch nie dafür verwendet und 12 KB für den Prozessor selbst. Das Scratchpad-RAM war anfangs sinnvoll, als Bausteine mit der notwendigen Zykluszeit (333 ns) sehr teuer waren. Man hätte dann das normale RAM mit Wait States angesprochen (solche waren beim Ti 99/4a wegen der sowieso durch das Multiplexen bedingten Verzögerung nicht nötig) oder später (wenn die Preise für die Bausteine gesunken waren) hätte man das Scratchpad-RAM einsparen können und dann das normale RAM dafür nutzen können. Das Scratchpad-RAM muss dazu nur im selben Adressbereich wie das normale RAM liegen, verdeckt also 256 Byte dieses RAMs, die so nicht nutzbar sind.

Es gibt noch andere Kritikpunkte, wo ich das Gefühl habe, das man an der falschen Stelle spart. So an dem Multiplexen des Busses – bei externen Speichererweiterungen nicht am Daten- sondern auch Adressbus oder dem gewöhnungsbedürftigen BASIC. das viele Befehle nicht kannte die andere Computer dieser Zeit hatten, dafür aber eine hohe Genauigkeit – Ganzzahlvariablen und einfache Genauigkeit wären sicher sinnvoller gewesen. Kleinere Kritikpunkte waren die zu kleine Tastatur und die Matrix der Zeichen, die bei Kleinbuchstaben einfach kleinere Großbuchstaben waren. In meinen Augen kam es Texas Instruments vor allem darauf an, einen Computer mit beeindruckenden technischen Daten zu haben. Die Werbung stellte denn auch diese in den Vordergrund: 16 Bit Prozessor, 16 KB RAM, 16 Farben. Zu dieser Zeit war das ja für viele der erste Computerkauf und Privatpersonen kannten keinen Computer, konnten also nicht vergleichen, sondern orientierten sich wie der Autor eben an technischen Daten. Ich denke in der Strategie von Texas Instruments war der Computer selbst nur der Einstieg. Geld sollte dann mit Modulen oder Erweiterungen gemacht werden. Da war in der Tat die Palette breit. So gab es sogar einen Sprach-Synthesizer der Sprache ausgeben konnte, das war ein Alleinstellungsmerkmal. Auf der anderen Site konnte der Rechner niemals Rechnern wie dem Apple II oder der CBM 4000-er Serie aufschließen. Dafür fehlte zum einen ein 80-Zeichenmodus, notwendig für Textverarbeitung aber auch die Darstellung anderer Daten. Zum anderen hatten die Diskettenlaufwerke eine niedrige Kapazität und waren mit Steuerungsmodul und Peripheriebox dann so teuer, das man gleich einen Apple II kaufen konnte.

Zum Thema Computer ist auch von mir ein Buch erschienen. "Computergeschichte(n)" beinhaltet, das was der Titel aussagt: einzelne Episoden aus der Frühzeit des PC. Es sind Episoden aus den Lebensläufen von Ed Roberts, Bill Gates, Steve Jobs, Stephen Wozniak, Gary Kildall, Adam Osborne, Jack Tramiel und Chuck Peddle und wie sie den PC schufen.

Das Buch wird abgerundet durch eine kurze Erklärung der Computertechnik vor dem PC, sowie einer Zusammenfassung was danach geschah, als die Claims abgesteckt waren. Ich habe versucht ein Buch zu schreiben, dass sie dahingehend von anderen Büchern abhebt, dass es nicht nur Geschichte erzählt sondern auch erklärt warum bestimmte Produkte erfolgreich waren, also auf die Technik eingeht.

Die 2014 erschienene zweite Auflage wurde aktualisiert und leicht erweitert. Die umfangreichste Änderung ist ein 60 Seiten starkes Kapitel über Seymour Cray und die von ihm entworfenen Supercomputer. Bedingt durch Preissenkungen bei Neuauflagen ist es mit 19,90 Euro trotz gestiegenem Umfang um 5 Euro billiger als die erste Auflage. Es ist auch als e-Book für 10,99 Euro erschienen.

Mehr über das Buch auf dieser eigenen Seite.

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