X68000 X68000の仕様

X68000

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2019/03/30 14:06 UTC 版)

X68000の仕様

CZ-600Cメインボード
CZ-600Cビデオボード

CPU

CPUには当時のMacintoshなどと同じモトローラMC68000を採用した。動作クロック周波数は10MHzで、無印、ACE、EXPERT、SUPERまではセカンドソースの日立製HD68HC000が使用された。当時CMOS版のMC68000を生産していたのは日立だけだった。

搭載されたMC68000は、外部データバスが16ビット幅だったためモトローラは16ビットCPUと位置付けていたが、内部設計は32ビットであり、直交性の高い命令セットを特徴とした、同時代のCPUとしてはアセンブリ言語が扱いやすいアーキテクチャーだった。

X68000にはFPUとしてMC68881が使用可能であり、拡張スロットに装着するものが純正品としてシャープから発売されていた。

毎年高速化されていく他機種を横目に、4年を経てようやく、基本性能はそのままでクロック周波数が高速化されたXVIが登場した。このXVIと次のCompact XVIではモトローラ社製のMC68000が使用され、クロック周波数が16/10MHzの選択式になった。またFPUはメイン基板に専用ソケットが搭載された。

なおXVIの発売をきっかけとして従来の10MHz機やXVI・Compact XVIのクロック周波数を高速化する改造がBBSや雑誌で公開され、ユーザーの間で流行した。

MPUは、Compact以外はソケットに実装されていたため交換が容易で、HD68HC000搭載機ではモトローラ純正MC68000に交換も行われた。さらに、変換基板を自作してのMC68020搭載を試みた者もいた他、製品としても、倍速ボード、MC68EC030アクセラレータなどもリリースされている。

主記憶

メモリー空間は、MC68000が利用可能な16MBのうち、主記憶空間として12MBを使用することができた。この主記憶領域はリニアアドレシングが可能であり、また、領域を指定しスーパーバイザー領域とする事で、アプリケーション側からアクセス禁止にすることも可能だった。

標準では、初代・ACE・PRO・PRO IIは1MB(追加1MBは専用メモリーボードによってメインボード上に増設可能だが、2MB以上のメモリーを増設する場合はこの専用メモリーボードによってまず2MBまで増設することが必須である)、その他は2MBを搭載していた。シャープからは拡張スロットに差すタイプの4MBの拡張メモリーボードが発売されていたが、後に他社から8MB以上のメモリーを装備したものが発売された。X68000のメインメモリーは拡張スロットを介したものを含め、すべてノーウェイトアクセスであるが、動作クロックの上昇したXVI・Compact XVI以降の機種では、10MHz動作の汎用拡張スロット経由でのノーウェイトアクセスは不可能だったため、本体内部に8MBまで増設可能なメモリーソケットも用意された。ただし、この場合12MBまで増設するには8MB以降は拡張スロットによる増設となるため、この4MBをアクセスする場合は多大なウェイトが挿入されることとなり、これによる速度低下を回避するため、この領域をRAMディスクとして使用するなどして、この範囲にコードが置かれることを回避する使用法もあった。

X68000は全機種でメモリーバックアップ機能を持つ16KBのSRAMを内蔵し、メモリースイッチの設定を保存するほか、RAMディスクとしての使用やSRAMからのシステム起動も可能だった。ただし、SRAM領域は通常は書き込み禁止に設定されており、プログラムの暴走など万一の事態でも書き換わる事はまず無いとされたが、PRO系の機種ではSRAM回りの設計に難があり、通常使用でもSRAMに書き込まれているデータが破損することがあった。一方、このSRAM領域を利用して潜伏・感染するコンピューターウイルスも存在した。

グラフィック

グラフィック画面表示用のVRAM(フレームバッファ)は512KBを搭載している。これを使用して、256×256または512×512×最大16ビット(65,536色)、768×512×最大4ビット(16色)の表示が可能である。また、CRTCのレジスタを直接操作することにより、1,024×768×4ビットの表示や640×400に近い解像度、384×512などでの表示も可能である。

グラフィックVRAMへのアクセスには、領域として全2MB(1,024ドット×1,024ライン×16ビット)が予約されているが、実際に搭載されている512KBのVRAMは、画面モードによらず常に1ワード(16ビット)=1ピクセルとなるように512KB - 2MBのメモリ空間に配置される。すなわち、16色ならば、2MBのメモリ空間の下位4ビットが有効になり、256色表示ならば、1MBの領域の下位8ビット(残り1MBの領域は無効)、65,536色表示であれば先頭の512KBの領域で全16ビットが有効になるという仕組みである。これによりピクセル単位のカラー操作を容易なものとしていた反面、多数のピクセルを書き換える際にアクセス速度の点では不利だったが、のちにデータ転送時のみグラフィックVRAMの構成を切り換えて隙間なしでデータ転送するテクニックが登場した。

また、グラフィック画面だけで独立した面(プレーン)を最大4プレーン(512x512ドット 16色時)持つことができた。16色モード時には1,024×1,024ドット1プレーンまたは512×512ドット4プレーン、256色モード時には512×512ドット2プレーン、65,536色モード時には512×512ドット1プレーンという構成で、複数のプレーンを重ねあわせて表示することができる他、半透明機能があった。また、それぞれ独立に上下左右がつながった球面スクロールが可能となっている。

同時代のパーソナルコンピューターとして標準的な環境での解像度は640×400ドット16色であり、この表示に必要なVRAMは128KB弱であることからも、X68000の圧倒的な画像処理能力がうかがえる。X68000の65,536色は下表の形式の16ビットによって構成されており、RGB各5ビットによる32768色と輝度ビット(半段階の明るさ調整)によって実現されている。

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
G4 G3 G2 G1 G0 R4 R3 R2 R1 R0 B4 B3 B2 B1 B0 I

(G:緑、R:赤、B:青、I:高輝度)

グラフィック画面は、上記の他、高速クリアなどの画面制御機能はあったものの、基本的にはMPUの直接制御によって図形描画が行われた。同時代の主な16ビット以上のパーソナルコンピューターで、グラフィックディスプレイコントローラーを採用しラインや多角形、塗り潰しなどの簡易的な描画機能が搭載されていた点とは対照的である。これは当時、安価なグラフィックディスプレイコントローラーのハードウェア描画機能がまだ貧弱であり、速度的にも充分なものでなく、かつ実装及びプログラミング上の制約が大きかったためと推測される。後にPC-9800シリーズでもこの問題から、グラフィックチャージャーと称してX68000同様のピクセル演算機能を実現して、性能の向上を図っている。

テキスト表示

いわゆるキャラクタ単位のテキスト画面は用意されず、グラフィック面とは別に512KBのビットマップVRAMが用意されていた。

X68000のテキスト面はプレーンドピクセル方式のビットマッププレーンであり、同時代の標準的なパーソナルコンピューターのグラフィック画面に相当する情報量と表現力を持っていた。ビットマップによるテキスト表示は、その表現力と引き換えに、キャラクタ型VRAMと比較すると負荷が重い(遅い)ものであるが、X68000のテキストVRAMには同時プレーンアクセス機能やラスタコピー機能、ビットマスク機能などの画面制御機能が用意されており、CPUの処理を大幅に軽減することが可能となっていたため、十分な速度を得ることができた。

テキストVRAMは4プレーン存在するが、通常、そのうち2プレーンはマウスカーソルとソフトウェアキーボード、電卓の表示に使用されるため、テキスト表示は2プレーンで行われることが多い。

テキスト表示用にフォントパターンをROMに搭載している。このCGROMに搭載されている文字種は、16×16ドットのJIS第1/2水準漢字に加え、24×24ドット、12×12ドットのJIS第1/2水準漢字(非漢字752文字、第1水準漢字3,008文字、第2水準漢字3,478文字)である。このほか、ビットマッププレーンを生かし、ユーザー定義のフォントを使用することも可能だった。

通常の16ドットフォントを使用した際のテキスト表示は半角で96文字×32行であるが、VRAM自体は1,024×1,024ドットの広さを持っており、これを利用してSX-Window Ver.3.xでは起動時オプションの指定で最大1,024×848(インターレース)での表示が(隠し機能的に)可能なほか、CRTCのレジスタ操作と入力周波数の物理的な変更により、1,024×1,024ドットのフルスクリーン表示なども実現されている。なお、インターレース表示での高解像度画面は、長残光CRTを使用しないかぎりちらつきが著しく実用に耐えない。そのため、X68000 Compact XVIやX68030ではSX-Windowの640×480表示用に追加搭載された50MHzのクロックオシレータをより高周波数のもの、具体的には80MHzや100MHzのものに交換し、高解像度対応のCRTと組み合わせてSX-Windowの高解像度表示を実用的なものとすることが『Oh!X』誌で紹介され、一部でこの改造が流行した。

このテキスト面は前述の画面制御機能が使用できるほか、1ワードで最大16ドット、ロングワードで32ドットの書き換えが可能となるため、用途によってはテキスト画面をグラフィック画面代わりに使用し、他機種からのゲーム等の移植にも使われた。ビジュアルシェルやSX-WindowもテキストVRAMで実現されている。

スプライト表示・その他の表示機能

その他には、16ドット×16ラインで65,536色中16色、同時表示枚数128枚の「スプライト機能」と「BG面」を持っている。これは、特にアクションゲームシューティングゲームの作成に非常に有効だった。スプライトとBGのパターンデータは共用であり、VRAMとは独立した16KBの高速SRAMを使用していた。

スプライト以外の、これらのすべての画面を合わせると、最大で7枚(グラフィック4枚+テキスト1枚+BG2枚)もの独立スクロール機能付きの画面をハードウェアで合成表示することが可能だった。

他には、パソコンとしては珍しく「走査線(ラスタ)割り込み」を可能としていた。なお、ライバルと目されたFM TOWNSは、HSYNCを検出することは可能だったが、それを割り込みトリガには出来なかったため、一般にラスター割り込みを使うエフェクトは、他の手段で再現していた。

また、専用端子へ接続するカラーイメージユニットを使用することにより、当時としては先進的な、ビデオ信号のキャプチャが可能だった。

X1のパソコンテレビの機能も受け継いでおり、テレビチューナー付の純正の専用モニタでは、チャンネル操作やスーパーインポーズなどのテレビコントロールも可能だった。

その他の機能

サウンド機能として、X1turboZと同じ8チャンネルのステレオFM音源 (YM2151) に加え、ADPCM沖電気製MSM6258)を1チャンネル搭載した。YM2151の定格入力周波数は3.58MHzであるが、本機ではX1に合わせ4MHzが入力されているため、出力される音程はチップの仕様と異なる。ADPCMは、シンセサイザ然としたFM音源を補う形でパーカッションなどとして同期演奏することから始まり、ソフトウェア的な合成[注 4]により多重に出力できるような利用がされるようになった。リニアPCMを扱うことはできないが、ハードウェアとして扱えるようにしたボードや、FM音源に対し矩形波の近似波形を音色として設定しチップの応答速度限界付近の出力を制御し、DACとして利用することで、PCMとして利用するソフトウェア[7][8][9]等も存在している。

他には本体の電源を制御する機能がついており、ソフト上から時間を指定して電源をON/OFFすることが出来た。このため、現在のPC/AT互換機でのATX/BTX筐体のように、前面の電源スイッチとは別に背面に主電源スイッチがあった(Compact / PRO / PRO IIを除く)。さらに正面電源スイッチのほかに背面にリモート電源端子があり、マグネットコイルリレーなどの外部スイッチより起動することも可能だった。また、4チャンネルのDMAも搭載していた。

CZ-600Cキーボード

キーボードは80C51を内蔵したシリアル制御で、キーボードの特定のキーに内蔵されたLEDをソフトウェア的に制御することも可能[注 5]だった。

拡張性他

本体の背面には10MHz動作の汎用拡張スロットが用意され、各種拡張カードや増設メモリカードなどの搭載が可能だった。

ジョイスティックポートは同時代に標準的となっていたD-sub9ピンのATARI規格準拠のものであり、電源ピンを持つ、MSXなどと同じピンアサインに変更された。このジョイスティックポートは縦型の機種では本体前面と背面に1ポートずつ、PRO系では前面に2ポート設置されていた。プリンターはセントロニクス仕様準拠のパラレルポートで、同時代の一般的なPC-9800シリーズのプリンターポートがそうだったように、入力はBusy信号のみの、事実上出力のみに特化した仕様のものが実装されていた。コネクタはX1同様のMIL-C-83503に準拠した俗に言うMILタイプ圧接コネクタだった。さらに、RS-232C上位規格のRS-232Eに準拠したシリアルポート、FDDの増設端子などのコネクタも標準搭載した。

また初代機からSASI相当のHDD増設端子を備えており、純正のX1turbo用増設ドライブの他、PC-9801用のSASIハードディスクを流用できた他、後に有志が公開したドライバ[注 6]によってSCSIとして使用することもできた。

HDD増設端子はX68000 SUPERからはSCSI端子に変更された。ACE以降は本体内にHDDを内蔵するスペースがあり、マウンタ等は設置されていないものの、保守部品として別途入手し工作することで内蔵することが可能[10]であった。また、拡張SCSIインターフェイスは内蔵インターフェイスとハードウェア的には別の実装になっていることから、ドライバなどを除けば直接ハードウェアを制御するソフトウェアは少なく、純正ボードと全く異なるハードウェアであるMach-2/Mach2pなども、ROM上のソフトウェアがその差異を吸収している[11]。便宜上、拡張ボード、内蔵デバイスと検索されるため、拡張ボードを使用した場合は内蔵デバイスが無効になる。これらをソフトウェア側で別IDを与え、併用するTwoSCSIというソフトウェアも開発された。

SCSI機器はSCSI端子を持つX68000に接続して利用できるはずだが、ある一時期に発売されたSCSI機器はX68000に接続しても認識できない問題が少なくなかった。この問題には、終端抵抗の有無(SCSI機器末端の終端抵抗を取り外すことで動作する機器も存在した)といった電気的特性の他、NECが発売していたPC-9801-55ボードや同時期のPC-9800シリーズ本体内蔵SCSIには1台目SCSI機器のベンダID先頭3文字がNECでないと起動しない制限、俗に言う「NECチェックの巻き添え」に起因するものがあり、パソコン通信を中心にSCSI機器動作確認情報の交換が行われていた。

初代機からX68000 XVI(PROを除く)までは立体視端子(STEREOSCOPIC端子)も装備されていたが、対応ソフトは電波新聞社から発売されたセガの『ファンタジーゾーン』のみで、利用するための専用ハードウェアが発売されることはなく、満開製作所ファミリーコンピュータ用「3D SYSTEM」をX68000の立体視端子に接続するためのアダプタセット(立体視端子を持たないPROやCompact、X68030にも対応)を発売するだけにとどまった。なお『ファンタジーゾーン』が発売された時には満開製作所のアダプタは発売されておらず、電波新聞社発行のマイコンBASICマガジン等でアダプターの自作が紹介された。

また、拡張カードを自作・試作するためのユニバーサルカードが、サンハヤト等から発売されていた。またX68000の拡張カードの仕様はPC-9801用の拡張カードの大きさと概ね寸法が近似していたため、X68000用のユニバーサルカードが入手が難しい場合には、PC-9800シリーズ用の物を電源及びグランドのパターンにパターンカットを施し、部品面 / 配線面を裏返しに用いることにより流用できた。

標準ソフトウェア

本体内蔵のROM(容量512KB)には、CP/MのBDOSやMS-DOSIO.SYS、MacintoshのToolBoxなどに相当する基本入出力システムIOCS (Input Output Control System) を搭載、これを活用する標準添付のオペレーティングシステムとしては、ハドソンとSHARPがMS-DOSを参考に開発したCUIベースのHuman68kが標準添付されていた。このHuman68kは、単にユーザインタフェースのルック&フィールがMS-DOSに酷似しているだけではなく、システムコールのファンクションもMS-DOSとほぼ同等だった。

MC68000MPU特有の特権モード(スーパーバイザモード)を生かし、一部システム領域を、アプリケーションからのアクセスから保護する機能も有していたため、アプリケーションエラーを検出し、実行を停止させることもできたが、OSとして特権モードとユーザーモードの分離が十分でなく、その後システムに復帰できるかどうかは運頼みの側面もあった。

Human68k上で動作する独自のGUIを取り入れた簡易的なウインドウシステムであるビジュアルシェルが付属していたが、後により洗練されたウインドウシステムであるSX-Windowによって置き換えられ標準添付となった。

言語としては、BASICを独自にC言語ライクな構文表記に拡張したX-BASICなども付属していた。X-BASICで作られたプログラムはC言語に変換してコンパイルすることも可能である。

日本語入力ソフトとしてはASK68kというFEPが添付されていた。同時代の水準と比較してその変換精度にはやや難があったが、細部に目を移せば、ローマ字かな変換モードで「X」1文字で「ん」を入力できるといった操作体系や、あらかじめ日本語処理を意識して設計されたキーボード上の専用キーとの親和性は高かった。

X68000初代から日本語ワープロソフトwp.xが標準で添付されていた。機能的にシンプルでやや安定性に欠けていたものの、文書を書いて印刷するための最低限の機能は備えており、動作も軽いほか、メモリが許す限りファイルを同時に扱ったり、子プロセスを立ち上げられたりなどもできた。

SX-Windowでは、Ver.3.0以降wp.xに代わり、シャーペン.xというエディタが付属した。シャーペン.xは基本的にテキストエディタだが、各種フォント(書体倶楽部などのZeit社製ベクトル/アウトラインフォントおよび書家万流など一部のシャープ製SX-Window用アプリケーショ同梱のアウトラインフォント)に対応するなどSX-Window Ver.3.0で拡張された機能をフルに生かすソフトとなっていた。また、多彩な表現力を備えるだけではなく、Human68kのCOMMAND.Xに相当するコマンドシェルを「コンソール」モードとして実装するなど、自在なカスタマイズの可能なものとなっていた。このシャーペン.xはSX-Window環境で標準添付あるいは市販されたものとしてはほぼ唯一のエディタ(後にフリーウェアとしてMuleなどが移植された)であり、他に選択肢が無かったこともあり、SX-Windows上ではあらゆる用途で使用できるものとなっていた。




  1. ^ E, -GY:オフィスグレー、B,-BK:ブラック、-H:グレー、-TN,-B:チタンブラック
  2. ^ PROシリーズにはパイオニアOEMも存在している(本体のSHARPロゴがPIONEERになっている)。主に伝言ダイヤルなどの制御用として使用されていた。

注釈

  1. ^ 当時、シャープのAV機器のイメージキャラクターでもあった。
  2. ^ ソニーNEWSオムロンLunaなど。
  3. ^ グッドデザイン賞は、メーカーから審査依頼のあった商品とその組み合わせで審査が行われるため、実際に受賞しているものは一部バリエーションや一部の組み合わせに限定される。
  4. ^ PCM8.Xやその系譜、市販アプリケーションでは、SPSのサウンドドライバが68030で実行したときに4声分の合成を行うように実装されている。
  5. ^ X68000版の『コットン』ではBGMに合わせて明滅するようになっている。
  6. ^ SxSI、TwoSCSIにも互換性改善を試みるプログラムが含まれる。これらドライバのドキュメントに含まれるパリティービットの生成回路の追加により、SCSI2の機器もより多く動作させることが可能である。
  7. ^ これはX68000の時点でハードウェアやプログラミングを工夫する事により回避できるものであったが、この対策をとらなかった事が後に禍根を残す事となった。 ちなみに同種の問題は当時のMacintoshにもあったが、ハードウェア面では対策がとられていた為、OSやアプリケーションのバージョンアップにより解決した。
  8. ^ 一部、既存のアプリケーションとの互換性には問題が生じるものもあった。
  9. ^ 同年夏にはモニタ一体型のLC 520が、同年秋にはMC68LC040 25MHz搭載のLC 475が発売されている。
  10. ^ 。 MC68EC030の採用でコストを下げた一方、高コストなスタティックカラムDRAMを採用する、周辺回路について従来のままであったなどのアンバランスなシステム構成も問題だった。
  11. ^ 尚、この表現は安価に使用できるというポジティヴな表現である。

出典

  1. ^ アスキー(後のKADOKAWA/アスキー・メディアワークス)刊行パソコン雑誌『LOGiN』 1991/10/4号より。
  2. ^ “シャープ「X68000」の回路図など記載の“裏マニュアル”電子化、「GALAPAGOS STORE」で無料配信”. INTERNET Watch. (2015年1月13日). http://internet.watch.impress.co.jp/docs/news/20150113_683361.html 2015年2月2日閲覧。 
  3. ^ “ProjectMによる「X68000」ケースの試作が公開される”. PC Watch. (2015年1月29日). http://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/yajiuma/20150129_686062.html 2015年2月2日閲覧。 
  4. ^ 『パソコンヒット商品物語』(1991) p.88 電子機器事業本部液晶営業システム事業部(1988年当時)・小林冬記の証言より引用。
  5. ^ 宮永好道「誰も書けなかったパソコンの裏事情」(並木書房)。
  6. ^ a b 受賞番号:62K0709 (受賞対象:X68000 CZ-600CE、CZ-600DE、CZ-6STIEのセット)
  7. ^ X680x0の内蔵音源を駆使した高品位ステレオPCM再生
  8. ^ Oh!X 1999年夏号「内蔵音源を駆使した高品位ステレオ PCM 再生」
  9. ^ S44PLAY.DOC
  10. ^ a b Oh!X 1995年6月号 p.66 「大容量ハードディスク導入手引き」
  11. ^ Oh!X 1995年8月号52p 「満開謹製SCSI2ボード」
  12. ^ 受賞番号:89K0773(受賞対象:CZ-662C(GY)(BK)、CZ-603D(GY)(BK))
  13. ^ 受賞番号:90K0799(受賞対象:CZ-613C、CZ-605D)
  14. ^ 受賞番号:90K0798(受賞対象:CZ-623C、CZ-613D)
  15. ^ 受賞番号:91K0882(受賞対象:CZ-644C-TN)
  16. ^ 受賞番号:92K0688(受賞対象:CZ-674CH)
  17. ^ 受賞番号:92K0690(受賞対象:CZ-674CH+CZ-608DH)
  18. ^ Oh!X 1994年12月号 p.70「倍クロックアクセラレータH.A.R.P」
  19. ^ Oh!X 1995年1月号p116
  20. ^ Oh!X 1995年6月号74p
  21. ^ Oh!X 1995年11月号p54
  22. ^ Z-MUSIC Home Page
  23. ^ DoGA(PROJECT TEAM DoGA、株式会社ドーガ)
  24. ^ X68000をACアダプタ駆動にする電源キットが販売中 (取材中に見つけた○○なもの) - AKIBA PC Hotline!




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