Zahlen, bitte! Vom Colorburst im PC (und anderen Computern)
Bei PCs denkt man heutzutage typischerweise an Taktfrequenzen im Gigahertz-Bereich. In den Urzeiten des PC waren MHz-Frequenzen üblich, und die ganz besonders krummen 14,31818 MHz spielen seither eine besondere Rolle ...
Die PC-Architektur schleppt so manches Histörchen mit sich herum; eines der berüchtigsten ist das A20-Gate, doch darum soll es hier nicht gehen. Spannend ist auch die Frequenz von 14,31818 MHz, die nicht nur im allerersten IBM PC von 1981 und zahlreichen US-Modellen der 8- und 16-Bit-Computergeneration Verwendung fand. Sie taucht aus Kompatibilitätsgründen der x86-Plattform auch noch in den Spezifikationen aktueller Chipsätze wie Intel 100 Series Chipset Family PCH (PDF) auf – aber wieso ausgerechnet eine so krumme Frequenz wie 14,31818 MHz?
NTSC ist (mal wieder) Schuld
Wieder einmal ist die US-Fernsehnorm Schuld, der die Welt schon die traditionell krumme Bildwiederholrate von 23,976 Bildern/s zu verdanken hat. Und das kam so: Der Ende der 1970er Jahre entwickelte Personal Computer brauchte einen Basis-Taktgeber, von dem man aus Kostengründen alle benötigten Taktfrequenzen ableiten wollte.
Ein zu diesem Zeitpunkt massenhaft hergestellter – und daher günstiger – Quarz-Oszillator für Schaltkreise in US-Fernsehgeräten hatte eine Frequenz von 14,31818 MHz, genauer gesagt 315/22 MHz, dem Vierfachen der NTSC-Farbträgersubfrequenz fNTSC (Colorburst) von 315/88 MHz. Mit Hilfe des Farbträgers wurde beim analogen NTSC-Signal die Farbinformationen auf eine Trägerwelle aufmoduliert.
Der CGA-Videocontroller des PC wurde mit eben dieser Farbträgersubfrequenz fNTSC getaktet, sodass auch Fernsehgeräte als Monitore eingesetzt werden konnten. Die CPU arbeitete hingegen mit einem Drittel der Ausgangsfrequenz von 4/3 fNTSC = 4,7727 MHz (315/66 MHz). Der Basistakt für den Programmable Interval Timer (PIT) wurde ebenfalls durch Frequenzteilung gewonnen: 1/3 fNTSC.
Bei heutigen PCs gibt es neben dem PIT zahlreiche weitere Methoden zum Timing von Prozessen: APIC Timer (LAPIC), High Precision Event Timer (HPET), Power Management Timer (PMTMR), Real Time Clock (RTC) und Time Stamp Counter (TSC). Ist im BIOS des PC HPET aktiviert und unter Windows bcdedit /set useplatformclock true gesetzt, darf man sich nicht wundern, wenn die QueryPerformanceFrequency eben 14,31818 MHz ergibt, wenn sie etwa mit WinTimerTester (Download bei MediaFire) ausgelesen wird. Warum die Frequenz auch heute noch genutzt wird? Legacy, also Kompatibilität.! Ein anderer Grund fällt uns jedenfalls nicht ein.
Spielkonsolen und Home Computer
Nicht nur der PC nutzte die 14,31818 MHz, sondern auch zahlreiche – vornehmlich zum Anschluss an TV-Geräte gedachte – Spielkonsolen und Home Computer für den US-Markt. Geräte für PAL-Gebiete leiteten ihre Frequenzen hingegen typischerweise von der PAL-Farbträgersubfrequenz fPAL = 4,43361875 MHz ab, wodurch sich andere – meist geringere – CPU-Taktungen ergaben, etwa beim PAL-Amiga 8/5 fPAL = 7,0938 MHz gegenüber dem NTSC-Amiga mit 2 fNTSC = 7,1591 MHz.
Colorburst-Frequenz als Taktgeber (7 Bilder)
(Bild: Evan-Amos, CC BY-SA 3.0)
(vza)
