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Texas Instruments TI-99/4A

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Texas Instruments TI-99/4A
TI-99/4A
Hersteller Texas Instruments
Typ Heimcomputer
Veröffentlichung 1981
Produktionsende 1983/84
Neupreis 595,00 US-Dollar

(bei Markteinführung in Nordamerika)

Prozessor TMS9900
Arbeitsspeicher 48,25 Kilobyte, davon:
  • 16,25 Kilobyte RAM
  • 32 Kilobyte ROM
Grafik TMS9918A (NTSC) TMS9928A (SECAM) TMS9929A (PAL)
  • max. 256×196 Pixel
  • 15 Farben
  • max. 40×24 Zeichen/Zeile
  • vier Grafik-Modi
  • max. 32 Sprites
Sound {{{Sound}}}
Datenträger Steckmodule,

Tonkassetten, 5,25"-Disketten

Betriebssystem TI BASIC
Vorgänger TI-99/4
Nachfolger -

Der TI-99/4A ist ein früher Heimcomputer des US-amerikanischen Technologiekonzerns und damals weltweit führenden Halbleiterherstellers Texas Instruments aus Dallas, Texas. Der Rechner kam im Juni 1981 auf den nordamerikanischen Markt und löste seinen zwei Jahre älteren, aber weitaus weniger erfolgreichen Vorgänger, den TI-99/4, ab, auf dem er technisch aufbaut. Der TI-99/4A verfügt mit dem für die frühen 1980er-Jahre sehr fortschrittlichen TMS9900-Mikroprozessor über eine Zentraleinheit mit einer Wortlänge von 16 Bit und gilt bei einem Einführungspreis von 525 US-Dollar weltweit als erster erschwinglicher 16-Bit-Heimcomputer. Unterstützt wird die hauseigene, prinzipiell bis zu 3,3 MHz schnelle CPU von einer Reihe von ebenfalls aus dem Hause Texas Instruments stammenden Koprozessoren, die u.a. für den Bildschirmaufbau, die Tonausgabe und die interne Datenverarbeitung verantwortlich sind. Der TI-99/4A besitzt außerdem 16,25 Kilobyte RAM sowie üppige 32 Kilobyte ROM, u.a. für das direkt nach dem Einschalten verfügbare Betriebssystem "TI BASIC" und dessen Interpetierer. Damit weist der Rechner ab Werk insgesamt etwas über 48 Kilobyte an Speichervolumen auf.

In seiner Grundkonfiguration verfügt der TI-99/4A über eine semi-professionelle mechanische Schreibmaschinentastatur für die Dateneingabe, ein externes Netzteil für die Stromversorgung (110 bzw. 220-240 Volt) und ein aus schwarzem Kunststoff bestehendes rechteckiges Gehäuse, das auf der Oberseite größtenteils mit hochwertigem gebürsteten Aluminium verkleidet ist. Damit ähnelt der TI-99/4A vom Design her den damals sehr erfolgreichen, für wissenschaftliche Anwender konzipierten Taschenrechner-Modellen TI-57/TI-58/TI-59 der texanischen Herstellerfirma, die seit Mitte der 1970er Jahre mit der Fähigkeit der Programmierbarkeit ausgestattet waren. Rechts neben der Tastatur befindet sich der Modulschacht des Rechners, der zur Aufnahme von Hardware-Steckmodulen gedacht ist. Unten rechts an der Vorderseite verfügt der Rechner über einen Einschaltknopf mit einer roten Kontrolllampe zwecks Überprüfung des Stromflusses. Zur Kühlung der Elektronik sind auf der Unterseite, der Rückseite sowie oberhalb des Modulschachtes Lüftungsschlitze ins Gehäuse eingelassen. Der TI-99/4A verfügt außerdem über mehrere Schnittstellen zum Anschließen von Peripheriegeräten. Auf der linken Seite befindet sich eine neunpolige Buchse zwecks Verbindung mit Joysticks bzw. vergleichbaren Steuergeräten. Auf der rechten Seite weist der Rechner einen Expansionsport auf, mit dessen Hilfe er sich mit diversen Peripheriegeräten wie Diskettenlaufwerken, Druckern, Modems usw. verbinden lässt, um die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems zu vergrößern. Auf der Rückseite findet sich ein vierpoliger Anschluss für das Netzteil, eine sechspolige Buchse für die Verbindung mit einem Monitor bzw. HF-Modulator zur Verwendung handelsüblicher Fernsehgeräte sowie ein weiterer neunpoliger Anschluss für einen Kassetten- bzw. Programmrekorder. Spätere Versionen des TI-99/4A, bei denen der Einschaltknopf unterhalb des Modulschachtes direkt rechts neben der Tastatur zu finden ist, weisen ein beiges Plastikgehäuse ohne die aufwändige und kostenintensive Metallverkleidung auf.

Der TI-99/4A erreichte eine recht weite Verbreitung, konnte aber mit ca. 2,5[1][2] bis 2,8 Millionen[3] verkauften Exemplaren nicht an die großen Verkaufserfolge des Marktführers Commodore 64 heranreichen. Das Hauptabsatzgebiet des TI-99/4A war Nordamerika, aber auch in Europa, Australien und Fernost wurden substanzielle Verkaufserfolge erzielt. Am 28. Oktober 1983 verkündete Texas Instruments seinen Ausstieg aus dem mittlerweile verlustreichen Heimcomputer-Geschäft.[4] Wann genau Texas Instruments die Produktion des TI-99/4A einstellte, ist umstritten. Die Quellenangaben schwanken zwischen Ende 1983[5] und März 1984.[6] Der als Nachfolgemodell konzipierte TI-99/8 gelangte nicht mehr zur Marktreife.

Hardware

Mikroprozessoren

Im TI-99/4A kommt eine ganze Reihe von Mikroprozessoren zum Einsatz, wobei die Zentraleinheit von gleich mehreren Koprozessoren etwa bei Aufgaben wie der internen Datenverarbeitung, der Bildschirmausgabe sowie der Erzeugung von Tönen bzw. Geräuschen unterstützt wird, um auf diesem Wege die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems zu erhöhen. Bemerkenswert ist dabei, dass alle im TI-99/4A verbauten Mikroprozessoren aus hauseigener Produktion von Texas Instruments stammen.

Zentraleinheit

Fotografie der im TI-99/4A verbauten Zentraleinheit TMS9900, hier in der teureren Variante mit Keramikgehäuse

Als CPU dient im TI-99/4A ein TMS9900 aus dem Hause Texas Instruments, der über ein schwarzes Kunststoffgehäuse mit 64 Anschlusspins verfügt. Dieser im Dezember 1976 erstmals zur Serienreife gebrachte, nicht nur für damalige Heimanwender-Verhältnisse sehr fortschrittliche 16-Bit-Hauptprozessor, der mit Hilfe der N-Channel Silicon-Gate MOS-Technologie hergestellt wurde, kann Taktfrequenzen von bis zu 3,3 MHz verkraften. Im TI-99/4A läuft der TMS9900 aber aus Gründen der notwendigen Synchronisation mit den Koprozessoren nur auf 3 MHz. Der TMS9900 stellt einen sog. 'Minirechner' bzw. 'Minicomputer' dar und verfügt über einen vollständigen Befehlssatz inklusive Multiplikation und Division. Ergänzt wird der Befehlssatz durch den damals ungewöhnlichen 'X'-Sprungbefehl, der bereits ein rein softwarebasiertes Single-Step-Debugging gestattete. Der TMS9900 besitzt zudem separate Busstrukturen jeweils für Speicherzugriffe, Ein- und Ausgabe von Daten sowie Interrupts, von denen bis zu 16 möglich sind. Ungewöhnlich am TMS9900 ist überdies, dass sich die Register in einem besonderen Teil des externen RAM-Speichers befinden, der als Workspace bezeichnet wird und auf dem Umweg über einen CPU-internen Workspace Pointer (WP) angesteuert werden kann. Diese Besonderheit ermöglicht der Zentraleinheit des TI-99/4A ein schnelles Changieren zwischen verschiedenen Registersätzen, was dem Rechner die Verarbeitung von Interrupts erleichtert und ihn grundsätzlich sogar zum Multitasking befähigt. Insgesamt 65.536 Bytes Speicher können darüber hinaus über Memory Mapping und eine fortgeschrittene, damals einzigartige Memory-to-Memory-Architektur vom TMS9900 verwaltet werden.[7]

Koprozessoren

Kommunikations-Chip

Der TMS9901 ist ein multifunktionaler 16-Bit-Mikroprozessor mit 22 Anschlusspins, der als sog. Programmable Systems Interface die CPU des TI-99/4A bei der Regelung von internen Datenflüssen unterstützt. Insbesondere die über Eingabegeräte wie Tastatur, Programmrekorder oder Joysticks anfallenden Informationen werden vom TMS9901 verarbeitet. Mit der Zentraleinheit ist der TMS9001 über eine Communications Register Unit (CRU) verbunden. Intern verfügt er über einen Prioritizer/Encoder, eine Echtzeituhr, eine Logik-Einheit für die Kommunikation mit der CRU und drei Puffer für die Zwischenspeicherung von Daten.[8]

Taktbaustein

Mit dem TIM9904 (auch: TIM9904A bzw. SN74LS362), der eigens von Texas Instruments für den Betrieb mit der Zentraleinheit TMS9900 konzipiert wurde[9], verfügt der TI-99/4A über einen mit 12 MHz getakteten Taktbaustein mit vier phasenverschobenen Takten. Die vier vom TIM9904 über Transistor-Transistor-Logik (TTL) generierten Taktsignale gestatten der CPU eine Arbeitsgeschwindigkeit von 3 MIPS. Der Takttreiber des TI-99/4A ist in einem schwarzen Kunststoffgehäuse untergebracht, verfügt über 20 Anschluspins und ist mit einem externen Schwingquarz verbunden.[10]

Video-Chip
Fotografie des in der nordamerikanischen Variante des TI-99/4A verwendeten Grafik-Chip TMS9918A

Die Prozessoren der Typen TMS9918A, TMS9928A und TMS9929A sind aus dem im TI-99/4 verwendeten TMS9918 hervorgegangen und zeichnen in den unterschiedlichen Versionen des TI-99/4A für die Bildschirmausgabe verantwortlich. Dieser mit 40 Anschlusspins ausgestattete Video Display Processor (VDP) bzw. 16-Bit-Video-Chip des TI-99/4A erzeugt nicht nur das Video-Signal des Rechners, sondern verwaltet auch den für Speicherung, Abruf und Aktualisierung von Bildschirmdaten notwendigen dynamischen Bildwiederholspeicher von bis zu 16 Kilobyte VRAM. Während die Versionen TMS9918A bzw. TMS9928A auf das 525-Zeilen-Format des nordamerikanischen NTSC-Standards ausgerichtet sind, ist der TMS9929A auf das 625-Zeilen-Format der in Europa üblichen PAL-Norm zugeschnitten.[11] Zum Betrieb mit PAL-TV-Geräten ist jedoch die Verwendung eines zusätzlichen externen RF-Modulators vonnöten. Die Video-Chips der TMS9918A/9928A/9929A-Baureihe erreichen eine Maximalauflösung von 256x192 Pixeln, verfügen über eine Palette von 15 Farben und sind in der Lage, bis zu 32 Sprites gleichzeitig auf den Bildschirm zu bringen.[12] Die Größe der Sprites kann dabei ebenso variieren wie deren Auflösung; nativ möglich sind 8x8, 16x16 und 32x32 Bildpunkte in monochromer Darstellung.[13] Die im TI-99/4A verbauten Video-Chips verfügen über vier unterschiedliche Grafik-Modi: den Text mode, den Multicolor-Modus und schließlich die beiden hochauflösenden Modi Graphics I und Graphics II.

Im Text mode bzw. Textmodus sind 40x24 Zeichen bzw. Symbole, die aus 6x8 Bildpunkten bestehen, in jeweils zwei Farben darstellbar. Dabei kann ein Satz von insgesamt bis zu 256 unterschiedliche Zeichen bzw. Symbolen frei programmiert werden, die im sog. Pattern Generator Table abgelegt und jederzeit wieder aufgerufen werden können. Hierfür werden, je nach aktuellem Bedarf, 8x256 Bytes, also bis zu 2.048 Bytes VRAM benötigt.[14] Die auf dem Bildschirm tatsächlich anzuzeigenden Zeichen bzw. Symbole werden dann im Pattern Name Table festgelegt, wozu stets für alle 40x24 erscheinenden Zeichen bzw. Symbole insgesamt weitere 960 Bytes in Anspruch genommen werden müssen. Damit kommen im Textmodus in toto bis zu 3.008 Bytes VRAM zum Einsatz. Die Darstellung von Sprites ist im primär für die Textverarbeitung gedachten Textmodus grundsätzlich nicht möglich.[15]

Im Multicolor- bzw. Vielfarben-Modus ist der Bildschirm in 32x24 Felder aufgeteilt, die jeweils aus 8x8 Pixeln bestehen. Diese wiederum sind in vier 4x4 Bildpunkte große, grobkörnige Blöcke unterteilt, sodass der gesamte Bildschirm 64x48 solcher Blöcke umfasst. Jeder einzelne dieser 3.072 Blöcke kann eine der 15 möglichen Farben ohne weitere Einschränkungen annehmen.[16] Dabei werden lediglich 1.728 Bytes VRAM in Anspruch genommen.[17] Auch die Verwendung von Sprites ist in diesem Grafik-Modus möglich, der vor allem für die Darstellung eines statischen Hintergrunds bei Computerspielen gedacht war, aufgrund seiner geringen Auflösung aber nur selten von den Software-Entwicklern zum Einsatz gebracht wurde.

Im Graphics I-Modus wird ein Bild mit der Maximalauflösung von 256x196 Pixeln generiert, wobei der Bildschirm in 32x24, also insgesamt 768 Felder aufgeteilt wird, die jeweils 8x8 Bildpunkte umfassen. Die auch während eines laufenden Programms veränderbare Pattern Generator Table hält dabei einen Vorrat von bis zu 256 frei programmierbaren Zeichen bzw. Symbolen bereit, die dann an beliebiger Stelle des Bildschirms zur Darstellung gebracht werden können.[18] Da immer nur zwei Farben gleichzeitig pro Feld zugelassen sind, werden hierfür im Höchstfall 768x8 Bytes, also insgesamt 2.048 Bytes benötigt. Die aktuell für die Darstellung auf dem Monitor vorgesehenen Zeichen bzw. Symbole müssen jedoch immer wieder aufs Neue in den eigens hierfür reservierten Bereich des Bildschirmspeichers, also der Pattern Name Table, eingetragen werden, was weitere 768 Bytes beansprucht. Insgesamt werden also im Graphics I-Modus bis zu 2.848 Bytes VRAM in Anspruch genommen.[19] Zusätzlich gestattet der Graphics I-Modus noch die Darstellung von Sprites, was zur Beanspruchung weiteren Speicherplatzes führt.

Der Graphics II-Modus gleicht zwar dem Graphics I-Modus in puncto Auflösung, gestattet aber die Verwendung eines umfangreicheren Vorrats an vordefinierten Zeichen bzw. Symbolen sowie die Darstellung einer deutlich höheren Farbdichte.[20] Auch die Aufteilung des Bildschirms in 768 Felder, die aus jeweils 8x8 Bildpunkten bestehen, bleibt erhalten. Allerdings wird der Bildschirm in drei gleich große Segmente mit jeweils 256 Feldern unterteilt. Jedes Bildschirmsegment verfügt über eine eigene Pattern Generator Table mit ihrerseits bis zu 256 Einträgen, sodass im Extremfall jedes Bildschirmfeld individuell programmiert werden kann. Allein das kostet einen Speicherplatz von maximal 3x256x8 Bytes, also insgesamt bis zu 6.144 Bytes. Da jede einzelne Zeile eines Zeichens bzw. Symbols im Graphics II-Modus zusätzlich zwei unterschiedliche Farben annehmen kann, wird weiterer Speicherplatz für die Farbinformationen benötigt, nämlich 8x768 Bytes, also weitere 6.144 Bytes. Diese Farbinformationen werden im sog. Pattern Color Table abgelegt, der aus drei jeweils 2.048 Bytes umfassenden Sektoren des Bildschirmspeichers besteht.[21] Im Graphics II-Modus werden also insgesamt bis zu 12 Kilobyte VRAM verbraucht.[22] Weiterer Speicherplatz wird benötigt, sofern zusätzlich Sprites zur Darstellung kommen sollen.

Sound-Chip

Der TMS9919 (auch: SN94624 bzw. SN76489) stellt den 8-Bit-Sound-Chip des TI-99/4A dar und ist für die Tonausgabe des Rechners verantwortlich. Er verfügt über drei Tongeneratoren und einen Rauschgenerator, die jeweils individuell programmierbar sind und gleichzeitig Töne bzw. Geräusche auf 16 unterschiedlichen Lautstärkeniveaus hervorbringen können. Die drei Tongeneratoren des TMS9919 arbeiten mit Rechteckschwingungen, während der Rauschgenerator weißes Rauschen produziert. Der Sound-Chip des TI-99/4A kann Frequenzen zwischen 28 Hz und 111 KHz generieren und verfügt über 16 Anschlusspins.[23]

Speicherbausteine

ROM-Chips

In seiner Basisversion kann der TI-99/4A auf drei 8-Bit-Graphical Read-Only Memory- bzw. GROM-Chips der von Texas Instruments selbst stammenden Baureihe CD2155, CD2156 sowie CD2157[24] zurückgreifen, die jeweils acht Kilobyte an Speicherplatz besitzen und 16 Anschlusspins aufweisen. Zusätzlich verfügt der Rechner noch über zwei weitere, ebenfalls hauseigene 8-Bit-ROM-Chips der Typen 1501392-26 bzw. 1501392-27[25] mit einem Speichervermögen von jeweils vier Kilobyte und 24 Anschlusspins. Insgesamt ergibt das ein Festwertspeicher-Volumen von 32 Kilobyte ROM für das Betriebssystem des TI-99/4A.

RAM-Chips

Der TI-99/4A verfügt in seiner Grundausbaustufe über acht dynamische 1-Bit-RAM-Chips des Typs TMS4116[26], die jeweils eine Speicherkapazität von zwei Kilobyte aufweisen. Auch der TMS4116 ist aus hauseigener Entwicklung und besitzt 16 Anschlusspins. Darüber hinaus verwendet der Rechner noch zwei statische 8-Bit-scratch-pad-RAM-Chips der Baureihe MCM6810P[27] von Motorola mit jeweils 128 Byte Speichervolumen und 24 Anschlusspins. Die scratch-pad-RAM-Chips des TI-99/4A arbeiten parallel, sodass sie von der CPU mit vollen 16-Bit adressiert werden können.[28] Damit beläuft sich das frei beschreibbare Speichervolumen des TI-99/4A auf insgesamt 16,25 Kilobyte RAM.

Systemarchitektur

Die Systemarchitektur des TI-99/4A unterscheidet sich wesentlich von der anderer gängiger Homecomputer, die in den frühen 1980er Jahren mit dem TI-99/4A in direkter Konkurrenz standen. Neben der damals außergewöhnlichen Verwendung einer 16-Bit-CPU wären in diesem Zusammenhang auch die recht eigenwillige Speicherorganisation sowie die durchaus ungewohnte Form der Konzeptionierung des Betriebssystems zu nennen.

Nur ein Teil der im Rechner verbauten Mikroprozessoren und Speicherchips ist über einen 16-Bit-Datenbus direkt mit der Zentraleinheit verbunden, namentlich die gerade einmal zur Aufnahme der basalen Systemparameter hinreichenden 256 Bytes scratch-pad-RAM, die nur einen kleineren Teil des Betriebssystems enthaltenden 8 Kilobyte ROM-Festspeicher-Chips der Typen 1501392-26 bzw. 1501392-27 sowie der Video-Chip TMS9918A bzw. seine diversen PAL-Derivate. Ein Multiplexer sorgt dafür, dass alle weiteren, nicht von Haus aus 16-Bit-fähigen Bausteine des TI-99/4A zumindest über 8-Bit-Befehle angesteuert werden können. Das gilt für den Sound-Chip TMS9919 ebenso wie für die sehr umfangreichen, in den Chips der Typen CD2155, CD2156 und CD2157 fest gespeicherten 24 Kilobyte GROM, die den Löwenanteil des insgesamt 32 Kilobyte umfassenden Betriebssystems bergen. Hinzu kommt, dass die gerade nicht für die Bildschirmausgabe und die Bildwiederholung in Beschlag genommenen Bereiche der ohnehin nicht gerade üppigen 16 Kilobyte VRAM, für die die Speicherchips des Typs TMS4116 verwendet werden, von der CPU nur auf dem Umweg über den Video-Chip bei einer Datenbreite von 8 Bit adressiert werden können.[29] Damit geht in der Grundkonfiguration des TI-99/4A ein Teil der an sich der Konkurrenz überlegenen Rechenleistung des TMS9900 wieder verloren.

Verschärft wird diese Situation noch durch Besonderheiten in der Hardware-Konzeptionierung des Betriebssystems. Dieses besteht nicht nur aus dem TI BASIC-Interpreter, sondern zusätzlich noch aus der sehr umfangreichen Graphics Programming Language (GPL). Dabei handelt es sich um einen weiteren Interpreter, der einfachere Anweisungen verwendet als das TI BASIC, aber etwas programmierfreundlicher ist als Maschinensprache. Beide Komponenten des recht komplexen, gleich zwei miteinander zu koordinierende Interpreter umfassenden Betriebssystems sind in den o.g. unterschiedlichen Festspeicher-Bereichen abgelegt, von denen nur ein kleinerer Teil, sprich die 8 Kilobyte ROM, überhaupt 16-Bit-fähig sind. Diese Eigenschaften des Betriebssystems sorgen für eine weitere Verringerung der Geschwindigkeit des Gesamtsystems.

Eine weitere Besonderheit der Systemarchitektur besteht darin, dass die Grundausbaustufe des TI-99/4A keine Möglichkeit bietet, schnelle Maschinensprache-Programme in einem Speicherbereich des RAMs abzulegen, den der Hauptprozessor direkt adressieren könnte. Daher lagen schnelle Arcade-Spiele, leistungsfähige Programme etwa zur Text- bzw. Datenverarbeitung sowie Programmiersprachen wie das TI Extended BASIC oder TI LOGO für diesen Homecomputer nahezu ausschließlich auf teuren Steckmodulen vor, die überwiegend von Texas Instruments selbst als Solid State Software Cartridges angeboten wurden.

Peripheriegeräte

Fotografie eines TI-99 mit allen Hardware-Erweiterungen und Peripheriegeräten, die in Form von Sidecars erhältlich waren

Auf der Oberseite des TI-99/4A befindet sich rechts neben der Tastatur ein Modulschacht, der für die Aufnahme der Solid State Software Cartridges gedacht ist. Außerdem befindet sich auf der rechten Gehäuseseite der sog. Expansion Port. Über diese Schnittstelle kann externe Hardware mit dem Rechner verbunden werden. Auf der linken Gehäuseseite weist der TI-99/4A einen einzelnen Anschluss für Joysticks und andere Steuergeräte auf. An der Rückseite des Gehäuses befinden sich die Anschlüsse jeweils für die externe Stromversorgung, einen handelsüblichen Kassettenrekorder sowie ein Video-Ausgang zum Anschluss eines herkömmlichen Fernsehers oder eines Farbmonitors (z.B. der von Texas Instruments selbst hergestellte TI 10" Color Monitor mit der Produktnummer PHA4100 bzw. PHA4100A oder ein geeigneter Bildschirm eines anderen Herstellers).

Fotografie eines PHP2700 TI Program Recorders

Texas Instruments produzierte selbst auch eine ganze Reihe von Peripheriegeräten, mit deren Hilfe das Basissystem über den Expansion Port erweitert werden konnte.[30] Fast alle diese Peripheriegeräte besitzen eine eigene externe Stromversorgung. Darüber hinaus verfügen sie allesamt über eine durchgeschleifte Schnittstelle, sodass bis zu sechs Erweiterungen der Reihe nach nebeneinander an die Hauptkonsole angeschlossen werden können. Die folgende Auflistung gibt einen Überblick über die wichtigsten am Markt verfügbaren Peripheriegeräte, die von Texas Instruments selbst hergestellt wurden:

  • PHP1100 TI Wire Remote Control (duale Joysticks)
  • PHP1100 TI Joystick Controller (duale Joysticks; anderes Design als die TI Wire Remote Controls)
  • PHP1500 TI Solid State Speech Synthesizer (Erweiterung für künstliche Sprachausgabe)
  • PHP1600 TI Telephone Coupler (Modem)
  • PHP1700 TI RS-232 Interface Sidecar (Druckerschnittstelle)
  • PHP1800 TI Disk Controller Sidecar (Steuereinheit des Diskettenlaufwerks)
  • PHP1850 TI Disk Drive (5,25"-Diskettenlaufwerk; Betrieb nur in Verbindung mit PHP1800 TI Disk Controller möglich)
  • PHP1900 TI Solid State Thermal Printer (Thermodrucker)
  • PHA2100 TI R.F. Modulator (TV-Adapter)
  • PHP2200 TI 32 Kilobyte Memory Expansion Sidecar (32 Kilobyte-Speichererweiterung)
  • PHP2300 TI Video Controller (Steuereinheit für einen externen Videorekorder)
  • PHP2400 TI P-Code Peripheral (Pascal-Interpreter)
  • PHP2500 TI 80x4 Impact Printer (Nadeldrucker)
  • PHP2700 TI Program Recorder (Programmrekorder)
  • PHA4100 TI 10" Color Monitor(10 Zoll-Farbmonitor)

Weitere Peripheriegeräte von Drittanbietern waren ebenfalls erhältlich.

TI Program Recorder
10 Sekunden dauerndes Audio-Beispiel eines kleinen Demo-Programms in TI BASIC

Obwohl Texas Instruments Wert auf die Verwendbarkeit handelsüblicher Kassettenrekorder legte, brachte die Firma einen eigenen Kassettenrekorder namens "TI Program Recorder" heraus, der speziell auf die vom TI-99/4A praktizierte Form der Datenspeicherung abgestimmt war. Im Gegensatz zu einer reinen Datasette handelt es sich dabei um ein Gerät, das zwar für den Gebrauch als Datenspeicher optimiert ist, jedoch zusätzlich auch als Haushalts-Kassettenrekorder zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Musik und Sprache dienen kann. Der TI Program Recorder verfügt daher auch über einen eingebauten Lautsprecher und ein serienmäßiges Mikrofon. Das Kassetten-Aufzeichnungsformat des TI-99/4A ist zwar recht langsam, dafür aber durchaus robust gegenüber Störungen. Die hohe Datensicherheit wird dabei vom Kommunikations-Chip TMS9901 durch die Verwendung von Checksummenbytes sowie durch doppeltes Aufzeichnen der einzelnen Datensequenzen erzielt. Zum Wiedereinlesen wird vom Timer des TMS9901 die Länge der Halbwellen des Tonsignals vermessen. Eine lange Halbwelle bedeutet eine Null, zwei kurze Halbwellen stehen dagegen für eine Eins.

TI Peripheral Expansion System

Fotografie eines TI Peripheral Expansion Systems

Aufgrund der relativ spartanischen Hardware-Ausstattung des TI-99/4A in der Grundkonfiguration sind viele ernsthafte Anwendungen wie Textverarbeitungsprogramme, Tabellenkalkulationen, Datenbankanwendungen usw. nur auf dem Umweg über den Anschluss zusätzlicher Peripheriegeräte und die Verwendung von Hardware-Erweiterungen möglich. Je mehr dieser oft unverzichtbaren Peripheriegeräte an den Rechner angeschlossen werden, desto mehr Platz wird für das Aufstellen der Zusatzgerätschaften auf dem heimischen Schreibtisch benötigt. Da dies sehr umständlich ist und obendrein jede Menge Kabelsalat hervorruft, entwickelte Texas Instruments eigens ein sog. "TI Peripheral Expansion System" (PES) mit der Produktnummer PHP1200 für den TI-99/4A, das im Januar 1982 auf den Markt kam und in zwei zwar ganz leicht unterschiedlichen, aber hundertprozentig miteinander kompatiblen Versionen erschien.[31] Dabei handelt es sich um ein solides rechteckiges Metallgehäuse, das hochwertig verarbeitet ist und mit eigener Stromversorgung, acht Steckplätzen für diverse Erweiterungskarten sowie einem Schacht für die Unterbringung von bis zu zwei 5,25″-Diskettenlaufwerken einfacher Bauhöhe einher kommt. Die damals in dieser Form für Heimcomputer völlig neuartigen Erweiterungskarten funktionieren ähnlich wie heutige Plug-and-Play-Karten: Eine vorherige Treiberinstallation seitens des Anwenders ist für die Inbetriebnahme nicht nötig und die Erweiterungskarten können nach dem keinerlei weitere Sachkenntnis erfordernden Einstecken sofort verwendet werden. Trotz der recht hohen Anschaffungskosten war im Lieferumfang des PES ab Werk neben dem Gehäuse selbst lediglich die für die Verbindung zur Hauptkonsole verantwortliche Peripheral Expansion Card bzw. das Flex Cable Interface enthalten. Folgende zusätzliche Erweiterungskarten bot Texas Instruments an, um den Usern des TI-99/4A eine sinnvolle Leistungssteigerung ihres Computersystems zu ermöglichen[32]:

  • PHP1200 TI Peripheral Expansion System (Metallgehäuse mit acht Steckplätzen für Erweiterungskarten sowie einem Schacht für bis zu zwei 5,25"-Diskettenlaufwerke)
  • PHP1220 TI RS-232 Interface (Druckerschnittstelle)
  • PHP1240 TI Disk Controller (Steuereinheit des Diskettenlaufwerks)
  • PHP1250 TI Disk Memory Drive (5,25"-Diskettenlaufwerk, doppelte Bauhöhe)
  • PHP1260 TI 32 Kilobyte Memory Expansion (32 Kilobyte-Speichererweiterung)
  • PHP1270 TI P-Code Version 4.0 (Interpreter für UCSD-Pascal)

Auch für das PES waren Speicherkarten und 5,25"-Diskettenlaufwerke hoher Qualität von Drittanbietern käuflich zu erwerben. Aber selbst nach Anschluss des recht voluminösen TI Peripheral Expansion Systems lässt sich die volle Geschwindigkeit der 16-Bit-CPU des TI-99/4A nicht ohne gewisse Einschränkungen nutzen. Der größte Teil des Speichervolumens sowohl des Rechners als auch der Erweiterungskarten bzw. Peripheriegeräte ist zwar über einen 16-Bit-Adressbus, aber lediglich einen 8-Bit-Datenbus mit der TMS9900-Zentraleinheit verbunden, sodass unter Verwendung eines Multiplexer-Schaltkreises zunächst auf das höherwertige Byte zugegriffen und der TMS9900 solange in einen Wartezustand versetzt wird, bis schließlich mit deutlichem Zeitverlust auch das niederwertige Byte erfolgreich übermittelt worden ist.

TI P-Code-Erweiterungskarte

Die von Texas Instruments angebotene P-Code-Erweiterungskarte des TI Peripheral Expansion Systems mit der Artikelnummer PHP1270 enthält u.a. einen komfortablen P-Code-Interpreter, der UCSD-Pascal-Programme ausführen kann. Des Weiteren gehört zum Pascal-Paket der P-Code-Erweiterungskarte ein Editor, der 40 Zeichen pro Zeile monochrom auf dem Bildschirm darstellen kann, sowie ein modernes Dateisystem, das im Gegensatz zu der großen Mehrheit der damals für Heimcomputer verfügbaren Betriebssysteme Dateinamen mit einer Länge von mehr als acht Buchstaben zu verarbeiten in der Lage ist. Außerhalb des Pascal-Programms, also etwa im mit TI BASIC-Befehlen operierenden Betriebssystem bzw. dem vom TI-99/4A normalerweise verwendeten DOS, erscheint das Dateisystem als einzelne, die gesamte Diskette füllende Datei. Das von der P-Code-Erweiterungskarte zur Verfügung gestellte Dateisystem erlaubt neben der angesprochenen Verwendung längerer Dateinamen auch den Einsatz von Punkten zu deren Gliederung sowie die Verwendung von Zeitstempeln. Dateien müssen allerdings im Pascal-Programm in einem einzigen fortlaufenden Speicherbereich abgelegt werden, was von Zeit zu Zeit eine manuelle Defragmentierungen seitens des Anwenders erfordert.

Betriebssystem

Das Betriebssystem des TI-99/4A besteht aus dem direkt nach dem Einschalten verfügbaren TI BASIC-Interpreter sowie der im Homecomputer-Bereich wohl einzigartigen Graphics Programming Language, die allerdings für die Operationsweise des Gesamtsystems nicht unproblematisch ist. Zusammen belegen beide Komponenten des Betriebssystems ein recht umfangreiches Festspeichervolumen von insgesamt 32 Kilobyte ROM, was fast zwei Dritteln des gesamten Speichervermögens des Rechners in seiner Grundausstattung entspricht.

Graphics Programming Language

Bei der Graphics Programming Language (GPL) handelt es sich um eine von Texas Instruments selbst entwickelte Anweisungssprache, die etwas komfortabler als Assembler ist. Der Code der GPL ist in den ausschließlich von Texas Instruments gefertigten GROM-Festspeicherchips eingebrannt und umfasst in toto 24 Kilobyte. Der GPL-Code kann nicht unmittelbar vom TMS9900 ausgeführt werden, sondern nur mittels des eingebauten GPL-Interpreters. Von der CPU angesteuert werden können die GROMs nur indirekt über den Datenbus und über die Steuersignale der CRU. Im Gegensatz zu den sonst üblichen Speicherbausteinen verfügen die GROMs des TI-99/4A jedoch über keinen von außerhalb dieser Festspeicherchips erreichbaren Adressbus. Der TI-99/4A wiederum akzeptiert nur Module, die mit einem derartigen GROM-Baustein bestückt waren. Sinn dieser Maßnahme seitens Texas Instruments war es, Drittanbietern die Herstellung von nicht lizenzierten Software-Modulen zu verwehren, was im Endeffekt dazu führte, dass das Softwareangebot deutlich unter denen der marktführenden Rechner blieb.

TI BASIC und TI Extended BASIC

Das 8 Kilobyte ROM-Festwertspeicher benötigende, direkt nach dem Einschalten zur Verfügung stehende TI BASIC des TI-99/4A ist nicht – wie bei anderen Homecomputern der damaligen Zeit meist üblich – in schneller Maschinensprache geschrieben, sondern ausschließlich im o.g. GPL-Code. Die Konsequenz daraus ist, dass anlaufende TI BASIC-Programme nicht nur durch den TI BASIC-Interpreter, sondern zusätzlich auch noch durch den GPL-Interpreter verarbeitet werden müssen, bevor sie schlussendlich in Maschinensprache übertragen und von der CPU direkt ausgeführt werden können. TI BASIC-Programme werden also grundsätzlich gleich zweimal vom Betriebssystem des TI-99/4A interpretiert, was viel Rechenleistung kostet und zudem zeitaufwändig ist. Erschwerend kommt hinzu, das die im TI BASIC abgefassten Programme in der Grundkonfiguration des TI-99/4A nur in den von seinem Video-Chip gerade nicht genutzten Bereichen des VRAMs abgelegt werden können, auf das der TMS9900 jedoch keinen direkten Zugriff erhält, sondern nur auf dem Umweg über den TMS9918A und seine entsprechenden PAL-Varianten. Die Wahl eines so umständlichen Systemdesigns führt dazu, dass in TI BASIC geschriebene Programme relativ langsam sind, obwohl im TI-99/4A eine so fortschrittliche Zentraleinheit mit sogar 16-Bit-Wortlänge wie der TMS9900 seine Arbeit verrichtet.

Fotografie des 1981 erschienenen TI Extended BASIC-Moduls

Texas Instruments erkannte diese Schwäche des Betriebssystems zwar erst nach der Markteinführung des TI-99/4A, bemühte sich aber umgehend um Abhilfe. Diese bestand in der Entwicklung des noch im Sommer 1981 zur Marktreife gebrachten "TI Extended BASIC", das in Form eines Hardware-Steckmoduls erhältlich war und weitgehend abwärtskompatibel ist. TI Extended BASIC wartet gegenüber dem ursprünglichen TI BASIC mit einer Reihe von zusätzlichen Fähigkeiten und einem erweiterten Befehlssatz auf. So gestattet es u.a. die Programmierung von Sprites, die Verwendung von Unterprogrammen und besitzt sogar eine Autoboot-Funktion. Darüber hinaus erlaubt das TI Extended BASIC eine recht komfortable Fehlerbehandlung, erhöht die Zahl der für Arrays zur Verfügung stehenden Dimensionen von drei auf sieben und stellt sogar Befehle für Software-Kopierschutzmaßnahmen zur Verfügung. Vor allem aber sind bestimmte Komponenten des auf dem Modul befindlichen TI Extended BASIC-Codes nicht mehr ausschließlich im ursprünglichen GPL-Code, sondern in der wesentlich schnelleren Maschinensprache des TMS9900 geschrieben, wodurch sich die Ausführung auch von TI BASIC-Programmen insgesamt merklich beschleunigt.[33]

Softwareangebot

Für den TI-99/4A war ein recht ansehnliches Angebot an Spiel-, Lern- und Anwendungssoftware erhältlich, wenngleich dieses an Umfang nicht mit dem Software-Pool konkurrieren konnte, der für den Markführer Commodore 64 oder die Atari Heimcomputer zur Verfügung stand. Da nur ungefähr jeder zehnte Besitzer des Rechners von Texas Instruments auch das teure TI Peripheral Expansion System erwarb, wurde die große Mehrheit der Software auf Hardware-Steckmodulen veröffentlicht, die den etwas schlicht ausgestatteten Basisrechner mit zusätzlichem ROM-Festwertspeicher und oft auch zusätzlichem RAM-Speichervolumen versorgten.

Die meisten dieser sog. Solid State Software Cartridges wurden von Texas Instruments selbst hergestellt und vertrieben. Es gab aber auch einige erfolgreiche Drittanbieter, die von Texas Instruments teure Lizenzen erwarben. Zu den beliebtesten Spielen gehörten die Titel "Alpiner", "Blasto", "Car Wars", "Chisholm Trail", "Hunt the Wumpus", "Microsurgeon", "Moon Mine", "Munchman", "Parsec", "Return to Pirate's Isle", "TI Invaders" sowie "Tombstone City" aus hauseigener Produktion von Texas Instruments selbst, aber auch teils portierte Titel von bekannten Drittanbietern wie "Dig-Dug", "Donkey Kong", "Jungle Hunt", "Moon Patrol", "Ms Pac-Man", "Pac-Man" und "Pole Position" von Atarisoft, "Q-Bert" von Parker Brothers, "Star Trek" von SEGA sowie schließlich "Space Bandits" und "Zero Zap" von Milton Bradley.[34]

Auch ein einfacher Maschinensprachemonitor namens "Mini-Memory", der mit batteriegepufferten 4 Kilobyte Zusatz-RAM bestückt war, gehörte zum Angebot verfügbarer Steckmodule für den TI-99/4A. Er gestattete solchen Anwendern, die ein ernsthaftes Interesse am Programmieren von Heimcomputern verfolgten, die Möglichkeit, zumindest kürzere in Maschinencode geschriebene Programme abzuspeichern und dauerhaft zu sichern, ohne zusätzlich in weitere kostspielige Hardware investieren zu müssen. Weniger professionellen Usern standen Programmiersprachen wie das schon erwähnte "TI Extended BASIC" oder das "TI LOGO" zur Verfügung. Trotz der großen Beliebtheit der Steckmodule waren für komplexere Anwendungen wie dem komfortableren Maschinensprachemonitor "Editor/Assembler", der Programmiersprache "TI LOGO II" oder dem Tabellenkalkulationsprogramm "Multiplan" von Microsoft jedoch eine 32 Kilobyte-Speicherweiterung sowie ein 5,25"-Diskettenlaufwerk unabdingbar.

Gründe für das Scheitern des TI-99/4A

Immer wieder wird neben Defiziten beim Marketing eine Reihe von Design-Fehlern für das letztliche Scheitern des TI-99/4A verantwortlich gemacht[35][36][37], das insofern Rätsel aufgibt, als der Homecomputer des Elektronikriesen Texas Instruments doch über einen der Konkurrenz haushoch überlegenen 16-Bit-Hauptprozessor verfügte sowie durchaus leistungsstarke Ko-Prozessoren besaß, die, wie etwa der Video-Chip TMS9918(A), auch in anderen erfolgreichen Geräten wie den Heimcomputern des MSX-Standards oder der Spielekonsole ColecoVision verbaut wurden. Tatsächlich lassen sich, insbesondere im Vergleich zum marktführenden Commodore 64, der 1982 (also ein Jahr nach dem TI-99/4A) auf den nordamerikanischen Markt kam, einige dieser Design-Fehler recht leicht identifizieren.

Der ab 1983 auch in Deutschland erhältliche Commodore 64 entwickelte sich deshalb schnell zu einer ernsthaften Konkurrenz für den bereits etablierten, aber recht teuren TI-99/4A, da Vieles, was beim Rechner von Texas Instruments Anlass zu Kritik gab oder eine kostspielige Erweiterung wie das Peripheral Expansion System erforderte, beim Konkurrenten von Commodore insgesamt besser gelöst oder gleich in der Grundausstattung zu einem viel geringeren Preis verfügbar war. Mit seinem großzügigen Speichervolumen von 64 Kilobyte RAM, guten Grafikfähigkeiten und einem sehr leistungsfähigen Sound-Chip setzte der Commodore 64 auf dem Markt der Homecomputer neue Maßstäbe in puncto Preis-/Leistungsverhältnis und Software-Angebot. Obwohl die 8-Bit-Zentraleinheit MOS Technology 6502 des Rechners von Commodore mit 0,985248 MHz verhältnismäßig niedrig getaktet ist, werden BASIC-Programme auf ihm deutlich schneller als auf dem TI-99/4A ausgeführt, da dieser die Befehle des TI BASIC gleich zweimal interpetiert und dabei wertvolle Prozessorleistung verbraucht, bevor sie schließlich in Maschinensprache übertragen werden können. Der RAM-Speicher des Commodore 64 ist überdies nicht nur deutlich größer als der des TI-99/4A, sondern obendrein weniger umständlich organisiert. So können beispielsweise sowohl die CPU als auch der Video-Chip des Typs MOS Technology VIC II beim Commodore 64 direkt auf das RAM zugreifen. Über Kommandos wie PEEK, POKE und SYS können Byte-Werte vom BASIC-Interpreter des Commodore-Rechners aus sogar direkt in die einzelnen Speicherzellen hineingeschrieben werden, um anschließend als schnelle Maschinenspracheprogramme ausgeführt zu werden.

Kaufhemmend wirkte sich wohl auch der Umstand aus, dass der TI-99/4A nur mit proprietären Joysticks genutzt werden konnte, die an keinen anderen Heimcomputer passten. Der Anschluss von Atari-kompatiblen Joysticks konnte nur mit Hilfe eines zusätzlichen Adapters realisiert werden. Texas Instruments hat durch die Verwendung der GROMs und eine gehörige Heimlichtuerei hinsichtlich der Systemdokumentierung aber auch selbst aktiv dazu beigetragen, dass nur recht wenig Programme durch Drittanbieter entwickelt wurden und der Software-Pool des TI-99/4A vergleichweise bescheiden blieb, was potenzielle Kunden abgeschreckt haben dürfte. Ein weiteres Manko des TI-99/4A war dessen vergleichsweise bescheidener RAM-Speicher von kaum mehr als 16 Kilobyte in der Grundkonfiguration. Für anspruchsvollere Software war das nicht genug, sodass ein Großteil der Software auf Steckmodulen erschien, die den zu kleinen Speicher des Rechners meist mit zusätzlichen RAM-Chips aufstockten, was natürlich mit wesentlich höheren Produktionskosten und Endpreisen der für den TI-99/4A angebotenen Solid State Software Cartridges einherging. Da alternative und obendrein wesentlich billigere und flexiblere Datenträger wie die Kassette und insbesondere die sich allmählich durchsetzende 5,25"-Diskette im Gegensatz zu den Steckmodulen keine Hardware-Erweiterungen des Basissystems ermöglichten, war insbesondere der Einsatz von Disketten nebst entsprechenden Laufwerken ausschließlich auf solche Versionen des TI-99/4A begrenzt, die bereits mit einer der beiden recht kostspieligen 32 Kilobyte-Speichererweiterungen wie der PHP2200 oder der PHP1260 aufgerüstet worden waren.

Das unter Jugendlichen damals so beliebte Tauschen von gecrackten und schwarzkopierten Spielen wurde durch die vorherrschende Verwendung von Steckmodulen zwar erfolgreich verhindert, führte aber vermutlich auch zu einem deutlichen Rückgang der Attraktivität des TI-99/4A gerade in dieser entscheidenden Käuferschicht, die lieber auf hiervon weniger betroffene, aber ähnlich leistungsfähige Konkurrenzprodukte wie eben den Commodore 64, den Atari 800XL oder den Sinclair ZX Spectrum zurückgriff.

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. http://computermuseum.50megs.com/brands/ti994a.htm
  2. http://americanhistory.si.edu/collections/search/object/nmah_1064832
  3. http://oldcomputers.net/ti994a.html
  4. http://www.mainbyte.com/ti99/ti_test/answers.html
  5. http://computermuseum.50megs.com/brands/ti994a.htm
  6. http://oldcomputers.net/ti994a.html
  7. TMS9900 Microprocessor Data Manual. Hrsg. v. d. Texas Instruments Inc. Semiconductor Group. Houston, 1976, S. 1.
  8. TMS9901 Programmable Systems Interface Data Manual. Hrsg. v. d. Texas Instruments Inc. Semiconductor Group. Houston, 1977, S. 3f.
  9. Osborne 16-Bit Microprocessor Handbook. Hrsg. v. Adam Osborne u. Gerry Kane. Berkeley, 1981, S. 3-1
  10. TIM9904A Four-Phase Clock Generator and Driver Data Manual. Hrsg. v. Texas Instruments Inc. Semiconductor Group. Houston, 1982, S. 1.
  11. TMS9918A/9928A/9929A Video Display Processors. Hrsg. v. Texas Instruments Inc. Semiconductor Group. Houston, 1982, S. 1-1.
  12. TMS9918A/9928A/9929A Video Display Processors. Hrsg. v. Texas Instruments Inc. Semiconductor Group. Houston, 1982, S. 2-25.
  13. TMS9918A/9928A/9929A Video Display Processors. Hrsg. v. Texas Instruments Inc. Semiconductor Group. Houston, 1982, S. 2-12.
  14. TMS9918A/9928A/9929A Video Display Processors. Hrsg. v. Texas Instruments Inc. Semiconductor Group. Houston, 1982, S. 2-25.
  15. TMS9918A/9928A/9929A Video Display Processors. Hrsg. v. Texas Instruments Inc. Semiconductor Group. Houston, 1982, S. 2-23.
  16. TMS9918A/9928A/9929A Video Display Processors. Hrsg. v. Texas Instruments Inc. Semiconductor Group. Houston, 1982, S. 1-1.
  17. TMS9918A/9928A/9929A Video Display Processors. Hrsg. v. Texas Instruments Inc. Semiconductor Group. Houston, 1982, S. 2-23.
  18. TMS9918A/9928A/9929A Video Display Processors. Hrsg. v. Texas Instruments Inc. Semiconductor Group. Houston, 1982, S. 2-19.
  19. TMS9918A/9928A/9929A Video Display Processors. Hrsg. v. Texas Instruments Inc. Semiconductor Group. Houston, 1982, S. 2-19.
  20. TMS9918A/9928A/9929A Video Display Processors. Hrsg. v. Texas Instruments Inc. Semiconductor Group. Houston, 1982, S. 2-19.
  21. TMS9918A/9928A/9929A Video Display Processors. Hrsg. v. Texas Instruments Inc. Semiconductor Group. Houston, 1982, S. 2-20.
  22. TMS9918A/9928A/9929A Video Display Processors. Hrsg. v. Texas Instruments Inc. Semiconductor Group. Houston, 1982, S. 2-19.
  23. http://www.mainbyte.com/ti99/hardware/ti_specs_2.html
  24. http://www.facele.eu/TI99.htm
  25. http://www.mainbyte.com/ti99/hardware/chips/rom.html
  26. http://www.mainbyte.com/ti99/hardware/chips/4116.html
  27. http://www.facele.eu/TI99.htm
  28. http://www.mainbyte.com/ti99/hardware/chips/ram.html
  29. http://www.mainbyte.com/ti99/hardware/ti_specs_2.html
  30. Vgl. Personal Computer Products. Hrsg. v. Texas Instruments Inc. Houston, 1982, unpag.
  31. http://www.mainbyte.com/ti99/hardware/peb/perf_box.html
  32. Vgl. Personal Computer Products. Hrsg. v. Texas Instruments Inc. Houston, 1982, unpag.
  33. Vgl. Extended Basic. Solid State Cartridge Model PHM3026. Hrsg. v. Texas Instruments Inc. Dallas, 1981, S. 3f.
  34. http://www.videogamehouse.net/gamemain.html
  35. http://technologizer.com/2009/06/14/fifteen-classic-pc-design-mistakes/3/
  36. http://www.atarimagazines.com/creative/v10n3/30_Texas_Instruments.php
  37. http://www.filfre.net/2012/12/17/