Aurum Graphics Gremlin

Das ist doch ein toller Name für ein Stück Hardware! Die Graphics Gremlin ist erst die zweite Hardware aus dem PC-Bereich, über die ich hier berichte – und sie hat es verdient.

Die Karte basiert auf dem Open-Source-Projekt Graphics Gremlin von TubeTime, das Yeo Kheng Meng später um einen HDMI-Ausgang erweitert hat. Im Oktober 2024 gab es dazu im Forum des Vereins zum Erhalt klassischer Computer eine Sammelaktion: Computerservice Rath hat die Platine angepasst sowie die Fertigung und ein passendes Slotblech organisiert – auf der Platine steht entsprechend „Modified by Yeo Kheng Meng & PC-RATH“. Ein weiteres Forenmitglied hat die FPGAs programmiert. Vermarktet wird die Karte unter dem Namen Aurum.

Es handelt sich um eine 8-Bit-ISA-Grafikkarte, die die Videostandards CGA (Color Graphics Adapter) und MDA (Monochrome Display Adapter) unterstützt – jene Standards, die IBM-PCs und Kompatible in den 1980ern verwendet haben.

Das Problem mit alten Videosignalen

Die Frequenzen und Anschlüsse von CGA und MDA werden von modernen Bildschirmen nicht mehr unterstützt. Alte PCs aus den 1980ern lassen sich ohne Adapter kaum noch mit aktuellen Displays verbinden. Die Graphics Gremlin löst genau dieses Problem: Per Scan Doubling (für CGA) und mit einer höheren Bildwiederholrate (für MDA, 70 statt 50 Hz) bringt sie die Signale auf die Frequenzen, die VGA-Monitore erwarten.

Die Weiterentwicklung

Modernen Monitoren fehlt zunehmend der VGA-Anschluss – HDMI hat ihn weitgehend verdrängt. Passive Adapter arbeiten oft verlustbehaftet, und aktive Adapter benötigen eine Stromversorgung, was in Verbindung mit alten Rechnern ohne USB-Anschluss zu unnötigem Kabelsalat führt.

Die überarbeitete Version schafft hier Abhilfe: Ein zusätzlicher HDMI-Ausgang arbeitet unabhängig vom Rest und lässt sich parallel zu VGA oder Composite nutzen. VGA und Composite schließen sich allerdings weiterhin gegenseitig aus. Auf der Platine steht übrigens „DVI compatible“ – das ist kein Widerspruch: Ein DVI-Sender erzeugt das Signal, und weil HDMI zu DVI kompatibel ist, kommt es über eine HDMI-Buchse heraus, nur eben ohne Ton. Das Slotblech bietet damit drei Ausgänge: Composite (gelbe Cinch-Buchse), HDMI und VGA.

Technology

Das Herzstück der Karte ist ein Lattice iCE40HX4K. Das FPGA verarbeitet die Daten vom ISA-Bus und erzeugt die Videosignale. Als Videospeicher dient ein SRAM-Baustein von ISSI mit 512 KiB. Das Platinen-Design steckt voller Humor: Die beiden Taktgeber heißen „THE TICK“ and „THE TOCK“, am Programmieranschluss steht „I SPI WITH MY LITTLE i“, die DIP-Schalter sind die „MYSTERY SWITCHES“, und an der VGA-Buchse prangt „REGULAR OL‘ VGA“. Man merkt, dass hier mit Freude gebaut wurde. Trotz allem ist die Karte erfreulich kompakt und passt auch in kurze Steckplätze. Die vorliegende Karte trägt die Revisionsnummer 2.4 vom 4. Januar 2024.

Einrichtung per DIP-Schalter

Meine Karte stammt aus genau dieser Sammelaktion. Die Betriebsmodi stellt ihr bequem über vier DIP-Schalter direkt an der Karte ein. Die Schalter 3 und 4 wählen dabei gemeinsam den Grundmodus:

Im CGA-Betrieb schaltet DIP 1 zwischen VGA (OFF) und Composite (ON) um, DIP 2 zwischen normaler (OFF) und schmaler Schrift (ON). Im MDA-Betrieb legen DIP 1 und 2 stattdessen die Farbe des Monochrombilds am HDMI-Ausgang fest: Grün, Gelb, Weiß oder Rot. Eine typische Konfiguration für CGA über VGA mit 60 Hz sieht so aus:

Vorab gründlich getestet

Vor der Aktion hat Computerservice Rath die Karte an einem Tandon TM 6005 (8088 mit 4,77 MHz) gegen zwölf Anzeigegeräte antreten lassen – TFT-Monitore von NEC, Eizo, Acer und Dell, einen 3M-Beamer und mehrere Fernseher. Das Ergebnis ist eindeutig: Der HDMI-Ausgang ist der Star. Er lief in allen Modi auf fast allen Geräten. Probleme gab es fast nur dort, wo ein Gerät keine 70 Hz annimmt – der Dell P1913 etwa kann über DVI nur 60 Hz. Genau dafür gibt es die 60-Hz-Modi.

Am VGA-Ausgang lief MDA mit 70 Hz ebenfalls nahezu überall. In den CGA-Modi zeigten dagegen die meisten Monitore leichte Bildfehler. Wer die Wahl hat, nimmt für CGA also besser HDMI. Composite funktionierte an den getesteten Fernsehern mit 60 Hz, am Beamer allerdings nur in Schwarzweiß. Ein Auszug aus den Ergebnissen:

Für welche Systeme ist die Karte sinnvoll?

Die Graphics Gremlin ist kein Allheilmittel für jeden alten PC – sie ist nur dort sinnvoll, wo ein System ausschließlich CGA oder MDA als Grafikstandard besitzt und deshalb an modernen Monitoren scheitert. Klassische Kandidaten sind zum Beispiel:

• IBM PC 5150 und PC/XT 5160 – die Urväter des IBM-PC, ausgestattet mit CGA- oder MDA-Karten ohne jeden modernen Ausgang
• Tandy 1000 – CGA-kompatibel mit eigenem, leicht erweitertem Grafikstandard
• Schneider Euro PC – mit nativem CGA-Ausgang, an dem kein aktueller Monitor ohne Adapter funktioniert
• Frühe Compaq Portables – ebenfalls CGA, und der Anschluss an externe moderne Monitore ist dort ein bekanntes Problem

Bei Rechnern mit Grafik auf dem Mainboard muss diese vorher per Jumper oder Setup abgeschaltet werden, und natürlich braucht es einen freien 8-Bit-ISA-Steckplatz, in den die Karte passt.

Nicht sinnvoll wäre die Karte hingegen in Systemen, die bereits VGA beherrschen – etwa meinem Schneider VGA AT System 40. Der besitzt bereits einen integrierten ATI-VGA-Wonder-Grafikchip, der CGA, EGA, MDA und Hercules emuliert und direkt VGA ausgibt. Dort würde die Graphics Gremlin einen modernen Standard durch einen älteren ersetzen – ein klarer Rückschritt. Die freien ISA-Steckplätze sind in einem solchen System für sinnvollere Erweiterungen reserviert.

Ob die Gremlin im MDA-Modus als Zweitkarte neben der eingebauten Grafik meines Schneider PC1512 läuft, will ich bei Gelegenheit ausprobieren – den Bericht reiche ich dann nach.