TI-99/4 and TI-99/4A | 1979 ~ 1981
TI-99/4
TI-99/4와 TI-99/4A는 각각 1979년과 1981년에 텍사스 인스트루먼트(Texas Instruments)에서 출시한 가정용 컴퓨터이다. TI-99/4는 텍사스 인스트루먼트의 TMS9900 마이크로프로세서를 기반으로 하였으며, 원래 미니컴퓨터에서 사용되던 이 프로세서는 TI-99/4가 최초로 16비트 가정용 컴퓨터가 되게 했다. 관련된 TMS9918 비디오 디스플레이 컨트롤러는 컬러 그래픽과 스프라이트 지원을 제공했으며, 이는 당시 Atari 400과 800이 제공하는 그래픽 성능과 비슷했다. TI-99 시리즈는 초기에는 Apple II와 TRS-80과 경쟁을 벌였다.
TI-99/4의 계산기 스타일의 키보드는 약점으로 지적되었고, TI의 ROM 카트리지 의존도와 개발자 정보를 제한된 일부 제3자에게만 제공한 점은 소프트웨어 부족을 초래했다. TI-99/4A는 1981년에 출시되어 내부 설계를 간소화하고, 풀 트래블 키보드와 향상된 그래픽, 독특한 확장 시스템 등을 제공하여 이러한 문제들을 해결하고자 했다. TI-99/4A는 원래 모델보다 절반 가격으로 출시되어 판매가 크게 증가했으며, TI는 이를 지원하기 위해 여러 주변기기들을 출시했다. 그 중에는 음성 합성기와 "Peripheral Expansion System" 박스가 포함되어 하드웨어 추가 장치를 수용할 수 있었다. TI는 개발자 정보와 도구를 공개했지만, 여전히 독점적인 출판 정책을 고수하여 플랫폼의 소프트웨어 부족 문제를 해결하지 못했다. 두 모델 모두 16비트 CPU의 성능 장점이 제한적인 아키텍처적 결함을 가지고 있었다.
1981년에 출시된 TI-99/4A는 Commodore의 VIC-20 출시 이후 몇 달이 지난 시점이었다. Commodore의 CEO인 Jack Tramiel은 VIC-20의 가격을 계속 낮추면서 가격 전쟁을 시작했으며, 이에 따라 TI도 가격을 인하해야 했다. 1982년 말, TI는 텍사스 주 러벅에서 하루에 5,000대의 컴퓨터를 출하했다. 그러나 1983년에는 TI-99/4A가 100달러 이하로 판매되며 손실을 보고 있었고, 이로 인해 1983년 3분기에는 3억 3천만 달러의 손실을 기록했다. 결국 TI는 1983년 10월 TI-99/4A의 단종을 발표했고, 1984년 3월 생산이 종료되었다.
TI-99/4는 계획된 TI-99 컴퓨터 라인업의 중간 모델로 출시되었으나, 이후 다른 모델들은 출시되지 않았다. 다만, TI-99/4A의 단종 이후 일부 프로토타입과 문서가 발견되었다.
TI-99/4A는 메인보드, ROM 카트리지 슬롯, 풀 트래블 키보드를 하나의 케이스에 담고 있는 독립형 콘솔이다. 전원 공급 장치는 외부에 위치하며, RF 변조기를 통해 텔레비전을 모니터로 사용할 수 있다. 소문자 글자는 별도의 글리프 대신 소문자 대신 소문자 형태로 표시된다. TI BASIC은 ANSI 표준을 준수하는 BASIC 인터프리터로, 다트머스 BASIC을 기반으로 하며, 그래픽, 사운드, 파일 시스템 접근을 지원한다. 후속 버전의 99/4A는 (C)1983 TEXAS INSTRUMENTS V2.2라는 제목 페이지를 가지고 있으며, 제3자 제조업체의 비공식 ROM 카트리지 사용을 방지한다.
TI-99/4 모델과 TI-99/4A 모델 모두 3 MHz에서 작동하는 16비트 TMS9900 CPU를 사용한다. TMS9900은 TI-990 미니컴퓨터의 단일 칩 구현체이며, 전체 16비트 프로세서지만 시스템 ROM과 256바이트의 스크래치패드 RAM만 16비트 버스에 접근할 수 있다.
주변 장치로는 5¼인치 플로피 디스크 드라이브와 컨트롤러, 두 개의 직렬 포트와 하나의 병렬 포트를 가진 RS-232 카드, Pascal 지원을 위한 P-code 카드, 열 프린터, 300보 오디오 커플러, 표준 오디오 카세트를 미디어로 사용하는 테이프 드라이브, 32KB 메모리 확장 카드 등이 있다.
99/4A의 그래픽은 TMS9918A 비디오 디스플레이 프로세서(VDP)를 사용하여 생성된다. 이 VDP는 텍사스 인스트루먼트가 개발한 것으로, 콜레코비전(ColecoVision)과 SG-1000 콘솔에서도 사용되었으며, MSX 컴퓨터 표준에도 포함된 모델이다. TMS9918A는 문자 기반과 비트맵 디스플레이 모드뿐만 아니라 하드웨어 스프라이트를 지원한다. 총 32개의 단일 색 스프라이트를 사용할 수 있으며, 한 스캔라인에 최대 4개의 스프라이트만 표시할 수 있다. 각 스프라이트는 8×8 또는 16×16 픽셀 크기이며, 2배에서 16배까지 크기 조정이 가능하다.
99/4A에는 VDP RAM으로 16KB의 RAM이 제공된다. VDP RAM은 TI-99/4A 아키텍처에서 가장 큰 쓰기 가능한 메모리 블록이며, 디스크 I/O 버퍼와 TI BASIC 사용자 프로그램을 저장하는 데 사용된다. 이 메모리에는 VDP를 중개자로 사용해야만 접근할 수 있다.
TI-99 주변 장치는 하드웨어에 내장된 장치 드라이버를 통해 작동한다. 새로운 주변 장치가 연결되면 즉시 소프트웨어에서 사용 가능해지며, 모든 장치 접근은 파일 기반 I/O 메커니즘을 사용하여 처리된다. 이를 통해 소프트웨어를 업데이트하지 않고도 새로운 장치를 추가할 수 있다. Peripheral Expansion System은 두 개의 RS-232 카드를 장착할 수 있어, 총 네 개의 RS-232 포트와 두 개의 병렬 프린터 포트를 지원한다.
이 컴퓨터는 두 개의 카세트 드라이브를 전용 포트를 통해 지원하며, 이는 특수 데이터 형식을 사용한다. NTSC 기반의 기계에서는 복합 비디오와 오디오가 또 다른 포트를 통해 출력되며, 외부 RF 변조기를 통해 텔레비전으로 변조된다. PAL 기반 기계는 더 복잡한 YUV 신호를 출력하며, 이 신호 역시 외부에서 UHF로 변조된다.
디지털 조이스틱 두 개는 하나의 DE-9 포트를 통해 연결할 수 있다. 이 포트는 Atari의 조이스틱 포트와 동일하지만 핀 배열은 호환되지 않는다. 서드파티 어댑터를 사용하면 Atari 호환 조이스틱을 사용할 수 있다. TI는 공식적으로 32KB RAM 확장 모듈을 판매했다. 이 메모리는 모든 용도로 사용되지 않는다. 예를 들어, 확장된 BASIC 프로그램은 24KB만 사용할 수 있으며, 나머지 8KB는 기계어 루틴을 위해 남겨져 있다. Mini Memory 플러그인 모듈은 4KB의 배터리 백업 RAM을 제공하며, 이를 영구적인 RAM 디스크로 사용하거나 기계어 프로그램을 로드하는 데 사용할 수 있다.
TI-99/4A는 확장 카드가 추가된 외부 섀시인 Peripheral Expansion Box(PEB) 또는 Peripheral Expansion System을 통해 업그레이드할 수 있다. 이 섀시는 자체 선형 전원 공급 장치와 풀 높이 5¼인치 플로피 디스크 드라이브 베이를 가지고 있다. 카드마다 LED가 있어 소프트웨어에서 카드에 접근할 때 깜박이거나 깜박거린다. 전원 공급 장치의 카드 슬롯 부분은 비선형적이며, 각 카드에는 자체 전압 요구 사항을 충족하는 온보드 전원 조절기가 있다. 이로 인해 부분적으로 로드된 PEB에서는 전력 소비가 줄어들며, 전압 요구 사항이 특별한 카드도 사용할 수 있게 된다.
PEB는 확장 버스에서 아날로그 음성 입력을 지원하여 음성 합성기의 오디오를 콘솔을 통해 모니터로 전송할 수 있다. 오디오는 리본 케이블을 통해 PEB로도 전송되며, 이를 통해 음성 합성기를 PEB로 이동시키거나, 콘솔 내장 사운드보다 더 많은 기능을 제공하는 오디오 카드를 사용할 수 있는 가능성도 열렸다. TI에서 공식적으로 출시한 카드는 없다.
TI에서 공식적으로 출시한 PEB 내 카드로는 32KB RAM 확장 카드, RS-232 및 병렬 포트 카드, UCSD P-System IV.0을 실행하는 P-code 카드, 디스크 드라이브 제어 카드 등이 있다.
PEB 없이 사용할 수 있는 주변 장치들도 존재했다.
음성 합성기 1970년대 후반과 1980년대 초반, TI는 Speak & Spell 장난감에 사용된 Texas Instruments LPC Speech Chips 덕분에 음성 합성 기술의 선구자였다. TI-99/4와 4A용 음성 합성기 모듈이 있었으며, 일부 카트리지를 구매하면 무료로 제공되었고, Alpiner와 Parsec와 같은 비디오 게임에서 사용되었다. Alpiner의 음성은 남성과 여성 목소리를 모두 포함하고 있으며, 플레이어가 잘못된 움직임을 할 때는 비꼬는 듯한 톤도 포함되어 있다.
이 음성 합성기는 선형 예측 부호화(LPC)의 변형을 사용하며, 작은 내장 어휘를 가지고 있다. 원래의 계획은 음성 합성기의 어휘를 확장하는 작은 카트리지를 출시하는 것이었으나, Terminal Emulator II 카트리지에서의 소프트웨어 음성 합성의 성공으로 인해 이 계획은 취소되었다.
1977년, 텍사스 인스트루먼트(TI) 내에서 비디오 게임 콘솔, TRS-80과 Apple II에 대항할 가정용 컴퓨터, 하드 드라이브가 장착된 고급 비즈니스용 개인용 컴퓨터를 설계하는 여러 팀이 있었다. 처음 두 팀은 TI의 소비자 제품 부서에서 작업하며 지속적으로 경쟁했다. Wally Rhines에 따르면, 99/4의 "초저가 키보드"(계산기 스타일의 키)와 RF 변조기, ROM 카트리지는 콘솔 설계에서 비롯된 것이었다. 결국 두 팀은 통합되어 가정용 컴퓨터 시장을 목표로 하게 되었다. 한편, 세 번째 팀은 TI의 데이터 시스템 부서로 합류했으며, 이 부서에서는 미니컴퓨터 제품과 다양한 컴퓨터 단말기를 다루고 있었고, 이들은 올인원 기계가 위협적이라고 생각하여 프로젝트를 종료했다.
TI 내의 다른 사람들은 Lubbock 그룹이 TI의 TMS9900 CPU를 사용하도록 설득했다. 이는 TI의 "하나의 회사, 하나의 컴퓨터 아키텍처" 개념에 부합하는 것이었으며, 하나의 프로세서 모델이 콘솔에서 고급 미니컴퓨터에 이르기까지 확장될 수 있도록 하려는 목표였다. TMS9900은 TI의 16비트 TI-990 미니컴퓨터 디자인을 단일 칩으로 구현한 것이다. 1960년대의 인기 있던 미니컴퓨터 디자인을 기반으로 한 제한된 기능을 가진 단일 칩 버전들이 1970년대 중반 인기를 끌었지만, 이후 Intel 8088과 Motorola 68000처럼 새롭게 설계된 16비트와 32비트 CPU들이 이들보다 더 우수한 성능을 제공하게 되었다. TMS9900의 특이한 기능들, 예를 들어 프로세서 레지스터가 메모리에 저장되는 등의 특징은 당시 미니컴퓨터에서 더 흔히 볼 수 있었던 것들이었다.
한편, TI의 유럽 본사에서 또 다른 가정용 컴퓨터 제품이 등장하고 있었다. 여기서는 제3의 컨설팅 회사가 "모조(Mojo)"라는 코드명으로 프로토타입을 제작했으며, 이는 TI의 8비트 Intel 8080 버전을 기반으로 했고, 전량 TI 칩셋을 지원했다. 여러 차례 논의 끝에 모조는 포기되었고, 소비자 제품 부서의 가정용 컴퓨터 개념이 계속해서 진행되었다.
1979년, TI는 이미 대형 컴퓨터 제조업체로서 성공적인 경로를 걸어왔으며, 세계 최대의 반도체 제조업체이기도 했다. TI는 미세회로와 디지털 집적 회로를 광범위하게 생산하고 있었고, 이는 마이크로컴퓨터 분야에서 TI만의 경쟁력을 제공했다. TI는 이러한 입지를 통해 시장을 장악하고자 했으며, 1970년대 중반에는 첫 과학용 계산기를 출시하며, 그것으로 코모도르와 같은 이전 고객들을 밀어내고 계산기 시장에서 우위를 점했다. 이를 토대로 TI가 경쟁력 있는 시스템을 출시하면 마이크로컴퓨터 시장도 재편될 것이라고 예상됐다.
개발 기간 동안, 가정용 컴퓨터 시장에 진입하려는 여러 기업들은 연방통신위원회(FCC)의 강한 규제에 직면했다. FCC는 TV와 직접 연결되는 소비자 기기의 간섭 문제를 해결하기 위해 새로운 규제를 마련했으며, 1970년대 당시 대부분의 텔레비전은 단 하나의 안테나 입력만 갖고 있었기 때문에, 이를 컴퓨터와 연결하기 위해선 RF 변조기를 사용해야 했고, 이로 인해 신호 간섭 문제가 발생할 수 있었다.
TI는 이 규제 문제를 해결하기 위해 끊임없이 FCC와 싸웠다. TI는 연구실과 의회에서 규제 문제를 해결하려 했지만, 결국 출시일이 다가오면서 이 문제를 해결할 수 없었다. 그래서 TI는 Zenith Electronics의 텔레비전을 컴퓨터 모니터로 수정하여 RF 변조기를 없애고, 대신 컴포지트 비디오 신호로 TV와 직접 연결하게 되었다. 그 결과, 99/4의 초기 가격은 1,150달러로 책정되었으며, 이는 2023년 기준으로 약 4,253달러에 해당하는 금액이었다.
하지만 99/4는 판매가 부진했다. 소프트웨어가 거의 없었고, 대부분의 개발자들이 TI의 16비트 CPU에 맞춰 제품을 포팅하지 않았기 때문이다. 이 기계는 출시 당시 거의 모든 리뷰에서 혹평을 받았다. 키보드, 소문자 미지원, 확장성 부족, 소프트웨어 부족 등이 문제로 지적됐다. 1980년 7월, 아담 오스본은 99/4가 가격이 1,400달러로, 인기 있는 애플 II의 950달러보다 비쌌다고 언급하며 판매가 어려움을 겪고 있음을 지적했다. TI는 1981년 여름까지 20,000대도 팔지 못했으며, 이는 애플이나 라디오샥, 아타리보다 훨씬 적은 판매량이었다. 99/4는 "엄청나게 비쌌으며, 특히 이상한 키보드, 비표준 BASIC, 소프트웨어 부족 등으로 문제가 많다"는 평가를 받았다.
그 후 99/4의 실패를 만회하려는 TI는 1981년 99/4A 모델을 출시했다. 이 모델은 타자기 스타일의 키보드를 제공하고 더 많은 확장 옵션을 추가했다. 가격은 처음에 525달러였으며, 이후 계속해서 가격을 낮추었다. 1982년 초, TI는 가격을 200달러로 낮추었고, 광고 모델로 빌 코스비를 기용했다. 가격 인하 후 99/4A는 판매가 급증했지만, 여전히 많은 문제를 안고 있었다. TI는 계속해서 가격을 낮추었고, 99/4A의 판매는 일정 기간 동안 활발히 이루어졌지만, 결국 다른 문제들이 계속해서 나타났다.
99/4A는 1983년 봄까지 지속적인 가격 인하와 함께 계속해서 시장에 나오게 되었고, 많은 소매점에서는 재고를 49달러라는 가격으로 판매하기도 했다. TI는 99/4A 모델을 1984년 3월에 단종시키기로 결정했으며, 전체 출하량은 280만 대에 달했다. 99/4A는 결국 가정용 컴퓨터 시장에서 최초로 단종된 주요 시스템 중 하나로 기록되었고, 이후 코레코 아담, 매텔 아쿠아리우스, 타임택스 신시클레어 1000, IBM PCjr와 같은 시스템들이 비슷한 운명을 겪었다.
완전한 16비트 시스템을 구축하기 위해 TI는 기존의 8비트 지원 칩을 많이 재설계해야 했다. 그러나 TI는 기존 장치들을 대부분 시스템에 사용하기로 결정했다. 그 결과 시스템의 일부만 16비트이며 나머지는 두 번째 8비트 컴퓨터 버스를 사용하게 되었다.
TMS9900의 주요 특징 중 하나는 여러 세트의 프로세서 레지스터를 포함한 것이다. 이 설계는 미니컴퓨터에서 유래되었으며, 미니컴퓨터 환경에서는 일반적으로 시간 공유 또는 멀티태스킹 운영 체제가 실행되거나 실시간 컴퓨팅에 사용되었다. 이들 환경에서는 프로그램 간에 빠르게 전환할 수 있는 능력이 유리하므로, TMS9900은 여러 세트의 16비트 레지스터를 메인 메모리에 저장하고, 단일 작업공간 포인터 레지스터를 변경하여 빠르게 컨텍스트 전환을 할 수 있었다.
새로운 설계는 16비트 버스에 256바이트의 랜덤 액세스 메모리(RAM)를 두어 최대 8세트의 레지스터를 저장할 수 있게 했다. 이 RAM 영역은 "스크래치패드 메모리"로 알려져 있다. 프로세서의 모든 명령어는 16비트이므로, 8KB의 내부 시스템 읽기 전용 메모리(ROM)도 16비트 쪽에 위치하고 있다. 실제로 프로그램 카운터, 상태 레지스터 및 작업공간 포인터 레지스터는 칩 자체에 구현되어 있다.
시스템의 8비트 쪽에는 대부분의 RAM과 거의 모든 지원 칩이 있으며, 특히 비디오 디스플레이 컨트롤러(VDP)가 있다. VDP 시스템에 대한 모든 액세스는 8비트씩 실행된다. 시스템의 RAM은 VDP에 의해 관리되며, VDP가 메모리를 사용하지 않을 때만 CPU가 메모리에 접근할 수 있다. 이는 사용자 프로그램과 데이터가 두 개의 머신 사이클을 거쳐 읽히므로 속도가 절반으로 줄어드는 결과를 낳았다. TMS9900 개발을 감독했던 TI의 전 마이크로프로세서 관리자에 따르면, 이는 16비트 프로세서의 성능 우위를 상쇄한다고 한다.
TMS9900의 기계어 명령어는 워드 정렬이 필요하므로 최소 16비트가 각 명령어에 필요하다. 당시 메모리가 비쌌기 때문에 이 형식의 크기는 우려 사항이었다. 또한, 16비트 코드로 8비트 쪽 시스템을 프로그래밍하는 것은 다소 복잡했다. 이를 해결하기 위해 TI는 "그래픽 프로그래밍 언어"(GPL)라는 의사 어셈블리 언어를 개발했다. GPL은 CPU에 의해 해석되며, GPL 명령어를 하나 이상의 TMS9900 명령어로 동적으로 변환한다. GPL에는 메모리 블록을 지우는 등의 유틸리티 루틴이 포함되어 있다. ROM 카트리지에서 처음 배포된 모든 소프트웨어는 GPL을 사용하여 작성되었으며, 때때로 GROM으로 언급된다.
출시 당시 시스템에는 TI의 내장 BASIC 인터프리터만 하나의 사용자 접근 가능한 프로그래밍 언어로 포함되어 있었다. Creative Computing Benchmark에 따르면, 이는 Apple II의 속도의 약 절반으로 실행된다.
