Matrix MatGraph C32-Serie Grafikkarte RAM-Erweiterung

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Es wird hier dokumentiert, wie die Grafikkarten der Matrix MatGraph C32-Serie, die standardmäßig OnBoard nur 256 KByte Video-RAM besitzen, mit einer steckbaren Erweiterungsplatine auf den Maximalausbau von 1 MB Video-RAM erweitert werden können.

Diese Option war vom Hersteller Matrix bereits vorgesehen, im Handbuch sind Erweiterungen auf 512 KB und auf 1 MB erwähnt.
Da es keinerlei Unterlagen darüber gibt, auch keine originale RAM-Erweiterung für ein Reverse Engineering zur Verfügung stand, wurde die RAM-Erweiterung komplett neu entwickelt.

Dank Frank Lukas unermüdlichen Einsatz – tausend Dank dafür!!! – ist das Projekt RAM-Erweiterung für die Grafik-Karten der Matrix MatGraph C32-Serie gelungen! Wichtig waren auch die Anregungen der Forenteilnehmer, hier stellvertetend Lynxman, die Motivation von dbsys, und der Ansporn, den wir durch die stetig steigende Leserschaft von Euch allen sahen!

Im Juli 2025 begann das Projekt, begonnen unter 'Suche', und wurde im Oktober 2025 erfolgreich abgeschlossen.

Unter diesem Link finden sich die Eagel- und Gerber-Dateien für die entwickelte Platine:
https://reversing.pl/frankl/c32ram/c32ram.html

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Die Matrix MatGraph C32-Grafikkarten zeichnen sich durch Ihren sauberen und modularen Aufbau aus.
Sie wurden für den Mega ST und den VME-Bus (Mega STE und TT) hergestellt.

Herausragend ist, dass Matrix diese Grafikkarten für den Atari direkt entwickelt hat, also nicht wie andere Lösungen einfach nur PC-Karten modifiziert hat. Das zeigt sich auch am Softwarekonzept (Matrix VMG), wohl eines der professionellsten für Atari.

Im Juli 2025 wurde eine Matrix MatGraph C32 für den Mega ST-Bus ersteigert. Diese war verstaubt, aber optisch gut erhalten und vor allem vollständig mit den Bauteilen bestückt – sie viel also nicht der Bauteileplünderung zum Opfer. Der Doppelte-Platinenaufbau ließ zudem darauf schließen, dass es nicht nur eine Basis-C32 ist, sondern eine C32 mit EG-Option (hochaufgelöste Monochrom-Darstellung über zweiten Videoausgang). OnBoard hat diese Karte 256 KB Video-RAM, direkt auf dem Hauptmainboard eingelötet. Eine Videospeichererweiterung (wird auf die beiden Stiftsockel gesteckt) war nicht vorhanden, auch der Sockel für den optionalen Fließkommaprozessor (Motorola 68881) war leer.

Für den Betrieb der Grafikkarte ist TOS 1.04 Mindestvoraussetzung.
Die Matrix-Treiber sind ebenfalls erforderlich, auch wenn NVDI davon nur einen Teil benötigt.

Als Testrechner dient ein Mega ST4 mit TOS 2.06 und NVDI 5.03.

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Handbuch von Matrix, und Matrix-Treiber letzter Stand (Version 2.3).

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Vor der Treiberinstallatiion wurde die Matrix MatGraph C32 schon einmal in den MegaST eingebaut. Nachdem es keine 'elektronischen Auffälligkeiten' oder Hänger gab, wurde als zweiter Vortest die FPU (Mathematischer Co-Prozessor Motorola 68881 mit 16 MHz) eingesetzt. Auch damit startete der Atari Mega ST problemlos, die FPU wurde von Testprogrammen erkannt (für die FPU ist kein dedizierter Treiber erforderlich). Schön, dass Matrix diesen Sockel auf der Grafikkarte hat, daher auch ihr Name 'MathGraph'.

Nachdem soweit alles funktionierte, wurde NVDI mit der Option Matrix installiert. Statt einer Festplatte nutze ich ein Gigafile SD-Kartenlaufwerk mit HDDriver 12.x

Am MegaST wurde ein SM124 angeschlossen, und an der Grafikkarte ein NEC Multisync 1970 NXp. Je nach Treiberkonfiguration startet das System im Dual-Modus (SM124 + VGA-Monitor), oder auch nur auf dem VGA-Monitor.

256 KB Video-RAM limitieren natürlich gewaltig. Mehr als 640x384 (400) mit 256 Farben sind nicht möglich.
Eine Video-RAM-Erweiterung wäre schön ...

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Nachdem intensivste Recherchen nach so einer originalen Matrix RAM-Erweiterung erfolglos blieben, zig Foren durchstöbert, selbst Internet-Archive durchkämmt und so weiter, wandte ich mich hier im Forum unter 'Suche' an die Atari-Home.de Forenmitglieder.

Das brachte den Stein ins Rollen. Zwar war ein Original oder Nachbau nirgends aufzutreiben, auch gab es weder Bildmaterial noch irgendwelche technischen Unterlagen dazu, aber Frank Lukas kam ab hier ins Spiel – als exzellenter Kenner der Matrix Grafikkarten und Elektronikentwickler – und es kam ein Austausch zu Stande – und die Idee, solch eine Platine könnte doch auch neu entwickelt werden ...

In der Zwischenzeit hatte ich schon mal alles exakt ausgemessen, wieviel Raum denn überhaupt zur Verfügung stünde, wo meiner Ansicht nach Aussparungen erforderlich wären, welche Maße, Abstände usw. einzuhalten wären, ja auch, wieviel Platz für hängende oder aufsitzende Bauteile vorhanden wäre. Es wurde klar, es ist sehr wenig Raum, es kommt auf jeden Millimeter an. Ich zeichnete diesen Plan mit einigen Revisionen, hier in der endgültigen Fassung.

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Dann ging es daran, mit Durchgangsprüfungen zu ermitteln, wie denn überhaupt das OnBoard-RAM verbunden ist.

Los ging es mit den beiden Stiftleisten zu den acht RAM-Bausteinen.

Und der große weiße 47 Ohm Resistor auf dem Grafikkarten-Mainboard hatte eine Bedeutung – daher  alle Messungen mit und ohne diesem.

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Dann die Durchgangsprüfung von der Intel GPU zu den Stiftleisten ...

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Und dann die Auswirkungen des großen 47 Ohm Resistors: in Bezug GPU zu Resistor, GPU zu Stiftleisten ...

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Die Irrungen und Wirrungen, Fehlmessungen usw. gab es auch. Ist schon alles verflixt klein, besonders die GPU 'verleitet' trotz dünner Mess-Spitzen, mal den einen oder anderen Kontakt zu 'touchieren' ... und die schiere Menge an Messpunkten ...
Überhaupt war die Intel GPU ein Phänomen, denn es galt herauszufinden, wie und wo denn nun was ist. Grund war, dass die Ausrichtung des Aufdrucks auf der GPU nicht überein passt mit den Intel-Datenblättern, und die obendrein nicht preisgeben, wie deren Abbildungs-Betrachtung der PINs sind, von unten gesehen? Von oben Richtung Sockel betrachtet ...?

Parallel dazu begann Frank, die Platine zu zeichnen und mit höchster Geduld meine Ergebnisse zu prüfen. Und damit konnten letztendlich Fehlinterpretationen ausgemerzt werden.

Zugleich gab er mir 1:1 Schablonen, um zu testen, ob denn die 'Platine' gut sitzt.

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Die Datensignale mussten noch 'erforscht' werden, damit klar wurde, an welchem Speicherbaustein was anliegt. Auch das wurde ermittelt und wieder als Zeichnung geliefert.

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Bei all den Datenleitungen, OE, WE, RAS, CAS, VSS, VCC usw. wurde es mächtig eng im Platinenlayout.
Der Tipp und Lösung war: 4-Layer Platine!

Damit war die Platinenentwicklung abgeschlossen.

Die Eagle- und Gerberdateien von Frank liegen hier:
https://reversing.pl/frankl/c32ram/c32ram.html

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Die Platinen wurden in China gefertigt. Top! Beste Qualität!

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Exakt, Präzise, Perfekt!

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Als Speicherbausteine für die 1 MB Video-RAM-Erweiterung werden 8 Stück Micron MT4C4256 256Kx4 geplant.
Diese haben 20 Pins (das 64K-RAM auf der Grafikkarte hat 18 Pins).

Auf der Platine werden zudem fünf SMD-Widerstände/Resistoren mit 47 Ohm benötigt (M1206 47R).

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Die RAM-Bausteine werden heutzutage in Deutschland gewuchert und wie Goldstaub gehandelt. Preise von 15 Euro (je Stück!) sind leider keine Seltenheit. Und kein einziger deutscher Händler hatte diese als 'neu' ausgewiesen, machen auch keine Angaben über Nanosekunden usw.

Nach einigen Recherchen fand sich über eBay in England ein seriöser Anbieter mit allen technischen Parametern und einem Preis inkl. Zoll und Versand für ca. 7,50 Euro je Stück. Diese wurden für die erste aufgebaute Platine verwendet.

Und Aliexpress hat die RAM-Bausteine auch, Neu und mit allen Parametern ausgewiesen, hier nur ca. 1,90 Euro/Stück inklusive aller Gebühren.
Entgegen aller Vorbehalte und Bedenken erwiesen sich auch diese als hervorragende Qualitätsware – damit wurde die zweite Platine aufgebaut.

Es sind alles Micron MT4C4256 256Kx4 mit 70 Nanosekunden.

Frank hat vor dem Einlöten alle Chips in seinem Labor geprüft.

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Die fertig aufgebauten Platinen.
200 Lötpunkte und 5 SMD pro Platine!
Respekt und Verneigung an Frank!

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Die RAM-Erweiterung wurde eingebaut.
Für den Betrieb ist das weiße DIL-Widerstandsnetzwerk (47 Ohm), welches auf dem Hauptmainboard der Grafikkarte gesockelt ist, herauszunehmen. Daher auch die Aussparung oben links, die wir bei der RAM-Erweiterungsplatine gelassen haben.

Das Matrix-VMG erkennt den 1 MB-Video-RAM automatisch.

Alles funktioniert tadellos!

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Der verwendete Monitor hat Einfluss darauf, was und wie mit der Grafikkarte möglich ist. Die Matrix C32/EG bietet verschiedene Bandbreiten an, die zu verschiedenen Bildwiederholfrequenzen führen – nicht alle werden von Flachbildschirmen 'verkraftet', besonders die hohen Bandbreiten von 110 MHz waren damals für Röhrenmonitore gedacht.
Die möglichen Einstellungen lassen sich aber wunderbar über das Matrix Setup Programm in Echtzeit prüfen und einstellen. Es empfiehlt sich, das Setup Programm im Dual-Modus zu nutzen. Hier wird das Setup Programm auf dem SM124 ausgeführt, auf dem VGA-Monitor wird ein Testbild eingeblendet. Beim Ändern der Parameter kann man sich an die Möglichkeiten herantasten. Beim verwendeten NEC Multisync 1970 NXp ist das risikofrei möglich, er zeigt einfach nichts mehr an, wenn sein 'Spielraum' erschöpft und er nicht mehr syncen kann. Mit der Programm-Undo-Funktion kann man schnell wieder eine funktionierende Anzeige herstellen. Die gefundenen Einstellungen werden als *.CXX-Dateien gespeichert und stehen beim Systemstart zur Wahl. Die aktive Einstellung hat die Dateiendung *.CXS.

Beim Systemstart wartet NVDI eine kurze Zeit auf die Nutzereingabe. Dann lässt sich die gewünschte Einstellung auswählen, ohne Nutzerreaktion wird die letzte Einstellung verwendet.

Die Matrix MatGraph C32-Serie hat auch eine sehr schnelle hardwareunterstützte virtuelle Auflösung in x- und y-Achse. Natürlich benötigen auch virtuelle Auflösungen Videospeicher, so dass auch dafür das zusätzliche RAM immer von Vorteil ist.

So habe ich übrigens den Stresstest ausgeführt und die maximale RAM-Nutzung provoziert.
Alles verlief zur besten Zufriedenheit.

Bleibt nur, noch einmal an Alle ein Danke zu sagen, dass wieder ein Stück Hardware-Historie nachentwickelt werden konnte!

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Hier noch ein paar am Mega ST aufgenommene Screenshots vom Matix-VMG.