Instrumento General AY-3-8910

El AY-3-8910 es una máquina de estados finitos simple . Su estado , compuesto por dieciséis registros de 8 bits , se programa a través de un bus de 8 bits , que se utiliza tanto para el direccionamiento como para la transmisión de datos. La lectura o escritura requiere dos ciclos. Por ejemplo, un ciclo de configuración típico pone el bus en "modo de direccionamiento" y escribe el valor en el bus para seleccionar un registro, y luego cambia al "modo de datos" para establecer el contenido de dicho registro. Este bus se implementó de forma nativa en las CPU de GI, pero fue necesario recrearlo mediante lógica de interconexión o con la ayuda de un adaptador de interfaz adicional, como el MOS Technology 6522, cuando el chip se utilizaba con las CPU mucho más comunes MOS Technology 6502 o Zilog Z80 .

Solo hay 16 registros, que requieren únicamente cuatro bits del valor de 8 bits indicado en el "modo de dirección". En la mayoría de los casos, los cuatro bits más significativos (MSB) del valor deben configurarse al valor predeterminado de fábrica "0000" al seleccionar un registro. Configurar incorrectamente los bits MSB provoca que el chip ignore el cambio de registro. GI aceptó pedidos de versiones personalizadas que respondían solo a valores MSB distintos de "0000". Estas permiten que el mismo procesador controle más de un chip AY en el mismo bus (por ejemplo, TurboSound para ZX Spectrum), utilizando los valores MSB como selector de chip . Existen muchos chips nuevos de stock antiguo (NOS) en el mercado secundario con los bits MSB configurados de fábrica a un valor distinto de "0000". Este valor distinto de "0000" puede causar importantes problemas de desarrollo para diseñadores y técnicos de reparación. Es necesario escribir software para identificar el valor correcto de los bits MSB en cualquier chip. Además, es necesario modificar el software o añadir hardware para permitir que estos chips MSB configurados de fábrica se utilicen en lugar de los chips '0000' predeterminados.

El sistema tiene tres canales de salida, A, B y C, que se producen mezclando varias entradas posibles. ^{[ 4 ]}

Seis registros, R0 a R5, controlan los tonos producidos en los tres generadores de tono primarios. La frecuencia a generar se almacena en dos registros de 8 bits dedicados a cada canal: los registros de ajuste fino y grueso. El canal A tenía el control fino en R0 y el grueso en R1, el canal B usaba R2 y R3, etc. Los cuatro bits superiores de los registros gruesos no se utilizan, dejando doce bits para producir valores de 1 a 4095 (el 0 se trata como un 1 por razones técnicas). El valor de 12 bits se utiliza como divisor de frecuencia en el reloj de entrada, produciendo un tono de salida en el canal correspondiente. ^{[ 4 ]}

El 8910 puede funcionar con una señal de reloj de entrada de 4  MHz, o de 6  MHz con el YM2149F. Esto le permite generar tonos con frecuencias fundamentales de hasta 125  kHz, muy por encima del rango de audición humana y dentro del rango ultrasónico . La existencia de valores ultrasónicos es consecuencia del diseño del divisor de frecuencia; para obtener una resolución adecuada en frecuencias audibles, es necesario que la frecuencia de reloj general (y, por lo tanto, la salida en divisores pequeños) sea considerablemente superior al rango audible. Solo los divisores inferiores a 5 proporcionan frecuencias de salida totalmente ultrasónicas. Se pueden definir frecuencias equivalentes a la octava superior de un teclado de piano con una precisión razonable respecto a los valores de nota aceptados para la escala temperada, con  una precisión cercana a 1 Hz en el rango de A440 e incluso más precisa en tonos más graves. A pesar de la alta frecuencia máxima, la posibilidad de dividir esa cifra entre 4096 implica que la frecuencia de salida más baja directamente definible es de 30,6  Hz, aproximadamente igual a B0, la tercera nota más baja de un piano normal de 88 teclas, y prácticamente subsónica para los sistemas de altavoces convencionales. En esencia, el chip es capaz de producir un sonido musical decente en todos los tonos razonables que se encuentran en la mayoría de las composiciones.

En cambio, el circuito integrado SN76489 de Texas Instruments, su competidor , solo cuenta con 10 bits de precisión en sus divisores de frecuencia. Al tener la misma frecuencia base de 125  kHz, en teoría debería carecer de las dos octavas más bajas del 8910. Para solucionar esto, el SN76489 reproduce sus generadores de tono una octava más baja que su frecuencia calculada, lo que resulta en una octava menos en los graves y una octava menos en los agudos en comparación con el 8910.

R6 es el control de ruido. Los cinco bits inferiores se utilizan para almacenar un valor entre 0 y 31, que define el período del ruido, y los tres bits superiores no se utilizan. El reloj de entrada se divide por 16 y luego por el valor en R6 para producir una frecuencia de ruido. ^{[ 4 ]} R7 controla el mezclador. Los bits 0, 1 y 2 controlan si el generador de tono correspondiente se alimenta a la salida para A, B y C respectivamente. Los bits 3, 4 y 5 controlan si el generador de ruido se emite en los canales A, B y C respectivamente. Cualquier canal dado puede emitir un tono puro, ruido puro o una mezcla de ambos. Nótese que estos seis bits están invertidos; la salida se habilita cuando el bit correspondiente es cero. Los bits 6 y 7 controlan si los dos puertos de E/S, IOA e IOB, están configurados para entrada (0) o salida (1). ^{[ 4 ]}

R10, R11 y R12 controlan el volumen de los tres canales. Los cuatro bits inferiores producen un valor de 0 (apagado) a 15 (alto). El bit 4 controla el "modo de amplitud" o M, que hace que el volumen de salida se module mediante el generador de envolvente compartido, ignorando el volumen de 4 bits establecido. Los tres bits superiores no se utilizan. ^{[ 4 ]}

R13 y R14 controlan los tiempos del controlador de envolvente , fino y grueso respectivamente. El reloj de entrada se divide primero por 16 (o por 8 en el YM2149, porque el generador de envolvente tiene el doble de pasos y, por lo tanto, necesita el doble de relojes para completar un ciclo completo), y luego por el valor de 16 bits. El registro final, R15, controla la forma de la envolvente, usando los cuatro bits inferiores. La envolvente es simple en comparación con diseños posteriores que incluían un controlador ADSR completo ; solo controla si la envolvente comienza en volumen cero y aumenta hasta el volumen máximo (15), o comienza en el volumen máximo y disminuye. Esto se controla con el bit 2, ataque; si se establece en 1, el sistema aumenta gradualmente, y el tiempo de rampa en sí se controla con R13 y 14. Los otros tres bits controlan lo que sucede después de este primer ciclo. Si el bit 3, continuar, está activado, el volumen se reiniciará y volverá a aumentar gradualmente, repitiéndose. Si el bit 1, alternar, está activado, las rampas alternarán hacia arriba y hacia abajo, produciendo un patrón triangular. Finalmente, el bit 0, en estado de retención, anula los demás bits, lo que provoca que el volumen se bloquee en 0 o 15 después del primer ciclo. ^{[ 4 ]}

Dado que solo existe una envolvente compartida entre los tres canales, muchos programadores la ignoraron y programaron sus propios controladores de envolvente por software (controlando el volumen directamente). Un truco conocido consistía en ejecutar la envolvente de hardware con tiempos de ciclo superiores a 20  Hz y usarla para producir sonidos de bajo con forma de onda de sierra o triangular.

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• Amstrad CPC (GI AY-3-8912 / Microchip AY38912/P)
• GX4000 (Microchip AY38912/P)
• Atari ST (Yamaha YM2149F)
• Cajero automático (ordenador) / Scorpion ZS-256 - clones postsoviéticos del ZX Spectrum
• CCE MC-1000 (GI AY-3-8910)
• Fujitsu FM-7 (GI AY-3-8910 en todos los modelos excepto FM77AV / Yamaha OPN en FM77AV)
• Colour Genie (GI AY-3-8910)
• Ordenador de juegos de TV Elektor
• Intellivision (GI AY-3-8914)
• MSX/MSX2 (MSX2 utilizaba esto y MSX-AUDIO)
• NEC PC-8801 (Yamaha OPN, modelos PC8801mkII SR y posteriores. / Yamaha OPNA, modelos PC8801 FA y posteriores.)
• NEC PC-9801 (Yamaha OPN / OPNA (algunos modelos), Tarjetas de sonido: PC-9801-26, PC-9801-86, Sound Blaster 16 (zócalo opcional) y otras).
• Oric-1
• Sharp X1 (GI AY-3-8910 / Yamaha YM2149F)
• Sunsoft 5B (YM2149F y usó un chip de sonido adicional en el juego de Famicom Gimmick! )
• Timex Sinclair 2068 (GI AY-3-8912)
• Vectrex (GI AY-3-8912)
• Espectro ZX 128/+2/+3 (GI AY-3-8912)
• Tarjeta de sonido Cricket para Apple II - Echo Plus con dos AY-3-8910
• Tarjeta de sonido Mockingboard para Apple II
• Mini-expansor para Mattel Aquarius
• Cartucho de voz/sonido para ordenador a color TRS-80
• Electronika BK (como un complemento popular en el mercado de accesorios por parte de entusiastas y algunos vendedores)
• Samsung SPC-1000

• Flash Gordon
• Frontera
• Hotdoggin'
• Místico
• Agitador de suelo Nitro
• Rolling Stones (Bally)
• Skateball
• Manía de la bola de plata
• Invasores del espacio
• Vikingo
• Xenón
• Jeutel Compañía francesa  : Papillon, Le King, Juegos Olímpicos