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Als unmittelbare Reaktion auf die Veröffentlichung des Apple-Heimcomputers entwickelte und produzierte die bis dato nur in der Videospielbranche tätige Firma Atari ihre eigene 6502-CPU-basierte Heimcomputer-Modellreihe: das Einsteigermodell Atari 400 mit Folientastatur und zunächst lediglich 8 kByte RAM (später 16 kByte RAM standardmäßig) und den für gehobenere Ansprüche gedachten, aufrüstbaren Atari 800 mit bis zu 48kByte RAM und Schreibmaschinentastatur. Im Gegensatz zum Apple wurden die Atari-Rechner mit leistungsfähigeren und leichter zu programmierenden elektronischen Spezialbausteinen (ANTIC, CTIA, POKEY) ausgestattet und sie enthielten zudem vier Anschlüsse für Joysticks im Gegensatz zu den Modellen der Konkurrenz, die erst kostenintensiv nachgerüstet werden mussten. Die Atari 400/800-Heimcomputer waren zudem die ersten Geräte, die über eine „intelligente“ Anbindung der Peripheriegeräte verfügten – durch den sog. Atari SIO-Bus, der dem heutigen USB nicht unähnlich ist.
Eine gut abgestimmte Palette an Zubehör, Spielen, Anwendungsprogrammen, Programmiersprachen, ausgezeichnete Kundenbetreuung, die Einbindung von Drittanbietern und die gezielte Platzierung der Computer in Bildungseinrichtungen trugen maßgeblich zum Erfolg dieser Baureihe vom Erstverkauf im Jahre 1979 an bei.
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Als Antwort auf die rasch wachsende Konkurrenz im Heimcomputerbereich insbesondere durch den Commodore 64 und die Spectrum-Computer brachte Atari 1982 das erste Modell der XL-Baureihe (aus dem englischen „eXtended Line“ gebildetes Akronym) auf den Markt: den Atari 1200XL. Dieses Modell wurde wegen Kompatibilitätsproblemen mit der alten Baureihe alsbald wieder vom Markt genommen und 1983 durch die Modelle 600XL (16kByte RAM) und 800XL (64kByte RAM) ersetzt.
Die elektronische Architektur der XL-Computer unterscheidet sich nur geringfügig von der der 400/800-Baureihe. Es kamen lediglich einige Veränderungen in der Speicherverwaltung (OS ausblendbar), ein verbesserter Grafikbaustein namens GTIA - vorher CITA - (256 mögliche Farben), die nun ab Werk eingebaute Programmiersprache BASIC und ein nach außen geführtes Parallel Bus Interface (PBI), um Erweiterungen effizienter anbinden zu können, hinzu. Zudem wurde die Anzahl gleichzeitig anschließbarer Joystick auf nur noch zwei beschränkt. Die XL-Computer und deren Peripherie weisen deutlich verschlankte und weniger verspielte Gehäuse auf.
Die Entwicklung der XL-Baureihe wurde bis 1984 weitergeführt. Während dieser Zeit entstanden eine Reihe von Konzeptstudien und Prototypen (Computer 1400XL und 1450XL, Erweiterungsmodul 1090XL, diverse Diskettenstationen auch für Disketten im 3½ Zoll-Format, CP/M-Module usw.), die sich durch Details wie integrierte elektronische Spracherzeugung oder auch für damalige Verhältnisse sehr schnelle Modems auszeichneten. Diese und weitere Entwicklungsprojekte wie der 1650XLD (mit 80186-Emulation), der 1850XLD "Lorraine" und der über einen Musiksynthesizer verfügende 900XLA brachten es aufgrund von Änderungen in Ataris Entwicklungsphilosophie nie zur Marktreife.
Im Rahmen der Einführung der ST-Baureihe erfolgte 1985 zudem eine Auffrischung der 6502-CPU-basierten Produktpalette durch die Auslieferung der XE-Modelle (aus dem englischen "eXtended line Enhanced" gebildetes Akronym), die mit einer moderneren, an der ST-Baureihe orientierten Gestaltung der Gehäuse aufwarten konnten. Die technischen Änderungen gegenüber der XL-Baureihe beschränkten sich im wesentlichen auf einen weiteren Ausbau der RAM-Minimalkonfiguration (64kByte beim 65XE und 800XE; 128kByte beim 130XE) und einigen Veränderungen zur Senkung der Produktionskosten. Die dabei vorgenommene Ersetzung des nach außen geführten Parallel-Bus durch einen schlankeren aber nicht kompatiblen Expansionsport und insbesondere der Einbau von qualitativ minderwertigen Tastaturen erschwerten den effizienten Einsatz im Heimanwenderbereich und führten zur Abwanderung einer großen Kundengruppe hin zur ST-Baureihe oder zur Konkurrenz. Dem Kostendruck zum Opfer fielen auch vielversprechende Projekte wie eine portable Version des 65XE sowie eine mit dem Synthesizer-Spezialbaustein AMY bestückte Variante desselben, weiterhin diverse Peripheriegeräte wie 3½ Zoll-Diskettenlaufwerke, Monitore und Farbdrucker.
Ebenfalls zur Produktpalette der XE-Baureihe ist das durch eine externe Tastatureinheit zu einem vollwertigen XE-Computer erweiterbare Game-System (XEGS) zu zählen. Das XEGS gilt als Versuch Ataris, Nintendos NES und SEGAs Master System Marktanteile abzunehmen.
Die allgemein nachlassende Nachfrage im Bereich des 8-Bit Computersegments in den USA, schlechte Bewerbung der Produkte in Europa, fehlende leistungstarke Peripherie, schlechte Verarbeitung und mangelnde Unterstützung durch Dritthersteller insbesondere im Spielebereich führte zu im Vergleich zur 400/800- und XL-Baureihe geringen Verkaufszahlen, wobei der für den damaligen Ostblock produzierte Atari 800XE eine Ausnahme bildete. Die Produktion der XE-Baureihe wurde im Jahr 1989 eingestellt.
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