Sinclair część III — ZX‑80 komputer za niecałe 100 funtów

Zgodnie z przewidywaniami Clive'a Sinclaira, komputer MK 14 odniósł sukces ale tylko wśród hobbystów elektroniki. Zdaniem Sinclaira, MK 14 nie był wart prowadzenia dalszych prac nad jego rozwojem. W 1979 roku Science of Cambridge Ltd. prowadziło intensywne prace nad wizją elektrycznego samochodu, który pragnął stworzyć Sinclair. Jak wspominałem, Chris Curry założył własną firmę Acorn Computers Ltd. i rozpoczął prace nad kolejnym komputerem - Acorn Series 1. Komputer ten był mocno wzorowany na MK 14 i choć posiadał nowszy procesor i większe możliwości, nadal był gadżetem dla maniaków elektroniki. Acorn Series 1 trafił do sprzedaży w marcu 1979 roku a Clive Sinclair po jego obejrzeniu utwierdził się tylko w przekonaniu, że nie jest to komputer, który może stać się równie popularny jak Apple II w USA.

Prace nad elektrycznym samochodem postępowały bardzo powoli i pochłaniały coraz więcej środków. Sinclair borykał się z nierozwiązanym do dziś problemem trwałości akumulatorów pojazdu (miał to być napęd tylko elektryczny). Sprzedaż kieszonkowych telewizorów nie mogła pokryć kosztów prowadzonych badań i chcąc nie dopuścić do kolejnej porażki swojej firmy, Sinclair musiał szukać nowych produktów i postanowił jednak podjąć prace nad własnym komputerem domowym. Zauważył też, ile radości sprawia komputer jego snowi, któremu kupił komputer Tandy TRS‑80.

Clive Sinclair doskonale zdawał sobie sprawę z tego, że jego debiut jest mocno opóźniony w stosunku do firm komputerowych z za oceanu, jednak dzięki temu miał możliwość przeanalizowania zalet i wad komputerów Commodore, Apple, Tandy i wielu innych producentów, by znaleźć jego zdaniem właściwą drogę do osiągnięcia sukcesu. Po przejrzeniu całej masy katalogów i folderów stwierdził, że dostępne komputery pretendujące do miana komputerów domowych są drogie, wielkie i najczęściej bardzo brzydkie. Zdaniem Sinclaira ceny komputerów obecnych na rynku wykluczają szanse, że masowo zapełnią one domy przeciętnych rodzin. Dlatego jego naczelnym założeniem przy projekcie komputera była na tyle niska cena końcowa, aby na zakup komputera mogła sobie pozwolić przeciętna, brytyjska rodzina. Kolejnym, równie istotnym założeniem miał być atrakcyjny wygląd komputera. Sinclair uważał, że ludzie nie znający się na komputerach, a większość ludzi wówczas nie miało bladego pojęcia na temat komputerów, kupuje oczami. Sinclair twierdził, że atrakcyjny wygląd i bardzo niska cena sprawi iż komputer będą kupowały osoby, które w chwili zakupu nie będą miały nawet pojęcia jak go wykorzystać.

Jak wynika z powyższego, nowy komputer Sinclaira musiał się składać z relatywnie tanich komponentów i być niesłychanie prosty w obsłudze. Atrakcyjny wygląd zdaniem Sinclaira wiązał się z miniaturyzacją komputera, a w tym Sinclair był prawdziwym mistrzem. Na czele powołanego przez Sinclaira działu komputerowego stanął jego wieloletni współpracownik - Nigel Searle, który otrzymał zadanie zorganizowania zespołu i przygotowanie projektu komputera Sinclaira. Do zespołu prowadzącego prace nad nowym komputerem zatrudniono Johna Pembertona, który wcześniej zajmował się projektowaniem obudów kalkulatorów Sinclaira oraz Ricka Dickinsona, który także miał zająć się wzornictwem nowego komputera. W zespole znalazł się także Jim Westwood - genialny inżynier samouk, który współpracował z Sinclairem od 1963 roku.

Pierwsz od góry: Clive SInclair (zdj. z 1982 r.), poniżej: Nigel Searle i Jim Westwood. Po prawej stronie Rick Dickinson (około 1983 r.).

W kwietniu 1979 roku doszło do jednego z niewielu spotkań zespołu projektującego komputer i Sinclaira. Podczas tego spotkania ponownie dokonano przeglądu konkurencyjnych produktów, a Sinclair przeczytał informację prasową, iż zdaniem specjalistów komputery domowe będą coraz bardziej popularne, a ich cena w ciągu pięciu najbliższych lat spadnie poniżej 100 Funtów. Wówczas Sinclair który był ogromnie impulsywnym człowiekiem miał zmiąć gazetę i krzyknąć:

Zespół choć uznał termin realizacji projektu za mało realny, dostał zadanie zaprojektowania komputera w cenie 99 Funtów na styczeń 1980 roku. Nowy komputer nazwano ZX‑80. Nazwa wywodziła się oczywiście z roku 1980 na który zaplanowano jego premierę, natomiast litery ZX... nie oznaczały nic. Jak stwierdził sam Sinclair w jednym z późniejszych wywiadów:

Jak wspomina Rick Dickinson, takich formalnych zebrań było bardzo niewiele. O wiele więcej informacji wymieniano podczas codziennych rozmów czy nawet przypadkowych spotkań w biurze.

Sinclair uznał, że nowy komputer nie może posługiwać się skomplikowanymi kodami jak MK 14, a użytkownik musi mieć możliwość ego programowania i komunikacji w sposób najbardziej zbliżony do ludzkiego pisma. Tym samym postanowił, iż w ZX‑80 musi znaleźć się interpreter języka BASIC, który wówczas idealnie spełniał te założenia. Także w kwietniu 1979 roku Clive Sinclair spotkał się z Johnym Grantem - prezesem niewielkiej firmy Nine Tiles z Cambridge, która miała dostarczyć własną wersję języka BASIC do komputera Sinclaira. Rozważano możliwość użycia BASIC-a od Microsoftu, jednak opłata licencyjna była zbyt wysoka. Sinclair był równie dobrym negocjatorem jak i inżynierem, toteż udało mu się przekonać Johnego Granta do przygotowania wersji języka BASIC na ZX‑80 niemal za darmo, a sam Grant wyszedł ze spotkania z przekonaniem, że udział w tak ekscytującym przedsięwzięciu zaowocuje stałą współpracą obydwóch firm w przyszłości.

Schemat ZX-80.

Cięcie kosztów miało niesłychany wpływ na projekt komputera Sinclaira. Z tego też względu przyjęto następujące założenia:

• Komputer musiał współpracować z odbiornikiem TV aby nie zmuszać użytkownika do zakupu monitora.
• Jako pamięci masowej miał używać kaset magnetofonowych, lecz musiał mieć możliwość pracy bez konieczności podpinania jakiejkolwiek zewnętrznej pamięci masowej.
• Musiał być łatwy w obsłudze i programowaniu. Interakcja użytkownika z komputerem miała być jak najbliższa człowiekowi, tak więc jako język programowania wybrano BASIC, który wówczas wydawał się być idealnym rozwiązaniem.
• Do budowy komputera miano użyć minimalną ilość elementów.
• Aby obniżyć koszty sprzedaży, nowy komputer miał być na tyle prosty w montażu, aby można sprzedawać go jako zestaw do samodzielnego montażu.

Firma Nine Tile bardzo szybko przysłała specyfikację jaką musi spełniać ZX‑80 i przystąpiono do prac.

Jako wyjściowej platformy postanowiono użyć płyty MK 14. Podczas prac stwierdzono, że na płycie głównej nowego komputera powinny się znaleźć elementy, które dla MK 14 były interfejsami zewnętrznymi. Tak więc na płycie głównej ZX‑80 znalazła się "karta graficzna" VDU pochodząca z czasów MK 14 oraz układ umożliwiający odczyt i zapis danych na kasecie magnetofonowej stanowiącej pamięć masową komputera. Sinclair jednak postanowił w miarę możliwości łączyć poszczególne elementy w pojedyncze układy elektroniczne aby zminiaturyzować i uprościć konstrukcję komputera. Rozważano nawet montaż układu ZX425 generującego dźwięk oraz wbudowanie głośnika, jednak stwierdzono, że jest to mało istotny element, który niepotrzebnie podnosi cenę całej konstrukcji.

Wiele uwagi poświęcono na wybór nowego procesora. Procesor INS8060 zastosowany w MK 14 zdaniem zespołu nie posiadał wystarczającej mocy obliczeniowej, toteż rozpoczęto poszukiwania bardziej wydajnej jednostki. Pomimo sporego wyboru na ówczesnym rynku, rozważano tylko cztery możliwości:

1. Intel 8080
2. Motorola 6800
3. Zilog Z80
4. MOS6502

Układ Intela był atrakcyjną alternatywą ze względu na moc obliczeniową, jednak jego cena (około 60 USD) była zdecydowanie zbyt wysoka by całość zmieściła się w zaplanowanym budżecie. Analogiczna sytuacja miała miejsce z procesorem Motoroli, którego cena ok. 35 USD była ciągle zbyt wysoka.

Układ MOS6502 był ofertą bardzo atrakcyjną. Układ ten częściowo zgodny z Motorolą 6800 dysponował wystarczająca mocą obliczeniową i był bardzo popularny w ówczesnych komputerach domowych (Atari, Commodore, Apple, Acorn), Równie atrakcyjna była jego cena (między 18 a 22 USD). Sinclair jednak zdecydował się na wybór Ziloga Z80, który na rynku pojawił się w 1976 roku.

Procesor Zilog Z80 był najtańszą propozycją oferującą bardzo przyzwoitą moc obliczeniową i niską cenę (około 12 USD). Dodatkowym argumentem była częściowa zgodność z Intelem 8080 z konstrukcji którego Zilog zresztą się wywodził. Zilog Z80 posiadał 158 instrukcji, z czego 78 pochodziło jeszcze z Intela 8080.

W komputerze ZX‑80 użyto procesora NEC 780C-1 (klon Ziloga Z80) taktownego zegarem 3.25 MHz.

Dosyć szybko udało się stworzyć działający projekt płyty głównej, którą Clive Sinclair kazał dopasować do niewielkiej obudowy jaką zaprojektował John Pemberton. Sinclair był bardzo zaangażowany we wszelkie aspekty projektowania komputera i uważał on, że komputer powinien być niewielki i lekki co miało sprawiać wrażenie przyjaznej dla człowieka maszyny.

Sporo czasu pochłonęło opracowanie charakterystycznej dla komputerów Sinclaira klawiatury. Ze względu na obniżenie kosztów, Sinclair postanowił zastosować w komputerze niewielką klawiaturę membranową. Powierzchnię klawiatury stanowiła membrana ze foli PCB. Po jej wewnętrznej stronie nadrukowano symbole klawiszy, dzięki czemu nie wycierały się one podczas pisania. Klawiatura ta choć ciekawa wyglądem, była mało wygodna podczas pisania. Nie posiadała skoku klawisza i trzeba było się do niej przyzwyczaić. Sinclair wyszedł z założenia, iż komputer nie będzie używany w roli maszyny do pisania, a do wprowadzania programów i niewielkich tekstów klawiatura będzie w zupełności wystarczająca. Aby ułatwić wprowadzanie programów w BASIC-u, klawisze miały przypisane konkretne komendy, a komputer pracował w dwóch trybach:

• Tryb wprowadzania komend - kursor "K"
• Tryb wprowadzenia atrybutu - kursor "L"

Komputer domyślnie uruchamiał się w trybie wprowadzania komend i po wprowadzeniu komendy BASIC-a automatycznie przełączał się w tryb danych. Po zatwierdzeniu danych, ponownie przełączał się w tryb komendy. Taki system wprowadzania programów wydaje się nieco skomplikowany, choć w rzeczywistości był naprawdę wygodny. Tak więc naciśnięcie np. klawisza "O" w trybie komend, wprowadzało komendę PRINT, "W" generowało komendę SAVE itd.

Kolejną wadą klawiatury membramowej była jej niska trwałość. Co prawda dosyć czule reagowała nawet na niewielkie naciśnięcie, jednak brak skoku klawisza sprawiał, że często zbyt silni użytkownicy doprowadzali do jej pękania. Niewątpliwą jej zaletą był fakt, iż łatwo ją było utrzymać w czystości. Była odporna na zachlapania, okruszki i tym podobne wypadki. Do jej wyczyszczenia wystarczała szmatka z płynem do mycia naczyń.

Obudowę komputer wykonano z białego plastiku z charakterystycznym wybrzuszeniem. Podobno Sinclair bardzo chciał aby była ona maksymalnie płaska, jednak w tym "garbie" mieścił się modulator telewizyjny, który był największym elementem komputera.

Dane techniczne:

• CPU: NEC 780C-1 (zgodny z Zilog Z80) taktowany 3,25 MHz
• RAM: 1 KB
• ROM: 4 KB zawierający BASIC
• Grafika: tryb tekstowy 24 linie po 32 znaki i tryb graficzny 48x64 punkty. Grafika czarno-biała
• Pamięć masowa: magnetofon kasetowy.

Komputer posiadał wyjście umożliwiające podpięcie go do telewizora (36 kanał VHF), wejście do do magnetofonu (mono wtyczka jack 3.5 mm) oraz wyjście do zapisu na magnetofonie (mono wtyczka jack 3.5 mm). Komputer umożliwiał zapis i odczyt danych z porywającą prędkością 38 bitów na sekundę. Jedyną możliwość rozbudowy komputera umożliwiała szyna krawędziowa do której miały bezpośredni dostęp wszystkie podzespoły komputera.

Zgodnie z zapowiedzią Clive'a Sinclaira, komputer miał się pojawić na początku 1980 roku i istotnie w katalogach pojawił się już w lutym 1980 roku, jednak fizyczna sprzedaż ruszyła dopiero w czerwcu 1980 roku. Sinclair ZX‑80 był reklamowany jako komputer mogący zarządzać nawet elektrownią atomową.

Komputer sprzedawano wysyłkowo jako zestaw do samodzielnego montażu w cenie 79,95 funtów lub jako komputer gotowy do pracy w cenie 99,95 funtów. Obydwie wersje były jednak sprzedawane bez zasilacza. Do zasilania komputera można było dokupić firmowy zasilacz w cenie 8,99 funtów. Ponieważ zasilacz musiał dostarczać komputerowi 9V i 600 mAh, bardzo często kupowano zasilacze tańszych producentów. Jak widać z powyższego, Sinclair spełnił swoją obietnicę i dostarczył Brytyjczykom komputer poniżej 100 funtów.

Różnica pomiędzy terminem prezentacji, a momentem gdy komputery były dostępne wynikała z problemów konstrukcyjnych jakie pojawiły się już na początku i zespół potrzebował nieco czasu na ich wyeliminowanie, choć nie wszystkie udało się w pełni usunąć. Poprawiono błędy jakie początkowo pojawiły się w interpreterze Basica oraz wyeliminowano drobne błędy związane z odczytem i zapisem na taśmie magnetofonowej. Nie udało się wyeliminować problemów z migotaniem obrazu jakie miało miejsce jeszcze w komputerze MK 14. Co prawda ulepszony "moduł graficzny" migotał już w dużo mniejszym stopniu, jednak migotanie pojawiało się po naciśnięciu klawiszy, wykonywaniu obliczeń oraz podczas odczytu lub zapisu na taśmie magnetofonowej. Przypadłość ta wynikała z faktu, iż procesor Z80 był zaangażowany w generowanie obrazu na ekranie telewizora i między innymi przesyłał dane do obszaru pamięci w której można było przechowywać dane obrazu. Jeśli w danym momencie wykonywał obliczenia, pobierał dane z klawiatury czy magnetofonu, nie mógł zajmować się współpracą z układem generującym obraz, toteż obraz na chwilę znikał.

Komputer posiadał też kilka innych przypadłości wynikających głównie z chęci minimalizacji kosztów i założeń technicznych. Sinclair ZX‑80 wykonywał obliczenia tylko na liczbach całkowitych, a sporym ograniczeniem jego możliwości była niewielka ilość pamięci RAM. Dzięki dobrej dokumentacji, dosyć szybo pojawiły się w sprzedaży moduły umożliwiające rozbudowę pamięci RAM nawet do 64 KB, choć cena takiej rozbudowy przewyższała cenę komputera. Toteż najpopularniejsze były mniejsze rozszerzenia, do 4 czy 16 KB RAM. Kostkę z modułami pamięci wpinało się w szynę krawędziową.

Także i tu nie uniknięto błędu. Sporych rozmiarów kostki z pamięcią nie dało się stabilnie podłączyć do szyny krawędziowej i nawet drobny ruch komputera mógł doprowadzić do chwilowej utraty kontaktu komputera z pamięcią i jego resetu, a w skrajnych przypadkach można było nawet spowodować zwarcie i trwałe uszkodzenie komputera. Podczas pracy czy zabawy o mimowolny ruch lekkiego i niewielkiego komputerka wcale nie było trudno.

Kolejnym ograniczeniem był fakt, iż ZX‑80 operował tylko na liczbach całkowitych z zakresu od  -32768 do 32768, a interpreter BASIC-a nie posiadał implementacji bardziej zaawansowanych funkcji matematycznych. O ile dla ówczesnego użytkownika domowego może nie miało to największego znaczenia, ale w świetle reklamy ZX‑80 jako komputera mogącego sterować elektrownią atomową wyglądało raczej… humorystycznie. Drobne błędy w interpreterze BASIC-a sprawiały także, iż podczas obliczeń których wynik był większy niż 32768 czasem komputer się zawieszał, zamiast wyświetlić standardowy komunikat o liczbie przekraczającą dopuszczalną wartość.

ZX‑80 poza wysyłkową sprzedażą także trafił do sklepów z elektroniką i zgodnie z przewidywaniami Sinclaira, trafiał już nie tylko w ręce hobbystów i amatorów elektroniki, ale zwykłych brytyjskich rodzin. Szacuje się, że sprzedano około 50 tys. tych komputerów.

Sinclair ZX‑80 nie był komputerem przełomowym ze względu na swoje możliwości techniczne. Popularność zyskał głównie dzięki niskiej cenie i prostocie obsługi. Doprowadził także do większego zainteresowania programowaniem w języku BASIC, co szybko zaowocowało wieloma ciekawymi programami na ten komputer, choć były to głównie program rozrywkowe. Komputer ZX‑80 jednak wskazał Sinclairowi, że warto poświęcić więcej uwagi na rozwój komputerów domowych, gdyż nie będzie to tylko chwilowa moda. Komputer doczekał się bardzo wielu mniej lub bardziej legalnych klonów produkowanych w Chinach, Argentynie, Brazylii i USA. Większość z nich miała zupełnie inne obudowy i czasem zwykłe klawiatury.

Brazylijski Microdigital TK82.

Co ciekawe, do dziś pojawiają się jeszcze nowe pozycje programowe na ten komputer, tworzone głównie przez sympatyków tej wiekowej już maszynki. Każdy ko chciałby mieć własnego ZX‑80 bez trudu znajdzie współczesne repliki do samodzielnego montażu, choć jego ceny są wyższe niż w 1980 roku, gdyż taki zestaw kosztuje obecnie około 98 funtów.

Współczesne repliki podobno są zgodne w 100%, jednak niektóre podzespoły nie są dokładnie takie same jak w oryginale.

Istniały plany poprawienia ZX‑81 między innymi poprzez zmianę pamięci ROM na większą - 8 KB zawierającą ulepszony interpreter BASIC-a, poprawione funkcje odczytu i zapisu na taśmie magnetofonowej, a nawet opcje zapisu i odczytu na dyskach elastycznych. Plany nie zostały zrealizowane, choć częściowo znalazły odzwierciedlenie w następcy ZX‑80, ale o tym za tydzień...

Ciąg dalszy nastąpi….