Sinclair część V — od ZX‑82 do ZX Spectrum

Dzięki rosnącej sprzedaży komputera ZX‑81 Sinclair stał się rozpoznawalnym na całym świecie producentem komputerów domowych. Sukces firmy przekładał się na rosnące zyski, a jedyną skazą na honorze firmy była przegrana z Acornem rywalizacja o udział w programie "BBC Computer Literacy Project". Wówczas Sinclair zrozumiał, że przyszłość należy do komputerów oferujących dużo większe możliwości niż oferował ZX‑81. Prace nad nowym komputerem rozpoczęto najprawdopodobniej jeszcze w połowie 1981 roku i początkowo miała to być kolejna wersja rozwojowa komputera ZX‑81. Ponieważ premierę nowego komputera zaplanowano na koniec 1981 roku, otrzymał on pierwotnie nazwę ZX‑81c. Owo "c" oznaczało możliwości wyświetlania przez komputer kolorowego obrazu.

Jak wynika z rozmaitych informacji związanych z pierwszymi pracami nad ZX‑81c, miał posiadać też nowszy ROM z ulepszoną wersją języka BASIC oraz procedurami obsługi stacji dysków oraz 16 KB pamięci RAM.

W październiku 1981 roku firma Acorn Computers Ltd. prezentuje komputer Acorn Model A, który zostaje wybrany przez BBC do programu edukacyjnego "BBC Computer Literacy Project" oraz staje się podstawowym komputerem edukacyjnym w Wielkiej Brytanii. Clive Sinclair jest wściekły z powodu przegranej walki o tak lukratywny kontrakt i postanawia stworzyć komputer o lepszych możliwościach niż BBC Micro (Acorn Model A) jednocześnie nowy komputer Sinclair Research Ltd ma być zdecydowanie tańszy niż produkt Acorna.

Zespół pracujący nad ZX‑81c dostaje nowe wytyczne dotyczące przyszłego komputera. Ma on oferować grafikę wysokiej rozdzielczości, układ generujący dźwięk, jednocześnie ma być prostą konstrukcją której cena tradycyjnie ma się mieścić poniżej 100 funtów. Nowy projekt otrzymuje też nową nazwę kodową - ZX‑82. Zespół pracujący nad ZX‑82 nieco się rozrasta i przestaje być grupką osób robiących komputer, lecz bardzo zgranym zespołem z podziałem zadań i ściśle określonymi kompetencjami.

Rick Dickinson podczas projektowania ZX‑82.

• Rick Dickinson jest odpowiedzialny za wygląd komputera i projekt klawiatury.
• Richard Altawasser jest odpowiedzialny za projekt płyty głównej i części sprzętowej komputera.
• Jim Westwood odpowiedzialny cześć sprzętową przyszłego komputera.
• Steve Vickers wówczas będący pracownikiem firmy Nine Tiles Information Handling Ltd, która począwszy od ZX-80 zajmowała się projektem ROM-u komputera i języka BASIC.
• John Grant prezes firmy Ninę Tiles Informatiom, który zajmował się językiem BASIC.

Richard Altawasser.

Oczywiście to nie wszystkie osoby biorące udział w pracach nad ZX‑82, jednak to własnie te wyżej wspomniane postacie miały kluczowy wpływ na ostateczny projekt komputera. Nad wszystkim czuwał Clive Sinclair, który pilnował aby projekt mieścił się w zaplanowanym budżecie, był odpowiednio prosty i ekonomiczny.

Jak wynika ze wspomnień Ricka Dickinsona, podczas projektowania ZX‑82 kuszącym był pomysł by korzystać z pewnych gotowych rozwiązań, co pozwoliłoby zaoszczędzić mnóstwo czasu podczas projektowania komputera. Przeciwnikiem używania gotowych rozwiązań był sam Clive Sinclair, który nie chciał płacić innym firmom za podzespoły co zapewne miałoby istotny wpływ na cenę końcową komputera. Jednak koronnym argumentem Sinclaira było twierdzenie, że każdy, gotowy i dostępny na rynku element można zaprojektować od początku taniej, lepiej i prościej.

Wczesny projekt obudowy ZX‑82. Ze zbiorów Ricka Dickinsona.

Podczas projektowania obudowy i klawiatury komputera, Rick Dickinson postanowił zerwać z przeszłymi projektami ZX 80 i ZX‑81 i zaprojektować obudowę jak i klawiaturę komputera ZX‑82 od podstaw.

Rick Dickinson podczas projektowania obudowy i klawiatury komputera bazował na założeniach kierunku Bauhaus, zgodnie z którymi przedmiot powinien być zaprojektowany nie tylko pod katem funkcjonalności, ale także pod względem estetyki wizualnej. Tak więc niemal każdy, nawet najdrobniejszy element komputera posiadał kilka pierwotnych wersji z których powstał ostateczny projekt komputera. Warto podkreślić, że równie wiele uwagi poświęcono istotnym elementom obudowy jak i tym mniej ważnym, w postaci napisu czy elementów ozdobnych.

Pierowtna wersja klawiatury przewidywała kwadratowe, plastikowe klawisze z okrągłymi wgłębieniami. Koncepcja ta ze względów ekonomicznych nie została uwzględniona w pierwszym ZX Spectrum, jednak znalazła swoje miejsce w ZX Spectrum Plus.

Podczas projektowania ZX‑82 postanowiono zrezygnować z dotychczasowej, membranowej klawiatury i zastąpić ją klawiaturą gumową, która była nie tylko wygodniejsza, ale i zarazem tańsza i trwalsza. To właśnie od tej gumowej klawiatury, ZX Spectrum w przyszłości zyskało w Polsce miano "Gumiak".

Jeden z rysunków dotyczących projektu klawiatury. Ze zbiorów Rick Dickinsona.

Ostatecznie powstał bardzo ciekawy projekt niewielkiego komputera iwbardzo ciekawej obudowie. Pierwsza wersja zakładała, iż podobnie jak w przypadku ZX‑81, obudowa ta będzie w całości wykonana z plastiku dokładnie takiego samego jak miało o miejsce u poprzednika. Warto wspomnieć, że pierwotne modele obudowy posiadały klawisze wykonane z plastiku.

Obudowa pierwszej wersji komputera składała się z dwóch plastikowych części połączonych śrubami. Pierwszy prototyp wydawał się jednak optycznie zbyt ciemny, w związku z czym kolejna koncepcja przewidywała zastosowanie klawiatury wykonanej z jasnej gumy, choć egzemplarz prototypowy posiadał plastikowe klawisze.

Trzecia koncepcja z końca 1981 roku przewidywała dodatkowy metalowy panel mocujący klawiaturę komputera. a zmiana wynikała z doświadczeń wyniesionych już w trakcie używania ZX‑81. Inżynierowie byli świadomi tego, że klawiatura gumowa choć trwalsza od membranowej nie będzie jednak tak trwała jak tradycyjne klawiatury komputerowe i być może będzie wymagała wymiany. Aby nie zmuszać użytkownika do rozkręcania komputera, zastosowano własnie metalowy panel, który wystarczyło ściągnąć aby mieć dostęp do klawiatury.

Trzeci prototyp był już bardzo zbliżony do wersji ostatecznej komputera. Rick Dickinson zajmował się także tworzeniem projektu napisów na obudowie czy nawet charakterystycznych, kolorowych pasków przy prawej stronie obudowy.

Richard Altawasser odpowiedzialny za projekt płyty głównej komputera, borykał się nie tylko z technologicznymi problemami związanymi z działaniem samego komputera ale także z wyśrubowanymi wymaganiami Clive'a Sinclaira odnośnie stosowania tanich podzespołów i minimalizacji konstrukcji.

.

Projekt płyty głównej komputera był już gotowy pod koniec 1981 roku. Zgodnie z poczynionymi założeniami, komputer posiadał możliwość wyświetlania kolorowego obrazu na ekranie telewizora oraz generował dźwięk. Kolorowy obraz był generowany przy pomocy prostych układów oraz enkodera natomiast dźwięk był generowany programowo przez procesor komputera.

Unikalnym rozwiązaniem było umieszczenie głośnika mono wewnątrz niewielkiej obudowy komputera. Większość ówczesnych mu konstrukcji do tego celu wykorzystywało głośniki wbudowane w odbiornik telewizyjny.

Podobnie jak w ZX‑81 wiele zadań realizował zintegrowany układ Sinclair'a - ULA. Układ ULA instalowany w ZX‑82 posiadał jednak wiele poprawek dotyczących obsługi przerwań oraz obsługi urządzeń peryferyjnych.

Jak wspominał Richard Altawasser, zespół pracował pod olbrzymia presją... sprzedaży ZX‑81. Niewielki zespół Sinclair Research Ltd. był zaskoczony rosnącą popularnością ZX‑81 co dodatkowo motywowało zespół do rozwijania koncepcji ZX‑82.

Na koniec warto wspomnieć o pamięci ROM oraz interpreterów języka BASIC, nad którymi to elementami pracował Steve Vickers. Początkowo Clive Sinclair nalegał aby zaadaptować kość ROM pochodząca jeszcze z ZX‑81 co miałoby istotny wpływ na niższy koszt projektu ZX‑82. Vickers z kolei był zwolennikiem napisania zawartości ROM od nowa, z uwzględnieniem specyfikacji technicznej nowego komputera. Było to bardziej czasochłonne i nieco droższe rozwiazanie, jednak umożliwiało zoptymalizowanie procedur ukrytych w pamieci ROM oraz ulepszenie BASIC-a, który w ZX‑81 nie był najszybszy. Ostatecznie Vickers i Sinclair zawarli pewien kompromis w wyniku którego Vickers dostał do dyspozycji większą pamięć ROM i mógł napisać od nowa tylko niektóre, kluczowe dla funkcjonowania komputera elementy, pozostałe miały być pozostawione bez zmian, ewentualnie tylko nieznacznie poprawione. Jak wspominał Steve Vickers w wywiadzie z 1985 roku, najwięcej problemów sprawiło mu dodanie procedur obsługi nowych urządzeń peryferyjnych jakie Sinclair planował produkować na potrzeby ZX‑82 (Microdrive, stacja dysków) ponieważ Vickers nie dostał do testów ani jednego sprawnego egzemplarza tych urządzeń. Tak więc pisał on odpowiednie procedury często na zasadzie - "teoretycznie bedzie działać". Nowa zawartość pamieci ROM mieściła się w 16 KB i była gotowa jesienią 1981 roku. Zawierała ona nowe procedury obsługi urządzeń peryferyjnych, choć cześć z nich nie była przetestowana, oraz ulepszone procedury obsługi drukarki ZX Printer czy odczytu i zapisu danych z magnetofonu, który ciagle był podstawową pamięcią masową komputera. ZX‑82 miał mieć możliwość odczytu i zapisu danych z prędkością 1500 bitów na sekundę, co było znacznym przypieszeniem biorąc pod uwagę fakt, że ZX‑81 przesyłał dane z prędkością zaledwie 350 bitów na sekundę. Oczywiście stworzono także nowe procedury związane z wyświetlaniem kolorowego obrazu i generowania dźwięku. Niewiele natomiast zmienił się interpreter języka BASIC, który wzbogacono o komendy związane z obsługą nowych możliwości komputera oraz kilku innych, drobnych zmian nie mających istotnego wpływu na znaczącą poprawę prędkość jego działania.

W lutym 1982 roku pomiędzy Sinclair Research a Nine Tiles Information Handling dochodzi do poważnego konfliktu związanego z umowami licencji oraz kwestiami finansowymi. To staje się miedzy innymi przyczyną przerwania prac i pozostawienia pamięci ROM w stanie nie do końca ukończonej i przetestowanej. Co gorsze, Steve Vicker oraz główny projektant ZX Spectrum odchodzą i zakładają własna firmę Cantab, która rozpoczyna produkcje własnego komputera Jupiter Ace będącego w rzeczywistości klonem ZX‑80 z językiem Forth zamiast BASIC-a.

W styczniu 1982 roku telewizja BBC rozpoczyna emisję programu "BBC Computer Literacy Project". Sinclair postanawia zmienić nazwę swojego komputera na ZX Spectrum, co jego zdaniem ma bardziej nawiązywać do możliwości wyświetlania kolorowego obrazu przez jego komputer. W marcu 1982 roku komputer jest już gotowy do produkcji i firma Sinclair Research Ltd. zamawia pierwszą serię - Issue 1 - mającą trafić do sprzedaży, a produkcja komputera odbywa się w zakładach Sinclair w Dundee.

Pierwsza seria ZX Spectrum posiadała płytę, która wyglądała jakby ja montowano po ciemku w piwnicy.

Dane techniczne ZX Spectrum Issue 1

• CPU: NEC D780C-1 (klon ZiLog Z80) taktowany 3.5 MHz
• RAM: 16 KB
• ROM: 16 KB zawierający interpreter Sinclair BASIC.
• Grafika: tryb tekstowy 24 x 32 znaki lub tryb graficzny 256 x 192 punkty, 8 kolorów i 2 odcienie jasności co w sumie dawało teoretycznie 16 kolorów.
• Dźwięk: 1 kanał, 1 bitowy dźwięk generowany programowo przez procesor.

ZX Spectrum Issue 1 z charakterystyczną dla tej edycji, szarą klawiaturą.

Sinclair osiągający niezłe zyski z komputera ZX‑81 nie ma jednak na tyle pieniędzy, by wyprodukować dużą serię komputerów ZX Spectrum, która mogłaby trafić do sklepów z elektroniką. Część zysków z ZX‑81 jest kierowana na badania związane z elektrycznym pojazdem Sinclaira oraz na projekt ZX Spectrum. Dlatego też Sinclair początkowo planuje przyjmować zamówienia na ZX Spectrum które będą realizowane z pierwszej, niewielkiej serii liczącej 17 tys. egzemplarzy, a następnie ze środków uzyskanych z ich sprzedaży wyprodukować drugą partię komputerów, która mogłaby trafić już do sklepów.

Płyta główna z wpiętym modułem pamieci 32 KB.

Płyta główna pierwszej serii posiadała tylko 16 KB pamięci RAM, a użytkownik mógł zamówić wersje 48 KB. Wówczas dokładano wewnątrz specjalny moduł rozszerzeń. Fabrycznie zdecydowana większość komputerów posiadała tylko 16 KB pamięci RAM.

23 kwietnia 1982 roku (niektóre źródła błędnie wskazują na dzień 21 kwietnia, gdyż prasa z 22 kwietnia zapowiadała premierę ZX‑82) Sinclair Research Ltd. rozpoczyna przyjmowanie zamówień na ZX Spectrum. Komputer wyceniono na 125 funtów (wersja 16 KB RAM) lub 175 funtów (wersja 48 KB RAM) i bardzo szybko okazało się, że pierwsza seria posiadana przez Sinclaira w zupełności nie jest w stanie pokryć zapotrzebowania klientów i wszystkie egzemplarze pierwszej serii zostały sprzedane w kilkanaście dni.

Zapowiedź prasowa pojawienia się ZX‑82 z dnia 22 kwietnia 1982 roku.

Wraz ze sprzedażą ZX Spectrum ruszyła kampania reklamowa komputera, podkreślająca możliwości graficzne i dźwiękowe ZX Spectrum oraz ogromne możliwości jego wykorzystania w domu i w edukacji.

Zainteresowanie komputerem jest na tyle olbrzymie, że Sinclair Research Ltd. zupełnie przestaje sobie radzić z ich realizacja i plany związane z uruchomieniem produkcji na potrzeby sklepów stają się zupełnie nieaktualne. Opóźnienia w dostawach błyskawicznie się wydłużają i 2 czerwca 1982 roku (nieco ponad miesiąc od premiery) zamówienie ZX Spectrum wymagało oczekiwania na dostawę komputera 28 dni. Końcem czerwca 1982 roku czas realizacji zamówienia wynosił już około 12 tygodni. W tym okresie zakłady w Dundee produkują 5 tys. egzemplarzy komputera tygodniowo.

Pojawiają się też problemy natury prawnej, związane z nazwa nowego komputera. Okazuje się, że na rynku jest już komputer o nazwie Spectrum, który produkuje firma Micro APL. Komputer Micro APL to potężna, 16‑bitowa maszyna sprzedawana w cenie 10 tys. USD na rynku profesjonalnych odbiorców. Sinclairowi grozi wstrzymanie produkcji, jednak okazuje się, że Micro APL zapomniał zastrzec nazwy swojego komputera i ostatecznie firmy zawierają ugodę, oficjalnie twierdząc, że ryzyko pomyłki klienta pomiędzy ZX Spectrum za 125 funtów a Micro APL Spectrum za 10 tys. USD jest raczej znikome.

Klienci zaczynają się niecierpliwić i firmie Sinclair grozi klęska urodzaju. Sam Clive Sinclair tłumaczy opóźnienia olbrzymim popytem i nieregularnymi dostawami podzespołów, zachęca jednocześnie do cierpliwości, której przyszłym użytkownikom coraz częściej zaczyna brakować. Dodatkowym kłopotem staje się ujawniona wada konstrukcyjna pierwszej serii ZX Spectrum, objawiająca się problemem z dostępem do szyny danych w sytuacji gdy procesor i ULA jednocześnie będą chciały mieć do niej dostęp co powodowało objawy tzw. "pustego klawisza" polegającego na tym, że komputer czasem nie odczytywał danych z klawiatury. Problemy pojawiają sie także w związku z błędami pamięci ROM.

Prototyp płyty głównej (Issue 2) komputera nr 001‑019020.

Początkowo problem z komunikacją ULA rozwiązano dodając niewielki układ elektroniczny buforujący dane pomiędzy układem ULA i szyna danych. Ów niewielki układ elektroniczny spoczywający na procesorze nazwano żartobliwie "martwy karaluch" i płyta z "martwym karaluchem" funkcjonowała do czasu modyfikacji układu ULA.

Podobno na rynek trafiło kilkaset egzemplarzy ZX Spectrum Issue 2 z "martwym karaluchem" zanim Sinclair Research Ltd. otrzymało od firmy Ferranti zmodyfikowane układy ULA. Ale różnica pomiędzy pierwszą i drugą edycją ZX Spectrum miała także swój bardziej wizualny obraz. Pierwsza seria posiadała klawiaturę koloru szarego, natomiast począwszy od drugiej serii, ZX Spectrum posiadał już dobrze znaną klawiaturę o lekko niebieskim odcieniu.

Od kwietnia Sinclair ponownie nawiązuje współpracę z firmą Nine Tales aby ukończyć wadliwy ROM komputera. Co prawda kwestie licencyjne nie zostały rozwiązane, jednak załatwiono wszelkie finansowe uzgodnienia. Fakt niejasnych praw do licencji na ROM ZX Spectrum bedzie źródłem wielu problemów Sinclair Research w późniejszym okresie. Prace nad poprawkami do procedur ROM prowadzi Ian Logan oraz Geoff Wearmouth. Dokonują oni poprawek lecz okazuje się, że nowe procedury ROM nie do końca są zgodne z oprogramowaniem już obecnym na rynku. Sinclair stoi na rozdrożu. Może w kolejnej serii ZX Spectrum umieścić poprawiony ROM ryzykując fakt, że cześć oprogramowania nie będzie działać poprawnie lub zostawić stary ROM z błędami. Ostatecznie decyduje się pozostawić stary ROM, gdyż na rynku już jest 75 tys komputerów z tą wersją. Poprawki związane z obsługa urządzeń peryferyjnych umieszczone zostały w pamieci ROM jaka znalazła się w interfejsie poprzez który podłączała się stacje dysków czy napęd Microdrive. ROM i interfejsu tak zwany "Shadow ROM" zastępował błędne procedury ROM‑u komputera swoimi własnymi, niestety kosztem pamieci RAM. Poprawiony ROM, który ostatecznie nie trafił do seryjnego ZX Spectrum posiadał także procedury umożliwiające łączenie komputerów w sieć.

Z czasem pojawił się w sieci kod źródłowy poprawionej kości ROM oraz plik z zawartością ROM i niektórzy użytkownicy na jego podstawie wykonali własne kości z alternatywnym, nie firmowym ROM‑mem ZX Spectrum.

Konieczność naniesienia odpowiedniej poprawki do płyty głównej komputera, polegającej na stworzeniu bufora pomiędzy ULA a szyną danych oraz oczekiwanie na poprawioną pamięć ROM dodatkowo wydłużyła czas oczekiwania na zamówienia do 16 tygodniu, gdyż cała seria komputerów wytworzona po 2 czerwca 1982 roku wróciła do zakładów Timex'a do modyfikacji usuwającej wspomniane wady. Klienci zaczynają wycofywać zamówienia, a jedyna rzeczą jaka może zrobić Sinclair, jest oferowanie 10 funtowego vouchera na zakup oprogramowania do komputera lub na zakup drukarki ZX Printer lub papieru do niej. Jednocześnie do komputera dołączanie jest oprogramowanie w postaci kilku programów demonstracyjnych i kilku gier:

• Thro' the Wall - grą firmy Psion Software Ltd. będąca klonem gry Breakout firmy Atari znana też jako Arkanoid.
• Draw - program graficzny
• Character Generator

Począwszy od czerwca 1982 roku na rynek trafiają już komputery z druga, poprawiona edycja płyty głównej (Issue 2), uporządkowanymi elementami na płycie i wizualnie jest ona bardziej schludna. Posiada ona zmienioną organizacje pamięci. Płyta może mieć 16 KB pamięci RAM lub 48 KB jest jednak już uniwersalna i ilość pamięci może być modyfikowana już w trakcie produkcji. Użyto w niej już bufora dla układu ULA jednak nie zamieszczono poprawionej pamięci ROM. Dostawy komputerów stają się coraz bardziej regularne i Sinclair Research Ltd. zdecydowanie lepiej radzi sobie z ich dystrybucją.

Strategia obrana przez Clive'a Sinclaira, zakładająca walkę z konkurencją dominującego BBC Micro i komputerów Acorn przy pomocy niższej ceny okazuje sęe być nadzwyczaj skuteczna. To właśnie ZX Spectrum szybko zdobywa serca nowych użytkowników i staje się bardzo popularnym komputerem domowym. Dodatkowa zachętą jest cała masa nowych tytułów gier, jakie pojawiają się na ZX Spectrum i każdego miesiąca pojawia się nawet kilkadziesiąt nowych tytułów. Bez wątpienia sukces na polu oprogramowania wiązał się z tym, że programiści piszący dotychczas na ZX‑81 bez trudy przestawiali się na możliwości ZX Spectrum. Bardzo prosto też można było przystosować dotychczasowe oprogramowanie pochodzące z ZX‑80/81 na potrzeby Spectrum. Jak grzyby po deszczu zaczęły pojawiać się nowe firmy developerskiego, składające się kilku lub kilkunastu zapaleńców piszących nowe, coraz bardziej atrakcyjne pozycje.

Oprócz całej masy oprogramowania rozrywkowego w postaci gier, pojawiła się także znaczna ilość bardziej ambitnego oprogramowania, jak choćby programy dzięki którym można było tworzyć rozmaite efekty dźwiękowe, programy obliczeniowe czy programy graficzne. To właśnie na ZX Spectrum powstał projekt logo, legendarnego już programu "Sonda", a stworzył go Andrzej Kurek wielki sympatyk Spectrum.

Pod koniec 1982 roku dostawy ZX Spectrum są już na tyle regularne, że firma może pozwolić sobie na dystrybucję komputerów także poprzez sklepy z elektroniką użytkową, co ma istotne znaczenie zwłaszcza w gorącym, przedświątecznym okresie. Na poprawę dystrybucji ogromny wpływ ma umowa pomiędzy Sinclair Research Ltd. a firmą Timex, która uruchamia odpowiednie linie produkcyjne w swoich zakładach i wielkość miesięcznej produkcji ZX Spectrum wzrasta do 35 tys. miesięcznie (zakłady Sinclaira 20 tys. a zakłady Timexa 15 tys.).

Ostatecznie Sinclair Research kończy 1982 rok z imponującym zyskiem wynoszącym 8,55 mln funtów przy obrocie wynoszącym 27,17 mln funtów. Był to olbrzymi skok zważywszy na fakt, że w 1981 roku firma zarobiła 818 tys funtów przy obrocie 4,6 mln.

Cóż, wygląda na to że ciąg dalszy za tydzień....