Retro Teardown: Спектр ZX
В этом Retro Teardown мы рассмотрим самый знаковый компьютер Британской Истории - The ZX Spectrum!
История спектрумов
Вероятно, самым успешным и известным изобретением Клайва Синклера является ZX Spectrum. Это, возможно, самый популярный компьютер в британской истории и хорошо известен во всем мире. В своей жизни в Sinclair Research, Spectrum продал более 5 миллионов единиц и имел различные обновления в течение 10 лет. Первоначально он был выпущен в 1982 году и был прекращен в 1992 году.
До того, как компьютер был выпущен, Синклер уже выпустил три машины: компьютерный DIY-комплект MK14, ZX80 и ZX81. Это были невероятно популярные модели и помогли привлечь интерес к компьютерам в 1970-х годах, особенно в Британии.
Но 1 декабря 1981 года Acorn Computers выпустила BBC Micro, которая была мощной машиной, одобренной BBC через программу для инициирования компьютера. Это было нацелено на то, чтобы поставить компьютер в каждую школу и привлечь молодое поколение к развивающемуся компьютерному рынку.
Это была большая проблема для Синклера, поскольку он чувствовал, что не было открытого конкурса на заявку Би-би-си, и также понял, что любая машина с логотипом BBC будет иметь серьезную тягу и преимущество перед любым конкурентом. Так Синклер сделал то, что он сделал лучше всего, и разработал машину, которую все могли себе позволить и использовать.
Результатом стал ZX Spectrum, который продавался всего за 125 фунтов стерлингов (тогда как BBC-микро был 225 фунтов стерлингов) и взял штурмом общественность. Да, микрософт BBC важна для компьютерного образования, а также для компьютеров других компаний, но Spectrum - это машина, которая действительно стояла на вершине.
Это было незадолго до сотен игр (Digger Dan, кто-нибудь «Jet Set Willey».
До сих пор Спектрумы все еще продаются, программное обеспечение все еще написано и играется. Когда я пишу эту статью на своем компьютерном столе, у меня есть настройка спектра слева от меня. С помощью системы с двумя мониторами для моего ПК левый монитор также является телевизором и постоянно подключен к спектру, 32-мегабайтный RAM-пакет и кассетный магнитофон.
Прочитайте больше
- ZX Spectrum - Википедия
- Спектральный макет оборудования - L BREAK
- ZX Spectrum ULA: как спроектировать микрокомпьютер
- Мир Спектра
Простота в спектре
ZX Spectrum имеет минималистичный дизайн и невероятно мал для компьютера, размером 223 мм х 114 мм х 30 мм (Ш x В x Г). Spectrum использует резиновую мембранную клавиатуру, которая славится своим плохим пользовательским ответом, но лично я чувствую, что клавиатура идеально подходит для машины.
Передняя часть ZX Spectrum. Такое прекрасное лицо
Спектр удерживается вместе, используя пять маленьких болтов, привинченных к задней части. Задняя сторона также имеет четыре резиновые ножки (мои исчезли на протяжении многих лет), логотип спектра с некоторой информацией, серийный номер и вырез решетки динамиков.
Задняя часть ZX Spectrum
Логотип Sinclair должен быть лучшим логотипом
В спектре имеется только несколько портов ввода-вывода, которые являются общим портом ввода-вывода (который содержит все линии управления ЦП, datalines и адресные строки), порт микрофона и уха (для кассет для кассет), входное гнездо питания и видеовыход линия. Я модифицировал свой Spectrum так, чтобы он обходил RF-модулятор и выводил композитный цвет, который не только позволяет спектру использовать современные телевизоры, но также имеет лучшее качество видео.
Параллельный порт - это может повредить ULA
Выходы Mic, Ear и RF
Материнская плата, процессор и память
Spectrum - это одноплатный компьютер, который означает, что все компоненты, необходимые для правильной работы машины, находятся на одной печатной плате. Это не только значительно снижает стоимость производства, но и упрощает сбор и ремонт компьютера.
ПХБ на Спектруме удерживается всего одним винтом около центра.
Материнская плата ZX Spectrum. Обратите внимание, что нет паяльной маски верхней стороны
Клавиатура подключается к спектру через два плоских ленточных кабеля
Вы можете заметить кусок провода, припаянного к моему процессору Z80. Это было последнее изменение, добавленное в Spectrum на более старых PCB (это модель 16KB, проблема 2), так как в ULA (Uncommitted Logic Array) была ошибка.
Вот главный процессор (Z80 NEC) и ПЗУ Spectrum, в котором хранится Sinclair BASIC. Вы также заметите несколько электролитических конденсаторов и индуктор, который предназначен для регулирования входящего питания 9 В.
Над Z80 вы увидите большое количество контактов PCB, которое является универсальным расширителем IO, который позволяет подключать ваш Spectrum к внешнему оборудованию, например принтерам и пактам памяти.
Процессор (Z80) и ПЗУ (D23128C)
У моего собственного спектра есть 16 КБ ОЗУ, которое занято восемью 16 КБ ОЗУ, каждая из которых хранит 1/8-ю шину данных. Это была обычная техника для старых компьютеров, поскольку было дешевле использовать восемь микросхем, каждый из которых хранит 1 бит x 16, 384 вместо одной IC, содержащей все 131 072 бита. По прошествии времени, и транзисторы стали меньше на микросхемах, все ОЗУ могли в конечном итоге сесть на один чип. Микросхемы ОЗУ - NEC 416C 16 Кбит.
16 КБ ОЗУ должно быть достаточно для всех
В моем спектре также есть восемь DIP-сокетов, которые пусты для обновления 32 КБ, что увеличит операционную память с 16 до 48 КБ. Но для меня я получаю 48 КБ, используя внешний 32-килобайтный RAM-пакет, который входит в порт расширения IO Spectrum.
В случае, если 16KB недостаточно, конечно, 48 КБ больше, чем много, не так ли?
Регулирование мощности
Спектр - очень простая машина, которая использует один 7805 3-контактный TO-220 пакет для регулирования входа 9 В на 5 В.
Радиатор для Sinclair довольно тяжелый и занимает много места, что неудивительно, когда текущая ничья составляет около 650 мА. Учитывая, что большая часть материалов Sinclair обеспечивает выход напряжения 9 В (но на самом деле ближе к 12 В), рассеиваемая мощность 7805 приближается к 4, 5 Вт, что может стать действительно теплым!
Это мускулистый радиатор
ULA и радиомодуляция
Спектр использует ULA (Uncommitted Logic Array), который представляет собой устройство, состоящее из множества логических логических элементов в кремнии. Взаимосвязи между логическими воротами определяются клиентом, поэтому можно сконструировать персональную ИС (это было до CPLD и FPGA).
ULA Spectrum обрабатывает генерацию видео, некоторые операции с памятью, операции ввода-вывода и взаимодействие с клавиатурой.
К сожалению, для многих владельцев Spectrum ULA, как правило, является первым IC, который умирает. Без производства ULA их становится все труднее заменить. Тем не менее, теперь вы можете приобрести ULA-замены, которые используют современные ИС, чтобы имитировать работу ULA и восстановить неисправные Spectrum (но включение современных технологий в Spectrum - это грех, насколько мне известно).
Spectrum использует микросхему Ferranti ULA 6C001EX-7, которая находится в 40 DIP-пакетах
ULA выводит композитный видеосигнал, который затем модулируется в радиочастотный сигнал, поэтому его можно использовать со стандартными телевизорами на канале 36 (PAL). Микросхема модуляции радиочастот является LM1889N, которая дополнительно поддерживается многими компонентами, окружающими IC, а также большой RF ASTEC UM1233.
Секция видео ZX Spectrum. Тяжелое использование аналоговых компонентов
Здесь вы можете увидеть мою композиционную видео модификацию, которая по сути обходит стадию радиочастотной модуляции и оставляет составное видео неизменным. Это позволяет использовать спектр на современных телевизорах.
Черный провод обходит ступень радиочастотной модуляции для вывода композитного видео (композитный видеоролик)
Замечание для тех, кто заинтересован в выполнении сложной видеомодуляции: я искал как настроечные конденсаторы, так и резисторы, показанные ниже в строке. Я продолжал приспосабливать их, пока изображение не получило хорошего белого цвета.
Два настраиваемых конденсатора и два потенциометра позволяют регулировать видео
Подвеска печатной платы
Я был потрясен, увидев нижнюю часть печатной платы Spectrum. Я никогда не видел такой старой схемы, которая была действительно чистой и хорошо построенной. Верхняя сторона печатной платы не имеет маски припоя и только лужения, а нижняя сторона имеет зеленую маску припоя. Это делается для защиты следов, когда печатная плата проходит волновую пайку.
Нижняя часть материнской платы. Невероятно чистое
Изображения, которые вы видите здесь внизу, являются истинным цветом! Да, PCB действительно THAT зеленый.
Нижняя сторона около ОЗУ
Логотип Sinclair на печатной плате
Резюме
Так вот ZX Spectrum срывает все внутренние детали и конструкцию машины. Для продукта, который использует шесть винтов и почти никаких движущихся механических частей, я действительно поражен тем, насколько хорошо этот компьютер работает. Отсутствие грязи или пыли (в отличие от многих других моих машин) подсказывает мне, что эта машина будет длиться намного дольше, чем большинство компьютеров своего времени.
Многие люди (такие как я) любят эту машину, в то время как есть другие, которые ее ненавидят. Но один факт, который нельзя оспаривать, заключается в том, что это действительно знаковая машина. Рядом с Apple I и Commodore PET, Spectrum будет знаменит грядущими поколениями.
Next Retro Teardown: Калькулятор Sinclair 300