ZX Interface 2

Sinclair ZX Spectrum

Leiterkarte des ZX Spectrum

Der Sinclair ZX Spectrum 16/48k ist ein Heimcomputer, der 1982 von der in Großbritannien ansässigen Firma Sinclair Research auf den Markt gebracht wurde.

Hardware

Screenshot der Farbtabelle mit Fehlermeldung/Statuszeile

Beispiel anhand des Lebenslauf von Sir Sinclair: das Schriftbild des ZX Spectrum

Er ist der Nachfolger des Sinclair ZX81. Als Prozessor kommt ein Zilog Z80 (Z80A mit 3,5 MHz) zur Anwendung. Er verfügt über 16 oder 48kByte Arbeitsspeicher und 16kByte ROM. Als Datenspeicher wird ein handelsüblicher Compact Cassetten-Recorder angeschlossen. Über einen Slot können Hardwareerweiterungen angeschlossen werden.

Der Aufbau des Rechners, wie bei allen Sinclair-Rechnern dieser Zeit, war darauf ausgerichtet, möglichst preiswert zu sein. So wird nur ein Minimum an Bauteilen für einen kompletten Rechner benötigt, was den Preis nach unten drückte. Auch bei der Auswahl der Bauteile wurde gespart. Es kamen beim 48K-Spectrum defekte 64-kilobit-RAM-Bausteine zum Einsatz, bei denen die jeweils defekte 32-kilobit-Bank ausgeblendet wurde.

Ein spezieller Custom-Chip, die ULA, kümmert sich um die Bildschirmdarstellung, die Tonausgabe und die Cassettenschnittstelle. Im Gegensatz zum ZX81 übernimmt die ULA sämtliche Aufgaben der Bilddarstellung, so dass der Prozessor damit nicht belastet wird.

Die Grafikauflösung beträgt 256 x 192 Pixel. Für die Farbdarstellung werden jeweils 8 x 8 Pixel in Blöcke zusammengefasst, so dass effektiv nur ein Farbraster von 32 x 24 Blöcken zur Verfügung steht. In jedem Block kann die Vorder- und Hintergrundfarbe aus 8 Farben ausgewählt werden. Zusätzlich können die Farben eines Blocks aufgehellt oder blinkend geschaltet werden. Die Rahmenfarbe kann separat aus 8 Farben ausgewählt werden. Als Ausgabegerät wird gewöhnlicherweise ein Fernseher über den Antenneneingang angeschlossen. Am Erweiterungsanschluss liegt auch ein Basisband-Videosignal an, dies muss jedoch mittels einer Bastellösung entnommen und nachträglich verstärkt werden.

Der Spectrum bietet nur eine sehr eingeschränkte Tonausgabe. Ein eingebauter Lautsprecher bringt die Töne hervor, der Tonkanal des Fernsehers wird nicht benutzt. Der Lautsprecher ist besonders bei den frühesten Modellen sehr leise. Als undokumentierte Funktion können externe Lautsprecher am Kassetten-Eingang (sic) angeschlossen werden. Der Lautsprecher kann lediglich vom Prozessor ein- und ausgeschaltet werden, der auch die Tonfrequenz erzeugen muss. Dadurch blockiert die Tonausgabe den Prozessor. In manchen Spielen wurde dennoch durch trickreiche Programmierung zwei- oder sogar mehrstimmige Musik erzeugt, letztere jedoch mit ziemlich dürftiger Qualität. In den späteren 128k-Modellen wurde zusätzlich der Soundchip AY-3-8910 eingebaut, um dieses Manko zu beheben.

Im ROM ist hauptsächlich ein BASIC-Interpreter mit integrierter Eingabeaufforderung und Betriebssystem untergebracht. Die Tastatur des ursprünglichen Spectrum besteht aus Gummitasten über einer Kontaktfolie. Im Gegensatz zu anderen Rechnern müssen die BASIC-Befehle nicht Buchstabe für Buchstabe eingetippt werden. Jede Taste ist mit mehreren Befehlen belegt, so dass diese durch Drücken einer Taste eingegeben werden können. Dadurch ist eine relativ schnelle und tippfehlerfreie Programmierung möglich. Da jeder BASIC-Befehl außerdem nur ein Byte Arbeitsspeicher beansprucht, ist unter BASIC ein sehr speicherplatzschonendes Programmieren möglich. Weiterhin kann so der BASIC-Interpreter die Befehle sehr schnell erkennen.

Die Gesamterscheinung ist gegenüber anderen Computern dieser Zeit klein. Das Netzteil ist als externes Gerät ausgeführt worden. Die Farbe des Gerätes ist schwarz, die Beschaffenheit der Tastatur erinnert an Radiergummis. Im Betrieb erwärmt sich das Gerät sehr stark, was die Lebensdauer der Kontaktmatte der Tastatur beeinträchtigt.

Zahlreiche Erweiterungen von Drittanbietern und ein großes Sortiment an Spielen machten den Spectrum zum erfolgreichsten Computer von Sinclair.

Software

Typisches Spectrum-Spiel, hier Rebelstar II

An Software waren vor allem Spiele, aber auch Textverarbeitung, Datenbanken, diverse Programmiersprachen, Assembler und Debugger erhältlich. In den zeitgenössischen Heimcomputerzeitschriften waren noch keine Datenträger beigelegt, sondern beispielsweise Spiele als BASIC-Programm (Programmausdruck) abgedruckt und konnten so von geduldigen Anwendern per Gummitastatur eingegeben werden. Genauso waren im Verhältnis dazu größere Programme über eigene Bücher durch Eintippen zugänglich. Im Vergleich zum marktbeherrschenden, etwas teureren C64 von Commodore war die Verfügbarkeit und Vielfalt der Software auf dem deutschen Markt deutlich geringer, auch deshalb, weil der ZX Spectrum im amerikanischen Markt so gut wie gar nicht präsent war. Auf dem britischen Markt war der ZX Spectrum lange der meistverkaufte Heimcomputer mit dem größten Angebot an Software.

Programmiert wurde hauptsächlich unter BASIC (serienmäßig im ROM), Assembler und Pascal. Mit der Verfügbarkeit von entsprechenden Peripheriegeräten kam auf den späteren Modellen auch teilweise das Betriebssystem CP/M zum Einsatz (der Original-Spectrum kann ohne Zusatzmodule kein CP/M ausführen, da dieses RAM-Speicher an der Adresse 0 voraussetzt, der Spectrum dort aber nur ROM hat).

Spiele

Animation des Spiels Chaos

Bekannte Spiele, die erstmals für dieses System veröffentlicht wurden, waren vor allem (Auswahl):

• 3D Deathchase
• Ant Attack (erstes 3D-Spiel)
• Atic Atac
• Bomberman
• Highway Encounter
• JetPac
• Knight Lore
• Lords of Midnight
• Manic Miner, Jet Set Willy
• Sabre Wulf
• Skool Daze und der Nachfolger Back To Skool
• The Hobbit

Siehe auch Kategorie:Sinclair-Spiel.

Zubehör

Beispiel für ein minimales Arbeitssystem (Weiß: der Inhalt der Verkaufsverpackung, Blau: Geräte, die der Benutzer schon besitzen muss)

Bereits ein minimales System besteht aus dem Computer und mehreren Peripheriegeräten. Nebenstehendes Bild (Rückseite der Verkaufsverpackung in Englisch) zeigt in Weiß den Packungsinhalt: den Computer, das zugehörige externe Netzteil (9 V Gleichstrom), das auch weitere Peripheriegeräte (z. B. Interfaces und Microdrive) mit Strom versorgt, das Handbuch, das das Sinclair-eigene Basic und die Handhabung des Gerätes ausführlich erklärt, sowie die Kassette mit Beispielprogrammen, die die Fähigkeiten des Rechners demonstrieren und deren Basic-Quelltexte Einblick in die Programmiermöglichkeiten gewähren. In Blau sind die Geräte gehalten, die der Benutzer bereits besitzen muss, um den Computer verwenden zu können. Der Fernseher wird als Monitor zwingend benötigt. Bei Verwendung eines Schwarzweißfernsehers werden die Grautöne (zusammen mit der Helligkeitsstufe BRIGHT sind 8 Farben bei 16 Farbnuancen möglich) ausreichend kontrastreich abgestuft. Der Kassettenrekorder erlaubt das Laden der Beispielprogramme.

Obwohl damals meist noch nicht zwischen internen und externen Peripheriegeräten unterschieden wurde, sind bereits in diesem Gerät interne Zubehörteile verbaut, so z. B. der HF-Wandler, der aus den Videosignalen das Fernsehbild erzeugt oder das auf der Hauptplatine aufgebrachte Interface für den Anachluss des Kassettenrekorders.

Massenspeichergerät Microdrive

Ab 1983 bot die Herstellerfirma Bandlaufwerke mit der Bezeichnung ZX Microdrive an. Diese werden über den Controller ZX Interface 1 mit dem Computer verknüpft. In den Steckmodulen läuft ein Endlosband, welches an einem Tonkopf vorbeigeführt wird und über etwa 85 Kilobyte Speicherkapazität verfügt. Ein kompletter Durchlauf des Bandes dauert 7,5 Sekunden. Diese Microdrives werden ebenfalls im Sinclair QL verwendet, dort allerdings mit ca. 110 Kilobyte Speichervermögen.

ZX Interface 1

Das ZX Interface 1 mit dem ZX Microdrive verbunden

Das ZX Interface 1 für den Spectrum wurde erstmals im Jahre 1983 veröffentlicht. Ursprünglich war es als Local-Area-Network-Interface für den Gebrauch in Schulen gedacht. Das Gerät wurde jedoch vor der Veröffentlichung überarbeitet und dann als Controller für bis zu acht ZX Microdrive-Laufwerke benutzt. Weiterhin bot das Gerät eine RS-232-Schnittstelle, um daran hauptsächlich Drucker anzuschließen. Das Interface 1 enthielt einen 8-K-ROM. Da der Spectrum den gesamten Adressraum bereits voll belegt hatte, wurde der ROM des Interface 1 mittels Bank Switching in den Adressraum des 16-K-ROMs eingeblendet.

Das Interface ist so ausgeführt, dass es sich mit dem Computer zu einer Einheit fest verschrauben lässt. Dazu wurden zwei Schrauben aus dem Grundgerät herausgedreht und das Interface nach dem Anstecken an der Hauptplatine am hinteren Teil des Computers fest mit diesem verschraubt, ohne ihn jedoch zuvor öffnen zu müssen. Das Grundgerät steht dadurch leicht schräg, ähnlich einer ergonomisch nach vorn gekippten Tastatur.

Das Gerät bietet einen Netzwerkanschluss, mit dem man bis zu 64 ZX-Spectrums per Netzwerkleitung zusammenschließen kann. Dieses Netzwerk wurde ZX Net genannt und hatte eine Datenrate von bis zu 100 kbit/s.

ZX Interface 2

ZX Interface 2

Das ZX Interface 2 ist ein Peripheriegerät, das im September 1983 erstmals verkauft wurde. Es war ausgerüstet mit zwei Joystick-Ports und einem ROM-Steckmodulschacht, der für Spiel-Module vorgesehen war. Die Joystick-Anschlüsse waren nicht kompatibel mit der weit verbreiteten Kempston-Schnittstelle, wodurch die meisten Spiele, die vor der Schnittstelle veröffentlicht worden waren, nicht funktionierten.

Die Anzahl der veröffentlichten Spiel-Steckmodule war begrenzt: Die Herstellung war fast doppelt so teuer wie der Verkauf auf Compact Cassetten und der Speicherplatz auf den Modulen war auf 16 KB beschränkt, obwohl der Spectrum einen Speicher von 48 KB hatte.

Zehn Spiele wurden veröffentlicht:

1. JetPac
2. PSSST
3. Cookie
4. Tranz Am
5. Chess
6. Backgammon
7. Hungry Horace
8. Horace and the Spiders
9. Planetoids
10. Space Raiders

Drucker und weiteres Zubehör

Am Spectrum können alle für den ZX 81 geeigneten Drucker angeschlossen werden. Der Drucker aus dem Hause Sinclair druckte auf ein mit Aluminium beschichtetes Papier mit der Auflösung des Bildschirms (256 Punkte pro Zeile). Das Papier ist etwas breiter als der Ausdruck eines heutigen Kassenbons, was ein sehr kompaktes Gerät — ungefähr so groß wie eine Faust — ermöglichte. (zu diesem und kompatiblen Modellen siehe Beschreibung: Drucker für den ZX-81)

Neben diesen Geräten gab es eine Vielzahl von Erweiterungen, wie das Multiface 1/128 oder auch verschiedene Systeme zum Anschluss von Diskettenlaufwerken (z.B. Beta Disk Interface) für den Sinclair ZX Spectrum. Auch gibt es Bastellösungen für den Anschluss von Festplatten.

Nachfolgemodelle

ZX Spectrum +2 mit integriertem Kassettenlaufwerk.

Sinclair selbst brachte zunächst den ZX Spectrum Plus heraus, dessen Elektronik identisch zu der des 48-kB-Spectrum ist. Im Unterschied zu diesem ist der Spectrum Plus in ein größeres Kunststoffgehäuse eingebaut und verfügt über eine Tastatur mit harten Tastenkappen. Zusätzlich befindet sich an der Seite ein Reset-Taster. Die zusätzlichen Tastenkappen betätigen durch eine durchdachte Folientastatur unter den Kappen elektrisch mehrere einzelne Tasten, so dass einige häufig verwendete Tastenkombinationen des Vorgängermodells jetzt durch Einzeltasten erreichbar sind. Form und Größe des Gehäuses sind so gewählt, dass Original-Zubehör für den ZX Spectrum auch am ZX Spectrum Plus angeschlossen werden kann. Als nächstes Modell von Sinclair erschien der ZX Spectrum 128K. Er kann in einen Kompatibilitätsmodus umgeschaltet werdem, so dass fast alle Hard- und Software der vorherigen ZX-Spectrum Versionen verwendet werden kann. Dieser Computer sieht dem ZX Spectrum Plus ähnlich, verfügt aber über 128K Speicher und einen 3-Kanal-Soundchip (was die Programmkompatibilität trotz Kompatibilitätsmodus beeinträchtigt). Zusätzlich verfügt er noch über eine MIDI-Schnittstelle.

Danach erschien noch das auf Basis eines Motorola 68008 und 8049 aufgebaute Computersystem Sinclair QL (Abkürzung für Quantum Leap, dt. Quantensprung)) mit 128 Kilobyte Arbeitsspeicher. Zwei Microdrives sind als Massenspeicher bereits in das Gehäuse integriert. Im Grafikmodus können mit dem QL maximal 512×256 Pixel dargestellt werden, im Textmodus 85×25 Zeichen. Besonders interessant waren die eingebauten Netzwerk- und Multitaskingfähigkeiten des Computers. Leider wurde der Sinclair QL zu früh angekündigt, was dazu führte, dass die Wartezeit für potentielle Kunden sehr lang ausfiel. Obwohl das Preis-Leistungs-Verhältnis sehr gut war, konnte sich der QL nicht gegen die Konkurrenz in diesem Marktsegment, wie etwa die Apple-Macintosh-Serie durchsetzen, da bei diesen Konkurrenzgeräten die angebotene Software deutlich fortschrittlicher war als beim QL.

Ein von Sinclair angekündigter "Super Spectrum", der Spectrum LOKI heißen sollte, als Commodore-Amiga-Konkurrenz gedacht war und über zwei Z80H-Prozessoren verfügen sollte, kam nie über das frühe Prototypstadium hinaus. Das Projekt wurde nach dem Verkauf von Sinclair an Amstrad eingestellt.

Zahlreiche Clones wurden weltweit gebaut, u. a. von Timex in den USA, aber auch (ohne Lizenz) von Universitäten in der DDR.

Nachdem die Herstellerfirma Sinclair Research für 5 Mio. britische Pfund an Amstrad verkauft worden war, kamen unter deren Leitung noch die Modelle Spectrum +2/+2A (mit integriertem Kassettenrekorder) und +3 (mit integriertem 3-Zoll-Diskettenlaufwerk) auf den Markt, die wie der Spectrum 128K jeweils über 128 Kilobyte Speicher, eine MIDI-Schnittstelle und einen 3-Kanal-Soundchip verfügen; letzterer wurde auch im Schneider bzw. Amstrad CPC Computer eingesetzt. Diese Modelle kennen zwei Betriebsarten, erweitert und kompatibel mit dem Original-Spectrum.

Erfolg

Nachbau des ZX Spectrum aus der ehemaligen Tschechoslowakei.

In der Bundesrepublik war der Sinclair ZX Spectrum, bis zum Erscheinen des Schneider/Amstrad CPC, nach dem Commodore C64 der zweitmeist verkaufte Computer. Der ZX Spectrum erlangte seine größten Erfolge in Großbritannien selbst, wo der Computer erheblich früher als der Commodore 64 am Markt erschien. Auch in der DDR hatte der Spectrum einige Erfolge, hauptsächlich wegen der Kompatibilität zum dort verbreiteten U880 Mikroprozessor und der unlizenzierten Nachbaumodelle.

Emulatoren

Für andere Computersysteme existieren eine Vielzahl von Emulatoren, die die Funktion des ZX Spectrum nachbilden. Fortgeschrittene Emulatoren sind in der Lage, mehrere ZX Spectrum-Modelle mit hoher Präzision zu simulieren, einschließlich des Soundchips, der exakten Geschwindigkeit des Originalmodells und undokumentierter Befehle der Z80-CPU. Einige Emulatoren erlauben es sogar, die originalen Cassettenaufnahmen per Soundkarte oder Sound-Datei in den Emulator zu laden.

Literatur

• Ian Stewart, Robin Jones: SINCLAIR ZX SPECTRUM. Programmieren leicht gemacht, Verlag Birkhäuser, Basel, 1983, ISBN 3-7643-1491-5
• Ian Stewart, Robin Jones: Weitere Kniffe und Programme mit dem ZX Spectrum, Verlag Birkhäuser, Basel, 1983, ISBN 3-7643-1532-6
• Ian Stewart, Robin Jones: ZX Spectrum Maschinencode, Verlag Birkhäuser, Basel, 1983, ISBN 3-7643-1535-0
• Owen Bishop: Einfache Zusatzgerate fur ZX Spectrum, ZX81 und Jupiter Ace, Verlag Birkhäuser, Basel, 1984, ISBN 3-7643-1589-X
• E. Floegel: Rund um den Spectrum, Verlag W. Hofacker, Holzk., 1983, ISBN 3-88963-108-8
• Roland G. Hülsmann: Viel mehr als 33 Programme für den SINCLAIR SPECTRUM, Verlag W. Hofacker, Holzk., 1983, ISBN 3-88963-144-4
• Steven Vickers, Robin Bradbeer: sinclair ZX SPECTRUM - EINFÜHRUNG,Sinclair Research, 1983, ISBN 3-88945-010-5
• Steven Vickers: sinclair ZX SPECTRUM - BASIC-Programmierung, Sinclair Research, 1983, ISBN 3-88945-011-3
• Bosetti: Zx Spectrum Tips & Tricks, Data Becker, 1985, ISBN 3-89011-075-4
• Sinclair ZX-Spectrum Programme ein CHIP-Special

Weblinks

• 7000 ZX Spectrum Games
• Umfangreiche Infos und Bilder zum Sinclair ZX Spectrum
• Fan Seite zum Sinclair ZX Spectrum mit vielen Infos
• Zx Spectrum Demos (3000), Games (5000)
• Informationen zu den damals erhältlichen Peripheriegeräten (engl.)
• Nähere Informationen zum Interface 2