КОМПЬЮТЕРЫ, КОТОРЫЕ МЫ ВЫБИРАЕМ
ZX-NEXT - Ваш домашний компьютер 90-х годов
© Леонид Ермаков, Константин Свиридов, Фирма Slot Co., Ltd, 1994 г.
С момента появления микрокомпьютера ZX-Spectrum (1982 г.) прошло уже двенадцать лет. За это время в мире сменилось не одно поколение персональных компьютеров типа IBM-PC, а наш старый знакомый ZX практически такой же, как и прежде. Поэтому появление в этом почтенном семействе нового компьютера "ZX-NEXT" фирмы Slot (Москва), не может не вызвать любопытства и даже удивления: а зачем? Нужен ли нам сейчас, в наше время, ещё один 8-разрядный малыш? Давайте не будем торопиться и присмотримся к новичку.
Несмотря на то, что ПК ZX-NEXT программно совместим с ZX-Spectrum, благодаря оригинальным техническим решениям его вполне можно отнести к ПК 90-х годов. Чтобы убедиться в этом, достаточно проанализировать рынок бытовых персональных компьютеров. С одной стороны, очень мощный по своим вычислительным способностям клан IBM, с другой стороны, умирающий уже который год парк Spectrum-совместимых. Уважаемый читатель возразит: существует ещё и "COMMMODORE AMIGA" (500; 600; 1200 и т.д.), кое-где появились "MAC" и "SPARC", а грозят... Оставим их пока в покое. Желающим подискутировать советуем внимательно ознакомиться с очень интересной публикацией на эту тему в одном из номеров "ZX-РЕВЮ", а сами вернёмся к нашему сравнительному анализу.
Будем реалистами, называть IBM бытовым компьютером - нельзя. Для того чтобы в этом убедиться, достаточно немного арифметики. Итак, что же надо, чтобы вечером сесть и поиграть ну, скажем, в "DOOM"? Для начала найти 800$ USA, для приобретения, как минимум, 386 DX 40 с 4 Мб ОЗУ и не очень "шустрым" винчестером. И не надейтесь на 286-ю за полцены. "DOOM" на ней не "пойдёт". Да и отдавать за неё 400$ USA, скажем прямо - опрометчиво. Продать её дальше будет очень трудно. И дело не только в ценах. Те преимущества, которые даёт IBM AT 386, 486. использовать весьма непросто. Достаточно обратить внимание на то, как используются эти ПК в офисах многих фирм. В большинстве случаев это текстовый процессор типа "Лексикон", намного реже - примитивные бухгалтерские пакеты и электронные таблицы. Все эти применения не требуют большого быстродействия и вычислительных возможностей.
Единственным ограничением для ZX-Spectrum на этом рынке, является низкое разрешение экрана и нестандартная клавиатура. Большие коммуникационные возможности IBM-компьютеров у нас в стране пока реализовать непросто. Отечественная телефония мало приспособлена для использования по прямому назначению, не говоря уже о серьезной коммуникации. Да и цены на качественные модемы, мало-мальски пригодные для наших линий, кусаются (достаточно совершенный модем типа ZyXEL стоит около 700$ USA). Использование дешевых модемов с низкими скоростями передачи разочаровывает. Принимая во внимание длину программ для IBM и качество связи, зачастую рациональнее подъехать со своими дискетами или винчестером.
По этим причинам, да и из-за отсутствия программной поддержки, IBM в качестве телефонного сервера практически не применяется. Тем более что постоянно включенный ПК, с работающим винчестером и монитором быстро вырабатывает свой ресурс. Никому не придёт в голову использовать IBM в качестве управления сигнализацией, т. к. иногда такой сторож стоит дороже того, что он охраняет.
Использование ZX-Spectrum для коммуникации, весьма заманчивое, на первый взгляд, до настоящего времени ограничивалось несколькими факторами. Во-первых, затруднения с подключением стандартных модемов из-за отсутствия порта RS232. Во-вторых, невозможность (до появления iS-DOS) простого написания и использования программной поддержки. Применение самодельных модемов с нестандартными протоколами имеет серьёзные ограничения и может использоваться только для связи однотипных ПК. В общем, нет объективных причин, мешающих использованию Spectrum-совместимых компьютеров для коммуникации.
Все вышесказанное не имеет цели принизить возможности IBM. Однако если Вы не занимаетесь профессионально САПР PCAD или AUTOCAD, а также Вам не нужна бухгалтерия на 3000 человек и более, или, на худой конец, не торгуете (разумеется, нелегально) программами, IBM в Вашем доме будет, в основном, дорогой игрушкой. А так как подобные "игрушки" занимают довольно много места, то лучше приобретите игровую приставку "SEGA-MEGADRIVE".
Безусловно, по всем характеристикам, включая низкую стоимость, Spectrum-совместимые ПК ещё долго смогут оставаться наиболее массовыми компьютерами в нашей стране. Однако их позиции сейчас серьезно пошатнулись. Причин этому несколько.
Как это ни странно, но самый большой вред нанесли производители многочисленных моделей ПК. За прототип, как правило, бралась не самая удачная версия ("BALTIK" 1988 - "ANGSTREM" 1991 - "КВАНТ БК" 1993; "МОСКВА" 1987" - "SANTAKA" 1990 - "ДЕЛЬТА С"1991; "МОСКВА 128" 1989 + "PENTAGON 48" - "PENTAGON 128"). Про качество изготовления говорить не приходится. Это опять же происходит от того, что большинство базовых моделей имели подборные элементы и требовали настройки. А в условиях массового производства это неприемлемо.
Попытка сделать ПК пригодным для массового производства была предпринята разработчиками ПЛМ 1556ХМ1. Однако простота сборки, к несчастью, является единственным достоинством подобного ПК. Неудачный прототип ("BALTIK"), масса концептуальных ошибок (сжатый экран, сниженное быстродействие при завышенной тактовой частоте и т. д.), всё это делает ПК подобного типа неудобным для пользователя. Если прибавить к этому неполную программную совместимость (опять же, из-за ряда схемотехнических просчётов), то становится ясным, что фирменный ПК ZX-Spectrum превосходит по совокупности характеристик своих последователей.
Попытки сделать современный ПК с Z80 предпринимались не только в рамках ZX-Spectrum. Компьютеры "PROFI" и "АТМ" - тому подтверждение. Но ориентация на устаревшую систему CP/M и ряд схемотехнических казусов крайне отрицательно сказались на популярности этих моделей, не говоря уже о невозможности их серийного производства.
На фоне этой картины новый ПК ZX-NEXT сильно выделяется. И дело не только в том, что " стандартной" схемотехники здесь нет. Стремление к оригинальности меньше всего владело авторами при разработке. Основное внимание было уделено надежности, повторяемости (отсутствию настройки), программной совместимости. Все эти задачи удалось решить благодаря применению в качестве видеопроцессора - Z80. Это позволило отказаться от использования большого количества счётчиков и мелкой логики.
При более подробном описании ПК ZX-NEXT, постараемся не загружать читателей описанием схемотехники, уделив основное внимание тем преимуществам, которые имеет ПК ZX-NEXT перед другими моделями.
Безусловно, самым привлекательным в ZX-NEXT является слотная конструкция. Это очевидное решение, давно использованное на множестве ПК ("APPLE 2", IBM PC/XT/AT и другие), позволило превратить компьютер в устройство, приобретающее те или иные дополнительные особенности по желанию пользователя. Системная шина ZX-NEXT имеет возможность установки 4/5 слотных (или иных) разъёмов. Все посадочные места под разъёмы на "материнской" плате электрически идентичны. Возможно использование разъёмов типа СНП64 (96), как двух-, так и трёхрядных.
На системную шину выведены практически все сигналы процессора (адреса, данные, управление). Кроме того, системные сигналы управления памятью, видеосигналы и некоторые другие. Питание (GND, +5V, +12V), также выведено на системную шину. Такая конструкция позволяет осуществить подключение периферийных устройств "холодным" способом (т.е. без включения паяльника).
Открытая архитектура делает возможным использование практически любых периферийных устройств, в том числе и нестандартных. Но даже в исходном виде (без всех контроллеров), "материнская" плата-компьютер минимальной конфигурации вполне пригодна для использования. В ZX-NEXT нет заказных или дефицитных микросхем, требования к элементной базе минимальны. Основная проблема Spectrum-совместимых - надежность работы ОЗУ - решена полностью, причём без ущерба для совместимости. Попытаемся раскрыть этот вопрос подробнее.
Практически во всех персональных компьютерах используются два варианта взаимодействия процессора с ОЗУ: прозрачный (ОЗУ работает со скоростью процессора или быстрее) и непрозрачный (ОЗУ работает медленнее процессора). Оба варианта компромиссны, то есть имеют свои достоинства и недостатки. Основное достоинство первого варианта - отсутствие снижения быстродействия системы. Недостатком является повышенные требования к характеристикам ОЗУ (небольшой разброс времени выборки) и схемотехнические сложности. Второй способ менее критичен к параметрам ОЗУ, так как процессор при записи или чтении может иметь такты ожидания (WAIT), но снижает быстродействие, что особенно заметно на Spectrum-совместимых ПК. Вариантов реализации прозрачного и непрозрачного режимов несколько. Примеры различных видеорежимов приведены в таблице (на следующей странице).
Очень существенным моментом, решенным в ZX-NEXT, является уменьшенное время регенерации ОЗУ. Причиной многих бед связанных со сбоями в ОЗУ для Spectrum-совместимых, является предельно большой период регенерации динамической памяти. Он определяется коэффициентом пересчёта счётчиков видеопроцессора и для стандартного экрана (256*192 + атрибуты) равен 2048 мкс. Для микросхем типа КР565РУ5 (4164) и КР565РУ7 (41256) максимальный период регенерации не более 2 мс.
Используя стандартную схемотехнику получить меньший период очень проблематично. Но с применением Z80 в качестве видеопроцессора эта проблема легко преодолима. Поэтому в ПК ZX-NEXT среднее время регенерации около 0,5 мсек. Добавив к этому совершенную схему управления памятью, получаем очень интересный результат: в ZX-NEXT возможно использование микросхем ОЗУ с большим разбросом времен выборки, в любой комбинации. Например, КР565РУ5 Б,В,Г,Д,Е на одной плате.
Применение Z80 в качестве видеопроцессора позволило решить ряд схемотехнических проблем: не требуется подбор времязадающего конденсатора на INT, настройка генератора FLASH, причём период мерцания синхронизирован с кадровой разверткой. Поэтому полностью отсутствует неприятная интерференция, всегда стабилен и не требует коррекции период FLASH. Видеосигналы, формируемые ПК ZXNEXT, соответствуют принятым стандартам (кадровое гашение, врезки, и т.д.).
На видеоразъём выведены кадровый синхроимпульс, прямая и инверсная синхросмесь. Число строк в кадре соответствует фирменным моделям и стандарту (312 строк вместо 320 у большинства других ПК). Это положительно отразилось на точности системных часов, основанных на периоде прерываний, который в ZX-NEXT точно соответствует 20 мсек (50 Гц вместо 47,5 Гц у большинства других Spectrum-совместимых). Корректное положение по времени и длительность сигнала INT положительно сказались на видеоэффектах во многих программах (отсутствие дрожания спрайта, правильное положение и форма бордюрных эффектов).
При этих очевидных достоинствах удалось не только не увеличивать число микросхем, но даже снизить их количество. По сравнению с широко распространенным "PENTAGON-128", ZX-NEXT экономит Вам как минимум 17 микросхем, причём имеются дополнительные режимы и устройства (порт загружаемого ОЗУ, полноценный RS232, улучшенный контроллер TR-DOS и т.д.). Отсутствие подбираемых элементов, делает ПК ZX-NEXT пригодным для серийного производства, облегчает самостоятельную сборку.
Из приятных мелочей можно отметить: наличие на плате готового RGB-формирователя, предусмотренную возможность буферизации клавиатуры, интерфейс KEMPSTON-JOYSTICK.
|
Тип компьютера |
Режим ОЗУ |
Дополнительные особенности |
|
"PENTAGON 48" "PENTAGON 128" "Москва 128"
" Красногорск" "ZX-SPECTRUM 2+A" "AMSTRAD 3+ |
прозрачный прозрачный |
Положение циклов процессора и видеопроцессора неупорядоченное. Неиспользуемые циклы ОЗУ занимает видеопроцессор.
Положение циклов процессора и видеопроцессора упорядочено через один.
Процессор пропускает циклы видео процессора в режиме TURBO |
|
"ZX-NEXT" "PROFI" "ATM-TURBO" "ATM-TURBO 2" |
|
"ZX-SPECTRUM" "ZX-SPECTRUM 128" "ZX-SPECTRUM 2+" "Москва 48" |
непрозрачный |
Положение циклов упорядочено при обращении к экранному ОЗУ процессор тормозится до окончания видео вывода (в строке или экране) |
|
"BALTIK" "ANGSTREM" "Ленинград 1" " Ленинград 2" "ZX-SCORPIO" |
непрозрачный |
Положение циклов упорядочено процессор тормозится при совпадении циклов видеопроцессора и цикла М1 процессора. |
По поводу последнего необходимо сказать особо. Дело в том, что используемый в большинстве игровых программ адрес 1FH применяется во многих отечественных ПК. Эта традиция уходит корнями к ПК "BALTIK" (1987 г.), где впервые манипулятор был подключен к КР580ВВ55. При этом адрес порта A в микросхеме, совпадает с адресом №Н. Однако в первоисточнике, то есть в фирменном устройстве "KEMPSTON-INTERFACE" адрес манипулятора DFH. Никакого противоречия с программным обеспечением здесь нет. Причиной тому - метод адресации портов ввода-вывода, используемый в ZX-Spectrum. По этому методу для выбора периферийного устройства необходима активизация сигналов CPU: IORQ, RD/WR и одного из разрядов младшей половины шины адреса. Например, A0="0" (адрес FEH) используется для адресации клавиатуры (в частности). Разрядом, отвечающим за KEMPSTON является А5="0" (адрес DFH). При обращении по адресу №Н, А5 также активизируется (сравните DFH = BIN 11011111 и = BIN 00011111).
Однако имеется множество программ, где к KEMPSTON-JOYSTICK обращаются по адресу DFH ("ATLANTIDA 1; 2"; "DIAMOND"; "NONAMED"; "HOSTAGES"; "NAVY MOVES 1; 2" и другие), при этом на тех ПК, где интерфейс подключен по адресу 1FH, он не выбирается. По этой причине, выбирая в программах опцию KEMPSTON на таких ПК как: "PENTAGON48", "PROFI", "ANGSTREM" (всех ПК на собранных на микросхемах 1515ХМ1 или f6006), будьте готовы к тому, что он будет бездействовать.
ПК ZX-NEXT, благодаря правильной адресации, этих недостатков не имеет. Однако имеет полноценный порт FFH (порт атрибутов). Причем реализован этот порт так же, как на фирменном ПК ZX-Spectrum. Благодаря этому, становится возможным запуск многих программ, не работающих на других моделях ("ARKANOID 1";"TOP GUN"; "SHORT CIRCUIT 2"; "MANCHESTER UNITED" и т.д.).
Наличие портов, нестандартных для ZX-Spectrum, предназначенных для управления дополнительными устройствами и режимами, может накладывать некоторые ограничения на программную совместимость. Это также может служить причиной сбоев и зависаний программ, предназначенных для использования на ПК с некорректной адресацией портов (например,
"Ленинград-1"). Для использования подобного программного обеспечения, на ZX-NEXT предусмотрена блокировка от записи и чтения всех дополнительных портов. Таким образом, аппаратная конфигурация может быть изменена в процессе работы и настроена под конкретную программу.
Для полной программной совместимости с ZX-Spectrum, содержимое ПЗУ может, с коррекцией отличий, переписаться в ОЗУ (аналогично ROM SHADOW в IBM AT). Туда же может быть загружен любой DOS (версия TR-DOS и др.).
Порт RS232, реализованный в ZX-NEXT, полностью программно совместим с аналогичным устройством в фирменных ПК ("SINCLAIR 128"; "AMSTRAD 2+"; "AMSTRAD 3+"). Кроме того, он является стандартным с точки зрения электрических характеристик, хотя не требует дополнительного питания -12В (преобразователь из +12В в -12В собран на плате). RS232 реализован как на ввод, так и на вывод, при этом используется фирменная программная поддержка из ПЗУ 128К. Поэтому стала возможной работа (без дополнительных сложностей) принтерных утилит BASIC 128. Подпрограммы принтера в ПЗУ 48К также доработаны и для их использования уже не требуется подключение дополнительных устройств типа LX PRINT.
Несмотря на то, что ZX-NEXT наиболее программно совместим с фирменными компьютерами семейства ZX-Spectrum, в нём реализовано множество функций, позволяющих называть его компьютером 90-х годов. Предусмотрено расширение ОЗУ до 512К, причём управление дополнительными страницами возможно несколькими способами. Первый способ - увеличение числа сегментов с адреса С000Н. Для управления ими в порте 7FFDН задействованы разряды D6 и D7. Предусмотрена их блокировка для полной программной совместимости.
Имеется возможность полной замены ОЗУ на дополнительные страницы. Используя этот режим можно запускать программы TR-DOS из iS-DOS. Если со 128К ОЗУ возможно применение загружаемого ОЗУ либо с загруженной ОС, либо с DOS, то с 256К и более доступна загрузка в ОЗУ DOS и ОС одновременно. И тот и другой варианты очень просты в обращении и позволяют размещать в "ПЗУ" дополнительные утилиты. Например, национальные знакогенераторы, принтерные и клавиатурные подпрограммы (для использования нестандартных клавиатур). Причём загрузка подобных утилит может производиться в процессе работы программ. Обо всех вариантах применения дополнительных режимов ОЗУ полная информация приведена в техническом описании.
Для увеличения быстродействия в ZX-NEXT реализован режим TURBO, при этом тактовая частота Z80 удваивается. Переход в TURBO и обратно, возможен как аппаратно (кнопка на передней панели), так и программно (OUT в порт). Причём, все переходы возможны динамически, в процессе исполнения программ. Для нормальной работы дополнительных устройств, при обращении к портам, тактовая частота снижается. Это позволяет не накладывать дополнительные требования на периферию (например, в ПК "PROFI" и "ATM-TURBO" в режиме TURBO работают не все БИС КР1818ВГ93).
Про особенности контроллера дисковода ПК ZX-NEXT необходимо рассказать особо. Благодаря схемотехническим решениям, скорость позиционирования головок дисковода увеличена вдвое. Это не только увеличивает скорость работы, но и сильно уменьшает шум. Оригинальная двухфазовая ФАПЧ существенно улучшает качество чтения и не содержит прожигаемых (и не очень надежных) К556РТ4. Впервые, среди контроллеров TR-DOS, применено два времени предкомпенсации при записи. Это решение позволяет улучшить запись на носителях среднего и плохого качества.
Контроллер избавлен от многих недостатков, которые стали почти привычными пользователям: при включении питания и выходе по RESET не в TR-DOS, нет "ложного" обращения к дисководу. MAGIC работает из любого режима (даже без инициализации). Возможен RESET DOS из BASIC 128.
Помимо стандартного видеорежима ZX-Spectrum 256*192, в ПК ZX-NEXT предусмотрен режим расширенной графики CGA 640*200. Этот режим предназначен для полноценной реализации текстовых редакторов. Экранная адресация полностью аналогична CGA, что дало возможность использовать готовые знакогенераторы. Режим 640*200 позволил реализовать коммуникационные программы, предназначенные для работы с BBS и другими информационными системами.
При наличии 512К ОЗУ для размещения экрана доступны 16 областей, что существенно увеличивает возможности использования. С подключением к порту RS232 HS модема (с программной поддержкой в iS-DOS), ПК ZX-NEXT может применяться как стандартный элемент информационной системы типа BBS.
Существенным недостатком всех Spectrum-совместимых является нестандартная клавиатура, которую сложно использовать для русифицированных программ. Поэтому для ZX-NEXT разработан контроллер IBM клавиатуры, которая работает во всех, в том числе и стандартных режимах. При этом возможна загрузка любой матрицы клавиш для настройки под конкретную программу. Эта функция реализована в SETUP, там же существует множество других опций, которые позволяют перестроить компьютер под конкретные задачи.
SETUP для сохранения конфигурации использует энергонезависимое ОЗУ таймера КР512ВИ1. Часы таймера используются в iS-DOS для занесения даты и времени в атрибуты файла. Таймер может генерировать немаскируемые прерывания, что позволяет применить его в любом готовом программном обеспечении.
Контроллер винчестера IDE даёт возможность подключать HARD DRIVE практически любого объёма. Программа начального запуска расположена в ПЗУ, а в энергонезависимом ОЗУ таймера хранятся характеристики конкретного драйва. Хотя IDE винчестеры несколько дороже MFM, по своим характеристикам (скорости передачи данных, времени доступа, габаритам, массе, энергопотреблению и т.д.) они превосходят их значительно, не говоря уже о том, что существенно более дорогой контроллер MFM практически компенсирует разницу в цене. Зарубежные производители уже несколько лет не производят MFM винчестеры и контроллеры, предпочитая более современные IDE, SCSI, ESDI.
С появлением в продаже контроллеров высокоскоростной локальной сети для ZX-NEXT (скорость передачи более 10 Мбод, РК50, DMA), станет возможным простое объединение ПК ZX-NEXT в классы. Стоимость подобного оборудования несоизмеримо (в 5-10 раз) ниже аналогичного IBM.
Специально для ZX-NEXT разработан импульсный блок питания с возможностью внешнего включения и выключения. Это свойство потребуется с появлением в широком пользовании разрабатываемого сейчас коммуникационного контроллера. Эта плата превращает ПК в мощный телефонный сервер, совмещающий функции АОН, автоответчика и базы данных. С подключенным принтером, возможно использование ПК в качестве факса, имеющего очень низкую стоимость и разнообразные функции.
Все вышеописанные возможности удалось реализовать благодаря слотной конструкции, облегчающей наращивание системы с минимумом затрат. Это также даёт возможность подключать любые устройства и контроллеры, разработанные самостоятельно.
В завершение хочется сказать о том, что ZX-NEXT снабжен полной документацией, с примерами использования устройств и контроллеров. По вопросам приобретения компьютеров, пустых и собранных плат обращайтесь в фирму "SLOT": г. Москва 117330 А/Я 707, тел. (095)143-11-91.
* * *
