Legendární „gumák“ ZX Spectrum slaví 35 let. Tady je jeho příběh

21. 4. 2017

Doba čtení: 14 minut

Celosvětově nebylo Spectrum nejvýraznějším zástupcem domácích počítačů. Přesto se stalo součástí popkultury a dodnes živou legendou.

Clive Sinclair byl v dubnu 1982 jen pan Sinclair, do udělení titulu Sir mu zbýval ještě rok. Bylo mu 42 let a měl za sebou už slušnou řádku úspěchů. Ovšem ten největší, který mu zajistil nehynoucí slávu a přední místo v síni počítačové slávy, přišel právě 23. dubna 1982. Tuto neděli je tomu tedy 35 let.

Začalo to v roce 1958. Tehdy osmnáctiletý Sinclair odmítl jít na vysokou školu a místo toho prodával poštou elektronické stavebnice. Sám navrhl zapojení miniaturního radiopřijímače, sestavil sady součástek, schéma a začal stavebnice prodávat. Podpořil je reklamou v časopisech, dokonce napsal i knížku pro Bernard’s Publishing, nazvanou “Practical transistor receivers Book 1”, která se dočkala devíti vydání. Jeho další kniha o stereofonii se dočkala sedmi vydání, dokonce i po čtrnácti letech.

V roce 1961 založil Sinclair Radionics Ltd. Původní návrh “Sinclair Electronics” už byl zabraný, Sinclair Radio mu neznělo dost dobře, proto Radionics. Bohužel, nepodařilo se mu najít vhodného investora, a tak musel nastoupit jako redaktor do časopisu Instrument Practice, kde psal hlavně o tranzistorech a miniaturizaci. Díky této práci, které se věnoval skoro celá šedesátá léta, navázal kontakty s dodavateli součástek. Mezitím stále navrhoval a vyráběl nejrůznější audiotechniku, zesilovače, rádia atd. V roce 1967 navrhl “nejmenší rádio na světě” – miniaturní tranzistorový přijímač Micromatic, který používal místo reproduktoru sluchátko do ucha a k napájení knoflíkové baterie.

V roce 1972 přišel Sinclair na trh s prvním kapesním kalkulátorem, nazvaným Executive. Byl výrazně menší než tehdejší konkurence, opět díky použití knoflíkových baterií. Přestože nabízel jen základní matematické funkce, dočkal se obrovského úspěchu, protože byl vlastně prvním přístrojem toho druhu, který nemusel být neustále zapojený do sítě. Po Executive přišel s dalšími modely, přes Oxford a Scientific až k opulentnímu modelu Sovereign (byl dostupný i ve zlatém provedení), a dokonce i s náramkovou verzí Sinclair Wrist.

Minulá i současná podoba ZX Spectrum. Podívejte se:

Dalších 21 fotografií

256 bytů RAM

Sinclair založil další společnost, která se původně, v roce 1973, jmenovala Ablesdeal Ltd. Několikrát změnila název, nakonec v červenci 1977 na Science of Cambridge Ltd. To už v ní pracoval Chris Curry, který původně pracoval pro Radionics. A právě Currymu ukázal mladý nadšený elektronický vývojář Ian Williamson prototyp počítače, postavený ze součástek Sinclairova kalkulátoru a procesoru SC/MP (INS8060, National Semiconductor).

Curry přemluvil Sinclaira, aby tento prototyp “adoptoval” a začal nabízet. V červnu 1978 se tak stalo – Sinclair začal prodávat stavebnici MK14 (Microprocessor Kit), ačkoli pamětníci a účastníci z té doby vzpomínají na to, že Clive Sinclair nebyl moc nadšený do počítačů a nechtělo se mu na tento trh vstupovat.

MK14 měl 256 bytů RAM, rozšiřitelných až na 640 (bytů!), klávesnici s dvaceti tlačítky, jako displej 8 nebo 9 sedmisegmentovek a – což bylo důležité – vyvedené systémové signály, díky nimž byl rozšiřitelný například o modul video displeje VDU. MK14 byl na úrovni tehdejších jednodeskových kitů, z počítačů z ČSSR je mu podobný například PMI-80 nebo TEMS-80–04.

Co znamená ZX

O rok později navrhl Sinclairův vedoucí návrhář Jim Westwood nový mikropočítač, založený na procesoru Zilog Z80. Firma Science of Cambridge, čerstvě přejmenovaná na Sinclair Computers Ltd., začala jeho počítač nabízet v únoru 1980 pod označením ZX80, a to buď jako stavebnici, nebo jako sestavené zařízení. Mimochodem, proč právě ZX? Podle designéra Ricka Dickinsona byl počítač pojmenován podle procesoru Z80, to je to “Z”, a k tomu přidali “X” jako “magickou ingredienci”. (Tak, teď už to víte – a ruku na srdce: že to bylo lepší nevědět?)

ZX80 obsahoval 1 kB statické RAM a 4KB ROM. V ROM byl interpret jazyka BASIC, který ovšem pracoval pouze s celými čísly. Návrh tohoto počítače vycházel z tehdejších možností a vypadal podobně jako třeba československé počítače z 80. let – nejsložitějším obvodem byl mikroprocesor, pak několik pamětí, a mezi tím vším spousta “glue logic”, poskládané z TTL obvodů nízké a střední integrace (SSI, MSI). Včetně stabilizátoru tvořilo zapojení dvaadvacet integrovaných obvodů.

TIP: Neházejte staré Spectrum do šrotu

Už tento počítač měl ale možnost připojení televize coby zobrazovače, magnetofonu pro ukládání programů, a měl – pro Sinclaira později typické – víceúčelové klávesy (kdy jedna klávesa měla podle kontextu a použitého Shiftu až sedm významů, od písmen přes speciální symboly a semigrafiku až po celá klíčová slova BASICu). Klávesnice byla membránová, a tak počítač vypadal stále spíš jako hračka. Přesto se jich během roku a půl prodalo sto tisíc.

Jenže to by nebyl Sinclair, aby neminiaturizoval. Díky spolupráci s výrobcem čipů Ferranti vznikl obvod, nazývaný ULA (uncommitted logical array). Tento zákaznicky navržený obvod, de facto předchůdce dnešních CPLD, dokázal zastat funkci většiny TTL obvodů z modelu ZX-80, a tak Sinclairův následovník, který dostal označení ZX81, obsahoval už pouhých šest integrovaných obvodů, opět včetně stabilizátoru.

ZX81 dostal dvojnásobek ROM, tedy 8 kilo, kam se vešel už BASIC s čísly v pohyblivé řádové čárce. Klávesnice zůstala stále membránová. Asi nejzajímavější na ZX81 byl způsob generování videosignálu – pomocí několika hardwarových triků, kdy procesor pomocí prázdných instrukcí odměřoval adresu a zatemňovací pulsy vznikaly tak, že se na sběrnici ve vhodný okamžik dostal kód 0×76, což je zároveň kód instrukce HALT… Takový způsob zobrazování zabíral velkou část strojového času procesoru, takže na samotné počítání zbývalo jen pár procent času.

Levnější než BBC Micro

ZX81 byl další Sinclairův obchodní úspěch, až na jednu událost. V lednu 1981 se s tímto počítačem zúčastnil Sinclair výběrového řízení v BBC. Tato známá britská instituce plánovala vysílat seriál, zaměřený na popularizaci a výuku programování a počítačů vůbec, a hledala vhodný počítač. Ten měl být zároveň v rámci vládního grantu nabízen s výhodnou dotací do škol v Británii. Nakonec ve výběrovém řízení neuspěl.

Přednost dostala firma Acorn Computers a jejich počítač Acorn Proton, později přejmenovaný na BBC Micro. Což Sinclaira štvalo dvojnásob, protože majitelem Acornu byl Chris Curry – ano, to jméno jste zahlédli v textu o kus výš. Mimochodem, o téhle epizodě a jejích následcích pojednává dokumentární dramatizace Micro Men, která je k vidění na YouTube, a i přesto, že Curryho hraje dr. Watson a Bilbo Pytlík v jedné osobě (Martin Freeman) a Sinclair má úplně děsivé latexové čelo, tak stojí za to se na ni podívat.

Sinclair nesouhlasil s výsledkem řízení tak moc, že dokonce udělal vlastní nabídku školám a bez grantu jim nabízel ZX81 s rozšířenou pamětí na 16kB za 60 liber, s tiskárnou ZX Printer pak za 90 liber. Což bylo stále levnější než vládou subvencované BBC Micro.

Celkem se počítačů ZX81 prodalo přes milion a půl kusů. Ve Spojených státech se prodávaly mírně vylepšené licencované stroje pod značkou Timex Sinclair a s označením 1000 nebo 1500. Firma měla v účetním roce 1980–81 zisk 818 tisíc liber při obratu 4,6 milionu, o rok později pak vykázala zisk 8,55 milionu liber při obratu 27 milionů.

Přichází „gumák“ Spectrum

Mezitím už ale vývojáři ze Sinclair Computers připravovali nový počítač. Vyšli z osvědčeného zapojení ZX81, opět ve spolupráci s Ferranti připravili velmi složitý obvod ULA, zdvojnásobili velikost ROM, místo jednoho kila RAM přišlo rovných 48 (popřípadě v levnější variantě 16), počítač dostal zvuk a barevný displej, a kromě magnetofonu Sinclair připravil i speciální periferii, zvanou Microdrive.

Počítač přišel na trh právě před 35 lety, 23. dubna 1982, a nenesl označení ZX82 ani ZX81 Colour, jak byly označeny vývojové verze, ale ZX Spectrum.

Návrh tohoto počítače je díky použitému zákaznickému obvodu ULA opět minimalistický – kromě procesoru Z80A na frekvenci 3.5MHz, ULA, stabilizátoru napětí a pamětí obsahuje pouze několik TTL obvodů pro řízení dynamických pamětí, TV modulátor a nezbytnou bižuterii (rezistory, kondenzátory a podobně).

TIP: Pamatujete na zvuk při nahrávání programů z kazet?

Spectrum napravovalo mnoho chyb, kterými trpěla ZX81. Asi největším přínosem byla nová klávesnice, tentokrát s opravdovými tlačítky. Původní membránová na ZX81 měla příliš malý zdvih, takže psaní na ní nebylo moc přesné, a navíc po delším čase pálila do prstů, protože pod ní byl chladič. Sinclair použil u Spectra takový trik: klávesnice zůstala stále membránová, ale nad ní byl umístěn gumový hmatník, který zajistil jednak vyšší zdvih, jednak měkčí doraz, a hlavně chránil samotnou klávesnici před mechanickým poškozením. A díky této klávesnici se Spectru začalo přezdívat “gumák”. Tvar tohoto počítače je dodneška nezaměnitelný, a dokonce existují třeba bluetooth klávesnice pro ovládání emulátorů, které dodržují vzhled i rozložení stařičkého “gumáku”.

Stejně tak prošla důkladnou změnou i ta část, která se stará o zobrazování. U ZX Spectra se o generování videosignálu mnohem víc stará ULA; procesor už nevyužívá, ale naopak jej brzdí, pokud potřebuje sama přistupovat do paměti. Barevná grafika v rastru 256 × 192 byla pro programátora uspořádána trošku nezvykle – po třetinách. Každý čtverec 8×8 bodů měl možnost zvolit si dvě barvy z osmi, popřípadě zapnout zvýšený jas či blikání. Tato informace (atribut) se zase nacházela na jiném místě v paměti – pro začátečníka to je trochu matoucí a nezvyklé, ale když si prostudujete způsob práce ULA, zjistíte, že uspořádání je dané tím, aby to návrhářům od Sinclaira “dobře vyšlo”. Zájemce o podrobnosti odkážu na naprosto jedinečnou knihu ZX Spectrum ULA, kde je popsán tento obvod do naprostých detailů.

Verze 16KB obsahovala dynamické paměti RAM typu 4116 s kapacitou 16 kilobitů (nejde o překlep, opravdu mají uspořádání 16Kx1). Verze 48 přidávala osmici obvodů dynamické paměti s kapacitou 32kbit (TMS4532 nebo OKI M3732). Technicky šlo o paměti 64kbit, ale s vadou v jedné polovině adres. Byly proto výrazně levnější, takže je Sinclair nakoupil a montoval do Specter, kde se pomocí drátové propojky vybrala vždy ta funkční polovina.

Spectrum dostalo zvuk – ovšem v porovnání s konkurenty jako Commodore C64 nebo Atari vlastně velmi chudý, pouze pípátko, ovládané jediným bitem. Přesto i pro takto omezený hardware vznikly mnohakanálové hudební perly, které sice nezněly tak, jako by zněly na Atari či Commodoru, ale přesto měly svoje kouzlo. Ostatně, dodneška vznikají další a další dema a melodie (např. zde nebo zde).

Podomácku vyráběné periferie

Přes to všechno bylo Spectrum velmi úspěšný počítač. Jeho nejrůznějších modelů se prodalo pod značkou Sinclair přes pět milionů. Do toho čísla se nepočítají klony, ať už oficiální (Timex Sinclair 2068, Timex 2048, TC3256) či neoficiální, jako třeba naše Didaktiky Gama, M či Kompakt, brazilské TK90X či TK95, nebo sovětské klony, kterých bylo údajně skoro 50 a některé z nich se vyrábí dodneška – připomeňme alespoň Scorpion a Pentagon.

Samotný Sinclair nabízel jen několik málo periferií, které se připojovaly přímo na systémovou sběrnici. Počítač neměl ani standardní rozhraní RS-232, ani jiné v té době používané; neměl dokonce ani rozhraní pro joysticky. Všechno muselo být připojeno jako adaptér do systémové sběrnice. Sinclair nabízel tři hlavní periferie: kromě tiskárny a interface pro joysticky (Interface 2) to byla především unikátní dvojice Interface 1 a Microdrive. Microdrivy byly Sinclairův pokus nahradit špatně dostupné a drahé disketové mechaniky nějak jinak. Technicky šlo o miniaturní kazetový magnetofon, který uměl pracovat s takzvanými mikrofloppy. To byl zase nekonečný magnetofonový pásek v hermeticky uzavřeném miniaturním pouzdru. Na jednu takovou minikazetku se vešlo asi sto kilobajtů záznamu. Microdrivů jste mohli připojit přes Interface 1 až osm. Interface 1 zároveň rozšířil interpret jazyka BASIC o některé příkazy, které na standardním Spectru nedělaly nic – viz celá horní řada kláves s příkazy OPEN, CLOSE, CAT, FORMAT a podobně. Microdrivy se ale moc neujaly, takže dneska jsou spíš raritou.

Jste-li pamětníci, víte, co to znamenalo: že vaše kopie programu je v pytli a už se s ní neshledáte. Můžete zkusit nějak seštelovat hlavu magnetofonu, ale asi to nepomůže.

Díky kvalitní dokumentaci (s počítačem jste dostali příručku, z níž jste se naučili BASIC a v níž byly popsané i systémové proměnné i rozložení signálu na konektoru) vznikaly velmi brzy nejen programy, ale i další hardware. Nejznámější byl asi Kempston Joystick – nějaké takové rozhraní měla asi většina uživatelů ZX Spectra. Podomácku se dělala různá rozhraní, jako třeba paralelní porty s obvodem 8255, sériové rozhraní (obojí především pro připojení tiskáren), světelná pera a řada dalších obvodů – později třeba velmi oblíbené disketové mechaniky či zvukové moduly. Spectrum se dočkalo i různých rozšíření pamětí, jiných ROM (i v ČSSR vznikly některé klony, např. LEC ROM), které opravovaly chyby v původní ROMce a přidávaly nové funkce…

Celosvětově ale nebylo Spectrum nejvýraznějším zástupcem domácích počítačů. Toto prvenství mu přebral Commodore C64. Přesto se stalo součástí popkultury, silnou vzpomínkou celé generace a dodnes živou legendou. I teď vzniká pro tento počítač několik desítek programů, her a dem ročně. Dodneška fungují komunity příznivců těchto počítačů, kteří jej opečovávají, vyvíjejí vlastní nový hardware, upravují jej a rozšiřují, a v neposlední řadě se dohadují sami mezi sebou, jaký že přístup je ten správný, jestli Spectra zachovávat v původní podobě, nebo upravovat a měnit. Je ale jedno, který přístup je “ten pravý”, důležité je, že počítač i po pětatřiceti letech od zahájení prodeje žije a lidé ho používají.

Škola hrou

Sám Sinclair věřil a doufal, že ZX Spectrum bude dostupný domácí počítač (a proto šel s cenou co nejníž), který si budou lidé kupovat, aby se naučili programovat. Prý moc nevěřil v nějaký výraznější rozvoj počítačových her a bral to jako minoritní oblast. Když se pak Spectrum stalo jednou z dominantních herních platforem, nebyl z toho prý vůbec nadšený.

Jenže možná jen díky tomu se tak rozšířilo. Lidé pro něj začali tvořit hry, a zároveň se učili programovat. Jenom ten nejotrlejší majitel se naučil jen posloupnost kláves pro nahrání hry z magneťáku a nic víc. Většina lidí si alespoň jeden jednoduchý program v BASICu napsala. A tak se vlastně Sinclairovo přání stalo realitou, přesně v duchu Komenského “škola hrou”. Zde spíš “hra školou”.

ZX Spectra se dostala do Československa v ještě masivnější míře než předchůdce ZX81 a stala se tu v druhé půlce 80. let jednoznačně dominantní platformou, mnohem silnější než třeba Atari či Commodore. Na Spectrech vyrostla celá jedna generace počítačových nadšenců a programátorů, kteří dodneška vzpomínají na probděné noci u her, na počítač, potajmu nechaný v zásuvce přes celý den, aby se mohlo po škole pokračovat ve hře tam, kde se v noci skončilo, na první pokusy s programováním, s assemblerem, na “R Tape Loading Error, 0:1”…

V Československu byla situace o to pikantnější, že Spectrum často nahrazovalo počítače v průmyslu či ve výzkumných ústavech, kde byl zoufalý nedostatek výpočetní techniky a profesionální počítače byly nejen drahé, ale také nedostupné. Spectra tak řídila různé procesy nebo počítala rovnice, někde i do 90. let.

Život po Spectru

Sinclair po úspěchu Spectra neusnul na vavřínech. Šel dál a připravil počítač Sinclair QL (Quantum Leap). Ten byl opravdu velkým skokem – místo Z80 používal procesor 68008 (to je 16/32bitový 68000 s osmibitovou sběrnicí), jako standardní periferie byly zabudované Microdrivy, počítač měl v ROM připravenou sadu programů včetně textového editoru a tabulkového kalkulátoru, měl vylepšený strukturovaný SuperBASIC, měl možnost připojení periferií přes RS232, umožňoval propojení do sítě a vůbec byl celý zamýšlený jako takový poloprofesionální stroj. Mimochodem, Linus Torvalds jeden takový měl a údajně podle svých slov rozmyslel některé základní části kernelu právě na tomto počítači.

Ovšem QL nebyl moc úspěšný. Sinclair proto vzal staré Spectrum, dal jej do lehce upraveného pouzdra od QL, a tak vzniklo ZX Spectrum Plus – uvnitř identické, ale s vylepšenou klávesnicí. Ta klávesnice, to byla vlastně původní “gumáková”, na které jsou standardní plastové hmatníky. Ale ani model Plus nerozjel prodeje nijak výrazně.

Po Plusku přišel v roce 1985 model Plus 128 s rozšířenou pamětí, s možností připojit periferie a s novým tříkanálovým zvukovým generátorem AY-3–8910. Skvělý počítač, ovšem s drobnými nekompatibilitami (o něco rychlejší procesor například). V květnu 1985 Sinclair oznámil, že hledá investora, ovšem jednání zkrachovala a 7. dubna 1986, čtyři roky po úspěchu ZX Spectra, Sinclair prodává svou počítačovou výrobu včetně značky “Sinclair” konkurenčnímu Amstradu.

Samotný Sir Clive pak ještě vyvinul a vyrobil počítač Z88, ale už ne pod značkou Sinclair. Místo toho použil značku Cambridge Computer. Z88 byl jeden z prvních počítačů kategorie “laptop”. Kromě toho vyvíjel elektromobil, elektrokolo, kapesní televizi a další zajímavé věci, které bohužel končily často neúspěchem. Po sérii takových neúspěchů nakonec firma utlumila svou činnost a od roku 1997 je jediným zaměstnancem Sinclair Research Ltd. právě Sir Clive Sinclair.

Mimochodem, konkurentovi Currymu s Acornem se vedlo o něco lépe. Sice jej taky postihl propad prodejů domácích počítačů v polovině 80. let, ale podařilo se mu naskočit do vlaku nových strojů. Říká se, že na poslední chvíli, když byl zoufalý ze skladů plných neprodejných počítačů, mu jeho vývojáři předvedli, s čím si už delší dobu hráli: počítač, postavený na vlastním mikroprocesoru. Dostal jméno Archimedes a poměrně úspěšně konkuroval Amigám, Atari ST či Macintoshům. A ten mikroprocesor s RISCovou architekturou, který jej poháněl, se jmenoval Acorn RISC Machine – zkráceně ARM. A ano, je to tentýž ARM, který známe dodnes – respektive přímý předchůdce dnešních modelů.

Spectrum zatím žilo pod Amstradem dál vlastním životem. Amstrad připravil ještě v 80. letech rozšířené modely Spectra 128 pod označením +2 a +3. Tyto modely měly zabudovaný magnetofon (+2) nebo disketovou mechaniku (+3). Bohužel už přišly pozdě, na vzestupu byly šestnáctibitové stroje, navíc disketová mechanika nebyla 3.5”, ale 3” – v tom Amstrad vsadil na špatného koně, a tak se postupně oficiální historie počítačů se značkou Sinclair uzavřela. Pochodeň pak zkoušelo nést několik výrobců, nejviditelněji asi MGT se svým Sam Coupé, ale většího komerčního úspěchu se nedočkali.

Ovšem ta neoficiální historie, ta nadšenecká, žije dál. Nadšenci stále staví nové klony, jsou k dispozici desítky návodů, jak Spectrum implementovat ve FPGA nebo jinak, jak nahradit ULA moderním hardwarem, nadšenci připojují moderní periferie jako SD karty nebo WiFi… Spectrum žije, a vypadá to, že mu to ještě nějaký čas vydrží. Takže: Na zdraví!

Zdroje a odkazy:

Vstoupit do diskuse (19 názorů)

Martin Malý

Sleduje, popularizuje a učí moderní webové technologie (HTML5 a podobné). Popularizuje nové nástroje a elektroniku, provozuje weby, sleduje dění na internetu, píše o něm a komentuje ho.