Sinclair Maniac Blog

Narazil jsem na rozhovor s jedním z autorů velice pěkného projektu ZX Spectrum Next. Projekt mají na svědomí dva brazilští retro maniaci Victor Trucco a Fabio Belavenuto. Projekt ZXS Next vychází z jejich staršího projektu TBBlue a využívá nejnovějších součástek a materiálů pro vytvoření moderní verze ZX Spectra.

Celý projekt je plně open-sourcový, takže autoři poskytují veškeré HW i SW podklady pro možnost vlastního rozšiřování a úprav.

Počítač disponuje RGB, VGA a HDMI výstupy obrazu. Pro HDMI výstup je uvnitř použit Raspberry Pi Zero, který je přes GPIO připojen k expanznímu portu Nextu. Při každé změně ve video RAM je aktualizován framebufer v Raspberry a změna se ihned projeví na HDMI výstupu. A jelikož je Raspberry v tomto případě lopatou na komáry, má velké rezervy pro další případné použití. Autoři uvažují o vytvoření ovladačů, které by umožnily použít Raspberry jako koprocesor k Z80 CPU uvnitř ZXS Next. To by např. umožňovalo renderovat 3D OpenGL snímky, které by se následně převáděly do videopaměti počítače. A tak by na této platformě mohly vznikat hry jako Minecraft nebo Quake pro Spectrum, akcelerované pomocí interního Raspberry Pi.

Next disponuje i klasickým rozhraním MIC a EAR pro připojení kazeťáku (2x zásuvka pro mono jack 3.5mm). Takže hardcore Spectristi si zde přijdou na své v plném rozsahu svého retro šílenství. Alternativou je zde vestavěný slot na SD kartu, která práci se soubory výrazně urychlí a podobné varianty jsou dnes již standardem (viz např. DivIDE).

Vnější design má na svědomí proslulý designer Rick Dickinson, který kdysi vytvářel nadčasový vzhled všech počítačů firmy Sinclair (ZX80, ZX81, ZX Spectrum, QL, Microdrive, ...). Výsledkem jeho práce při designu ZX Spectrum Next je opět líbivý, nadčasový a moderně vypadající počítač, který ale funkčností odpovídá historickému ZX Spectru 128 s mnoha rozšířenými možnostmi. Čili pro nadšence a sběratele jasná koupě.

Počítač by se měl začít prodávat v první polovině roku 2018 a měl by stát méně než 180 liber, což byla zaváděcí cena ZX Spectra 128 při jeho uvedení na britský trh v roce 1986. Snahou výrobců bude snížit cenu až na zhruba 100 liber, podle poptávky a pokud se podaří nalézt levnější dodavatele součástek a výrobce dílů. Hlavně klávesnic a plastových krytů.

Níže je videoprezentace prototypové desky, která je základem počítače ZX Spectrum Next. Video komentuje portugalsky přímo Victor Trucco (s anglickými titulky).

Aktualizováno 18.5.2017

Projekt ZXS Next je již na Kickstarteru rozjetý v plném proudu. Základní metu 250 tisíc liber se záložníkům podařilo splatit hned po prvním dnu od zveřejnění. Takže autoři projektu mají nyní volnou ruku a finance na další vylepšování návrhu stroje. Příslušné sumy by se měly lidem začít strhávat z účtů po skončení kampaně na Kickstarteru (23.5.2017).

Henrique Olifiers, autor projektu na Kiscktarteru, ve svých pravidelných mailových newsletterech informuje o každém pokroku a vylepšení počítače. Následují některé z těchto informací, doplněné o mé rozšiřující poznámky.

Standardně nelze na Kickstarteru koupit/rezervovat naráz více kusů ZXS Next, ale autoři toto omezení obešli a vytvořili nabídku dvou kusů za 340 liber. Což vychází na jeden kus levněji než při samostatném nákupu jednoho kusu za 175 liber. Takže pokud se domluví dva lidé, mohou na tom ušetřit.

Ceny jednotlivých nabízených variant ZXS Next jsou následující:

• Pouze deska ZXS Next - 99 liber + 20 liber poštovné do Česka (celkem 119 liber = 3665 Kč)
• Standardní ZXS Next - 175 liber + 25 liber poštovné do Česka (celkem 200 liber = 6160 Kč)
• ZXS Next Plus (doplněný o RTC hodiny + wifi) - 215 liber + 25 liber poštovné do Česka (celkem 240 liber = 7392 Kč)
• ZXS Next Accelerated (verze Plus doplněná o Raspberry Pi Zero) - 230 liber + 25 liber poštovné do Česka (celkem 255 liber = 7853 Kč)

Jinak za 5 tisíc liber (cca 154 tisíc Kč) se dá stále ještě pořídit první vyrobený kus ZXS Next s autentickým certifikátem a podpisy všech členů týmu uvnitř počítače, dále dvě podepsané prototypové desky (Issue 0 a 1), vaše jméno v nastavovací obrazovce (BIOSu) počítače, možnost účasti na večeři s vývojáři projektu, možnost účasti na tech demu (videoprezentaci), které bude připojeno ke každému prodanému kusu počítače a které ukazuje jeho možnosti. Kupodivu, zatím si tuto výhodnou nabídku nikdo nezvolil...

Podle posledních informací přejdou autoři projektu na větší FPGA čip, který umožní další hardwarová rozšíření a doplňky. Momentálně experimentují s čipem SID z Commodore 64. To tu ještě nebylo. ZXS Next má v základní sestavě tři zvukové čipy AY-3-8912 ve stereu a nyní by měl přibýt ještě slavný SID. To bude tedy dělo!

Co se týče her napsaných speciálně pro ZXS Next, tak do toho se angažuje hlavně slavný vývojář Jim Bagley, který kdysi napsal hry jako Cabal nebo Midnight Resistance. A podle posledních informací se do vývoje zapojí i bratři Oliverové - tvůrci slavné série Dizzy. Takže se můžeme dočkat verze hry Dizzy s vícekanálovým stereozvukem a pokročilými grafickými efekty.

Aktualizováno 23.8.2017

Otázky a odpovědi (FAQ) - převzato z Kickstarteru

Bude v zásilce přiložen i napájecí zdroj? A bude fungovat i v zemi X?

Všechny verze ZXS Next budou mít přiložený napájecí zdroj, kromě varianty 'Just The Board' (pouze samotná deska). Půjde o standardní zdroj 9V, 2A, 100-240V s několika typy AC vidlic pro různé země. Napájecí konektor bude standardní jako u originálního ZX Spectra, pouze polarita bude opačná (kladný pól uvnitř).

Bude turborežim 7MHz vyžadovat akcelerátor Raspberry Pi Zero?

Ne, standardní Next je již akcelerovaný na 7MHz. RPi akcelerátor jej urychluje na 1GHz s 512MB RAM.

Bude možné dodatečně instalovat RTC a WiFi moduly?

Ano, jde o standardní komponenty na trhu a dají se sehnat od různých dodavatelů na webu, od Mousera až po eBay. WiFi je modul ESP 8266 a RTC sestává z držáku baterie, baterie, krystalu a čipu DS1307.

Bude možné v budoucnu koupit samotné skříňky (obaly) pro ZXS Next? Pro ty, kdo si zakoupí jen samotnou desku?

Ano, bude to možné. Není to sice v nabídce na Kickstarteru, ale má smysl je nabízet později v online obchodě. Nicméně mějte na paměti, že na Kickstarteru se prodává téměř za výrobní ceny, kdežto kdekoliv jinde budou později ceny podstatně vyšší.

Bude k počítači dodáván manuál?

Ano, originální manuál k ZX Spectru bude rozšířen o detailní dokumentaci k novým videorežimům a přidaným funkcím u nového stroje. V plánu je dodávání manuálu v PDF nebo, po dosažení dostatečné výše finančních záloh na Kickstarteru, budou přikládány tištěné manuály.

Je Next kompatibilní se Samem Coupé?

Ne, momentálně není. Můžeme to přidat později do firmwaru, ale v současnosti tohle není mezi prioritami.

Interní speaker (reproduktor): bude ve standardní výbavě?

Ne, speaker si musí doplnit zákazník sám. Next má zvuk vyvedený přes HDMI a výstupní audio-jack zásuvku. Interní repráček je zde jako volitelné vybavení a hardcore uživatelé, milující pípání, si jej mohou doplnit.

NTSC vs. PAL: jak to bude řešené?

Next lze přepínat mezi 50Hz (PAL) a 60Hz (NTSC) pomocí setupu. Obě frekvence jdou na RGB výstup. Obě fungují s VGA a HDMI.

Co bude mít na starost akcelerátor Raspberry Pi Zero (RPi)?

RPi se v Nextu chová jako 'koprocesor' k Z80. V základu čeká na příkazy a plní je. Například jsme RPi používali k monitorování videopaměti Nextu a zobrazování jejího obsahu přes HDMI port u RPi. Toto již není potřeba, protože jsme osadili HDMI přímo na hlavní desku Nextu, ale ilustruje to, co vše se s tím dá dělat.

Máme v plánu použít RPi pro USB porty, akcelerované matematické výpočty, provozování grafických knihoven (např. 3D processing), použít jeho paměť jako RAMdisk, atd. Ovladače pro tyto funkce se momentálně píší a budou poskytovány jako opensource, takže je komunita bude moci rozšiřovat o další funkce.

Proč Next neběží rovnou na nějaké vyšší frekvenci, např. 14MHz, 28MHz nebo 50MHz?

Procesor Spartan SLX16 FPGA v Nextu běží na 50MHz. Takže ano, můžeme snadno nechat běhat procesor (Z80) mnohem rychleji než u současných 3.5MHz a 7MHz režimů.

Problém je, že ostatní komponenty, ze kterých se skládá ZX Spectrum (např. ULA), nebyly nikdy určeny pro provoz na vyšších frekvencích než 3.5MHz. Aby mohl procesor běžet na vyšší frekvenci, je třeba dbát zvýšené opatrnosti a použít nové přístupy, aby vše bylo v harmonii, aby sedělo časování, bez porušení kompatibility a funkcionality.

Je jistě možné provozovat Next na 14MHz vložením čekacích stavů a udržet kompatibilitu s ULA, s časováním paměti, atd. Aktuálně se tímto zabýváme, ale nemůžeme zatím nic slibovat, protože jsme s tímto ještě nedosáhli úspěchu i když se to jeví velice nadějně (koncem června 2017 se objevila informace, že již byly úspěšně otestovány turborežimy 14MHz a 28MHz a bude možné je zvolit v nastavení Nextu).

Znamená FPGA emulaci?

Ne, to vůbec ne. FPGA je technologie, se kterou lze pomocí hardwarových prostředků vytvořit repliku původního hardware zcela shodných vlastností jako původní hardware.

O FPGA technologii existuje mnoho informací (např. na Wikipedii), ale dovolte mi malé vysvětlení jak to vlastně funguje.

Každý procesor (Z80, 8080, atd.) je sestaven z mnoha tranzistorů. Hlavní rozdíl mezi procesorem A a procesorem B je v množství tranzistorů, ze kterých se skládá a také jak jsou tyto tranzistory navzájem propojeny a tvoří tak různé obvody plnící různé funkce.

Představte si FPGA jako matici (mřížku) z tranzistorů, podobně jako u procesoru, pouze s tím rozdílem, že propojení mezi tranzistory nejsou pevná (vypálená do křemíku). Místo toho se tato propojení realizují na základě instrukcí z firmwaru. Takže FPGA může být libovolně transformován na různé obvody a procesory.

V zásadě dnes každý procesor začne svůj život jako FPGA prototyp. Inženýři navrhují a testují procesory v FPGA formátu. Po řádném otestování teprve zahájí masovou výrobu procesorů, protože FPGA jsou mnohem dražší než standardně vyráběné procesory 'fixované' do křemíku. I když jsou FPGA mnohem dražší, mají smysl pro menší projekty jako je Next, kde nevyrábíme řekněme milión procesorů na prodej.

Není absolutně žádný rozdíl ve funkcionalitě mezi procesorem v tradiční podobě a jeho FPGA formě. Oba fungují naprosto stejně.

Aktualizováno 4.12.2017

Vánoce se kvapem blíží a kdo si objednal pouze holou desku ZXS Next, ten ji bude mít už pod stromečkem. Protože tyto desky se začaly rozesílat dle plánu koncem listopadu. Tak informuje vedoucí projektu Henrique Olifiers ve svém pravidelném newsletteru. A navádí budoucí majitele desek na stránky s podrobným popisem jejich zapojení a oživení.

My ostatní se můžeme těšit na své kompletní Nexty, včetně krásných moderních škatulek od designéra Ricka Dickinsona, které ovšem dorazí až na nový rok. Už se moc těším! :)

Na OldCompu je o Nextu sáhodlouhá diskuze, pravidelně aktualizovaná o nové informace.

A pěkný článek je i na Rootu.

A na závěr ještě odkaz na další vyčerpávající informace a odkazy

Parametry pořítače ZX Spectrum Next (převzato z oficiálních stránek)

• Processor: Z80 3.5Mhz, 7Mhz, 14MHz, 28MHz modes
• Memory: 512KB RAM up to 2.5MB
• Video: ULAplus featuring expanded video modes, more colours and sprites
• Video Output: RGB, VGA, HDMI with full audio and video
• Storage: SD Card slot, with DivMMC-compatible protocol
• Audio: 3x AY-3-8912 or FM2149 audio chips (selectable) with stereo output
• Joystick: DB9 compatible with Cursor and Interface 2 protocols (selectable)
• PS/2 port: Mouse with Kempston mode emulation or an external keyboard
• Extras: Multiface functionality for memory access, savegames, cheats etc.
• Tape support: Mic and Ear ports for tape loading and saving
• Expansion: Original external bus expansion port and accelerator expansion port
• Wi-Fi: Serial interface emulated with ESP8266
• Real Time Clock
• Accelerator board: GPU / 1Ghz CPU / 512Mb. Suport for USB connections and a second monitor
• "Anti-Brick": you always can recover from a bad update