Historie osmibitových mikropočítačů vyráběných v SSSR

Pavel Tišnovský 17. 6. 2010

V dnešní části seriálu o historii výpočetní techniky tématicky částečně navážeme na předchozí části, v nichž jsme se zabývali výpočetní technikou navrhovanou a vyráběnou v bývalém Sovětském svazu. Představíme si totiž první osmibitový mikropočítač, který v SSSR vznikl. Jedná se o počítač Achát, původním názvem Agat neboli v azbuce АГАТ.

Obsah

1. Historie osmibitových mikropočítačů vyráběných v SSSR

2. Achát – první mikropočítač vyrobený v SSSR

3. Základní technické parametry počítače Achát

4. Nekompatibilita mezi grafickými subsystémy počítačů Achát a Apple II

5. Textové a grafické režimy počítačů Apple II

6. Textové a grafické režimy počítače Achát

7. Obsah další části seriálu

8. Odkazy na Internetu

1. Historie osmibitových mikropočítačů vyráběných v SSSR

V předchozích částech tohoto seriálu jsme se mj. zabývali historií výpočetní techniky navrhované či vyráběné v Sovětském svazu. Popsali jsme si jak elektronkové sálové počítače vyráběné v padesátých a šedesátých letech minulého století (modely MESM, Strela-1 či Setuň), tak i mainframy a minipočítače založené na technologii diskrétních polovodičových součástek, tj. diod a tranzistorů (jedná se zejména o stroje Ural-11, Ural-14 a Ural-16). Také jsme si alespoň ve stručnosti popsali minipočítače řady SMEP (Systému malých elektronických počítačů). Mezi výrobce počítačů řady SMEP patřily i podniky z ČSSR, NDR, Bulharska, Maďarska a samozřejmě i ze SSSR. Do řady SMEP 1 (vývojově starší technologie) jsou zařazeny například minipočítače SM 3/20 a SM 4/20, v modelové řadě SMEP 2 (novější technologie) pak minipočítače SM 52/11 a SM 52/12 (inspirovaný VAXem) i mikropočítače SM 50/40 a SM 50/50. Poslední dva zmiňované modely jsou založeny na osmibitovém resp. šestnác­tibitovém procesoru a v mnoha ohledech se odlišují od zbylých systémů.

ibm3_

Obrázek 1: Počítač EC 1021 vyráběný v ČSSR, který pro svoji instalaci vyžadoval klimatizovaný sál o ploše cca 150 m2 (mnoho dalších modelů EC i originální IBM System/360, na nichž byla řada EC založena, však pro svoji činnost potřebovaly mnohem větší prostory).

Kromě relativně úspěšného projektu SMEP byl v zemích RVHP zahájen další společný projekt takzvaného Jednotného Systému Elektronických Počítačů (JSEP), v azbuce Единая система электронных вычислительных машин (jedinaja sistema elektronich vyčíslitelnych mašin). Počáteční dvě písmena názvu tohoto projektu v azbuce se používaly i pro označování jednotlivých počítačů, tj. znaky EC (zdánlivě se jedná o latinku) jsou ve skutečnosti znaky převzaté z azbuky („je“ a „s“). V rámci projektu JSEP vznikly tři řady poměrně výkonných, ale taktéž velkých a drahých sálových počítačů označovaných jednoduše čísly, tj. JSEP-1, JSEP-2 a JSEP-3. Počítače JSEP byly vyráběny po dlouhou dobu, takže první modely byly ještě vybaveny feritovou pamětí, zatímco modely novější již pamětí polovodičovou.

ibm3_

Obrázek 2: Model počítače EC 1045, na němž jsou patrné jeho jednotlivé moduly – procesorová jednotka, vnější paměti atd.

Ovšem na konci sedmdesátých a především na začátku osmdesátých let minulého století začalo být zřejmé, že se výpočetní technika začíná přesouvat z klimatizovaných výpočetních sálů do jednotlivých podniků či úřadů; na Západě dokonce, spolu s nabídkou počítačů Apple-1, Commodore PET či Sinclair ZX80, začal vznikat trh s domácími počítači, které bylo v některých případech možné použít i v kancelářích. Na tuto velmi podstatnou změnu v chápání výpočetní techniky začaly reagovat i představitelé států RVHP, samozřejmě včetně Sovětského svazu. V ČSSR vzniklo poměrně velké množství školních a domácích osmibitových mikropočítačů, z nichž některé jsme si již popsali. Podobná situace panovala i v SSSR, dokonce se stejným (a možná i přísnějším) omezením týkajícím se praktické nemožnosti koupit si některé typy počítačů do soukromého vlastnictví. V SSSR vznikly jak zcela unikátní typy osmibitových mikropočítačů, tak i různé klony strojů vyráběných v USA i západní Evropě. Dnes si popíšeme počítač Achát (Agat) (klon Apple II). Na tuto část navážeme dalším dílem, ve kterém bude popsán počítač Hobbit (klon ZX Spectra), Vector-06C a další klon ZX-Spectra – počítač Pentagon.

pc6702

Obrázek 3: Domácí osmibitový mikropočítač ZX80. V průběhu jediného roku, kdy byl tento počítač vyráběn, se prodalo cca 70000 kusů, což bylo na tehdejší dobu velmi vysoké číslo. Právě tento stroj zahájil v Evropě revoluci domácích osmibitových počítačů dostupných téměř pro každého.

2. Achát – první mikropočítač vyrobený v SSSR

Prvním typem osmibitového mikropočítače, se kterým se v dnešním článku seznámíme, je stroj nazvaný Achát (v ruštině АГАТ, po přepisu do latinky Agat, v dalším textu se budu snažit používat počeštěnou variantu názvu). Jedná se o vůbec první mikropočítač, který byl v SSSR na základě patnáctiletého centrálního plánu výuky výpočetní techniky na základních a středních školách vyroben, ovšem z technologického hlediska nejde o zcela původní architekturu, protože se jeho tvůrci při návrhu „inspirovali“ počítačem Apple II, s nímž je Achát do jisté míry kompatibilní (první modely spíše v menší míře, u dalších modelů je již kompatibilita na poměrně vysoké úrovni). „Inspirace“ počítačem Apple II šla dokonce tak daleko, že v paměti ROM Achátu bylo možné najít jméno Steve „Woze“ Wozniaka, stejně jako v ROM původního Apple II. Právě z tohoto důvodu se počítači Achát neoficiálně říkalo „jabločko“ (malé jablíčko).

Obrázek 4: Osmibitový mikropočítač Achát v červené variantě.

První model počítače Achát byl představen již v roce 1983, ovšem jeho sériová výroba se rozjela až v roce následujícím a poslední modely tohoto počítače byly vyráběny ještě na začátku devadesátých let minulého století. V tabulce zobrazené pod tímto odstavcem jsou uvedena typová čísla čtyř modelů počítačů Achát spolu s jejich stručnými charakteristikami. Z hlediska počtu vyrobených kusů byl nejhojnějším modelem Achát-7 následovaný Achátem-9, který byl současně po technologické stránce nejdokonalejší. Nyní již následuje slíbená tabulka:

Model (označení) Stručný popis
Achát-4 model z roku 1983 bez možnosti rozšiřování, existuje jen málo dochovaných kusů tohoto počítače
Achát-7 vyráběn masově od roku 1986, nabízí možnosti rozšiřování, existuje k němu například karta zaručující téměř 100% kompatibilitu s Apple II
Achát-8 zmodernizovaná varianta verze 7
Achát-9 poslední verze s novými grafickými režimy, rozdílnou správou paměti, šesti expanzními sloty (pro rozšíření paměti, sériový port, ovladače disků, síťovou kartu apod.)

Obrázek 5: Pohled do nitra počítače Apple II. V zadní části můžeme vidět sloty určené pro připojení přídavných karet.

3. Základní technické parametry počítače Achát

Podobně jako mikropočítače Apple II, byly i počítače Achát založeny na známém osmibitovém mikroprocesoru MOS 6502, což je ovšem v případě stroje vyráběného v zemích RVHP spíše neobvyklé, protože v těchto státech se konstruktéři zaměřovali především na procesory kompatibilní původně s mikroprocesorem Intel 8080 a posléze se Zilogem Z80. První modely Achátu byly kvůli nedostupnosti procesoru MOS 6502 v SSSR vybaveny vícečipovým procesorem založeným na řadě 588 emulujícím instrukční sadu 6502ky. Některé instrukce ovšem kvůli nedokonalé emulaci měly rozdílné časování, což způsobovalo problémy například při převodu programů či utilit, které na přesné době trvání určitých instrukcí měly založen svůj algoritmus (například se jedná o programové ovládání kazetového datarekordéru nebo disketové jednotky). Další modely počítače Achát již byly vybaveny skutečným procesorem MOS 6502, takže kompatibilita s mikropočítačem Apple II byla na mnohem lepší úrovni, než u prvních modelů.

Obrázek 6: Počítač Achát-7. Při pohledu na tuto fotografii je zřejmé, že se hlavní deska počítače nacházela v samostatné skříni oddělené od klávesnice. V počítačové skříni navíc byla zabudována disketová jednotka pro diskety o průměru 5 1/4 palce.

Většina počítačů Achát byla uživatelům (tj. především školám a podnikům) dodávána s 64 kB paměti RAM, ovšem po rozšíření těchto strojů do škol a posléze i do technologických firem vzniklo několik návodů, pomocí nichž si uživatelé mohli kapacitu operační paměti zvýšit na 128 kB nebo i na vyšší hodnoty. Rozšířená RAM se používala například při kopírování souborů, práci s databázemi resp. spíše kartotékami (jednotabulkovými databázemi) a taktéž v některých textových editorech. Vzhledem k nedostatku vhodných paměťových čipů se paměťový subsystém počítačů Achát v několika ohledech odlišoval od Apple II; zejména se to týkalo časování přístupu do paměti (další zdroj problémů při portaci aplikací). Klávesnice, mimochodem poměrně kvalitní (především u novějších modelů, tj. Achátu-7, Achátu-8 a Achátu-9), měla na alfanumerických klávesách natištěné jak znaky latinky s rozložením QWERTY, tak i znaky z azbuky. Funkční klávesy měly popisky vyvedené azbukou.

Obrázek 7: Počítač Achát-9 již vypadá jako skutečný osobní počítač a nikoli počítač domácí (který měl většinu své elektroniky zabudovanou přímo v klávesnici).

K počítačům Achát bylo možné připojit, podobně jako k dalším typům osmibitových mikropočítačů, kazetový datarekordér a taktéž disketovou jednotku pracující s běžnými disketami o průměru 5 1/4 palce (u modelu 4 a 7 bylo možné připojit jen jednu disketovou jednotku, posléze jednotky dvě). Zajímavé je, že disketová jednotka byla založena na bulharském výrobu EU-5088.02, což je řadič odvozený od EC-5088 (kopie Wozova Disku-II) s upraveným zapojením. K zobrazování textových i grafických dat bylo možné použít buď monitor kompatibilní s grafickou kartou EGA nebo taktéž běžný televizor, ovšem pro použití grafických režimů s vyšším rozlišením (viz další kapitoly) byl vyžadován monitor, protože televizory neměly tak velkou šířku pásma nutnou pro práci s těmito režimy.

Obrázek 8: Programovací jazyk RAPIRA spuštěný na počítači Achát. Tento procedurální programovací jazyk podobný Pascalu (a částečně céčku) byl v SSSR vyvinut pro potřeby výuky programování. Kromě ruskojazyčné verze existovala i verze s anglickými a moldavskými klíčovými slovy.

4. Nekompatibilita mezi grafickými subsystémy počítačů Achát a Apple II

V předchozí kapitole jsme si řekli, že jednou ze snah konstruktérů počítačů Achát bylo dosažení kompatibility s osmibitovými mikropočítači Apple II. Kompatibilita mezi oběma typy počítačů byla díky použití podobné ROM i mikroprocesoru MOS 6502 sice do značné míry zachována, ale grafický subsystém těchto počítačů se od sebe v mnoha ohledech odlišoval, což znamenalo, že se původní aplikace musely poměrně zásadním způsobem přepisovat, aby byly na počítačích Achát použitelné. Před popisem grafického subsystému počítačů Achát si alespoň ve stručnosti připomeňme, jakým způsobem byl navržen grafický subsystém počítačů Apple II, na němž se velkou měrou podílel Steve „Woz“ Wozniak s jeho minimalistickou filozofií (jednou z mála nevýhod Wozniakova řešení byla poměrně značná závislost barevného zobrazení na televizní normě NTSC, což znamenalo, že pro televizory pracující v normě PAL či SECAM bylo nutné počítače Apple II netriviálním způsobem upravovat).

Obrázek 9: Grafický editor běžící na počítači Achát v monochromatickém grafickém režimu.

5. Textové a grafické režimy počítačů Apple II

Osmibitové mikropočítače Apple II nabízely uživatelům i programátorům několik textových a grafických režimů. Základem byl textový režim, ve kterém se zobrazovalo 40 znaků na jednom textovém řádku a počet textových řádků byl roven 24. Znaky byly v tomto textovém režimu definovány v rastru pouhých 5×7 pixelů (plus okraj o šířce jednoho pixelu), přičemž pro zakódování každého znaku bylo použito pouze šest bitů, ostatně podobně jako na dalším osmibitovém počítači – ZX-80. To mimo jiné znamenalo, že se zobrazovala pouze velká písmena (verzálky), číslice a některé další znaky z podmnožiny ASCII kódu. Při zobrazování azbuky (cyrilice) bylo omezení na znaky definované v rastru 5×7 poměrně závažné kvůli špatné čitelnosti některých znaků. Například se jedná o tvarově komplikované znaky Ж, Ш a Щ.

Obrázek 10: Grafický režim počítače Apple II.

Kromě textového režimu bylo možné použít dva režimy grafické. První režim zobrazoval grafiku v rastru pouhých 40×48 pixelů, každý pixel však mohl nabývat jedné z patnácti předdefinovaných barev (šestnáctý barevný odstín odpovídal černé barvě). Vzhledem k velmi nízkému rozlišení, které spíše odpovídá pseudografice, se tento barvový režim příliš často nepoužíval, i když si Woz myslel, že bude využíván například pro tvorbu her (skutečně – mít na jedné obrazovce současně zobrazeno patnáct různých barev bylo poměrně neobvyklé ještě cca pět let po vzniku počítače Apple II). Ve druhém grafickém režimu se grafika zobrazovala v rastru 280×192 pixelů. K dispozici přitom byly čtyři pevně dané barvy (černá, bílá, zelená a fialová), další modely počítače Apple II však dokázaly zobrazit až šest barev. Grafika se generovala programově, tj. čtením jednotlivých pixelů do posuvného registru a postupným vysouváním jednotlivých bitů do VF modulátoru.

Obrázek 11: Na textu v dolní části obrazovky hry Wasteland jsou patrné chyby způsobené color burstem na televizoru pracujícího v normě NTSC. Steve „Woz“ Wozniak využíval vlastnosti modulace použité u NTSC k přidání dalších dvou barev do původně čtyřbarevného grafického režimu.

6. Textové a grafické režimy počítače Achát

Na rozdíl od počítačů Apple II s jedním textovým a dvěma grafickými režimy se v počítačích Achát používal grafický subsystém, který umožňoval práci ve dvou textových režimech a třech režimech grafických. U grafických režimů je zajímavé, že měly shodné horizontální i vertikální rozlišení, ovšem poměr stran obrazu na monitoru či televizi je roven přibližně 4:3, což znamená, že jednotlivé pixely nemohly být čtvercové, ale byly natažené ve vodorovném směru. Všechny screenshoty obrazovek počítače Achát uvedené v tomto článku tedy musely projít konverzí, proto se nejedná o přesné kopie 1:1.

Obrázek 12: Ukázka možností osmibarevného textového režimu 32×32 znaků.

Základní vlastnosti všech pěti režimů dostupných na počítačích Achát jsou vypsány v následující tabulce:

Typ režimu Rozlišení Počet barev
textový 32×32 znaků 8
textový 64×32 znaků monochromatický
grafický 64×64 pixelů 16
grafický 128×128 pixelů 16
grafický 256×256 pixelů monochromatický

Obrázek 13: Možnosti monochromatického textového režimu 64×32 znaků.

Nejnovější dva modely počítačů Achát, tj. Achát-7 a Achát-9, navíc díky větší kapacitě paměti, kterou bylo možné rezervovat pro grafický framebuffer, nabízely další dvojici grafických režimů. Tyto režimy jsou vypsané v následující tabulce (zajímavé je, že původní „low-res“ grafický režim s rozlišením 64×64 pixelů přestal být podporován):

Typ režimu Rozlišení Počet barev
grafický 256×256 pixelů 4
grafický 512×256 pixelů monochromatický

Obrázek 14: Šestnáctibarevný grafický režim s rozlišením 128×128 pixelů.

Obrázek 15: Monochromatický grafický režim s rozlišením 512×256 pixelů.

Obrázek 16: Čtyřbarevný grafický režim s rozlišením 256×256 pixelů.

Obrázek 17: Textový editor spuštěný na počítači Achát v monochromatickém textovém režimu 64×32 znaků.

7. Obsah další části seriálu

V následující části seriálu o historii výpočetní techniky se budeme zabývat popisem dalších osmibitových školních i domácích mikropočítačů, které byly oficiálně či „na koleně“ vyráběny v Sovětském svazu. Jedná se především o počítač Vector-06C založený původně na procesoru Intel 8080 a v novějších verzích taktéž na procesoru Zilog Z80 (popř. jeho „turbo“ verzích s 6 či dokonce 12 MHz), ale také o pravděpodobně technicky nejdokonalejší klon ZX Spectra, který byl v bývalých zemích RVHP vytvořen – počítač Pentagon.

Obrázek 18: Rekonstruovaný počítač Vector-06C.

Obrázek 19: Dobový článek o osmibitovém počítači Hobbit.

8. Odkazy na Internetu

  1. Agat computer
    http://en.wiki­pedia.org/wiki/A­gat_computer
  2. Agat 7
    http://www.old-computers.com/MU­SEUM/computer­.asp?st=1&c=509
  3. Agat 9
    http://www.old-computers.com/MU­SEUM/computer­.asp?c=510
  4. Osobní počítač Achát
    http://www.com­puter-museum.ru/his­tussr/agat_pc­.htm
  5. Hobbit nostalgia page
    http://www.ta­runz.org/~vas­silii/Hobbit/
  6. Hobbit (computer)
    http://en.wiki­pedia.org/wiki/Hob­bit_%28computer%29
  7. Rage Hard!
    http://www.ys­rnry.co.uk/ar­ticles/ragehar­d0990.htm
  8. Rage Hard! (2)
    http://www.ys­rnry.co.uk/ar­ticles/ragehar­d0191.htm
  9. ZX Hobbit (rusky)
    http://zxdimsla­.chat.ru/ZXHOB­BIT/title.htm
  10. Science, technology, and ecopolitics in the USSR (kniha)
    http://books.go­ogle.com/book­s?id=rrULmz5IV­ZQC&pg=PA71&dq=a­gat+computer&cd=6#v=o­nepage&q=agat%20com­puter&f=false
  11. Vector-06C
    http://en.wiki­pedia.org/wiki/Vec­tor-06C
  12. Generations of the COMPUTERS: From lamp „monsters“ to integrated chips
    http://www.bashe­du.ru/konkurs/tar­hov/english/ge­nerat.htm
  13. Computing and cybernetics in CEE
    http://www.bu­rundi.sk/monos­kop/index.php/Com­puting_and_cy­bernetics_in_CEE
  14. Tribute to the Soviet Computing – Part I
    http://www.you­tube.com/watch?v=1Zx4NE­AAt-E&feature=related
  15. Timeline of Computer History
    http://www.com­puterhistory.or­g/timeline/
  16. Russian Virtual Computer Museum: Strela Computer
    http://www.com­puter-museum.ru/english/stre­la.htm
  17. Russian Virtual Computer Museum: General-Purpose Automatic Digital Computer „Ural-11“
    http://www.com­puter-museum.ru/english/u­ral11.htm
  18. ES EVM
    http://en.wiki­pedia.org/wiki/ES_EVM
  19. History of computer hardware in Soviet Bloc countries
    http://en.wiki­pedia.org/wiki/His­tory_of_compu­ter_hardware_in_com­munist_countri­es
  20. Rapira (programovací jazyk)
    http://en.wiki­pedia.org/wiki/Ra­pira
  21. Rapira language (anglicky)
    http://ershov­.iis.nsk.su/ar­chive/eaindex­.asp?did=7653&l­ang=2
Našli jste v článku chybu?
Podnikatel.cz: OSA zdraží, ale taky přidá nový poplatek

OSA zdraží, ale taky přidá nový poplatek

Vitalia.cz: Vakcína Cervarix je oficiálně i pro chlapce

Vakcína Cervarix je oficiálně i pro chlapce

Lupa.cz: Kdo vykrádá LinkedIn? Zjistit to má soud

Kdo vykrádá LinkedIn? Zjistit to má soud

DigiZone.cz: Reklamní výdaje rostou. Nejméně tisk

Reklamní výdaje rostou. Nejméně tisk

Podnikatel.cz: Pozor na vykuky, imitují služby České pošty

Pozor na vykuky, imitují služby České pošty

Měšec.cz: Kurzy platebních karet: vyplatí se platit? (TEST)

Kurzy platebních karet: vyplatí se platit? (TEST)

Lupa.cz: Milý deníčku, teď mi tě bude psát aplikace

Milý deníčku, teď mi tě bude psát aplikace

DigiZone.cz: Vláda schválila digitální vysílání ČRo

Vláda schválila digitální vysílání ČRo

Podnikatel.cz: Novela zákoníku práce. Řeší homeworking

Novela zákoníku práce. Řeší homeworking

DigiZone.cz: ČTÚ červenec: rušení trochu vzrostlo

ČTÚ červenec: rušení trochu vzrostlo

Lupa.cz: Co vzal čas: internetové kavárny a herny

Co vzal čas: internetové kavárny a herny

DigiZone.cz: Prima a vznik slovenského kanálu

Prima a vznik slovenského kanálu

Vitalia.cz: Galerie: Strouhanka ze starých rohlíků? Kdepak

Galerie: Strouhanka ze starých rohlíků? Kdepak

Měšec.cz: Platíme NFC mobilem. Konečně to funguje!

Platíme NFC mobilem. Konečně to funguje!

DigiZone.cz: Skylink přepracoval web

Skylink přepracoval web

Lupa.cz: Měřičům síly hesla se nedá věřit. Víte proč?

Měřičům síly hesla se nedá věřit. Víte proč?

Měšec.cz: Se stavebkem k soudu už (většinou) nemusíte

Se stavebkem k soudu už (většinou) nemusíte

Měšec.cz: Co když na dovolené přijdete o kartu?

Co když na dovolené přijdete o kartu?

Měšec.cz: TEST: Vyzkoušeli jsme pražské taxikáře

TEST: Vyzkoušeli jsme pražské taxikáře

Vitalia.cz: Syfilis: To není „nemoc z lásky“

Syfilis: To není „nemoc z lásky“