Spektráč jako emulátor v FPGA? Proč? No to jsi se zbláznil…
byla před dvaceti lety častá reakce typického spectristy, s vysvětlením: Geniálně jednoduché Spectrum přece změnu nepotřebuje… No, možná trochu ano, zlepšení obrazového výstupu, zvuku, paměti (allram)… a taky lepší klávesnici. Ale pozor! Jen malinké vylepšení, žádné megabajty RAM, jinak to už nebude ZX Spectrum. Dnes je to k pousmání, zejména pokud si tehdejší odpůrci pokroku pořizují Spectrum Next se sprajty, přehráváním MP3 a 4 MB RAM.
Takže si připomeňme, že úspěch elektroniky strojů značky Sinclar ZX Spectrum (a vlastně taky mnoha kompatibilních, vč. současného SpecNextu) nespočíval jen v úsporném provedení, počínaje použitím vadných RAM v gumákovi, z nichž byla zapojena jen funkční polovina čipů. Spectrum se vyznačovalo několika moderními přístupy, jedním z nich byla integrace víceré logiky pro funkce klávesnice, obrazu a zvuku do zákaznického obvodu ULA od firmy Ferranti.
Cesta k SuperULA
U posledního modelu ZX Spectrum +3 (s disketovou jednotkou a režimem allram pro CP/M) se počet vývodů čipu ULA (v pokročilejším pouzdře QFP), zvedl z původních 40 na 100. Pozoruhodná pak byla v letech 1988–89 integrace v počítači SAM Coupé, v němž se spojilo staré Speccy 48K s přidanou grafikou podobnou Atari ST a 6kanálových zvukovým čipem. Pro vylepšení už bylo na vývojové desce potřeba přes 100 brouků, které však u konečného výrobku nahradil právě jeden obrovský čip VLSI.
V druhé polovině devadesátých let pak můžeme za předskokana strojů s FPGA považovat ruský počítač Sprinter s čipem Altera (PLD). V mnoha ohledech byl premiantem, mj. standardním ATX formátem a využitím PC komponent, vč. IDE zařízení. Tento počítač má mód, kdy jsou (většinou) nepotřebné instrukce procesoru Z-80 typu LD A,A používány pro ovládání koprocesoru, např. DMA. Sprinter ani dnes mezi moderními Spectry nezapadne, stále oblíben a amatérsky vyráběn, jeho nejnovější provedení jsou určeny do skříněk mini-ITX.
Pokud vás historie a cesta Specter do FPGA více zajímá, doporučuji ve Wayback Machine vyhledat stroje BadaLoc, Chrome a pro ně inspirativní SpeccyBob, klon z klasických součástek. Dále pak FPGA jádro nazvané ZX One, průkopnické tím, že bylo na počátku tisíciletí dostupné pro více různých FPGA strojů a od začátku podporovalo několik hardvérových vylepšení, které až pak zdomácněly v rozhraních pro původní spektráče. Do síně dokonalých a v tuzemsku populárních strojů dále patří Speccy 2010. Co vše se muselo na cestě k dokonalému klonování ZX Spectra překonat a probádat, najdete v knize „The ZX Spectrum ULA: How to design a microcomputer“ od C. Smithe.
V tomto článku už se nebudu více zabývat historií, kdy PLD/CPLD/FPGA nahrazuje pouze základní ULA. S malým laciným FPGA na vývojové desce si své staré Speccy může „naprogramovat“ každý. Ale i v případě FPGA platí přísloví „nejsem tak bohatý, abych si kupoval laciné věci“. Nad následujícími příklady dosud prodávaných klonů se můžete zamyslet, jaký spectrista jste vlastně byl nebo stále jste a co si od moderního Spectra slibujete.
ZXUNO – co je malé, to je milé
ZXUNO o velikosti desky prvních Raspberry Pi je dodnes stále populární stroj s velkou uživatelskou komunitou. ZXUNO umí mj. spojit parametry klasického Spektra s počítači Timex, vč. grafických módů (tzv. Spectrum SE), dále umí populární ruský klon Pentagon, podporuje spectristickou myš, přidává druhý zvukový čip (šest kanálů), „Turbo“ s více rychlostmi procesoru Z-80 a několik vlastních vylepšení (hrubá, ale roztomilá, grafika „radastan“ bez atributů). ZXUNO potřebuje PC klávesnici a případně také PC myš. Svým kompozitním výstupem však původní staré ZXUNO patří minulosti.
Do nedávna bylo možno v e-shopech najít spoustu variant ZXUNO+, některé v kompaktním provedení s vlastní ZX-klávesnicí. Při pořízení ZXUNO dbejte na to, abyste koupili model s 2MB RAM (nikoliv základní s 512KB). ZXUNO se starým a malým FPGA, v němž zabírá nemalý prostor procesor Z-80, je příkladem omezeného designu, kde už „více spektra“ nepřidáte. Pokud chcete zkusit další vlastnosti, musíte přepnout na jiné jádro. Původně byla výměna jader určena pro instalaci jiných retro strojů (existuje jich cca. 20, včetně herních NES, Sega a Colecovision). Změnit jádro musíte také v případě, pokud chcete zkusit např. Spectrum se zvukovým čipem SAA.
Na vnitřní rozšiřující desku pro ZXUNO se dostali zejména: VGA, MIDI a Wi-Fi. Část komunity vsadila na rozvoj a pokračování ve stroji ZXDOS. ZXDOS se zařadil mezi levnější náhradu herních FPGA konzolí a kromě portování „cores“ z MiSTeru se vyznačoval tím, že o tato jádra žádný vývojář dále nepečoval. Dnes existuje již třetí nástupce, ZXTRES, který se inspiroval u eLeMeNtu ZX koncepcí výměnných desek s FPGA Artix7. Záplava FPGA jader pokračuje také u ZXTRES, pro spectristu je asi nejzajímavější to, že díky modernímu FPGA má kapacitu pro ZX Spectrum Next.
ZX-EVO, Speccy v profi PC formátu
ZX Evolution (ZX-EVO) je starší východní klon ZX Spectra, dodnes podporovaný skupinou nadšenců z NedoPC.com. ZX-EVO je pro mnohé stále zajímavé kompromisem starého a nového, i stavbou ve skříni standardního PC. Na základní desku vedle originální Z80 a 4 MB RAM přidalo sloty ZXBUS určené pro rozšiřující karty. ZX-EVO tedy může řešit vylepšení také postaru, ať už jde o síťovku s USB nebo o zvukovou kartu. České překlady a povídání o ZX-EVO najdete u BruXyho.
Pokud se poohlížíte po ZX-EVO, protože si chcete „v reálu“ zkusit hromady disketových obrazů ze softvérových archivů (soubory TRD a SCL, jsou obdobou páskových TAP), mohl by stejně posloužit menší a mladší Karabas(Pro). Karabas je nejnovější kompaktní klon ruských betadiskových spektráčů (Profi) o rozměru třiapůlpalcové disketové jednotky, s níž může také sdílet kompaktní pouzdro. Karabas je zatím poslední z klonů, které vedle „emulace“ disketovek umožňují přímo připojit i skutečnou jednotku.
SpecNext – typický Sinclair?
ZX Spectrum Next (SpecNext) nepochybně odlišuje od výše uvedených klonů styl a design, vždyť pouzdro SpecNextu má s původními Spectry společného autora. Pro mnohé je tak SpecNext oním kýženým ZX Spectrum +X. Pokud se na vývoj a vlastnosti SpecNextu podíváte pečlivěji, zjistíte, že co se týče Spectra, vývoj hardvéru v FPGA nestíhal sliby ani očekávání uživatelů. Ostatně prodlevy v opravě nedodělků a omezení ve SpecNextu jsou také jedním z důvodů, proč dodnes vznikají nové klony spektráče.
Mezi klady SpecNextu nepochybně patří nádherný a kompaktní design včetně profi klávesnice, na níž si nelámete prsty „při přeřazování“. Člověku, který nespouští jen hry a chce s počítačem „něco zkusit“, přijde na SpecNextu fantastické, že téměř každou část nového hardvéru lze ovládat z rozšířeného BASICu. SpecNext přinesl modernizovaný rozšířený systém, DOS i BASIC, více SD slotů a „ne-emulační“ styl práce s SD kartami, z esxDOSu převzal přímou podporu FAT16 a FAT32. Vaší úvaze ponechávám, zda lze mezi „speccyální“ vymoženosti počítat i RPi coby přídavnou kartu, odlišný procesor Z80N a novou grafiku podobnou spíše herním konzolím (vč. sprajtů, ty má i ZX-EVO).
SpecNext jde už do třetí verze (nazývané KS3) a máme naději, že konečně budou odstraněny nedodělky starších verzí, jako je např. omezení externích periférií (zamknutí ext. busu) na 3,5 MHz, časování videa a rozdíl mezi VGA a HDMI, např. ořez HDMI obrazu nahoře a dole. SpecNext z důvodu ceny vždy volí menší FPGA. Oproti mrňavým FPGA předchozích verzí je nyní konečně přislíben model blížící se úrovni ZXTRES a eLeMeNtu ZX. Ovšem zdá se bez možnosti snadné výměny, takže se časem možná dočkáme KS4.
Nechme se překvapit, k čemu bude větší kapacita FPGA využita, pokud má být KS3 zpětně kompatibilní (vedle KS1 a KS2 existuje ještě klon, N-Go). Každopádně eLeMeNt ZX se do SpecNextu nevejde, až 10 procent FPGA SpecNextu bude vždy navíc zabírat procesor (eZX má CPU originální, na základním desce). O starém Speccy už není na SpecNextu tolik slyšet, zato se častěji zmiňují nová jádra (QL a SAM Coupé).
Na závěr: Sběratelé nebo uživatelé, a jací?
Právě jste dočetli stručný popis několika aktuálních přístupů k modernímu retro-Spectru. Pokud jste schopni odolat prvnímu dojmu z líbivé krabice a nadšeneckým videím na sítích a nechcete, aby nově pořízená retro mašinka brzy skončila v šuplíku nebo zaprášená na polici, navrhuji uvážit pečlivě alespoň některé parametry a s rozvahou vybírat tak, abyste za rok nemuseli hledat další, lepší klon.
Přitom platí: jedni vdolky, jiní holky a čas nezastavíte. Někteří, co se po letech vrací k ZX Spectru, s překvapením zjišťují, že část nového softvéru pro Speccy už na staré sestavě gumáka nespustí. Jiní záměrně setrvají na replice konkrétní staré sestavy s mikrodrajvem, pro niž používali jeden pořádný program. Pokud jste dočetli až sem a stále odmítáte modernejší FPGA a hledáte integrované Speccy poskládané ze starších součástek, podívejte se na SiZif 512, prodávaný v Polsku jako ZX Spectrum Neo. Každopádně za zlatou střední cestu nedoporučuji považovat stroj, jenž umí více věcí, od každé něco, ale ani jednu pořádně.
Osobně mne na řadě aktuálně prodávaných klonů mrzí užší záběr pouze na klasickou část éry ZX Spectrum a opomíjení novějších rozhraní a vylepšení typických pro střední a východní Evropu. Důvodem, proč jsem nezakotvil v jásajícím táboře SpecNextistů, byla jistá stádnost a přehlížení základních cihliček, na nichž je poctivý hardvér stavěn. Nevyhledávám nový superOS ani grafiku se sprajty a nechci přepínat menu. Vyhovuje mi rychlý start do klasického ZX BASICu, s již připojenými periferiemi v FPGA, dle jednoduché konfigurace. Má volba je popsána v předchozích dílech. Co volíte vy?
(Zdroj obrázků: OldComp.cz)
