domingo, 25 de junio de 2017

Sinclair ZX Spectrum 48K: Inicio del Ordenador Personal

Entre las décadas de 1970 y 1980 llegó a los hogares un nuevo aparato electrónico: la microcomputadora o microordenador. Hasta entonces los ordenadores eran aparatos grandes y/o caros que solo se podían permitir en entornos profesionales.

Los avances en semiconductores y la consiguiente creación, por parte de empresas como Intel, Motorola, MOS y Zilog de los primeros microprocesadores integrados en un solo chip y su fabricación en masa, permitió hacer ordenadores tan pequeños y baratos que pudiera comprar cualquier familia. Procesadores de 8 bits como el Intel 8080, Motorola 6800, MOS 6502 o Zilog Z80 fueron el núcleo de los primeros ordenadores para el hogar.

Yo no llegué a vivir esa época, mi primer ordenador ya lo tuve a principios de los 1990, un IBM PC compatible con procesador 80386 de 32 bits. Así que me he comprado un ZX Spectrum 48k de segunda mano para explorar los principios de la informática personal, con la ayuda de los manuales de usuario que acompañaban al ordenador, el manual de servicio que utilizaban los técnicos para repararlo y otra mucha información disponible en internet.

Los primeros microordenadores eran kits para aficionados a la electrónica que el usuario debía soldar sus componentes, se programaban mediante interruptores y mostraban el resultado de las operaciones mediante luces en un panel. No tenían sistema operativo ni nada parecido y disponían de un sistema de ampliación mediante el cual se le podían conectar más circuitos electrónicos para ampliar la funcionalidad. Ejemplo de esto es el Altair 8800, que tenía un procesador Intel 8080 y fue lanzado en 1975.

Ed Uthman from Houston, TX, USA [CC BY-SA 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0)]

El Altair 8800 y otros ordenadores se empezaron a vender también montados y con la posibilidad de conectarles un teclado y un monitor para que cualquier persona sin conocimientos de electrónica pudiera usar los microordenadores, dando comienzo a los ordenadores personales. Por ejemplo el Commodore PET 2001, creado en 1977, incorporaba un teclado, un monitor y un grabador de casetes para los datos. Utilizaba el procesador MOS 6502 y tenía 4 u 8 KiB de memoria RAM dependiendo del modelo.

Kuba Bożanowski from Warsaw, Poland [CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)]

En la década de 1980 surgieron ordenadores principalmente orientados a juegos como los ZX Spectrum o Amstrad CPC con procesador Zilog Z80A o Commodore 64 con procesador MOS 6510. Permitían usar el televisor de casa para ver el resultado de las operaciones o la grabadora de casetes de audio para almacenar datos y programas. De esta forma, aprovechando aparatos que ya se tenían en casa, no era necesario gastar dinero adicional para tener un sistema completo y era asequible a mucha más gente.

De este tipo es el ZX Spectrum 48K que he comprado. Tuvo mucho éxito, se vendieron muchas unidades y es fácil encontrar hoy día uno de segunda mano. Una de las claves de su éxito fue su bajo precio, gracias a su diseño, pensado para reducir costes en todos los componentes.

En la parte trasera, a la derecha, se pueden ver una conexión RCA para el televisor (TV) y dos conexiones Jack de 3,5 mm para la entrada (EAR) y salida (MIC) de audio a la grabadora de casetes.


La conexión al televisor se realiza mediante un cable con un conector RCA macho en un extremo para el ordenador y un conector Belling-Lee macho para el televisor en el otro extremo.

En el lado izquierdo se encuentra el conector de alimentación de 9 V de corriente continua y el bus de expansión, semejante al de los primeros microordenadores, al que se le pueden conectar dispositivos que añaden nueva funcionalidad como por ejemplo puertos para joystick, impresoras o más memoria. De esta forma el ordenador base podía ser muy barato y luego cada persona le añadía solo lo que necesitara.

Todos estos primeros ordenadores personales tampoco tenían sistema operativo pero incluían en una memoria ROM un interprete del lenguaje de programación BASIC para poder programar el ordenador y el software necesario para las funciones básicas del sistema como leer y escribir programas o juegos en casete.

Se elegía BASIC como lenguaje de programación para los usuarios ya que este es un lenguaje de alto nivel de abstracción y no requiere conocimiento técnico sobre el funcionamiento interno del ordenador. Los programadores profesionales solían programar los juegos y programas en lenguaje ensamblador para aprovechar al máximo las limitadas capacidades del ordenador.

Aún siendo un lenguaje de alto nivel, algunas implementaciones de BASIC, como la del ZX Spectrum, tienen los comandos de bajo nivel POKE y PEEK que permiten escribir y leer directamente en una dirección de memoria en lugar de utilizar variables.

Las casetes tenían la limitación de que el acceso a los datos era lineal. Se debía leer todo el programa escrito en la casete y cargarlo a memoria completo, ya que leer datos de una determinada zona y luego otra implicaba avanzar o retroceder la casete, lo cual consumía mucho tiempo. Esto limitaba el tamaño de los programas al tamaño de la memoria y dificultaba el cambio de un programa a otro.

Con la introducción de las disqueteras, que permiten el acceso a los datos de cualquier parte del disco casi instantáneamente, es posible el acceso aleatorio a los datos y la utilización de sistemas operativos en disco como CP/M (Control Program for Microcomputers) o MS-DOS (Microsoft Disk Operating System) y programas basados en ellos.

El sistema operativo se encarga de buscar en el disco la información necesaria y cargarla en memoria según se necesita. Ordenadores como el IBM 5150 (el equipo que dio lugar a la arquitectura PC usada hoy día), el Apple II o modelos posteriores de ordenadores de casete incluían disqueteras. También se crearon disqueteras que se podían conectar a ordenadores que no las traían de serie mediante el bus de expansión.

I, Boffy b took this photo of my IBM PC, and release it under the GFDL and CC-BY-SA

En pocos años más, durante la década de 1980, llegaron los sistemas operativos de interfaz gráfica como Mac OS, Windows o Amiga OS controlados por el ratón; los discos duros, que permiten almacenar muchos más datos que los disquetes; y los procesadores de 16 y 32 bits; dando lugar a los ordenadores personales tal y como los conocemos hoy día.

By Marcin Wichary from San Francisco, U.S.A. (Macintosh  Uploaded by clusternote) [CC BY 2.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0)], via Wikimedia Commons

El ZX Spectrum es un ordenador lanzado por la empresa Sinclair Research en 1982 y es sucesor del ZX 81 Se vendía con 16 KiB o 48 KiB de memoria RAM, lo que se indicaba en el nombre con 16K o 48K. Tiene el nombre Spectrum, refiriéndose a "espectro de colores" y un arco iris pintado en una esquina para indicar que al contrario que su antecesor la imagen es en color. Utiliza un procesador Zilog Z80A, compatible con el procesador Intel 8080, funcionando a 3,5 MHz.

Fue comercializado en España por la empresa Investrónica. En la parte inferior, junto a lo que parece ser el número de serie, se puede ver el sello de garantía con el nombre de esta empresa tapando uno de los tornillos que cierran la carcasa.



En la parte inferior también se puede ver el nombre de la empresa Sinclair y como al ordenador ya se le denominaba "Personal Computer" (Computador u Ordenador Personal).

Tiene un teclado de membrana con teclas de goma. Para ahorrar espacio y reducir costes cada una de las teclas tiene hasta 6 funciones distintas dependiendo del modo de edición y la pulsación conjunta con las teclas "SYMBOL SHIFT" y "CAPS SHIFT".

Los comandos y palabras clave de BASIC como "RUN" o "FOR" se escriben presionando la tecla a la que están asignados y el ordenador los almacena como un único carácter, lo que reduce el uso de memoria y facilita la ejecución del programa. Por ejemplo, el comando "RUN" se almacena como el valor hexadecimal "F7" en un único byte. Si se almacenaran los tres caracteres de la palabra serían necesarios 3 bytes de memoria y el interprete de BASIC tendría que evaluar 6 bytes ("RUN = "RUN") en lugar de 2 (F7 = F7).

Y estás con las características básicas del ordenador. En el siguiente artículo, ZX Spectrum 48K: Electrónica, se analizan con detalle sus componentes electrónicos.

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