Komputasi retro memungkinkan Anda memahami sejarah teknologi, menunjukkan sejauh mana perkembangan komputer modern. Inilah cara membuat replika Apple I Anda sendiri yang berfungsi.
Komputer telah berjalan jauh sejak Apple pertama kali dimulai pada tahun 1976. Pada masa ketika Steve Jobs dan Steve Wozniak pertama kali membuat kit komputer Apple I asli, semuanya bersumber dan dirakit dengan tangan.
Apple adalah perusahaan kecil yang berbasis di garasi orang tua Steve Jobs, dan Apple menjual komputer kit dari garasi.
Kit Apple I terdiri dari motherboard besar, beberapa lusin chip logika, besar kapasitor daya, dioda, resistor, chip ROM, dan CPU 6502 yang dirancang oleh Teknologi MOS dan dilisensikan ke Motorola.
6502 adalah CPU umum pada tahun 1980-an-digunakan di komputer Apple, Atari, dan Commodore. Itu adalah CPU komputer mikro pertama yang benar-benar murah dan merupakan elemen kunci yang memungkinkan terjadinya revolusi komputer pribadi.
Untuk Apple I, juga dibiarkan sebagai latihan bagi pengguna untuk membuat catu daya homebrew dan mendapatkan keyboard yang bersumber dari perusahaan bernama Datanetics, yang kemudian membuat keyboard Apple II.
Anda dapat melihat foto Pekerjaan dengan Apple tahun 1979 II di situs web Museum Sejarah Komputer.
Apple I dijual dalam bentuk kit-tidak ada unit rakitan lengkap yang dijual.
Mesin ini pertama kali dirilis pada 11 April 1976-hanya sepuluh hari setelah Apple didirikan pada hari April Mop di tahun yang sama. Sebagai lelucon, Steve dan Steve memutuskan untuk menetapkan harga mesin tersebut pada $666,66 dolar AS.
Penjualan Apple I kecil, terutama karena kemampuannya yang sangat terbatas. Ada juga kit yang jauh lebih canggih dari perusahaan lain yang tersedia, seperti Sinclair dari Inggris, yang mesinnya menawarkan video built-in, grafik, keyboard, port kaset, dan kemudian, warna.
Komputer Apple I asli milik Steve Wozniak, dibuat di garasi keluarga Jobs dan disimpan dalam kotak kayu, awalnya dipajang di museum internal Apple sendiri di R+D Six on 1 Infinite Loop, di Cupertino, CA , tetapi sekarang berada di Museum Smithsonian di Washington, DC.
Komputer lanjutan, Apple II, dikirim dua tahun kemudian dalam wadah yang dirakit lengkap, lengkap dengan catu daya internal dan keyboard. Itu termasuk mode grafis dan mendukung BASIC, yang harus dimuat dari floppy disk, atau kartu tambahan berbasis ROM.
Model kedua, Apple II+ setahun kemudian mendukung BASIC bawaan, dan melakukan booting dari floppy disk eksternal.
Apple II adalah produk pembunuh pertama Apple, dan ketika aplikasi pembunuh pertama Apple II VisiCalc ditulis oleh Dan Bricklin dan Bob Frankston setahun kemudian, Apple menjadi perusahaan komputer pribadi miliaran dolar pertama di Silicon Valley dalam semalam.
Komputer Apple II terbang dari rak ketika akuntan dan pebisnis lainnya menggunakan VisiCalc untuk mengelola bisnis mereka dan mengotomatiskan pembukuan dan perkiraan.
Apple I sangat terbatas, terutama karena RAM sangat mahal pada saat itu, dan mesin mendukung RAM 4K atau 8K yang dapat diperluas hingga 32K. Apple I hanya berisi teks, dan tidak memiliki mode grafis, warna, dan sprite untuk pembuatan game.
Mesin tidak memiliki sistem operasi-BASIC dapat dimuat dari Compact Cassette opsional, format audio populer tahun 1970-an, asalkan pengguna juga membuat kartu antarmuka ekspansi kaset opsional yang sesuai dengan port ekspansi tunggal mesin.
Tanpa BASIC, jika pengguna ingin memprogram Apple I, mereka harus menggunakan bahasa rakitan Motorola 6502 dan monitor bawaan mesin, WozMon.
Apple I asli.
Maju cepat empat puluh lima tahun
Di dunia sekarang ini, papan sirkuit tercetak (PCB) dapat dirancang dalam hitungan jam atau hari dalam perangkat lunak, file disimpan dan diunggah melalui internet ke rumah produksi PCB di seluruh dunia. Pembeli dapat memiliki papan di depan pintu mereka dalam waktu seminggu-hampir tanpa biaya.
Gabungkan ini dengan kemajuan modern dalam prosesor dan mikrokontroler seperti FPGA, flash EPROMS, dan perangkat IoT seperti Arduino, dan Anda memiliki semua bakat untuk revolusi komputasi retro baru.
Beberapa pengusaha giat telah membuat ulang Apple I PCB asli dan sekarang menjualnya secara online termasuk di eBay dan Etsy. Anda dapat membeli salah satu dari papan ini dan mengisinya kembali dengan suku cadangnya sendiri, membuat replika baru yang berfungsi persis seperti Apple I asli.
Anda juga harus menemukan chip ROM Apple I asli yang berfungsi, dan buat catu daya kustom Anda sendiri untuk papan tersebut atau temukan yang siap pakai secara online. Dokumentasi asli Apple I juga dapat ditemukan secara online, namun harap diperhatikan bahwa dokumen tersebut masih merupakan materi berhak cipta yang dimiliki oleh Apple, Inc.
Replika Apple I PCB untuk dijual di eBay dari penjual”newton-computer”. PCB antarmuka kaset juga disertakan.
RC6502 replika PCB
Jika Anda tidak sanggup membeli dan merakit semua yang diperlukan untuk membuat Apple I asli baru, ada cara yang lebih baik. Tebi dari Norwegia telah membuat PCB kecil baru bernama RC6502 yang menggunakan ROM Apple I asli, satu chip SRAM, CPU 6502 yang berjalan pada 1MHz, dan satu chip PIA 6821P, juga aslinya dibuat oleh Motorola.
Papan ini juga memerlukan Arduino Nano tunggal, tempat Anda harus memuat program, serta beberapa komponen kecil lainnya. Anda juga dapat membuat PCB backplane opsional untuk menambahkan fitur lain termasuk unit tampilan video.
Komputer RC6502 rakitan.
RC6502 adalah open source, dan Anda dapat mengunduh file Gerber dan memesan sendiri secara online, atau memesan papan dari penjual di eBay, Amazon, Etsy, dan sejumlah outlet online lainnya. File Gerber adalah skema sirkuit elektronik yang dihasilkan komputer yang digunakan untuk menghasilkan PCB.
Keuntungan besar dari RC6502 adalah ukuran dan jumlah komponennya yang rendah, karena total biaya untuk membuat papan di bawah $50.
Memulai
Mari kita lihat PCB telanjang:
RC6502 replika PCB Apple I.
Di sudut kiri atas, terdapat 3 komponen: osilator kristal 1MHz chip, chip pengatur waktu 555 umum, dan chip MCP23S17-E/SP Serial Peripheral Interface (SPI). Yang terakhir, dibuat oleh Microchip Technology Inc. dari Chandler, AZ, membantu board berkomunikasi dengan Arduino Nano.
MCP23S17-E/SP mungkin agak mahal dan sulit ditemukan karena masalah rantai pasokan yang disebabkan oleh pandemi COVID, tetapi perlahan-lahan semakin tersedia.
DigiKey tampaknya memiliki stok yang sangat besar sekarang, atau coba AliExpress. Kami menemukan milik kami di AliExpress, tetapi harganya $7 termasuk pengiriman selama kekurangan.
Gunakan chip osilator kristal 1Mhz. Apple I asli juga bekerja pada 1MHz.
Di sudut kanan atas papan terdapat ruang untuk header Arduino Nano, yang harus Anda solder agar Anda dapat menyambungkan Arduino ke dalamnya.
Di bawah ini adalah 3 chip logika umum: 74HCT138N, 74HCT04N, dan 74HCT00N. Ini adalah gerbang logika, multiplexer, dan inverter dan semuanya berharga sekitar beberapa dolar masing-masing.
Di bawah tiga chip logika terdapat satu chip SRAM (HM62256BLP-7 buatan Hitachi, atau yang setara), dan satu EPROM yang dapat di-flash, dalam hal ini Atmel AT28C64-15PC). Anda juga memerlukan perangkat pemrogram USB untuk mem-flash chip Atmel.
“-7″di akhir HM62256BLP-7 menunjukkan kecepatan RAM-dalam hal ini 70ns, tetapi Anda mungkin bisa mendapatkan chip yang sedikit lebih lambat untuk bekerja, mungkin selambat 100ns (atau”-10″di akhir nama model chip). Dalam kebanyakan kasus, jika kecepatan mendekati, RAM dapat diperlambat agar sesuai dengan kecepatan board.
Chip SRAM Hitachi HM62256BLP-7.
Di sebelah kiri RAM dan EPROM adalah CPU Motorola 6502, berjalan pada 1 MHz, meskipun Anda mungkin bisa mendapatkan padanan modern 6502, 65C02 juga berfungsi. 65C02 adalah pengganti modern untuk 6502, dan dibuat oleh Western Design Center (perusahaan penerus Teknologi MOS), berlokasi di Mesa, AZ.
65C02 menggunakan desain yang lebih modern, menggunakan kurang dari 1/10 daya 6502 asli, dan dapat dijalankan pada kecepatan variabel hingga 14MHz. Pin 37 adalah pin input jam sehingga CPU dapat digerakkan oleh osilator eksternal-dalam hal ini kristal 1MHz.
CPU W65C02S6TPG-14 WDC yang lebih baru, yang dapat berjalan hingga 14MHz dan menggunakan lebih sedikit daya.
Jika Anda tidak menggunakan 65C02, Anda harus mencari 6502 bekas yang berfungsi, atau Stok Lama Baru dari penjual online. Mereka dapat ditemukan di eBay, terkadang di Amazon, di AliExpress, atau sejumlah penjual luar negeri lainnya.
Meskipun MOS Technology membuat 6502 asli, mereka kemudian dilisensikan ke Motorola sehingga Anda dapat melihat model 6502 dari kedua perusahaan. 6502 juga kemudian dilisensikan ke Rockwell International dan UMC.
Anda masih bisa menemukan NOS Rockwell dan UMC 6502 yang sudah berumur puluhan tahun namun belum pernah digunakan.
A NOS UMC 6502, kode tanggal”9028T”-minggu ke-2 dari tanggal 8 bulan 1990.
Biasanya, chip memiliki kode stempel tanggal dengan minggu, bulan, dan tahun pembuatannya. Tahun biasanya tercantum pertama kali dalam kode tanggal-tetapi tidak selalu.
Pada foto di bawah, kode stempel tanggal 6502 adalah”0988″-menunjukkan September, 1988.
6502 CPU dan chip Motorola MC6821P PIA. MC6822P juga dapat berfungsi.
Dalam kebanyakan kasus, biasanya lebih baik mendapatkan chip terbaru karena beberapa proses produksi awal mungkin mengalami masalah, dan dalam banyak kasus, bahan chip menurun seiring waktu. Jadi chip yang dibuat pada tahun 1992 umumnya akan lebih baik daripada yang dibuat pada tahun 1979.
Biasanya, Motorola 6502 asli memiliki logo Motorola”M”, tetapi tidak selalu. Beberapa chip berakhir sebagai limbah elektronik di Cina atau India dan ditarik dari papan, diperbarui, dan dilapis ulang, biasanya dengan cetakan umum, seperti yang ditunjukkan di atas.
Ketahuilah bahwa beberapa chip dari China adalah palsu dan meskipun dapat berfungsi, mungkin tidak dapat diandalkan atau bekerja dalam waktu lama.
Anda juga memerlukan beberapa soket IC, header jumper, jumper plastik gaya motherboard PC, berbagai resistor, dan kapasitor keramik-kebanyakan, tetapi tidak semua 104 atau 0,1uF.
Untuk daftar lengkap Bill of Materials (BOM) untuk proyek tersebut, lihat halaman GitHub Tebi.
Soket solder dan bagian dasar
Pertama, Anda ingin menyolder semua resistor, kapasitor keramik, satu kapasitor elektrolitik, satu kapasitor kecil sesaat sakelar tombol tekan, dan header jumper. Luangkan waktu Anda dan verifikasi semua sambungan solder.
Ada dua jenis soket IC: satu jenis (jenis yang lebih murah) memiliki sambungan seperti daun datar dan lapisan plastik yang diletakkan mendatar pada PCB.
Meskipun lebih murah, ini juga kurang dapat diandalkan: daun logam kecil yang menahan pin IC dapat terkilir, dan tidak mungkin untuk melihat di bawah wadah plastik karena duduk rata.
Jenis soket lainnya menggunakan pin bulat yang ditinggikan, dengan lubang bundar di atasnya, dan seringkali berlapis emas untuk mencegah korosi-bahkan puluhan tahun ke depan. Jenis soket kedua harganya sedikit lebih mahal tetapi sangat berharga.
Mereka juga memungkinkan Anda untuk memeriksa sisi atas sambungan solder pada PCB untuk memastikan tidak ada jembatan yang tidak diinginkan di antara lubang (dikenal sebagai vias).
Perhatikan bahwa soket dan IC biasanya memiliki lekukan berbentuk setengah lingkaran di salah satu ujungnya. Biasanya PCB juga memiliki tanda dengan lekukan setengah lingkaran. Soket solder sehingga takik cocok dengan tanda PCB.
Takik memastikan IC dimasukkan dengan cara yang benar sesuai dengan soket. Ini mencegah keripik goreng karena penyisipan ke belakang.
Anda juga perlu menyolder sakelar reset kecil, atau header untuk sakelar eksternal, daya, dan LED daya di sudut kanan atas papan.
Header pin panjang di sepanjang bagian bawah papan memiliki berbagai koneksi, termasuk daya dan fitur lainnya. Lihat halaman GitHub dan dokumentasi untuk pinout lengkap dari semua pin jumper panjang.
Bentuk awal dengan semua komponen kecil terpasang terlihat seperti ini:
Perakitan komponen kecil RC6502 awal: semuanya kecuali IC, kristal, dan Arduino.
Pasang chip
Berikutnya, solder dalam dua baris header soket pin untuk Arduino Nano di sudut kanan atas papan, dan pasang semua chip di soketnya kecuali chip Atmel EPROM.
EPROM berarti Memori Hanya Baca yang Dapat Diprogram yang Dapat Dihapus. Anda harus menggunakan perangkat pemrogram USB di PC untuk mem-flash chip EPROM.
Setelah di-flash, masukkan chip Atmel ke soketnya. Juga, solder kristal 1Mhz di sudut kiri atas papan.
Berhati-hatilah saat memasukkan IC ke soketnya untuk memastikan tidak ada pin yang bengkok atau melewatkan lubang soket.
Selanjutnya, tambahkan jumper plastik kecil ke pin jumper seperti yang dijelaskan dalam dokumentasi. Ada jumper untuk jumlah RAM, PIA-enable, ROM-enabled, dan lain-lain. Setiap pengaturan jumper mengubah perilaku papan.
Backplane dan video opsional
Versi sebelumnya dari RC6502 Apple Saya menggunakan papan backplane, yang masih dapat Anda buat, dan beberapa kartu anak yang jumper diaktifkan atau dinonaktifkan. Tetapi versi papan yang lebih baru adalah desain Single Board Computer (SBC) yang berdiri sendiri.
Jika Anda ingin menggunakan papan backplane, Anda harus menggunakan header bersudut pada SBC untuk konektor header panjang sehingga board dapat dicolokkan secara vertikal ke backplane.
Jika Anda ingin menggunakan tampilan video yang sebenarnya dengan papan, Anda perlu menambahkan dua papan tambahan kecil (disebut Unit Tampilan Video), dan papan backplane. Jika tidak, maka Anda akan terhubung ke papan SBC melalui koneksi serial melalui Arduino.
Lihat dokumen Bus.md di halaman GitHub untuk deskripsi lengkap bus sistem dan pinout.
Power
Jika Anda ingin menyalakan papan menggunakan koneksi USB Arduino, dan Anda tidak menggunakan backplane, tambahkan jumper ke keduanya-pin tajuk tepat di sebelah LED daya bertanda”USB Power”.
Jika tidak, backplane memasok daya dari colokan listrik DC pada pin 17 dan 18 dari header panjang di SBC. Untuk koneksi USB Arduino, Anda mungkin ingin mendapatkan kabel USB dengan sakelar daya sehingga Anda dapat menghidupkan dan mematikan daya.
Setelah semuanya siap, sambungkan kabel USB Arduino, sambungkan ke Mac Anda, dan matikan sakelar daya.
Koneksi Arduino
Setelah dihidupkan, Anda harus meluncurkan aplikasi Arduino IDE di Mac atau PC Anda dan di bawah Tools-> Boards->Arduino AVR Boards pilih Arduino Nano. Setelah dipilih, Anda mungkin juga perlu menyetel port serial di bawah Tools->Port jika tidak dipilih secara otomatis.
Setelah terhubung di Arduino IDE, unggah program sketsa Communicator PIA ke Arduino menggunakan IDE seperti yang disebutkan dalam dokumentasi. Ini memungkinkan monitor serial IDE berkomunikasi dengan Apple I dan menampilkan hasilnya di jendela di Mac Anda.
Jika Anda mengalami masalah koneksi, periksa baud rate-kecepatan transfer data melalui koneksi serial. Itu harus diatur ke 115200.
Jika semuanya berjalan sesuai rencana, di monitor serial di Arduino IDE Anda akan melihat satu tanda seru:”!”. Anda sekarang dapat mengetikkan alamat heksadesimal apa saja untuk menampilkan isinya.
PIA Communicator juga memungkinkan Anda mengunggah 6502 assembly dan program BASIC ke Apple I dan menjalankannya. Setelah BASIC dimuat di Apple I, Anda dapat mengetik program BASIC langsung ke Apple I melalui koneksi serial dan menjalankannya.
BASIC mengganti prompt baris perintah untuk menampilkan”>”alih-alih”!”di jendela seri.
Aplikasi bawaan
Tiga aplikasi dibangun ke dalam Apple I ROM. Ini tercantum di bagian belakang PCB RC6502 di bawah CPU, bersama dengan alamat memori ROM dalam heksadesimal yang Anda perlukan untuk mengaksesnya. Ini adalah:
Integer BASIC (E000) Krusader Assembler (F000) Woz Monitor (FF00)
Untuk menjalankan salah satu dari ketiga program tersebut, di”!”prompt ketik alamat hex, diikuti dengan spasi, lalu huruf kapital”R”, lalu tekan Return. Misalnya, untuk memuat Integer BASIC di Apple I dari jendela serial Arduino di Mac Anda, ketik:
dan tekan Return.
Anda akan melihat prompt jendela serial berubah menjadi:”>”.
Anda sekarang menggunakan BASIC dan dapat mengetik dalam program BASIC. Setelah program BASIC dimasukkan, ketik jalankan dan tekan Kembali untuk menjalankannya.
Dunia komputasi retro sedang berkembang dan RC6502 adalah cara yang cepat dan murah untuk memulai Apple I build.
Pastikan juga untuk melihat book Apple I Replica Creation: Back to the Garage ($6 PDF)-yang berisi pengantar oleh Steve Wozniak sendiri.
