Pengkomputeran retro membolehkan anda memahami sejarah teknologi, menunjukkan sejauh mana kemajuan komputer moden. Inilah cara untuk membina replika Apple I yang berfungsi anda sendiri.
Komputer telah berkembang jauh sejak Apple mula-mula dimulakan pada tahun 1976. Pada zaman itu apabila Steve Jobs dan Steve Wozniak mula-mula menyusun kit komputer Apple I yang asal, semuanya diperoleh dan dipasang dengan tangan.
Apple ialah sebuah syarikat kecil yang berpangkalan di garaj ibu bapa Steve Jobs, dan Apple menjual komputer kit keluar dari garaj.
Kit Apple I terdiri daripada papan induk yang besar, beberapa dozen cip logik, besar kapasitor kuasa, diod, perintang, cip ROM dan CPU 6502 yang direka oleh MOS Technology dan dilesenkan kepada Motorola.
6502 ialah CPU biasa pada tahun 1980-an-digunakan dalam komputer Apple, Atari dan Commodore. Ia merupakan CPU mikrokomputer kos rendah yang pertama dan merupakan elemen utama yang membolehkan revolusi komputer peribadi berlaku.
Untuk Apple I, ia juga ditinggalkan sebagai latihan untuk pengguna membina bekalan kuasa buatan sendiri dan mendapatkan papan kekunci yang diperoleh daripada syarikat bernama Datanetics, yang kemudiannya membuat papan kekunci Apple II.
Anda boleh melihat foto 1979 Jobs dengan Apple II di laman web Muzium Sejarah Komputer.
Apple I telah dijual dalam bentuk kit-tiada unit yang dipasang sepenuhnya dijual.
Mesin ini mula-mula dikeluarkan pada 11 April 1976-hanya sepuluh hari selepas Apple diasaskan pada hari April Fool pada tahun yang sama. Sebagai gurauan, Steve dan Steve memutuskan untuk menetapkan harga mesin itu pada $666.66 dolar AS.
Penjualan Apple I adalah kecil, terutamanya disebabkan keupayaannya yang sangat terhad. Terdapat juga kit yang lebih maju daripada syarikat lain yang tersedia, seperti Sinclair of the UK, yang mesinnya menawarkan video terbina dalam, grafik, papan kekunci, port kaset, dan kemudiannya, warna.
Komputer Apple I asal Steve Wozniak, dibina di garaj keluarga Jobs dan ditempatkan di dalam kotak kayu, pada asalnya dipamerkan di muzium dalaman Apple sendiri di R+D Six on 1 Infinite Loop, di Cupertino, CA , tetapi ia kini terletak di Muzium Smithsonian di Washington, DC.
Komputer susulan, Apple II, dihantar dua tahun kemudian dalam kes yang dipasang sepenuhnya, lengkap dengan bekalan kuasa dalaman dan papan kekunci. Ia termasuk mod grafik dan menyokong BASIC, yang perlu dimuatkan daripada cakera liut, atau kad tambahan berasaskan ROM.
Model kedua, Apple II+ setahun kemudian menyokong BASIC terbina dalam dan but daripada cakera liut luaran.
Apple II ialah produk pembunuh pertama Apple, dan apabila aplikasi pembunuh pertama Apple II VisiCalc ditulis oleh Dan Bricklin dan Bob Frankston setahun kemudian, Apple menjadi syarikat komputer peribadi bernilai bilion dolar pertama di Silicon Valley semalaman..
Komputer Apple II tidak dapat digunakan apabila akauntan dan ahli perniagaan lain menggunakan VisiCalc untuk mengurus perniagaan mereka dan mengautomasikan simpan kira dan ramalan.
Apple I sangat terhad, terutamanya kerana RAM sangat mahal pada masa itu, dan mesin itu menyokong 4K atau 8K RAM yang boleh dikembangkan kepada 32K. Apple I adalah teks sahaja, dan tidak mempunyai mod grafik, warna dan sprite untuk penciptaan permainan.
Mesin itu tidak mempunyai sistem pengendalian-BASIC boleh dimuatkan daripada Kaset Kompak pilihan, format audio popular tahun 1970-an, dengan syarat pengguna turut membina kad antara muka pengembangan kaset pilihan yang sesuai dengan port pengembangan tunggal mesin.
Tanpa BASIC, jika pengguna ingin memprogramkan Apple I, mereka perlu menggunakan bahasa pemasangan Motorola 6502 dan monitor terbina dalam mesin, WozMon.
Apple I yang asal.
Maju pantas empat puluh lima tahun
Dalam dunia hari ini, papan litar bercetak (PCB) boleh direka bentuk dalam beberapa jam atau hari dalam perisian, fail disimpan dan dimuat naik melalui internet ke rumah pengeluaran PCB di seluruh dunia. Pembeli boleh mempunyai papan di depan pintu mereka dalam masa seminggu-hampir tanpa kos.
Gabungkan ini dengan kemajuan moden dalam pemproses dan mikropengawal seperti FPGA, EPROMS kilat dan peranti IoT seperti Arduino, dan anda mempunyai semua kebolehan revolusi pengkomputeran retro baharu.
Beberapa usahawan yang berdaya usaha telah mencipta semula PCB Apple I yang asal dan kini menjualnya dalam talian termasuk di eBay dan Etsy. Anda boleh membeli salah satu papan ini dan mengisinya sendiri dengan bahagian, membina replika tepat Apple I yang asli yang berfungsi baharu.
Anda juga perlu mencari cip ROM Apple I asli yang berfungsi dan bina bekalan kuasa tersuai anda sendiri untuk papan atau cari satu terbina dalam talian. Dokumentasi asal Apple I juga boleh didapati dalam talian, tetapi maklum bahawa dokumen itu masih merupakan bahan berhak cipta yang dimiliki oleh Apple, Inc.
Replika Apple I PCB untuk dijual di eBay daripada penjual”newton-computer”. PCB antara muka kaset juga disertakan.
PCB replika RC6502
Jika anda tidak mampu untuk membeli dan memasang semua yang diperlukan untuk membuat Apple I asal baharu, ada cara yang lebih baik. Tebi dari Norway telah mencipta PCB baharu kecil yang dipanggil RC6502 yang menggunakan ROM Apple I asal, cip SRAM tunggal, CPU 6502 yang berjalan pada 1MHz, dan cip PIA 6821P tunggal, juga pada asalnya dibuat oleh Motorola.
Papan juga memerlukan Arduino Nano tunggal, yang anda perlu memuatkan atur cara ke dalamnya, serta beberapa komponen kecil lain. Anda juga boleh membuat PCB satah belakang pilihan untuk menambah ciri lain termasuk unit paparan video.
Komputer RC6502 yang dipasang.
RC6502 ialah sumber terbuka, dan anda boleh memuat turun fail Gerber dan memesan dalam talian anda sendiri, atau memesan papan daripada penjual di eBay, Amazon, Etsy dan pelbagai kedai dalam talian yang lain. Fail Gerber ialah skema janaan komputer bagi litar elektronik yang digunakan untuk menghasilkan PCB.
Kelebihan besar RC6502 ialah saiz dan kiraan komponennya yang rendah, kerana jumlah kos untuk membina papan adalah di bawah $50.
Bermula
Mari kita lihat PCB kosong:
Replika RC6502 Apple I PCB.
Di penjuru kiri sebelah atas, terdapat 3 komponen: pengayun kristal 1MHz cip, cip pemasa 555 biasa dan cip Antara Muka Peranti Bersiri (SPI) MCP23S17-E/SP. Yang terakhir, dibuat oleh Microchip Technology Inc. dari Chandler, AZ, membantu lembaga berkomunikasi dengan Arduino Nano.
MCP23S17-E/SP mungkin agak mahal dan sukar didapati kerana isu rantaian bekalan yang disebabkan oleh wabak COVID, tetapi ia semakin tersedia secara perlahan-lahan.
DigiKey nampaknya mempunyai stok yang besar sekarang, atau cuba AliExpress. Kami menemui milik kami di AliExpress, tetapi kosnya $7 termasuk penghantaran semasa kekurangan.
Gunakan cip pengayun kristal 1Mhz. Apple asal I juga dijalankan pada 1MHz.
Di penjuru kanan sebelah atas papan terdapat ruang untuk pengepala Arduino Nano, yang anda mesti pateri supaya anda boleh memasangkan Arduino ke dalamnya.
Di bawah itu ialah 3 cip logik biasa: 74HCT138N, 74HCT04N dan 74HCT00N. Ini adalah get logik, pemultipleks dan penyongsang dan semuanya berharga sekitar beberapa dolar setiap satu.
Di bawah tiga cip logik ialah cip SRAM tunggal (HM62256BLP-7 dibuat oleh Hitachi, atau yang setara), dan satu EPROM boleh kilat, dalam kes ini Atmel AT28C64-15PC). Anda juga memerlukan peranti pengaturcara USB untuk menyalakan cip Atmel.
“-7″pada penghujung HM62256BLP-7 menunjukkan kelajuan RAM-dalam kes ini 70ns, tetapi anda mungkin boleh mendapatkan cip yang lebih perlahan untuk berfungsi, mungkin selambat 100ns (atau”-10″di hujung nama model cip). Dalam kebanyakan kes, jika kelajuan hampir, RAM boleh diperlahankan untuk sepadan dengan kelajuan papan.
Cip SRAM Hitachi HM62256BLP-7.
Di sebelah kiri RAM dan EPROM ialah CPU Motorola 6502, berjalan pada 1 MHz, walaupun anda mungkin boleh mendapatkan persamaan moden 6502, 65C02 untuk berfungsi juga. 65C02 ialah pengganti moden untuk 6502, dan dibuat oleh Pusat Reka Bentuk Barat (syarikat pengganti MOS Technology), yang terletak di Mesa, AZ.
65C02 menggunakan reka bentuk yang lebih moden, menggunakan kurang daripada 1/10th kuasa 6502s asal, dan boleh dijalankan pada kelajuan berubah-ubah sehingga 14MHz. Pin 37 ialah pin input jam supaya CPU boleh digerakkan oleh pengayun luaran-dalam kes ini kristal 1MHz.
CPU W65C02S6TPG-14 WDC yang lebih baharu, yang boleh dijalankan sehingga 14MHz dan menggunakan kurang kuasa.
Jika anda tidak menggunakan 65C02, anda perlu mendapatkan sumber 6502 terpakai yang berfungsi, atau Stok Lama Baharu daripada penjual dalam talian. Mereka boleh didapati di eBay, kadangkala di Amazon, di AliExpress, atau sebilangan besar penjual luar negara yang lain.
Walaupun MOS Technology membuat 6502 asal, mereka kemudiannya dilesenkan kepada Motorola supaya anda boleh melihat model 6502 daripada kedua-dua syarikat. 6502 juga kemudiannya dilesenkan kepada Rockwell International dan UMC.
Anda masih boleh menemui NOS Rockwell dan UMC 6502 yang berusia beberapa dekad tetapi tidak pernah digunakan.
A NOS UMC 6502, kod tarikh”9028T”-minggu ke-8 minggu ke-8 bulan 1990.
Biasanya, cip mempunyai kod setem tarikh padanya dengan minggu, bulan dan tahun ia dihasilkan. Tahun biasanya disenaraikan dahulu dalam kod tarikh-tetapi tidak selalu.
Dalam foto di bawah, kod setem tarikh 6502 ialah”0988″-menunjukkan September, 1988.
6502 CPU dan cip PIA MC6821P Motorola. MC6822P juga mungkin berfungsi.
Dalam kebanyakan kes, biasanya lebih baik untuk mendapatkan cip terbaharu kerana sesetengah pengeluaran awal mungkin menghadapi masalah, dan dalam kebanyakan kes, bahan cip merosot dari semasa ke semasa. Jadi cip yang dibuat pada tahun 1992 secara amnya lebih baik daripada yang dibuat pada tahun 1979.
Biasanya, Motorola 6502s tulen mempunyai logo Motorola”M”padanya, tetapi tidak selalu. Sesetengah cip berakhir sebagai e-waste di China atau India dan ditarik dari papan, diperbaharui dan timbul semula, biasanya dengan cetakan generik padanya, seperti yang ditunjukkan di atas.
Berhati-hati bahawa sesetengah cip dari China adalah palsu dan walaupun ia mungkin berfungsi, ia mungkin tidak boleh dipercayai atau berfungsi untuk jangka masa yang lama.
Anda juga memerlukan beberapa soket IC, pengepala pelompat, pelompat plastik gaya motherboard PC, pelbagai perintang dan kapasitor seramik-kebanyakannya, tetapi bukan semua 104 atau 0.1uF.
Untuk senarai penuh Bil Bahan (BOM) untuk projek, lihat halaman GitHub Tebi.
Soket pateri dan bahagian asas
Mula-mula anda perlu memateri dalam semua perintang, kapasitor seramik, satu kapasitor elektrolitik, satu kecil hidup seketika suis butang tekan, dan pengepala pelompat. Ambil masa anda dan sahkan semua sambungan pateri.
Terdapat dua jenis soket IC: satu jenis (jenis yang lebih murah) mempunyai sambungan seperti daun rata dan keliling plastik yang terletak rata pada PCB.
Walaupun lebih murah, ini juga kurang boleh dipercayai: daun logam kecil yang memegang pin IC boleh terkehel, dan mustahil untuk dilihat di bawah perumah plastik kerana ia berada dalam keadaan siram.
Soket jenis lain menggunakan pin yang dibangkitkan bulat, dengan lubang bulat di atasnya, dan selalunya bersalut emas untuk mengelakkan kakisan-malah beberapa dekad ke hadapan. Soket jenis kedua berharga lebih sedikit tetapi sangat berbaloi.
Mereka juga membenarkan anda memeriksa bahagian atas sambungan pateri pada PCB untuk memastikan tiada jambatan yang tidak diingini antara lubang (dikenali sebagai vias).
Perhatikan bahawa soket dan IC biasanya mempunyai takuk berbentuk separuh bulatan pada satu hujung. Biasanya, PCB juga mempunyai tanda dengan takuk separuh bulatan. Soket pateri masuk supaya takuk sepadan dengan tanda PCB.
Takik memastikan IC dimasukkan dengan cara yang betul sepadan dengan soket. Ini menghalang kerepek goreng kerana sisipan ke belakang.
Anda juga perlu memateri pada suis tetapan semula kecil atau pengepala untuk suis luaran, kuasa dan LED kuasa di penjuru kanan sebelah atas papan.
Tajuk pin panjang di sepanjang bahagian bawah papan mempunyai pelbagai sambungan, termasuk kuasa dan ciri lain. Lihat halaman GitHub dan dokumentasi untuk pinout lengkap semua pin pelompat panjang.
Binaan awal dengan semua komponen kecil dipasang kelihatan seperti ini:
Pemasangan bahagian kecil RC6502 awal: semuanya kecuali IC, kristal dan Arduino.
Pasang cip
Seterusnya, pateri dalam dua baris pengepala soket pin untuk Arduino Nano di sudut kanan atas papan, dan pasang semua cip dalam soketnya kecuali cip Atmel EPROM.
EPROM bermaksud Memori Baca Sahaja Boleh Diprogram Boleh Dipadam. Anda perlu menggunakan peranti pengaturcara USB pada PC untuk memancarkan cip EPROM.
Setelah dinyalakan, masukkan cip Atmel dalam soketnya. Juga, pateri dalam kristal 1Mhz di sudut kiri atas papan.
Berhati-hati semasa memasukkan IC ke dalam soketnya untuk memastikan tiada pin bengkok atau terlepas lubang soket.
Seterusnya, tambahkan pelompat plastik kecil pada pin pelompat seperti yang diterangkan dalam dokumentasi. Terdapat pelompat untuk jumlah RAM, PIA-enable, ROM-enable, dan lain-lain. Setiap tetapan pelompat mengubah suai cara lembaga itu berkelakuan.
Satah belakang dan video pilihan
Versi awal RC6502 Apple saya menggunakan papan satah belakang, yang anda masih boleh membina, dan beberapa kad anak yang pelompat didayakan atau dilumpuhkan. Tetapi versi papan yang lebih baru ialah reka bentuk Single Board Computer (SBC) yang serba lengkap.
Jika anda ingin menggunakan papan belakang, anda perlu menggunakan pengepala bersudut pada SBC untuk penyambung pengepala panjang supaya papan boleh dipalamkan secara menegak ke dalam satah belakang.
Jika anda ingin menggunakan paparan video sebenar dengan papan, anda perlu menambah dua papan kecil tambahan (dipanggil Unit Paparan Video) dan papan satah belakang. Jika tidak, maka anda akan menyambung ke papan SBC melalui sambungan bersiri melalui Arduino.
Lihat dokumen Bus.md di halaman GitHub untuk penerangan penuh tentang bas sistem dan pinout.
Kuasa
Jika anda ingin menghidupkan papan menggunakan sambungan USB Arduino dan anda tidak menggunakan satah belakang, tambahkan pelompat pada kedua-dua-pengepala pin hanya bersebelahan dengan LED kuasa bertanda”Kuasa USB”.
Jika tidak, pesawat belakang membekalkan kuasa daripada bicu kuasa DCnya pada pin 17 dan 18 pengepala panjang pada SBC. Untuk sambungan USB Arduino, anda mungkin ingin mendapatkan kabel USB dengan suis kuasa padanya supaya anda boleh menghidupkan dan mematikan kuasa.
Setelah semuanya sedia sambungkan kabel USB Arduino, palamkannya ke dalam Mac anda dan buang suis kuasa.
Sambungan Arduino
Setelah dihidupkan, anda perlu melancarkan aplikasi Arduino IDE pada Mac atau PC anda dan di bawah Tools-> Papan->Papan AVR Arduino pilih Arduino Nano. Setelah dipilih, anda juga mungkin perlu menetapkan port bersiri di bawah Alat->Port jika ia tidak memilih secara automatik.
Setelah disambungkan dalam IDE Arduino, muat naik program lakaran PIA Communicator ke Arduino menggunakan IDE seperti yang dinyatakan dalam dokumentasi. Ini membolehkan monitor bersiri IDE berkomunikasi dengan Apple I dan memaparkan outputnya dalam tetingkap pada Mac anda.
Jika anda menghadapi masalah menyambung, semak kadar baud-kadar pemindahan data merentas sambungan bersiri. Ia harus ditetapkan kepada 115200.
Jika semuanya berfungsi seperti yang dirancang, dalam monitor bersiri dalam Arduino IDE anda akan melihat satu tanda seru:”!”. Anda kini boleh menaip mana-mana alamat perenambelasan untuk memaparkan kandungannya.
PIA Communicator juga membenarkan anda memuat naik kedua-dua pemasangan 6502 dan program BASIC ke Apple I dan menjalankannya. Sebaik sahaja anda telah BASIC dimuatkan pada Apple I anda boleh menaip program BASIC terus ke dalam Apple I melalui sambungan bersiri dan menjalankannya.
BASIC menukar gesaan baris arahan untuk memaparkan”>”dan bukannya”!”dalam tetingkap bersiri.
Apl terbina dalam
Tiga apl terbina dalam ROM Apple I. Ini disenaraikan di belakang PCB RC6502 di bawah CPU, bersama-sama dengan alamat memori ROM dalam perenambelasan yang anda perlukan untuk mengaksesnya. Ini ialah:
Integer BASIC (E000) Krusader Assembler (F000) Woz Monitor (FF00)
Untuk menjalankan mana-mana daripada tiga program, di”!”taipkan alamat hex, diikuti dengan ruang, kemudian huruf besar”R”, kemudian tekan Return. Sebagai contoh, untuk memuatkan Integer BASIC pada Apple I daripada tetingkap bersiri Arduino pada jenis Mac anda:
dan tekan Return.
Anda sepatutnya melihat gesaan tetingkap bersiri bertukar kepada:”>”.
Anda kini berada dalam BASIC dan boleh menaip program BASIC. Setelah program BASIC dimasukkan, taip run dan tekan Return untuk menjalankannya.
Dunia pengkomputeran retro semakin berkembang dan RC6502 ialah cara yang cepat dan murah untuk bermula dengan binaan Apple I.
Juga pastikan anda melihat buku Apple I Replica Creation: Back to the Garage ($6 PDF)-yang mengandungi pengenalan oleh Steve Wozniak sendiri.
