侏罗纪计算机2: 基于FPGA复活并繁衍计算机界的“恐龙”—— ZX Spectrum Next

作者:清风流云

背景:
ZX Spectrum是Sinclair研究有限公司在1982年发布的一款8位家庭计算机,Sinclair研究有限公司最开始由Clive Sinclair于1973年创建于英国剑桥。1980年,Clive Sinclair开始进军家庭计算机市场,并发布了仅需99.95英镑的ZX80,这是当时英国最便宜的个人电脑,随后在1982年发布了ZX Specturm,一举成为英国销量最高的计算机,而它当时的销售额就超过五百万,完全可以与Commodore和Amstrad相匹敌,后因为广大用户的喜爱,被其粉丝称为“Speccy”。 Speccy作为英国第一款主流家庭计算机,其意义不亚于Commodore64在美国的发布(前面介绍过)。不过Speccy是基于3.5MHz的Zilog Z80微处理器实现的,内部集成16/48KB内存RAM,此外一个16KB的ROM占据Speccy剩下的64K地址空间。Speccy发布到今天已有35个年头, 不仅极大地促进了软硬件的发展,其影响力在今天英国的一些IT企业中依然可见。近日,在Kickstarter网站出现了一个 “ZX Specturm Next”的Speccy重建筹资项目。

ZX Specturm and ZX Specturm Next:

图1:Sinclair 48K ZX Spectrum 母板,于198年3发行,1984年制造

图1:Sinclair 48K ZX Spectrum 母板,于198年3发行,1984年制造(图片来源:Bill Bertram)

图1所示为中Sinclair 发布的 ZX Spectrum主板,位于右边的40-pin的 NEC D780C芯片是NEC Zilog Z80处理器的NEC(日本电气公司)翻版,处理器右边的NEC D23128C芯片是一个128Kb的掩模ROM,一个40-pin的Ferranti ULA(非约束逻辑阵列)位于母板的左边,可以实现ZX Spectrum计算机的视频、键盘、接口以及用于连接大容量录音带I/O的模拟I/O口和语音I/O口。在FPGA成为主流器件之前的二十世纪八十年代,Sinclair为它的产品(比如ZX Spectrum)设计很多定制的ULA单元。

图2: ZX Spectrum Next主板

图2: ZX Spectrum Next主板

图2所示为ZX Spectrum Next主板,在上方的图中可看到此次筹资的Spectrum ZX NEXT主板比较松散,对比图1结构简单,但是可扩展接口众多。从图2中的下方图中知道,ZX Spectrum Next的项目团队使用了一个Xilinx 的Spartan-6 LX9 FPGA,并基于此FPGA芯片实现了原始ZX Spectrum主板中的包括8位Z80微处理器在内的所有逻辑组件的重新构建。除此之外,板上还有三个GI AY-3-8912音频芯片,视频(RGB,VGA和HDMI)接口,以及包含ZX Spectrum原来的和“Next”增加的I/O端口。在整个系统中,Spartan-6 FPGA板卡并不是只有胶合作用,而是实现了除SRAM之外的整个系统。

ZX Spectrum Next的项目团队使用了一个Xilinx 的Spartan-6 LX9 FPGA

从图2的整体版图中可以看到,在原来的ZX Spectrum主板基础上,视频传输支持RGB,VGA,HDMI三种模式;具有512MB的SRAM以及扩展的SD卡槽,并支持DivMMC兼容协议等,而所有这些扩展功能的实现无疑都要归功于Spartan-6 FPGA芯片的可编程和可扩展性。

结论:
在距离筹资活动结束还有3天的时候,ZX Spectrum Next产品的筹金已经达到566,933美元,大大超出预计目标。无疑,这个项目将会得到资助,而所有的投资人必然是看中了ZX Spectrum Next产品的高性能和高可扩展性以及广泛的应用前景。而基于功能强大资源丰富的Spartan-6系列FPGA芯片进行开发,才是使得产品具有高集成度高灵活性的保证。

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