Design Computer sinclair

40 Jahre Sinclair ZX81

Lesedauer: 14 Minuten Ab 1983 war diese kleine schwarze Kiste mein erster Computer. Wir feiern 40 Jahre Geburtstag vom ZX81. Ein Erfahrungsbericht

Am 5. März 2021 feiert der Sinclair ZX81 seinen vierzigsten Geburtstag. Vor 40 Jahren stellte die englische Computerpionier-Ikone Sir Clive Sinclair den ZX81 vor. Es war in zwei Versionen erhältlich: als Bausatz für 49,95£ und als Komplettgerät für 69,95£.

Sinclair-Werbung zum ZX81
Quelle: Imgur.com (Link)

Was ist der Sinclair ZX81?

Zuallererst ist er mein erster Computer. Er ist ab 1981 der Einstieg für Hunderttausende Menschen gewesen. Insgesamt sollen 1,5 Millionen Exemplare verkauft worden sein. Im Gegensatz zum Vorgänger ZX80 ist er der erste Computer von Sinclair, der über den Handel (High Street) und nicht nur über Mail Order vertrieben wurde. Er ist von Timex in Lizenz gebaut worden und es hat offizielle Varianten des ZX81 von Timex gegeben. Er ist in vielen Ländern unberechtigt gecloned worden, wie z.B. in Brasilien und den Ostblockländern.

Dieser Computer ist ein Triumph der maximalen Kosteneinsparungen, die Sinclair ermöglichen konnte. Im Gegensatz zu seinem Vorgänger wurden nur 4 Chips verarbeitet. Einer davon ist die Z80 CPU, einer von zwei Standard 8bit-CPUs am Markt, die sich in allen damals angebotenen Home Computern befanden. Der andere ist ein Spezialchip, die sogenannte ULA (Uncommitted Logic Array) von Ferranti. Sie fasst viele Funktionen zusammen, die noch von einzelnen Chips im ZX80 übernommen wurden. Nur deshalb konnte der ZX81 günstiger produziert werden und so noch günstiger als der ZX80 angeboten werden.

Das Motherboard des Sinclair ZX81
ZX81-Platine (Quelle: Wikipedia)

Der Speicher war die größte Einschränkung. Wenn man die ersten Schritte in BASIC gelernt hat, dann benötigte man schon eine Speichererweiterung, die praktischerweise auch von Sinclair angeboten wurde. Apropos BASIC: das beigelegte Handbuch war eine hervorragende Einführung in die Programmierung eines Computers mit BASIC.

Das Design des ZX81

Für mich ist der ZX81 eine Designikone. Ganz in elegantes Schwarz gewandet steht auf der oberen Schale in knalligem Rot der Schriftzug ZX81. Das Gehäuse ist flach und wie ein Keil geformt. Deshalb wurde er manchmal auch als Türstopper bezeichnet. Nach hinten erhebt sich dann in einer weiteren Schräge der Abschluß der Oberschale, auf dem der ikonische sinclair-Schriftzug stand.

Verantwortlich für das elegante Design war der junge Rick Dickinson, der Absolvent der selben Design-Hochschule wie Jony Ive von Apple war. Er war in der Folge dann auch der Designer für den ZX Spectrum, den ZX Spectrum+, den ZX Spectrum 128k und den QL. Wegen seiner Verbundenheit zu seinen eigenen Designs ist er auch später bereit gewesen für die Retro-Computer in den 2010ern seine Designerfahrungen einzubringen. Beim ZX Vega+ und beim ZX Spectrum Next hat er seinen Beitrag geleistet. Leider hat er nicht mehr erleben können, daß der ZX Spectrum Next fertiggestellt wurde und an seine begeisterten Fans ausgeliefert wurde.

Das auffälligste Merkmal des ZX81 war aber die Tastaturfläche. Konnte man das überhaupt eine Tastatur nennen? Es war eine beschriftete Folie, die keinerlei Druckpunkt hatte. Aber wenn man auf eine der markierten Flächen drückte, dann schloss sich ein elektrischer Kontakt und der Computer verarbeitete diese Eingabe. Auch das mehrfache Drücken mehrerer „Tasten“, z.B. der SHIFT-Taste und einer anderen Taste, wurde erkannt und verarbeitet. Dies war auch unbedingt erforderlich, da jede einzelne Taste mit mehreren Funktionen belegt war.

Die Tastatur des Sinclair ZX81. Man nannte es Folientastatur
Verwirrende Tastatur? Das versteht doch keiner, oder?

Die Tastatur des Sinclair ZX81

Ähnlich wie beim ZX80 und später beim ZX Spectrum entschied sich Sinclair dafür alle möglichen Zeichen (auch Grafikzeichen) und BASIC-Befehle auf der Tastatur sichtbar zu machen. Auf einen Druck konnte man einen Befehl aufrufen, während man mit anderen Computern den Befehl Buchstabe für Buchstabe eingab. Das war vor allem praktisch für den knappen Speicher von 1KB RAM, da jeder Befehl nur ein Byte belegte. Welches Element der Taste auf dem Bildschirm erschien hing auch davon ab, was der Cursor gerade anzeigte:

  • K: für Keyword. Dann wurde der Befehl über der Taste ausgewählt
  • L: für Letter. Dann wurde der Buchstabe, oder die Zahl auf der Taste ausgewählt
  • K oder L und SHIFT-Taste gedrückt: dann wurde das rot markierte Zeichen oder Keyword auf der Taste ausgewählt
  • F: für Function. Dann wurde die Funktion unterhalb der Taste ausgewählt
  • G: für Graphic. Dann wurde eines der 20 möglichen Grafikzeichen ausgewählt.

Wie erreicht man die unterschiedlichen Ebenen auf der Tastatur?

Am Beispiel der Taste A möchte ich aufzeigen, wie man die einzelnen Elemente erreichte, wenn man die Taste A und Zusatztasten drückte. Cursor zeigt

Ausschnitt der Folientastatur des Sinclair ZX81
  • K: der Befehl NEW wird ausgewählt
  • L: der Buchstabe A wird ausgewählt
  • K und man drückt die SHIFT-Taste: der Befehl STOP wird ausgewählt
  • L an und man drückt die SHIFT und die NEWLINE Taste zusammen, dann zeigt der Cursor F an: die Funktion ARCSIN wird ausgewählt
  • L an und man drückt die SHIFT und die Taste 9, dann zeigt der Cursor G an: das Grafikzeichen auf der Taste A wird ausgewählt.

Na? Alles verstanden? Das war doch einfach, oder?

Ein weiterer Cursor-Zustand war S, der für Syntax steht. Der Basic Interpreter hatte auch einen eingebauten Syntax-Check, der immer ausgelöst wurde, wenn man die NEWLINE-Taste drückte. Wieder ein besonderer englischer Spleen, der sich mit der Bezeichnung dieser Taste zeigte. Auf anderen Tastaturen stand da eher RETURN oder ENTER. Auch die Löschen-Taste wurde Sinclair-spezifisch RUBOUT genannt. Diese Funktion erreichte man, wenn man SHIFT und die Taste 0 drückte. Auch Cursortasten gab es, aber die waren auf den Nummern-Tasten 5 bis 8 verteilt und man erreichte sie über das Drücken der SHIFT-Taste mit diesen Tasten.

Wo ist die Leertaste?

Am schlimmsten empfand ich persönlich, daß die Leertaste, die auf jeder Tastatur eine zentrale Lage unterhalb der Tastatur findet, bei dem ZX81 auf der letzten Taste unten rechts, mit SPACE bezeichnet, angeordnet war. Die Taste war genauso groß wie jede der 40 Tasten, die in vier Reihen à 10 Tasten angeordnet waren.

Trotz aller Nachteile dieser Tastatur war doch das Programmieren damit recht einfach. Wer auf anderen Computern BASIC-Programme geschrieben hat, der wird bestätigen können, daß die folgende Abfolge von Zeichen auf seinem Computer nichts sinnvolles ergeben hätte:

1P“KJNV“; Newline 54G1 Newline R Newline

Auf dem Sinclair ZX81 wäre folgendes kleine funktionsfähige BASIC-Programm „zufällig“ entstanden und ausgeführt worden.

1 PRINT „KJNV“;
54 GOTO 1
RUN

Der Bildschirm wäre mit den Buchstaben KJNV zeilenweise vollgeschrieben worden. Als Fehlercode hätte dann 5/54 in der Kommandozeile gestanden. Das bedeutet, dass der Bildschirm in Zeile 54 vollgeschrieben wurde.

Vorteile dieses Tastaturlayouts

Der Vorteil beim Sinclair ZX81 war, daß man das komplette BASIC-Vokabular auf der Tastatur sehen konnte. Bei anderen Computern mußte man das Handbuch lesen, um die BASIC-Befehle und die Programmierung von BASIC zu lernen. Ich gebe allerdings zu, daß dies ein ziemlich konstruiertes Beispiel ist. Aber es zeigt die Möglichkeiten und die Vorteile dieses Konzepts. Der Nachteil ist natürlich auch, daß eine Erweiterung des BASIC-Vokabulars dann auch eine Erweiterung der Tastatur erfordert. Beim Spectrum war das dann tatsächlich der Fall. Die einzelnen Tasten waren noch mehr belegt und man benötigte zwei unterschiedliche SHIFT-Tasten, um auf alle einzelnen BASIC-Elemente zugreifen zu können.

Programmierung auf dem ZX81

Man verwendete einen On Screen Editor zur Erstellung von BASIC-Programmen. Ein invertierter Zeilencursor „>“ ist positioniert im Listing bei der letzten editierten Zeile.

Screenshot eines Basic Programms im EDIT-Modus des Sinclair ZX81
Quelle: Screenshot von Analogue101

Mit den Cursortasten SHIFT 6 (Runter) und SHIFT 7 (Hoch) kann man im Listing durch die Zeilen springen. Der Zeilencursor zeigt die gerade ausgewählte oder angesprungene Zeile an. Mit SHIFT 1 schaltete man in den EDIT-Modus. Dadurch kann man die ausgewählte Zeile aus dem Listing nach unten in die Eingabe- oder Kommandozeile bewegen. Die Eingabe fand immer in den beiden untersten Zeilen des Bildschirms statt. Mit den Cursortasten SHIFT 5 (Links) und SHIFT 8 (Rechts) kann man sich durch die Eingabezeile bewegen zu der Stelle, die man verändern möchte.

Es gibt nur den INSERT Modus und keinen REPLACE Modus, wie es bei heutigen Systemen möglich ist. Es kann unendlich viel in eine Eingabezeile eingegeben werden (nur durch den Speicher limitiert). Aber man merkt schon, wenn man mehrere Zeilen eingegeben hat, daß die Eingabe und der Refresh der Eingabezeile immer mehr Zeit benötigt und langsamer wird.

Besonderheit von Variablen

Eine Besonderheit war die Definition von Variablen. Da Sinclair dieses Keyword-Konzept verwendete, was besagte, daß an erster Stelle immer zuerst ein Keyword stehen mußte, konnte man Variablen nicht auf diese Art definieren.

10 A=5

Dafür gab es LET als Keyword für die Definition von Variablen. Deshalb sah im Sinclair BASIC die oben genannte Variablendefinition so aus:

10 LET A=5

Wenn die Syntax der Eingabe nicht korrekt ist, wird an der Stelle des Fehlers ein S angezeigt. Erst, wenn dieser Syntax Error korrigiert wurde, verschwindet das S wieder oder springt zur nächsten fehlerhaften Syntax in der Eingabezeile. Damit konnte man keine syntaktisch falschen Zeilen eingeben.

Eine Zeile kann gelöscht werden, wenn man die Zeilennummer und NEWLINE eingibt. Einzelne Zeichen werden über die RUBOUT-Taste gelöscht, nachdem man den Cursor hinter das zu löschende Zeichen positioniert hat.

Unterschiede zum Sinclair ZX80

Der Sinclair ZX81 hatte im Gegensatz zu seinem Vorgänger eine Gleitkommaarithmetik (Floating Point). Der ZX80 hatte nur eine Festkommaarithmetik. Deshalb wurde beim ZX81 ein 8kB ROM gegenüber einem 4kB ROM beim ZX80 verbaut. Man konnte übrigens durch Austausch des ROM-Chips und der Tastaturfolie einen ZX80 zu einem ZX81 aufrüsten. Der einzige Unterschied waren der SLOW und FAST Mode, die es wegen fehlender Hardware beim ZX80 nicht gab.

Das Keyword NEW löscht den gesamten Speicher. Quasi eine Art Software-Reset. Also Vorsicht.

Das Handbuch des Sinclair ZX81

Bei den Error Messages, die in der Kommandozeile am unteren Bildschirmrand angezeigt wurden, musste man schon im Handbuch nachlesen, was diese bedeuten. Eine Kombination von Fehlercode und Zeilennummer (z.B. D/50) konnten einem Programmierer aber eine gute Hilfe beim Debuggen des eigenen Programms sein.

Das Handbuch zum Sinclair ZX81. Damit lernte ich in BASIC programmieren

Wer BASIC auf dem ZX81 lernen möchte, dem empfehle ich das Handbuch von Sinclair durchzuarbeiten. Eine Kopie davon ist im Internet zu finden.

Ich selbst habe meine Erfahrungen mit der BASIC-Programmierung gemacht, indem ich die Beispiele aus dem Handbuch und viele Listings aus Computerzeitschriften (z.B. Happy Computer (deutsch) oder Your Computer (englisch)) eingetippt und ausprobiert habe. All diese Erfahrungen sind dann in meinem einzigen Computerspiel eingeflossen, das ich auf diesem Computer geschrieben habe: ZX Fall.

Zubehör für den Sinclair ZX81

Das erste was man benötigte war ein Fernseher zur Darstellung des Bildes. Man schloss diesen über den TV-Modulator-Ausgang des ZX81 mit einem Kabel an. Nach einer Suche auf dem UHF-Band hatte man dann ein leidlich stabiles Schwarz-Weiß-Bild. Ein besseres Bild bekam man mit einem Monitor. Dafür mußte man dann aber einen zusätzlichen Monitorausgang an den Computer anlöten und nach außen führen. Das habe ich damals bei Vobis in Aachen machen lassen. Danach konnte ich einen Philips TP200 mit Schwarz-Grün-Bild anschließen und hatte damit ein sehr stabiles Bild.

Zum Laden und Speichern von Software schloss man einen handelsüblichen Cassettenrecorder an. Dafür gab es zwei Anschlüsse MIC und EAR am ZX81. Die Besonderheit war, daß man die richtige Lautstärkeeinstellung am Cassettenrecorder finden mußte. Erst dann konnte man sicher sein, daß die Software zuverlässig geladen oder gespeichert wurde. Das Laden und Speichern ging einher mit einem “Feuerwerk“ auf dem Bildschirm. An den angezeigten Linien konnte man erkennen, ob die Lautstärke richtig eingestellt war. Mit der Zeit hatte man ein Gefühl für die richtige Einstellung entwickelt. Aber dieser Weg der Datensicherung war furchtbar langsam. Ich hatte damals eine kleine Box mit einer Software, mit der das Laden und Speichern um den Faktor 10 beschleunigt wurde. Ich glaube die Lösung hieß Quicksave.

Einen Sinclair ZX81 konnte man nur dann sinnvoll nutzen, wenn man ihn direkt nach dem Kauf mit Zubehör ausstattete. Natürlich verdiente auch Sir Clive gut am Zubehör mit, da der Computer nur minimal ausgestattet war. Aber für Erweiterungen gab es ja den Erweiterungsbus auf der Rückseite des Gehäuses. Dort konnten Zusatzkomponenten in Reihe hintereinandergeschaltet werden. Das war praktisch und einfach, aber nicht sehr sicher, was die Stabilität anging.

Der ZX Printer

Der ZX Printer

Ein winziger Drucker, der auf Metallpapier druckte bzw. elektrisch Zeichen herausbrannte. Er wurde an den Erweiterungsport von ZX81 und ZX Spectrum angeschlossen. Die Drucke litten darunter, daß sie unter UV-Licht schnell verblassten.

Die RAM-Erweiterung um 16 KB für den ZX81

Das ZX 16K RAM Pack

Sie wurde an den Erweiterungsport des ZX81 angeschlossen. Damit war das System so empfindlich, daß etwas heftigeres Drücken der Folientastatur zum Absturz des Rechners geführt hat. Empfehlung war ein Klettband zwischen die Komponenten zu kleben, damit der Kontakt durch einfache Erschütterungen nicht unterbrochen werden konnte. Und ich kann es selbst noch nachvollziehen, wie häufig ich Daten durch dieses Problem verloren habe.

Weiteres Zubehör gab es für Sinclairs ZX81 in Massen. Die Seiten in der Your Computerwaren voll von Anzeigen von Zubehörherstellern. Es war damals eine wilde Zeit, da natürlich jeder Sinclair User eine bessere Tastatur, Ansteckmodule zum Mitschneiden von Spielständen, Joystickinterfaces und ähnliches benötigte. Die Sinclair Computer waren halt sehr minimalistisch. Aber maximal erweiterbar.

Ich persönlich hatte für meinen ZX81 folgende Zusatzhardware.

Aufsatztastatur auf die Folientastatur

Eine Aufsatztastatur für den ZX81

Sie war genauso groß wie die ursprüngliche Tastatur, aber sie hatte wirkliche Drucktasten. Unter den Drucktasten waren Stifte, die auf die Folientastatur gedrückt wurden. Auf eBay hatte ich das Glück eine solche Tastatur nach über 30 Jahren in Originalverpackung zu bekommen

Memotech Zusatztastatur

Memotech Zusatztastatur für den Sinclair ZX81

Mit Ansteckmodul für den Erweiterungsport. Ich hatte sie damals in Schwarz. Bei eBay konnte ich das viel seltenere hellblaue Modell bekommen. 

Cheetah 32 KB Speichererweiterung

Memotech Memopak 16k für den Sinclair ZX81

Wahnsinn, war das viel Speicher, nachdem man im ZX81 mit 1 KB auskommen musste. Das kann man sich heute nicht mehr vorstellen, was das für ein Gefühl war, wenn man nicht mehr mit dem Speicher haushalten musste. Bei eBay konnte ich diese Speicherweiterung nicht mehr finden. Stattdessen habe ich von Memotech zwei 16 KB Speichererweiterungen. Memotech war mit seiner Aluminum-Materialwahl beim Gehäuse einfach nur edel.

Software für den Sinclair ZX81

Wer etwas über die Software des ZX81 lernen möchte, dem empfehle ich ganz besonders diesen Beitrag von Videospielgeschichte.de. Man muß seine Erwartungshaltung zu Software auf dem ZX81 sehr runterschrauben, wenn man moderne Computer-Apps kennt. Programme nur in BASIC programmiert liefen auf dem ZX81 sehr langsam, da der sogenannte SLOW-Modus alles nur mit einem Viertel der möglichen Geschwindigkeit ablaufen läßt. Erst wenn man mit dem FAST-Modus das Programm startet, dann wird die Bildschirmausgabe ausgeschaltet und das Programm läuft mit maximaler Geschwindigkeit ab. Das macht aber bei grafikintensiven Programmen keinen Sinn. Deshalb gibt es keine gute Software nur in BASIC geschrieben.

Maschinencode, oder Assembler, auf dem Z80-Prozessor, ist der Weg, wie man professionelle Programme auf dem ZX81 schreibt. Und auch ich habe mich in meinem Programm ZX Fall auf gewisse Routinen in Maschinencode geschrieben verlassen, um die Grafik beschleunigt ablaufen zu lassen.

Meine Lieblingssoftware auf dem ZX81

Sinclair Computer selbst hat eine eigene Software-Reihe rausgebracht, unter anderem auch Flight Simulation von Psion. Das Computerspiel, welches mich sehr auf dem ZX81 beeindruckt hat, war Mazogs. Es lief auf diesem kleinen Computer mit einer Wahnsinns-Geschwindigkeit und besaß tolle Animationen.

Mazogs auf dem ZX81 (Quelle: RetrGameTV auf YouTube)

High Resolution Graphic auf dem ZX81

Noch beeindruckender war hochauflösende Grafik auf dem ZX81. Einerseits konnte man mit einem HRG-Modul (High Resolution Graphic) von Memotech hochauflösende Grafik nutzen. Viel interessanter war allerdings eine Lösung per Software. Von einem genialen tschechischen Programmierer gab es einen Manic Miner Clone, bei dem mir die Kinnlade runtergefallen ist. Was in diesem Spiel realisiert worden ist, war völlig überraschend. Zu HRG auf dem ZX81 und speziell über den Programmierer Ales Martinik werde ich noch einen gesonderten Beitrag schreiben.

Manic Miner Clone auf dem ZX81. Von Ales Martinik (Quelle: michaeljulia123 auf YouTube)

Wo bekomme ich heute Software für den Sinclair ZX81 her?

Wer einen Überblick über ZX81-Software haben möchte, auch solche, die nach den 80er-Jahren entwickelt wurde, dem empfehle ich das Sinclair ZX81 Software-Archive. Und Sharopolis bietet auch ein schönes Video über die ZX81-Spiele, die die Möglichkeiten dieses kleinen Computers vollkommen ausgeschöpft haben. Sehr zu empfehlen.

Games that push the limits (Quelle: Sharopolis auf YouTube)

Bei der Recherche zu diesem Beitrag ist mir noch ein besonderer Software-Schatz aufgefallen und eine großartige Geschichte bei der Wiederentdeckung des Spiels Em busca dos tesouros. Hier hat der junge brasilianische Autor Tadeu Curinga im Jahr 1985 ein Spiel namens Schatzsuche geschrieben. Dieses wurde von einem brasilianischen Computermagazin als Listing veröffentlicht und auf Kassette vertrieben. Zwanzig Jahre später hat man versucht den Autor und das Spiel wieder ausfindig zu machen. Es ist ein Spiel im Stil meines ZX Fall. Es ist aber viel komplexer und aufwändiger gestaltet. Die Spielfiguren sind im Stil und der Größe der Mazogs-Figuren gemacht. Ein Relaunch wurde mit einer noch verbesserten Version dieses Spiels gemacht.

Für mich war das ein großartiges Erlebnis, da ich erst durch meine brasilianische Freundin darauf aufmerksam gemacht wurde, daß es in Brasilien eine große Fangemeinde der Sinclair Clone-Computer von Microdigital gab. Auf der Suche nach einem solchen Gerät, konnte ich dann einen Microdigital TK90X aus Brasilien nach Deutschland holen.

Was sind die Verdienste des ZX81?

Der Sinclair ZX81 wurde zum Computer for the Masses. Aufgrund seines niedrigen Einstiegspreises wurde er bezahlbar für Hunderttausende Computerbegeisterte, die damit ihre ersten Erfahrungen machten. Er startete den Homecomputer-Boom in Großbritannien und Europa. Er begründete einen riesigen Zubehör- und Software-Markt.

Man kann ihn als einen der bedeutendsten Meilensteine der Computertechnik ansehen. Nicht, weil er ein guter Computer war. Nein, jeder Computer dieser Zeit war ihm technisch überlegen. Tatsächlich konnte man ihn nur mit viel Zubehör richtig ausreizen. Wie die Software-Beispiele gezeigt haben, konnten clevere Leute sogar hochauflösende Grafik auf dem Computer erzeugen.

Er war zwar nicht der Computer, der im Computer Literacy Project der BBC zur Programmierung verwendet wurde. Aber er sorgte dafür, daß Computer auch für weniger begüterte Bevölkerungsschichten bezahlbar wurden und jeder Programmieren lernen konnte.

Und das wichtigste für mich: der ZX81 war mein erster Computer im Jahr 1983 und er hat mir eine neue Perspektive für mein Leben und meine Karriere aufgezeichnet. Leider habe ich den Original ZX81 von damals nicht mehr. Ich habe das komplette Paket damals verkauft. Heute ärgere ich mich darüber, da viel Zeit und Leidenschaft mit diesem Stück Technik verbunden ist. In meinem Computermuseum habe ich zwei ZX81 als älteste Sammlungsstücke. Der Computer wird 40 Jahre alt und in zwei Jahren werde auch ich ein rundes Jubiläum von 40 Jahren mit Computern haben.

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