Un design minimaliste pour un prix record

Le Sinclair ZX80, commercialisé en 1980 pour 99 livres sterling, se distinguait de ses concurrents par une architecture radicalement économique. Alors que la plupart des ordinateurs de l'époque intégraient une puce vidéo spécialisée, le ZX80 faisait l'impasse sur tout composant sur mesure. Sa carte mère se compose uniquement d'un processeur Z80, d'une ROM de 4 Ko, de deux puces RAM statiques de 1 Ko chacune (des 2114 SRAM), et de dix-sept circuits TTL de la série 74. Aucun autre circuit intégré dédié n'est présent.

Un processeur qui fait tout… ou presque

Au cœur du système, le microprocesseur Z80 (ou Z80A) est cadencé à 3,25 MHz, soit plus de trois fois la fréquence du 6502 utilisé dans des machines comme le PET, le VIC-20 ou le Commodore 64. Toutefois, le Z80 nécessite davantage de cycles d'horloge par instruction, ce qui nivelle les performances. Les entrées de contrôle /Halt, /NMI et /BusRequest sont maintenues à un niveau haut par des résistances de tirage, prêtes à être activées. Le circuit de réinitialisation se résume à une résistance et un condensateur : la ligne de reset reste basse pendant environ 100 ms, le temps que le condensateur de 1 µF se charge.

La mémoire vive et l'extension

La RAM d'origine du ZX80 était de 1 Ko, réalisée avec deux puces 2114 aujourd'hui hors production. Dans les répliques modernes comme le Minstrel (un clone du ZX80), on utilise des RAM de plus grande capacité – typiquement 32 Ko, plus courantes et moins coûteuses que les 8 Ko. Le décodage d'adresse reste le même : si la ligne A14 du bus d'adresse est haute et que le Z80 effectue une demande d'accès mémoire, la RAM est sélectionnée. Une résistance (R19) relie la sélection de puce des deux circuits mémoire au connecteur d'extension. En mettant cette ligne à l'état haut, la RAM interne est désactivée, permettant à un périphérique externe de prendre le relais. C'est ce qui se produisait lorsqu'on branchait une extension mémoire de 16 Ko sur le ZX80 ou le ZX81 : le 1 Ko interne était alors désactivé.

Le connecteur d'extension

Le connecteur de bord du ZX80 est directement relié au Z80, exposant la plupart des broches du processeur pour permettre l'ajout de périphériques. Il fournit également l'alimentation et un moyen de désactiver la RAM embarquée. Le ZX81, qui a succédé au ZX80, utilisait le même connecteur, à ceci près qu'une broche supplémentaire permettait aussi de désactiver la ROM. Cette modification a été reprise sur le clone Minstrel.

Une astuce de programmation pour l'affichage

La particularité la plus remarquable du ZX80 est son mode de génération vidéo. En l'absence de puce vidéo, c'est le processeur lui-même qui dessine l'image sur l'écran. Pour cela, il exécute une boucle composée essentiellement d'instructions NOP (aucune opération). Le temps passé à exécuter ces instructions vides correspond au balayage de la trame vidéo. Ainsi, la tâche principale de l'ordinateur n'est pas d'exécuter les programmes de l'utilisateur, mais d'afficher l'écran. L'exécution du code utilisateur n'intervient que pendant les intervalles de retour vertical, lorsque le faisceau électronique du téléviseur revient en haut de l'écran. Ce compromis, très astucieux, permettait de réduire considérablement le nombre de composants et donc le coût final.

Un héritage durable

Le ZX80 a ouvert la voie à une gamme de micro-ordinateurs Sinclair qui ont démocratisé l'informatique au Royaume-Uni. Son architecture sans fioritures, entièrement basée sur un processeur Z80 et des circuits logiques standards, reste une leçon d'ingénierie minimaliste. Les clones modernes comme le Minstrel perpétuent cette approche en utilisant des composants contemporains compatibles.