基于FPGA复活并繁衍计算机界的“恐龙”ZX Spectrum

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。

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（文章首部图片）。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。