Apple II

El Apple II (estilizado como apple ][) es un ordenador doméstico de 8 bits y uno de los los primeros productos de microcomputadoras producidos en masa de gran éxito en el mundo. Fue diseñado principalmente por Steve Wozniak; Jerry Manock desarrolló el diseño de la carcasa de plástico moldeado con espuma del Apple II, Rod Holt desarrolló la fuente de alimentación conmutada, mientras que el papel de Steve Jobs en el diseño de la computadora se limitó a supervisar el diseño de Jerry Manock. trabajar en la caja de plástico. Fue presentado por Jobs y Wozniak en la Feria de Computación de la Costa Oeste de 1977, y marca el primer lanzamiento de Apple de una computadora personal dirigida a un mercado de consumo, con la marca dirigida a los hogares estadounidenses en lugar de a los empresarios o aficionados a la informática. La revista Byte se refirió al Apple II, al Commodore PET 2001 y al TRS-80 como el "1977 Trinity". Como Apple II tenía la característica definitoria de poder mostrar gráficos en color, el logotipo de Apple se rediseñó para tener un espectro de colores. El Apple II es el primer modelo de la serie Apple II, seguido de Apple II+, Apple IIe, Apple IIc y Apple IIGS de 16 bits, todos los cuales siguen siendo compatibles. La producción del último modelo disponible, Apple IIe, cesó en noviembre de 1993.

Historia

En 1976, Steve Jobs había convencido al diseñador de productos Jerry Manock (que anteriormente había trabajado en Hewlett Packard diseñando calculadoras) para crear la "carcasa" para el Apple II: una carcasa suave inspirada en los electrodomésticos de cocina que ocultaba la mecánica interna. Las primeras computadoras Apple II se ensamblaron en Silicon Valley y luego en Texas; Las placas de circuito impreso se fabricaron en Irlanda y Singapur. Las primeras computadoras salieron a la venta el 10 de junio de 1977 con un microprocesador MOS Technology 6502 funcionando a 1,022 MHz (2⁄< span class="den">7 del portador de color NTSC), dos paletas de juego (incluidas hasta 1980, cuando se descubrió que violaban las normas de la FCC), 4 KiB de RAM, una interfaz de casete de audio para cargar programas y almacenar datos, y el lenguaje de programación Integer BASIC integrado en las ROM. El controlador de video mostraba 24 líneas por 40 columnas de texto monocromático, solo en mayúsculas en la pantalla (el juego de caracteres original coincide con los caracteres ASCII 20_h a 5F_h), con NTSC salida de vídeo compuesto adecuada para su visualización en un monitor de TV o en un televisor normal (a través de un modulador de RF independiente). El precio de venta original de la computadora con 4 KiB de RAM era 1298 USD (equivalente a $5804 en 2021) y 2638 USD (equivalente a 11 796 USD en 2021) con un máximo de 48 KB de RAM. Para reflejar la capacidad de gráficos en color de la computadora, el logotipo de Apple en la carcasa tenía rayas de arcoíris, que siguieron formando parte del logotipo corporativo de Apple hasta principios de 1998. Quizás lo más significativo es que Apple II fue un catalizador para la computadoras en muchas industrias; abrió las puertas al software comercializado para los consumidores. Ciertos aspectos del diseño del sistema fueron influenciados por el videojuego arcade de Atari Breakout (1976), que fue diseñado por Wozniak, quien dijo: "A muchas características del Apple II entraron porque había diseñado Breakout para Atari. Lo había diseñado en hardware. Quería escribirlo en software ahora". Esto incluyó su diseño de circuitos de gráficos en color, la adición de soporte y sonido de paleta de juego y comandos de gráficos en Integer BASIC, con el que escribió Brick Out, un clon de software de su propio juego de hardware. Wozniak dijo en 1984: "Básicamente, todas las características del juego se instalaron solo para que pudiera mostrar el juego con el que estaba familiarizado, Breakout, en el Homebrew Computer Club. Fue el día más satisfactorio de mi vida [cuando] hice una demostración de Breakout, totalmente escrito en BASIC. Me pareció un gran paso. Después de diseñar juegos arcade de hardware, supe que poder programarlos en BASIC iba a cambiar el mundo."

Resumen

En la edición de mayo de 1977 de Byte, Steve Wozniak publicó una descripción detallada de su diseño; el artículo comenzaba, "Para mí, una computadora personal debe ser pequeña, confiable, fácil de usar y económica." El Apple II utilizó atajos de ingeniería peculiares para ahorrar hardware y reducir costes, como:

• Aprovechando la forma en que el procesador 6502 accede a la memoria: sólo ocurre en fases alternas del ciclo del reloj; acceso a la memoria de los circuitos de la generación de vídeo en la fase no utilizada evita problemas de contención de memoria e interrupciones del flujo de vídeo.
• Este arreglo elimina simultáneamente la necesidad de un circuito de refresco separado para los chips DRAM, ya que la transferencia de vídeo accedió a cada fila de memoria dinámica dentro del período de tiempo. Además, no requería chips RAM separados para la memoria RAM de vídeo, mientras que el PET y TRS-80 tenían chips SRAM para vídeo.
• En lugar de utilizar un complejo circuito analógico a digital para leer las salidas del controlador de juego, Wozniak utilizó un simple circuito de tiempor cuyo período es proporcional a la resistencia del controlador de juego, y utilizó un bucle de software para medir el temporizador.
• Un solo 14.31818 oscilador maestro MHz (f_M) se dividió por varias ratios para producir todas las demás frecuencias requeridas, incluyendo señales de reloj microprocesador (f_M/14), contadores de transferencia de vídeo y muestras de carga de color (f_M/4).

Las pantallas de texto y gráficos tienen una disposición compleja. Por ejemplo, las líneas de exploración no se almacenaron en áreas secuenciales de la memoria. Según los informes, esta complejidad se debió a que Wozniak se dio cuenta de que el método permitiría la actualización de la RAM dinámica como efecto secundario (como se describe anteriormente). Este método no tuvo ningún costo adicional para que el software calculara o buscara la dirección de la línea de exploración requerida y evitó la necesidad de un hardware adicional significativo. De manera similar, en el modo de gráficos de alta resolución, el color está determinado por la posición de los píxeles y, por lo tanto, se puede implementar en el software, ahorrando a Wozniak los chips necesarios para convertir los patrones de bits en colores. Esto también permitió la representación de fuentes de subpíxeles, ya que los píxeles naranjas y azules aparecen medio píxel más a la derecha en la pantalla que los píxeles verdes y morados. Al principio, el Apple II usaba almacenamiento en casete de datos, como la mayoría de las otras microcomputadoras de la época. En 1978, la empresa introdujo un 5+1 externo. Unidad de disquete de ⁄4 pulgadas, llamada Disco II (estilizado como Disco ][), conectada a través de una tarjeta controladora que se conecta a uno de los dispositivos de la computadora' s ranuras de expansión (generalmente la ranura 6). La interfaz Disk II, creada por Wozniak, se considera una obra maestra de ingeniería por su economía de componentes electrónicos. El enfoque adoptado en el controlador Disk II es típico de los diseños de Wozniak. Con unos pocos chips lógicos a pequeña escala y una PROM (memoria de solo lectura programable) barata, creó una interfaz de disquete funcional a una fracción del costo de los componentes de las configuraciones de circuito estándar.

Diseño de la caja

Las primeras computadoras Apple II de producción tenían carcasas moldeadas a mano; estos tenían burbujas visibles y otros bultos en ellos debido al imperfecto proceso de moldeado de plástico, que pronto se cambió al moldeado a máquina. Además, el diseño inicial de la caja no tenía aberturas de ventilación, lo que provocaba una gran acumulación de calor en la placa de circuito impreso y provocaba que el plástico se ablandara y se hundiera. Apple agregó orificios de ventilación a la carcasa dentro de los tres meses posteriores a la producción; los clientes con el estuche original podrían reemplazarlo sin cargo.

Revisiones de PCB

La placa de circuito impreso (PCB) del Apple II se sometió a varias revisiones, ya que Steve Wozniak le hizo modificaciones. La primera versión se conocía como Revisión 0 y las primeras 6000 unidades enviadas la usaron. Las revisiones posteriores agregaron un circuito eliminador de color para evitar las franjas de color cuando la computadora estaba en modo de texto, así como modificaciones para mejorar la confiabilidad de la E/S del casete. Los Apple II de revisión 0 se encendieron en un modo indefinido y tenían basura en la pantalla, lo que requería que el usuario presionara Restablecer. Esto fue eliminado en revisiones posteriores de la junta. La revisión 0 de Apple II solo podía mostrar cuatro colores en modo de alta resolución, pero Wozniak pudo aumentar esto a seis colores de alta resolución en revisiones posteriores de la placa. La PCB tenía tres bancos de RAM para un total de 24 chips de RAM. Los Apple II originales tenían interruptores de puente para ajustar el tamaño de la RAM, y las configuraciones de RAM podían ser de 4, 8, 12, 16, 20, 24, 32, 36 o 48 KiB. Las tres configuraciones de memoria más pequeñas usaban DRAM de 4kx1, y las más grandes usaban DRAM de 16kx1, o una combinación de bancos de 4 kilobytes y 16 kilobytes (los chips en cualquier banco deben ser del mismo tamaño). Los primeros modelos Apple II+ conservaron esta característica, pero después de una caída en los precios de DRAM, Apple rediseñó las placas de circuito sin los puentes, de modo que solo se admitían chips de 16kx1. Unos meses más tarde, comenzaron a enviar todas las máquinas con un complemento completo de DRAM de 48 KiB. A diferencia de la mayoría de las máquinas, todos los circuitos integrados en la placa de circuito impreso Apple II estaban enchufados; aunque esto costó más de fabricar y creó la posibilidad de que las virutas sueltas causaran un mal funcionamiento del sistema, se consideró preferible facilitar el mantenimiento y la sustitución de las virutas defectuosas. El PCB Apple II carece de cualquier medio para generar una solicitud de interrupción, aunque las tarjetas de expansión pueden generar una. El código del programa tenía que detener todo para realizar cualquier tarea de E/S; como muchas de las otras idiosincrasias de la computadora, esto se debió a razones de costo y Steve Wozniak asumió que las interrupciones no eran necesarias para jugar o usar la computadora como herramienta de enseñanza.

Pantalla y gráficos

Color en la serie Apple II utiliza una peculiaridad del estándar de señal de televisión NTSC, que hizo que la visualización en color fuera relativamente fácil y económica de implementar. La especificación original de la señal de televisión NTSC era en blanco y negro. El color se agregó más tarde al agregar una señal de subportadora de 3,58 megahercios que fue parcialmente ignorada por los televisores en blanco y negro. El color se codifica en función de la fase de esta señal en relación con una señal de color burst de referencia. El resultado es que la posición, el tamaño y la intensidad de una serie de pulsos definen la información del color. Estos pulsos pueden traducirse en píxeles en la pantalla de la computadora, con la posibilidad de explotar colores de artefactos compuestos. La pantalla Apple II proporciona dos píxeles por ciclo de subportadora. Cuando la señal de referencia de ráfaga de color está encendida y la computadora conectada a una pantalla a color, puede mostrar verde al mostrar un patrón alternativo de píxeles, magenta con un patrón opuesto de píxeles alternos y blanco al colocar dos píxeles uno al lado del otro. El azul y el naranja están disponibles ajustando el desplazamiento de píxeles en medio ancho de píxel en relación con la señal de ráfaga de color. La pantalla de alta resolución ofrece más colores al comprimir más (y más estrechos) píxeles en cada ciclo de subportadora. El modo de visualización de gráficos gruesos de baja resolución funciona de manera diferente, ya que puede generar un patrón de puntos por píxel para ofrecer más opciones de color. Estos patrones se almacenan en la ROM del generador de caracteres y reemplazan los patrones de bits de caracteres de texto cuando la computadora cambia al modo de gráficos de baja resolución. El modo de texto y el modo de gráficos de baja resolución usan la misma región de memoria y se usa el mismo circuito para ambos. Una sola página HGR ocupaba 8 KiB de RAM; en la práctica, esto significaba que el usuario tenía que tener al menos 12 KiB de RAM total para usar el modo HGR y 20 KiB para usar dos páginas. Los primeros juegos de Apple II del período 1977-1979 a menudo se ejecutaban solo en modo de texto o de baja resolución para admitir a los usuarios con configuraciones de memoria pequeña; HGR no fue casi universalmente compatible con los juegos hasta 1980.

Sonido

En lugar de un chip de síntesis de sonido dedicado, el Apple II tiene un circuito de palanca que solo puede emitir un clic a través de un altavoz incorporado o un conector de salida de línea; todos los demás sonidos (incluida la música de dos, tres y, finalmente, cuatro voces y la reproducción de muestras de audio y la síntesis de voz) son generados en su totalidad por un software que hace clic en el altavoz en los momentos justos. Se utilizan técnicas similares para el almacenamiento de casetes: la salida del casete funciona igual que el altavoz, y la entrada es un simple detector de cruce por cero que sirve como un digitalizador de audio relativamente rudimentario (1 bit). Las rutinas en la ROM de la máquina codifican y decodifican datos en codificación por cambio de frecuencia para el casete.

Lenguajes de programación

Inicialmente, el Apple II se envió con Integer BASIC codificado en los chips ROM de la placa base. Escrito por Wozniak, el intérprete permitió a los usuarios escribir aplicaciones de software sin necesidad de comprar utilidades de desarrollo adicionales. Escrito pensando en los programadores de juegos y aficionados, el lenguaje solo admitía la codificación de números en formato entero de 16 bits. Dado que solo admitía números enteros entre -32768 y +32767 (entero de 16 bits con signo), era menos adecuado para el software comercial y Apple pronto recibió quejas de los clientes. Debido a que Steve Wozniak estaba ocupado desarrollando el hardware Disk II, no tuvo tiempo de modificar Integer BASIC para admitir el punto flotante. En cambio, Apple obtuvo la licencia del BASIC 6502 de Microsoft para crear Applesoft BASIC. Los usuarios de discos normalmente compraban la llamada Tarjeta de idioma, que tenía Applesoft en la ROM y estaba debajo de la ROM BÁSICA de enteros en la memoria del sistema. El usuario puede cambiar entre BÁSICO escribiendo FP o INT en el indicador BÁSICO. Apple también ofreció una versión diferente de Applesoft para usuarios de casetes, que ocupaba poca memoria y se iniciaba con el comando LOAD en Integer BASIC. Tal como se envió, Apple II incorporó un monitor de código de máquina con comandos para mostrar y modificar la memoria RAM de la computadora, ya sea un byte a la vez o en bloques de 256 bytes a la vez. Esto permitió a los programadores escribir y depurar programas de código de máquina sin más software de desarrollo. La computadora se enciende en la ROM del monitor y muestra un indicador *. Desde allí, Ctrl+B ingresa a BÁSICO, o se puede cargar un programa en lenguaje de máquina desde el casete. El software del disco se puede iniciar con Ctrl+P seguido de 6, en referencia a la ranura 6 que normalmente contenía el controlador Disk II. Pronto se ofreció un ensamblador 6502 en disco, y más tarde estuvieron disponibles el compilador UCSD y el sistema operativo para el lenguaje Pascal. El sistema Pascal requiere que se instale una tarjeta RAM de 16 KiB en la posición de la tarjeta de idioma (ranura de expansión 0) además de los 48 KiB completos de memoria de la placa base.

Manual

Los primeros 1000 o más Apple II se enviaron en 1977 con un 'Manual Apple II Mini' mimeografiado de 68 páginas, encuadernado a mano con sujetadores de papel de latón. Esta fue la base del Manual de referencia de Apple II, que se hizo conocido como el Libro rojo por su portada roja, publicado en enero de 1978. Todos los clientes existentes que enviaron sus tarjetas de garantía recibieron copias gratuitas de el Libro Rojo. El Manual de referencia de Apple II contenía el esquema completo de todos los circuitos de la computadora y una lista completa de fuentes del "Monitor" Firmware de ROM que servía como BIOS de la máquina. Un manual de Apple II firmado por Steve Jobs en 1980 con la inscripción "Julian, tu generación es la primera en crecer con computadoras. Ve a cambiar el mundo." vendido en una subasta por $ 787,484 en 2021.

Sistema operativo

El Apple II original proporcionó un sistema operativo en ROM junto con una variante BASIC llamada Integer BASIC. La única forma de almacenamiento disponible era la cinta de casete, que era ineficazmente lenta y, lo que es peor, poco fiable. En 1977, cuando Apple decidió no utilizar el popular pero tosco sistema operativo CP/M para el innovador diseño del controlador de disco de Wozniak, contrató a Shepardson Microsystems por $13,000 para escribir un Apple DOS para la serie Apple II. En Shepardson, Paul Laughton desarrolló el software crucial de la unidad de disco en solo 35 días, un plazo notablemente corto desde cualquier punto de vista. Disco II de Apple 5+1⁄ La unidad de disquete de 4 pulgadas se lanzó en 1978. La versión final y más popular de este software fue Apple DOS 3.3. Apple DOS fue reemplazado por ProDOS, que admitía un sistema de archivos jerárquico y dispositivos de almacenamiento más grandes. Con una tarjeta de expansión opcional de terceros basada en Z80, Apple II podría iniciarse en el sistema operativo CP/M y ejecutar WordStar, dBase II y otro software CP/M. Con el lanzamiento de MousePaint en 1984 y Apple IIGS en 1986, la plataforma adquirió el aspecto de la interfaz de usuario de Macintosh, incluido un mouse. Apple lanzó Applesoft BASIC en 1977, una variante más avanzada del lenguaje que los usuarios podían ejecutar en lugar de Integer BASIC para obtener más capacidades. Algunos programas comerciales de Apple II arrancaban directamente y no usaban formatos de disco estándar de DOS. Esto desalentó la copia o modificación del software en los discos y mejoró la velocidad de carga.

Dispositivos y aplicaciones de terceros

Cuando Apple II se envió por primera vez en junio de 1977, no había tarjetas de expansión disponibles para las ranuras. Esto significaba que el usuario no tenía forma de conectar un módem o una impresora. Un truco popular consistía en conectar una máquina de teletipo a la salida del casete. El diseño de arquitectura abierta de Wozniak y las múltiples ranuras de expansión de Apple II permitieron una amplia variedad de dispositivos de terceros, incluidas tarjetas periféricas, como controladores en serie, controladores de pantalla, tarjetas de memoria, discos duros, componentes de red y relojes en tiempo real. Había tarjetas de expansión enchufables, como Z-80 SoftCard, que permitían a Apple II usar el procesador Z80 y ejecutar programas para el sistema operativo CP/M, incluida la base de datos dBase II y el procesador de textos WordStar. La tarjeta Z80 también permitía la conexión a un módem y, por lo tanto, a cualquier red a la que un usuario pudiera tener acceso. En los primeros días, tales redes eran escasas. Pero se expandieron significativamente con el desarrollo de sistemas de tablones de anuncios en años posteriores. También había una tarjeta 6809 de terceros que permitía ejecutar OS-9 Level One. Las tarjetas de sonido de terceros mejoraron enormemente las capacidades de audio, lo que permitió la síntesis de música simple y funciones de texto a voz. Las tarjetas aceleradoras Apple II duplicaron o cuadruplicaron la velocidad de la computadora. Los primeros Apple II a menudo se vendían con un Sup'R'Mod, que permitía ver la señal de video compuesta en un televisor. La industria de radioelectrónica de la Unión Soviética diseñó la computadora Agat compatible con Apple II. Se produjeron aproximadamente 12.000 modelos Agat 7 y 9 y se utilizaron ampliamente en las escuelas soviéticas. Las computadoras Agat 9 podrían ejecutar "Apple II" compatibilidad y modos nativos. "Apple II" El modo permitió ejecutar una variedad más amplia de software Apple II (presuntamente pirateado), pero a expensas de menos RAM. Por eso, los desarrolladores soviéticos prefirieron el modo nativo a "Apple II" modo de compatibilidad.

Recepción

Jesse Adams Stein escribió: "Como la primera empresa en lanzar un 'dispositivo de consumo' microcomputadora, Apple Computer nos ofrece una visión clara de este cambio de una máquina a un aparato." Pero la empresa también tuvo que "negociar las actitudes de sus compradores potenciales, teniendo en cuenta las ansiedades sociales sobre la adopción de nuevas tecnologías en múltiples contextos". La oficina, el hogar y la 'oficina-en-el-hogar' estuvieron implicados en estas esferas cambiantes de estereotipos de género y desarrollo tecnológico." Después de ver un prototipo rudimentario envuelto en alambre demostrado por Wozniak y Steve Jobs en noviembre de 1976, Byte predijo en abril de 1977 que el Apple II "podría ser el primer producto en calificar completamente como el 'computadora de electrodomésticos'... un sistema completo que se compra en el estante minorista, se lleva a casa, se enchufa y se usa". La capacidad de gráficos en color de la computadora impresionó especialmente a la revista. La revista publicó una reseña favorable de la computadora en marzo de 1978, y concluyó: "Para el usuario que quiere gráficos en color, Apple II es la única opción práctica disponible en el 'dispositivo' clase de informática." Personal Computer World en agosto de 1978 también citó la capacidad de color como una fortaleza, afirmando que "la razón principal por la que alguien compra un Apple II seguramente debe ser por los gráficos en color". Al mencionar la "rareza" de los colores de los artefactos que produjeron la salida "eso no siempre es lo que uno desea hacer", señaló que "nadie tiene gráficos en color como este a este tipo de precio". La revista elogió el sofisticado software del monitor, la capacidad de expansión del usuario y la documentación completa. El autor concluyó que "el Apple II es una máquina muy prometedora" que "sería aún más tentador si su precio fuera un poco más bajo... por el momento, el color es un Apple II". Aunque se vendió bien desde el lanzamiento, el mercado inicial era para aficionados y entusiastas de la informática. Las ventas se expandieron exponencialmente en el mercado comercial y profesional, cuando se lanzó el programa de hoja de cálculo VisiCalc a mediados de 1979. VisiCalc se acredita como la aplicación decisiva en la industria de las microcomputadoras. Durante los primeros cinco años de operaciones, los ingresos se duplicaron aproximadamente cada cuatro meses. Entre septiembre de 1977 y septiembre de 1980, las ventas anuales aumentaron de $775,000 a $118 millones. Durante este período, los únicos productos de la empresa fueron Apple II y sus periféricos, accesorios y software.