Apple II
O Apple II (estilizado como apple ][) é um computador doméstico de 8 bits e um dos os primeiros produtos de microcomputador produzidos em massa de grande sucesso no mundo. Foi projetado principalmente por Steve Wozniak; Jerry Manock desenvolveu o design do invólucro de plástico moldado em espuma do Apple II, Rod Holt desenvolveu a fonte de alimentação comutada, enquanto o papel de Steve Jobs no design do computador limitou-se a supervisionar o trabalho de Jerry Manock. trabalhar na caixa de plástico. Foi apresentado por Jobs e Wozniak na West Coast Computer Faire de 1977 e marca o primeiro lançamento da Apple de um computador pessoal voltado para um mercado consumidor - com a marca voltada para os lares americanos, e não para empresários ou entusiastas de computadores.
A revista Byte referiu-se ao Apple II, Commodore PET 2001 e TRS-80 como o "1977 Trinity". Como o Apple II tinha a característica de ser capaz de exibir gráficos coloridos, o logotipo da Apple foi redesenhado para ter um espectro de cores.
O Apple II é o primeiro modelo da série Apple II, seguido pelo Apple II+, Apple IIe, Apple IIc e o Apple IIGS de 16 bits — todos os quais permaneceram compatíveis. A produção do último modelo disponível, Apple IIe, cessou em novembro de 1993.
História
Em 1976, Steve Jobs convenceu o designer de produto Jerry Manock (que havia trabalhado anteriormente na Hewlett Packard projetando calculadoras) a criar a "concha" para o Apple II — um estojo suave inspirado em utensílios de cozinha que escondia a mecânica interna. Os primeiros computadores Apple II foram montados no Vale do Silício e mais tarde no Texas; placas de circuito impresso foram fabricadas na Irlanda e em Cingapura. Os primeiros computadores foram colocados à venda em 10 de junho de 1977 com um microprocessador MOS Technology 6502 rodando a 1,022 MHz (2⁄7 da portadora colorida NTSC), duas pás de jogo (empacotadas até 1980, quando foi descoberto que violavam os regulamentos da FCC), 4 KiB de RAM, uma interface de cassete de áudio para carregar programas e armazenar dados, e a linguagem de programação Integer BASIC incorporada em ROMs. O controlador de vídeo exibia 24 linhas por 40 colunas de texto monocromático, somente letras maiúsculas na tela (o conjunto de caracteres original corresponde aos caracteres ASCII 20h a 5Fh), com NTSC saída de vídeo composta adequada para exibição em um monitor de TV ou em um aparelho de TV comum (por meio de um modulador de RF separado). O preço de varejo original do computador com 4 KiB de RAM era US$ 1.298 (equivalente a $ 5.804 em 2021) e US$ 2.638 (equivalente a US$ 11.796 em 2021) com o máximo de 48 KB de RAM. Para refletir a capacidade gráfica colorida do computador, o logotipo da Apple na caixa tinha listras de arco-íris, que permaneceram como parte do logotipo corporativo da Apple até o início de 1998. Talvez o mais significativo, o Apple II foi um catalisador para computadores em muitos setores; abriu as portas para software comercializado para consumidores.
Certos aspectos do design do sistema foram influenciados pelo videogame arcade da Atari Breakout (1976), que foi projetado por Wozniak, que disse: "A muitos recursos do Apple II entraram porque eu havia projetado o Breakout para o Atari. Eu o havia projetado em hardware. Eu queria escrevê-lo em software agora". Isso incluiu seu projeto de circuitos gráficos coloridos, a adição de suporte e som de paddle de jogo e comandos gráficos em Integer BASIC, com o qual ele escreveu Brick Out, um clone de software de seu próprio jogo de hardware. Wozniak disse em 1984: "Basicamente, todos os recursos do jogo foram colocados apenas para que eu pudesse mostrar o jogo que eu conhecia—Breakout—no Homebrew Computer Club. Foi o dia mais satisfatório da minha vida [quando] demonstrei Breakout—totalmente escrito em BASIC. Parecia um grande passo para mim. Depois de projetar jogos de arcade de hardware, eu sabia que ser capaz de programá-los em BASIC mudaria o mundo."
Visão geral
Na edição de maio de 1977 da Byte, Steve Wozniak publicou uma descrição detalhada de seu projeto; o artigo começava, "Para mim, um computador pessoal deve ser pequeno, confiável, conveniente de usar e barato."
O Apple II usava atalhos de engenharia peculiares para economizar hardware e reduzir custos, como:
- Aproveitando a maneira como o processador 6502 acessa a memória: ocorre apenas em fases alternativas do ciclo do relógio; o acesso de memória de circuito de geração de vídeo na fase não utilizada de outra forma evita problemas de contenção de memória e interrupções do fluxo de vídeo.
- Este arranjo eliminou simultaneamente a necessidade de um circuito de atualização separado para chips DRAM, como a transferência de vídeo acessou cada linha de memória dinâmica dentro do período de tempo limite. Além disso, ele não exigiu chips de RAM separados para vídeo RAM, enquanto o PET e TRS-80 tinham chips SRAM para vídeo.
- Em vez de usar um circuito analógico-digital complexo para ler as saídas do controlador de jogo, Wozniak usou um circuito de temporizador simples cujo período é proporcional à resistência do controlador de jogo, e ele usou um loop de software para medir o temporizador.
- Um único 14.31818 MHz mestre oscilador (fM) foi dividido por várias razões para produzir todas as outras frequências necessárias, incluindo sinais de relógio microprocessador (fM/14), contadores de transferência de vídeo e amostras de cor-burst (fM/4).
As telas de texto e gráficos têm um arranjo complexo. Por exemplo, as scanlines não foram armazenadas em áreas sequenciais da memória. Essa complexidade foi supostamente devido à percepção de Wozniak de que o método permitiria a atualização da RAM dinâmica como um efeito colateral (conforme descrito acima). Esse método não tinha custos indiretos para que o software calculasse ou procurasse o endereço da linha de varredura necessária e evitou a necessidade de hardware extra significativo. Da mesma forma, no modo gráfico de alta resolução, a cor é determinada pela posição do pixel e, portanto, pode ser implementada no software, economizando para Wozniak os chips necessários para converter padrões de bits em cores. Isso também permitiu a renderização de fonte de subpixel, já que os pixels laranja e azul aparecem meio pixel mais à direita na tela do que os pixels verdes e roxos.
A princípio, o Apple II usava armazenamento em cassete de dados, como a maioria dos outros microcomputadores da época. Em 1978, a empresa introduziu um 5+1 externo Unidade de disquete de ⁄4polegadas, chamada Disk II (estilizado como Disk ][), conectada por meio de uma placa controladora que se conecta a uma das portas do computador' s slots de expansão (geralmente slot 6). A interface Disk II, criada por Wozniak, é considerada uma obra-prima da engenharia por sua economia de componentes eletrônicos.
A abordagem adotada no controlador Disk II é típica dos designs de Wozniak. Com alguns chips lógicos de pequena escala e uma PROM (memória somente de leitura programável) barata, ele criou uma interface de disquete funcional por uma fração do custo de componentes das configurações de circuito padrão.
Desenho de caso
Os primeiros computadores Apple II de produção tinham caixas moldadas à mão; estes tinham bolhas visíveis e outros caroços devido ao processo imperfeito de moldagem de plástico, que logo foi mudado para moldagem à máquina. Além disso, o projeto inicial da caixa não tinha aberturas de ventilação, causando um alto acúmulo de calor da placa de circuito impresso e resultando no amolecimento e flacidez do plástico. A Apple adicionou orifícios de ventilação ao gabinete três meses após a produção; os clientes com o estojo original poderiam substituí-los sem nenhum custo.
Revisões de PCB
A placa de circuito impresso (PCB) do Apple II passou por várias revisões, pois Steve Wozniak fez modificações nela. A versão mais antiga era conhecida como Revisão 0, e as primeiras 6.000 unidades enviadas a usavam. Revisões posteriores adicionaram um circuito eliminador de cores para evitar a dispersão de cores quando o computador estava no modo de texto, bem como modificações para melhorar a confiabilidade da E/S do cassete. Os Apple IIs revisão 0 ligavam em um modo indefinido e apresentavam lixo na tela, exigindo que o usuário pressionasse Redefinir. Isso foi eliminado em revisões posteriores do conselho. Os Apple IIs da revisão 0 podiam exibir apenas quatro cores no modo de alta resolução, mas Wozniak foi capaz de aumentar isso para seis cores de alta resolução em revisões posteriores da placa.
O PCB tinha três bancos de RAM para um total de 24 chips de RAM. Os Apple IIs originais tinham interruptores de jumper para ajustar o tamanho da RAM, e as configurações de RAM podiam ser 4, 8, 12, 16, 20, 24, 32, 36 ou 48 KiB. As três menores configurações de memória usavam DRAMs de 4kx1, com as maiores usando DRAMs de 16kx1 ou uma mistura de bancos de 4 kilobytes e 16 kilobytes (os chips em qualquer banco devem ter o mesmo tamanho). Os primeiros modelos Apple II+ mantiveram esse recurso, mas após uma queda nos preços da DRAM, a Apple redesenhou as placas de circuito sem os jumpers, de modo que apenas os chips de 16kx1 fossem suportados. Alguns meses depois, eles começaram a enviar todas as máquinas com um complemento total de 48 KiB de DRAM.
Ao contrário da maioria das máquinas, todos os circuitos integrados no Apple II PCB foram encaixados; embora isso custasse mais para fabricar e criasse a possibilidade de chips soltos causarem um mau funcionamento do sistema, foi considerado preferível facilitar a manutenção e a substituição de chips ruins.
O Apple II PCB não possui nenhum meio de gerar uma solicitação de interrupção, embora as placas de expansão possam gerar uma. O código do programa tinha que parar tudo para executar qualquer tarefa de E/S; como muitas das outras idiossincrasias do computador, isso se devia a razões de custo e Steve Wozniak presumindo que as interrupções não eram necessárias para jogar ou usar o computador como ferramenta de ensino.
Exibição e gráficos
As cores na série Apple II usam uma peculiaridade do padrão de sinal de televisão NTSC, que tornou a exibição em cores relativamente fácil e barata de implementar. A especificação original do sinal de televisão NTSC era preto e branco. A cor foi adicionada posteriormente, adicionando um sinal de subportadora de 3,58 megahertz que foi parcialmente ignorado pelos aparelhos de TV em preto e branco. A cor é codificada com base na fase deste sinal em relação a um sinal de explosão de cor de referência. O resultado é que a posição, tamanho e intensidade de uma série de pulsos definem as informações de cor. Esses pulsos podem se traduzir em pixels na tela do computador, com a possibilidade de explorar cores de artefatos compostos.
A tela do Apple II fornece dois pixels por ciclo de subportadora. Quando o sinal de referência de rajada de cores é ativado e o computador conectado a um monitor colorido, ele pode exibir verde mostrando um padrão alternado de pixels, magenta com um padrão oposto de pixels alternados e branco colocando dois pixels um ao lado do outro. Azul e laranja estão disponíveis ajustando o deslocamento de pixel em meio pixel de largura em relação ao sinal de rajada de cores. A tela de alta resolução oferece mais cores comprimindo mais (e mais estreitos) pixels em cada ciclo de subportadora.
O modo de exibição de gráficos grosseiros e de baixa resolução funciona de maneira diferente, pois pode gerar um padrão de pontos por pixel para oferecer mais opções de cores. Esses padrões são armazenados na ROM do gerador de caracteres e substituem os padrões de bits dos caracteres de texto quando o computador é alternado para o modo gráfico de baixa resolução. O modo texto e o modo gráfico de baixa resolução usam a mesma região de memória e o mesmo circuito é usado para ambos.
Uma única página HGR ocupou 8 KiB de RAM; na prática, isso significava que o usuário precisava ter pelo menos 12 KiB de RAM total para usar o modo HGR e 20 KiB para usar duas páginas. Os primeiros jogos Apple II do período de 1977 a 1979 geralmente eram executados apenas em modo de texto ou de baixa resolução para oferecer suporte a usuários com pequenas configurações de memória; HGR não sendo quase universalmente suportado por jogos até 1980.
Som
Em vez de um chip de síntese de som dedicado, o Apple II possui um circuito de alternância que só pode emitir um clique por meio de um alto-falante embutido ou um conector de saída de linha; todos os outros sons (incluindo música de duas, três e, eventualmente, quatro vozes e reprodução de amostras de áudio e síntese de fala) são gerados inteiramente por software que clicou no alto-falante nos momentos certos. Técnicas semelhantes são usadas para armazenamento de cassetes: a saída do cassete funciona da mesma forma que o alto-falante e a entrada é um simples detector de passagem por zero que serve como um digitalizador de áudio relativamente rudimentar (1 bit). As rotinas na ROM da máquina codificam e decodificam os dados na codificação de deslocamento de frequência para o cassete.
Linguagens de programação
Inicialmente, o Apple II foi enviado com Integer BASIC codificado nos chips ROM da placa-mãe. Escrito por Wozniak, o interpretador permitia que os usuários escrevessem aplicativos de software sem a necessidade de adquirir utilitários de desenvolvimento adicionais. Escrito tendo em mente os programadores de jogos e amadores, o idioma suportava apenas a codificação de números no formato inteiro de 16 bits. Como suportava apenas números inteiros entre -32768 e +32767 (inteiro de 16 bits com sinal), era menos adequado para software comercial e a Apple logo recebeu reclamações de clientes. Como Steve Wozniak estava ocupado desenvolvendo o hardware Disk II, ele não teve tempo de modificar o Integer BASIC para suporte de ponto flutuante. Em vez disso, a Apple licenciou o 6502 BASIC da Microsoft para criar o Applesoft BASIC.
Usuários de disco normalmente compravam o chamado Language Card, que tinha Applesoft em ROM e ficava abaixo do Integer BASIC ROM na memória do sistema. O usuário pode alternar entre BASIC digitando FP ou INT no prompt do BASIC. A Apple também ofereceu uma versão diferente do Applesoft para usuários de cassete, que ocupava pouca memória e foi iniciado usando o comando LOAD em Integer BASIC.
Quando enviado, o Apple II incorporou um monitor de código de máquina com comandos para exibir e alterar a RAM do computador, um byte por vez ou em blocos de 256 bytes de uma só vez. Isso permitiu que os programadores escrevessem e depurassem programas de código de máquina sem software de desenvolvimento adicional. O computador liga na ROM do monitor, exibindo um prompt *. A partir daí, Ctrl+B entra no BASIC, ou um programa em linguagem de máquina pode ser carregado a partir do cassete. O software de disco pode ser inicializado com Ctrl+P seguido de 6, referindo-se ao Slot 6, que normalmente contém o controlador Disk II.
Um montador 6502 logo foi oferecido em disco e, posteriormente, o compilador UCSD e o sistema operacional para a linguagem Pascal foram disponibilizados. O sistema Pascal requer que um cartão RAM de 16 KiB seja instalado na posição do cartão de idioma (slot de expansão 0), além dos 48 KiB completos da memória da placa-mãe.
Manual
Os primeiros 1.000 ou mais Apple IIs foram enviados em 1977 com um "Apple II Mini Manual" mimeografado de 68 páginas, encadernado à mão com prendedores de papel de latão. Esta foi a base para o Manual de Referência do Apple II, que ficou conhecido como o Livro Vermelho por sua capa vermelha, publicado em janeiro de 1978. Todos os clientes existentes que enviaram seus cartões de garantia receberam cópias gratuitas do Livro Vermelho. O manual de referência do Apple II continha o esquema completo de todos os circuitos do computador e uma listagem de origem completa do "Monitor" Firmware ROM que serviu como BIOS da máquina.
Um manual do Apple II assinado por Steve Jobs em 1980 com a inscrição "Julian, sua geração é a primeira a crescer com computadores. Vá mudar o mundo." vendido em leilão por $ 787.484 em 2021.
Sistema operacional
O Apple II original fornecia um sistema operacional em ROM junto com uma variante do BASIC chamada Integer BASIC. A única forma de armazenamento disponível era a fita cassete, que era ineficientemente lenta e, pior, não confiável. Em 1977, quando a Apple decidiu contra o popular mas desajeitado sistema operacional CP/M para o design inovador do controlador de disco de Wozniak, contratou a Shepardson Microsystems por $ 13.000 para escrever um Apple DOS para a série Apple II. Na Shepardson, Paul Laughton desenvolveu o software de unidade de disco crucial em apenas 35 dias, um prazo notavelmente curto para qualquer padrão. Disco II da Apple 5+1⁄ A unidade de disquete de 4polegadas foi lançada em 1978. A versão final e mais popular deste software foi o Apple DOS 3.3.
O Apple DOS foi substituído pelo ProDOS, que suportava um sistema de arquivos hierárquico e dispositivos de armazenamento maiores. Com uma placa de expansão opcional baseada em Z80 de terceiros, o Apple II pode inicializar no sistema operacional CP/M e executar WordStar, dBase II e outros softwares CP/M. Com o lançamento do MousePaint em 1984 e do Apple IIGS em 1986, a plataforma assumiu a aparência da interface de usuário do Macintosh, incluindo um mouse.
A Apple lançou o Applesoft BASIC em 1977, uma variante mais avançada da linguagem que os usuários podem executar em vez do Integer BASIC para obter mais recursos.
Alguns softwares comerciais Apple II inicializaram diretamente e não usaram formatos de disco DOS padrão. Isso desencorajou a cópia ou modificação do software nos discos e melhorou a velocidade de carregamento.
Dispositivos e aplicativos de terceiros
Quando o Apple II foi lançado inicialmente em junho de 1977, não havia placas de expansão disponíveis para os slots. Isso significava que o usuário não tinha como conectar um modem ou uma impressora. Um truque popular envolvia conectar uma máquina de teletipo à saída do cassete.
O design de arquitetura aberta de Wozniak e os múltiplos slots de expansão do Apple II permitiram uma ampla variedade de dispositivos de terceiros, incluindo placas periféricas, como controladores seriais, controladores de vídeo, placas de memória, discos rígidos, componentes de rede e relógios de tempo real. Havia placas de expansão plug-in - como o Z-80 SoftCard - que permitiam ao Apple II usar o processador Z80 e executar programas para o sistema operacional CP/M, incluindo o banco de dados dBase II e o processador de texto WordStar. A placa Z80 também permitia a conexão a um modem e, portanto, a quaisquer redes às quais o usuário pudesse ter acesso. Nos primeiros dias, essas redes eram escassas. Mas eles se expandiram significativamente com o desenvolvimento de sistemas de quadro de avisos nos anos posteriores. Havia também uma placa 6809 de terceiros que permitia a execução do OS-9 Level One. Placas de som de terceiros melhoraram muito os recursos de áudio, permitindo síntese de música simples e funções de conversão de texto em fala. As placas aceleradoras Apple II dobraram ou quadruplicaram a velocidade do computador.
Os primeiros Apple IIs costumavam ser vendidos com um Sup'R'Mod, que permitia que o sinal de vídeo composto fosse visto em uma televisão.
A indústria de rádio-eletrônica da União Soviética projetou o computador Agat compatível com Apple II. Cerca de 12.000 modelos Agat 7 e 9 foram produzidos e amplamente utilizados nas escolas soviéticas. Computadores Agat 9 podem rodar "Apple II" compatibilidade e modos nativos. "Apple II" O modo permitia executar uma variedade maior de software Apple II (presumivelmente pirateado), mas à custa de menos RAM. Por causa disso, os desenvolvedores soviéticos preferiram o modo nativo ao "Apple II" modo de compatibilidade.
Recepção
Jesse Adams Stein escreveu: "Como a primeira empresa a lançar um 'aparelho de consumo' microcomputador, a Apple Computer nos oferece uma visão clara dessa mudança de uma máquina para um aparelho." Mas a empresa também teve que “negociar as atitudes de seus potenciais compradores, tendo em mente as ansiedades sociais sobre a adoção de novas tecnologias em múltiplos contextos”. O escritório, a casa e o 'escritório em casa' foram implicados nessas esferas de mudança de estereótipos de gênero e desenvolvimento tecnológico." Depois de ver um protótipo bruto e embrulhado demonstrado por Wozniak e Steve Jobs em novembro de 1976, Byte previu em abril de 1977 que o Apple II "pode ser o primeiro produto a se qualificar totalmente como o 'computador de aplicação'... um sistema completo que é comprado na prateleira do varejo, levado para casa, conectado e usado". A capacidade gráfica colorida do computador impressionou especialmente a revista. A revista publicou uma análise favorável do computador em março de 1978, concluindo: "Para o usuário que deseja gráficos coloridos, o Apple II é a única opção prática disponível no 'aparelho' aula de informática."
Personal Computer World em agosto de 1978 também citou a capacidade de cores como um ponto forte, afirmando que "o principal motivo pelo qual alguém compra um Apple II certamente deve ser pelos gráficos coloridos". Ao mencionar a "esquisitice" das cores do artefato que produziram a saída "nem sempre é o que se deseja fazer", observou que "ninguém tem gráficos coloridos como este por esse preço". A revista elogiou o sofisticado software do monitor, a capacidade de expansão do usuário e a documentação abrangente. O autor concluiu que "o Apple II é uma máquina muito promissora" o que "seria ainda mais tentador se seu preço fosse um pouco mais baixo... no momento, a cor é um Apple II".
Embora tenha vendido bem desde o lançamento, o mercado inicial era para amadores e entusiastas de computadores. As vendas cresceram exponencialmente no mercado empresarial e profissional, quando o programa de planilhas VisiCalc foi lançado em meados de 1979. O VisiCalc é considerado o aplicativo matador que define a indústria de microcomputadores.
Durante os primeiros cinco anos de operação, as receitas dobraram a cada quatro meses. Entre setembro de 1977 e setembro de 1980, as vendas anuais cresceram de US$ 775.000 para US$ 118 milhões. Durante esse período, os únicos produtos da empresa eram o Apple II e seus periféricos, acessórios e software.