Allgemeine Informationen über J1013

J1013 ist ein in Java entwickelter Software-Emulator, der den in der DDR vom VEB Robotron-Elektronik Riesa produzierten Mikrorechnerbausatz Z1013 nachbildet.

1. Das Original: Z1013

Der Z1013 ist ein einfacher 8-Bit-Computer mit folgenden Eigenschaften:

Mikroprozessor U880 (kompatibel zum Z80)
Taktfrequenz: anfangs 1, später 2 MHz
2 KByte ROM mit einem einfachen als Monitorprogramm bezeichneten Betriebssystem
Arbeitsspeicher: anfangs 16, später 64 KByte RAM (davon 61 KByte nutzbar)
1 KByte Bildwiederholspeicher für 32x32 Zeichen (ASCII-Zeichen und Blockgrafiksymbole in schwarz/weiß)
Bildausgabe über analogen TV-Anschluss
Folientastatur mit 32 Tasten (Auslieferungszustand),
Später konnte auch eine "echte" Computer-Tastatur nachgerüstet werden (Alpha-Tastatur).
Massenspeicher: Kassettenrecorder oder Tonbandgerät
1 frei verfügbarer paralleler User-Port

Da der Z1013 als Bausatz verkauft wurde, haben viele Anwender daran herumgebastelt und Hardwareerweiterungen entwickelt (z.B. komfortablere Tastatur, ROM und RAM aufgerüstet, Joysticks, Druckeranschluss, Taktfrequenzumschaltung, umschaltbarer Zeichensatz, 256K-RAM-Floppy, ...).

2. Der Emulator: J1013

J1013 emuliert vollständig einen Z1013 mit 64 KByte Speicherbestückung und einigen üblichen Erweiterungen.

2.1. Emulierte Hardware

Mikroprozessor U880 (Z80) einschließlich undokumentierter Funktionen (siehe auch Test mit ZEXALL und ZEXDOC)
2 KByte ROM (bei Verwendung eines externen Monitorprogramms so groß wie dieses)
1 KByte RAM Bildwiederholspeicher
64 KByte RAM Arbeitsspeicher (der tatsächlich nutzbare Bereich hängt von der emulierten ROM-Größe ab)
PIO einschließlich Interrupt-System
Tastatur: Folientastatur (8x4-Matrix), Alpha-Tastatur (8x8-Matrix) sowie die Tastaturen K7659, K7669 und S6009 mit Eigenbauansteuerung nach Brosig/Eisenkolb (12x8-Matrix)
Anschluss für Magnettonbandgerät (wahlweise über Audio-System oder über Sound-Dateien, siehe auch Kassetteninterface)
Userport: Emulation der Spielhebel nach "Jugend+Technik" Heft 06/1987, "practic" Heft 04/1987 und "practic" Heft 01/1988,
Bedienung dieser emulierten Joysticks mit der Tastatur und unter Linux auch mit einem realen Joystick
2 RAM-Floppies mit je 256 KByte
Schaltung nach Peters mit der Erweiterung des IO-Ports 4 (Hardwareumschaltung)

2.2. Monitorprogramm

Im Emulator ist kein Monitorprogramm enthalten. Normalerweise ist dies zwingend notwendig, nicht jedoch in J1013, denn dieser emuliert das Monitorprogramm. Immer wenn die Programmausführung auf eine Adresse läuft, auf der im Original eine dokumentierte Systemfunktion beginnt, bildet J1013 diese Funktion nach und simuliert anschließend einen Return-Befehl. Dieses Prinzip hat den Vorteil, dass die Systemfunktionen im Kontext des Emulators wirken, z.B.:

Die Systemfunktionen zum Laden und Speichern von Dateien gehen nicht auf die Kassettenschnittstelle, sondern auf das Dateisystem des Emulator-Rechners.
Druckausgaben gehen nicht direkt an einen Drucker (viele heutige Drucken würden diese Form der Daten gar nicht mehr verstehen), sondern an das Drucksystem des Emulator-Rechners.
Die Tastatur wirkt wesentlich flinker, da die im originalen Monitorprogramm enthaltenen Zeitschleifen für die Tastenentprellung nicht durchlaufen werden.

Es gibt allerdings auch Nachteile, die sich jedoch nur in seltenen Fällen auswirken:

Einige wenige Programme rufen undokumentierte Funktionen des Monitorprogramms auf. Solche Funktionen werden von J1013 jedoch nicht emuliert. Dadurch verhalten sich diese Programme im Emulator anders als im Original.
Es gibt auch Programme, die erwarten in dem Adressbereich des Monitorprogramms Programmcode, um diese scheinbar zufällige Byte-Folge zur Erzeugung von Zufallszahlen zu verwenden. Das klappt dann im Emulator auch nicht.

J1013 bietet aber die Möglichkeit, ein "echtes" Monitorprogramm, z.B. ein originales, einzubinden. In dem Fall sind die Nachteile der Monitorprogrammemulation aufgehoben, allerdings sind dann auch die Vorteile dahin.

2.3. Funktionen

Laden und Starten von Z1013-Programmen mit Dateiauswahldialog, Datei-Browser und per Drag&Drop
Speichern von Bereichen des Arbeitsspeichers
Speichern von im Arbeitsspeicher befindlichen BASIC-Programmen
Speichern und Laden der RAM-Floppies
Extrahieren von BASIC-Programmen aus dem Arbeitsspeicher und Anzeige im Texteditor
Monitorprogramm frei wählbar
emulierte Taktfrequenz beliebig einstellbar (soweit es die Rechenleistung des Computers zulässt)
Pause-Schaltung
NMI
Zeichensatz änderbar
Bildschirmausgabe in vier festen Größen einstellbar
Bildschirmausgabe kann als Bild und als Text kopiert, angezeigt und gespeichert werden.
Kopieren & Einfügen von Text in der Bildschirmausgabe der Z1013-Programme
Erscheinungsbild (Look&Feel) umschaltbar
Einstellungen als Profile speicherbar
Profile im laufenden Betrieb anwendbar
Drucken, auch aus Z1013-Programmen heraus möglich

2.4. Werkzeuge

In J1013 sind einige Werkzeuge integriert, die zwar für die eigentliche Emulation nicht notwendig sind, die aber tangierende Themen abdecken und somit den Komfort erhöhen:

Datei-Browser
Debugger
Texteditor (unterstützt auch verschiedene Zeichensätze und Textdateien im Z1013-Format)
Tiny-BASIC-Compiler (Aufruf über Texteditor)
Assembler (Aufruf über Texteditor)
Reassembler
Speichereditor
Hex-Editor
Rechner

2.5. Unterstützte Plattformen

J1013 ist ein Java-Programm und kann auf allen Rechnern ausgeführt werden, die die Java Plattform (Standard Edition Version 6 oder höher) unterstützen. Für Windows, Linux und Solaris kann eine Java Laufzeitumgebung von http://java.sun.com kostenlos heruntergeladen werden. Für andere Betriebssysteme stellen häufig die jeweiligen Hersteller eine Java-Laufzeitumgebung zur Verfügung.

2.6. Kompatibilität

J1013 bietet eine sehr hohe Kompatibilität zu einem originalen Z1013. Eine hundertprozentige Kompatibilität ist jedoch trotzdem nicht erreichbar. Für einige Z1013-Programme muss der Emulator speziell konfiguriert werden, damit sie laufen. Entsprechende Hinweise finden Sie hier.