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前言

❤️ 感谢您购买 Zeal 8 位计算机!

您不仅仅获得了一台 8 位计算机,更是收到了加入全新社区的邀请。

在过去的几十年里,计算机变得越来越强大,晶体管和组件的数量不断增加,功能和特性不断丰富,同时价格变得更加实惠,普通大众也能轻松使用。

但伴随着所有这些技术进步,也带来了不可避免的东西:复杂性

如今,计算机变得极其复杂,以至于一个人无法完全理解。它们已成为黑盒子,许多内部工作原理未被记录或有意隐藏在专有接口之后。

这有什么问题呢?对大多数人来说,与操作系统交互并运行游戏、网页浏览器和文本编辑器等典型软件,就是他们想知道的关于计算机的全部。但那些渴望深入理解这些机器、操作系统的内部原理、与硬件交互的低级代码以及硬件本身的人呢?

这些人通常被告知要学习像 C 这样的低级语言,或者开始在嵌入式平台上编程,比如树莓派、Arduino 或 ESP32 微控制器。这些嵌入式设备比现代台式计算机简单,但仍过于复杂,无法完全理解其在每个层面上的工作原理。例如,树莓派将其大量低级代码隐藏在专有固件之后,公众无法查看和理解。

正是基于这些考虑,我们在 2021 年初开始设计 Zeal 8 位计算机。该项目的主要目标是打造一台既能执行任何代码(游戏或其他软件),又足够简单让一个人能够掌握并在每个层面上完全理解的计算机。一个人应该能够理解这个系统从硬件层一直到操作系统内部结构的全部内容。

作为起点,该计算机基于自 1976 年起就已商用的 8 位处理器 Zilog Z80。与微控制器不同,Z80 不嵌入任何 ROM、RAM、GPIO 甚至 UART。该处理器只有一个作用:取指并执行指令。因此,它是该项目的完美候选!

围绕该处理器构建的是完整系统所需的所有支持硬件:ROM、RAM、I/O 端口、地址和数据总线等。这些独立的子系统都有完善的文档,一个人就可以理解。与其说是"黑盒子",不如将这种设计称为"白盒子"。

组成 Zeal 8 位计算机的每个组件都有单一的作用。在本手册中,我们将解释每个组件的工作原理以及它们如何相互交互。我们还将学习如何扩展计算机以添加更多功能。

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