X1 (コンピュータ)

パソコンテレビX1（エックスワン）は、シャープテレビ事業部が製造していたパソコンの名称である。型名はCZ-800シリーズ。
なお、シャープ電子機器事業部がMZシリーズを製造しており、社内的には、矢板（テレビ事業部）と大和郡山（電子機器事業部）の2つの部門で全く別の製品として展開した。

X1シリーズ

X1の初代機は、1982年11月に発売された。
X1の発売当時、同社のパソコンにはMZシリーズがあった。X1はMZ-80系を設計していた部品事業部やミニコン、オフコンを設計していた情報システム事業部ではなく、栃木県矢板市のテレビ事業部が企画した製品である。そのため、当時の一般的パソコンとは一線を画するものとなった。

ホビー用途の機能

同時期の汎用的なパソコンと異なり、基本仕様は前述のテレビとの連携も含めホビー要素に特化されたものとなっている。
初代X1では別途G-VRAMが必要になるものの、画面モード640×200ドット・8色のグラフィック機能を持っていた。
加えてテキスト画面のフォントがソフトウェア的に再定義可能なPCGになっており、ピクセルごとに任意の色が指定可能な8×8ピクセルで256種類のパターンが定義、表示可能になっていた。そのフォントの書き換えタイミングに制限はあったものの、PCGを背景に利用することにより、キャラクタを描画する演算のみで背景の上を動くキャラクターを表示できた。これによりソフトウェア的に合成が必要になる競合機種と比べ、カラフルな画面構成のソフトウェアが多く発売された。CRTC（画面描画LSI）は汎用のHD46505を使用していた。
明確にホビー用途の機種以外は標準装備されることが少なく存在してもオプションとされることの多かった時期に、3重和音8オクターブのPSG機能を標準で搭載していた。その入出力ポートはD-sub9ピン台形のコネクタで2ポート用意されたジョイスティックポートに接続されており、PSGのレジスタを介し各々8ビットの入出力ポートとして使用することが可能である。コネクタ形状並びに、GNDの位置はATARI仕様の物と同一になっており、カタログ上はATARI仕様準拠となっている。前述のとおり、8ビットのI/Oがそのまま接続されていることから電源ピンが存在せず、電源供給を必要とする連射付きジョイスティックなどの使用には別途電源を必要とした。
当時のパソコンはゲームをキーボードで操作しなければならないことが多かったが、X1を含め多くの機種では、複数キーの同時押しなどに一定の制限があった。X1では電波新聞社のゼビウスの発売時にジョイスティック(XE-1)がセットになったパッケージが用意されたり、X1Gの標準添付品にもファミコンのコントローラーに使用感の近い(CZ-8NJ1)ものが用意された。MSXなどの普及した規格のジョイスティックの多くが利用できた事からその選択肢の多さも含めゲーム用途としては比較的早期に成功したパソコンと言える。
CPU速度、解像度など、基本性能としては突出した性能を誇ったわけではなかったが、これらの要因や機能によりホビー用途、特にゲームに強みを発揮した。

I/O空間の利用

Z80は、8080では8ビットだったI/O空間を16ビットの空間として利用できるように仕様が拡張された。
X1シリーズではこの仕様を利用し、メインメモリをバンク切り替えなどによってVRAMに割り当てる当時の一般的な実装ではなく、I/O空間に直接VRAMをマッピングした。
この実装は同じくZ80CPUを採用したSONYのSMC-70やSMC-777などでも用いられたが、直交性の低い当時のCISC CPUではI/O空間へのアドレス指定に煩雑な面が存在し、またメモリー空間と比較して読み書きに要するステート数が多いといったデメリットも存在した。
加えてVRAMの配列が特殊な並びになっていることによるアドレス計算の煩雑さなどから、グラフィックス制御そのものは扱いやすいとは言い難かったがサイクルスチール回路の導入や、独立したテキストVRAM回路の設計などシステム速度の足を引っ張らない工夫がされていた。
また、同じパターンが書き込まれてしまうため実質画面クリアのみにしか利用できないものの、全3プレーン同時アクセスも可能になっている。
メインメモリー空間のバンク切り替えを用いることなく、常に64KBのメインメモリー空間と48KBのVRAM空間にアクセス可能なメリットがあったほか、初代X1と同世代であるPC-8801ではテキストVRAMをメインメモリに置き、DMACにより転送することからそのバス調停によるメモリアクセスウェイトが存在し、相対的にX1はメインメモリのアクセスが高速でもあった。

クリーン設計とIPL-ROM

電源投入直後、最初にIPL (Initial Program Loader) が起動し、FDD、拡張ROMボード、CMTの順にブートを試みる。それらの応答がない場合や、ユーザー操作によるキャンセルによりメニュー画面に切り替わり、ブートするデバイス3つとテレビタイマーのエディタの計4つから選択する画面へと遷移する。
基本設計は同社のMZシリーズ同様、本体に直接ROMでシステムプログラムを直接を持たないクリーン設計となっている。MZとよく似た仕組みでありがなら、X1のIPLではリード時はROM、書き込み時はRAM空間にアクセスするようにし、Z80のメインメモリのフルサイズである64KiBのデータを一度に読み込む事を可能にしている。
初期の本体に標準搭載された二次記憶装置はデータレコーダのみであり、標準の構成では当時の一般的なシステムであったBASICの起動まで数分を要するというデメリットがあった。しかし、FDDとDISK-BASIC (CZ-8FB01) の利用や、拡張ボードとしてあらかじめBASICの書き込まれたROMを搭載したCZ-8RB01等の利用によりその時間を短縮することが可能であった。ROMボードを用いた場合でも直接メモリ空間にマッピングされるのではなく、IPLによってボード上のデータがRAMに展開された。
本体内蔵のデータレコーダーの速度は2700bpsで、同時期の競合製品の2〜3倍という転送速度を誇り、同社MZシリーズの一部でに由来する電磁制御の可能なデッキはプログラムで頭出しができるなど高度な制御が可能になっている。これらの制御をテープベースでは行えない競合機種ではFD版のみで提供されたソフトが、X1ではデータレコーダの性能機能を生かし廉価なテープ版にて提供されることも多い傾向にあった。但し、フロッピーディスクと比較した場合、高速とは言いがたいシーケンシャルデバイスのテープ版のゲームがFD版同様快適に遊べるかどうかは別問題であり、テープ版ではデータを減らすために仕様が異なる実装のゲームもあった。
比較的初期のX1D（第3世代）に標準搭載された3インチフロッピーディスクが国際的にも（8インチFDに代わり）大幅にシェアを伸ばした5.25インチミニフロッピーディスクに押され、X1D及び外付け3インチFDDは廃止、X1turboの登場時に5インチFDDを採用するといった紆余曲折や、純正FDDの価格が高価だったことなどの要因があり、FDによるソフトウェア資産が出そろうのを遅らせ、カセットテープとFDで分散、あるいは両方の媒体で提供されることとなった。
これらはMZシリーズでも同様の傾向があり、標準搭載のデバイスがデータレコーダの時期が長く、割高なFDDへの移行は緩やかなものとなっていた。

リセットボタン

X1turbo発売以前のX1シリーズには、NMIリセットボタンのみしか装備されていなかった。NMI (Non Maskable Interrupt) リセットは、Z80CPUが強制割り込みをプッシュスイッチにより物理的に受け付け特定のアドレスにジャンプするもので、ホットリセットを行う目的がある。X1ではそれを積極的にリセットスイッチとして利用した。しかし、ジャンプ先アドレスはZ80の仕様として0x0066番地で固定されており、市販のソフトウェアでNMIリセットを行うと、リセットを想定していないソフトウェアではフリーズしてしまうなど意図しない動作を起こす。これを逆手に取り、NMIリセットのジャンプ先に故意に裏技となるものを仕込んでおくゲームも見られた。
X1turbo及びX1Fより、IPLリセットボタンが追加された。このボタンは電源投入時とほぼ同じ挙動をさせ、IPLを呼び出す再起動用のリセットボタンである。その動作上リセット時に明示的にメモリがクリアされたりすることは無いため、起動時に利用されない空間の内容については保持されている。

その他基本仕様

CPUにはZ80A（クロック4MHz）を採用し、割り込みは強力なモード2を使用していた。ただし内部割込みはキー入力のみでタイマ割り込みなどはなかった。
またサブCPUとして80C49を搭載し、キーボード内の80C48との通信やデータレコーダの制御などに使用していた。シリアル通信を使用したことに関連し設計上キーマトリクスの取得ができず、Shiftなどを除きキーボードの同時押しを検知することは不可能だった。キーボード分離型では接続コネクタに3.5mmの3極ミニフォーンプラグを使用していた。
添付のBASICは、シャープとハドソンの共同開発による Hu-BASIC (CZ-8CB01/8RB01/8FB01 V1.0)。当時の水準では柔軟な記述を許容するなど、扱いやすく高機能なものだった。しかし、塗りつぶしなど一部の描画ルーチンの最適化が甘かったためグラフィック描画の遅さが目立ち、またテープ (8CB01) から起動する必要があったことと相まって「X1は遅い」という誤解を招くこととなった。ただし、塗りつぶし処理以外は当時の水準程度またはそれ以上の性能を備えていた。
一方、X1Fとともに登場した NEW BASIC (V2.0) はX1turbo開発時に得たノウハウをフィードバックし、グラフィック描画性能を大幅に向上させ、漢字も扱いやすくなっていた。そして、クリーン設計ゆえにこの新しいBASICは初代X1までさかのぼって使用が可能であり、これをもって「Xシリーズは5年間その基本設計を変えない（互換性を維持し、製品を販売する）」とする販売姿勢の証左とされた。
X1シリーズはモデルチェンジを重ねつつも、基本仕様はオプションの標準装備化を進めた程度で上位互換性を保ち、オプションを追加しさえすれば初代機のX1でも長期間現役機として使用することができた。しかし、初代発売の2年後（1984年11月）に上位互換のX1turboが発売され、1987年後半頃には新規発売されるソフトウェア、とくにゲームはturboシリーズのみ対応のものが大半になった。このように、実際の市場動向としては、初代のX1（あるいはX1シリーズ）が5年間完全に現役でいられたわけでも、コンシューマーゲーム機のように単一プラットフォームとして機能していたわけでもない。

X1turboシリーズ

X1turbo（エックスワン ターボ）は、X1の上位機種として1984年10月に発売された。
X1シリーズとソフトウェア・ハードウェアともモード切替を必要としない完全上位互換を維持しながら、機能の改善、並びに拡張が行なわれ、Z80ファミリのCTC・DMA・SIOが揃って搭載されていた。
赤、シルバー、ホワイトを基調に展開されてきた同シリーズであるが、1985年11月に登場したX1turbo IIにはX1発売3周年の特別限定色として黒色が設定され、それが好評であったため、この機種以降は黒色がX1/turboシリーズの標準色となった。
高い互換性を持つ上位機種であるX1turboは、下位機種のX1の性能が比較的優れたものだったことから、専用のソフトウェアがなかなか出揃わないというジレンマも抱えることとなった。また、X1twinに至るまでノーマルX1シリーズの販売は続き、末期になるとturbo専用が中心となったにもかかわらずノーマルX1が併売されるという新たなジレンマとなった。
パソコンとしての基本性能を下記の様に向上させてはいるが、ホビーマシンに重視されるオーディオ・ビジュアルの面での標準搭載による進化が他機種に比べ少なかった。X1turbo登場後、ライバル機がモデルチェンジを重ね、FM音源搭載や、その拡張による音響表現の強化やアナログRGB搭載による多色表示化を進める中で、X1シリーズでこれらが標準で搭載されるのはX1turboZ発売まで待たなければならなかった。これは、X1が発売当初からホビー指向で、オーディオ・ビジュアル面での基本性能が初めからある程度高かったことに甘んじた結果と言えるが、このことがホビー指向を強化してきた他機種に水をあけられる要因の一つとなっている。
X1turboのturboは、自動車のターボをふまえたものであるが、tはtailored machineでユーザに合ったマシン、uはup versionでこれからの成長、rはresolutionで高解像度、boはbussiness orientedでビジネス向きという、別の意味が含まれている。

表示機能の機能強化

X1turboシリーズでは、従来の表示モードに加え、640×400ドット・8色のグラフィック機能を搭載した。垂直400ライン表示が追加されたことで水平同期周波数は従来の15kHzに加え、24kHzモードが追加された。24kHz動作時は専用モニタに「ハイレゾモード」ランプが点灯する。また、24kHzモードの200ライン表示時も可能であった。ただし、本シリーズの出力はデジタルRGB出力のままであった。
ハードウェア制御のタイミングも改善され、垂直帰線期間にしかできなかったPCGなどへのフォントデータへのアクセスを水平帰線期間にも可能になった。
しかし、各プレーンに対し同時書き込みが可能な機能をX1から継承したものの、I/O空間にVRAMがありアドレスの計算が煩雑な配置になっていること、並びに競合機種等の様に描画支援をハードウェア的に持っていないことは、競合機種に対してG-RAMに対するアクセス速度の点で大きく差を付けられる原因となった。

漢字テキストVRAMの搭載

上記の24KHzモードのサポートと共に、ハードウェア的にROM上の日本語フォントをテキスト画面と同様に扱い、画面上に展開する漢字テキストVRAMを搭載、40×25行の高速漢字表示を実現した。グラフィックス画面にソフトウェアでフォントを展開、合成する処理に比べ、キャラクタコードの書き込みのみで日本語表示が可能であったため、8ビット機でありながら16ビットパソコンにも比肩しうる日本語処理を可能にしていた。この実装は構造上、CG-ROMにフォントを持っていなければならないという制限があり、初期はJIS第1水準漢字ROMのみが搭載されていたが、JIS第2水準漢字ROMの発売を経てこちらも標準搭載されるようになった。

機能の改善

キーボード横にスライドスイッチが設けられ、「A/Bモード」切り替えが追加された。Aモードは従来互換の物で、Bモードはカナ入力がJIS配列から50音配列となるほか、マニュアルには記載されていないが従来不可能だった同時キー入力が可能となっている。
また、タイマなどの割り込み要因を増加させ、DMAの追加によってCPU自体の仕事量を軽減し、VRAMやFDDへのアクセスが並行して出来るようになった。
メモリについても、Z80の制限である64KiBを超える空間を取り扱うためバンクメモリがサポートされた。しかし、グラフィックスVRAMはI/O空間に据え置かれたため、メモリ空間に置かれることのメリットであるアドレッシングモードの豊富さ、自由度、アクセス速度は享受できないという制限は同様であった。

BIOS ROMの搭載

X1シリーズはクリーン設計の基、本体にBIOSを持たず、起動時にIPLによって読み込まれるようになっていた。シャープはIPLによって読み込まれるBIOSをIOCSと呼んでいたが、X1turboシリーズでは本体にローレベルな処理を定義したBIOS ROMを搭載し、呼称もBIOSに改められた。IOCSとBIOSに完全な互換性はなく、BIOSコールを使用するアプリケーションはX1turboシリーズ専用となる。
なお、これによりturbo BASICではIPL・BIOSのワークエリアが拡張されたため、BASICと機械語を併用したプログラムでは機械語部分のアドレスがこのワークエリアにかかるものがturbo BASIC上では動かない。その場合はX1のBASICを起動した上で動作させる。

X1turboZシリーズ

1986年12月には、わずか1カ月前に登場した turbo III にAV機能を強化したX1の最上位シリーズであるX1turboZ（エックスワン ターボ ゼット）がX68000と同時に発表された。これ以降turboシリーズはturboZシリーズに集約されることとなった。

強化された表現機能

従来デジタル出力のみであった表示機能は、4096色同時表示可能なグラフィック機能とアナログRGBパレット（コネクタはD-Sub15ピン）、ハードウェアスクロール、ビデオキャプチャやモザイク機能などを追加した。但し、他の機種がVRAMの制御に専用のコントローラやサブプロセッサによる描画のサポートをさせたり、ALUなどによってVRAMへのアクセス処理そのものの軽減を周辺チップによってはかったのに対し、turboZでもそれらの仕組みは導入されず、多色描画が可能である反面、4096色モードでは1ピクセルの描画に実に12回ものアクセスが必要という処理量の増加が見られた。デジタイズされた画像の表示など用途によっては表現力の向上があったものの、動きを要するような処理には多色モードは利用しにくい状況を作った。
サウンドはオプションであったステレオ8チャンネルのFM音源であるYM2151を標準搭載。入力クロックはチップ規定の値ではなくCPUクロックと同じ4MHzが使われているため、チップの本来の設計とは若干異なる波形を生成する。従来機種では内蔵音源であるPSGとのミキシングがサポートされていなかったが、本機で内蔵されることにより、標準状態でミキシングされた出力を得られるようになった。
X1turboZIIおよびZIIIではCRTCが、上位互換のMB89321Bに変更されている。また、マウスが標準装備となっている。
これらの機能はBASICも専用のZ-BASICが別途用意され、BASICからも利用が可能になった。このBASICは、X1turboZ II 以降に標準装備されている。
turboZシリーズに標準搭載されたFM音源やアナログRGBは後発だっただけに、いくつかの点で競合する他機種よりカタログスペック上は優れていた。しかし、こうしたAV機能の進化が他機種に比べて遅れ気味だったこと、CPUクロックが据え置きであり処理を軽減する仕組みが導入されなかったこと等により、その機能をフルに使った専用アプリケーションはほぼ発売されなかった。また他機種より優れていたがゆえに互換性が低い問題があった。これはソフトウェア移植の障害となり、移植されてもそれらの機能が十分活用されないことにもなった。オプションだった機能を引き継いだFM音源はYs2の様に左右に音を振るなどのステレオ対応がされたほか、後期のソフトウェアでパッケージやマニュアルに記載されていないものの、非公式でturboZシリーズで実行した際はアナログパレットを使用するユーフォリーなどのソフトウェアはあったものの、機能の活用は限定的であった。
こうしてX1がturboZとなりいかに機能改善を図ろうとも、X68000の圧倒的性能の前には存在感が霞んでしまった。X1turboZ専用ソフトはほとんど発売されないまま、X1シリーズの流れはX68000シリーズへ継承されていった。
また、MZ、PC-88シリーズなどがCPUの演算処理速度を機能の強化と共に上げていった事と対照的に、最終機までCPUはZ80の4MHzのまま据え置かれたことも、相対的にシリーズの衰退を招いた側面があることも否めない。