MZ-80

MZ-80とは、シャープのMZシリーズに属する1978年に発売された8ビットパーソナルコンピューターのシリーズである。本稿ではMZ-80Kにはじまり、シャープ部品事業部の設計したMZ-80Bまでを記述する。

1. 概要
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同社部品事業部の設計したMZを冠するハードウェアにはこれよりも前にMZ-40Kが存在するが、MZ-80Kはその後のMZシリーズの実質的な元祖にあたる。「オールインワン設計」「クリーン設計」等の特徴的な設計や、アルゴ船などのトレードマークなどもこのシリーズから見られるようになった。事業部の再編により商品の命名規則が変化したことから、MZ-80シリーズは実質二つの設計にとどまり情報システム事業部へ事業は引き継がれた。

2. MZ-80K系機種
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2.1. 概要
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パーソナルコンピュータとしてのMZシリーズの実質的な元祖に当たる。その基本設計はMZ-1200までほぼ同一であり、同系列の機種では同じソフトウェアを無変更に動作させることが可能であった。基本設計はPET2001の影響を強く受けており、CPUこそ違うものの、外観、キー配列、ブロックダイアグラム、メモリマップドI/Oの利用、テキスト画面によるセミグラフィックス、BASICの命令セット等にその影を見ることができる。 内蔵機器はメモリ空間、拡張機器はI/O空間に接続されるように構成されている。

特徴であるクリーン設計は本来システムプログラム全体をROMで実装することに対するコスト的なリスクの回避を目的とした苦肉の策であり、コマンドこそ6種しか用意されていないモニタにも実際には文字表示、音の発声、データレコーダに対する入出力などローレベルな処理が多数書き込まれており、起動に最低限必要な処理のみが存在しているわけではない。シンプルで素直な構成の本機は、DMAの割り込みウェイト等によって処理を遅延させられていた同時期の競合製品であるPC-8001と比較し、CPUのクロック周波数こそ半分であるものの、実動作速度についてはほぼ等価の速度であった他、単音でこそあるものの8253を経由しスピーカーから任意の音程を発声させる命令も予め用意されていた。

当初はセミキットとして発売され、後にそれをベースとした完成品やキーボードの異なるバリエーションも販売されている。 テキストVRAMにはキャラクタコードではなくディスプレイコードを書き込むことによって表示が行われ、その配列は00に空白、01から、アルファベット、数字、記号等が並び、0x40h毎にそのキーボードに対応する各々のモードのキャラクタが配置されるという特殊なものである。また、豊富なグラフィックキャラクタ群を持つ反面、キャラクタセットにあるアルファベットは大文字のみである。内蔵データレコーダは手動式でこそあるものの、専用に設計された周辺回路の力もあって1,200Baudと当時の平均的な競合製品よりも高速であるほか、信頼性も高いものとなっていた。制御はソフトウェアによってタイミングを取り8255を直接制御しPWMの波形を生成して記録しているため、ソフトウェア的な制御の変更によって転送速度を変化させることも可能である。キーボードは多くの機種がマトリクス配列を採用し、MZ-80C、MZ-80A、MZ-1200等のみがタイプライタ配列のキーボードを標準装備している。それ以外の機種についてはMZ-80K2用のオプションとしてMZ-80TKという製品が出ており、換装する事でタイプライタ配列にすることも可能であった。

2002年10月22日には液晶ガラス基板上にZ80を形成し、MZ-80KのCPUを置換して動作させることでシステム液晶のデモンストレーションが行われた。

2017年5月、PasocomMini MZ-80Cとして、Raspberry PiA+にエミュレータを書き込み、内蔵したミニチュアモデルが発表された。

2.2. ハードウェア
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2.2.1. 基本仕様
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CPU: Z80 2MHz
RAM:
メイン 最大48KiB。
テキストVRAM1KB
ROM:
CGROM 2KB
各種キャラクタパターンが格納されている。
モニタ 4KB
初期のシステムのモニタコマンドは5種で、システムを読み込むLOADコマンド、FDDから起動するためのFDコマンド、キー入力のクリック音を発生させるSGコマンドと、それを停止するSSコマンド、メモリ上のアドレスをコールするGOTOコマンドのみである。ROMには、ローレベルな入出力をサポートするルーチンが書き込まれており、文字列の表示、音の出力、テープへの入出力をサポートしている。
音源
8253の矩形波出力モードを利用した単音。通常は周期を指定して鳴らすが、CPUが直接トリガを掛け制御することも可能である。
内蔵スピーカー出力は最大500mW
表示能力
内蔵モノクロディスプレイによる、横40桁×縦25行の1000文字表示。
1キャラクタは8×8ピクセルで構成されている。
1キャラクタを4分割した2×2ピクセルのパターンがあるため、80×50ピクセルのビットマップとして利用することも可能。
電源 AC 100V ±10％ 50/60Hz 消費電力 20W
使用条件 温度/使用時 0℃ 〜 35℃、湿度/使用時 85％以下
外形寸法・重量
外形寸法 幅410×奥行470×高さ270重量 約15kg

2.3. MZ-80K
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1978年12月出荷。メインメモリに20KiBのRAM搭載。オールインワン筐体・キーボード未組立のセミキットとして発売された初代となる機種。標準価格は198,000円。開発、発表時期としては、日本初のパーソナルコンピュータとなる可能性もあったが、データレコーダの信頼性を検証している間に同年9月に日立のベーシックマスターが発売され先を越されている。MZ-40Kに引き続き、部品事業部がその需要を創出するために製作した機種である。社内には別にコンピュータを扱う部署があり、社内での摩擦を防ぐ意味合いでMZ-80Kは技術者用のトレーニングキットとして、セミキットの形で販売された。当初はMZ-40Kの様にフルキットのような広告が行われていたが、実際の量産、販売品は、キーボードのみに半田付けを要するセミキットになっている。CPUクロックを向上させる倍速基板や、CP/M等を動作させるための先頭アドレスをメモリ後半と入れ替える回路等のハードウェアに直接手を入れるような周辺機器も各店舗や、メーカー等からリリースされた。キーボードは角型のスイッチを碁盤の目状に並べたマトリクス配列となっており、稀にキー入力の取りこぼしが発生することもあった。初期の設計ではCRTCが調停処理を行わないため、テキストVRAMへのアクセスのタイミングによっては画面が乱れた。回避するためにはプログラム側で監視、制御を行う必要があり、画面全体を乱れずにスクロールするようブロック転送するには三度に分割して転送する必要があった。

2015年9月1日に重要科学技術史資料の第00204号として、登録された。

2.3.1. 試作機
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マイコン博士MZ-40Kの購入者は愛用者ハガキを返送すると「シャープマイコン博士MZ-40Kマイコン情報」と書かれた小冊子が送られてきた。最後のページに新製品紹介コーナーがあり「Z-80CPU使用。BASIC言語の本格的ホビーコンピューター　Z80、製品概要　本機Z80は12K、BASIC言語を使用する本格的なコンピューターです」と読み方まで書かれていた。1978年9月に発行された最初期のパンフレットでは試作機の写真と仕様が掲載されており、その基板には、製品版より多くのEP-ROMが実装されている反面、RAMのパターンが減っており、本体写真の起動画面には、フリーエリアが6637Byteであること、BASICがSP5000Bであることが見て取れる。これらのハードウェア的な特徴と、当時のパーツからも当初の設計ではROM-BASIC機種であったと考えられ、商品名は、「マイコン博士Z80」と記述されている。本体デザインは、電源ボタンが前面向かって右手前に配置されていたが、「押しやすいところに置いてはいけない」との指摘に基づき製品では背面に移動され、電源ボタンのそばには、SHARPのロゴとともにHOBBY COMPUTERの印刷がされている。このカタログにおいては、まだアルゴー船やクリーン設計、クリーンコンピュータの記述は無く、BASICのサイズを12Kとうたっている。また、初期の量産機のカタログもこれをベースに修正されたものになっており、メイン基板や、筐体の一部が量産品とは異なる写真が掲載されている。

2.4. MZ-80C
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1979年発売。データレコーダー内蔵。基本設計はMZ-80Kと同じであるが、メインメモリとして48KiBのRAMを標準搭載し、キーボードもマトリクス配列ではなく、タイプライタと同じ配列のフルキーボードに変更された。グリーンモニターの採用等、MZ-80Kに比べ実装パーツは高価なものが使われていた。MZ-80Cのカタログからクリーンコンピュータの名称が登場する。組み立てキットではなく完成品として発売された。標準価格268,000円。

2.5. MZ-80K2
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1980年発売。MZ-80Cと同じく組み立てキットではないローエンド版の完成品として商品化された製品。ソフトウェアから見た場合はMZ-80Kとほぼ等価であるが、32KiBのRAMを標準搭載している他、CRT周りの色が淡い色になったこと、並びにキーボード周辺のデザインの変更、キーボードのキャップ表面が梨地加工され非光沢になるなどの変更点が存在する。標準価格198,000円。

2.6. MZ-80K2E
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1981年発売。クリーンコンピュータ10万台突破記念として発売された80K2の廉価版。32KiBのRAMを標準搭載。従来機種同様ソフトウェアは同じものが利用することが出来、外観上はCRT周りの色が緑、従来黒ベースだったキートップの配色が白ベースに変更、2色LEDが1色のLED二つに変更されている。CPUにICソケットを使用せず直接基板に半田付けされている事を含め、前述のLEDの変更など、パーツ、設計レベルのコストダウンが随所に見られる。標準価格148,000円。

2.7. MZ-80A
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1982年発売。24KiB RAMを標準搭載。海外で販売されたMZシリーズ。CRTCがサイクルスチールを行うようになり、データ転送のタイミングを見計らうことなくVRAMを書き換えても画面にノイズが表示されることが無くなった他、画面表示のネガポジの反転機能、従来改造によって実現されていたROM領域の別アドレスとの入れ替え等が機能として実装された。入力モードを示すLEDは省略され、画面上のカーソル形状が変化するようになっている。大きな相違点として、MZ-700等に近い1文字になったモニタコマンド、ハードウェアによるキャラクタ単位のスクロールサポートとそれに伴うVRAMの追加、MZ-80Bに近いレイアウトのキーボードやMZ-1U01に似た拡張ユニットMZ-80AEUの仕様によって拡張ボードの仕様がMZ-80Bと共通になっている事等が挙げられる。ハードウェアスクロールは表示開始アドレスをずらす事が可能になっており、二画面分の縦に繋がったテキストVRAMの内任意の行から25行表示するようになっている。キーボードは配列だけではなく、キートップも含め普通のタイプライタキーボードへと変更されている。

2.8. MZ-1200
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MZ-80Aを国内用にリファインしたもの。MZ-80Aで変更された部分が旧機種に近い仕様に戻されており、互換性が維持されるようになっている。MZ-80A同様VRAMは2KiB搭載されているが、有効なのは前半のみとなっている。発売時期には既に事業が移管されており、情報システム事業部が取り扱っているが、本体以外の命名規則はそのままであり、周辺機器は、部品事業部と同じ規則によって型番が割り振られている。日本の拡張ユニットにあわせ、カードエッジだった部分がコネクタに変更されているほかは、ほぼ基板はMZ-80Aの設計と同一であり、海外のみでリリースされた拡張パーツへ対応するための構造等が筐体に残されている。標準価格148,000円。

3. ソフトウェア
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3.1. システムソフトウェア
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型番としては以下のとおりであるが、実際には、同じ型番でも頻繁な改版が行われたものもあり、雑誌等アドレスを直接指定したバイナリパッチ等の情報は必ずしも利用可能な情報として共有することは出来なかった他、修正に伴いメモリ上の該当箇所の場所がずれる等、正式に公開されていない情報に基づくアドレスの直接コール等を原因として、版の違いによって動作しないアプリケーションが出ることもあった。

S-OS "MACE" 並びに "SWORD" 『Oh!MZ』に掲載され、主にZ80系CPUを使用したパーソナルコンピュータで共通のバイナリを動作させる試みの一つ。 キャラクタセットに小文字が無い、2Dディスク非対応、ユーザエリアの制限、拡張ワークエリア使用不可、40桁表示のみと、最も制限が大きく掛かっている。

4. 周辺機器
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4.1. シャープ純正オプション
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MZ-80KR1 拡張RAM 純正拡張RAM。
MZ-80P2 放電プリンター
MZ-80P3 ドットインパクトプリンター
MZ-80I/O インターフェースユニット オプションの周辺機器を接続するためのI/Oユニット。I/Oカードを最大5枚接続可能。
MZ-80FD フロッピーディスクドライブ 容量は片面140KB
MZ-80FDK 増設用フロッピーディスクドライブ
MZ-80SFD シングルフロッピーディスクドライブ
MZ-80DU 14型カラーディスプレイユニット 「インテリジェントカラーターミナル」MZ-80DUAと「カラーモニタ」MZ-80DUBで構成されており、MZ-80DUAはZ80を搭載し、プログラムを実行できる独立した端末である。 グラフィック解像度は256×192ドット8色、128×192ドット24色、128×192ドット8色8階調、256×192ドットモノクロ4階調のいずれかが使用可能。 キャラクターとの重ねあわせ表示が可能。キャラクターは1行42文字で上下左右に回転が可能。

5. PasocomMini MZ-80C
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2017年10月14日にハル研究所から発売された「PasocomMini」シリーズの一つ。筐体は青島文化教材社が、プログラム部分はスマイルブームが関わっている。

約四分の一のサイズで再現された樹脂筐体のミニチュアの中にシングルボードコンピュータとして独自のファームウェアを書き込んだRaspberry PiA+を搭載。SmileBASICと、そこから制御が行えるMZ-80エミュレータ並びに5本のゲームソフトが書き込まれている。

6. MZ-80B
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6.1. 概要
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機種名のBは対外的にはビジネスの意味と言われているが、開発者達はBIGのBとして究極のMZを目指し開発に打ち込んだ機種である。

オールインワン設計クリーン設計を引き継ぎ、更に押し進めた形で実装された。CPUは4MHzに高速化され、テキスト画面は80カラム表示が可能になった。テキストVRAM、グラフィックスVRAMは、IPL部分はバンク切り替えで実装。64KBの空間全てをRAMとして利用可能にするとともに、ピクセル単位での表示もサポートした。グラフィックス機能自体はオプションであり、それらが無くとも作表できるように標準装備のキャラクタROMには罫線などの記号、反転したアルファベット等が定義され、従来ディスプレイコードを書き込んでいたテキストVRAMにはキャラクタコード(ASCIIコード）