Statt Emulator: Bastler baut Apple II Plus komplett in Hardware nach

Ein Bastler aus Schottland hat einen Apple II Plus mit modernen Bauteilen konstruiert. Statt sich einer Software-Emulation zu bedienen, wagte Simon Boak einen echten Hardware-Nachbau. Der SB Mini II, der den Klassiker von Steve Wozniak rekonstruiere, behalte trotz einiger Veränderungen aber dessen Schaltungsprinzipien weitgehend bei, betont er.

Wie Boak in seinem Blog Unimplemented Trap schreibt, war der Apple II/II Plus seinerzeit aus Standardbauteilen aufgebaut – viele der damals verwendeten Logikbausteine und der 6502-Prozessortyp sind bis heute erhältlich. Hinzu kommt, dass Apple im Handbuch zum Apple II die kompletten Schaltpläne veröffentlichte und ganze Bücher die Funktionsweise erklären. Es bleibe damit, so Boak, „kein Geheimnis“, wie der Rechner intern arbeite. Die offene Dokumentation war eine wichtige Voraussetzung für sein Bastelprojekt.

Im Zentrum des SB Mini II arbeitet ein handelsüblicher 65C02, getaktet mit rund 1,024 MHz. Boak erzeugt diesen Wert durch einen 4,096-MHz-Quarzoszillator, dessen Frequenz durch vier geteilt wird – der Originalwert lag bei 1,023 MHz für die 60-Hz-Modelle. Beim Arbeitsspeicher kommen 48 KByte zum Einsatz, realisiert über anderthalb 32-KByte-SRAM-Bausteine, wobei 16 KByte ungenutzt bleiben. Der Wechsel von DRAM zu SRAM vereinfacht die Schaltung erheblich, weil die beim Original nötige Refresh-Logik wegfällt. DRAM war damals eine reine Kostenentscheidung; heute sei SRAM preislich vertretbar, sagte Boak.

Eine integrierte Language-Card-Logik für volle 64 KByte hatte Boak zunächst angedacht, dann aber wegen der Komplexität verworfen. Stattdessen steckt im Slot 0 eine Replica einer Saturn-128-KByte-Karte. Das ROM liegt als 12-KByte-Image in einem 32-KByte-EEPROM; per Jumper lässt sich zwischen oberer und unterer Hälfte des Chips umschalten, wobei in der zweiten Hälfte Adrian Blacks Diagnoseprogramm „Deadtest“ untergebracht ist.

Abstriche beim Nachbau

Boak weist noch auf einige weitere Abstriche bei seinem Nachbau hin: Die Steckplätze führen kein DMA-Signal, kein USER-1-Signal und keinen 7M-Takt. Auch einen Kassettenanschluss gibt es im Gegensatz zum Original nicht.

Bei Tastatur und Peripherie zeigt sich der Spagat zwischen Original und Moderne besonders deutlich. Ein Raspberry Pi Pico stellt eine USB-Tastaturschnittstelle bereit, erzeugt elektrisch aber die gleichen parallelen Datensignale wie die originale ASCII-Tastatur des Apple II. Pegelwandler sind nicht nötig, da der Pico nur Logik auf der Platine treibt und die 3,3 Volt für die verwendete CMOS-Logik ausreichen. Über Control+Print Screen lässt sich ein Reset auslösen, beim Einschalten führt der Pico einen Power-On-Reset durch. Ein integrierter Lautsprecher entspricht funktional dem des Originals.

Video ausschließlich über VGA-Karte

Auf Onboard-Grafik verzichtet der SB Mini II komplett. Die Videoausgabe übernimmt ausschließlich eine Apple-II-VGA-Karte im Erweiterungsslot. Beim originalen Apple II diente ein erheblicher Teil der Schaltung der Erzeugung eines Composite-Videosignals. Diese Logik entfällt hier zugunsten der VGA-Karte und eines schärferen Bildes.

Der SB Mini II ist Boaks erstes vierlagiges Platinendesign: Die inneren Lagen führen die Spannungsversorgung, die Signale laufen außen. Versorgt wird die Platine mit 12 Volt, ein Pololu-Regler erzeugt daraus die 5 Volt.

3D-gedrucktes Gehäuse und passender Monitor

Das Gehäuse besteht aus mehreren 3D-gedruckten Teilen, die verklebt und anschließend lackiert werden. Das Design orientiert sich am Apple-ProFile-Festplattengehäuse, kombiniert dessen Form aber mit Lüftungsschlitzen und der Rückseite des Apple II. Wie beim Original lässt sich der Deckel ohne Werkzeug einklippen und für einen Blick ins Innere wieder abnehmen.

Passend dazu hat Boak den Studio-II-Monitor gestaltet, ein 3D-druckbares Gehäuse für ein 8-Zoll-LCD mit 1024 × 768 Pixeln und dem über eBay oder AliExpress erhältlichen Treiberboard HE080IA-01D. Die Farbgebung erinnert an den Apple II und an Apple-Displays der frühen 2000er-Jahre. Zum Bausatz gehören neben Front, Rückseite, zweiteiligem Standfuß und Tastengehäuse auch eine Reihe von Schrauben, Gewindeeinsätzen und Schaumstreifen; die Montageanleitung umfasst zehn Schritte. Die Schaltpläne, Stücklisten und CAD-Dateien des SB Mini II stehen auf GitHub bereit, der Studio-II-Monitor liegt als Original-Entwurf auf Printables unter einer Creative-Commons-Lizenz (Attribution-ShareAlike 4.0) vor.

Wer den Apple II als prägendes System der frühen Heimcomputer-Ära einordnen möchte, findet im heise-Artikel Apple II: Nostalgische Zeitreise und Interview mit Zeitzeuge John Romero den passenden Kontext.

(mki)