كيم-1

KIM -1 ، اختصارًا لـ Keyboard Input Monitor ، هو جهاز كمبيوتر صغير أحادي اللوحة يعتمد على معالج 6502، تم تطويره وإنتاجه بواسطة MOS Technology, Inc. وتم إطلاقه في عام 1976. وقد حقق نجاحًا كبيرًا في تلك الفترة، نظرًا لسعره المنخفض (بفضل المعالج الدقيق 6502 غير المكلف) وسهولة توسيعه.

كان معالج 6501 ، أول معالج من شركة MOS Technology ، قابلاً للتوصيل باللوحات الأم الموجودة التي تستخدم معالج Motorola 6800 ، مما أتاح للمستخدمين المحتملين (كالمهندسين والهواة) تشغيل نظام تطوير بسهولة بالغة باستخدام الأجهزة المتوفرة. رفعت شركة Motorola دعوى قضائية فورية، مما أجبر MOS على سحب معالج 6501 من السوق. أدى تغيير تصميم دبابيس التوصيل إلى إنتاج معالج 6502 "المُصمم لتحمل الدعاوى القضائية". ورغم تطابقه التام مع معالج 6501 في باقي المواصفات، إلا أنه كان يعاني من عيب عدم وجود جهاز يمكن للمستخدمين الجدد من خلاله البدء باستخدام وحدة المعالجة المركزية بسرعة .

قام تشاك بيدل ، قائد فريق 650x في شركة MOS (وعضو سابق في فريق 6800 التابع لشركة موتورولا)، بتصميم جهاز KIM-1 ^{[ 1 ]} لتلبية هذه الحاجة. طُرح جهاز KIM-1 في الأسواق عام 1976. ورغم أن الجهاز كان مُصمماً في الأصل للاستخدام من قِبل المهندسين، إلا أنه سرعان ما لاقى رواجاً كبيراً بين الهواة. كان بالإمكان بناء نظام كامل بأقل من 500 دولار أمريكي، وذلك بشراء الحاسوب نفسه مقابل 245 دولاراً أمريكياً فقط ، ثم إضافة وحدة تزويد الطاقة، وجهاز طرفي مستعمل ، ومحرك أشرطة كاسيت .

توفرت العديد من الكتب التي تشرح برامج لغة التجميع الصغيرة لجهاز KIM، بما في ذلك كتاب "الكتاب الأول عن KIM" لجيم باترفيلد وآخرين . ^{[ 2 ]} قام أحد البرامج التجريبية بتحويل جهاز KIM إلى صندوق موسيقي عن طريق تبديل بت إخراج يمكن التحكم فيه بواسطة برنامج، موصول بمكبر صوت صغير . أنتج المبرمج الكندي بيتر ر. جينينغز ما يُحتمل أن يكون أول لعبة تُباع تجاريًا لأجهزة الكمبيوتر الصغيرة، وهي لعبة "Microchess" ، التي صُممت في الأصل لجهاز KIM-1.

مع ازدياد شعبية النظام، كانت لغة البرمجة Tiny BASIC من الإضافات الشائعة . تطلّب ذلك توسيعًا بسيطًا للذاكرة؛ "جميع عمليات فك التشفير لأول 4 كيلوبايت متوفرة مباشرةً على لوحة KIM. كل ما عليك توفيره هو 4  كيلوبايت إضافية من رقائق ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) وبعض المخازن المؤقتة." ^{[ 3 ]} أما الجزء الأصعب فكان تحميل لغة BASIC من شريط الكاسيت - وهي عملية تستغرق 15 دقيقة وعرضة للأخطاء.

أصدرت شركة روكويل إنترناشونال ، التي كانت تُورّد معالج 6502 إلى جانب شركة سينيرتك، حاسوبها الصغير الخاص على لوحة واحدة عام 1978، وهو AIM-65 . تضمن AIM لوحة مفاتيح ASCII كاملة ، وشاشة عرض LED أبجدية رقمية مكونة من 14 جزءًا تتسع لـ 20 حرفًا ، وطابعة صغيرة تُشبه آلة تسجيل النقد . كما تم توفير برنامج مراقبة تصحيح الأخطاء كبرنامج ثابت قياسي لـ AIM، وكان بإمكان المستخدمين أيضًا شراء رقائق ROM اختيارية مزودة بمُجمِّع ومُفسِّر لغة مايكروسوفت بيسك .

وأخيرًا، كان هناك متغير Synertek SYM-1 ، والذي يمكن القول إنه جهاز في منتصف الطريق بين KIM و AIM؛ كان يحتوي على شاشة KIM الصغيرة، ولوحة مفاتيح غشائية بسيطة مكونة من 29 مفتاحًا (أرقام سداسية عشرية ومفاتيح تحكم فقط)، ولكنه يوفر واجهات توسيع قياسية AIM و RS-232 حقيقي (مستوى الجهد بالإضافة إلى وضع حلقة التيار مدعوم).

تألفت وحدة KIM-1 من لوحة دوائر مطبوعة واحدة ، تضم جميع المكونات على جانب واحد. احتوت على ثلاث دوائر متكاملة رئيسية : وحدة المعالجة المركزية MCS6502 ووحدتي MCS6530 للواجهة الطرفية/الذاكرة. تتألف كل وحدة MCS6530 من ذاكرة قراءة فقط (ROM) قابلة للبرمجة بقناع، سعتها 1024 × 8 بت، وذاكرة وصول عشوائي (RAM) سعتها 64 × 8 بت، ومنفذين ثنائيي الاتجاه سعة كل منهما 8 بت، ومؤقت فاصل زمني قابل للبرمجة. ^{[ 4 ]} ذكر كتيب KIM-1 أن  سعة ذاكرة الوصول العشوائي هي "1 كيلوبايت"، لكنها في الواقع كانت 1152 بايت. تتكون الذاكرة من ثماني وحدات ذاكرة وصول عشوائي ثابتة 6102 (1024 × 1 بت) ووحدتي ذاكرة الوصول العشوائي سعة كل منهما 64 بايت من وحدات MCS6530. في سبعينيات القرن العشرين، كانت أحجام الذاكرة تُعبّر عنها بعدة طرق. كان مصنّعو أشباه الموصلات يستخدمون حجم ذاكرة دقيقًا، مثل 2048 × 8 بت، ويذكرون أحيانًا عدد البتات (16384). كانت الحواسيب الصغيرة والمركزية تتفاوت في سعة ذاكرتها (من 8 بتات إلى أكثر من 36 بتًا)، لذا كان المصنّعون يستخدمون مصطلح "الكلمات"، مثل 4 كيلوبايت من الكلمات. استخدمت إعلانات الحواسيب المخصصة للهواة في بداياتها مصطلحي "الكلمات" و"البايتات". كان من الشائع رؤية عبارات مثل "4096 كلمة" و"4 كيلوبايت (4096) كلمة" و"4  كيلوبايت من البايتات". أما مصطلح "كيلوبايت" (KB) فكان نادر الاستخدام أو غير شائع. تم طرح جهاز KIM-1 في عدد أبريل 1976 من مجلة BYTE ، وذكر الإعلان أنه يحتوي على "  ذاكرة وصول عشوائي (RAM) بسعة 1 كيلوبايت" و"ذاكرة قراءة فقط (ROM) بسعة 2048 بايت". ^{[ 5 ]}

تضمنت اللوحة أيضاً ستة مصابيح LED سباعية الأجزاء (شبيهة بتلك الموجودة في الآلة الحاسبة الجيبية ) ولوحة مفاتيح من نوع الآلة الحاسبة مكونة من 24 مفتاحاً. وتم توصيل العديد من دبابيس منافذ الإدخال/الإخراج في معالجات 6530 بموصلين على حافة اللوحة، حيث يمكن استخدامها كنظام تسلسلي لتشغيل قارئ ومثقب أشرطة ورقية من طراز Teletype 33 ASR .

كان أحد هذه الموصلات بمثابة موصل مصدر الطاقة، وكان يتضمن خطوطًا تناظرية يمكن توصيلها بجهاز تسجيل أشرطة الكاسيت .

استخدمت أنظمة الحواسيب الصغيرة القديمة ، مثل MITS Altair، سلسلة من المفاتيح في واجهة الجهاز لإدخال البيانات. وللقيام بأي شيء مفيد، كان على المستخدم إدخال برنامج صغير يُعرف باسم "محمل التمهيد" إلى الجهاز باستخدام هذه المفاتيح، وهي عملية تُعرف باسم التمهيد . بمجرد تحميله، يُستخدم المحمل لتحميل برنامج أكبر من جهاز تخزين مثل قارئ الشريط الورقي . غالبًا ما كان تحميل البرنامج الصغير إلى الذاكرة يستغرق أكثر من خمس دقائق، وأي خطأ أثناء قلب المفاتيح كان يعني تعطل محمل التمهيد. قد يؤدي هذا إلى تشويه بعض أجزاء كود التمهيد، وفي هذه الحالة كان على المبرمج إعادة إدخال البرنامج بالكامل والبدء من جديد.

احتوى جهاز KIM-1 على برنامج مراقبة واجهة طرفية مدمج أكثر تعقيدًا يُسمى TIM ، وكان مُخزّنًا في 2048  بايت من ذاكرة القراءة فقط (ROM) ضمن مصفوفتين من نوع 6530 ROM/RAM/IO. ^{[ 6 ]} تضمن هذا البرنامج إمكانية تشغيل شريط كاسيت للتخزين، والتحكم بشاشة LED، وتشغيل لوحة المفاتيح. بمجرد تشغيل الطاقة، يبدأ برنامج المراقبة بالعمل، ويستطيع المستخدم التفاعل مع الجهاز فورًا عبر لوحة المفاتيح. كان KIM-1 من أوائل الحواسيب أحادية اللوحة ، إذ لم يكن يحتاج إلا إلى مصدر طاقة خارجي لاستخدامه كحاسوب تجريبي مستقل. هذه الميزة، بالإضافة إلى التكلفة المنخفضة نسبيًا لبدء استخدامه، جعلته شائعًا جدًا بين الهواة حتى أواخر سبعينيات القرن الماضي.

قام دون لانكستر ، مصمم آلة الكتابة التلفزيونية ، بتطوير شاشة عرض فيديو منخفضة التكلفة لجهاز KIM-1. ويمكن للوحة الإضافية عرض ما يصل إلى 4000 حرف على شاشة التلفزيون أو الشاشة. ويتألف التكوين النموذجي من 16 سطرًا، كل سطر يحتوي على 32 حرفًا كبيرًا فقط. تحتوي اللوحة على 10 دوائر متكاملة منخفضة التكلفة فقط، وتستخدم ذاكرة جهاز KIM لتخزين الشاشة.

ظهر مشروع TVT-6 على غلاف مجلة Popular Electronics في يوليو 1977. ^{[ 7 ]} يمكن طلب المجموعة الكاملة من شركة PAiA Electronics مقابل 34.95 دولارًا أمريكيًا .

قام لانكستر بتوسيع هذا التصميم ليشمل الألوان والرسومات البسيطة في كتاب الطبخ بالفيديو الرخيص . ^{[ 8 ]}

• المعالج: MCS6502 - يعمل بتردد 1  ميجاهرتز
• اثنان من وحدات الإدخال/الإخراج PIO MCS6530 – ذاكرة قراءة فقط 1024 × 8 ، وذاكرة وصول عشوائي 64 × 8 ، ومنفذان ثنائيا الاتجاه 8 بت ، ومؤقت فاصل زمني قابل للبرمجة 8 بت
• ثمانية وحدات ذاكرة وصول عشوائي ثابتة 6102 - 1024 × 1 (1024  بايت)
• ستة مصابيح LED سباعية الأجزاء
• لوحة مفاتيح من نوع الآلة الحاسبة مكونة من 24 مفتاحًا
• منفذان تسلسليان​
• شاشة مراقبة واجهة الجهاز الطرفية (TIM)، التي كانت تتولى عملية الإقلاع ، ولوحة المفاتيح، ومؤشرات LED ذات السبعة أجزاء، وشريط الكاسيت.

يُمثَّل كل بت بثلاث  نغمات مدة كل منها 2.484 مللي ثانية. النغمة الأولى ترددها 3700  هرتز، والنغمة الوسطى ترددها 3700  هرتز للرقم "0" أو 2400  هرتز للرقم "1"، أما النغمة الأخيرة فترددها 2400  هرتز. ينتج عن ذلك معدل بتات فعلي يبلغ 134.2  بت/ثانية. يتم الكشف باستخدام حلقة PLL من نوع LM565. ^{[ 9 ]}

تنسيق البيانات على الشريط هو: 100 بايت بقيمة 0x16 (SYN، وضع الخمول المتزامن)، بايت واحد بقيمة 0x2A (*)، رقم تعريف السجل، عنوان البداية (حرفان للبايت الأدنى من العنوان، وحرفان للبايت الأعلى)، عنوان النهاية (بنفس التنسيق)، البيانات الفعلية، بايت واحد بقيمة 0x2F ("/")، مجموع اختباري من بايتين ، وبايتان بقيمة 0x04 (EOT، نهاية الإرسال). ^{[ 9 ]}

يُخزَّن كل بايت من الذاكرة على شكل حرفين متتاليين من رموز ASCII على الشريط، فعلى سبيل المثال، يُخزَّن الرقم السداسي العشري B5 في الذاكرة (181 بالنظام العشري) على شكل حرفين متتاليين من رموز ASCII هما "B" و"5" (42 و35 بالنظام السداسي العشري). ^{[ 9 ]}

• حاسوب إليكتور جونيور
• لوحة تطوير المعالجات الدقيقة
• تنسيق ملف تقنية MOS

• جهاز KIM-1 ومجموعة من أجهزة الكمبيوتر الرقمية والتناظرية القديمة على موقع oldcomputermusium.com
• موقع KIM-1 6502 على موقع Wayback Machine (تمت أرشفته في 31 أغسطس 2022) – موقع موارد خاص بجهاز KIM-1، يحتوي على العديد من الأدلة والكتب بتنسيق HTMLerik.vdbroeck
• تعليمات حول كيفية بناء جهاز KIM-1 الخاص بك
• KIM Uno ، وهو محاكي KIM-1 يعتمد على Arduino Pro Mini