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20世纪80年代初,中国时下正处于重工业的大力发展时期,但是电子产业却还堵在中高端的门前,多数时候,各种电器还是在使用模拟电路,编程和软件开发甚至仅仅是使用下电脑,对于大众都是遥不可及的一个事情。
1981年IBM发售了IBM PC,并且开放了大部分的设计资料,这一个架构很快风靡世界。
但是,在国内的反应则如同石头丢进大海,因为价格过高,即使是其他品牌的PC兼容机,也需要1200美元以上,这对于那会的国内环境来说是极为高昂的一个售价。何况还有不支持中文汉字等硬问题。
电子工业部计算机与信息局、清华大学等多方合作,主持并设计了围绕1983年发售的APPLE IIe的国产兼容机,这一操作与日本PC-98模仿PC设计自己架构类似。但国内的研发更为有目的性——将电脑带给群众,成为更多人买的起的高科技产物。
“计算机的普及要从娃娃抓起”,1984年2月16日,上海市展览馆举办十年科技成果展。在展览会上,13岁的李劲坐在计算机前操作计算机程序,演示给前来参观的邓小平看,邓小平看完以后就说了这句话。
在良好的环境加上政策支持下,1986年的一天,中国国产电脑横空出世,这就是中华学习机。初始型号CEC-I,后面还有改进型号。
相对上万元的APPLE IIe来说,中华学习机售价只要千元不到,并且和苹果那边的性能一致甚至部分芯片性能有所增强,而差异上仅仅是减少了扩展槽位,比如说软驱接口减少为一个(可通过扩展卡扩展)。
国内参与生产中华学习机的有十几家工厂,大量的供货使得这一台电脑进入到许多小学、初中、高中,还有一些小康家庭里,成为80年代青少年的回忆之一。
因为那时候还没有普及互联网,所以大多数资料都是以书本和文字形式存储的,这造成中华学习机的相关资料流失严重。但是从索引结果就可以看出来,这一台电脑在那个时候是比较风靡的电脑产品之一。
这一次,我购买到了一套中华学习机,一起来领略一下34年前的中国电脑。
在经过几天的时间之后我收到了包裹,实际上还有点波折,比如说卖家把我的快递单号写错。当然最后我还是拿到了“菠萝啤”。
打开后就看到了CEC-I的本体,软驱和两张软盘,这让我觉得有点惊喜因为在商品描述上并没有。
外观上痕迹实在是太多了,多到让我觉得有点难受的程度。看起来原先使用胶带来固定上下壳体。
拿出来摆好,可以看到变色、污渍、标牌缺失,感觉并不像是家用机器,更像是学校退伍下来的。
这一个软驱外观看起来还可以,但是描述上是“情况不明”。
5.25英寸大软盘,和90年代末期21世纪初那种3.5不一样,作为前辈的它软很多,几乎就像是手机保护套那种柔韧度。
送我的两张盘,分别是DOS 3.3这个中华学习机的常用系统,还有两个游戏。
5.25寸软盘就像是磁带一样,是可以双面存储的,所以分了AB面。
软驱中有一个保护纸,主要用于保护磁头防止运输中碰撞损坏。
中华学习机虽然是仿制机型不过也含有国人的设计,比如颇具特点的方向键,与同期国外的所有机型都能区别开来。
这一台最大特点是没有缺失任何的按钮,这让我觉得非常的欣慰。因为轴心柱会随着时间变脆,有可能断裂后和键帽一起丢失。
在机型的右侧有游戏棒接口——传承自苹果、雅达利,后侧是软驱接口,视频输出和电源线,左侧是电源开关。
这台似乎有点毛病,电视机输出接口被拆卸掉,转而接了一条线出来,我想在拆解前先测试。
在拧下螺丝拆解之前,试着先把这个黏胶的痕迹擦了一下。这些陈坛老胶在牢固性上比现在的透明胶有过之而不及,所以我判断不是透明胶粘的而是电工胶。
使用530清洁液喷了一下,清理的难度有所减弱。最终在纸巾帮助下清理完毕。
这个步骤有个可怕的地方是指甲摩擦表面会发出【刮黑板的声音】。
上一任主人收拾时候直接把视频线用透明胶粘一下,这导致我不得不增加处理视频线上残留胶水的步骤。
但是这个接口好像哪里不对,这个线居然是把莲花头转接成电视用的那种同轴接头。
为了先行判断下这个视频输出是哪里的故障(也许是线不行呢),我在一个早上收到了另一个包裹。
Korin牌的单色显示器,定位是数据显示监视器,生产时间是1984年。
背部有两个接口,一个视频输入,一个视频输出。因为是模拟信号所以也许可以串联。
这一台同样没有缺损,很幸运的度过了36年的春秋,然而真的脏。我使用抹布和吸尘器进行了预先的清理。
接着是使用一些毛刷和530清洁剂,前者柔软无划痕适合凹陷,后者快速挥发便宜大碗。
这一台电视的插头长这个样子,做工上就表现不俗,这台显示器当年应该是某些高端产品的附件。
简单清理后我使用这个擦拭一遍表面,可以让它更新一点点。
黑色边框部分有一些划痕,底部有三个“旋钮”,控制亮度、对比度和电源开关。
开机,一切看起来正常,显像管没有爆炸。要怎么测试比较好?
当然是用当年画质最好的游戏机了,我拿出一台 “红白机”,之前修复的一台使用台湾芯片的国产游戏机到现在还能运作。
因为没有音频输入,所以我外接音箱来展示游戏最有魅力的第二部分。
使用这台显示器的游玩效果我录制了一段视频,一起来感受一下。
因为是显像管,所以独特的扫描线对于FC这种分辨率的图形有着极佳的表现。
也许是因为设计为数据监视器,所以它的字符表现力也是极佳,文字锐利清晰,颇具风味。
也许正因为是单色,因此对于颜色的区分上也独有优势,可以清晰的分辨画面的明暗变化,从而得到更好的观感,这种特殊的视觉体验非常的让人着迷。
接着是比较紧张的事情,将中华学习机连接到这台显示器上,以验证是否需要修复。
顺便,也要确认一下软驱是否能上电,毕竟这个东西因为是用磁头,损坏率远比本体高。
我把那条歪歪扭扭的排线接到了中华学习机上,接头凸出部分向上。联合设计的贴标到现在依然闪闪发光。
开机,正常显示,当上方出现了中华学习机的拼音时候,我的内心被撼动了。
视频的输出没问题,输入文字,按键生涩,但还是正常的键入。
空格一度卡在键盘上,但触发没问题。很可惜,软驱不动作,灯也不亮,甚至有时候我插上后还会导致不能开机。也许是软驱内部短路了,我只能暂时放置一旁。
电源灯开口是一个方孔,也许是模具这样比较容易设计。忘记说模具的事情,中华学习机的设计是清华主持,然后图纸那些分发给全国十几个厂商,也因此,中华学习机的外观是比较多样的,毕竟一些工厂会自行设计外壳以和其他家区别开。
我先吧插头上的锈迹清理一下,使用中总觉得有点接触不良。
然后拔下键帽,我拿了一根铁丝弄了一个拔键帽的钩子,先拿少量的键帽开刀,效果还可以。
不管是F键位还是都很轻松,可能很多朋友有发现这台的F键只有F1到F5。其实具体使用时候这些按键往往连3个都用不到。
这一台显示器虽然不是中华学习机配套的,但外形却十分的般配。
卸载下底部的所有螺丝,三个螺丝孔每个螺丝居然都不一样。
满满的年代感,表面就是材料原色,并没有进行任何喷漆一类的处理。
在做工上,外壳的制作水平很高,这一个大小和面积的情况下,我没有发现明显的脱模瑕疵。
内在的“惊喜”,上一位维修的师傅留下的零部件,看了下就是电视高频头的屏蔽壳,输出线和螺丝。
拿掉外壳后的中华学习机,键盘部分是没有内部固定的。
固定键盘的诀窍,主要依赖的就是卡口设计,以防止键盘位移。
内部好脏但还好没有出现生物的残骸,使用吸尘器先预处理一下浮尘。
使用530简单的擦拭了一下芯片,方便辨识型号,我其实还用530喷射了一下表面。但事实上这样做并不是太有效果,这块电路实在是太大,凹凸的元器件太多了。
然后是拆键帽,这个机器绝对是在公用环境比如教室内长期使用。
完成所有的键帽的搜集后,放到脸盆中,先使用物理手段来处理灰尘和表面的污渍,作为后面变白处理前的预处理。
回到键盘部分,在清理上面我使用的还是老三样,无水酒精依然是“精神的老大哥”,比530更有效。
继而是点滴润滑油到轴体内,从而优化敲击手感,使用的是普通的齿轮油。
最终完成效果尚可,因为键帽已经老化所以我没有深入,比如对钢板重点处理就没做了。但在我的另一个视频中会有同类型产品的处理,可以期待下那种“浩大的工程”。
拆下保修贴,然后在背面粘3M双面胶,然后我就又有一个很黏的“中华学习机保修贴”。
继续拆解,卡槽的挡板设计与现在没有差别,但是卡槽却不是现在理解的那种,后面我会说一下。
电源部分需要拆下这样我才能拆下主板,拔出卡线的橡胶块,还有拔出插头,拧下螺丝,这一个电源就静静的躺在我的手中。
然后是拔出喇叭插头,中华学习机并没有音频输出,所以所有的声音都是由这一个喇叭提供的。
喇叭和外壳的固定比较特别是M3螺丝和螺母锁附,拆的话要从底部进行拆解,拆下后我就可以得到一个“清净”的底部。
在拆散整台中华学习机后,接下来,就是对外壳进行处理。在最开始,先把这个显示器拿去翻新一下,因为表面有孔洞,所以我把过氧化氢喷到保鲜膜上,再四面贴上。
接着来处理上壳,刷子和240砂纸一起上,为什么用这么低目,主要是胶有点难以处理。我后面用800目再打磨了一遍。
在清洗后喷涂过氧化氢,其实我第一次处理并不是很对,应该要分块包裹这样比较好。
键帽我用一个透明罐子来装初步清理好的键帽,通过照射紫外光的方式催化还原反应,通过这一个步骤,可以把发黄的部分还原白。我使用紫外灯来保持24H的持续光照。
为了防止水分残留,我使用一个小风扇来加速水分散发到空气中的过程。
然后我遇到个麻烦事儿,这个泡了两天没变白,或者说,没有变得如我想的那种白,可我已经用了很高浓度的过氧化氢。
当然如果一直没有变白还是有一个“大威力武器”的,这个上了不白也难,出于谨慎,我还是问了几位,得到的结果是这一款“有可能生产出来就是米黄色的”,因为厂家众多所以使用的塑料都不一样。那干脆我就留着略有些黄的模样吧。
把主板拎出来单独进行清理,虽然说先前已经清理一些了,但这样单独放置时候能更方便的清理。先使用大的毛刷来处理尘土。
因为软驱接口有一些生锈,所以用锉刀把氧化的部分挫掉。
开始把整台机器装回,先安装主板,对准螺丝孔就可以了。
当然在固定螺丝前先接上键盘,这一个由26pin连接到主板的键盘是纯粹的模拟电路板,不带有控制器,全部依靠板载的键盘控制器来判断键位。
接着,是安装电源,我一直很在意开关,因为感觉这种咔哒咔哒的很带感。
重要的喇叭组件,虽然只有0.25W但因为是合成音源,响起来声音很大。
我最后还是在卡槽的防尘板上面试了一下喷漆,感觉这种近似色还可以。
有个略为遗憾的是因为是油墨印刷所以有的字迹变淡了一点。
把方向键先安装上,作为中国的原创设计,这四个按键并没有区分高度。
然后是安装主要按键,试了一下手感虽然有的按键有点差别,不过问题不大。比较特别的是这一个大写锁定的按钮,轴体和所有的都不一样,理论来说,这应该是一个自锁开关才对。
开机,喇叭响了一下,然后就是什么都不显示。中华学习机的电源灯不亮,等了几分钟也是如此,我可以确定显示器是好的。
我开始进行检查,首先断开所有连接,然后是检查线路连接,电源,然后发现中华学习机内置的电源不知道为什么不供电了。
对高压部分的元器件进行清理,灰尘并不是导致故障的原因,我测试了一下输入电压,万用表很好的提示我现在是225V的全村吃饭电压。
滤波部分都没有电,那么说明问题很大可能出在开关上面。我拆开金属片,打开这个有30年以上历史的老开关,果然最下面的接触片淤积了一层氧化物。
我试着测试一下保险管,居然是断路的,也就是它已经发挥过一次作用了。
然后,我就看到一个经典的操作,使用一段焊锡搭桥,可能是清洗板子时候的震动导致这个金属接触不良了。
我出门买了一个替代,等处理好保险丝,再上电量测一下,这会电源能正常的工作了。早期的电源有负压设计,可能是一些运算放大元件的供电需求。
重新安装,把电源再装回到中华学习机内,合并盖子,重复安装的步骤。
这个过程中我是用了BOSCH GO 2这个电动螺丝刀,它确实如所有的评测所说的那样好用,推荐一下。但需要额外备一套刀具和接口适配器。
打开电源,一切又恢复到了正常运行的样子,键盘输入完全正常。
但是我又遇到另一个问题,就是所有命令都是大写,而输入默认是小写,如果你要输入必须要同时按住Shift,而90%情况下都要按住就有点受不了了。
那个大写锁定按键似乎并不会自己锁定大写。大写锁定是物理开关实现的,而这部分功能很可能失效了,比如由某部分元件断裂或者缺件导致。
为了确认是不是卡扣一类损坏,我再次拆开主机,拔出这一个开关,然后我发现这一个开关并没有自锁的设计,难以理解。
既然这样就自己做一个大写锁定把,我拿一个绿色的开关作为零件。
如何确定孔位?先把按钮放在内侧,然后因为是透光材料,会在外壁上投影,我根据这个确定中心点,然后打定位孔,再扩充定位孔。
然后用两条飞线连接到大写锁定的引脚,这样这一个“防止小拇指断了”的改装就完成了。
中华学习机的软驱并不是一个标配的组件, 是用户自行选购的,这个软驱有多大?可以看看图片:
试着拆解软驱,在这一个大软驱的底部只剩下三个螺丝,看起来也是被人维修过了。
这一类的铁板外壳一般就是完整的钢板,在轧板机里上♂下♂后轧出来的,有兴趣可以找一些视频,很有意思。
拆开后首先看到巨大的两个圆盘物件,日本制造,我仔细看了一下,两个都是电机,一个负责让软盘转起来,另一个控制磁头寻道。
内框架非常厚实,是铸造而成的,向外推出,就可以把软驱的本体拿出来。
然后就可以看到整个的样子了,在顶部是电路板,还有一些机械结构,用于锁定软盘。密密麻麻的芯片,述说在那个电路集成度不够高的年代,工程师是如何尽可能的在有限空间内完成设计的故事。
测量了一个这个软盘的尺寸,145mm宽,208mm长,厚度达到了143mm。
讲一下早期软驱是如何工作的,以及几个主要部件。首先是盘片的驱动电机,这个电机在上电后就会开始旋转。
而图上这个盘状的结构,会将插入的软盘压住,让盘片跟随电机转动,其实这种有差速的操作并不是太好。
软驱的插入口位置有一个挡块设计,这个滑块使得没有任何盘片插入的情况下,不能操作舱门锁。
磁头部分的物理结构是两个部分组成的,下部分是磁头,上部分则用于将盘片压在磁头上。
后面有一个方形的光电开关,在初次启动,以及收到复位信号的时候,磁头在步进电机的牵动下会自动的移动到靠后的位置。
从一定程度来说,这一个软驱的设计是那个时候最高智慧的结晶之一。在特别有限的集成度的情况下,在尽可能小的面积上部署了大量的芯片。就是为了使用一种更先进的存储方式(相比较磁带)。
现在光驱的灯会亮,并且电机可以旋转,但是我即使输入【PR#6】命令也无法读取,磁头仅仅是勉强的归位了一下。
因为资料的缺乏,我有点难进一步的处理,电源供电没问题的情况下,磁头不动作,这个情况应该是软驱内部问题,或者干脆磁头已经损坏了。所以我在某平台寻找替代物。
几天后我收到了这个,模拟软驱就是一个屏幕几个按键和一个卡槽,它的作用是读取磁盘文件,然后充当APPLE II的软驱,这是一个国外的设计。
连接到中华学习机上,正常点亮后,我选择了DOS 3.3这一个文件,按下【SELECT】按键,确定后屏幕提示读取。
在一阵闪烁后,屏幕上出现了DOS VERSION 3.3,太令人激动了!这是1980年8月25苹果公司给APPLE II开发的一个软件版本,这一个DOS系统与中华学习机配合后,在国内用了有十年以上。
我再选择了一个软件,这一个软件如名字一样,是一个音乐编辑的软件。比较遗憾的是操作体验并不是太好,本来想录入一段《新宝岛》的开头,最后我只能勉强强的播放一下内置的音乐。
为了方便录制和拍摄我将中华学习机连接到另一个LCD屏幕上,有趣的事情是有时候因为信号失真会出现金黄色的字体,有点好看。
中华学习机有某种和打印机的连接方式,应该是通过扩展卡槽——一般看起来像是插游戏卡的那个槽位,插一张打印卡,来和针式打印机连接。
有一个由单人开发的多功能操作系统,将DOS3.3进行魔改,并且与其他工具集成到一张软盘上,这感觉就像是有时候装机会用的PE工具箱。
在中华学习机上会用的指令并不多,这些指令在DOS下有效,部分和BASIC操作有关的在刚启动时候就有效,因为中华学习机ROM中就有对LOGO语音和BASIC语音的支持。
支持16种彩色输出,尽管多数时候大家都觉得是单色。
INIT 格式化软盘,新软盘必须要格式化才能保存
CATALOG 列出软盘中的所有文件
LIST 列出当前编辑的BASIC语言文本
NEW 新建BASIC语言文本
RUN 运行当前的BASIC语言文本
SAVE xxxx(文件名) 把现在的BASIC语言文本存入到软盘
LOAD xxxx(文件名) 读取软盘中的BASIC语言文本
DELETE xxxx(文件名) 删除指定文件
LOCK xxxx 锁定文件,锁定的文件在CATALOG结果中以【*】 作为前缀
UNLOCK xxxx 解锁文件
在使用虚拟软驱的情况下,我遇到个问题,就是不知道为什么不能够保存。但是后面这个问题解决了,在这个虚拟软驱中有一些在”KONGBAI”(空白)文件夹下的磁盘文件,选择他们就可以。
可能是一些兼容性,亦或是镜像文件损坏的问题,有时候会遇到一些盘读取后花屏的情况。
中华学习机是内置有中文的字库芯片,这一点和我之前写的PC-98用于解决日文输入问题的方法一样。
超级汉字文章编辑系统,是由这一位名为黄一禾的先生开发的,提供文字的编辑,搜索,打印等功能。
有个有趣的事情是,黄一禾先生与步步高联合创始人的其中一位重名,不知道是否有所关联呢?
键盘上中文和西文的切换按钮,点按后,可以切换中英文输入,但实际使用时候,只有在满足一定条件才可,比如在支持中文的软件中。
另外这一个汉字编辑系统是有BGM的,可以感受一下:
还有一款软件,这是教学形式的EDA工具,用于设计电路,操作以及实用性都很一般,但是可以看出来,在那个时候可以达到的高度。
中华学习机除了对BASIC语言的支持,还有一种LOGO语言也是能支持的,这是一种于1966年设计的计算机语言,可以使中华学习机绘制简单的二维图形。为了方便理解我把里面的“海龟”比喻成画笔。
我试了一下,上手难度很低,但是实际用起来就很大差别。
不过理解后也是能绘制一点简单的图形的,我下载了一个电脑端的Logo语言解释器。下图两个图形,一个是旋转192度后跑300像素,重复执行,另一个是175度后执行200次。
Logo语言还可以设计为函数来调用,比如说下图就是我在定义了一个函数然后重复执行的结果。
其实Logo语言这一个解释性语言绘图在使用上并不算难,很容易就能产生规整的图形,当然在早期看这些图形应该会让人感到非常神奇和惊讶吧。
另外这一个语言后面是支持彩色的,但早期大家应该都是单色下查看,加了颜色后现代气息就多了一些。
刚刚我有提及一个旧的存储器——磁带和录音机,这个是光驱、硬盘和软驱普及之前,这类个人电脑的存储的主要方式之一。但是缺点也很明显,播放时间很长,容易老化失真。
而现在的,我们很明显在个人电脑上不需要磁带机,在那会因为专用软驱的价格高,所以使用磁带来作为记录载体的情况是比较多的。
一些在线网站和资源站点,将磁带数据数字化的保存,这样我们只需把电脑和手机或者电脑连接就可以使用上录音机功能。我这一次使用的是http://asciiexpress.net/ 上的资源,感谢他们的无私奉献。
那么,要如何去连接中华学习机和其他音频输出设备?这里需要准备一个DIN5公头,一个四段或者三段3.5mm接头。
这一种DIN5接头可以徒手拆装,拆完后再组装回去,很方便。
连接线这块的择选上我选了有屏蔽层的一个三芯线,当然实际情况是屏蔽层好像没有地方连接,DIN5金属壳和地线没有接触。
在中华学习机的PCB设计中,DIN5接口左1,2是连接在一起的,而右4,5又是接一起,中间3 是地线,因为资料流失,我不太清楚具体定义只能推测。
最终制作完成线材。因为不确定音频输出是哪条线,黄色线我暂时没有连接。
打开中华学习机,并且连接线材和电脑,然后输入PLAY指令,此时会出现WAITING,表示开始接收录音机接口的信息。
在我的电脑上,我点击播放按钮播放游戏文件的录音,一个是HIFI一个是LOFI,后者的速度更慢,我认为更容易识别,这些数据会播放50秒到2分钟。
但是这里我碰壁了,播放完音频文件没有发生什么,只有几次会有所不同,比如有一次是界面出现快速跳动的乱码
我测量了PCB,音频有确实的输入,随后我又做了一条裸线,使用更独立的线来连接,抱着碰运气的心态上了。
最终这一个方式并不能实现,真的非常遗憾,我在之后会用其他机型来尝试。如果知道问题出在哪里,请您提醒我。
如今的中国,3D建模,动画制作,机器人设计等在以前是非常专业的领域,如今随着电脑的普及,国人知识面的提升,在小学初中也都可以看到这些知识流传的身影。
在那个国内电路和电脑知识领域尚处于干旱的年代,一台国产电脑,给了许多人新的机会,有了能与国际接轨的只是储备。
中国在90年代推出了长城国产电脑,到90年代末期,中国电脑市场的发展开始走上上坡,逐渐的成为国际大客户,越来越多的家庭购买了电脑。
但是和那个时候一样,中国的高精尖芯片许多还是靠合作、仿制得到的,尽管我们能做到国外十分之一的超低价,可是却无法独立自主。在2020年,我们在高性能处理器和特种芯片上的发展依然被多方因素卡着喉咙。
【虽然我们在电脑上已不使用软驱了,但机械硬盘的专利技术依然在别人手中。】
中华学习机是那个年代国家助推教育的一个缩影,它亲民、热情、充满决心。我想不远的以后,所有芯片完全自主的高性能电脑应该能出现在我们的眼前,尽管它可能只是在展柜,在实验室里,但依然能让我热泪盈眶。
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