Entwicklung

Die staatlichen Planungsvorgaben für die zumeist jungen Ingenieure und Mitarbeiter der entsprechenden Entwicklergruppe („Jugendforscherkollektiv“) des VEB Robotron in Riesa sahen einen erweiterungsfähigen Einplatinencomputer mit möglichst geringen Material- und Herstellungskosten vor. Zur Senkung der Produktionskosten wurde das Gerät als gehäuseloser Bausatz konzipiert, dessen vorgefertigte Baugruppen durch den Benutzer endzumontieren waren. Die üblicherweise in den DDR-Privathaushalten vorhandene Heimelektronik wie Fernseher und Kassettenrekorder musste durch den Rechner verwendet werden können.

Bei der Fertigung sollte ausschließlich auf Anfalltypen bewährter integrierter Schaltkreise aus DDR- bzw. RGW-Produktion zurückgegriffen werden. Die zu entwickelnden Geräte hatten zudem kompatibel zu den ebenfalls von Robotron produzierten Kleincomputern Z 9001 und KC 85/1 zu sein. Diese engen Vorgaben waren nur durch eine Systemarchitektur realisierbar, die auf dem preisgünstigen und einsatzerprobten 8-Bit-Mikroprozessor U880 basierte. Vollwertige Grafik und Anschlussmöglichkeiten für spezielle Peripheriegeräte fielen dem Kostendruck zum Opfer. Die Konzeption des Computers als modulares System sah jedoch die Möglichkeit des Ansteuerns zusätzlicher Peripheriegeräte und beispielsweise den Ausbau des Arbeitsspeichers durch ebenfalls bereitzustellende Erweiterungsmodule vor.

Die Entwicklungsarbeiten begannen Mitte 1985. Der erste Prototyp mit einem Arbeitsspeicher von 16 Kilobyte (KB) und Folienflachtastatur wurde im Herbst 1985 den Verantwortlichen vorgestellt und nach dessen Abnahme mit den Planungen und Vorbereitungen für die Serienproduktion begonnen, die bis November 1985 andauerten. Aufgrund der zu verwendenden Anfallbauteile wurde der Systemtakt im Sinne einer höheren Zuverlässigkeit von den im Heimcomputerbereich üblichen 2,5 MHz auf nur 1 MHz gesenkt.

Z 1013.01 und Z 1013.12

Die erste Serie von 150 Bausätzen ging im November 1985 in Produktion. Für Privatpersonen waren diese Ende des Jahres ausschließlich nach Vorbestellungen im Fachgeschäft für Heimelektronik des VEB Robotron-Vertriebs Erfurt und in einem Ladengeschäft der volkseigenen Handelsorganisation (HO) in Riesa für 650 M erhältlich. Neben dem Bildausgabegerät und einem Kassettenrekorder war vom Benutzer ebenfalls ein entsprechend dimensioniertes Netzteil bereitzustellen und vor der Inbetriebnahme das Verbindungskabel für die Tastatur auf der Computerplatine anzulöten. Einem breiteren Publikum offiziell vorgestellt wurde der fortan Z 1013.01 genannte Computer erstmals auf der Leipziger Frühjahrsmesse 1986.

Trotz mehrstufiger umfangreicher Prüfungen und mehrtägiger Dauertests in der Produktion führten die verbauten Anfalltypen häufig zu Störungen und damit zu Reklamationen seitens der Benutzer. Die wirtschaftlichen Nachteile durch die aufwendigen Prüfverfahren und nachträgliche Reparaturen konnten durch den günstigen Preis der verwendeten mangelhaften Bauteile nicht länger aufgewogen werden und führten zu einem Umdenken bei den Verantwortlichen. Daraufhin wurde die Produktion ab Juli 1987 auf Verwendung von ohnehin im Preis gefallenen regulären Bauteilen („getypte Bauteile“) umgestellt und durch die damit erreichte höhere Ausfallsicherheit einige technische Veränderungen zur Steigerung der Leistungsfähigkeit vorgenommen.

Neben der Versorgung des Heimcomputermarktes mit dem Z 1013.01 wurden bis 1987 auch einige wenige Bausatzexemplare mit der Bezeichnung Z 1013.12 für den industriellen Bereich („gesellschaftliche Bedarfsträger“) gefertigt. Dabei fanden getypte Bauelemente, ein Systemtakt von 2 MHz, 1 KB Bildwiederholspeicher und als Arbeitsspeicher ein SRAM mit einer Kapazität von 1 KB Verwendung.

Z 1013.16 und Z 1013.64

Da sich die Unterschiede zwischen Anfalltypen und regulären Schaltkreisen lediglich auf deren Belastbarkeit beschränkten, konnte die 1987 beschlossene Umstellung der Bausätze auf ausschließlich reguläre Bauteile ohne größere Änderungen an der Platine und daher kostensparend vorgenommen werden. Neben der erhöhten Verlässlichkeit verfügt die ab 1987 produzierte Variante Z 1013.16 zudem über einen höheren Systemtakt von 2 MHz, was einer Verdoppelung der Rechenleistung gleichkommt. Daneben wurde die Systemsoftware um entsprechende Programmbestandteile zum Gebrauch mit einer wesentlich komfortableren Blocktastatur mit 58 Tasten ergänzt. Benutzer der älteren Bausätze konnten nach Beschaffung der Bauteile und des modifizierten Betriebssystems ihre Systeme unter Zuhilfenahme eines Lötkolbens ebenfalls aufrüsten.

Ein wichtiger Aspekt der vorgenommenen Aufwertungen ist – abgesehen von der verbesserten Verlässlichkeit – bei entsprechender Aufrüstung von Arbeitsspeicher die Herstellung der weitestgehenden Kompatibilität des Z 1013.16 mit den Kleincomputern Z 9001, KC 85/1 und KC 87. Neben der damit verbundenen Nutzbarmachung weiterer Software standen zudem deren Erweiterungsmodule, beispielsweise zur Aufrüstung des Arbeitsspeichers, nun auch den Z-1013-Anwendern zur Verfügung.

Durch die zwischenzeitliche Lockerung des CoCom-Embargos und damit fallenden Preisen kam Ende 1988 eine weitere modernisierte Variante der Z-1013-Baureihe hinzu. Dieser Z 1013.64 mit 64 KB Arbeitsspeicher wurde bis zum Produktionsende Mitte 1990 hergestellt.

Im Gegensatz zu den Rechnern der Robotron-KC-Baureihe war der Z 1013 auch für Privatanwender – allerdings nur nach Vorbestellung, langer Wartezeit und persönlicher Abholung nebst Einweisung in Erfurt oder Riesa – erhältlich. Ursächlich für den eingeschränkten Vertrieb war die Weigerung des staatlichen Handels, den Z-1013-Bausatz zu vertreiben, mit der Begründung, dass ein Bastelgerät bei der Bevölkerung auf wenig Interesse stoßen werde. Zwischen Ende 1985 und Mitte 1990 wurden zusammen insgesamt etwa 25.000 Bausätze aller Ausführungen ausgeliefert.

Moderne Nachbauten

Die einfache und überschaubare Architektur des Systems, umfangreiche Dokumentationen des Herstellers und nicht zuletzt die freie Verwendbarkeit der Systemsoftware ermöglichen den miniaturisierten Nachbau des Z 1013 mit heutigen technischen Mitteln bei gleichzeitig überschaubarem Aufwand. Eine solche moderne Realisierung erfolgte erstmals 2013 – wie bei anderen Heimcomputersystemen auch – als Implementierung auf einem programmierbaren Logikschaltkreis (FPGA) nebst Einbettungssystem. Die Nachbildung mittels FPGA-Technologie war zunächst lediglich als technische Machbarkeitsstudie gedacht, stellte jedoch im Nachhinein auch ihren praktischen Nutzen unter Beweis: Durch die Miniaturisierung und die Möglichkeit des Batteriebetriebs ist sie eine leicht verstaubare, zuverlässig arbeitende und transportable Alternative zur originalen schonenswerten Technik.

Hauptprozessor

Die Systemarchitektur basiert auf dem U880-Mikroprozessor, der in fast allen zeitgenössischen DDR-Computern eingesetzt wurde. Dieser nicht autorisierte Nachbau des Z80-Mikroprozessors von Zilog kann auf einen Adressraum von 65.536 Byte zugreifen, was auch die theoretisch mögliche Obergrenze des Arbeitsspeichers von 64 Kilobyte (KB) festlegt. Beim erstproduzierten Z 1013.01 kam eine mit nur 1 MHz getaktete Variante des U880 mit eingeschränkten Bauelementedaten („Anfalltyp“) zum Einsatz. Bei den übrigen Modellen war ein vollwertiger und mit 2 MHz getakteter U880-Mikroprozessor verbaut. Aus praktischen Gründen ist es üblich, für Adressen anstelle der dezimalen Notation die hexadezimale zu verwenden. Dieser wird zur besseren Unterscheidbarkeit üblicherweise ein $-Symbol vorangestellt. Den Adressen von 0 bis 65.535 in dezimaler Notation entsprechen im hexadezimalen System die Adressen $0000 bis $FFFF.

Speicher und Speicheraufteilung

Der von der CPU ansprechbare Adressraum ist segmentiert in Bereiche für die Systemsoftware, frei verwendbaren Arbeitsspeicher, steckbare Erweiterungen und den Grafikspeicher. Die häufig einfach als Maschinensprachemonitor bezeichnete Systemsoftware ist je nach Computerversion auf entweder 2 KB oder 4 KB großen ROM-Bausteinen untergebracht, deren Speicheradressen von $F000 bis $F7FF bzw. $FFFF reichen. Zum Zwischenspeichern nutzt die Systemsoftware nach Einschalten des Computers zusätzlich den Anfangsbereich des Arbeitsspeichers von $0000 bis $0100, so dass dieser für den Benutzer nicht ohne weiteres zur freien Verfügung steht.

Die Adressen des frei verwendbaren Arbeitsspeichers von nahezu 16 KB RAM reichen beim Z 1013.01 und Z 1013.16 von $0100 bis $3FFF. Ist das System um zwei RAM-Module mit je 16 KB RAM erweitert, wird dieser Speicherbereich bis zur Adresse $E000 ausgedehnt. Beim mit 64 KB RAM ausgeliefertem Z 1013.64 reicht er bis zum für die Bilddarstellung benötigten Videospeicher, der sich ab $EC00 anschließt und bis $EFFF erstreckt. Zur Programmierung des Computers sind die gewünschten Sprachen wie zum Beispiel das 3 KB umfassende Tiny BASIC oder das mit 10 KB wesentlich umfangreichere Kleincomputer BASIC des KC 87 zuvor von Kassette in den Arbeitsspeicher zu laden. In der Grundausstattung mit 16 KB RAM stehen damit zum Beispiel nach dem Laden von Tiny BASIC etwa 12 KB RAM zum Erstellen von BASIC-Programmen zur Verfügung, so dass sich für umfangreichere Programmierprojekte eine Speicheraufrüstung empfiehlt. Befindet sich die Programmiersprache dagegen auf einem Steckmodul, so bleibt der verwendbare Arbeitsspeicher beim Z 1013.01 und Z 1013.16 davon unberührt.

Grafikerzeugung

Zur Ausgabe von Grafik beinhalten die Computer ab Werk lediglich einen Zeichengenerator, der Text beziehungsweise Grafiksymbole („Quasigrafik“) mit 32 × 32 Zeichen à 8 × 8 Bildpunkten darstellen kann. Der dazu benötigte, im Festwertspeicher befindliche feste Zeichensatz enthält 96 alphanumerische und Steuerzeichen sowie 146 grafische Symbole. Ein Pixelgrafikmodus („Vollgrafik“) steht standardmäßig nicht zur Verfügung, kann aber im Selbstbau ergänzt werden. Entsprechende Anleitungen wurden in verschiedenen Zeitschriften und Büchern bis in die frühen 1990er Jahre hinein publiziert. Die Schwarzweiß-Bildausgabe erfolgt über den koaxialen HF-Antennenanschluss an einem handelsüblichen Fernsehgerät; Umrüstungen auf Farbdarstellung sind möglich.

Ein- und Ausgabe

Zum Anschluss von Peripherie verfügen die Rechner über einen „User-Port“, der vom verbauten Ein- und Ausgabebaustein U855 (englisch Parallel Input Output kurz PIO) angesteuert wird. Der Betrieb der Tastatur und des anzuschließenden Kassettenrekorders erfolgt ebenfalls durch diesen elektronischen Schaltkreis. Im Falle des Z 1013.01 handelt es sich dabei – wie bei dessen CPU auch – um einen Anfalltypen. Für Erweiterungen beispielsweise des Arbeitsspeichers steht der herausgeführte Systembus mit seinem genormten Steckanschluss („Buserweiterung“) bereit.

Massenspeicher

Bei westlichen Heimcomputern der 1980er-Jahre kamen zur Datensicherung hauptsächlich Kassettenrekorder und Diskettenlaufwerke, im professionellen Umfeld bei den Personalcomputern immer häufiger auch Fest- und Wechselplattenlaufwerke zum Einsatz. Die preisgünstigste Variante der Datenaufzeichnung durch Kompaktkassetten hat den Nachteil geringer Datenübertragungsraten und damit langer Ladezeiten, wohingegen die wesentlich schnelleren und verlässlicheren Disketten- und Plattenlaufwerke sehr viel teurer in der Anschaffung waren oder im Falle der DDR kaum erhältlich waren. Bei Erscheinen des Z 1013 standen zur Datenaufzeichnung lediglich Kassettenrekorder und Tonbandsysteme zur Verfügung. Anschlussmöglichkeiten für Diskettenlaufwerke kamen erst in der Nachwendezeit auf.

Baugruppenträger und Stromversorgungsmodul

Die Computer sind aufgrund ihrer minimalistischen Hardwareausstattung lediglich für die Bearbeitung einfachster Aufgaben einsetzbar. Weitergehende Projekte und Anwendungen erfordern Aufrüstungen und Erweiterungen. Eine besondere Rolle spielt dabei der Baugruppenträger Z 1013.50, der vier Erweiterungsschächte nebst entsprechender Ansteuerungselektronik zur Verfügung stellt. Einer dieser Schächte wird jedoch permanent vom Stromversorgungsmodul Z 1013.40 belegt, denn das vom Hersteller für den Z 1013 empfohlene Netzteil ist nicht für den Betrieb zusätzlicher Baugruppen ausgelegt. Alle Schächte des Baugruppenträgers sind steckerkompatibel zu den Erweiterungen der Computer Z 9001, KC 85/1 und KC 87, wobei deren Module zur Verwendung häufig geringfügig modifiziert werden müssen. Soll der Baugruppenträger mit dem Computer Z 1013.64 betrieben werden, sind an beiden jeweils Änderungen vorzunehmen.

Speichererweiterungen und zusätzliche Schnittstellen

Zur Aufrüstung des Arbeitsspeichers empfiehlt der Hersteller den Einsatz von RAM-Modulen der Rechner Z 9001, KC 85/1 und KC 87. Daneben existiert ein frei bestückbares ROM-Modul von Robotron, auf dem bis zu vier EPROMs jeweils mit einer Speicherkapazität von 1, 2 oder 4 KB Platz finden. Bei beiden Erweiterungsmodulen muss der Adressbereich, in dem sie jeweils eingeblendet werden sollen, zuvor per DIP-Schalter eingestellt werden. Die Nachrüstung von zusätzlichen Ansteuerungsmöglichkeiten erfolgt mit dem Modul Z 1013.30, das drei frei verwendbare Eingabe-/Ausgabeports und eine V.24-Schnittstelle zum Betrieb beispielsweise von Druckern bereitstellt.

Neben den von Robotron vertriebenen Modulen existieren Lösungen von Dritten, die auch in größerer Stückzahl hergestellt wurden und häufig als Massenspeicherersatz in Form einer RAM-Disk dienten. Die am weitesten verbreitete Version stammt vom VEB Präcitronic und enthält 256 KB Arbeitsspeicher, wovon 64 KB als Hauptspeicher und 192 KB als umschaltbare Speicherbank dienen. Mit entsprechend modifizierter Systemsoftware kamen solche RAM-Disks häufig als Massenspeicherersatz zum Einsatz.

Tastatur- und Joystickanschluss

Das Flachbandkabel der im Bausatz enthaltenen Folienflachtastatur musste vom Anwender vor dem Ersteinsatz an die Computerplatine gelötet werden. Die Tasten sind in 8-mal-4-Matrix alphabetisch angeordnet, wobei die Folienschalter wenig sensitiv sind und zum Prellen neigen. Ein effizientes Arbeiten ist nahezu unmöglich. Schon bald wurden durch viele Benutzer Alternativen gewünscht und auch entwickelt. Als Standardlösung zum Anbinden komfortablerer Tastaturen mit QWERTZ-Anordnung setzte sich der 1988 in der Zeitschrift MP Mikroprozessortechnik einem breiten Publikum vorgestellte Brosig-Monitor mit Bauanleitung für eine entsprechende Hardwareanbindung durch. Neben zusätzlichen Dienstprogrammen und der Abwärtskompatibilität zur Systemsoftware von Robotron bietet der 4 KB umfassende Brosig-Monitor zudem die Möglichkeit, Joysticks benutzen zu können.

Mit Hilfe einer separat erhältlichen Zusatzbaugruppe können beim Z 1013.64 auch Tastaturen mit 58 Tasten, wie sie mit den meisten DDR-Bürocomputern ausgeliefert wurden, betrieben werden.

Grafikbaugruppen

Der Verbesserung der grafischen Fähigkeiten wurden in Zeitschriften und Broschüren diverse Beiträge gewidmet. Diese enthalten Anleitungen zum Bau verschiedener Erweiterungen unterschiedlichen Umfangs und auch Hinweise zum käuflichen Erwerb bereits vorgefertigter Lösungen. Das Spektrum reicht dabei von verbesserten Zeichensatzlösungen (vom Computerclub Jena entwickelte Grafikkarte GDC mit 80 mal 25 Zeichen) über monochrome hochaufgelöste Pixelgrafik (256-mal-256-Lösung KRT-Grafik in Kleinstrechner-TIPS 11 und 256-mal-192-Karte Spectrum-Grafik in der Zeitschrift Practic) bis zu Vorschlägen von mehrfarbigen hochaufgelösten Varianten (384-mal-288-Karte VIS3 mit 16 Farben von der Akademie der Wissenschaften). Robotron selbst bot keine derartigen Aufrüstungen an.

• Z1013.40
• Z1013.40
• Z1013.30
• Z1013.20
• 1.40.690003.5

Systemprogramme

Zur Konfiguration der Computer-Hardware, zum Ansteuern der Kassettenschnittstelle sowie zum Eingeben und Auslesen von Speicheradressen dient das im Festwertspeicher der Geräte enthaltene Betriebssystem Monitorprogramm 2.02 bei Z 1013.01, Z 1013.12 und Z 1013.16 beziehungsweise Monitorprogramm A.2 bei Z 1013.64. Die Systemsoftware des Z 1013.64 ermöglicht den nachträglichen Anschluss einer komfortableren Tastatur mit 58 Tasten, im Gegensatz zu denen früherer Z-1013-Modelle, die maximal 32 Tasten umfassen.

Neben Robotrons Monitorprogrammen existiert weitere Systemsoftware von Drittanbietern, die der Benutzer mit Hilfe von EPROMs aufrüsten kann. Hierbei hervorzuheben ist insbesondere der 1987 vorgestellte und nachfolgend weitverbreitete Brosig-Monitor, der zur Systemsoftware von Robotron abwärtskompatibel ist. Neben nützlichen Dienstprogrammen bietet der 4 KB umfassende Brosig-Monitor unter anderem die Möglichkeit, die Computermodelle Z 1013.01 und Z 1013.16 mit komfortableren Tastaturen und mit Joysticks zu betreiben.

Bei Computermodellen, die über eine RAM-Disk verfügen, ist der Betrieb mit der CP/M-basierten Systemsoftware SCP möglich. Damit werden einige Programme aus der umfangreichen SCP-Bibliothek auch für die Z-1013-Rechner zugänglich.

Programmiersprachen und Anwendungen

Aufgrund der eingeschränkten Grafik- und Tonerzeugungsmöglichkeiten wurden die Z-1013-Rechner hauptsächlich zum Programmieren und für Anwendungen wie Textverarbeitung eingesetzt. Daneben existieren einige Spiele, die mit einfarbiger Grafik und ohne Tonuntermalung auskommen, wie beispielsweise die Schachprogramme Chess-Master und Cyrus-Chess.

Zur Programmierung des Z 1013 stehen verschiedene Programmiersprachen und Hilfsmittel zur Verfügung. Neben Assemblern (Assembler 5.3 Scf, Editor / Assembler EDAS) sind höhere Programmiersprachen wie die auf der Programmkassette M 0111 enthaltenen Tiny-BASIC und Kleincomputer BASIC aber auch BASICODE, Forth und Pascal verfügbar.

Zeitgenössisch

Von den staatlich kontrollierten Zeitschriften wie beispielsweise Radio Fernsehen Elektronik und Funkamateur wurde das Erscheinen des Rechners begrüßt: „Als hardwarenah, preisgünstig und gut dokumentiertes System“ sei er bestens für „experimentelles Aneignen von Fähigkeiten auf dem Gebiet der angewandten Mikrorechnertechnik“ geeignet. Zugleich kritisierte man jedoch das anfänglich zum Z 9001 und KC 85/1 inkompatible BASIC, Inkompatibilitäten der Kassettenrekorderansteuerung bei den unterschiedlich getakteten Varianten und vor allem die für umfangreichere Texteingaben unbrauchbare Folienflachtastatur als „die Schwachstelle des Z 1013“. Insgesamt wurde der Z 1013 als brauchbares Gerät „für Elektronikamateure, Anfänger und Fortgeschrittene, Funkamateure sowie gesellschaftliche Bedarfsträger aus Lehre und Ausbildung“ eingestuft.

Die Beliebtheit der Rechner in der Bevölkerung manifestierte sich in einer Vielzahl organisierter Computerclubs mit häufig stattfindenden lokalen Treffen bis hin zu gut frequentierten nationalen Tagungen, die alljährlich abgehalten wurden und beispielsweise zum Tauschen von Software, Erfahrungen und dem Festlegen von Programmierstandards dienten.

Retrospektiv

In jüngerer Zeit werden die in der DDR entwickelten und produzierten Rechner, darunter insbesondere Kleincomputer und Videospielautomaten, wieder verstärkt in den Medien – allen voran im Internet – wahrgenommen und auch in speziellen Museen ausgestellt. Dabei wird der Z 1013 als an westliche Einplatinencomputer angelehnte Eigenentwicklung charakterisiert, obwohl es sich bei vielen elektronischen Einzelkomponenten wie etwa dem U880-Mikroprozessor um die Kopie des westlichen Z80-Mikroprozessors von Zilog handelt. Im Gegensatz zu den DDR-Kleincomputern aus Dresden und Mühlhausen war der Z 1013 „in offener Bauart in verschiedenen Varianten als Konsumgut über den gesamten Produktionszeitraum erhältlich, ohne jedoch den Bedarf decken zu können.“ Die mit der geschichtlichen Aufarbeitung der Robotron-Rechentechnik befasste Arbeitsgemeinschaft in den Technischen Sammlungen Dresden charakterisiert das Verbreitungsumfeld des Z 1013 wie folgt:

Auch wenn der Bausatz in der DDR sehr beliebt war, betrug der technologische Rückstand der Computer gegenüber den Produkten westlicher Industrieländer zum Zeitpunkt ihres Erscheinens stets etwa drei bis fünf Jahre: als die Produktion des Z 1013 in der DDR aufgenommen wurde, waren im westlichen Ausland bereits wesentlich leistungsfähigere Systeme für Privathaushalte erhältlich. Nach der Wende „entwickelte sich wegen Nachfragerückgangs ein Überangebot, trotz erheblicher Verkaufspreisreduzierung 1989 und 1990. Eine Fortsetzung der Produktion des Z 1013 war 1990 in Anbetracht des erwarteten Angebotes anderer westlicher Konkurrenzprodukte nicht mehr rentabel“, woraufhin die Produktion des Z 1013 Mitte 1990 eingestellt und die sich im Lager befindlichen Restgeräte der Verschrottung zugeführt wurden.