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Apple II 的影子——仿制机

在之前介绍Apple II的那篇文章《苹果王朝的起点——APPLE II》中提到,由于制造Apple II和Apple II Plus的所有元件都是可以从公开市场获得,这导致了市场上出现了数量众多的Apple II仿制机。据统计,到Apple II系列停止生产后的1994年,市面上已知的Apple II克隆仿制机型多达200多种。这些仿制机有些外形与原装如出一辙,有些外形几乎看不出Apple的影子;有些主板布局设计和原装几乎一致,有些则是重新设计或是增加了新的功能。不管怎样,这些仿制机或多或少都参考了苹果的经典设计,而且最关键的,他们的ROM提供的功能和原装的Apple II几乎一模一样。这就带来了法律问题,虽然硬件架构可以说只是参考,但是你的ROM中运行的代码呢?

富兰克林与苹果

Franklin Ace 1000, 图源:oldcomputers.net

在1982年富兰克林电脑公司(Franklin Computer Corp.)推出了富兰克林 Ace 1000,它是一台克隆Apple II的电脑,能够让用户以低廉的价格享受到和Apple II一样的功能。苹果很快确认了富兰克林所使用的ROM和操作系统大部分都是直接从苹果的版本中复制的,于是在 1982 年 5 月 12 日在美国宾夕法尼亚东区地方法院对富兰克林提起了诉讼。苹果公司列出了一些证据,例如,在ROM中发现了一些完全相同的嵌入字符串,就像操作系统中出现了“James Huston”(苹果公司的程序员)和“Applesoft”这样的字符串。

富兰克林承认他们复制了苹果的软件,但辩称,因为 Apple 的软件仅以机器可读的形式存在,而不是以印刷形式存在,而且由于某些软件不包含版权声明,因此可以自由复制。 Apple II 固件被比作一个机器部件,其形式完全由兼容性要求决定(也就是说,苹果ROM的精确副本是唯一能够“适合”Apple II兼容计算机并启用其预期功能的部件),因此这不应受版权保护。

地方法院裁定富兰克林胜诉。不过,苹果公司就该裁决向美国第三巡回上诉法院提出了上诉,该法院在富兰克林胜诉后三天裁决的另一起类似案件中,认定了以人类无法阅读的形式存在(例如目标代码)和嵌入在ROM中的代码同样受版权保护。 (参见 Williams Elec., Inc., v. Artic Int’l, Inc., 685 F.2d 870 (1982))。上诉法院驳回了地方法院在富兰克林案中的裁决,将案件发回地方法院,要求其判定苹果的操作系统是否是实现其功能的非常有限的方法之一。如果是这样的情况,那么富兰克林将不用承担侵犯版权的责任,双方将和解。

案件审理拖了很久,直到 1988 年,苹果才能要求富兰克林停止销售其克隆产品。富兰克林后来也研制出了自己的ROM,开始销售不侵权的克隆电脑。但由于这些型号仅与 Apple II 部分兼容,而且Apple II架构在当时已经到达生命周期的末期,在这种情况下,富兰克林的后续产品在市场上几乎没有取得成功。

苹果电脑和富兰克林的侵权之争(Apple Computer, Inc. v. Franklin Computer Corp., 714 F.2d 1240 (3d Cir. 1983))是美国上诉级法院第一次裁定计算机的BIOS可以受版权保护。该裁决澄清了二进制代码,即软件和固件的机器可读形式,也同样受版权保护,而不仅仅是人类可读的软件源代码形式。

虽然最终苹果赢得了胜利,但是从80年代初开始,数以万计的克隆Apple II走向了市场,满足了人们用较低价格获得强大的功能的需求,对苹果的市场表现,尤其在远东(前文在Apple II J-plus部分有介绍),造成了一定的影响。当然,这些克隆产品中也出现了一些有自己独特设计的产品,在满足客户具体需求方面做出了一定的优化。

克隆人的进攻

这一段的标题引用自《星球大战II:克隆人的进攻》这部电影,但放在这的真的极为贴切。Apple II的成功和硬件开放的特性让市场上的第三方玩家找到了新的方向,他们在极短的时间内进行了逆向工程和设计制造,纷纷推出了Apple II的仿制产品,这让苹果公司措手不及。前文提到的富兰克林(Franklin)以及Unitron、Multitech Micro和伟易达 (Vtech)是大多数 Apple II 用户熟悉的比较出名的克隆仿制机制造商。这些厂商的产品质量稳定可靠,同时也投放了大量广告来宣传他们的产品,占据了一定的市场成为了克隆仿制机的主流。然而,在他们背后还有大量其他的Apple II克隆仿制产品,在错综复杂的工业园区和巷道间的小型现代化工厂中被制造出来,就像秘密打造的克隆人军队那样,随时准备反杀绝地武士。

80年代香港仿制机生产线,生产仿制机同时也在生产其他厂商的授权产品。图源:applelogic.org

在苹果产品攻城略地的同时,暗潮也在涌动。几乎是一夜之间,香港和台湾的制造商们通过他们成熟的电子产品制造能力抓住了机会,他们开始克隆仿制并向仿制机分销商提供零件和模块。他们能够以极具成本效益的价格提供Apple II仿制机制造商所需要的一切资源:主板、软盘驱动器、显示器、键盘、视频调制器、线缆、操纵杆、电源模块以及一直在不断增加的 Apple II扩展卡产品线。这些公司拥有全面的仿制部件和模块的产品目录,以满足 Apple II 仿制机制造商和分销商的各种需求。他们极具竞争力的价格,即使按照今天的标准,仍然看上去非常具有成本效益。他们提供的多样性和制造效率对投资者来说非常有吸引力,从而让这些投资者看到了向新兴的个人计算机市场销售 Apple II仿制机的机会。

中华学习机,国内最出名的Apple II仿制机

尽管与Apple II完全相同的克隆版本是最受欢迎的,但该行业也诞生了许多新的创新兼容系统。一些高超的逆向工程师不屑于一模一样地复制苹果,在研究了苹果的原型后加上了他们对用户需求的理解和精巧的想法,设计出了极具特色的创新的Apple II兼容系统。例如,CAT400有一个全能的主板,具有Apple II的几乎所有的完全扩展的配置:128k 内存、板载 RGB、串口和磁盘控制器,它的架构甚至具有部分Apple III主板所有的复杂性特征;而早在 PC的PnP出现之前10年,DDT就生产了带有即插即用式彩色编码插槽的Apple II主板;戴维森生产的Apple II仿制机具有三个处理器:在主板上集成了6502、Z80和Titan 6809卡的复制品,甚至还可以选装6809E处理器;来自香港的菠萝(Pineapple)电脑则有 64K板载内存; 伟易达(VTech)的Laser 3000还配备了大多数外围设备;HKE(华科电子)生产的HKC-8800A除了板载64K内存、自己设计的IO扩展模块外,甚至连MOS 6502 CPU 都是用自己生产的HKE65SC02芯片来代替;而多年后中国大陆的中华学习机(CEC系列)不仅板载了对软盘驱动器的支持,还包括了改进后支持中文的BASIC语言。在一开始,苹果认为克隆仿制产业不会对自身构成威胁,因为他们自信地认为苹果的领先技术会使这些复制品很快过时。然而,随着时间的推移,问题变得越来越糟,苹果开始协调应对这克隆军队的进攻。

HKE生产的MOS6502兼容CPU:HKE65SC02

尽管可靠性和兼容性是一个问题,但大多数这些新颖的Apple II仿制机的性能与经典的Apple II一样好。不过,由于市场宣传等等原因,许多小品牌的仿制机只能以小批量出售,很多产品尤其是较晚上市的产品根本就没有机会看到曙光。而且,随着时间的推移,仿制机的生产商们开始感受到来自苹果的压力,但他们并不知道需要做些什么来保护自己免受苹果的法律关注。尽管富兰克林和伟易达(在多年后)赢得过苹果反对克隆行业的法庭诉讼,但几乎所有亚洲的仿制厂商都没有或根本不知道该如何采取富兰克林和伟易达的方式来保护自己。

1984年,苹果公司开始摧毁亚洲的克隆仿制机市场,特别是在香港和台湾地区。 苹果在这两个地区发起了全面的有组织的法律诉讼,并取得了非常好的效果。 就连苹果自己的律师事务所的技术顾问,也对他们发现并关闭的仿制机生产线的数量感到惊讶。

1985年,苹果公司成功地与香港和台湾地区的政府官员合作,积极打击仿制机制造公司,并取得了成功。然而,在幕后,地方政府与庞大的科技制造业进行了会谈,试图为现在陷入困境的公司促成一个双赢的主张。他们通过向任何有兴趣将生产转移到IBM PC上的制造工厂提供优惠和财务计划。IBM公开表示对管控仿制机兴趣不大, 当时的IBM正把精力投向大型机制造,专注于其主要的银行、政府、教育和军队客户,他们都是价值数百万美元的超级计算机产品的买家,而IBM PC对于他们更像是餐后甜点的感觉。当时,康柏(Compaq)已经仿制了 IBM PC,而IBM PC产品总体上没有得到IBM的IP保护支持,甚至IBM已经在考虑将其出售。这几乎是为PC仿制机制造者开的绿灯。于是香港和台湾的制造商们结束了Apple II在亚洲短暂而辉煌的四年的克隆仿制,转向了基于X86架构的IBM PC的仿制机、兼容机市场。在政府的支持下,PC平台很快被大面积采用,并很快成为计算平台事实上的世界标准。苹果没有想到的是,当时的胜利反而最终促成了X86 PC市场的崛起,直到现在,同时也无意中为微软成为世界上最大的软件公司打下了基础。

我的Apple II仿制机

之前我一直没有找到合适的Apple II / Apple II Plus来收藏,不过我收藏了很多不同形态的Apple II仿制机。这些仿制机有的外观酷似原装Apple II,有的一眼看上去看不出它和Apple II有什么关联。但万变不离其宗的是它们都有一颗6502的心,都能运行Apple II适配的软件。

先来看几台连外观都仿照Apple II设计的仿制机吧。

这四台种除了右上角那台苹果原装的Apple IIe是用来充数摆造型之外,其余三台都是我收来的Apple II仿制机。这些机器是我从一个浙江的回收商人那收到的,他从一些学校回收了这批机器。可以看到右下角那台主机右侧还隐隐约约写有“四中”的字样(原来是用红色油漆写的,我擦掉了,留下了一些印记)。可以想象,这些电脑在当时为学校的计算机教学事业也贡献良多。这一批我一共收了八台,另外五台我分给朋友了。留下这三台的主要原因是这三台虽然外观相似,但主板和元件配置却各不相同,因此我各留了一套收藏。

从外观来看虽然这三台不是同一个厂家制造的(因为主板生产商不同),但外形都几乎是1:1模仿了原装的Apple II,在上盖设计方面和苹果略有不同(偷工减料,没有防震垫和卡扣)。其中两台贴Apple II Logo的地方大小与原厂Apple II一致,而另一台却是像Apple IIe那样把Logo缩小后放置在左侧。说到Logo,我要再次感谢一下我的朋友@老谢,这些仿制机的Logo都是他趁着晴天帮我做的,大家有相关金属名牌印刷加工的业务可以联系他(植入广告略微明显)。这三台仿制机的机身颜色也略不相同,可能是因为时间久远的缘故,日晒程度不同导致发黄的程度也不同。请忽视那台白的很惨的机器,那是因为那台机器到手时候外壳都碎了一地,我耐心地把碎片一片一片拼起来,在内部又做了补强,但是从外面看还是有修补的痕迹,于是喷了白色底漆,这样就看不出修补的痕迹,最终我想把它喷成马卡龙颜色,显得特别、可爱一些。

说到硬件配置,这其中一台的主板,在之前的《 苹果王朝的起点——APPLE II 》一文中已经出现过,基本上就是原装Apple II的翻版。这块主板在ROM芯片右侧的空间标注了日本制造,厂商是MCA。与原版的最大差别就是在主板左侧的部分减少了内存容量配置选择的部分电路,主板上固定配置了48K RAM。其余几乎和原厂的一致,我就不多做说明了。

在前文出现过的仿制机的主板,板子上标注了MCA制造

第二台仿制机的主板其实跟第一块主板几乎是一样的,同样也是MCA制造,唯一的差别是电路板丝印部分例如MCA的标记有些不同,也许是不同批次生产的。在元件上最大的不同就是ROM芯片只有三个,原因是使用了D2732C这款提供了4K容量的ROM芯片来代替原厂2K容量的ROM芯片(前面那台仿制机用的是27C16,2K的容量)。于是从右往左只需要3颗4K容量的ROM芯片一个间隔一个插在IC座上,一样提供了12K的ROM空间。

ROM芯片只有三颗,同样MCA制造,可能和上一块板子批次不同,降低了成本

前两台仿制机的板子都没啥新意,下面就开始换个口味了,体验一下第三方工程师的创意。第三台仿制机的主板的制造商被标识为W.W(跟我的名字好像),同样也来自日本。看完它的设计你就会明白为什么即便它的外壳碎成那样,我也下定决心要把它留下修复了。

来自W.W制造的双CPU主板

为了方便观察,我在照片上画了一些辅助框。这块主板最奇特的地方就是你会发现他有两个CPU!一个是Apple II使用的6502,另一个居然是Z80!为什么会有两个CPU?80年代就有双CPU的设计吗?而且还是异构的!事实上,这是因为当时有很多商业软件都跑在CP/M这个商业操作系统上,而这个操作系统需要跑在Z80平台上。Apple II当然也不想放弃这些使用CP/M商业软件(例如Wordstar文字处理)的用户,于是在原装的Apple II上要运行CP/M系统的话,需要插上一块Z80卡。当运行CP/M系统时,Z80来接管总线,运行普通Apple II程序时,则是MOS 6502来接管总线。聪明的第三方工程师为了针对这一类型的客户,直接把Z80卡做到了主板上。由于Z80卡一般占用Slot 4 IO扩展插槽,所以,可以看到这块主板是没有Slot 4插槽的,他已经被板载的Z80卡占用,IO扩展插槽只有7个,而不是常规的Apple II那样有8个。

等等,主板上的ROM去哪了?Slot 0插了一张什么卡?原来由于主板集成了Z80卡,主板上实在没有空间放下ROM芯片了,而Slot 0一般都是插ROM卡和语言卡的,所以,设计这块主板的工程师就把ROM做成了ROM卡,插在Slot 0,启动时,从Slot 0读取ROM。这样,这块主板实际可用的Slot还剩六个,事实上也足够用户使用了。这块ROM卡上一共有三颗M2732A EPROM芯片,每颗提供4K容量,加起来正好是12K的ROM空间。

插在Slot 0的ROM卡

主板上的RAM芯片为什么只有8颗?没错,主板上的确只有8颗RAM芯片,但是提供的RAM大小一点也没缩水,反而提供了64K大小的RAM空间,比原装的48K更大。原来这块主板使用了8颗4164芯片来代替原来的24颗4116 RAM芯片,4164每颗能提供8K的内存空间,而4116只有2K。

看完第三方工程师的巧妙设计就来实际测试一下这台仿制机是否能在CP/M系统下跑起来。我在Slot 6上插上了软驱卡,用视频采集卡抓取了运行CP/M系统的画面。由于我没有80列卡,所以运行SuperCalc电子表格软件时显示有点错位(采集卡是19元买的低端货,兼容性有点问题杂波干扰有点严重)。

在最后,我们来看一台外形完全不像Apple II的仿制机。这一台是由香港的华科电子有限公司(HKE)研制的HKC-8800A。它的主板设计完全看不到Apple II的影子,但事实上,硬件架构还是沿用了Apple II的架构。

HKC-8800A 来自中国香港华科电子

HKC-8800A最有特点的地方就是前文提到的它使用了华科电子自己生产的HKE65SC02P来代替MOS 6502作为CPU。同时主板上一样使用了8颗4164(每颗8K容量)来提供64K的RAM。ROM方面使用了两颗M2764(每颗8K容量)来支持,但ROM空间应该还是只有12K(浪费4K),在下图可以看到,下方的ROM芯片上的贴纸说明它的内存地址是$D000到$EFFF,那么上面那颗理论上来讲,就应该提供$F000至$FFFF的ROM空间。

HKC-8800A的主板,华科电子生产

IO扩展槽在这个主板上消失了,转而出现的是一个50pin的像Laser 310那样的扩展接口。从电路来看,这个50pin扩展接口应该和Apple II的50pin扩展插槽不一样,至少在这个主板上找不到12V的电源(主板标称9V直流供电,主板上有两个7805稳压芯片)。设计师把Apple II的扩展能力通过这个接口拓展了出去,华科电子为这个扩展槽设计了独特的IO扩展设备,甚至像苹果那样推出了双软驱的扩展坞。这个外设过于稀有,只能借用网络图片给大家展示一下。

HKC-8800A双磁盘扩展坞,图源:facebook:@SK Leung
扩展坞内部,除了两个软驱外,还有五个扩展槽。图源: facebook:@SK Leung

此外,值得一提的是,国内中华学习机兴起后,流传于世的一款号称中华学习机小蜜蜂娃娃机的产品,事实上就是HKC-8800A的换皮产品,甚至外壳模具都没换,只是换了外壳上的印刷图案。

化身为小蜜蜂娃娃机的HKC-8800A。 图源: facebook:@SK Leung

最后再放一张我的HKC-8800A。刚收来的时候又脏又旧,今天为了写这篇文章把它翻了出来,花了一下午拆洗了键盘,并把外壳做了去黄处理,现在像新的一样。

我的HKC-8800A

除了我介绍的这几台Apple II的仿制机,我手上也还有另外的几台值得介绍,比如鼎鼎大名的中华学习机。这些都会在后面慢慢写,它的地位和传奇故事绝对值得用一篇专门的文章来详细介绍。不过,Apple II的仿制机种类实在是繁多,几乎不可能收集全。最近,我还在闲鱼看到一台少见的ACC 8000,无奈卖家要价实在太高,家里又放不太下,收藏这种事,还是等有缘吧。

ACC 8000。图源:闲鱼平台

参考

  • http://www.applelogic.org/
  • https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_Apple_II_clones
  • https://en.wikipedia.org/wiki/Apple_Computer,_Inc._v._Franklin_Computer_Corp.

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