Successeur du ZX80 et nommé, comme ce dernier, d’après l’année de sa sortie (l’ordinateur de l’année 1981 !), cet ordinateur à prix réduit est basé sur un microprocesseur Zilog Z80A cadencé à 3,25 MHz et posséde 1 Ko de mémoire vive (RAM) pour les programmes et pour l’affichage. Les capacités de la machine pour ce dernier sont particulièrement limitées : en noir, de 22 lignes de 32 caractères, il se faisait généralement sur un téléviseur PAL ou SECAM. Le ZX81 ne dispose d’aucunes capacités sonores.
Sa conception avait pour objectif principal de produire un ordinateur aux performances certes modestes, mais à un coût accessible au plus grand nombre. Cela se traduit par une réduction du nombre des composants et par l’optimisation poussée à l’extrême de leur utilisation. À cet égard, il faut noter deux caractéristiques intéressantes du ZX81 : Tout d’abord la présence d’un circuit intégré dédié, l’ULA : conçu spécialement, il remplace 18 circuits TTL standards de son prédécesseur.
Ensuite, une de ses caractéristiques les plus astucieuses est sans doute la technique retenue pour le contrôle vidéo : ce dernier est assuré par le microprocesseur lui-même. Ainsi, la fréquence de 3,25 MHz se justifie pour permettre au Z80 d’être directement compatible avec la fréquence de balayage horizontal des téléviseurs. En conséquence, la plus grand partie du temps machine lorsque l’ordinateur est en fonctionnement est consacrée à tracer les points des matrices de caractères sur l’écran. Le code des programmes de l’utilisateur n’est quant à lui traité que lors des retours de ligne du tube cathodique, et pendant le balayage des zones vides en haut et en bas de l’écran.
Un mode FAST permet néanmoins de décharger le processeur du contrôle vidéo. L'écran du téléviseur se couvre alors de neige et les programmes, considérablement accélérés, ne peuvent plus rien afficher.
La programmation de l’ordinateur peut être effectuée d’origine en langage BASIC, à l’aide d’instructions qui sont imprimées sur les touches du clavier et documentées dans un excellent manuel sur papier livré avec l’ordinateur. Le BASIC du ZX81 offre en prime la possibilité de programmer indirectement en assembleur, par le biais de commandes PEEK et POKE.
En outre, le ZX81 autorise les sauvegardes de programmes et de données sur un magnétophone à cassettes ordinaire (de préférence mono).
Cette dernière caractéristique (qui sera reprise par de nombreux modèles d’ordinateurs), associée au fait que la machine était proposée en kit, à monter soi-même, pour 490 Francs français en 1981, a permis à de nombreux utilisateurs d’acquérir leur premier ordinateur, et ainsi de constituer une base importante d’utilisateurs de ce système.
Pour en profiter, plusieurs sociétés d’électronique fabriquèrent et commercialisèrent de nombreux périphériques pour le ZX81, comme des extensions de mémoire de 16 Ko, une imprimante thermique, ou encore, un clavier à touches en plastique (ce dernier devait être collé directement sur le clavier d’origine).
Des logiciels, dont de nombreux jeux, furent également commercialisés pour ZX81 (comme Flight Simulator, Cobalt Simulator, Mazzog, 1K Chess ...) : la diffusion relativement importante de la machine permit finalement la naissance d’éditeurs de logiciels, opérant le plus souvent par correspondance. En France, ERE informatique (un des éditeurs importants des années 1980) a d’abord publié des titres de jeux en cassette pour ZX81.
