Le Sinclair ZX81 est un ordinateur personnel 8 bits, conçu par Sinclair Research et commercialisé par Timex Corporation en mars 1981. Le boîtier est noir avec un clavier à membrane ; l'apparence singulière de la machine vient du travail du designer industriel Rick Dickinson (en).
Successeur du ZX80, cet ordinateur à prix réduit, basé sur un microprocesseur Zilog Z80A cadencé à 3,25 MHz possède 1 ko de mémoire vive pour les programmes et l'affichage.
Celui-ci se fait en noir et blanc (24 lignes de 32 caractères) sur un téléviseur standard. L'ordinateur ne possède pas de sortie son.
La conception du ZX81 a pour objectif de produire un ordinateur aux performances certes modestes, mais à un coût raisonnable.
Cela passe d'abord par une réduction du nombre des composants et par l'optimisation de leur utilisation. On note à cet égard deux caractéristiques remarquables :
la présence d'un circuit intégré dédié, l'ULA. Conçu spécifiquement pour le ZX81, il remplace dix-huit circuits TTL standards du ZX80 d'origine ;
mais le plus astucieux reste sans doute la technique retenue pour le contrôle vidéo qui est assuré par le microprocesseur lui-même. Ainsi la fréquence de 3,25 MHz ne se justifie que pour permettre au Z80 d'être compatible avec la fréquence de balayage horizontal des téléviseurs.
La moitié du temps machine (49,92 % : 192×2×52 µs/(625×64 µs)) est consacrée à tracer les points des matrices de caractères sur l'écran. Le code des programmes de l'utilisateur n'est 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.
La commande FAST permet néanmoins de décharger le microprocesseur du contrôle vidéo. L'écran du téléviseur se couvre alors de neige jusqu'à ce qu'une commande SLOW réactive l'affichage. Les opérations s’effectuent alors deux fois plus rapidement. Rien n'interdit de faire des PRINT ou des PLOT pendant le mode FAST, mais le résultat final n'est visualisé qu'une fois de retour au mode SLOW.
La programmation se fait en Sinclair BASIC en tapant les instructions qui sont imprimées sur les touches du clavier. Le BASIC offre la possibilité de programmer indirectement en langage machine par le biais des commandes PEEK et POKE.
La machine est proposée en kit à monter pour 490 FF en 1981.
De nombreux périphériques sont disponibles, dont une extension de mémoire de 16 ko, une imprimante thermique compacte et un clavier à touches qui se colle sur le clavier d'origine.
Des logiciels, dont de nombreux jeux, sont commercialisés (Flight Simulation, Cobalt Simulator, Mazzog).
Les sauvegardes de programmes et de données sont possibles sur un magnétophone à cassettes.
Son prix (imbattable à l'époque sans les extensions), et surtout son manuel, qui enseigne de façon très pédagogique les notions de programmation en BASIC, en font un très grand succès, malgré ses piètres performances, son BASIC incomplet, sa faible résolution semi-graphique (mais accessible en BASIC) et son manque de couleur. Il est nommé « l'Initiateur » et permet à beaucoup de futurs informaticiens de faire leurs premiers pas à moindre frais et sans grand risque.
La version américaine du ZX81 est le Timex Sinclair 1000, dont la différence fondamentale avec le ZX81 est qu'il dispose de 2 ko de mémoire vive.
Le ZX81 a un mode texte de 32×24 caractères. L'utilisation de caractères semi-graphiques donne accès à une résolution de 64×48 pixels en monochrome. Le langage Basic rend transparente au programmeur l'utilisation des caractères semi-graphiques via des commandes d'allumage/extinction de pixels appelées PLOT et UNPLOT.
Néanmoins, certains réussissent à créer en assembleur des jeux en 256×192 en monochrome. Ceci est possible car le Z80A gère en direct la sortie vidéo.