Komputer ZX81 powstał jako następca wcześniejszego modelu ZX80. W stosunku do swojego poprzednika ZX81 posiadał tryb SLOW, w którym komputer mógł jednocześnie wykonywać program użytkownika oraz wyświetlać stabilny obraz na ekranie telewizora. ZX80 albo wyświetlał obraz, albo wygaszał go i zajmował się wykonaniem programu. Dzisiaj wydaje się to nam dziwne. Musimy jednak wziąć pod uwagę prosty fakt:

Konstruując swoje komputery Sir Clive Sinclair starał się zejść jak najniżej z kosztami wytwarzania. W ZX81 znajdowały się tylko 4 układy scalone (w owym czasie niesamowite osiągnięcie technologiczne):

• mikroprocesor Z80A wykonujący program i generujący obraz tv
• układ pomocniczy ULA zawierający elektronikę do tworzenia obrazu tv
• pamięć 8KB ROM z systemem ZX81 BASIC
• pamięć statyczna 1KB RAM do przechowywania programu, danych oraz zawartości obrazu

Prawdziwy sterownik obrazu podrażałby koszty oraz komplikowałby sam system, dlatego Sir Sinclair zdecydował się na genialne i niestandardowe wykorzystanie mikroprocesora Z80A, który współuczestniczył w wyświetlaniu obrazu telewizyjnego pobierając dane z pamięci dla układu ULA. Całość jest dokładnie opisana w artykule dotyczącym generacji obrazu na ZX81 oraz dalej w tym artykule. W komputerze ZX81 zastosowano generator przerwań niemaskowanych NMI, dzięki któremu komputer potrafił jednocześnie wykonywać program i wyświetlać obraz telewizyjny. Stworzyło to możliwość powstania interaktywnych gier komputerowych.

Wadą trybu SLOW było jednak wolne wykonywanie programu. Dlatego ZX81 posiadał również tryb szybki - FAST, w którym porzucał tworzenie obrazu i zajmował się wykonywaniem tylko programu użytkownika dając w efekcie około czterokrotny wzrost prędkości. Programy w języku ZX81 BASIC były niestety koszmarnie wolne. Spowodowane to było po pierwsze przez programowe tworzenie obrazu, czym głównie zajmował się mikroprocesor Z80, a po drugie przez przyjęcie w ZX81 BASIC kodowania liczb w systemie zmiennoprzecinkowym. System zmiennoprzecinkowy pozwala co prawda wykonywać skomplikowane obliczenia naukowe, lecz nie jest natywnym systemem kodowania liczb dla mikroprocesora Z80A. Wszelkie rachunki musiały być wykonywane za pomocą skomplikowanych i czasochłonnych procedur zmiennoprzecinkowych. Spowalniało to znacznie wykonywanie instrukcji, w których występowały jakieś liczby, np. PRINT liczba, GOTO liczba, itp.

Pętle nie zapamiętywały położenia swojego początku w pamięci, tylko numer wiersza programu, do którego pętla musiała powrócić. Znalezienie tego wiersza wymagało przejścia za każdym razem przez wszystkie poprzedzające go wiersze w programie. Zatem pętla umieszczona na końcu dużego programu wykonywała się znacząco wolniej niż ta sama pętla na początku. To samo dotyczyło wywołań podprogramów GOSUB oraz skoków GOTO. Wymuszało to na programiście umieszczanie często wykonywanych podprogramów na początku kodu - wtedy program działał nieco szybciej, ale i tak było to zbyt wolno. Przekonałem się o tym po napisaniu kilku prostych gier - wynik nie był zbyt zachęcający. Dlatego szybko zainteresowałem się kodem maszynowym mikroprocesora Z80. Przyspieszenie w stosunku do języka BASIC było ogromne - kilkaset razy! Gry napisane w kodzie maszynowym musiały być wręcz spowalniane, aby dało się w nie efektywnie grać.

Oprócz kodu maszynowego stosowane były kompilatory języka ZX81 BASIC. Zasada działania tych kompilatorów była następująca: programista pisał program w zubożonym języku ZX81 BASIC, który akceptował kompilator. Następnie program był tłumaczony na odpowiadający mu kod maszynowy dla mikroprocesora Z80. Kod wynikowy działał kilkadziesiąt razy szybciej od oryginału. Dla wielu zastosowań (czytaj gier) wzrost szybkości był zupełnie wystarczający. Niektóre gry musiały być nawet sztucznie spowalniane poleceniem PAUSE. Po kompilacji program w języku BASIC nie był już potrzebny i można go było wykasować, uzyskując w ten prosty sposób dodatkowe miejsce w pamięci. Po tej operacji skompilowany program zapisywany był na taśmie i mieliśmy produkt gotowy do użycia.