13.9 C
София

Изминаха 41 години от появата на IBM PC

Оригиналът е на Michal Necasek

Най-четени

Даниел Десподовhttps://www.kaldata.com/
Ежедневен автор на новини. Увличам се от съвременни технологии, оръжие, информационна безопасност, спорт, наука и концепцията Internet of Things.

Историята на създаването на легендарния IBM PC – първият масов персонален компютър на IBM, включително неговата техническа реализация и софтуерни особености са много интересни. Нека да се спрем накратко върху новаторските решения използвани в този модел и защо е направен точно този избор.

Не, нашият уеб портал OS/2 Museum няма машина на времето нито проблеми с математиката. Тази статия бе написана през месец август 2021-ва година, а излизането на IBM PC бе обявено именно през месец август 1981 година – тоест, преди 40 години. От друга страна, компанията започва проектирането на тези компютри по-рано – през месец август 1980-та. Това един твърде кратък период от време за разработването на подобен продукт, какъвто е персоналният компютър, и особено за IBM, при която стандартният цикъл на разработка е около 5 години.

Този твърде претоварен трафик става определящ за дизайна на персоналния компютър – не се използват каквито и да било направени по поръчка чипове или процесори, от които няма достатъчно на пазара. IBM използва в своя първи персонален компютър добре проверени във времето и добре познати технологии.

Дизайнът на IBM PC е описан в редица документи, представени на 10 август 1980 година. Някои от тези чертежи, които досега никъде не са публикувани, са показани в тази статия.

Ако се вгледаме по-внимателно във всички чертежи ще видим, че въпреки някои неголеми различия между версиите от 1980 и 1981 година, основата е същата:

  • Две флопидискови устройства
  • Пет слота за разширителни карти
  • Отделна клавиатура
  • Централен процесор Intel 8088 с възможност за опционално добавяне на 8087
  • Контролер на прекъсванията 8259А
  • Контролер за директен достъп до паметта 8237-5
  • Оперативна памет на дънната платка с възможност за добавяне на допълнителни разширителни RAM карти
  • Графична карта
  • Съвместим монитор или телевизор

Изборът на тези чипове съвсем не е случаен и причината е повече от очевидна: IBM System/23 Datamaster.

Наследството Datamaster

Върху хардуера на IBM PC огромно влияние оказва вече създадената от IBM в компютърна система Datamaster. Това може да се стори странно, като се има предвид, че излизането на Datamaster на пазара е обявено за месец юли 1981 година – само няколко седмици преди излизането на IBM PC. Всъщност разработката на този продукт започва през 1978 година, а работата върху неговия хардуер приключва през лятото на 1980-та. Излизането на Datamaster многократно е отлагано най-вече заради избрания от IBM твърде специфичен диалект на BASIC.

IBM System/23 Datamaster (Model 5322)

В Datamaster се използва 8-битовия CPU 8085, контролера на прекъсванията 8259, DMA контролера 8237 и програмируемия таймер 8253. В тази компютърна система шината, която свързва слотовете на разширителните платки много прилича на тази в IBM PC.

Изборът на централния процесор

Екипът на Datamaster бързо разбира, че адресното пространство от 64 KB на използвания 8-битов процесор няма да е достатъчно за изпълнението на предполаганите от IBM алгоритми и задачи. Компанията разширява възможностите за адресиране на повече памет, което става с помощта на банки и разделяне на оперативната памет на страници. Но превключването на тези банки твърде много усложнява работата на това устройство.

Като се има предвид всичко това мениджмънтът на компанията решава в IBM PC да използва процесор, който може да адресира много повече памет. Логичен избор става моделът Intel 8086 или 8088. Малко по-високата производителност на 8086 не се счита за преимущество поради повишената сложност и по-високата цена. Intel 8088 се оказва най-подходящия компромис между поддръжката на 16-битов софтуер с огромното за това време 1 MB адресно пространство и използването на добре познатата и евтина 8-битова шина на данните.

По това време за 8086 вече са създадени Microsoft BASIC и други софтуерни инструменти, като по този начин няма проблем с портването на програмите, написани за 8085. Като допълнителен бонус IBM предлага системите Intel MDS (microcomputer development system), които поддържат разработването на софтуер за процесорите 8085 и 8086.

Предвид казаното дотук, не е трудно да се отговори на въпроса „Защо IBM не е започнал да използва процесора Motorola 68000?„. През 1980 година този процесор е труднодостъпен, за него все още няма BASIC и какъвто и да било съпътстващ друг софтуер, а и IBM няма опит за работа с него. Изборът на 68000 би отложил излизането на IBM PC твърде много – нещо, което не устройва IBM.

Вътрешната организация

Според първоначалната схема, компютърното захранване е поставено в лявата страна на корпуса на персоналния компютър, разширителните платки споделят пространството с флопидисковите устройства, но в крайна сметка захранващия модул е преместен до флопитата, като по този начин остава повече място за дългите разширителни карти. Малко по-късно IBM измества дънната платка, като по този начин по-пълноценно използва освободилото се от захранващия модул пространство.

Разширителната шина

Datamaster оказва голямо влияние не само върху избора на централния процесор и съпътстващите го чипове, но определя и реализацията на 62-пиновата разширителна шина, която по-късно получава името ISA (Industry Standart Architecture) шина. Доколко голямо е влиянието на Datamaster? Следните две изображения дават добър отговор на този въпрос.

Шината IBM Datamaster (декември 1980)

По-горе е показана схемата от документацията на IBM Datamaster от месец декември 1980 година, а по-долу са показани пиновете на разширителния слот от техническата документация на IBM PC от месец август 1981 година.

Разположението на пиновете е огледално – изводите А отляво в горната схема съответстват на пиновете А отдясно във второто изображение, но в останалото двата слота много си приличат – предишните битове за избор на RAM страница 0-3 са се превърнали в адресните битове 16-19. Нивата на прекъсвания на DMA (директния достъп до паметта), които при Datamaster се използват по твърде специфичен начин, в IBM PC вече са универсални. Има и някои реални и по-големи разлики, като например пинът B20 в Datamaster е бил DMA request 0, а в PC вече е системната тактова честота. И тъй като PC заделя каналът 0 на DMA за обновяването на DRAM паметта, DMA request 0 губи своя смисъл. Пинът В04, който при Datamaster не се използва, при IBM PC става заявка за прекъсване номер 2.

Това голямо сходство означава, че съществуващите разширителни платки за Datamaster могат да се използват и за IBM PC с минимални промени, а понякога и без такива. Това съществено ускорява началния етап на разработване на подобни платки, което е важно, защото по-нататък са необходими съответните модули за управление на хард дискове и други подобни.

Паметта

Първата дънна платка на IBM PC разполага с от 16 до 64 KB RAM, като се има предвид че един персонален компютър от това време може да работи с максимум 64 KB. Но допълнително се предлагат и разширителни карти с капацитет 32 или 64 KB, които се поставят в компютъра.

Поставянето на три подобни разширителни карти в новия IBM PC е максимумът, понеже останалите два слота са заети от видеокартата и контролера на флопидисковите устройства, което означава, че паметта на този компютър може да бъде разширена максимум до 256 KB, което за това време не е малко.

Макетната платка показана по-долу демонстрира чиповете памет Mostek MK4232 (32К х 1). Това дава възможност само на 18 гнезда за подобни чипове да бъдат поставени до 64 KB RAM (две банки по 32 KB) с контрол на четността.

Макетна платка на IBM PC, публикувана от списания BYTE

По това време използването на проверка на четността в евтините бюджетни персонални компютри почти не се използва, но IBM решава, че допълнителната възможност за откриване на грешки си струва малкото допълнителни усилия.

Още от самото начало адресното пространство с размер 1 MB е разделено на няколко области. В последните 128 KB е разположен BIOS-ът, следват 128 KB за друга памет и още 128 MB за паметта на дисплея. В крайна сметка остават 640 KB системна оперативна памет. По това време дори и PC/AT могат да имат до 256 или 512 MB свободна RAM.

Схемата на паметта на IBM PC е много рационална, а прословутият лимит от 640 KB не играе никаква роля чак до края на 80-те години, което всъщност е много по-дълго от очаквания проектен ресурс на тази компютърна система. По това време забавянето на прогреса не се дължи на хардуера, понеже се появяват процесорите 286 и 386, а предимно на програмното осигуряване, понеже тогава се използва DOS.

Дисковете

В техническата документация на IBM се вижда, че PC е щял да използва външни флопидискови устройства с размер на дискетата 8 инча, които в крайна сметка така и не получава. Останалата част от дисковата система почти съвпада с първоначалния дизайн.

Флопидисковите устройства с размер 8 инча са се използвали в Datamaster, а в PC се използват алтернативни 5¼-инчови дискети. Те са много по-удобни за работа (8-инчовите са наистина огромни), а и самият форм-фактор на IBM PC не позволява поставянето на 8-инчови флопидискови устройства.

Контролерът на дисковата подсистема в Datamaster е NEC μPD765. Той много добре се справя с възложените му задачи и е добре познат на специалисти на IBM, така че няма причини за PC да се подбира друг чип.

В IBM PC се използват дискети с размер на сектора 512 байта. По-късно това става дотолкова повсеместен стандарт, че другите варианти се срещат изключително рядко, въпреки че през 1980-81 години има дискети с размер на сектора 128, 256 и дори 1024 байта. В Datamaster се използва същия стандартен размер от 512 байта на сектор, като само първата пътечка включва сектори с размер 128 байта, което е нещо типично за това време. В IBM PC всичко е по-опростено и в целия диск се използват пътечки с големина на сектора 512 байта.

Със сигурност капацитетът на дискетите може да се увеличи, ако се използват сектори с размер 1024 байта, но този размер дори и не се разглежда от IBM като вариант. Компромисът тук е доста интересен: всеки сектор изисква известна допълнителна обработка и допълнително резервно дисково пространство, но в същото време всеки файл остава неизползвано празно дисково пространство в последния сектор, в поредицата от сектори, в която е записан. Тоест, колкото са по-малко секторите, техният размер е по-голям, свободното пространство на дискетата е повече, обработката на информацията става по-бързо, но в същото време остава повече празно пространство в последния сектор на всеки файл. В крайна сметка се получава така, че размерът от 512 байта на сектор е един много добър баланс между натоварването на системата при обработката на секторите и оставащото неизползвано дисково пространство в последния сектор на всеки файл.

Характерен момент за дисковата подсистема за запис на информацията на IBM PC е, че тя не е съвместима със съществуващите по това време други подобни системи и налага свои собствени стандарти.


Край на първа част. Във втората част ще се спрем на клавиатурата, дисплея, ASCII и EBCDIC, прекъсванията и други.

Абонирай се
Извести ме за
guest
5 Коментара
стари
нови
Отзиви
Всички коментари

Нови ревюта

Подобни новини