41 години от появата на IBM PC – втора част

В първата част разгледахме предишния Datamaster, избора на централния процесор, вътрешната организация и други основни моменти на персоналния компютър IBM PC. Нека да продължим.

Дисплеят

При изучаването на схемите на персоналния компютър на IBM може да се види, че окончателният дизайн е променен – в комплекта е включен друг дисплей, който е значително по-добър от този на Datamaster.

Дисплеят на Datamaster може да показва единствено текстове на своята електронно-лъчева тръба, управлявана от контролера Intel 8275 (CRTC). За да може да бъде показвана и графика е бил необходим друг CRTC и IBM се спира на Motorola 6845. Освен това, компанията решава, че е много добра идея освен използването на по-добър дисплей, да се поддържа работата и с телевизорите от това време. В резултат от това възможностите на CGA (цветния графичен адаптер) се определят от характеристиките на телевизионната система NTSC.

Първоначалните възможности на IBM PC са показване на 80х24 символа текст, каквито са и възможностите на Datamaster, като всъщност това е стандартът за терминалите от това време. В крайна сметка се избира формата 80х25, който към днешен ден е съвсем типичен, но през 1981 година е изключителна рядкост.

Първоначалните планове за графиката предвиждат резолюция от 280х192 пиксела (както е при Apple II), но в крайна сметка IBM PC излиза с поддръжката на CGA резолюцията 320х200. Причината за това е, че стандартът NTSC позволява подобна разделителна способност и че буферната памет на дисплея е 16 KB.

Графичната карта разполага с 16 KB оперативна памет (16 384 байта). Четирицветното изображение с по два бита на пиксел при резолюция 320х200 или двуцветното с резолюция 640х200 използват точно 16 000 байта. И в двата случая остава достатъчно буферна памет за още няколко реда графика, но не и за един ред текст с размер 8х8 точки, като на практика това е минималният размер на на блока, при който текстът все още е удобен за четене.

Текстовата алтернатива във вид на MDA (монохромен адаптер за дисплей) е оборудвана с 4 KB (4096 байта) памет. Ясно е, че за изобразяването на текст с 80 символа на ред плюс един байт за атрибутите са необходими 160 байта. Това означава, че тази оперативна памет е достатъчна за максимум 25 колони текст, които заемат 4 000 байта.

Въпреки че използваната в IBM PC резолюция 320х200 по това време е нещо съвсем ново, в компютъра Commodore 64, който излиза няколко месеца по-късно се използва същата разделителна способност. В PC поддържаните резолюции за текста и графиката са на границата на възможностите, като се имат предвид буферната памет на дисплея и хардуерните технологии от това време.

Клавиатурата

Клавиатурната подредба на IBM PC е идентична с тази на неговия предшественик Datamaster (клавиатура тип Model F), но се различава по изображенията върху клавишите и вече е отделна и не е вградена в корпуса на устройството. Докато при Datamaster се използва паралелен интерфейс вътре в корпуса, при IBM PC вече интерфейсът е последователен чрез доста дълъг кабел.

Днес оригиналната 83 клавишна клавиатура на IBM PC ни изглежда доста чуждо, понеже още в края на 80-те години на миналия век започва масовото използване на клавиатури със 101 или 102 клавиша.

Обърнете внимание, че натискането на клавишната комбинация Ctrl-Alt-Del в оригиналната клавиатура на персоналния компютър на IBM нарочно изисква използването на двете ръце, понеже Ctrl и Alt са разположени единствено в нейната лява страна, а Del е поставена отдясно.

Техническото ръководство

Един от ключовите компоненти за успеха на IBM PC е неговото техническо ръководство. Въпреки че то не е голямо и не съдържа подробна документация, в него е дадена пълната схема на IBM PC, както и целия сорс код на BIOS с подробни коментари. По този начин всеки поне малко компетентен специалист може да намери спецификациите на поставените в този компютър компоненти и да види схемата на тяхното използване. Тази документация дава възможност и да се с глоби клонинг на IBM PC.

Техническото ръководство на IBM също е следствие на напрегнатия график на разработване. Времето е недостатъчно, за да бъдат привлечени екипи, които да създадат една друга документация, която е по-характерна за продуктите на IBM от това време. А публикуването на съществуващите схеми и на BIOS-а е било достатъчно лесно, което много високо се оценява от специалистите, разработващи хардуера и софтуера за IBM PC.

Островът на ASCII в морето EBCDIC

През 80-те години IBM, включително и в Datamaster, използват предимно кода EBCDIC, който е различен от ASCII. Но в IBM PC, според неговата проектна документация, още от началото е планирано да се използва ASCII. Това може да изглежда учудващо, но при разработването на тази машина това решение не предизвиква каквито и да било по-сериозни проблеми.

Екипът по разработването на IBM PC е специално отделен от останалата част на компанията. В Microsoft BASIC се използва ASCII, а и в DOS също се използва ASCII. Машините Intel MDS също работят с ASCII и именно на тях се разработва BIOS за PC.

Разделянето ASCII/EBCDIC внася в процеса на разработване на PC някои неудобства само на етапа на прехвърлянето на листингите на BIOS (ASCII) към мейнфреймите на IBM преди те да бъдат добавени в техническата документация.

BIOS прекъсванията

В Datamaster прекъсванията се използват като точки за влизане в програмите на постоянната памет и IBM PC приема почти същия подход. Въпреки че директното извикване на подпрограми от точно известни статични адреси по това време е типично, Datamaster не е можел с лекота да използва тази техника, понеже при него се налага превключване на банките памет.

Въпреки че подходът с програмните прекъсвания може да изглежда неестествено, той се оказа изключително гъвкав благодарение на прихващането на съществуващите BIOS прекъсвания, с удобството за добавяне на нова функционалност и възможността за перфектна работа с наличния контролер за прекъсванията. Този принцип е аналогичен на наследяването в обектно-ориентираното програмиране.

IBM използва този подход в контролера за хард дисковете на PC/XT, като добавя в новата ROM прекъсването INT 13h за обслужването на HDD и в EGA, където използва допълнителна ROM за управлението на EGA, като едновременно с това използва системния BIOS за поддръжката на CGA/MDA.

По-късно се оказва, че в DOS също е избран подобен вариант на система от обслужване с помощта на програмни прекъсвания, което внася аналогичната универсалност и възможност за разширяване, но понякога и доста голям безпорядък.

Софтуерът за IBM PC

Първоначално IBM възнамерява да използва в PC вградения в постоянната памет ROM BASIC и операционната система CP/M. И двете решения са стандарт за персоналните компютри от тези години. В същото време Microsoft вече е доминиращ доставчик на BASIC за ОЕМ компаниите и има версия за процесора 8086. Така че на IBM остава само да сключи договор с тази компания и да реализира изисквания от Microsoft ОЕМ интерфейс.

PC излиза с ROM BASIC с размер 32 KB, който получава жаргонното име „Касетният BASIC“, като по този начин се намеква, че обикновеният касетофон може да се използва за запис и за прочитане на програмите за IBM PC. В предлаганата от IBM модификация на DOS е добавена функцията Disk BASIC и Advanced BASIC (BASIC.COM и BASICA.COM), като за работа с флопидисковите устройства се използва ROM BASIC.

Що се отнася до операционната система, дотук нещата не са така гладки. На тази тема има множество легенди и противоречиви истории при твърде малко количество реални факти.

Най-сериозният и до ден днешен въпрос, който все още няма отговор е „Защо в IBM PC не се използва CP/M?“. Има слухове, че Хари Килдал, който всъщност е създателят на тази операционна система и ръководител на Digital Research (DRI) е отказал срещата с ръководството на IBM, като вместо това е предпочел да лети на един от своите самолети. Според друга версия, той е пристигнал твърде късно и е закъснял. Нито едно от тези истории не звучи убедително, понеже всяка една среща може да бъде отложена за известно време.

Почти всички експерти в тази област са на мнение, че тази история е много по-прозаична. Просто по това време DRI не е притежавала готов за продажба продукт, понеже през 1980, а и през 1981-ва все още няма CP/M за х86 процесорите.

IBM е нямала време да чака и е постъпила по друг алтернативен начин. Microsoft, след като сключва договора с IBM, веднага предоставя пакет със софтуерни инструменти за IBM PC – Асемблер, Pascal, FORTRAN и т.н. За тяхната работа е била необходима подходящата операционна система, която разбира се, е взета също от Microsoft.

Историята с DOS е много добре известна. През 1979 година компанията Seattle Computer Products (SCP) се заема със създаването на най-различни устройства с процесора 8086 има нужда от операционна система. По това време няма CP/M за 8086 и никой не е знаел откъде може да се появи подобна ОС. Решението на този проблем е възложено на младия програмист Тим Патерсън, който доста бързо създава основите на QDOS (Quick and Dirty OS), която малко по-късно е преименувана в 86-DOS.

Това е едно доста оголено подобие на CP/M, което може само да управлява файловете на дискетите и да стартира програмите. Но главното преимущество на тази ОС е, че тя дава възможност сравнително лесно да се портват съществуващите за CP/M приложения за процесора 8086, което дори почти не изисква ръчна работа, а става по софтуерен път.

В крайна сметка Microsoft купува от Патерсън неговата 86-DOS за една твърде скромна сума, след което продава лиценза за нейното използване на IBM, като по този начин си осигурява изключително стабилен финансов доход за целия остатък от 80-те и началото на 90-те години.

IBM PC като фундамент на империята

Ако се позамислим, ще забележим, че IBM PC постави основите на две бизнес империи, като нито едната от тях не е IBM.

Благодарение на този PC операционната система DOS стана стандартното програмно осигуряване за на практика всички персонални компютри и Microsoft с радост продава съответните лицензи на всички производители, които са ги поискали. В продължение на много години ръководство на Microsoft получава огромни комисионни от продажбите на лицензи за DOS, без да полага каквито и да било усилия за подобряването работата на тази операционна система. Хари Килдал дори заплашва компанията със съдебен иск за кражба на интелектуална собственост, от което Бил Гейтс е сериозно обезпокоен. Но Microsoft все пак успява да замени DOS с Windows преди DRI да успее реално да подкопае огромния финансов приток.

Intel създава своята х86 империя изключително по волята на съдбата. Тяхната рожба 8086 първоначално е разглеждана като някакъв краткосрочен продукт, но след минимален ъпгрейд следва 80286, а 80386 се създава като до известна степен безперспективен проект. Но след провала на iAPX 432, именно този чип става главното преимущество на процесорния гигант. На практика именно IBM PC подтиква Intel да тръгне по пътя на х86.