Сегодня персональный компьютер составляет неотъемлемую часть нашей жизни. Трудно себе представить, как можно обойтись без ежедневного использования компьютера. Мы печатаем тесты на нем, разрабатываем программы, общаемся, смотрим фильмы и играем в игры, покупаем и продаем, зарабатываем деньги с помощью нашего верного спутника. Однако дела не всегда обстояли так.
Прежде, чем стать незаменимым инструментом и верным помощником, компьютер прошел долгий и тернистый путь развития. Первые шаги которого я описывал в цикле статей посвященных истории развития вычислительной техники, начиная с механических вычислительных устройств и заканчивая ЭВМ третьего поколения, которые начали появляться с 1964 года. Теперь давайте рассмотрим путь становления персонального компьютера.
1.1. Программируемые калькуляторы.
Потребность в автоматизации счета существовало с незапамятных времен. Первые попытки упростить счет и автоматизировать его описаны в разделах «домеханический и механический этапы развития ЭВМ». Поэтому неудивительно, что наряду с развитием больших ЭВМ способных решать сложные задачи и используемые на заводах и в научно-исследовательских институтах параллельно шло развитие более простых, дешевых и компактных электронных приборов для выполнения простых арифметических действий. Такие приборы назывались калькуляторы, от латинского calculo — считаю, подсчитываю.
Первые калькуляторы появились еще в начале 30-х годов двадцатого века. Так в 1933 году был продемонстрирован один из первых калькуляторов разработанных компанией IBM: IBM 601. Сравнить даже отдаленно с современными калькуляторами его естественно нельзя, с виду он походил на огромный стол, утыканный различными механизмами. IBM 601 могла складывать, вычитать и умножать.
Подобных счетных машин разрабатывалось много и не только компанией IBM. Но они были все еще крайне далеки от персональных компьютеров.
Более близкий родственник появился в 1954 году. Это был опытный образец полностью транзисторного калькулятора, разработанный компанией IBM и называющийся IBM 604.
Чтобы быть точным, калькулятор IBM 604 был создан в 1948, но основан он был, как вы понимаете, на вакуумные трубках. Полностью транзисторная версия IBM 604 была представлена в октябре 1954 года.
IBM 604 послужила прототипом первого коммерческого транзисторного калькулятора IBM 608 выпущенного в 1957 году. IBM 608 содержал более 3000 германиевых транзисторов, использовал память на магнитных сердечниках и программировался с помощью специальной панели управления.
Производительность калькулятора была довольно велика. Например, он мог производить сложения со скоростью до 4500 операций в секунду. При этом был программируемым и мог выполнять программы, содержащие до 80 команд.
Как вы видите на картинке, размер этого «калькулятора» был впечатляющим. Внешне сравнить его с современными калькуляторами невозможно. IBM 608 больше похожа на мини ЭВМ шестидесятых годов, но по своим функциям она был именно программируемым калькулятором, которые сейчас с лёгкостью помещаются в карман.
Но шло время, калькуляторы совершенствовались. Их размеры уменьшались, а вид приближался к привычному нам.
Первый массовый калькулятор компактного размера был выпущен компанией Bell Punch Company в октябре 1961 года. Точнее было выпущено две версии калькулятора Anita Mk VII (для Европы) и Anita Mk 8 (для остального мира).
Калькуляторы Анита были для того времени очень компактными (376 х 450 х 255 мм) и по своим размерам могли соперничать с механическими калькуляторами, однако их функции и скорость работы была значительно выше, особенно при умножении и делении.
Калькуляторы оборудовались кнопочной клавиатурой и 12-ти значным дисплеем на базе электронно-лучевой трубки.
Стоит отметить, что для отображения каждой из двенадцати чисел использовался свои дисплей с миниатюрной электронно-лучевой трубкой.
Однако этот калькулятор был не программируемый. И хоть он и больше походил на персональный компьютер, чем описанные выше калькуляторы, все же он был все еще очень далек от них.
Следующие 2.5 года после своего появления калькуляторы Anita были единственные настольные калькуляторы. Их было продано несколько десятков тысяч по всему миру при стоимости прядка 1000 долларов за шт. На смену калькуляторам Anita пришли транзисторные компактные калькуляторы Friden 130, IME 84 и Sharp Compet CS10A.
Следующие 2.5 года после своего появления калькуляторы Anita были единственные настольные калькуляторы. Их было продано несколько десятков тысяч по всему миру при стоимости прядка 1000 долларов за шт. На смену калькуляторам Anita пришли транзисторные компактные калькуляторы.
Первый среди транзисторных настольных калькуляторов был калькулятор IME 84, разработанный Итальянской компанией Industria Macchine Elettroniche. Его возможности и потенциал был гораздо шире, чем у калькуляторов Анита.
В том же году было выпущено еще несколько транзисторных калькуляторов. Например, Японский калькулятор Canon Canola 130 и Friden 130, разработанный Американской компанией Friden Calculating Machine Company.
В некоторых источниках первенство отдают Friden 130, но тут вопрос спорный, поэтому не будем в него углубляться. Остановимся на том факте, что в 1964 году появилось сразу несколько транзисторных калькуляторов со встроенной памятью, стеком и возможностью выполнения основных операций сложения, вычитания, умножения и деления.
Калькуляторы шаг за шагом расширяли свои возможности и уменьшали габариты. Хоть первые калькуляторы и не могли выполнять какие-либо программы, все зачатки к появлению таких возможностей были. И настольные калькуляторы с возможностью программирования не заставили себя ждать.
Первый такой калькулятор был разработан компанией Olivetti в 1965 году и назывался Programma 101. Он мог выполнять операции сложения, вычитания, умножения, деления, извлечения корня, определения модуля числа и выделения дробной части, так же он мот выполнять команды условного перехода. Благодаря наличию регистровой памяти и функции ввода небольших программ его возможности сильно расширялись.
В некоторых источников его даже называют первым персональным компьютером. Хотя, конечно до настоящего, полноценного компьютера ему было еще далеко, но написать программу и выполнить ее на Programma 101 уже было можно.
Программы в основном использовались для математического расчёта. Например, с помощью отдельной программы на этом калькуляторе можно было посчитать логарифм или решить несложную задачу.
К тому же в Programma 101 была предусмотрена запись программ на внешние носители – магнитные карты размером примерно 10см х 20см, что значительно упрощало с ним работу и позволяло приобретать и использовать уже готовые программы. На каждую такую карту можно было записать две программы.
Цена калькулятора была существенно – 3200 долларов. Но по сравнению с существующими на тот момент компьютерами была мизерной.
В общем, можно сказать, что Programma 101 первое персональное (предназначенное для личного использования) программируемое не профессионалами вычислительное устройство. Этот калькулятор вплотную приблизился к понятию Персональный компьютер и люди во всем мире, имевшие дело с Programma 101, уже начали всерьез задумываться о возможности создания и использования дома настоящих персональных компьютеров.
Возможность программирования электронных калькуляторов очень заинтересовала разработчиков и наряду с выпуском обыкновенных калькуляторов, выполняющих все базовые арифметические, тригонометрические и другие наиболее распространенные операции с числами, в отдельную нишу выделились программируемые калькуляторы.
Программируемые калькуляторы отличались от обычных (инженерных) калькуляторов наличием большого количества регистров памяти, интерфейсом для подключения внешних устройств, дополнительных модулей памяти и исполнительных устройств.
По своим возможностям наиболее развитые программируемые калькуляторы все больше стали напоминать персональные компьютеры и отличало их только узкая специализация, направленная на решение математических задач, что уменьшало их возможности, но некоторые энтузиасты умудрялись даже писать игры для таких «устройств».
Хорошим примером программируемых калькуляторов, вплотную приблизившихся к персональному компьютеру, можно считать калькулятор, разработанный в 1968 в США компании Hewlett-Packard - HP 9100A. Хорошо эту ситуацию описывает фраза одного их основателей Hewlett-Packard, Билла Хьюлетта: "Если бы мы назвали его компьютером, он был бы отвергнут нашими клиентами, компьютерными Гуру, поскольку он не был похож на компьютеры IBM (не был большим). Поэтому, мы решили назвать его калькулятор». Эта фраза красочно иллюстрирует существующую ситуацию на рынке вычислительной технике – пользователи еще морально не были готовы к появлению персонального компьютера и программируемые калькуляторы должны были исправить это.
Калькулятор HP 9100A позволял выполнять все арифметические действия, вычислять логарифм, квадратный корень, тригонометрические функции, в том числе гиперболические, и имел большой набор встроенных функций. Естественно этот калькулятор можно было программировать, а наличие логических функций и возможность подключения к принтеру или плоттеру значительно расширяли его возможности.
Кроме HP 9100A в мире производилось большое количество программируемых калькуляторов, в том числе и в России, например «Электроника Б3-21». Но не буду зацикливаться на калькуляторах, ведь наша статья посвящена персональным компьютерам.
Широкое распространение программируемых калькуляторов подготовило благодатную почву для появления персональных компьютеров и создало целую нишу на рынке из энтузиастов готовых собирать персональные компьютеры из отдельных блоков и писать для них программы.
Думаю можно смело сказать, что программируемые калькуляторы если и не явились прародителями персональных компьютеров, то во многом подготовили благоприятную экономическую ситуацию для появления первого персонального компьютера и гарантию, что фирма, которая выйдет на рынок с новым компьютером, не разорится и найдет своих клиентов.
1.2. Микро ЭВМ.
В то время как калькуляторы усложнялись, появлялась возможность их программирования и они все больше и больше становились похожими на персональные компьютеры, большие ЭВМ стремительно уменьшались в размерах, энергопотреблении и стоимости, при этом увеличивалась их надежность и производительность.
ЭВМ первого поколения занимали огромные комнаты, площадью несколько сотен квадратных метров. Так например ENIAС (Electronic Numerical Integrator and Computer) –созданный в 1946 году, весил 27 тонн, потреблял мощность 127 кВт, занимал площадь около 167 м2, при этом обладал производительностью 5000 операций в секунду. Среднее время работы до поломки составляло всего 20 часов.
ЭВМ второго поколения были уже заметно меньшего размера и обладали большей надежностью. Хорошим примером служит одна из самых популярных ЭВМ второго поколения – IBM 1401, созданная в октябре 1959 года и производимая до 1971 года. За это время было продано более 10000 различных модификаций этой ЭВМ.
IBM 1401 состояла из нескольких модулей:
- IBM 1401, вычислительный блок (собственно ЭВМ);
- IBM 1402,устройство чтения/записи перфокарт;
- IBM 1403,принтер;
- IBM 729, устройство чтения/записи на магнитную ленту (магнитофон), можно было подключать до шести магнитофонов;
- IBM 1210, устройство распознавания символов, нанесенных специальными магнитными чернилами (на фотографии отсутствует);
Вычислительный блок или можно его назвать ЭВМ был относительно небольшой и занимал площадь всего несколько квадратных метров. Разместить весь комплект оборудования (ЭВМ, принтер, магнитофоны и т.д.) можно было в небольшой комнате. При этом тактовая частота ЭВМ составляла 87 КГц, а операция сложения двух десятиразрядных чисел выполнялась примерно за 0.46 мс. Надежность данной ЭВМ на несколько порядков превосходило надёжность ламповых ЭВМ первого поколения.
Типовая конфигурация ЭВМ стоила порядка 370,000 долларов, что эквивалентно сегодняшним 2,3 млн. долларов. Как видите, хоть ЭВМ и уменьшились в размере и энергопотреблении, но цена на них все еще была заоблачной для использования дома, но достаточно низкой, чтобы более менее состоятельные предприятия могли позволить себе приобретать такие системы. ЭВМ вышли из стен специализированных научно исследовательских институтов и стали использоваться на больших заводах и компаниях. Все больше и больше людей знакомилось с их возможностями и преимуществами в работе.
Но настоящий прорыв в уменьшении габаритов, стоимости и энергопотребления и увеличения надежности и производительности больших ЭВМ произошел в 1964 году с появлением ЭВМ третьего поколения построенных на базе интегральных схем.
Уже первые ЭВМ третьего поколения оторвались далеко вперед по своим показателям от предшественников – ЭВМ второго поколения. Например, возьмем для сравнения, ЭВМ PDP8, разработанную компанией Digital Equipment Corporation (DEC) и представленную 22 марта 1965. Точнее будет сказать не ЭВМ, а серию ЭВМ: PDP-8, PDP-8/S, PDP-8/I, PDP-8/L, PDP-12, PDP-8/E, PDP-8/F, PDP-8/M, PDP-8/A, из которых первой была представлена ЭВМ PDP-8.
Мы остановимся на нескольких вариантах исполнения ЭВМ. Во-первых, на PDP-8, так как она была представлена первой. Эта ЭВМ основывалась на диодно-транзисторной логике, упакованной на картах Flip Chip. Габариты PDP-8 были следующие (см): 53х53х86 (ШхГхВ). Вес – 102 кг.
Существовало два варианта размещения ЭВМ – настольный и в стойке, продемонстрированные на рисунках сверху. Так же на рисунке приведена схема размещения ЭВМ в стойке и на столе из руководства по эксплуатации PDP-8.
При таких габаритах и потребляемой мощности (всего 780 Ватт) PDP-8 обладал сравнительно большой производительностью для своего времени. Операция сложения выполнялась за 3 мкс, вычитание – 6 мкс, умножение – 360 мкс, деление - примерно 460 мкс.
Стоила PDP-8 в базовой комплектации 18,5 тысяч долларов (в 1961 году, сейчас это сумма значительно существеннее) . Дополнительно к ней могли подключаться периферийные устройства, например телетайп. Всего за время существования серии ЭВМ PDP-8 было разработано более 60 различных периферийных устройств.
Как видите габариты ЭВМ были небольшие, еще сильнее они уменьшились с выпуском в 1966 году ее настольной версии - PDP-8/S.
Она хоть и была мене производительной (операция сложения занимала аж 32 мкс), но ее размеры были примерно: 43х69х23 см (ШхГхВ) и весила всего 38 кг. PDP-8/S могла устанавливаться и в специальную стойку, с местом для установки дополнительно оборудования.
В 1968 году была выпущена первая PDP-8 на интегральных микросхемах – миниатюрная и производительная модификация семейства ЭВМ PDP-8. Эта модификация ЭВМ имела индекс PDP-8/I. На рисунке изображено два варианта исполнения этой ЭВМ. Настольный вариант, для кабинетов и лабораторий и вариант в стойке.
Настольный вариант имел габариты (примерно) 60х50х76 (ШхГхВ) см. Стойка имела габариты(примерно): 53х68х170 (ШхГхВ) см. Габариты стойки были больше, так как в ней предусматривалось место для установки дополнительного оборудования.
Производительность ЭВМ была достаточно высокой, так сложение выполнялось за 3 мкс, вычитание – за 6 мкс, а умножение – за 360 мкс. Но главное это цена и габариты.
При цене в несколько десятков тысяч долларов такую ЭВМ могли себе позволить предприятия среднего размера.
Глядя на серию ЭВМ PDP-8 можно смело сказать – что это настоящие мини ЭВМ, от которых остался один шаг до персонального компьютера. ЭВМ этого семейства были настоящими предвестниками появления персонального компьютера.
Мини и микро ЭВМ разрабатывались и в СССР. Хорошим примером удачной разработки мини-ЭВМ служит Машина Инженерных Расчетов (сокращенно МИР) созданная в 1965 году Институтом кибернетики Академии наук Украины, под руководством академика В. М. Глушкова.
Это была одна из первых в мире серийно выпускаемых мини ЭВМ. В 1968 году она была удачно модернизирована и долго использовалась в учебных заведениях, научно исследовательских институтах, конструкторских бюро и так далее.
ЭВМ Мир-1 была все еще достаточно громоздкой и весила около 400 кг, потребляла порядка 1.5 КВт при быстродействии 200-300 операций в секунду.
С этой ЭВМ связан один примечательный случай. На выставке в Лондоне в 1967 году в первый и последний раз ЭВМ нашей разработки была куплена американской фирмой, а именно – IBM, правда не для использования по прямому назначению, а в качестве аргумента в «патентной войне», чтобы доказать своим конкурентам, что не они первые придумали принцип ступенчатого микропрограммирования. Кстати, этот принцип мы применили в ЭВМ Мир не впервые, еще раньше он применялся в ЭВМ "Промшь", запущенной в серийное производство с 1963 года.
Глядя на популярность Мини и микро ЭВМ, таких как PDP-8,. постепенное снижение их стоимости и габаритов производители стали задумываться о возможности разработки таких компьютеров, которые могли бы приобретать простые пользователи и использовать их в домашних условиях.
Первыми попробовать себя в новом сегменте рынка решила компания Honeywell, представившая в 1969 году так называемый «Кухонный компьютер» H316 – первый компьютер предназначенный для домашнего использования.
Хоть официальное название компьютера и было «настольный компьютер H316» он быстро заслужил смешное прозвище «Кухонный компьютер» из-за своего странного предназначения, разрекламированного в компанией Honeywel. А предназначался он для хранения рецептов и рекомендаций по готовке.
Продавался H316 с небольшой базой данных состоящей из нескольких рецептов, но примерно за 100 долларов можно было расширить ее до 1000 рецептов.
Считать этот компьютер первым специализированным персональным компьютером конечно же нельзя. Никакие домохозяйки им не пользовались, так как чтобы запрограммировать его и вообще использовать требовались немалые познания в области электроники и доподлинно неизвестен ни один случай покупки «Кухонного компьютера» частным лицом. Это и неудивительно стоил он немалых денег – порядка 11000 долларов. На такую сумму можно было купить 3-4 приличных автомобиля, а книгу с рецептами за несколько долларов можно было купить и в книжном магазине. Да и персональным его с трудом модно было назвать – размером с небольшой стол и весом более 45 килограмм он уступал по «персональности» многим мини ЭВМ того времени.
Так что «Кухонный компьютер» можно рассматривать только как рекламную акцию компании Honeywell, но и это интересный показатель, свидетельствующий о скором завоевании мира персональными компьютерами.
Все описанные выше примеры мини ЭВМ все еще нельзя отнести к персональным компьютерам. Если по габаритам и потребляемой мощности они физически могли функционировать в домашних условиях, то по цене они не как не могли быть персональными.
Если для покупки компьютера нужно потратить сумму сравнимую с покупкой нескольких автомобилей, то такой компьютер мало кто мог себе позволить и даже самые рьяные энтузиасты предпочитали покупке такого компьютера приобретение продвинутых программируемых калькуляторов. Но все изменилось в 1971 году появлением ЭВМ Kenbak-1.
Kenbak-1 был разработан Джоном Бланкенбейкер из корпорации Kenbak и стоил всего 750 долларов. Но, несмотря на низкую цену, с 1971 по 1973 год было продано всего несколько десятков образцов этого компьютера, затем производство компьютера остановилось.
Стоит отметить, что корпорация Kenbak появилась только после создания компьютера Джоном Бланкенбейкер. Разработка прототипа компьютера и его тестирование, да и вообще разработка всего проекта была выполнена лично Бланкенбейкергом, причем первый образец Бланкенбейкер собирал у себя в гараже буквально на коленке (как в последствии и легендарные создатели корпорации Apple, разработавшие первый компьютер под маркой этой фирмы у себя в гараже). И только после демонстрации Kenbak-1 в 1971 году на конференции учителей старших школ и получении нескольких заказов Джон Бланкенбейкер зарегистрировал свою торговую марку и фирму.
Вычислительный модуль Kenbak-1 был основан на дискретных TTL элементах, и фактически представлял собой TTL-вариант центрального процессора. Процессор на одном кристалле появился спустя год, а спустя пять лет появилась первая персональная ЭВМ на базе микропроцессора.
Kenbak-1 был 8-разрядный, имел всего 256 байт памяти и при тактовой частоте 1 Мгц обладал производительностью всего 1000 инструкций в секунду из-за медленного доступа к памяти . В общем, технические характеристики были более чем скромные
Программировалась машина с помощью восьми кнопок расположенных на лицевой панели, с помощью которых поочередно загружалась в память программа, состоящая из восьмибитных инструкций (машинного кода). Вывод результат осуществлялся с помощью лампочек расположенных над кнопками ввода программы.
Слабая маркетинговая компания, ориентирование Kenbak-1 как компьютера для средних школ для изучения программирования (у школ был слишком маленький бюджет дл массовой закупке компьютеров да и слишком в новинку это было в начале семидесятых голов), отсутствие навыков бизнесмена у Джона Бланкенбейкера привели к быстрому закрытию компании Kenbak, просуществовавшей всего год и продавшей всего 40 экземпляров компьютера.
Но эти 40 экземпляров, использовавшие в школах, подготовили огромное количество молодых людей увлекшихся программированием и вычислительной техникой, и сыграли немаловажную роль в популяризации персональных компьютеров. И если забежать чуть-чуть вперед и посмотреть на признанного лидера в споре за звание первого персонального компьютера, на Альтаир 8800, то внешне вы найдете много сходного. Он так же как и Kenbak-1 программировался с помощью кнопочного ввода машинных инструкций, результат также отображался в виде загорающихся лампочек, но был несколько «мощнее» и пользовался огромной популярностью, то есть стал народным «персональным компьютером». Но Kenbak-1 – это то устройство, которому крупнейшие компьютерные музеи отдают право именоваться "первым персональным компьютером".
Еще одним ярким претендентом на звание первого компьютера является Xerox Alto, разработанный в 1973 году компанией Xerox. Он разительно отличался от Kenbak-1:
- во первых, он был оборудован монохромным монитором разрешением 606x808,
- во вторых, для управления компьютером и ввода данных использовались мышь и клавиатура,
- в третьих, в состав процессора входила сетевая карта поддерживающая протокол Ethernet и это при том, что повсеместное использование сетей начнется почти двадцать лет спустя,
- в четвертых, Xerox Alto был гораздо мощнее: в секунду он мог выполнять до 400000 операций, имел 128 кб оперативной памяти (с возможностью расширения до 512 Кб), встроенный жесткий диск со сменным картриджем на 2,5 Мб.
Все это, естественно, повлияло и на габариты компьютера. Xerox Alto в несколько раз превосходил современный персональный компьютер.
Но не размеры и производительность главное. Главное то, что у Xerox Alto были все привычные атрибуты персонального компьютера - клавиатура, мышка и монитор. Работать было с ним гораздо, удобнее чем с его предшественниками - Kenbak-1, PDP-8, и другими. Кроме этого у Xerox Alto был оконный интерфейс!
Xerox Alto можно было бы отдать первенство в праве называться персональным компьютером, ведь он так похож на те компьютеры которые стоят у нас дома сегодня. Но есть одно но. Xerox Alto – это всего лишь прототип. Он некогда не производился серийно и те машины, которые были произведены, использовались в основном в самой компании Xerox или в исследовательских институтах.
Несмотря на это, Xerox Alto внес весомый вклад в развитие вычислительной техники и во многом приурочил появление персональных компьютеров в том виде, в котором они сейчас. И если бы Xerox Alto не появился бы на свет в начале семидесятых годов, возможно, что интерфейс персональных компьютеров и сами персональные компьютеры выглядели бы сейчас иначе. Ведь Xerox Alto несомненно оказал сильно влияние на многих разработчиков и пользователей персональных компьютеров и направил их идеи в определенное русло.
Xerox Alto был не единственным миникомпьютером оснащённым ЭЛТ-монитором. В мае того же (1973) года компанией Wang Laboratories был представлен миникомпьютер Wang 2200.
Wang 2200 оснащался небольшим монохромным ЭЛТ монитором со встроенной клавиатурой и накопителем на сменной кассете с магнитной лентой. Но мышка в состав компьютера не входила. Внешне Wang 2200 очень похож на персональный компьютер и был выпущен довольно большой партией.
Хотя Wang 2200 можно было использовать как персональный компьютер, он стоил слишком дорого для этого.
Да и позиционировался в основном как вычислительная система для малого бизнеса, так как позволял организовывать среднего размера терминальные сети с доступом к единой системе хранения данных.
Каждый компьютер позволял подключать до шестнадцати рабочих станций (терминалов) и различные периферийные устройства. При этом к одной дисковой системе данных могло подключаться до 15 компьютеров Wang 2200, что позволяло организовать вычислительную систему состоящую из 240 распределённых терминалов с единой базой данных. Это полностью обеспечивало вычислительными ресурсами небольшое предприятия за сравнительно небольшую цену, в среднем в два раза меньшую, чем требовалось для организации алогичной системе на базе вычислительной техники других производителей.
Вычислительные системы на базе Wang 2200 пользовались популярностью и со временем совершенствовались. Всего за время существования вычислительных систем Wang 2200 и ее модификаций было изготовлено и продано около 65000 экземпляров.
Хоть Wang 2200 и не стал первым массовым персональным компьютером, он очень много сделал для популяризации вычислительной техникой. Работая в офисе на сравнительно недорогих компьютерах, пользователи все больше задумывались и мечтали о персональном компьютере у себя дома.
Как вы видите, в конце шестидесятых – начале семидесятых годов к появлению персонального компьютера стремительно вели две дороги. Эта мини и микро ЭВМ и продвинутые программируемые калькуляторы, которые подготовили все условия и просто сделали появления персонального компьютера неотвратимым фактом. Но настоящий персональный компьютер не мог появиться без разработки в ноябре 1971 года первого процессора, но об этом в следующей главе.
1.3. Микропроцессоры.
Появлению массовых, серийно производимых персональных компьютеров предшествовало появление первого процессора. Точнее сказать не предшествовало, а сделало возможным создание дешевого, малогабаритного и производительного персонального компьютера в том виде, который мы имеем сейчас.
Первый процессор, а точнее линейка из трех модификаций процессоров компании Intel (C4004, D4004, P4004) и в последствии их клонов от других фирм, был выпущен 15 ноября 1971 года. С историей появления и развитием процессоров этой фирмы можно ознакомиться здесь.
Это был четырехразрядный процессор с тактовой частотой – 740 КГц, и быстродействием – 92000 операций в секунду, состоящий из 2250 транзисторов.
Изначально процессор предназначался для замены набора узкоспециализированных микросхем, используемых в калькуляторах и других примитивных вычислительных машинах. Так как микросхемы были узкоспециализированными, то для каждого нового устройства приходилось либо дорабатывать их, либо выпускать новые типы микросхем. В частности, для калькуляторов в среднем использовалось 12 таких микросхем. Тед Хофф предложил заменить часть микросхем универсальной микросхемой – процессором, который мог использоваться в различных устройствах без доработок.
Путь от идеи к созданию устройства занял почти два года, и в результате появился первый процессор компании Intel – Intel 4004. Однако это был не самый первый процессор. Незадолго до этого, в 1970 году, военными был разработан процессор F14 CADC, но он был долгое время засекречен. Поэтому процессор компании Intel считается первым коммерчески доступным однокристальным процессором.
Со временем процессоры совершенствовались. В 1972 году была выпущена линейка процессоров Intel 4040 с увеличенным объемом памяти и поддержкой прерываний. В этом же году, несколько месяцев спустя, была создана серия восьмиразрядных процессоров Intel 8008. Но самое главное событие произошло в 1974 году. Был выпущен процессор (линейка модификаций процессоров) Intel 8080.
Эти процессоры были разработаны Федерико Фаггини (Federico Faggin) и Масатоши Шима (Masatoshi Shima). Существовало множество клонов этой линейки от других фирм (AMD, Eastern Bloc, Mitsubishi, NEC, Texas Instruments и многих других), в том числе клоны, производимые в СССР (580VM80).
Процессоры производились по технологии – 6 мкм, содержали 6000 транзисторов, размещенных в 40-контактном керамическом корпусе. Они имели 16-разрядную шину адреса и 8-разрядную шину данных, адресуемую память – 64 Кб, количество инструкций – 80, тактовую частоту – 2 МГц, производительность – до 500 000 операций в секунду. Помимо самого процессора, компания Intel разработала целый набор микросхем (арифметический сопроцессор, тактовый генератор, формирователи шин, таймера, контроллеры периферийных устройств и т.д.), облегчающих использование процессора.
Именно на базе этого процессора в 1975 году был создан первый, коммерчески распространяемый компьютер Альтаир 8800. Если не считать тех «персональных компьютеров» которые были описаны в разделах статьи «Программируемые калькуляторы» и «Микро-ЭВМ».
2. Первые персональные компьютеры.
Первым персональным компьютером принято считать Альтаир 8800, созданный в 1975 году, хотя это утверждение и не незыблемо. Ведущим разработчиком Альтаир 8800 был американский инженер Генри Эдвард Робертс основатель фирмы MITS (Micro Instrumentation and Telemetry Systems) расположенной в городе Альбукeрк, штат Нью-Мексико.
Внешне Альтаир 8800 сильно отличался от современных персональных компьютеров. К нему не прилагалась не клавиатура, не мышка, не монитор. Да и возможности его были очень ограничены. Обладая всего 256 байтами оперативной памяти, он не мог решать мало-мальски серьезные задачи. Но все же Альтаир 8800 пользовался огромной популярностью, и, несмотря на свои ограниченные возможности, он вдохновил множество энтузиастов, которые самостоятельно, из купленных комплектующих, собирали компьютер, вооружившись отверткой и паяльником. И разрабатывали небольшие программы, которые затем скрупулезно, в двоичном виде байт за байтом водили в память компьютера с помощью переключателей и наблюдали результат выполнения работы своих программ в виде загорающихся лампочек на переднем табло компьютера.
Альтаир 8800 продавался не толков в виде набора деталей за 439 долларов, но и уже собранном виде, правда, несколько дороже – за 621 доллар.
В обоих случаях цены на Альтаир 8800 были смешные. Только один процессор Intel 8080 в розничной торговле стоил 360 долларов. Так что заказы на комплектующие и уже готовые компьютеры посыпались как из рога изобилия и во много раз превысили возможности фирмы MITS. Так за первые несколько месяцев накопилось более 4000 заявок, при том, что фирма MITS за год могла удовлетворить не более 800. Этим не замедлили воспользоваться конкурирующие компании, которые стали производить и продавать Альтаир 8800, и очень быстро появилась целая сеть магазинов, специализирующаяся на продаже Альтаир 8800 и различных запчастей и комплектующих к ним.
Популярность компьютера все время росла. Через несколько месяцев Пол Аллен и Билл Гейтс создали интерпретатор Бейсик для Альтаир 8800. Однако тут не обошлось без проблем. Для полноценного функционирования интерпретатору требовалось минимум 4 кб оперативной памяти, в то время как базовая комплектация Альтаир 8800 содержала всего 256 байт памяти. Но Альтаир 8800 содержал дополнительные слоты для плат расширения, например в выпущенной в 1976 году модификации компьютера (Альтаир 8800bt) было аж 18 портов расширения. Поэтому в экстренном порядке была разработана карта памяти на 4 кб.
Но не менее важной проблемой Альтаир 8800 – было отсутствие постоянного запоминающего устройство. С таким трудом вводимые программы и результаты их работы невозможно было сохранять. По этому следующим глобальным усовершенствованием первого персонального компьютера был ввод системы хранения данных. Опять-таки Пол Аллен и Билл Гейтс смогли оборудовать Альтаир 8800 дисководом с гибким магнитным диском. Это хоть был и дорогой способ хранения данных, но по сравнению с другими существующими методами – надежный и удобный.
Все это значительно расширило возможности Альтаир 8800 и еще больше повысило его популярность.
Однако, из-за сильной спешки при создании карт памяти они работали со сбоями и не позволяли подключать одновременно несколько карт памяти. Это дало возможность конкурирующим фирмам, таким как Processor Technology, приступить к созданию своих карт памяти и других плат расширения для Альтаир 8800 и несколько подвинуть позиции MITS на рынке персональных компьютеров.
Со временем все больше компаний стали производить комплектующие для Альтаир 8800 и разрабатывать программное обеспечение для пользователей компьютера.
Фирма MITS все больше выпускала из своих рук ситуацию и теряла прибыли из-за конкурентов. Она неоднократно предпринимала различные попытки вернуть себе лидирующие позиции на уже сложившемся рынке персональных компьютеров, но все они не имели успеха. Так, например, была выпущена новая модификация персонального компьютера Altair 680 на базе процессора Motorola / AMS 6800.
Дела компании MITS шли все хуже и хуже. Ведя сразу большое количество направлений в разработке, компания не могла должным образом контролировать качество своей продукции и несла большие издержки. Продукция MITS теряла популярность. В конце концов, Эдвард Робертс продал MITS компании Pertec, что означало конец для бренда Альтаир 8800. Через два года после продажи MITS была закрыта, а Эдвард Робертс полностью порвал все связи с миром вычислительной техники, закончил медицинскую школу и стал врачом. Но Альтаир 8800 свое дело уже сделал, ознаменовав эру персонального компьютера.
Вскоре после появления Альтаир 8800 мир увидели такие персональные компьютеры как: SWTPC 6800, KIM-1, Apple I, TRS-80, Commodore PET и многие другие.
3. Эра персонального компьютера или IBM PC.
К концу 70-х годов персональные компьютеры набрали популярность настолько, что уже стали заметно влиять на спрос на большие ЭВМ и мини ЭВМ. Это не могло не обеспокоить таких гигантов по разработке и производству больших ЭВМ, как IBM. В результате, в 1979 году, в компании IBM было принято решение попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров.
Отнеслись к этой работе как к небольшому эксперименту, все еще не веря в огромные перспективы персональных компьютеров. Таких работ, по созданию нового оборудования в IBM ежегодно проводились чуть ли не десятки, по этому руководство IBM не уделяло особого внимании разработке ПК и предоставило подразделению занимавшемуся этой работой невиданную свободу. В частности, для экономии средств, разрешила использовать в первом персональном компьютере узлы и блоки уже разработанные другими фирмами.
Воспользовавшись свободой действия, подразделение сполна использовала свой шанс. Новый компьютер, впервые в истории, решили разрабатывать на базе нового 16-ти разрядного процессора Intel 8088 и делать не единым целым, как делали все предшественники, а состоящим из отдельных легко заменяемых модулей, собираемых вместе аналогично детскому конструктору. Причем способ соединения отдельных блоков в единое целое не держались в секрете и был доступен всем желающим.
Впоследствии этот принцип лег в основу так называемой открытой архитектуре, которой сейчас следуют подавляющее большинство производители комплектующих к персональным компьютерам.
Это был гениальный шаг со стороны разработчиков IBM. Ведь какой бы современный и технологический компьютеры они не создали бы, держа в секрете его архитектуру, он бы через 1-2 года устарел и был бы забыт среди сотни схожих с ним конкурентов.
Использование открытой архитектуры сподвигло огромное число небольших фирм включиться в работы по созданию узлов для нового компьютера, получившего название IBM PC и увидевшем свет в августе 1981 года.
Очень немногие производители в одиночку смогли что-либо противопоставить компьютеру, набирающему семимильными шагами популярность, а точнее сказать принципу организации персональных компьютеров, начало которому положила компания IBM PC. Сейчас такие компьютеры ("совместимые с IBM PC") составляют около 90% всех производимых в мире персональных компьютеров (не считая рынка мобильных устройств).
Но новый принцип организации сыграл злую шутку и с самой компанией IBM. Небольшие фирмы, пользуясь наработками IBM, стали производить свои комплектующие для IBM PC и зачастую они были дешевле и появлялись раньше чем разработки от IBM, из-за того, что компании приходилось нести большие накладные расходы на содержание огромного штата и мощностей по производству.
Очень скоро другие фирмы перестали довольствоваться ролью производителей комплектующих и начали сами собирать компьютеры, совместимые с IBM PC.
Но не только аппаратный принцип построения сделал популярным компьютер IBM PC. Заметную веху в истории оставила и операционная система, разработанная для этого компьютера.
Чтобы люди охотнее покупали компьютеры, требовалось сделать управление им как можно более простым. Эта задача была поручена небольшой фирме Microsoft. Ныне Microsoft стала повсеместно известной, крупнейшей фирмой по производству программного обеспечения.
Популярнейшей операционной системой для 8-разрядных персональных компьютеров в то время была CP/M-80 (Control Program for Microcomputers) фирмы Digital Research, но 16-разрядному компьютеру требовалась новая операционная система.
Фирма Digital Research была не готова предложить IBM 16-разрядную операционную систему. А фирма Microsoft, тем временем, успела приобрести права на 16-разрядную систему 86-DOS у компании Seattle Computers Products. 86-DOS представляла собой клон CP/M от Digital Research, портированный для использования на процессоре 8086 и содержащий всего два отличия от оригинала: улучшенную логику буферизации дисковых секторов и новую файловую систему FAT12.
Microsoft переработала 86-DOS, и под маркой MS-DOS предложила фирме IBM.
В августе 1981 года MS-DOS 1.10/1.14, лицензированная корпорацией IBM под наименованием PC DOS 1.0, начала поставляться с новыми персональными компьютерами IBM PC. Для сторонних производителей Microsoft предлагала версию DOS под именем MS-DOS.
Программы, разработанные для CP/M-80 оказалось достаточно легко модифицировать для работы под MS-DOS.
В результате MS-DOS очень быстро стала популярной и на протяжении десятка лет модернизировалась и была самая используемая среди IBM PC совместимых компьютеров.
И так, новый принцип построения персонального компьютера – открытая архитектура, простая и удобная в использовании операционная система и быстро расширяющейся набор программного обеспечения, совершили настоящий прорыв в становлении персонального компьютера и ознаменовали новую эру в вычислительной технике, эру персонального компьютера.
На этом я закончу рассказ об истории развития персонального компьютера, кому будет интересно хронологию появления новых моделей компьютеров, их краткое описание и фотографии можно будет посмотреть в новом разделе «Музей».
