Появление и развитие персоональных эвм
упомянуть несколько событий, ставших важными вехами в истории
науки, чтобы представить себе полную картину в ее перспективе.
ИСТОРИЯ ПЕРСОНАЛЬНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Одним из самых важных достижекий, которые привели к
революции в персональных компыотерах, было изобретение
полупроводника или транзистора в 1948 году. Этот подвиг
совершили инженеры фкрмы Веll Laboratories Джон Бардин,
Вальтер Бреттейн и Вильям Шокли.
Транзистор, который является не более чем
гвердотельным электронным переключателем, заменил гораздо
большие по размерам электронные лампы и потреблял
значительно меньше энергии, выполняя ту же работу, что и
лампа. Таким образом, компьютерная система, построенная на
транзисторах, была много меньше и гораздо эффективней.
Лампа также могла выполнять роль переключателя, однако была
неэффективной в том качестве. Она потребляла большое
количество электроэнергии и выделяла большое количество тепла,
которое было важной проблемой в ранних системах. Кроме этого,
лампы были чрезвычайно ненадежные, примерно одна поломка
каждые два часа или около того для больших систем.
Переход на транзисторы положил начало миниатюризации,
которая сделала возможным появление современных портативнык
ПЗВМ, которые питаются от батареек, имеют большую
вычислительную мощь, чем многие ранние системы, которые
занимали комнаты и потребляли огромное количество энергии.
В 1959 году инженеры фирмы Техаs Instruments поняли, как
разместить несколько транзисторов на одной основе или подложке
и соединить эти транзисторы без проволоки. Так родилась
иигегральная схема или ИС. Первая интегральная схема содержала
tолько 6 транзисторов, а процессор Intel 80386, который
иcпользуется во многих современных системах, имеет 280000
транзисторов. Современная ИС может быть создана из миллионов
транзисторов.
B 1969 году фирма Intel внесла волнение в злектронную
индустрию, выпустив ИС с памятью 1 Кбит, которая была намного
больше любой другой, имевшейся в то время. Из-за успеха этой
фирмы в разработке и производстве микросхем с ней связалась
японская фирма Busiсомр, производящая калькуляторы и
предложила выпустить 12 микросхем для одного из своих
калькуляторов. Инженеры фирмы Intel взяли 12-чиповую
разработку и объединили все желаемые функции и возможности
в одной родовой многоцелевой микросхеме. Эта ИС отличалась
от предыдущих разработок, которые были запрограммированы ддя
одной цели с помощью встроенных инструкций. Концепция состояла
в том, чтобы сконструировать почти полное вычислительное
устройство на одной микросхеме. Таким первым микропроцессором
был Intel 4004 четырехбиtовый микропроцессор, появившийся в
1971 году. Его преемником был процессор 8008 - восьмибитовый
микропроцессор, появившийся в 1972 году.
1973 году были разработаны некоторые из первых комплектов
микропроцессоров, основывавшихся на процессоре 8008. Эти
комплекты представляли собой немного больше, чем
демонсграционные средства и не могли делать многого, за
исключением мигания огоньками. В конце 1973 года фирма Intel
выпустила пррцессор 8080, который был в 10 раз быстрее, чем
8008, и мог адресовать 64К памяти. Это был один из прорывов,
которого ожидали персональные компьютеры.
В январе 1975 года журнал "Популярная электроника" сообщил
о том, что компания МITS приступила к выпуску комплекта Аltair,
который обычно считается первым персоналыным компьютером.
Эеот комплект включал процессор 8080, источник питания,
переднюю панель с огромным количеством лампочек и огромной
пзмятью в 256 байт (не килобайт). Комплект продавался за 395
долларов и должен был собираться. Этот компьютер включал
открытую архитектуру (разъемы), которые позволяли подклюнауь
внешние устройства и дополнительные ресурсы, не входящие в
стандартный набор. Новый процессор вдохновил другие компании
писагь программы, включая операционную систему СР/М (Сontrol
Рrogram for Мiсroprocessor - Управляющая Программа для
Микропроцессоров) и первую версию Microsoft BASIC.
После этого дела действительно стали продвигаться. Фирма
IВМ выпустила свой первый "персональный компьютер" в 1975 году.
Модель 5100 имела 16 K( памяти, встроенный интерпретагор ВАSICa
и встророенный кассетный лентопротяжный механизм, который
используется в качестве запоминающего устройства. А какой была
его стоимость? Только 9000 долларов! Эта цена поставила эту
систему за пределы осковного рынка персональных компьютеров,
на котором доминировали эксперимен~аторы (кустари), которые
создавали дешевые наборы (500 долларов или около того) в
качестве хобби. Не стоит даже говорить, что эта система была
неконкурентноспособна на Таком рынке и продавалась не очень
хорошо. За моделью 5100 последовали модели 5110 и 5120,
дрежде чем фирма выпустила (ВМ РС (который назывался
моделью 5150).
В 1976 году новая компания - Аррде Сomputer - выпустила
компьютер Аррlе 1, стоимостью 695 долларов. Эта система
состояла из главной платы, привинченной к куску клееной фанеры.
Корпус и источник питания не входили в набор: покупатели
должны были сами позаботиться о них. Только небольшая партия
этих компыотеров была сделана, и сегодня за такие вещи
коллекционеры платят более 20000 долларов. За компьютером
Apple 1 в 1977 году последовал Арр1е 2(. Из-за своега огромного
пеха компьютер Аррle 2 помог установить стандарты почти для
всех основных миkрокомпьютеров, которые затем выпускались,
включая IВМ РС.Hа фоне этой деятельности происходило выдвижение
компьютера IBM РС. В 1980 году мир микрокомпьютеров разделился
на две основные фракции. Первая была представлена компьютером
Аррlе 2, который имел много последователей среди пользователей
и гигантское программное обеспечение, которое возрастало с
фантастической скоростью. Существовали также и все системь,
которые развились из первоначального компьютера Аltair фирмы
MITS. 3tи системы были совместимы друг с другом и отличались
по своему использованию операционной системы СР/М и
разъемов расширения, которые следовали стандарту S-100
(раэьем со 100 иголками). Хотя эtи системы создавались
различными фирмами и продавались под различными названиями,
все они использовали одно и то же программное обеспечение и
подключаемые с помощью разъемов аппаратные средства.
ПЕРСОНАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ ФИРМЫ IВМ
В конце 1980 года маленькая группа, названная Entry Systems
Division, была образована в составе фирмы IВМ. Первоначальйый
штат состоял из 12 человек (инженеров и конструкторов) под руко-
водством Дона Эстриджа. Главным конструктором "команды" был
Льюис Эггебрехт. Это подразделение получило задание- разработать
первый реальный ПК фирмы IВМ.
Фирма IBМ считала,что система 5100, разработанная в 1975 го-
ду, является "разумным" программируемым терминалом, а не настоя-
щим компьютером, хотя она действительно была компьютером.
Эстридж и группа конструкторов быстро разработали проект и специ-
фикации новой системы. Группа изучила рынок, который оказал ог-
ромное влияние на проект IВМ РС. Конструкторы смотрели господ-
ствующие стандарты, изучили другие успешные системы и включили
все эти особенности -- и даже больше -- в новый ПК. Фирма IВМ
была готова производить систему, которая идеально заполнила свою
нишу на рынке ЭВМ.
После танго, как параметры для проекта были определены с
Помощью изучения рынка, фирма IВМ была в состоянии пройти
путь от идеи до выпуска системы за один год. Компания
совершила этот подвиг, прибегнув к покупке максимального
соличества компонентов у внешних продавцов. Например, фирма
IВМ выдала контракт на разработку языков программирования и
операционной системы маленькой компании Мicrosoft. (Сначала
фирма IВМ предлагала сотрудничество фирме Digital Research,
которая написала СР/М, однако, та не заинтересовалась сделкой.
фирма Мicrosoft заинтересовалась и сейчас она стала одной из
крупнейших в мире в области программного обеспечения). Кроме
помощи в быстром выпуске конечного продукта, использование
внешних продавцов было открытым приглашением к дальнейшей
поддержке системы. Так это и случилось.
Дебют IВМ РС, использующего РС 005, состоялся во вторник,
августа 1981 года. В этот день новый стандарт занял свое
место в комкьютерной индустрии. С тех пор фирма IВМ продала
более чем 10 миллионов РС, и РС вырос в целое семейство
компьютеров и внешних устройств. Для этого семейства написано
больше программных продуктов, чем для любой другой системы,
имеющейся на рынке.
КОНЦЕПЦИЯ "ОТКРЫТОЙ АРХИТЕКТУРЫ"
До появления ПК IВМ все модели микрокомпьюте-
ров имели закрытую архитектуру. Это означало, что
аппаратные средства компьютера жтавались для ко-
нечного пользователя "вещью в себе": любая их моди-
фикация требовала достаточно высокой специальной
квалификации в области электроники. Совершенство-
вание микрокомпьютера оставалось уделом профес-
сионалов-разработчиков, а пользователям приходи-
лось довольствоваться тем, что они приобретали. С
того момента, когда на корпусе микрокомпьютера при
его сборке был завернут последний винт, система была
обречена на необратимое старение. Безусловно, это не
означало кризисного положения в производстве ПК,
но спрос на них (и, соответственно, объем производст-
ва и сбыта) был весьма невелик, а производительность
не могла быть даже сравнима с профессиональными
мини-ЭВМ. Именно поэтому первоначально их чаще
называли "домашними", а не "персональными".
Фирма 1ВМ произвела в этой области настоящий
переворот. Так как еще до появления ее первого ПК
1ВМ была фирмой-производителем больших вычисли-
тельных систем и мини-ЭВМ, она просто перенесла
модульный принцип их построения в структуру ПК.
Именно в этом смысле его открытая архитектура до-
пускает (не сказать бы -- "побуждает".) замену до-
полнительных устройств на новые при старении
прежних. Это качество поддерживается строго соблю-
даемым правилом, выработанным производителями
аппаратных и программных средств: все новые устрой-
ства и программы должны быть совместимыми по
принципу "сверху -- вниз", то есть последующие вер-
сии должны обслуживать все ранее существовавшее.
Например: пользователь приобрел ПК IВМ с моно-
хромным (одноцветным) монитором и таким же
видеоконтроллером (контроллером, который управ-
ляет монитором). Через 1-2 года на рынке появился
цветной контроллер. Даже неспециалист в состоянии
извлечь из системы устаревшее устройство и заменить
его новым. Еще через 2 года появился улучшеиный
цветной графический контроллер. Пользователь
вновь заменяет лишь один из компонентов ПК и так
далее. Преимущества подобнот подхода очевидны:
во-первых, нет необходимости в замене системы в це-
лом, если возможно ее обновление "по частям", во-
вторых, совершенствование ПК становится уделом са-
мого пользователя, который вследствие своей бли-
зости к конкретному применению ПК лучше представ-
ляет себе, что требуется от системы, а в-третьих, про-
цесс ремонта сводится к замене не отдельного элемен-
та, а устройства в целом, что можно щелать намного
быстрее.
Именно вследствие удачного конструктивного
решения через короткий сро~ после рождения IВМ РС
(IВМ Реrsonal Соmputer -- ПК IВМ) началось лавино-
образное нарастание производства ПК, совместимых с
оригинальной моделью. Достаточно сказать, что
производитель прежде весьма популярных микроком-
пьютеров TRS-80 -- фирма Таndу Corporation -- до-
статочно быстро освоила производство IВМ-совмести-
мых ПК, эффективно переориентировав производст-
во. Модели ПК выпускаются и другими фирмами. Как
правило, они полнжтью совместимы с соответству-
ющими моделями IВМ, но стоят дешевле (иногда весь-
ма значительно). Это семейство микрокомпьютеров
полччило название "клона" IВМ. Так как сам по себе
принцип открытой архитектуры не подлежит автор-
ской и патентной защите, то вследствие "клонирова-
ния" ПК сторонними производителями фирма IВМ на-
чала быстро утрачивать монополию на контроль рын-
ка ПК и терять доходы. Только тоща специалисты IВМ
поняли, насколько замечательное решение они пред-
ложили. Можно сказать, что в этом отношении фирма
сработала частично протцв себя, но от этого выиграли
потребители. Любая из моделей "клока" оказывалась
в конечном счете лучше своего прототипа (по быстро-
действию, дизайну и т.д.), то есть IВМ как бы иници-
ировала процесс разработки очередного ПК, а затем
другие производители всесторонне совершенствовали
каждую из моделей. Неудивительно, что к настояще-
му моменту IВМ, имея в руках весь арсенал сверхсов-
ременных технологий, является хоть и самым круп-
ным, но не самым популярным производителем ПК
своей собственной архитектуры; и совсем не ее модели
занимают первые места в рейтинге ПК.
Первая модель ПК IВМ -- IВМ РС IВМ Реrsоnal Соmрuter
использовала микропроцессор Intel 8088 и имела 64
КБ оперативной памяти, магнитофон для загруз-
ки/сохранения программ и данных, дисковод и встро-
енную версию языка BASIС.
Через короткий отрезок времени эта модель была
усовершенствована.
Новая модификация получила название "расширенного"
ПК -- IВМ РС/ХТ (Рersonal Соmрuter/еХТеnded version.
Производители отказались от использовании
магнитофона в качестве накопытелм информации, до-
бавили второц дисковод гибких дисков, а также во-
зможность использования жесткого диска емкостью
10-30 МБ. В настоящее время наличие жесткого диска
в ПК ХТ является практически обязательным. Модель
базировалась на использовании того же микропроцес-
сора -- intel 8088.
IВМ РС/АТ
Вследствие естественного прогресса в области раз-
работки и производства микропроцессорной техники
фирма Intel -- постоянный партнер IВМ -- освоила
выпуск новой серии процессоров -- Intel 8028б.
Соответственно появилась и новая модель ПК IВМ.
Она получила название IВМ РС/АТ (Рersonal Computer/
Аdvanced Technology) -- "ПК усовершенствованной
технологии". В связи с использованием нового
микропроцессора производительность системы воз-
росла более чем вдвое. Она укомплектована дисково-
дами гибкихдисков нового типа (с угроенным объемом
хранимой информации}, жестким диском от 4О МБ и
выше. Шина ПК расширена до 16 бит.
PS/2
Накал конкурентной борьбы заставил разра-
ботчиков IВМ в конечном счете отказаться от
принципа "открытой архитектуры". Новое семейство
моделей ПК IВМ псигучило название РS/2 (Рersonal
System 2 -- "персональная система/2"). Она абсо-
лютно несовместима спераымпоколениемнааппарат-
ном уровне, но сохражет совместимость на уровне
программного обеспечещм. В модеит РЗ/2 фирма
IВМ заявила о своем переходе на новую шинную
архитектуру -- микроканальную (Мiсrо Сhannel
Аrchitecture, МСА). Это позволило отгородиться от
сторонних производителей, но ограничило потребите-
лей в выборе: все дополнительные устройства для этих
ПК выпускает только сама IВМ; другие фирмы ее
практическы не поддерживают.
Первые модели семейства РS/2 использовали
микропроцессор Intel 80286 и фактически копировали
ПК АТ, но на базе иной архитектуры. Затем IВМ на-
чала использовать микропроцессор Intel 80386 и даже
Intel 80486.
ПК 386
Новая модель ПК на базе очередном поколения
микропроцессоров Intel 80386 (ПК 386) била впервие
разработана уже не IВМ, а фирмой Соmpaq. Этот ПК
может работать в реально многозадачном и мнотполь-
зовательском режиме. С некоторым запозданием IВМ
выпустила компьютер такого класса как новую модель
семейства Р$/2.
В делом, надежды фирмы IВМ, возлагавшиеся на
концепцию новой архитектуры РS/2 -- так называе-
мую микроканальную (кстати, действительно более
прогрессивную в смысле скорости обмена данными),
-- пока коммерчески не оправдались. Пользователи-
неспециалисты оказались практичнее профессиона-
лов и не захотели приобретать ПК, новая конструкция
которых не поддержана другими производителями до-
полнительных устройств
Именно вследствие этою не будем останавли-
ваться здесь на особенностях микроканальной архи-
тектуры ПК второго поколения.
Другие производители (в их числе такие гиганты,
как Соmpaq, Zenith, АSТ, Арricot и др.) разработали
модели ПК 386 на основе использования прежней
архитектуры. С этот момента фирма IВМ, породив-
шая ПК как идеологию, перестала быть его самым
популярным производителем. Сотни фирм в десятках
стран мира производят модели клона IBМ, включая
модель с микропроцессором Intel 80386, причем эти
модели раскупаются едва ли не охотнее, чем РS/2
фирмы IВМ. Первое место среди различных вариантов
модели ПК 386 (данные 1989 года) занимает микро-
компьютер Соmраq DeskPro/386.
ПК 486
После освоения производства процессора Intel
80486 в выпуске моделей ПК 486 лидировали Арricot
и Соmpaq, затем -- АSТ, Zenith и другие. Сама IВМ
неохотно выпускает ПК с этими микропроцессорами