Описание первого компьютера ibm pc. Факты из истории компьютерного оборудования. Операционные системы для компьютеров типа ibm pc

12 августа 1981 г. корпорация IBM объявила о выпуске нового аппаратно-программного комплекса - персонального компьютера IBM 5150
12 августа 1981 г. корпорация IBM объявила о выпуске нового аппаратно-программного комплекса - персонального компьютера IBM 5150 (позднее он получил название IBM PC). Никто тогда не знал, что именно эта дата станет точкой отсчета нового этапа в развитии вычислительной техники - эпохи персональных компьютеров, и данная модель будет отраслевым стандартом на многие годы.
Надо сказать, что IBM 5150 был отнюдь не первым компьютером для индивидуального применения. Уже несколько лет на рынке продавалась техника Apple, Altair и ряда других производителей. Да и сама IBM предпринимала попытки создания подобных устройств. Один из ее проектов по «перемещению вычислений в руки одного пользователя» под названием «SCAMP» (Special Computer, APL Machine Portable) стартовал еще в 1973 г., и его результат в виде IBM 5100 Portable Computer появился два года спустя. Двенадцать модификаций этого компьютера (с ОЗУ объемом от 16 до 64 Кбайт) продавались по цене от 9 до 20 тыс. долл.
ПК IBM 5150 был гораздо доступнее - в варианте с памятью 16 Кбайт (с возможностью расширения до 256 Кбайт) он стоил (в комплекте с принтером) всего 1565 долл.

Правда, у него не было жесткого диска, но можно было работать с 5-дюймовыми дискетами. Устройство было разработано в рекордно короткие сроки - в течение одного года командой из двенадцати человек во главе с Доном Эстриджем, который с тех пор известен как «отец IBM PC».
Почему же именно выпуск IBM 5150 стал точкой отсчета «эпохи ПК»? Примерно по той же причине, почему Христофор Колумб считается «первооткрывателем Америки». Ведь есть сведения, что некоторые мореплаватели из Европы раньше пересекали Атлантику. Но все они открывали Америку «для себя», а Колумб открыл ее для всего Старого Света.
Среди причин успеха IBM 5150 нужно назвать два основных момента.
Первый - фактор времени. В начале 80-х рынок созрел для широкого применения индивидуальных компьютеров (во многом благодаря пионерам, тем же Apple и Altair), а IBM удалось найти оптимальное сочетание «цена - функциональность», при которой ПК был одновременно и полезным для работы и вполне доступным по стоимости.
Второй - качественно новая бизнес-модель по созданию и продвижению нового устройства на рынок. Для того чтобы ускорить его проектирование, IBM впервые широко использовала принцип «аутсорсинга» для разработки отдельных элементов ПК. О двух таких компонентах IBM 5150 знают все - это 16-разрядный процессор Intel 8088 с тактовой частотой 4,77 МГц (модифицированная версия процессора 8086) и операционная система PC-DOS, которая представляла собой слегка доработанный вариант MicroSoft Disk Operating System 1.0, созданной молодой компанией из Сиэтла*. Но еще важнее было то, что машину построили на принципах «открытой архитектуры». Это означало, что другие фирмы могут производить совместимые ПК. Вот как это описывается в книге Ю. Л. Полунова «От абака до компьютера», изданной «Русской Редакцией» в 2004 г. (том II, с. 327):
«На презентации Эстридж сделал заявление, удивившее (если не сказать пострясшее) компьютерный мир. Вопреки своей традиционной «закрытости» корпорация объявила о намерении опубликовать техническое руководство с электрическими схемами и спецификациями ПК, а также исходные коды BIOS и диагностических программ: “Мы снабдим информацией существующую «коттеджную» индустрию, чтобы дать ей возможность разработки плат расширения, мы будем рады любым предложениям софтверных компаний”».
Так что IBM вполне можно считать идеологическим родоначальником концепции Open Source. Правда, поначалу сторонние производители могли это делать, приобретая у IBM лицензию на использование BIOS, но довольно скоро появились независимые разработки совместимых BIOS, и производство клонов ПК можно было выполнять без отчислений «Голубому гиганту».
Результатом сочетания этих двух моментов (удачное время выпуска и новая бизнес-модель) стал эффект цепной реакции (конкуренция производителей ведет к снижению цен - повышается спрос - расширяется число поставщиков - и т. д.), и IBM PC-совместимые компьютеры за несколько лет заполонили весь мир.
Главный же феномен ПК заключается в том, что впервые сложное техническое решение вышло из-под контроля компании-автора и стало развиваться под управлением никак не организованного ИТ-сообщества, состоящего из десятков тысяч больших и малых ИТ-компаний: производителей электронных компонентов, сборщиков компьютеров, разработчиков ПО. Поэтому, когда мы говорим, что ПК открыл новый этап развития вычислительной техники, речь идет не о каких-то технических решениях, а о реализации качественно новой бизнес-модели развития рынка высоких технологий, которую спустя 10-15 лет мы смогли наблюдать уже на других примерах - Интернет, Open Source.
Впрочем, у любого сообщества, даже самого вольного, должны быть лидеры. IBM продержалась в этой роли в отношении ПК недолго: уже к концу 80-х на ведущие позиции вышли два других участника проекта - Intel и Microsoft. Любопытно, что в 1981 г. Microsoft не имела статуса даже «младшего» партнера IBM, а Билла Гейтса не пригласили на официальную презентацию первого ПК. Ведь MS-DOS - это была лишь мизерная часть проекта, выполненная за смешную сумму в 80 тыс. долл. Правда, ее разработчики оставили себе права на развитие и продажу своей ОС другим производителям компьютеров.
Одна из легенд, связанных с историей создания IBM PC, гласит, что при выборе звучного имени для нового компьютера разработчики, подражая Apple, перебрали названия всех фруктов Флориды (здесь находилась лаборатория, выполнявшая проект). Но все же было решено назвать его просто PC, что лучше соответствовало строгому стилю IBM - ветерана и безусловного лидера ИТ-рынка. И они оказались правы: с тех пор термин ПК является не просто обозначением любого компьютера индивидуального назначения, а именем собственным вполне конкретного семейства, родоначальником которого был тот самый IBM 5150. Так что с технической точки зрения к категории ПК относятся, в том числе, и самые мощные серверы (в середине 90-х для их обозначения часто использовался именно такой термин - «PC-серверы»).

Первым полноценным персональным компьютером принято считать Apple II, выпущенный в июне 1977. Однако, ещё в 1973-м году компания Xerox выпустила персональник Xerox Alto, который имел ТРЁХКНОПОЧНУЮ ОПТИЧЕСКУЮ мышь! Кроме того, в арсенал компьютера входила сетевая карта и графический пользовательский интерфейс. Такая "роскошь" для большинства пользователей стала доступна только через 10-17 лет. Сам же Xerox Alto так и не поступил в широкую продажу.

А в декабре 1974-го, первым компьютером, доступным по цене всем желающим, стал Altair 8800. Этот аппарат был создан на основе нового 8-разрядного процессора Intel-8080. В качестве операционной системы использовалась CP/M.

В 1975-м году Билл Гейтс и его соратник Пол Аллен задумали написать интерпретатор языка BASIC для компьютера Altair 8800 и за одно основали компанию Micro-Soft. Основной специализацией новоиспеченной фирмы стала разработка программного обеспечения для компьютеров.

Через год, 1 апреля 1976-го Стив Джобс и Стив Возняк основали компанию Apple Computer, известную своими компьютерами серии "Apple Macintosh" и другими разработками.

В связи с тем, что персональные компьютеры становились доступны всё большему числу людей, возник рост в сфере разработок программного обеспечения. В результате, широкий выбор разработанного ПО существенно ускорил дальнейшее распространение и использование ПК в обществе.

В конце семидесятых годов, увеличение спроса на персональные компьютеры привело к снижению спроса на большие и мини ЭВМ. Деловой мир понял, что выгоднее покупать компьютеры, чем электронно-вычислительные машины. Такой поворот событий вызвал серьезное беспокойство в корпорации IBM, которая являлась в то время ведущей компанией по производству ЭВМ.

И вот, в 1979-м году босы из IBM решили, что в качестве эксперимента надо попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров. А в это время на рынке ПК уже активно работали около десяти компаний, производящих компьютеры. В связи с этим, в IBM решили не тратить время и большие средства на разработку с нуля собственного продукта.

Одному из отделов IBM, который отвечал за этот эксперимент, разрешили использовать комплектующие, изготовленные другими фирмами. А в качестве основного процессора разработчики решили использовать новейший в те времена 16-разрядный микропроцессор Intel 8088.

Примечательно, что программное обеспечение было поручено разрабатывать маленькой фирмачке под названием Microsoft, основанной Биллом Гейтсом за 4 года ранее этого события…

Наступил август 1981-го… IBM официально представил публике свой новый персональный компьютер под названием IBM PC. Пользователи по достоинству оценили новую разработку и компьютер IBM PC очень быстро приобрел большую популярность и через пару лет IBM PC стал стандартом персонального компьютера.

Причина грандиозного успеха IBM PC обьясняется возможностью усовершенствования отдельных частей компьютера и использования принципиально новых устройств. Как тогда, так и сейчас, можно собрать компьютер из независимо изготовленных частей по аналогии с детским конструктором.

Огромная популярность IBM PC способствовала массовому появлению PC-совместимых клонов. Наступила эра персональных компьютеров и компьютерной революции.

В 1986-м году IBM уже не могла удерживать лидирующее положение на рынке IBM PC-совместимых компьютеров, а в 2004-м компания официально объявила о продаже производства персональных компьютеров фирме Lenovo, самому крупному производителю компьютеров в Китае…

Наибольшей популярностью в настоящее время пользуются персональные компьютеры фирмы IBM, первые модели которых появились в 1981 г. Существенно им уступают по популярности ПК фирм Apple и DEC (Digital Equipment Corporation) и их аналоги, занимающие по распространенности 2-е место.

За рубежом самыми распространенными моделями компьютеров в настоящее время являются IBM PC с микропроцессорами типа Pentium.

Основные усредненные характеристики современных ПЭВМ IBM PC представлены в табл. 1.

В настоящее время многочисленные компьютерные фирмы в России занимаются сборкой из зарубежных компонентов в основном IBM-совместимых персональных компьютеров.

По поколениям персональные компьютеры делятся на:

ПК 1-го поколения: используют 8-битные микропроцессоры;

ПК 2-го поколения: используют 16-битные микропроцессоры;

ПК 3-го поколения: используют 32-битные микропроцессоры;

ПК 4-го поколения: используют 64-битные микропроцессоры;

ПК 5-го поколения: используют 128-битные микропроцессоры.

Таблица 1.

Основные усредненные характеристики современных пэвм ibm pc

Функционально-структурная организация персонального компьютера

Основные блоки персонального компьютера и их назначение

Персональный компьютер в своем составе содержит следующие основные элементы:

микропроцессор;

системную шину;

основную память;

внешнюю память;

порты ввода-вывода внешних устройств;

адаптеры устройств;

внешние устройства.

Структурная схема персонального компьютера представлена на рис. 2.

Рис. 2. Типовая структурная схема персонального компьютера

Микропроцессор

Микропроцессор (МП) - центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.

В состав микропроцессора входят следующие устройства.

Устройство управления (УУ), обеспечивающее выполнение следующих функций:

формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций;

формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки ЭВМ;

формирует опорную последовательность импульсов, получаемую от генератора тактовых импульсов.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией.

Интерфейс (interface) - совокупность средств сопряжения и связи устройств компьютера, обеспечивающая их эффективное взаимодействие.

Порт ввода-вывода (I/O port) - аппаратура сопряжения, позволяющая подключить к микропроцессору другое устройство.

Генератор тактовых импульсов генерирует последовательность электрических импульсов; частота генерируемых импульсов определяет тактовую частоту машины.

Промежуток времени между соседними импульсами определяет время одного такта работы машины, или просто, такт работы машины.

Частота генератора тактовых импульсов является одной из основных характеристик персонального компьютера и во многом определяет скорость его работы, ибо каждая операция в машине выполняется за определенное количество тактов.

Все мы используем персональные компьютеры и принимаем их как должное в нашей повседневной жизни. Достаточно легко забыть, что компьютеры окружают нас только последние несколько десятилетий, и первые из них были намного массивнее тех, что стоят сегодня на наших столах.

Знаете ли вы, что первый портативный компьютер весил 25 кг и стоил около $ 20 000, что первый лазерный принтер был настолько большим, что заполнял большую часть комнаты, или что покупатели первых персональных компьютеров должны были собирать их сами? Эта статья позволит вам взглянуть на одни из первых прототипов компьютерного оборудования и узнать, как они выглядели.

Первая компьютерная мышь

Первая компьютерная мышь была изобретена в 1963 году Дугласом Энгельбартом в Стэндфордском исследовательском институте. Он также является одним из изобретателей гипертекста. В первой мыши использовались два колеса, расположенных под углом 90 градусов друг к другу, для отслеживания движения по 2-м осям. Однако такая конструкция имела много недостатков, и вскоре 2 колеса были заменены на шарик. Мышь с шаровым приводом была изобретена в 1972 году, а оптическая мышь была изобретена около 1980 года, хотя такая конструкция стала популярной намного позже. Дуглас Энгельбарт не получил никакого гонорара за свое изобретение и его патент истек до того, как компьютерные мыши стали обычным явлением в эпоху персональных компьютеров.

Первая мышь. Справа вы можете увидеть колеса, которые используются для передвижения и позиционирования.

Первый трекбол

На самом деле трекбол был сконструирован за 11 лет до изобретения первой компьютерной мыши. В 1952 году его изобрел Том Крэнстон и Фред Лонгстаф как часть автоматизированной информационной боевой системы DATAR, по инициативе канадского флота. В конструкции использовался 5-контактный шар для боулинга, который чуть меньше, чем стандартный 10-контактный шар.

Первый трекбол: шар для боулинга и все.

Первый портативный компьютер

Предполагалось, что этот компьютер должен был быть «передвижным» компьютером. IBM 5100 Portable Computer был создан в 1975 году. Он весил 25 кг, был размером с небольшой чемодан и нуждался во внешнем источнике питания. В блоке содержалось все необходимое: процессор, несколько сотен килобайт энергонезависимой памяти, 16-64 KB оперативной памяти, 5-ти дюймовый ЭЛТ-дисплей, клавиатура и ленточный накопитель. Этот компьютер был невероятным подвигом для того времени. Он так же поставлялся со встроенным BASIC и/или APL. Различные модели IBM 5100 стоили от $8 975 до $19 975.

IBM 5100 Portable Computer.

Первый ноутбук

Первым ноутбуком был Grid Compass 1100 (так называемый GRiD), спроектированный в 1979 году британским промышленным дизайнером Биллом Моггриджем. Компьютер вышел в продажу в 1982 году. Он выпускался с разрешением экрана 320 х 200, процессором 8086, 340 КБ магнит-электронной памяти (такой тип памяти в настоящее время устарел), 1.2 Кбит модемом. Весил ноутбук 5 кг и стоил $8 000 – 10 000. GRiD в основном использовался NASA и американскими военными.

Grid Compass 1100 крупным планом.

Первый персональный компьютер IBM

Первый персональный компьютер IBM был введен в эксплуатацию в 1981 году, это была модель IBM 5150. Платформа стала настолько широко распространена в 80-е годы, что под термином «персональный компьютер» предполагался персональный компьютер IBM.

Проект по разработке IBM 5150 назывался «Проект Шахматы» и над ним работала команда из 12 человек во главе с Доном Эстриджем и Ларри Поттером. Для ускорения разработки и сокращения расходов IBM решила использовать готовые части, а не конструировать новые, как делала обычно.

Первый IBM PC имел на борту процессор Intel 8088, 64 КБ оперативной памяти (расширяемой до 256 КБ), floppy-дисковод (с которого можно было загрузить MS-DOS) и наконец CGA или монохромный видеоадаптер. Машина также содержала в себе Microsoft BASIC в ПЗУ. На первом IBM PC мог быть опционально установлен жесткий диск на 10 МБ, но только в том случае, если оригинальный блок питания был заменен на более мощный.

Первый персональный компьютер IBM PC 5160.

Первый компьютер Apple

Первые персональные компьютеры Apple были разработаны и собраны вручную Стивом Возняком. Apple I поступил в продажу в 1976 по цене $ 666.66. Всего было произведено 200 экземпляров. В Apple I была в основном только материнская плата с процессором, 8 Кбайт оперативной памяти, интерфейс дисплея и некоторые дополнительные функции. Чтобы получить полностью рабочий компьютер, покупатель должен добавить источник питания, клавиатуру и дисплей (ну и конечно же все это смонтировать).

Компьютер Apple I. Слева уже собранный пользователем, а справа то, в каком виде можно было купить.

Первая оперативная память

Первой перезаписываемой памятью с произвольным доступом была память на магнитных сердечниках (также называемая ферритовой памятью). Она была изобретена в 1951 году в результате работы, проделанной Ань Ваном в Вычислительной лаборатории Гарвардского Университета и Джеем Форрестером из Массачусетского Технологического Института.

В те времена оперативная память использовала магнитные свойства материалов, чтобы придать им ту функциональность, которой обладали транзисторы. Хранение информации осуществлялось при помощи полярности крошечных магнитных керамических колец, через которые проходили провода. В отличие от современной памяти, эта оперативная память могла хранить информацию даже после отключения питания.

Эта технология была стандартной, пока ее не заменили на кремниевые интегральные микросхемы в 1970-х.

Память на магнитных сердечниках.

Первый жесткий диск

IBM 350 Disk File стал первым жестким диском, который был в составе компьютера IBM 305 RAMAC, поставки которого начались в 1956 году (компьютер предназначался для бухгалтерского учета). Жесткий диск имел пятьдесят 24-дюймовых диска, которые вместе могли хранить 4,4 МБ данных. Модель 350 имела скорость вращения в 1200 оборотов в минуту, скорость передачи данных 8800 знаков в секунду и время доступа около 1 секунды.

Первый жесткий диск IBM 350 Disk File.

Первый лазерный принтер

Лазерный принтер был изобретен Гарри Старквитэром в компании XEROX в 1969 г. Первый прототип был модифицированным копировальным устройством, где он убрал систему формирования изображения и внедрил вращающийся барабан с 8 зеркальными гранями. Первая коммерческая реализация лазерного принтера не произошла, пока IBM не выпустила модель лазерного принтера IBM 3800 в 1976 году. Принтер был настолько велик, что мог занимать большую часть комнаты.

IBM 3800, первый коммерческий лазерный принтер.

Первый web-сервер

Так как Интернет является неотъемлемой частью современного мира, нельзя не рассказать о первом веб-сервере. Первым веб-сервером стала рабочая станция NeXT, которую Тим Бернерс-Ли использовал, когда он изобрел Всемирную паутину в ЦЕРНе. Первая web-страница стала доступна online 6 августа 1991 года.

На компьютере была надпись, которая гласила: «Эта машина – сервер. НЕ ВЫКЛЮЧАТЬ!!». Выключив его, можно было выключить весь Интернет.

Первый web-сервер и знаменитая надпись.

Удивительно, как много всего произошло в компьютерной индустрии в течение нескольких десятилетий. А теперь только представьте, что будет через 30-40 лет…

Наиболее известными зарубежными ПЭВМ являются модели ПЭВМ фирмы IBM различных поколений и классов (табл. 1).

Основные ветви развития ПЭВМ фирмы IBM, в рамках которых осуществлялась модификация моделей ПЭВМ, связанная в основном с увеличением емкости ОЗУ, НГМД и НМД, приведены в табл. 2, а характеристики моделей IBM PC/XT/AT - в табл. 3.

Таблица 1. Этапы разработки моделей ПЭВМ фирмы IBM.

Таблица 2. Развитие моделей IBM PC/XT/AT фирмы IBM.

IBM PC - первая ПЭВМ фирмы, базовая модель которой имеет ЦП, ОЗУ емкостью 64 Кбайт, которое можно расширить до 640 Кбайт, один-два НГМД, ПЗУ для хранения системного ПО (диагностическая программа и интерпретатор языка Бейсик), монитор (обычно монохромный), 5 портов ввода-вывода для различных функциональных расширений. В базовой модели через контроллер можно подключить внешний НМД емкостью 10 Мбайт. К IBM PC с помощью соответствующих контроллеров могут подключаться принтер, графопостроитель, коммуникационные средства.

IBM PC/XT в отличие от IBM PC включает встроенный в системный блок жесткий НМД (10 Мбайт), ОЗУ емкостью 128 Кбайт с расширением до 640 Кбайт, 8 портов для расширения конфигурации. К модели можно добавить второй НГМД и жесткий НМД.

IBM PC/AT выпускается в двух модификациях. Базовая модель включает в себя ОЗУ емкостью 256 Кбайт и НГМД емкостью 1,2 Мбайт. Расширенный вариант содержит ОЗУ емкостью 512 Кбайт, НГМД на 1,2 Мбайт, НМД на 20 Мбайт, 7 гнезд расширения. Оперативное ЗУ набирается отдельными модулями по 128 Кбайт и может быть расширено до 3 Мбайт. В качестве сопроцессора может быть использован МП 80287. В расширенной модели можно установить дополнительно НМД на 20 Мбайт, а также НГМД 2X720 Кбайт.

IBM PC XT/370 - комбинированный вариант IBM PC/XT с тремя дополнительными платами-расширителями, обеспечивающими эмуляцию системного терминала IBM 3277 с вычислительными ресурсами, системой команд и ОС системы IBM 370. В режиме работы IBM PC/XT сохраняются все характеристики аналогичной модели.

Интерфейсы расширения:

• первое установочное место - адаптер для дисплея/принтера, цветного дисплея;
• 2-8-е места - платы эмуляции терминала 3277, платы ОЗУ системы 370, платы процессора системы 370, платы дополнительных НМД, НГМД и двух адаптеров синхронного типа.

Модель IBM PC XT/370 работает со всеми языками программирования под управлением виртуальной ОС системы IBM 370. В режиме работы IBM PC/XT сохраняются все характеристики аналогичной модели.

Интерфейсы расширения:

• первое установочное место - адаптер для дисплея/принтера, цветного дисплея;
• 2 - 8-е места - платы эмуляции терминала 3277, платы ОЗУ системы 370, платы процессора системы 370, платы дополнительных НМД, НГМД и двух адаптеров синхронного типа.

Таблица 3. Развитие моделей IBM PC/XT/AT фирмы IBM.

Модель IBM PC XT/370 работает со всеми языками программирования под управлением виртуальной ОС системы IBM 370.

Среди других моделей ПЭВМ фирмы IBM следует отметить портативную IBM PC Convertable.

Существует большое число ПЭВМ, совместимых с моделями IBM PC/XT/AT(более 300 фирм). Эти модели, как правило, имеют более лучшие технические показатели, развитые конфигурации технических средств, более дешевы. Это объясняется высокими темпами прогресса (смена марок моделей в среднем в два года), а также большей гибкостью малых компаний на технические новшества. В основном модели этих фирм обладают лицензионной чистотой и не зависят от моделей IBM.

Среди многих фирм, обеспечивающих совместимость своих моделей с моделями фирмы IBM, наиболее известными являются традиционные поставщики ЭВМ: Compaq Computer, Olivetti, Commodore, AST.