Реферат: Выбор компьютера

Компьютерволнует воображение всех людей. Вид вскрытого компьютера можно сравнить с видом живого сердца — оба приводят к благоговейномустраху. Но компьютер — это только машина созданная людьми и для людей, аследовательно, человек должен уметь совладать с ним.

Таинства вокругкомпьютера возникли по нескольким причинам. Наиболее важная — это то, чтокомпьютер думающая машина. В это слово может быть вложен любой смысл. Можновообразить, что думающая машина может хитрить, располагаясь на вашем столе, мо­жетсоставлять свои собственные планы и даже реализовывать их. У думающей машиныесть мозг, и работать с этим мозгом может только нейрохирург. И электронныйпациент испыты­вает боль от рук неопытного оператора. Думающая машина работаетнепонятным образом, и кажется, что и через тысячи лет лучшим гениям не удастсяобъяснить ее работу.

Но компьютер неможет думать — по крайней мере так, как это делал Альберт Энштейн. У него не может быть ни причин, ни эмоций.Импульсы, проходя по компьютеру, не порож­дают необъяснимых химических илиэлектрических процессов. Все, что происходит в нем, происходит под полным контролеми полностью объяснимо. Наверное, работу компьютера легче объяснить, чем действие пламени в двигателе внутреннегосгорания. В компьютере со­вершенно нет ничего таинственного!

Компьютервызывает некоторое опасение потому, что он содержит микросхемы, работа­ющие отэлектрического тока. Электричество может быть опасным. Но как раз в компьютереэта опасность сравнительно мала. Компьютер работает в основном с напряжением в12 вольт. А следовательно, опасность не более чем при игре с детской железнойдорогой. Ком­пьютер не угрожает ни вашему здоровью, ни вашей жизни. Компьютерспециально разрабо­тан так, чтобы его легко можно было починить. Может быть,наше отношение к компьютеру объясняется его микросхемами, которые не рекомендуетсятрогать руками, и каждая из ко­торых стоит около 500 долларов. И действительно, микросхемыявляются наиболее деликат­ными компонентами компьютера. Статическоеэлектричество может повредить им. Но ког­да микросхемы находятся на платах —эта опасность минимальна.

Большинстволюдей не хотят лезть внутрь компьютера потому, что он очень сложен. Вдействительности это так и не так. Все зависит от того, как на это посмотреть.Так, замена микросхемы или установка дискового драйвера едва ли сложнее, чемпонимание булевой ал­гебры. Для работы с компьютером вовсе не требуетсяглубоких знаний электроники, опыта техника или механика. При ремонте чаще всеготребуется соединить проводники и порабо­тать отверткой,а это может каждый, в том числе и вы. Хотя большого опыта и глубоких зна­нийтеории числовых процессов не требуется, вы должны представлять, что вы хотите сде­лать и что вы можете сделать, каки почему именно так строится архитектура компьютера.

Персональный компьютер можноопределить двумя путями: как компьютер, который мо-жетэксплуатироваться одним человеком, или как игрушку, превратившуюся в мощноеорудие бизнеса. Во многих случаях эти два определения значат одно и то же. IBM PC оли-цетворяет саму идею персонального компьютера.Только совсем недавно эти компьютеры были замещены новыми машинами — такназываемыми персональными системами IBM и компьютерами Apple фирмы Macintosh. Тем не менее, IBM PC явиласьтехнологическим фундаментом для всех персональных компьютеров. Эта системаустановила первые стан­дарты, которые помогли другим производителям добитьсяуспеха и которые указали путь к прогрессу.

Происхождениеперсональных компьютеров

Не было бы индустрии персональных компьютеров в нынешнейформе, если бы фирмой IBM в 1980 году небыл принят ряд практических шагов. Кульминациянаступила 12 августа 1981 года, когда впервые была представлена IBM PC. И сегодня всепроизводители персональных компьютеров испытывают на себе влияние техисторических решений.

Для полногопонимания работы персональных компьютеров, путей их эволюции, мы должны начатьс ознакомления с основными концепциями тех решений. Слишком часто разработки поперсональным компьютерам сталкиваются с ограничениями, которые кажут­ся ничем не оправданными.

Но одноочевидно: персональные компьютеры — детище не только IBM. После публично­гопредставления первых PC даже в самой IBM не осознали — чтоони сделали. Последовал головокружительный успех, приведший первоначально дажек дефициту и невероятной ' удаче торговцев от IBM, которые смоглипревратить силикон в золото. Противоречивость разработки

Как тольконаметился большой успех первых PC, IBM засекретиласвои разработки на века. Ее гениальная догадка основывалась в равной мере напрогнозе успеха своих разработок и на ри­ске. IBM хотелапредставить свое детище, удовлетворяющее как любителей,так и профессиона­лов. Настольный компьютер открывал огромные возможности, и IBM не хотелаупускать их, как это имело место с мини-ЭВМ (здесь наибольший успех пришелся надолю фирмы DEC).

Создавая первуюмодель настольного компьютера, фирма тщательно разрабатывала свои собственныеуникальные решения по всем ключевым вопросам. А затем использовались как этиоригинальные решения, так и принятые в то время другими производителями. Еслислу­чались сбои — использовался другой вариант, но только в рамках принятойстратегической концепции.

Конкуренты

Чтобы понять,почему именно эти элементы использовались при разработке PC, необхо­димовспомнить, что происходило в то время на рынке компьютеров. В 1980 году понятие«персональный компьютер» трактовалось широко. Рынок техническогообеспечения отличался большим разнообразием. Тем не менее, все персональные компьютеры можно было разделить на три большие группы.В двух из них доминировали по одному  главному производителю. Третью объединялоиспользование одной операционной системы.

Компьютер APPLE

Самый главный идолговременный конкурентпо популярности, который сумел выжить со своими оригинальными решениями, был иостается Apple-2. (Предыдущая разработка была  большеконструкторской разработкой, чем коммерческой моделью). Разработка Applе-2 имелаоригинальные и перспективные решения, которые в скором времени стали использоваться  и при создании IBM PC.

Apple-2 имелаодноплатную конструкцию и шину расширения, позволяющуюподсоединять  дополнительные устройства. Клавиатурабыла помещена в отдельный корпус, что соответствовало  простому,практичному и эффективному подходу.

В качествецентрального процессора был взят очень надежный по тому времени микропроцессор  6502, который осуществлялвосьмиразрядные операции со скоростью около миллиона операций  в секунду.

Недостаткомявлялось отсутствие нижнего регистра символов,малая оперативная память -только 8килобайт и способность обрабатывать только 40 столбцов символов на экране. Для увеличения объемапамяти использовалась магнитная лента, запускаемая с обычного кассетного магнитофона.

Позже в дополнение к Apple-2 былиразработаны битовые карты графики, дисковая операционнаясистема для управления оперативной памятью и нижний регистр для символов, которые  могли размещаться на экране в восьмидесяти столбцах. Некоторые изэтих решений еще несозрели к моменту появления первых PC или требовали инженерного гения. Так или иначе, со временем все эти задачи были решены. Особенно большой прогресс был достигнут соструктурой памяти, где, например, переменныесимволы экрана хранились в различных блоках памяти.

Tandy/RadioShack

Над вторым лагерем производителейнастольных компьютеров выше всех реял флаг фирмы Radio Shack. Уличнымторговцам были хорошо известны товары этой фирмы — от батареек и игрушек дочасов и телефонов. Вскореэтот ряд дополнили и компьютеры. Некоторые из них изготавливались по собственной технологии, работали на микропроцессоре и имели свою операционную систему.

Фирма выпускалаочень широкий ассортимент компьютеров, но наибольшеераспространение во время появления IBM PC имела модель TRS-80. Это был настольный компьютер, у которого водном корпусе размещались монитор, клавиатура и всяэлектроника. Использовался микропроцессор Z80, имелисьнакопители гибкого диска и магнитной кассеты. Но наиболее знаменитой была операционнаясистема TRS-DOS, прозванная «дрянной» операционной системой.

Это прозвище частично объясняет,почему модельофициально исчезла с рынка. После нескольких лет «дрянных» шуток, Radio Shack преобразовалось в Tandy Согрогаtiоn. Причём при этомисчезла не только аббревиатура TRS, но и торговая марка Radio Shack со всехвыпускаемых компьютеров.

Главнымдостоинством TRS-80 былавозможность поддерживать 80 столбцов текста по верхнему и нижнему регистрам, главным недостатком — се дизайн. Корпусмодели не имел углов ибыл отделан пластиком «под металл», чтомогло понравиться ВеселомуРоджеру, но никак не бизнесмену.

СР/М

Третью группупроизводителей малых компьютеров объединяла фирмаControl Program for Microcomputers (СР/М). Фирмапроизводила мощные и широкораспространснныс компьютеры  с микропроцессорами 8080 и Z80 и гибкой операционной системой. Низкаястоимость и надёжность привели к широкому распространиению данной модели и еёиспользованию как стандарта. Типовые компьютеры CP/M позволяли обрабатыватьтекст на 80 столбцах дисплея с  использованием нижнего регистра.Текстоориентированный дисплей обычно имел телетайпный интерфейс. Этот интерфейсбыл разработан при создании отдельных терминалов и центрального процессора.Связь между ними осуществлялась последовательно и по одному биту. Комбинациямикропроцессора и операционной системы позволила найти широкое применениекомпьютеров: от подготовки текстов до управления базами данных. Это было какраз то, что нужно было для бизнеса и позволило считать эту модель эталономнастольного компьютера. В начале 80-х годовбольшинство бизнесориентированного программного обес-печения (обычно состоящего не более чем изнескольких дюжин строк в кодах Бейсика) бы-лоразработано на СР/М.

Стратегия IBM

Это окружениеявилось стимулом для создания PC. К тому времени рынок малых компь­ютеров вырос до нескольких десятков тысяч машин в год.Это была солидная цифра, чтобы ее игнорировать. Особенно если учесть, чтовозросло число потребителей среди бизнесменов. Вы не забыли — средняя буква IBM обозначаетбизнес.

Учет уроковпрошлого

Необходимовспомнить старую ошибку IBM. Однажды IBM проигнорироваласпецифиче­ские запросы покупателей. Это случилось потому, что рынок малых ЭВМбыл мал и прибы­ли были намного меньше, по сравнению с производством больших ЭВМ. Фирма DECвос-пользовалась нерасторопностью IBM и поспешила захватить свободноеместо на рынке. В ре­зультате DEC преуспела и стала главным конкурентом IBM. Столкнувшись сновыми рыночными перспективами, IBM решила быстро захватить ры­нок, но сминимальным риском.

Нахождение точкиопоры

Возможно, самымлегким путем для достижения своих целей была покупка. IBM могла простокупить завод по производству малых компьютеров и присоединить новую компаниювместе с ее продукцией к колоссу IBM (позже IBM проделала этоттрюк в сфере промышлен­ной связи, купив Rolm Corporation).

Лучшим выборомбыла бы Apple. Однако Apple не могла бытьцелью IBM. Продукция Apple, в первуюочередь, ориентировалась не на деловых людей, а на любителей. Удовлетво­рениепотребности любителей не являлось главной целью IBM.

К тому же Apple не имеласерьезной репутации солидной компании по производству ком­пьютеров. Конечно же,то же самое можно было сказать о любой компании того времени, производящей настольные компьютеры. Индустрия самабыла молода, а следовательно, и все компании ее были молоды. Тем не менее, Apple была одной измалых начинающих ком­паний, будущее которой было весьма сомнительно. Крометого, модель Apple-2 имела пло­хойдизайн.

Radio Shack никогда не могла служить альтернативой. Производствокомпьютеров не яв­лялось главным бизнесом фирмы. Иными словами, IBM пришлось быкупить ресторан толь­ко для того, чтобы выпить чашечку кофе.

Другиепроизводители были еще менее привлекательны. IBM не хотелапокупать чей-ли­бо гараж, оптимистично названный заводом по производствумикрокомпьютеров.

Свой собственныйопыт

Фирма имела свойсобственный опыт по производству малых компьютеров. Она уже вы­пускала свойсобственный переносной компьютер — модель 5100. Созданный без использо­ваниятаких новшеств, как драйвер гибкого диска, — эта модель использовалась внутриса­мой фирмы и никогда не рассматривалась как коммерческая модель.

Выбормикропроцессора

Сомнений не было— машина IBM должна былабыть реализована на микропроцессоре. Этот умный чипсделал настольный компьютер практичным и возможным к использованию впромышленности. Встал вопрос — какой микропроцессор использовать, чип Apple 6502 был уже устаревшим даже в 1981 году.Этот чип мог оперировать только с 8-ю битами счастотой 1 Мгц. Отсюда его производительность немогла сравниться с СР/М и микропроцессором Z80.

Хотя, Z80 являлся также 8-битным процессором, унего был более эффективный набор кодов управления искорость его работы была выше. Еще более ухудшало это сравнение для 6502 огромная библиотека программного обеспеченияСР/М.

Однако IBM столкнулась быс трудностями, попытайся она использовать Z80. Новую продукцию едва бы удалось поставить в отдельный ряд от СР/М на рынке. IВМ-СР/М компьютеры не имели бы существенных новшеств, и ихширокая реализация на рынке была бы проблематичной.

Память

Послемикропроцессора следующий наиболее важный вопрос — вопрос выбора памяти. При этом необходимо решить несколько проблем.Рабочая память компьютерной системы должна бытьразработана как с физической точки зрения (какие микросхемы использовать и каким образом их подключать), так и логически (способ организации работы с памятью). Кроме того, не следует забывать о внешней памяти.

Первая проблема— проблема выбора конкретных микросхем памяти — была решена наиболее легко. На PC были использованы микросхемыпамяти на 16384 байт. В то время это были наиболееёмкие и эффективные, с точки зрения цены, микросхемы. Эти чипы делали PC высококонкурентоспособными.

Информация вэтих микросхемах размещалась в одноразмерном массиве на 16384 элемента по 1биту. (Другие микросхемы могли хранить по 4 бита в ячейке). При организациипобайтной структурыинформации необходимо иметь 8 микросхем.

IBM пошла дальше идобавила один дополнительный бит к каждому байту. Имея огромный опыт работы сбольшими ЭВМ, IBM прекрасносознавала, какое важное значение имеет целостность данных. Для этой цели большие ЭВМ снабжались сложными и громоздкимисхемами для определения возможных сбоев памяти.Поэтому IBM решилаобеспечить РС системойпо прямому обнаружению ошибок,возникающих в памяти машины.

Простейшая схема контроляосновывается на использовании контрольной суммы. Для этого каждый байт был снабжен дополнительным битом. Этот битвсегда имеет такое значе­ние, чтобы сумма всех битов вбайте была четной. Если произошел сбой и один бит потерял своё истинное значение,контрольная сумма сразу же скажет об этом. Дополнительный бит чётности требуетдополнительную микросхему. А следовательно, во всех PC было установ­лено 9 исполнительных чипов памяти.

Большинствопрограмм того времени требовали оперативной памяти немногим больше 16 К. IBM пошла дальше. Иобеспечила гораздо большие возможности. Онаобеспечила 64 К памяти I PC. Ориентируясьна будущее, IBM предусмотрела возможность установки допол­нительнойпамяти вплоть до 512К. Для того времени это были немыслимыересурсы, хотя программ, требующих их, тогда еще небыло написано.

IBM зарезервировала половину адресуемого диапазона 8088для специальных целей. Часть его использовалась для видеопамяти, а другая часть— для постоянного хранения программ в ПЗУ (BIOS). Только малаячасть этой зарезервированной памяти была использова­на. Но IBM чувствовала,что этот резерв будет использоваться в будущем. В действительности только около 20К памяти былоиспользовано: 4К — для видеопамяти; 16К — для BIOS.

Решения IBM по внешней памяти были характерны длянастольных компьютеров того времени. Использовался5,1 /4-дюймовый гибкий диск. Он был широко распространен среди других компьютеров, а кроме того, у IBM был личный опытпо работе с 8-дюймовыми диска­ми в своейсобственной продукции. Например, как система подготовки текстов Display-Writer.

В то время никтоне мог предвидеть возникновения потребности в больших объемах внешней памяти. Поэтому IBM решилаиспользовать только одну сторону гибкого диска, что ограничивало его объем 160К. По темвременам это был существенный шаг вперед, так как другие производителииспользовали только от 80К до 130К возможностей гибкогодиска.

IBM также установила порт для подключения кассетногомагнитофона на первые PC. Вместотого, чтобы платить 500$ за драйвер гибкого диска,вы могли бы использовать маг­нитные ленты для хранения программ данных и дажеобмениваться файлами с вашими друзьями. Кассеты, конечно же, медленны, неудобны и менеевсего подходят для использования на PC. Но в то времялюбители составляли значительную часть всего рынка потребителей PC. И, конечно же, кассетный портнашел своих покупателей.

Для всехкомпьютеров необходимы языки программирования, и IBM снабдила свой PC Бейсиком. В то.время этот язык был очень популярен среди любителей,а малый размер де­лал его незаменимым для машин сограниченной памятью. Кроме того, IBM имела свой собственный опыт работы с этим языком на 5100. Другойязык программирования APL также использовалсяна 5100, и во многих случаях пользователи отдавали ему предпочтение. Од­нако победил Бейсик.

К ужасу производителейсовместимых машин IBM поместила Бейсик в ПЗУ. Так как внешняя память быланеобязательным атрибутом первых PC, без внутреннегоязыка программирования эти машины не могли принестимного пользы. А так, Бейсик ждал вас, даже «I том случае,если у вас не было дискового драйвера, и он всегда был готов записывать и за­гружать программы на кассетный магнитофон.

Дисплей

Каждомукомпьютеру требуется система отображения. IBM разработаласвой собственный дисплей, который использовался каквнутри фирмы, так и в выпускаемой про­дукции. Онимел хорошую контрастность, символы на нем легко читались и не утомляли мерцанием. Опыт работы с большими ЭВМ, а также успехиСР/М навели IBM на мысль использовать такназываемый телетайпный видео, когда компьютер посылает сигналы на терминал, а терминал затем отображает их. Терминал сам отвечает за изображение текста наэкране. IBM использоваладополнительный байт для каждого символа отображаемого на дисплее. С его помощьюпередавались параметры символа: яркое изображение символа, тусклое.подчеркивание или негативное изображение. Каждый символ и его атрибут хранилисьв от­дельной ячейке памяти. Всего же для нужд системы отображенияиспользовались 4К.

Клавиатура

Клавиатуратребуется для управления компьютером, а также для ввода информации. Вместотого, чтобы следовать технологии Apple, которая поместила клавиатуру в одинкор­пус с процессором, IBM повесила клавиатуру на провод,разместив ее в отдельном корпусе. При этом она руководствовалась опытом работысобственных сотрудников с такой клавиату­рой.

Таким образом,разрабатывая PC, IBM использовалавсе наилучшие идеи, реализован­ные другими производителями настольныхкомпьютеров того времени. В результате слия­ния этих передовых идей получилсяочень способный компьютер. IBM PC был одноплатныммикрокомпьютером — все его вспомогательные схемы располагались на одной большойпе­чатной плате. Как и Apple, и много других производителейкомпьютеров, IBM предусмотре­лавозможность расширения системы дополнительными устройствами.

IBM смогла сделать шиноориентированный компьютер. Это значит, что дажеглавный процессор можно рассматривать как всего лишь одно устройство напечатной плате. Логика, однако же, была против такой стратегии. Не все цепимогли работать на одной расширенной плате. Поэтому IBM разработала PC, у которой былаглавная печатная плата, составляющая скелет системы, и которая позволялареализовывать расширение системы через предусмот­ренные разъемы.

Проблемасостояла в том, что рынок потребителей настольных компьютеров отличался большимдиапазоном запросов, и производство первых IBM PC можно сравнитьс тайным хранением готовой продукции на складе и ожиданием: купит ли кто-нибудьэти машины?

К удивлениюмногих, в том числе и самой фирмы IBM, люди покупали компьютеры. По­купалипредставители малого бизнеса и огромные корпорации. PC продавались такбыстро, что IBM не могла простопроизвести требуемое количество.

Производство PC можно сравнитьс революцией. Они пользовались огромным успехом и были очень мощнымикомпьютерами того времени. Логические и практические разработки, используемые вмашине, установили стандарт для молодой индустрии. Дюжины производи­телей,начиная от отдельных лиц, работающих в своем гараже, и кончая огромными корпо­рациямис многомиллиардным оборотом, создавали свои собственные версии PC, стараясь,чтобы их продукт по возможности был более совместим с оригиналом IBM. Эти компьютерыизменили не только стиль работы людей, но даже их образ мышления.