Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. Книга содержит подробное и доступное для начинающих описание возмож
 Скачать 5.4 Mb.
|
^ Продолжение этой главы при первом чтении можно пропуститьшестнадцатеричный). Например, B9h = 11-16+9=185; 4A9Fh = 4-163+10-162+ 9-16+15=19103. 1.4. Программы для компьютеров Программы на языках низкого уровня w Программы для первых компьютеров приходилось писать на машинном язы- ке, т.е. в кодах, непосредственно воспринимаемых компьютером. Это было очень тяжелой, малопроизводительной и кропотливой работой, в ходе которой можно было весьма легко ошибиться. Для облегчения процесса программиро- вания в начале 50-х годов были разработаны системы, позволяющие писать программы не на машинном языке, а с использованием мнемонических обо- значений машинных команд, имен точек программы и т.д. Такой язык для на- писания программ называется автокодом, или языком ассемблера. Програм- мы на ассемблере очень просто переводятся в машинные команды, это делает- ся с помощью специальной программы, которая также называется ассембле- ром. Ассемблер и сейчас часто используется при программировании в тех слу- чаях, когда требуется достичь максимального быстродействия и минимального размера программ либо наиболее полно учесть в программе особенности ком- пьютера. Языки высокого уровня Однако написание программ на языке ассемблера все же весьма трудоемко. Для этого программист должен очень хорошо знать систему команд соответ- ствующего компьютера, а в ходе работы ему приходится бороться не столько со сложностями решаемой задачи, сколько с переводом необходимых в задаче действий в машинные команды. Поэтому и после появления ассемблеров мно- 1 гие исследователи продолжали попытки облегчить процесс программирова- * ния, <научив> компьютеры понимать более удобные для человека языки со- ставления программ. Такие языки стали называть языками программирова- ния высокого уровня, а языки ассемблера и другие машинно-ориентирован- ные языки - языками низкого уровня. Программы на языках высокого уровня либо преобразуются в программы, состоящие из машинных команд (это делается с помощью специальных программ, называемых транслятора- ми или компиляторами), либо интерпретируются с помощью программ- интерпретаторов. Языки высокого уровня позволили значительно упростить процесс написания программ, так как они ориентированы на удобство описания решаемых с их помощью задач, а не на особенности какого-то конкретного компьютера. Разумеется, для каждой программы на языке высокого уровня искусный про- граммист может написать на языке ассемблера более компактную и быстродействующую программу для выполнения тех же функций, однако эта работа является весьма трудоемкой, поэтому она имеет смысл только в особых случаях. Первый коммерчески используемый язык программирования высокого уровня Фортран был разработан в 1958 г. в фирме IBM под руководством Джона Бэ- куса. Этот язык был предназначен, прежде всего, для научных вычислений и он (в усовершенствованном варианте) до сих пор широко используется в дан- ной области. Для других применений было разработано множество различных языков высокого уровня, но широкое распространение получили лишь немногие из них, в частности Си и (^и++, Паскаль, Бейсик, Лого, Форт, Лисп, Пролог, в последнее время - Java, и др. /.5. Как появились персональные компьютеры компьютеры w-x и ои-х годов оыли очень оольшими устройствами - огром- ные залы были заставлены шкафами с электронным оборудованием. Все это стоило очень дорого, поэтому компьютеры были доступны только крупным компаниям и учреждениям. Однако в борьбе за покупателей фирмы, произво- дившие компьютеры и электронное оборудование для них, стремились сделать свою продукцию быстрее, компактнее и дешевле. Благодаря достижениям со- временной технологии на этом пути были достигнуты поистине впечатляющие результаты. Транзисторы Первый шаг к уменьшению размеров компьютеров стал возможен с изобрете- нием в 1948 г. транзисторов - миниатюрных электронных приборов, кото- рые смогли заменить в компьютерах электронные лампы. В середине 50-х го- дов были найдены очень дешевые способы производства транзисторов, и во второй половине 50-х годов появились компьютеры, основанные на транзисто- рах. Они были в сотни раз меньше ламповых компьютеров такой же произво- дительности. Единственная часть компьютера, где транзисторы не смогли за- менить электронные лампы, - это блоки памяти, но там вместо ламп стали использовать изобретенные к тому времени схемы памяти на магнитных сер- дечниках. К середине 60-х годов появились и значительно более компактные внешние устройства для компьютеров, что позволило фирме Digital Equipment выпустить в 1965 г. первый мини-компьютер PDP-8 размером с холодильник и стоимостью 20 тыс. дол. Но к тому времени был подготовлен еще один шаг к миниатюризации компьютеров - были изобретены интегральные схемы. Интегральные схемы До появления интегральных схем транзисторы изготовлялись по отдельности, и при сборке схем их приходилось соединять и спаивать вручную. В 1958 г. Джек Килби придумал, как на одной пластине полупроводника получить не- сколько транзисторов. В 1959 г. Роберт Нойс (будущий основатель фирмы Intel) изобрел более совершенный метод, позволивший создавать на одной пластине и транзисторы, и все необходимые соединения между ними. Полу- ченные электронные схемы стали называться интегральными схемами, или чипами. В дальнейшем количество транзисторов, которое удавалось размес- тить на единицу площади интегральной схемы, увеличивалось приблизительно вдвое каждый год. В 1968 г. фирма Burroughs выпустила первый компьютер на интегральных схемах, а в 1970 г. фирма Intel начала продавать интеграль- ные схемы памяти. Микропроцессоры В том же году был сделан еще один важный шаг на пути к персональному компьютеру - Маршиан Эдвард Хофф из той же фирмы Intel сконструировал интегральную схему, аналогичную по своим функциям центральному процес- сору большой ЭВМ. Так появился первый микропроцессор д^ Intel-4004 (см. рис. справа), который был выпущен в про- ^^Н^^ дажу в конце 1970 г. Конечно, возможности Intel-4004 бы- fISSif^^^^ ли куда скромнее, чем у центрального процессора большой ЭВМ, - он работал гораздо медленнее и мог обрабатывать 1 одновременно только 4 бита информации (процессоры 1 больших ЭВМ обрабатывали 16 или 32 бита одновремен- 1 ^^^ но). Но в 1973 г. фирма Intel выпустила 8-битовый микроп- 1 роцессор Intel-8008, а в 1974 г. - его усовершенствованную версию Intel- 8080, которая до конца 70-х годов стала стандартом для микрокомпьютерной индустрии. Появление персональных компьютеров Вначале эти микропроцессоры использовались только электронщиками-люби- телями и в различных специализированных устройствах. Но в 1974 г. несколь- ко фирм объявили о создании на основе микропроцессора Intel-8008 компью- тера, т.е. устройства, выполняющего те же функции, что и большая ЭВМ. В начале 1975 г. появился первый коммерчески распространяемый компьютер Альтаир-8800, построенный на основе микропроцессора Intel-8080. Этот ком- пьютер, разработанный фирмой MITS, продавался по цене около 500 дол. Хо- тя возможности его были весьма ограничены (оперативная память составляла всего 256 байт, клавиатура и экран отсутствовали), его появление было встре- чено с большим энтузиазмом. В первые же месяцы было продано несколько тысяч комплектов машины. Покупатели этого компьютера снабжали его до- полнительными устройствами: монитором для вывода информации, клавиату- рой, блоками расширения памяти и т.д. Вскоре эти устройства стали выпус- каться другими фирмами. В конце 1975 г. Пол Аллен и Билл Гейтс (будущие основатели фирмы Microsoft) создали для компьютера <Альтаир> интерпрета- тор языка Basic, что позволило пользователям достаточно просто общаться с компьютером и легко писать для него программы. Это также способствовало популярности компьютеров. Успех фирмы MITS заставил многие фирмы также заняться производством персональных компьютеров. Появилось и несколько журналов, посвященных персональным компьютерам. Компьютеры стали продаваться уже в полной комплектации, с клавиатурой и монитором, спрос на них составил десятки, а затем и сотни тысяч штук в год. Росту объема продаж весьма способствовали многочисленные полезные программы, разработанные для деловых примене- ний. Появились и коммерчески распространяемые программы, например, про- грамма для редактирования текстов WordStar и табличный процессор VisiCalc (соответственно 19/8 и 1979 гг.). Эти (и многие другие) программы сделали для делового мира покупку компьютеров весьма выгодным вложением денег: с их помощью стало возможно значительно эффективнее выполнять бухгалтер- ские расчеты, составлять документы и т.д. В результате оказалось, что для многих организаций необходимые им расчеты стало возможно выполнять не на больших ЭВМ или мини-ЭВМ, а на персональных компьютерах, что значи- тельно дешевле, 1.6. Появление IBM PC Распространение персональных компьютеров к концу 70-х годов привело к некоторому снижению спроса на большие ЭВМ и мини-ЭВМ. Это стало пред- метом серьезного беспокойства фирмы IBM (International Business Machines Corporation) - ведущей компании по производству больших ЭВМ, и в 1979 г. фирма IBM решила попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров. Однако руководство фирмы недооценило будущую важность этого рынка и рассматривало создание компьютера всего лишь как мелкий эксперимент - что-то вроде одной из десятков проводившихся в фирме работ по созданию нового оборудования. Чтобы не тратить на этот эксперимент слишком много денег, руководство фирмы предоставило подразделению, ответственному за данный проект, невиданную в фирме свободу. В частности, ему было разрешено не конструировать персональный компьютер <с нуля>, а использовать блоки, изготовленные другими фирмами. И это подразделение сполна использовало предоставленный шанс. Прежде всего, в качестве основного микропроцессора компьютера был выбран новейший тогда 16-разрядный микропроцессор Intel-8088. Его использование позволило значительно увеличить потенциальные возможности компьютера, так как новый микропроцессор позволял работать с 1 Мбайтом памяти, а все имевшиеся тогда компьютеры были ограничены 64 Кбайтами. В компьютере были использованы и другие комплектующие различных фирм, а его программное обеспечение было поручено разработать небольшой фирме Mi- crosoft. В августе 1981 г. новый компьютер под названием IBM PC (читается - Ай- Би-Эм Пи-Си) был официально представлен публике и вскоре после этого он приобрел большую популярность у пользователей. Через один-два года ком- пьютер IBM PC занял ведущее место на рынке, вытеснив модели 8-битовых компьютеров. Фактически IBM PC стал стандартом персонального ком- пьютера. Сейчас такие компьютеры (<совместимые с IBM PC>) составляют более 90% всех производимых в мире персональных компьютеров. /.7. Принцип открытой архитектуры Если бы IBM PC был сделан так же, как другие существовавшие во время его появления компьютеры, он бы устарел через два-три года, и мы давно бы уже о нем забыли. Действительно, кто сейчас помнит о самых замечательных моделях телевизоров, телефонов или даже автомобилей пятнадцатилетней давности! К счастью (для нас), в IBM PC была заложена возможность усовершенствова- ния его отдельных частей и использования новых устройств. Фирма IBM сделала компьютер не единым, неразъемным устройством, а обеспечила возможность его сборки из независимо изготовленных частей аналогично детскому конструктору. При этом методы сопряжения устройств с компьютером IBM PC не только не держались в секрете, но и были доступны всем желающим. Этот принцип, называемый принципом открытой архитек- туры, наряду с другими достоинствами обеспечил потрясающий успех ком- пьютеру IBM PC, но лишил фирму IBM возможности единолично пользоваться плодами этого успеха. Системная плаг. и контроллеры 1\ак же устроен этот <конструктор> - па основной электронной плате компью- тера IBM PC {системной, или материнской, плате) размещены только те блоки, которые осуществляют обработку информации (вычисления). Схемы, управляющие всеми остальными устройствами компьютера - монитором, дисками, принтером и т.д., реализованы на отдельных платах (контроллерах), которые вставляются в стандартные разъемы на системной плате - слоты. К этим электронным схемам подводится электропитание из единого блока питания, а для удобства и надежности все это заключается в общий металлический или пластмассовый корпус - системный блок. Открытость же этого конструктора заключается в том, что для IBM PC- совместимых компьютеров все спецификации взаимодействия внешних устройств с контроллерами, контроллеров с системной платой (точнее, шиной) и т.д., доступны всем желающим. Это положение сохраняется по сей день, хотя с той поры в конструкцию IBM РС-совметимых компьютеров было внесено много нововведений. Поэтому любая фирма может начать производство какого-либо контроллера, или внешнего устройства, или системных плат, не беспокоясь обо всех остальных частях компьютера. Если созданная ими продукция будет следовать общепринятым стандартам, с ней ^^лг^глгт пай^тат^ W тлоттоттпст пплггт^у ^ътп^-^тогч^тг^тзи^готтой Выгоды открытой архитектуры уи По-видимому, фирма IBM рассчитывала, что открытость архитектуры IBM PC позволит независимым производителям разрабатывать различные дополнительные устройства, что увеличит популярность компьютера. Так оно и произошло, и через один-два года на рынке предлагались сотни разных устройств и комплектующих для IBM PC. Наибольшую выгоду от открытости архитектуры IBM PC получили, естественно, пользователи: конкуренция между производителями комплектующих привела к их удешевлению, а значит, и к удешевлению компьютеров; пользователи смогли самостоятельно расширять возможности своих компьютеров, покупая соответствующие устройства и подсоединяя их в свободные разъемы на системной плате. При этом они не были связаны ассортиментом моделей, предлагаемых фирмой IBM, так как могли покупать дополнительные устройства, производимые независимыми фирмами. Они могли сэкономить деньги, ориентируясь при покупке компьютеров на свои сегодняшние, а не будущие потребности - ведь при необходимости компьютер можно модернизировать; открытость архитектуры IBM PC привела, как это описывается в следующем параграфе, к появлению множества производителей совместимых компьютеров>, что также стало причиной снижения цен на компьютеры, повышения их качества и увеличения выбора у nf\ пт_ ^f\nflfp& nail 1.8. Развитие компьютеров IBM PC На первых порах открытость архитектуры IBM PC была выгодна фирме IBM. Она обеспечила коммерческий успех компьютеру и позволила фирме сравнительно легко выпускать новые модели, сохраняя совместимость со старыми, чтобы все программы и все устройства, разработанные для старых моделей IBM PC, работали и с новыми. В 1983 г. был выпущен компьютер IBM PC XT, имеющий встроенный жесткий диск, в 1985 г. - компьютер IBM PC AT на основе нового микропроцессора Intel-80286, работающий в 3-4 раза быстрее IBM PC XT. Появление клонов (IBM PC- совместимых компью геров) онов Однако очень скоро другие фирмы перестали довольствоваться ролью производителей комплектующих и начали сами собирать компьютеры, совме- стимые с IBM PC. Они стали перенимать все разработки фирмы IBM (напри- мер, видеоадаптеры CGA, EGA и позднее VGA), а за счет того, что им не * приходилось нести огромных издержек фирмы IBM, они смогли продавать свои компьютеры значительно дешевле (иногда в 2-3 раза) аналогичных компьютеров фирмы IBM. И хотя эти компьютеры сначала стали презрительно называть <клонами>, скоро от этого пришлось отказаться. Дело в том, что некоторые фирмы-производители IBM PC-совместимых компьютеров стали реализовывать многие технические достижения быстрее, чем сама IBM. Так, первые компьютеры на основе микропроцессоров Intel- 80386 были выпущены уже не IBM. И очень скоро IBM оказалась не монопо- листом и даже не безусловным лидером в выпуске разработанных ею компью- теров, а одной из сотен конкурирующих фирм, каждая из которых стремится сделать компьютеры быстрее, производительнее, надежнее и, естественно, де- шевле. Все попытки фирмы IBM вновь монополизировать рынок (например, выпуск компьютеров IBM PS/2) не увенчались успехом. Так что теперь название самой фирмой IBM, точно так же, как не каждый автомат Калашникова сделан Калашниковым. Сейчас большинство выпускаемых компьютеров <типа IBM PC> (или IBM PC-совместимых компьютеров) делается в Юго-Восточной Азии (Тайвань, Сингапур, Южная Корея и т.д.), там их производство обходится дешевле. Впрочем, некоторые наиболее <престижные>, надежные и дорогие марки персональных компьютеров собираются в США и Европе, хотя многие компоненты для них все равно завозятся из Юго-Восточной Азии. Развитие компьютеров типа IBM PC теперь осуществляется многими конкури- рующими фирмами, хотя IBM и остается самым крупным производителем этих компьютеров. Компьютеры на основе микропроцессоров lntel-80386SX, 80486, и Pentium, мониторы типа Super-VGA 800х600 и 1024х768 были раз- работаны уже не IBM, а различными другими фирмами. Наибольшее влияние на развитие компьютеров типа IBM PC теперь оказывает не IBM, а фирма Intel - производитель микропроцессоров, являющихся <мозгом> IBM PC, и фирма Microsoft - разработчик операционных систем MS DOS, Windows, Windows 95 и многих других используемых на IBM PC программ. Замечание. Разумеется, отсутствие <руководящей и направляющей> силы в развитии компьютеров имеет и свои отрицательные стороны. Так, все выпускаемые видеоадаптеры EGA и VoA совместимы между собой, так как совместимы с оригинальными их моделями, разработанными IBM. А видеоадаптеры Super-VGA или различные виды стримеров несовместимы друг с другом - здесь не было авторитетной фирмы, разработку которой остальные приняли бы как стандарт. №жм -^м чiln '^> у^р j) Д " |