Файл: Устройство персонального компьютера( Понятие «персональный компьютер»).pdf
Добавлен: 14.03.2024
Просмотров: 14
Скачиваний: 0
Ещё один человек, имя которого стоит упомянуть – Алан Кей (Alan Kay).
До своего появления в Xerox PARC он занимался разработкой SmallTalk – первого в мире объектно-ориентированного языка программирования.
Кроме того, «перу» Кея принадлежит концепт первого портативного компьютера Dynabook. Приглашённого в новый исследовательский центр Кея сразу же определили в команду, ответственную за NLS. Для облегчения их работы Xerox в 1971 году лицензировала у SRI манипулятор «мышь».
Системы приобрел более или менее законченный и целостный вид, в результате чего встал вопрос о воплощении этих идей в едином аппаратно-программном комплексе.
Начав работать в Xerox PARC, Кей не забыл о своей разработке – компьютере Dynabook. Первоначально его просьба создать несколько десятков подобных машин, которые бы служили подспорьем в его исследованиях, была отклонена. Однако сама идея портативного компьютера понравилась Батлеру Лампсону (Butler Lampson), одному из главных учёных и менеджеров Xerox PARC. В декабре 1972 года в очередной из своих памяток он написал для руководства Xerox «манифест», в котором попросил выделить денежные средства на разработку и производство «персональных компьютеров» под названием Alto, за основу которых была бы взята разработка Алана Кея под названием Dynabook.
Персональный компьютер в предыдущем предложении был написан в кавычках неспроста, ведь исторически памятка Лампсона – первое упоминание термина.
Однако концепция портативного компьютера, являвшегося, по замыслу Кея, хранилищем всей необходимой его владельцу информацией и средством для её обработки, была заменена более практичной настольной системой. Её разработкой первоначально занимался Чак Такер (Chuck Thacker), на помощь которому со временем пришли ещё несколько человек.
Что касается технической стороны Alto, основные его характеристики были описаны ещё в памятке Лампсона.
Первый в мире персональный компьютер Xerox Alto, представленный в 1973 году, состоял из четырёх основных частей: системного блока, растрового дисплея, клавиатуры и трёхкнопочного манипулятора «мышь». Согласитесь, это те же составляющие, которыми может «похвастаться» любой ПК.
Система обладала 128 Кб ОЗУ (расширяемыми до 256 Кб), а также съёмными жёсткими дисками объёмом 2,5 Мб (дисковод магнитных дисков, созданный IBM в 1971 году, во время проектирования Alto ещё не был доступен).
В качестве устройства отображения информации был использован 12,8-дюймовый растровый чёрно-белый дисплей с разрешением 606x808 точек, в отличие от всех современных «ландшафтных» экранов, имевший «портретную» ориентацию. В завершение компьютер имел «на борту» встроенный сетевой адаптер стандарта Ethernet, разработка которого велась в недрах центра параллельно с работами над Alto.
Инновационной разработкой инженеров PARC стал 16-битный микро-процессор Alto, использовавший отдельные микропрограммы для выполнения большинства функций ввода/вывода вместо их аппаратной реализации. Ядро процессора могло одновременно выполнять до 16 различных задач, одной из которых являлась непосредственно обработка основного набора инструкций МП.
Остальные задачи процессора отвечали за функции работы с системой: вывод информации на экран, обновление содержимого оперативной памяти, работу с дисковыми накопителями, сетевой подсистемой и другим функциями ввода/вывода. Несмотря на такую «многозадачность», пользователь мог управлять всего одной задачей, причём она всегда имела наименьший приоритет.
Такой подход позволял, в случае надобности, моментально выделить дополнительную процессорную мощность для управления другими задачами.
Производительность МП Alto составляла около 0,4 MIPS (миллионов инструкций в секунду).
Ещё одно новшество первого ПК – использование в качестве контроллера растрового экрана «буфера кадра» (frame buffer), хранящего в себе информацию, выводимую на экран. Созданный инженером Диком Шаупом (Dick Shoup), буфер кадра Alto представлял собой простой 16-разрядный регистр сдвига, управлявшийся одной из микропрограмм центрального процессора системы. ЦП в этом случае использовался для выборки обновлённых данных, которые необходимо вывести на дисплей из оперативной памяти в этот регистр. Специально для хранения видеоданных в ОЗУ было зарезервировано 50 Кб адресного пространства.
Использование буфера кадра позволило значительно ускорить вывод графической информации на экран Alto.
Кстати, десять лет спустя, в 1983 году, Шауп был награждён премией Эмми (Emmy) за своё изобретение. Несмотря на то что первооткрывателем в этой области является лаборатория Bell Labs, создавшая 3-битный буфер кадра в 1969 году, разработка Дика Шаупа считается первой, нашедшей практическое применение в компьютерных системах.
Операционная система AltoOS была написана на языке программирования BCPL, очень похожем на язык Си. Поскольку адресное пространство компьютера было ограниченным, программисты Xerox PARC разработали специальный метод, названный «Junta». Он использовался для запрещения доступа программам, написанным на BCPL, к загрузке в ОЗУ не используемых в данный момент компонент операционной системы. Если же в будущем в них возникала потребность, они могли быть активированы с помощью метода «Counterjunta».
Программа, выполнявшаяся поверх операционной системы, называлась Alto Executive. Она являлась многооконным файловым менеджером и позволяла пользователю производить различные манипуляции с файлами, а также запускать программы. Alto имела очень гибкую файловую систему. Файлы могли иметь названия длиной вплоть до 31 символа (1973 год!). Кроме того, после набора имени сохранялся регистр букв. В дальнейшем, при необходимости найти файл с названием, скажем, «Рабочий-
График» поисковый механизм AltoOS не обращал внимания на регистр, в результате чего ему было всё равно, как именно пользователь наберёт искомое имя файла: «РабочийГрафик», «РАБОЧИЙГРАФИК», или «рабочийграфик».
Все файлы, хранившиеся на жёстком диске Alto, были разделены на страницы. Каждая из них содержала: маленький заголовок, описывавший текущую страницу; путь к файлу, которому она принадлежала; а также места расположения предыдущих и следующих страниц этого же файла.
В результате такой структуры файловая система первого в мире ПК была практически неразрушима. Встроенная в AltoOS утилита Scavenger могла автоматически восстанавливать повреждённую файловую систему.
За работу AltoOS с локальной сетью отвечали две программы: NetExecutive и FTP (не путать с одноимённым протоколом). Первая программа была очень похожа на Alto Executive и отвечала за загрузку программ не с жёсткого диска компьютера, а из сети. В результате большие по объёму программы могли храниться на файловом сервере, откуда их мог запускать любой пользователь Alto, причём лишь тогда, когда они ему понадобятся. Скорость передачи данных по сети в данном случае составляла приблизительно 800 Кбит/с. FTP не могла запускать программы с других компьютеров и была предназначена для выполнения операций с файлами в сети.
Первоначально всё программное обеспечение для AltoOS было написано на BCPL, однако позже вместо него стал использоваться похожий на Pascal объектно-ориентированный язык Mesa.
После своей разработки Alto стала основным «полигоном» для дальнейшего совершенствования языка SmallTalk. Кстати, первоначально предполагалось, что операционная система Alto будет написана именно на нём.
Ещё один язык программирования, получивший распространение на этом ПК – Lisp, использовавшийся для решения задач в области искусственного интеллекта.
Специально для Alto программистами Xerox PARC Чарльзом Симонием (Charles Simonyi) и Батлером Лампсоном был разработан текстовый редактор под названием Bravo, использовавший принцип WYSIWYG («What You See Is What You Get»). Суть его заключается в том, что отображаемая на экране страница будет в точности соответствовать своему распечатанному аналогу. Bravo поддерживал изменение размера текста, а также его начертания (жирный, курсив, подчёркнутый). В распоряжении пользователя имелось несколько сотен различных шрифтов. Кроме того, Bravo был наделён функцией отмены предыдущей команды (Undo), которая могла быть выполнена неограниченное количество раз вплоть до возврата содержимого текстового документа в исходное состояние.
Для рисования имелась отдельная программа под названием Draw. Внешне она напоминала современные графические профессиональные пакеты: интерфейс Draw состоял из нескольких окон, каждое из которых было предназначено для команд определённой группы. Окно, расположенное слева, содержало различные виды кистей, верхнее окно было предназначено для ввода дополнительных текстовых команд, а также вывода системных сообщений программы.
В центре располагалось основное окно – непосредственно «холст». Пользователь мог рисовать линии произвольной длины и ширины. Кривая создавалась путём указания нескольких точек, по которым Draw вычисляла траекторию отрезков и рисовала её, либо же удержанием мышкой точки на прямой и «перетягиванием» её в сторону искривления линии. Нарисованный в результате объект мог быть продублирован, развёрнут в необходимую сторону, растянут или сжат. Причём все эти операции выполнялись либо движением мыши, либо набором легко запоминающихся команд.
Специально для работы с Alto в недрах Xerox PARC было создано несколько дополнительных устройств: телевизионная камера, символьный принтер типа «ромашка», а также адаптер параллельного порта. Кроме того, к этому ПК могли быть подключены дополнительные съёмные жёсткие диски, превращавшие компьютер в файловый сервер. Кстати, несколько Alto в локальной сети исследовательского центра Xerox выполняли именно эту функцию.
Всего в Xerox PARC была изготовлена тысяча компьютеров Alto, которые, будучи объединёнными в единую сеть, использовались инженерами лабораторий центра. Ещё 500 систем нашли своё пристанище в университетских кампусах и правительственных офисах. До коммерческой реализации этого компьютера дело, однако, не дошло. Зацикленная на своём основном бизнесе по производству копировальной и офисной техники, Xerox не хотела рисковать большими сумами и вкладывать их в популяризацию персональных ЭВМ.
Впрочем, с появлением первых массовых компьютеров, таких как Altair 8800 и Apple II, а также возникшим интересом к ним со стороны обычных покупателей, компания осознала о своем промахе. В результате средства от продаж разработок в области персональных компьютеров Xerox собралась получать при помощи новой модели ПК –рабочей станции Xerox 8010 (позже получившей название Xerox STAR), выпущенной 27 апреля 1981 года.
Проектирование Xerox STAR велось с 1974 года. Именно этот компьютер должен был воплотить все идеи Диалоговой Системы, разработанные Энгельбартом со товарищи. Поэтому его аппаратная часть создавалась лишь после окончания работ над программой, которая и диктовала свои «условия». Кстати, Xerox STAR не являлся разработкой, созданной в недрах PARC.
Специально для продвижения «офисных систем» (к которым руководство компании относило персональные компьютеры) было создано отдельное подразделение, получившее название Systems Development Department (SDD). SDD имела два филиала: один располагался на территории PARC в Пало Альто (занимался операционной системой и языками программирования), а другой – в городке Эль Сегундо, находившемся неподалёку от Лос-Анджелеса (разработка аппаратной части STAR, а также пользовательских программ). Для того что-бы оба офиса имели постоянную связь друг с другом, между ними была организована «локальная» сеть, в результате чего сотрудники смогли общаться между собой посредством электронной почты, а также обмениваться файлами.
Рис. 1.1 - Распечатанный скриншот игры Maze War
Широкой общественности Xerox STAR был представлен спустя це-лых семь лет разработки – в апреле 1981 года. Спецификации компьютера были следующими: 512 Кб ОЗУ (из которых 100 Кб отводилось для хранения данных буфера кадра), жёсткий диск объёмом 10, 29 или 40 Мб, 8-дюймовый дисковод, 17-дюймовый монитор с традиционной «ландшафтной» ориентацией и разрешением 1024x808, а также новый сетевой адаптер с повышенной до 10 Мбит/с (у предшественника – 3 Мбит/с) скоростью передачи информации. Мышь для нового компьютера была уже двухкнопочной.
Старый центральный процессор Alto в STAR работать не мог из-за возросших требований нового программного обеспечения к производительности компьютера. Кроме того, теперь он должен был понимать язык Mesa, на котором было написано подавляющее большинство программ для нового ПК. Поэтому инженерами Xerox PARC был разработан новый чип, работавший в три раза быстрее своего предшественника, установленного в Alto.
Новая операционная система STAROS была написана на Mesa и значительно отличалась от своей предшественницы.
Основу ОС составлял «Рабочий стол» (Desktop; вот откуда пошло это словосочетание), разделённый на 1-дюймовые квадраты. На рабочем столе размещались иконки, представлявшие собой ярлыки для запуска различных программ, а также «прямые ссылки» на директории с файлами, размещённые на жёстком диске. Иконки могли находиться в любой части «Рабочего стола». Всего их могло быть 154 штуки, причём пользователь был волен создавать свои собственные.
Встроенный файловый менеджер мог отображать данные различными способами – от простого списка документов до многоуровневой иерархии каталогов со своими подкаталогами. Пользователь мог простым нажатием и удержанием мыши (всем известная концепция «Перетащи и Брось» – Drag & Drop) переместить объект с «Рабочего стола» в какую-нибудь папку, записать на дискету, распечатать его или же переслать по электронной почте.
