Концепция открытой архитектуры

Первые поколения компьютеров разрабатывались на основе концепции жесткой архитектуры. Каждая модель содержала уникальное вычислительное ядро и ориентировалась на обслуживание совершенно определенного набора каналов ввода-вывода, что обеспечивалось специализированным программным обеспечением. Произвольное конфигурирование модели было невозможно, и любые функциональные модификации могли быть осуществлены только фирмой-разработчиком проведением комплексных доработок архитектуры компьютера.

В недрах последнего поколения компьютеров, предшествующего эпохе персональных компьютеров, родилась концепция открытой архитектуры. Согласно этой концепции, конкретная конфигурация модели могла быть определена на стадии производства или даже уточнена пользователем. Примером подобных «малых» моделей компьютеров была серия PDP фирмы DEC.

Первая персональная машина была сконструирована американской фирмой MITS в 1975 г. и названа Altair 8800. Цена ее составляла около 6 тыс. долл.

Следующая ПЭВМ была создана в буквальном смысле в гараже двумя молодыми американцами С. Возняком и С. Джобсом в 1976 г. Она получила название Apple-I. Весной 1977 г. ими же был изготовлен относительно дешевый и вместе с тем вполне законченный персональный компьютер Apple-II. Вскоре в эту область ринулось множество других конкурентов, а миллионы нетерпеливых покупателей поспешили обзавестись персональным компьютером. В результате домашняя мастерская С. Возняка и С. Джобса превратилась в процветающую фирму Apple Computer, которая и в настоящее время занимает достойное место на рынке ПЭВМ. Первые персональные компьютеры были 8-разрядными и по своим возможностям напоминали больше игрушки, нежели инструмент профессионала.

В начале 80-х гг. в число производителей ПЭВМ влились компьютерные гиганты International Business Machine Corp. (IBM), DEC и Hewlett-Packard (HP). В 1981 г. IBM выпустила свою первую удачную 16-разрядную модель PC (Personal Computer) и с этого момента стала флагманом в производстве не только больших, но и персональных ЭВМ. В 1983 и 1984 гг. появились новые модели машин этой же фирмы, а именно: PC XT (extended Technology) и PC AT (Advanced Technology) соответственно. Они стали неписаными стандартами в области ПЭВМ. Многие фирмы-производители освоили выпуск клонов этих изделий, улучшая некоторые из их характеристик или снижая стоимость. Такое разделение труда как раз и стало возможным на основе открытой архитектуры PC.

Рис. 1. Блок-схема компьютера с открытой архитектурой

Открытая архитектура предусматривает строгую стандартизацию главных системных шин и свободу подключения к главной шине через соответствующие устройства управления (контроллеры, карты) любого (с некоторыми ограничениями) набора и в любом порядке устройств ввода и вывода информации. Это обеспечивает конфигурирование конкретного компьютера как бы из «кубиков» в соответствии с его целевым назначением. С другой стороны, такая концепция обеспечивает разделение труда при разработке отдельных блоков и массовом производстве компьютеров, их совместимость, быструю и безболезненную модернизацию, непрерывное удешевление на базе конкуренции.

Реализации этой концепции способствовало появление в это же время малогабаритных устройств дисковой памяти – винчестера («жесткого» диска) и дисковода флоппи-дисков. Управление работой компьютера было возложено на разработку фирмы Microsoft – дисковую операционную систему персонального компьютера IBM PC – MS DOS.

Первой системной шиной персонального компьютера с открытой архитектурой стала шина ISA – шина индустриальной стандартной архитектуры. Стандарт определил стек протоколов взаимодействия устройств по 16-разрядной шине на конструктивном, электрическом и логическом уровнях и обеспечивал возможность клонирования фирменных компьютеров IBM PC. C этим стандартом связано возникновение понятия «IBM-совместимый персональный компьютер».

Таким образом, совместными разработками фирм IBM – как генерального разработчика, Intel – как лидера в разработке электронных компонент компьютера и Microsoft – разработчика системного программного обеспечения был создан настольный персональный компьютер универсального назначения, концепция которого не претерпела принципиальных изменений вплоть до настоящего времени и останется актуальной в ближайшей перспективе.

Фирма Apple Computer заняла потребительскую нишу персональных компьютеров, ориентированных на мультимедийные технологии и настольные издательские системы. Многие системные решения этой фирмы в области мультимедиа и пользовательского интерфейса были использованы IBM при развитии модельного ряда своих компьютеров. Компьютеры Apple Macintosh изначально использовали элементную базу фирмы Motorola, принципиально отличающуюся от микропроцессоров фирмы Intel на архитектурном и физическом уровнях и, вследствие этого, на уровне организации работы системы. В результате эти две основные системы персональных компьютеров общего (пользовательского) назначения являются совместимыми только на уровне общего поля устройств ввода и вывода информации.