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Die Vitrine
- PC-Museum -

PC-Entwicklung

Der IBM Personal Computer 5150

Der Personal Computer (PC) wurde am 12. August 1981 von IBM eingeführt. Er basierte auf dem 8088er Prozessor von Intel und revolutionierte die Computerwelt insofern, als er im Gegensatz zu den meisten anderen Systemen prozessorintern mit 16 Bit pro Zeittakt anstelle der üblichen 8 Bit arbeitete. Darüber hinaus bot er mit fünf Einstecksockeln für Erweiterungskarten (Slots) eine "offene Architektur", die es dem Benutzer erlaubte, das System zu erweitern ohne den gesamten Rechner ersetzen zu müssen.

Der Original-IBM-PC (Model 5150) verfügte über vier Speicherbänke auf der Hauptplatine, die mit je neun 16 kBit-Speichermodulen bestückt werden konnten, so dass auf der Hauptplatine insgesamt 64 Kilobyte (kB) Hauptspeicher (RAM = Random Access Memory) zur Verfügung gestellt werden konnten. Bezüglich der Grafikkarte konnte zwischen einem Monochrom-Grafikadapter (MGA) mit 25-poligem Druckeranschluss sowie einem Color-Grafikadapter (CGA) ohne Druckeranschluss gewählt werden. Weiterhin verfügte der PC über eine ebenfalls 25-polige serielle Schnittstelle. Wohl um Verwechslungen mit dem Druckerausgang zu vermeiden, war diese nicht als Kupplung ("weiblich") sondern als Stecker ("männlich") ausgebildet. Zur Aufnahme von Laufwerken dienten zwei etwa 85 mm (full-height = volle Bauhöhe) hohe Einschübe für 5,25"-Laufwerke.

Der Monitor (Modell 5151: Monochrom grün auf schwarz und Modell 5152: Color) wurde über einen Ausgang am Netzteil mit Strom versorgt und mit dem Rechner ein- und ausgeschaltet, so dass auf einen Netzschalter verzichtet werden konnte.

Standardmäßig wurde der PC zunächst mit 16kB Hauptspeicher, einem 5,25"-Floppy-Diskettenlaufwerk in voller Bauhöhe, Monochrom-Grafik und IBM PC-DOS v2.0 (die anfangs verwendete Version 1 war zu fehlerbehaftet und wurde rasch ersetzt) ausgeliefert. Das Floppy-Laufwerk konnte ein- und zweiseitige Disketten mit 8 oder 9 Sektoren mit je 512 Byte und 40 oder 48 Spuren pro Inch und damit Kapazitäten zwischen 80 und 360 kB verwenden.

Mit Einführung der 64 kBit-Chips kam eine zweite Version mit standardmäßig 64 kB Hauptspeicher (erweiterbar auf 256 kB) auf den Markt.

Groß: 101 kB
Modell:            IBM 5160
Anschaffungsjahr:  1985
                   Geschenk der IBM Deutschland an die
                   Lehreinheit Ackerbau der TU München-Weihenstephan
Prozessor:         Intel 8088
Hauptspeicher:	   256 kB (36 x 64 kBit)
Peripherie:        Desktop, Monochrom-Grafikadapter, 2 Floppy-Laufwerke
                   in voller Bauhöhe, Tastatur, Monitor, Nadeldrucker
Preis:             ---
Groß: 54 kB
Anschaffungsjahr:  Gestiftet von 
                   ECD Computertechnik GmbH
                   Am Ziegelstadel 5
                   84072 Au/Hallertau
Prozessor:         Intel 8088
Hauptspeicher:	   640 kB (18 x 256 kBit + 18 x 64 kBit)
Peripherie:        ---
Preis:             ---

Der IBM Personal Computer XT

Am 8. März 1983 stellte IBM den Personal Computer XT (kurz für eXtended Technology) vor. Hier konnte der Hauptspeicher durch Belegung von zwei Speicherbänken mit 256 kBit-Chips (18 Stück) sowie der übrigen zwei Speicherbänke mit 64 kBit-Chips (ebenfalls 18 Stück) auf 640 kB aufgerüstet werden. Die Zahl der Einstecksockel für Erweiterungskarten (Slots) wurde von fünf auf acht erhöht. Darüber hinaus war er mit einer 10 MB (Megabyte) MFM-Festplatte (306 Zylinder, 4 Köpfe, 17 Sektoren pro Spur, 512 Byte pro Sektor) sowie einem oder zwei 5,25" Floppy-Laufwerken in halber Bauhöhe ausgestattet. Als Betriebssystem kam MS-DOS 2.1 zum Einsatz, das erstmals Verzeichnisse und Unterverzeichnisse unterstütze.

Spätere Modelle wurden mit einer 20 MB-Festplatte in halber Bauhöhe ausgerüstet. Bekanntester Vertreter hierfür dürfte die Seagate ST225 mit 615 Zylindern, 4 Köpfen, 17 Sektoren pro Spur, 512 Byte pro Sektor und einer mittleren Zugriffszeit von 65 Millisekunden sein

Die offene Architektur des PC führte zu einer regen Entwicklung von Systemerweiterungen durch andere Anbieter und viele Hardware-Hersteller begannen die IBM-Architektur nachzuahmen. Insbesondere die Architektur der Einstecksockel für Erweiterungskarten wurde übernommen und später zum Industriestandard erhoben (ISA = Industry Standard Architecture). Diese Nachbauten wurden ursprünglich als Klone (engl. clones) bezeichnet.

Der Olivetti M24

Einer der in Europa, zumindest aber der TU München-Weihenstephan, weitestverbreiteten Nachbauten war der Olivetti M24. Mit einem solchen begann im März 1985 die PC-Geschichte an unserer Professur.

Groß: 179 kB
Modell:            Olivetti M24
Anschaffungsjahr:  1985
Prozessor:         8086
Hauptspeicher:	   128 kB
Peripherie:        Desktop, 2 x 5,25" FDD, Monochrom Grafik,
                   12" Monitor, Tastatur
Preis:             9.986 DM

Erweiterung 1985:  384 kB Speicher für 1.496 DM
Erweiterung 1986:  20 MB-Festplatte für 3.192 DM

Mit zunehmendem Speicherhunger der Programme wurde der XT jedoch rasch an seine Grenzen getrieben. Ursache hierfür war die Art der Addressierung des Hauptspeichers. Dieser wurde im sogenannten real mode über eine 16-bittige Segmentangabe sowie einen 16-bittigen Offset angesprochen. Zur Berechnung der physikalischen Adresse wurde die Segmentangabe um vier Bit nach links verschoben und zum Offset addiert, so dass eine 20-bittige Speicheradresse resultierte. Beispiel:

  Segment      1010 0001 0100 0000 <<<<
  Offset            0001 0001 0101 0100
  Adresse      1010 0010 0101 0101 0100

Zur Darstellung werden üblicherweise 4 Bit (= ein Nibble) durch eine hexadezimale Zahl (= Stellenwertsystem mit der Basis 16 und den Ziffern 0-1-2-3-4-5-6-7-8-9-A-B-C-D-E-F) repräsentiert. So kann beispielsweise die oben binär dargestellte Segmentangabe sehr kompakt durch die hexadezimale Zahl A140hex und die Offsetangabe durch die hexadezimale Zahl 1154hex dargestellt werden. Jede 20-bittige Speicheradresse lässt sich somit durch eine fünfstellige Hexadezimalzahl, hier A2554hex, beschreiben.

Mit diesem System können insgesamt 220 = 1.048.576 = 1 M Adressen angesprochen werden. Da jedes Byte einzeln angesprochen werden konnte, war damit der Adressraum auf 1 MB begrenzt. Dieser stand jedoch nicht in vollem Umfang für Hauptspeicher zur Verfügung. So wurden im ersten kB die 256 Interruptvektoren abgelegt. Darauf folgten BIOS- und DOS-Daten und residente Teile des Betriebssystems, so dass in der Regel die unteren 150 kB belegt waren.

Auch nach oben war der Adressraum begrenzt. So waren der Bereich ab 640 kB (A0000) für den Bildschirmspeicher und die obersten 64 kB für das BIOS reserviert. Damit standen den Anwendungen in der Regel nur etwa 500 kB Hauptspeicher zur Verfügung. Eine Aufrüstung der Rechner mit mehr physikalischem Hauptspeicher brachte nichts, weil dieser nicht angesprochen werden konnte. Dies war die Stunde für erste Expanded Memory Systeme (EMS). Bei dieser Technik wurde ein 64 kB großes Adressfenster, in der Regel ab Adresse E0000, reserviert. Zusätzlicher physikalischer Speicher wurde in 16 kB große Seiten eingeteilt, wovon bei Bedarf jeweils vier in das Fenster eingeblendet werden konnten. Auf Dauer führte jedoch kein Weg an einem neuen Adressierungsmodus vorbei.

Schon weiter verbreitet: der AT

Mit dem 80286er Prozessor wurde denn auch ein neuer Adressierungsmodus, der sogenannte protected mode, eingeführt. Hierbei werden die Adressen weiterhin über eine jeweils 16-bittige Segment-Offset-Kombination angesprochen. Im protected mode erfolgt jedoch nicht die beim real mode beschriebene versetzte Addition der beiden Werte, vielmehr stellt die Segmentadresse einen Zeiger in eine Tabelle mit Segmentangaben dar. Durch die Verwendung eines 16-bittigen Offsets kann jedes Segment 216 = 64 kB umfassen, so dass ein Adressraum von 4 GB zur Verfügung steht.

Selbstverständlich verstand der 80286 auch den real mode ("Abwärtskompatibilität"!). Ein Wehmutstropfen bezüglich des protected mode lag darin, dass der 80286 zwar ohne weiteres in diesen Modus versetzt werden konnte, es existierte jedoch kein Weg zurück in den real mode, so dass hierfür jeweils ein Prozessor-Reset erforderlich war, was die Sache nicht gerade beschleunigte.

Groß: 68 kB
Anschaffungsjahr:  1987
Prozessor:         AMD 286-10 MHz
Hauptspeicher:	   640 kB (18 x 256 kBit + 18 x 64 kBit)
Peripherie:        Desktop, 5,25" FDD, 20 MB MFM-HDD,
                   Hercules Grafik (720 x 348, sw), MS-DOS 3.3
Preis:             2.000 DM

Mit der Einführung des 80286er Prozessors, wurde der Bus auf 16 Bit erweitert, was zunächst zu einer Verlängerung der Hauptplatinen um etwa die Länge der zusätzlichen Stecksockel führte. Auch wurden die Platinen mit einem Akku bestückt, der die Stromversorgung zur Speicherung der Setup-Daten sicherstellte. Damit entfiel das lästige Batteriewechseln und dauernde Eingeben dieser Werte.

Die auf der Basis des 80286 entwickelten Systeme wurden als ATs (Advanced Technologie) bezeichnet und waren weitgehend zueinander kompatibel. Diese Systeme waren typischerweise mit

ausgestattet und in Desktopgehäusen untergebracht.

Auch das BIOS wurde weiterentwickelt. So konnte man bei ATs in der Regel während des Boot-Vorganges durch Drücken einer bestimmten Tastenkombination in das Setup mit den Systemdaten gelangen. Hierfür war bis dato meist ein Booten von Diskette und ein spezielles Programm oder ein Sprung ins BIOS mit einem Debugger erforderlich.

Groß: 36 kB
Anschaffungsjahr:  1987
Prozessor:         AMD 286-12 MHz + Koprozessor 80287
Hauptspeicher:	   2 MB (2 x 1 MB)
Peripherie:        Desktop, 5,25" FDD, 20 MB MFM-HDD,
                   EGA Grafik (640 x 400, 16 Farben), MS-DOS 3.2
Preis:             6.298 DM (incl. Monitor)

Unaufhaltsam ging die Entwicklung weiter. So wurden

Auf den 80286 folgte ...

... Richtig: der 80386. Während bis zu diesem Zeitpunkt die Verliebtheit mit dem technischen Fortschritt noch dazu geführt hatte, dass jede neue Generation von Rechnern auch einen neuen Namen erhielt ("PC" > "XT" > "AT") zog nun die Abgeklärtheit ein und mit einem 80386 ausgestattete Systeme wurden schlicht "386er" genannt.

Beim 80386 wurde der Prozessorbefehlssatz erweitert, wodurch unter anderem das Manko des fehlenden Rückwegs vom protected in den real mode beseitigt wurde, so dass dieser als erster "echter" protected mode-Prozessor bezeichnet werden kann. Darüber hinaus wurde die Zahl der Prozessorregister erhöht und diese (mit Ausnahme der Segmentregister) von 16 auf 32 Bit erweitert. Damit konnten zum einen 32-Bit-Operationen in einem Rutsch ausgeführt werden. Zum anderen erlaubt eine 32-bittige Offsetangabe eine Segmentgröße von 4 GB. Die maximal möglichen 64 k solcher Segmente führt damit zu einem Adressraum, der im Augenblick noch meine Vorstellungs- und Darstellungskraft übersteigt (Aber ich bin zuversichtlich, dass sich das noch ändert). Daneben wurde der Prozessortakt weiter erhöht. Unsere "386er" liefen mit 25 und 33 MHz und verfügten über 4 bzw. später 8 MB Hauptspeicher.

Groß: 53 kB
Anschaffungsjahr:  1989
Prozessor:         Intel 80386-20 MHz + Koprozessor 80387
Hauptspeicher:	   4 MB (4 x 1 MB) (hier aufgerüstet auf 8 MB)
Peripherie:        Minitower, 5,25" FDD, 3,5" FDD, 65 MB RLL-HDD,
                   VGA Grafik, Tastatur, Maus, MS-DOS 4.01
Preis:             8.600 DM (incl. NEC MultiSync 2a-Monitor)
Groß: 83 kB
Anschaffungsjahr:  1990
Prozessor:         Intel 80386-33 MHz + Koprozessor 80387
Hauptspeicher:	   4 MB (4 x 1 MB)
Peripherie:        Minitower, 5,25" FDD, 3,5" FDD, 85 MB SCSI-HDD, 
                   VGA Grafik, Tastatur, Maus, MS-DOS 4.01
Preis:             7.874 DM (incl. Monitor)
Groß: 124 kB
Anschaffungsjahr:  1991
Prozessor:         Intel 80386-33 MHz
Hauptspeicher:	   4 MB (4 x 1 MB, hier aufgerüstet auf 8 MB)
Peripherie:        Desktop, 5,25" FDD, 3,5" FDD, 124 MB IDE-HDD, 
                   VGA Grafik, Tastatur, Maus, MS-DOS 4.01
Preis:             ???

In dieser Zeit kam es auch zu einer rasanten Entwicklung bei der Peripherie. So hielten nun allgemein die 3,5" Floppy-Laufwerke Einzug. Auch die Festplattenkapazitäten stiegen enorm. Zunächst wurden die 40 MB Platten (MFM mit 17 Sektoren je Track) auf 60 MB aufgeblasen (RLL mit 26 Sektoren je Track) und schließlich die IDE-Schnittstelle auf den Markt gebracht, die in einer erweiterten Version (E-IDE) noch heute in modernen Pentiums zu finden ist. Dabei wurden in "386ern" zunächst typischerweise 120 MB-Festplatten verwendet. Bei den Grafikkarten hatte sich mittlerweile VGA (Video Graphics Array) durchgesetzt. Während bis zu einer Auflösung von 640x400 Punkte bei 16 Farben der erforderliche Video-Adressraum von 128 kB noch im für den PC vorgesehenen Speicherbereich A0000hex bis BFFFFhex Platz fand, mussten für höhere Auflösungen und/oder mehr Farben die Grafikkarten eigenen Videospeicher zur Verfügung stellen. Dies waren zunächst 512 kB, die für 640x480 bis 600x800 Punkte bei 256 Farben genügten, später 1 MB, wodurch bei den gleichen Auflösungen 64 k Farben möglich wurden. Leider waren die Videomodi jenseits von 640x480 Punkten bei 256 Farben (Standard-VGA-Modus) nicht standardisiert.

Mit der weiteren Verbreitung von PC-Systemen tauchten nun auch neue Anforderungen auf. Die Rechner sollten nicht nur leistungsfähiger, sondern auch leise und die Monitore strahlungsarm sein (energiesparend war 1990 übrigens noch kein Thema!).

Der 486er

Der 486er lieferte noch mehr Rechenleistung und zeichnete sich unter anderem dadurch aus, dass eine Arithmetikeinheit für Operationen mit Gleitkommazahlen integriert war. Damit wurde ein mathematischer Zusatzprozessor überflüssig. Die Rechner liefen typischerweise mit einer Taktrate von 33 bis 50 MHz und waren mit 8 bis 16 MB Hauptspeicher ausgestattet. Zusätzlich waren sie in der Regel mit einer Grafikkarte mit 1 bis 2 MB Speicher für Auflösungen bis zu 1024x768 Punkte bei 64k Farben und einer Schnittstellenkarte für Floppy und IDE-Festplatten bestückt. Die Festplattenkapazitäten lagen um die 200 MB. Als Diskettenlaufwerk wurde meist lediglich ein Laufwerk für 3,5"-Disketten eingebaut.

Groß: 49 kB
Anschaffungsjahr:  1992
Prozessor:         Intel 80486-33 MHz
Hauptspeicher:	   16 MB (4 x 4 MB)
Peripherie:        Desktop, 3,5" FDD, 200 MB IDE-HDD, SVGA Grafik,
                   Tastatur, Maus, MS-DOS 5 (?)
Preis:             4.627 DM

Während bis dato der vom Netzteillüfter erzeugte Luftstrom genügte, um auch den Prozessor zu kühlen, war bei 486ern mit Taktraten über 33 MHz mehr Aufwand erforderlich. Dabei genügte zunächst ein auf den Prozessor aufgeklebter Kühlkörper, bei 50 MHz-Prozessoren tauchten dann erste Prozessorlüfter auf, wodurch die Geräuschentwicklung der Rechner deutlich zunahm. Die Rechner wurden entsprechend vom Schreibtisch verbannt, in so genannten "Tower"-Gehäusen untergebracht und unter dem Tisch aufgestellt.

Anfang der 90er Jahre war auch die Zeit des Aufbaus von Rechnernetzen.

Groß: 39 kB
Anschaffungsjahr:  1992
Prozessor:         Intel 80486-50 MHz
Hauptspeicher:	   16 MB (4 x 4 MB)
Peripherie:        Desktop, 3,5" FDD, 200 MB IDE-HDD, SVGA Grafik
                   Tastatur, Maus, MS-DOS 5 (?)
Preis:             5.448 DM (incl. Hitachi 14MVX-Monitor)

Der Pentium

Groß: 74 kB
Anschaffungsjahr:  1993
Prozessor:         Intel Pentium 60 MHz
Hauptspeicher:	   16 MB (2 x 8 MB)
Peripherie:        Tower, 3,5" FDD, 1 GB SCSI-HDD, CD-ROM,
                   SVGA Grafik, Tastatur, Maus, Windows 3.1
Preis:             ??? DM
Groß: 68 kB
Anschaffungsjahr:  1995
Prozessor:         Intel Pentium 133 MHz
Hauptspeicher:	   32 MB (2 x 16 MB)
Peripherie:        Minitower, 3,5" FDD, 1,7 GB HDD, CD-ROM,
                   SVGA Grafik, Tastatur, Maus, Windows 95
Preis:             ??? DM

 

  Klaus Hank (03.09.2003) [ Home ] [ Sitemap ] [ Galerie ] [ Top