Передняя панель использовалась в первых электронных компьютерах для отображения и изменения состояния внутренних регистров и памяти машины . Передняя панель обычно состояла из ряда индикаторных ламп , дисплеев с цифрами [a] и символами, тумблеров , циферблатов и кнопок, установленных на лицевой панели из листового металла. В ранних машинах также могли присутствовать ЭЛТ (в качестве осциллографа или, например, для отражения содержимого памяти трубки Уильямса-Килберна ). До разработки системных консолей с ЭЛТ многие компьютеры, такие как IBM 1620, имели консольные пишущие машинки.
Обычно содержимое одного или нескольких аппаратных регистров отображается рядом индикаторов, что позволяет считывать содержимое непосредственно при остановке машины. Переключатели позволяли прямой ввод данных и значений адресов в регистры или память.
На некоторых машинах определенные индикаторы и переключатели были зарезервированы для использования под программным управлением. Их часто называли сенсорными индикаторами , сенсорными огнями и сенсорными переключателями . Например, исходный компилятор Фортрана для IBM 704 содержал специальные инструкции для тестирования и управления сенсорными индикаторами и переключателями 704. Эти переключатели часто использовались программой для управления дополнительным поведением, например, информация могла быть напечатана только в том случае, если был установлен определенный сенсорный переключатель.
Операционные системы, созданные для компьютеров с мигающими лампочками , например, RSTS/E и RSX-11 , часто во время простоя выполняют задачу мигания индикаторов на панели каким-то узнаваемым образом. Системные программисты часто хорошо знакомы с этими световыми узорами и могут по ним определить, насколько загружена система, а иногда и что именно она делает в данный момент. Основная программа управления для мэйнфрейма Burroughs Corporation B6700 отображала большую печатную букву «B», когда система простаивала. [1]
Переключатели и светильники требовали небольшого количества дополнительных логических схем и обычно не требовали программной поддержки, что важно, когда компоненты логического оборудования были дорогими, а программное обеспечение часто было ограничено.
В то время как другие машины того времени имели сложные передние панели для управления ими, 6600 имеет только панель запуска с мертвой точки . [2] Существует двойная системная консоль ЭЛТ, но она управляется кодом операционной системы на периферийном процессоре и не управляет и не отображает оборудование напрямую.
Ранние микрокомпьютеры , такие как Altair 8800 1975 года , также использовали передние панели, но с момента появления Apple II , TRS-80 и Commodore PET во время бума домашних компьютеров в 1977 году, подавляющее большинство микрокомпьютеров поставлялось с клавиатурами и разъемами для телевидения. экраны или другие мониторы.
Оператор использовал переднюю панель для загрузки компьютера, отладки запущенных программ и поиска неисправностей оборудования .
Многие компьютеры имели элементы управления, например кнопки, диски, клавиатуры, тумблеры для ввода адресов, элементы управления для отображения данных по адресу и элементы управления для изменения содержимого хранилища. Обычно они использовались для загрузки и отладки.
Обычно у оператора имеется письменная процедура, содержащая короткую серию инструкций начальной загрузки, которые необходимо вводить вручную, например, с помощью дисковых переключателей, клавиатуры или тумблеров. Сначала оператор, например, нажимает переключатель адреса и вводит адрес. Для облегчения ввода и считывания на некоторых компьютерах (таких как DEC PDP-8 или MITS Altair 8800 ) двоичные цифры были сгруппированы по три или четыре на передней панели, при этом каждая группа индикаторов или переключателей представляла собой одну восьмеричную цифру (от 0 до 7) или шестнадцатеричная (от 0 до F) цифра. Некоторые [b] десятичные компьютеры, например, IBM 1620 , использовали двоично-десятичные числа для адресов памяти.
Затем оператор вводит значение, предназначенное для этого адреса. После ввода нескольких таких инструкций (на некоторых компьютерах была кнопка «Внести следующий депозит», которая вносила последующие значения в последующие адреса, избавляя оператора от необходимости вводить последующие адреса), оператор затем устанавливал начальный адрес программы начальной загрузки и нажимал кнопку переключатель run, чтобы начать выполнение программы. Программа начальной загрузки обычно считывает более длинную программу с перфоленты, перфокарт, магнитной ленты, барабана или диска, которые, в свою очередь, загружают операционную систему с диска.
Некоторые машины ускоряли процесс начальной загрузки, позволяя оператору настроить элементы управления на содержание одной или двух инструкций машинного языка , а затем напрямую выполнять эти инструкции. Другие машины позволяли явно управлять устройствами ввода-вывода с передней панели (например, «Предварительная настройка чтения» на PDP-10 или доступ к устройствам ввода-вывода с отображением в памяти на PDP-11 ). Некоторые машины также содержали в ПЗУ различные загрузочные программы, и все, что требовалось для загрузки системы, — это запустить ее по адресу правильной программы ПЗУ.
Передние панели часто использовались для отладки программ, когда операционная поддержка была ограничена и большинство программ запускалось в автономном режиме. Обычно переключатель на передней панели может заставить компьютер работать в одношаговом режиме , то есть выполнять одну инструкцию и останавливаться до тех пор, пока программист не нажмет кнопку для выполнения следующей инструкции. Стоп по адресу может быть установлен для остановки работающей программы, когда она пытается выполнить инструкцию или получить доступ к данным по указанному адресу. Содержимое регистров и памяти будет отображаться на индикаторах передней панели. Программист мог читать и изменять содержимое регистров, изменять инструкции программы или данные в памяти или принудительно переходить к другому разделу кода.
Когда мультипрограммирование стало нормой, использование всей машины для отладки стало неприемлемым, за исключением особых ситуаций. Были написаны программы, называемые отладчиками , которые предоставляли программисту эквивалент функций передней панели, не требуя всей машины.
Для развлечения скучающие программисты создавали программы для показа анимированных световых шоу. Передние панели в конце 1960-х – начале 1970-х годов были достаточно ярко окрашены. В конце 1970-х и начале 1980-х годов загрузочные ПЗУ стали обычным явлением. Поскольку компьютеры могли использовать их для самостоятельного запуска без вмешательства оператора, большинство компьютеров были построены без передней панели переключателей. Мощные калькуляторы, такие как HP 9830 на базе ПЗУ , были одними из первых компьютеров, в которых покончили с передними панелями и операторами.
Огромные наборы «мигающих фонарей» и «взрывателей» были показаны на телевидении и в кино как популярный образ «компьютера» в период с 1950-х по 1970-е годы (Burroughs B205 использовался в качестве голливудского реквизита для многих из этих шоу).
Следующая процедура загрузит систему PDP-8 с магнитного диска с подвижной головкой RK05 :
Этот процесс заключается в помещении в память простой программы, состоящей из двух инструкций, и ее выполнении. Первая инструкция дает команду контроллеру диска начать чтение диска с текущего адреса диска в текущий адрес памяти. Вторая инструкция — это инструкция JMP , которая бесконечно переходит сама к себе. При нажатии кнопки «Очистить» текущий адрес диска контроллера диска устанавливается в сектор 0, а его текущий адрес памяти устанавливается в ячейку памяти 0000. Когда подается команда чтения, программа, хранящаяся в секторе диска 0, накладывает программу начальной загрузки и, однажды инструкция JMP накладывается, дисковая программа берет на себя управление машиной.