Передняя панель использовалась на ранних электронных компьютерах для отображения и изменения состояния внутренних регистров и памяти машины . Передняя панель обычно состояла из массивов индикаторных ламп , цифровых [a] и символьных дисплеев, тумблеров , циферблатов и кнопок , установленных на лицевой панели из листового металла. В ранних машинах также могли присутствовать ЭЛТ (в качестве осциллографа или, например, для зеркалирования содержимого памяти на трубке Уильямса-Килберна ). До разработки системных консолей ЭЛТ многие компьютеры, такие как IBM 1620, имели консольные пишущие машинки.
Обычно содержимое одного или нескольких аппаратных регистров представлялось рядом лампочек, что позволяло считывать содержимое напрямую, когда машина была остановлена. Переключатели позволяли напрямую вводить данные и значения адресов в регистры или память.
На некоторых машинах определенные индикаторы и переключатели были зарезервированы для использования под управлением программы. Их часто называли сенсорными индикаторами , сенсорными лампами и сенсорными переключателями . Например, оригинальный компилятор Fortran для IBM 704 содержал специальные операторы для тестирования и управления сенсорными лампами 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 огнями , например, RSTS/E и RSX-11 , часто имели задачу бездействия, которая мигала индикаторами панели в какой-то узнаваемой манере. Системные программисты часто были очень хорошо знакомы с этими световыми схемами и могли по ним определить, насколько занята система, а иногда и что именно она делала в данный момент. Программа Master Control для мэйнфрейма Burroughs Corporation B6700 отображала большую букву «B», когда система бездействовала. [1]
Для переключателей и лампочек требовалось немного дополнительных логических схем и обычно не требовалась программная поддержка, что было важно, когда логические аппаратные компоненты были дорогими, а программное обеспечение часто было ограниченным.
В то время как другие машины того времени имели сложные передние панели для управления ими, 6600 имеет только панель мертвого старта . [2] Имеется двойная системная консоль CRT, 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 имели передние панели, но с появлением Apple II , TRS-80 и Commodore PET во время бума домашних компьютеров в 1977 году подавляющее большинство микрокомпьютеров поставлялись с клавиатурами и разъемами для подключения экранов телевизоров или других мониторов.
Оператор использовал переднюю панель для загрузки компьютера, отладки запущенных программ и поиска неисправностей оборудования .
Многие компьютеры имели элементы управления, например, кнопки, циферблаты, клавиатуры, тумблеры, для ввода адресов, элементы управления для отображения данных по адресу и элементы управления для изменения содержимого хранилища. Они обычно использовались для загрузки и отладки.
Обычно оператору приходилось иметь письменную процедуру, содержащую короткую серию инструкций самозагрузки, которые нужно было ввести вручную, например, с помощью циферблатов, клавиатуры, тумблеров. Сначала оператор, например, нажимал на переключатель адреса и вводил адрес. Для облегчения ввода и считывания на некоторых компьютерах (например, DEC PDP-8 или MITS Altair 8800 ) двоичные цифры группировались по три или четыре на передней панели, причем каждая группа лампочек или переключателей представляла одну восьмеричную (от 0 до 7) или шестнадцатеричную (от 0 до F) цифру. Некоторые [b] десятичные компьютеры, например, IBM 1620 , использовали двоично-десятичные числа для адресов памяти.
Затем оператор вводил значение, предназначенное для этого адреса. После ввода нескольких таких инструкций (некоторые компьютеры имели кнопку deposit next, которая вносила последующие значения в последующие адреса, освобождая оператора от необходимости вводить последующие адреса), оператор затем устанавливал начальный адрес программы самозагрузки и нажимал переключатель run, чтобы начать выполнение программы. Программа самозагрузки обычно считывала несколько более длинную программу с перфоленты, перфокарт, магнитной ленты, барабана или диска, которые, в свою очередь, загружали операционную систему с диска.
Некоторые машины ускоряли процесс загрузки, позволяя оператору устанавливать элементы управления для содержания одной или двух инструкций машинного языка , а затем напрямую выполнять эти инструкции. Другие машины позволяли явно управлять устройствами ввода-вывода с передней панели (например, «Read-In Preset» на PDP-10 или доступ к отображенным в память устройствам ввода-вывода на PDP-11 ). Некоторые машины также содержали различные программы загрузки в ПЗУ , и для загрузки системы требовалось только запустить ее выполнение по адресу правильной программы ПЗУ.
Передние панели часто использовались для отладки программ, когда операционная поддержка была ограничена, и большинство программ запускались в автономном режиме. Обычно переключатель на передней панели мог заставить компьютер работать пошагово , то есть выполнять одну инструкцию и останавливаться до тех пор, пока программист не нажмет кнопку для выполнения следующей инструкции. Адресная остановка могла быть установлена для остановки работающей программы, когда она пыталась выполнить инструкцию или получить доступ к данным по указанному адресу. Содержимое регистров и памяти отображалось на индикаторах на передней панели. Программист мог считывать и изменять содержимое регистров, изменять инструкции программы или данные в памяти или принудительно переходить к другому разделу кода.
Когда мультипрограммирование стало нормой, стало недопустимо связывать всю машину для отладки, за исключением особых ситуаций. Были написаны программы, называемые отладчиками , которые предоставляли программисту эквивалент функций передней панели, не требуя при этом всей машины.
Для развлечения скучающие программисты создавали программы для показа анимированных световых шоу. Передние панели в конце 1960-х и начале 1970-х годов были довольно ярко окрашены. В конце 1970-х и начале 1980-х годов стали обычным явлением самозагрузочные ПЗУ . Поскольку компьютеры могли использовать их для запуска без вмешательства оператора, большинство компьютеров были построены без передней панели переключателей. Мощные калькуляторы, такие как HP 9830 на основе ПЗУ , были одними из первых компьютеров, отказавшихся от передних панелей и операторов.
Огромные блоки «мигалок» и «вспышек» демонстрировались 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 позволит загрузить систему PDP-8 с магнитного диска с подвижной головкой RK05 :
Этот процесс работает путем помещения в память простой программы из двух инструкций и ее выполнения. 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 на себя. При нажатии «Очистить» текущий адрес диска контроллера диска устанавливается на сектор 0, а его текущий адрес памяти устанавливается на ячейку памяти 0000. При команде чтения программа, хранящаяся в секторе диска 0, накладывается на программу начальной загрузки, и после наложения инструкции JMP программа диска берет на себя управление машиной.