Микрокомпьютер — это небольшой, относительно недорогой компьютер , имеющий центральный процессор (ЦП), выполненный из микропроцессора . [2] Компьютер также включает в себя память и схемы ввода/вывода (I/O), вместе смонтированные на печатной плате (PCB). [3] Микрокомпьютеры стали популярны в 1970-х и 1980-х годах с появлением все более мощных микропроцессоров. Предшественники этих компьютеров, мэйнфреймы и мини-компьютеры , были сравнительно намного больше и дороже (хотя на самом деле современные мэйнфреймы, такие как машины IBM System z, используют один или несколько специальных микропроцессоров в качестве своих ЦП). Многие микрокомпьютеры (если они оснащены клавиатурой и экраном для ввода и вывода) также являются персональными компьютерами (в общем смысле). Раннее использование термина «персональный компьютер» в 1962 году предшествовало разработкам на основе микропроцессоров. (См. ссылку «Персональный компьютер: компьютеры в компаниях» ниже) . «Микрокомпьютер», используемый в качестве встроенной системы управления, может не иметь устройств ввода и вывода, читаемых человеком. «Персональный компьютер» может использоваться в общем смысле или может обозначать IBM PC-совместимую машину.
Аббревиатура «микро» была распространена в 1970-х и 1980-х годах [4] , но с тех пор вышла из употребления.
Термин «микрокомпьютер» стал широко использоваться после появления миникомпьютера , хотя Айзек Азимов использовал этот термин в своем рассказе « Умирающая ночь » еще в 1956 году (опубликованном в журнале «The Magazine of Fantasy and Science Fiction» в июле того же года). [5] В частности, микрокомпьютер заменил множество отдельных компонентов, из которых состоял центральный процессор миникомпьютера, на одну интегрированную микропроцессорную микросхему .
В 1973 году французский Национальный институт агрономических исследований (INRA) искал компьютер, способный измерять сельскохозяйственную гигрометрию . Чтобы ответить на этот запрос, группа французских инженеров компании компьютерных технологий R2E во главе с руководителем отдела разработок Франсуа Жернелем создала первый доступный микрокомпьютер на базе микропроцессора, Micral N. В том же году компания подала патенты с термином «Micro-ordinateur», буквальным эквивалентом «Микрокомпьютер», для обозначения твердотельной машины, разработанной с использованием микропроцессора.
В США самые ранние модели, такие как Altair 8800, часто продавались в виде наборов для самостоятельной сборки и поставлялись с ОЗУ объемом всего 256 байт и без устройств ввода/вывода , кроме индикаторных ламп и переключателей, что было полезно в качестве доказательства концепции , демонстрирующей, на что способно такое простое устройство. [6] По мере того, как микропроцессоры и полупроводниковая память становились дешевле, микрокомпьютеры становились дешевле и проще в использовании.
Все эти улучшения в стоимости и удобстве использования привели к взрыву их популярности в конце 1970-х и начале 1980-х годов. Большое количество производителей компьютеров упаковали микрокомпьютеры для использования в приложениях малого бизнеса. К 1979 году многие компании, такие как Cromemco , Processor Technology , IMSAI , North Star Computers , Southwest Technical Products Corporation , Ohio Scientific , Altos Computer Systems , Morrow Designs и другие, выпустили системы, разработанные для находчивых конечных пользователей или консалтинговых фирм, чтобы поставлять бизнес-системы, такие как бухгалтерский учет, управление базами данных и обработка текстов для малого бизнеса. Это позволило предприятиям, которые не могли позволить себе аренду мини-компьютера или службу разделения времени , автоматизировать бизнес-функции, без (обычно) найма постоянного персонала для работы с компьютерами. Типичная система этой эпохи использовала бы шину S100 , 8-битный процессор, такой как Intel 8080 или Zilog Z80 , и операционную систему CP/M или MP/M . Растущая доступность и мощность настольных компьютеров для личного пользования привлекли внимание большего количества разработчиков программного обеспечения. По мере развития отрасли рынок персональных компьютеров стандартизировался вокруг совместимых с IBM PC, работающих под управлением DOS , а позднее Windows . Современные настольные компьютеры, игровые консоли , ноутбуки , планшетные ПК и многие типы карманных устройств , включая мобильные телефоны , карманные калькуляторы и промышленные встроенные системы , могут считаться примерами микрокомпьютеров в соответствии с приведенным выше определением.
.jpg/1280px-Home_or_Personal_Computers_from_1977_-_Commodore_PET_2001,_Apple_II,_TRS-80_Model_I,_together_called_'Trinity77'_(edited_image).jpg)
К началу 2000-х годов повседневное использование выражения «микрокомпьютер» (и в частности «микро») значительно сократилось по сравнению с пиком середины 1980-х годов. [7] Этот термин чаще всего ассоциируется с самыми популярными 8-битными домашними компьютерами (такими как Apple II , ZX Spectrum , Commodore 64 , BBC Micro и TRS-80 ) и микрокомпьютерами для малого бизнеса на базе CP/M .
В разговорной речи термин «микрокомпьютер» был в значительной степени вытеснен термином « персональный компьютер » или «ПК», который определяет компьютер, разработанный для использования одним человеком в каждый момент времени, термин, впервые введенный в 1959 году. [8] IBM впервые предложила термин «персональный компьютер», чтобы отличить IBM PC от микрокомпьютеров на базе CP/M , также ориентированных на рынок малого бизнеса, а также от собственных мэйнфреймов и мини-компьютеров IBM. [ требуется цитата ] Однако после его выпуска сам IBM PC был широко имитирован, как и термин. [ требуется цитата ] Компоненты были общедоступны для производителей, а BIOS был подвергнут обратному проектированию с использованием методов проектирования в чистых помещениях . Совместимые с IBM PC «клоны» стали обычным явлением, и термины «персональный компьютер», и особенно «ПК», закрепились за широкой публикой, часто специально для компьютера, совместимого с DOS (или в настоящее время Windows).
Мониторы, клавиатуры и другие устройства для ввода и вывода могут быть интегрированы или разделены. Компьютерная память в виде ОЗУ и по крайней мере одно другое менее энергозависимое запоминающее устройство обычно объединяются с ЦП на системной шине в одном блоке. Другие устройства, составляющие полную микрокомпьютерную систему, включают батареи, блок питания , клавиатуру и различные устройства ввода/вывода, используемые для передачи информации оператору-человеку и от него ( принтеры , мониторы , устройства интерфейса человека ). Микрокомпьютеры предназначены для обслуживания только одного пользователя одновременно, хотя их часто можно модифицировать с помощью программного обеспечения или оборудования для одновременного обслуживания более чем одного пользователя. Микрокомпьютеры хорошо помещаются на столах или под ними, так что они находятся в пределах легкого доступа пользователей. Более крупные компьютеры, такие как мини-компьютеры , мэйнфреймы и суперкомпьютеры, занимают большие шкафы или даже выделенные комнаты.
Микрокомпьютер оснащен как минимум одним типом хранилища данных, обычно ОЗУ . Хотя некоторые микрокомпьютеры (особенно ранние 8-битные домашние микрокомпьютеры) выполняют задачи, используя только ОЗУ, обычно желательно иметь некую форму вторичного хранилища . В ранние дни домашних микрокомпьютеров это часто была кассетная дека (во многих случаях как внешнее устройство). Позже вторичное хранилище (особенно в виде дискет и жестких дисков ) было встроено в корпус микрокомпьютера.
Хотя они не содержали никаких микропроцессоров, но были построены на транзисторно-транзисторной логике (ТТЛ), калькуляторы Hewlett-Packard еще в 1968 году имели различные уровни программируемости, сопоставимые с микрокомпьютерами. HP 9100B (1968) имел элементарные условные операторы (if), номера строк операторов, операторы перехода ( go to ), регистры, которые можно было использовать как переменные, и примитивные подпрограммы. Язык программирования во многом напоминал язык ассемблера . Более поздние модели постепенно добавляли больше функций, включая язык программирования BASIC (HP 9830A в 1971 году). Некоторые модели имели ленточный накопитель и небольшие принтеры. Однако дисплеи были ограничены одной строкой за раз. [9] HP 9100A упоминался как персональный компьютер в рекламе в журнале Science 1968 года , [10] но эта реклама была быстро снята. [11] HP не хотела продавать их как «компьютеры», поскольку в то время считалось, что компьютер должен быть большим по размеру, чтобы быть мощным, и поэтому решила продавать их как калькуляторы. Кроме того, в то время люди были более склонны покупать калькуляторы, чем компьютеры, и закупочные агенты также предпочитали термин «калькулятор», поскольку покупка «компьютера» требовала дополнительных уровней одобрения закупочных органов. [12]
Datapoint 2200 , созданный CTC в 1970 году, также был сопоставим с микрокомпьютерами. Хотя он не содержит микропроцессора, набор инструкций его собственного процессора TTL был основой набора инструкций для Intel 8008 , и для практических целей система ведет себя примерно так, как если бы она содержала 8008. Это связано с тем, что Intel была подрядчиком, ответственным за разработку ЦП Datapoint, но в конечном итоге CTC отвергла дизайн 8008, поскольку ему требовалось 20 вспомогательных микросхем. [13]
Другая ранняя система, Kenbak-1 , была выпущена в 1971 году. Как и Datapoint 2200, она использовала малогабаритную интегральную транзисторно-транзисторную логику вместо микропроцессора. Она продавалась как образовательный и любительский инструмент, но не имела коммерческого успеха; производство прекратилось вскоре после выпуска. [14]
В конце 1972 года французская группа во главе с Франсуа Жернелем из небольшой компании Réalisations & Etudes Electroniques (R2E) разработала и запатентовала компьютер на основе микропроцессора — 8-битного микропроцессора Intel 8008. Этот Micral-N был представлен на рынке в начале 1973 года как «Micro-ordinateur» или микрокомпьютер , в основном для научных и производственных приложений. В течение следующих двух лет было установлено около сотни Micral-N , за которыми последовала новая версия на базе Intel 8080. Тем временем другая французская группа разработала Alvan, небольшой компьютер для автоматизации делопроизводства, который нашел клиентов в банках и других секторах. Первая версия была основана на микросхемах LSI с Intel 8008 в качестве периферийного контроллера (клавиатура, монитор и принтер), прежде чем принять Zilog Z80 в качестве основного процессора.
В конце 1972 года команда Университета штата Сакраменто под руководством Билла Пентца построила компьютер Sac State 8008, способный обрабатывать тысячи медицинских карт пациентов. Sac State 8008 был разработан с использованием Intel 8008. Он имел полный набор аппаратных и программных компонентов : дисковую операционную систему, включенную в серию программируемых микросхем постоянной памяти (PROM); 8 килобайт оперативной памяти; базовый язык ассемблера IBM (BAL); жесткий диск; цветной дисплей; вывод на принтер; последовательный интерфейс со скоростью 150 бит/с для подключения к мэйнфрейму; и даже первую в мире переднюю панель микрокомпьютера. [15] [16]
В начале 1973 года Sord Computer Corporation (теперь Toshiba Personal Computer System Corporation ) завершила SMP80/08, который использовал микропроцессор Intel 8008. Однако SMP80/08 не имел коммерческого выпуска. После того, как в апреле 1974 года был анонсирован первый микропроцессор общего назначения Intel 8080 , в мае 1974 года Sord анонсировала SMP80/x, первый микрокомпьютер, использующий 8080. [17]
Практически все ранние микрокомпьютеры были по сути коробками с лампочками и переключателями; для их программирования и использования требовалось читать и понимать двоичные числа и машинный язык (Datapoint 2200 был ярким исключением, имея современный дизайн на основе монитора, клавиатуры, ленточных и дисковых накопителей). Из ранних микрокомпьютеров типа «коробка переключателей» MITS Altair 8800 (1975) был, пожалуй, самым известным. Большинство этих простых ранних микрокомпьютеров продавались в виде электронных наборов — пакетов, полных отдельных компонентов, которые покупателю приходилось спаивать вместе, прежде чем система могла быть использована.
Период примерно с 1971 по 1976 год иногда называют первым поколением микрокомпьютеров. Многие компании, такие как DEC , [18] National Semiconductor , [19] Texas Instruments [20] предлагали свои микрокомпьютеры для использования в управлении терминалами, управлении интерфейсом периферийных устройств и управлении промышленными машинами. Были также машины для инженерных разработок и личного использования любителями. [21] В 1975 году была разработана процессорная технология SOL-20 , которая состояла из одной платы, которая включала все части компьютерной системы. SOL-20 имел встроенное программное обеспечение EPROM, которое устраняло необходимость в рядах переключателей и лампочек. Только что упомянутый MITS Altair сыграл важную роль в разжигании значительного интереса любителей, что в конечном итоге привело к основанию и успеху многих известных компаний по производству аппаратного и программного обеспечения для персональных компьютеров , таких как Microsoft и Apple Computer . Хотя сам Altair имел лишь умеренный коммерческий успех, он помог зажечь огромную индустрию.
К 1977 году введение второго поколения микрокомпьютеров в качестве потребительских товаров , известных как домашние компьютеры , значительно упростило их использование по сравнению с их предшественниками, поскольку работа их предшественников часто требовала глубокого знакомства с практической электроникой. Возможность подключения к монитору (экрану) или телевизору позволяла визуально манипулировать текстом и числами. Язык BASIC , который было легче изучить и использовать, чем чистый машинный язык, стал стандартной функцией. Эти функции уже были распространены в миникомпьютерах , с которыми были знакомы многие любители и ранние производители.
В 1979 году запуск электронной таблицы VisiCalc (первоначально для Apple II ) впервые превратил микрокомпьютер из хобби для компьютерных энтузиастов в бизнес-инструмент. После выпуска IBM в 1981 году своего IBM PC термин персональный компьютер стал общепринятым для микрокомпьютеров, совместимых с архитектурой IBM PC ( IBM PC–compatible ).