Személyi számítógép

Nagygépes korszak

... amikor nem láthatta a felhasználó a számítógépet

Réges régen, még az 1980-as évek előtt csak olyan kereskedelmi számítógépek léteztek, amelyeket számítóközpontok számára szállítottak és külön főállású operátorok fértek közvetlenül hozzá. A felhasználótól papír alapú kilyukasztott lyukkártyákat kaptak és az eredményt szintén papíron adták vissza.

... amikor már közvetlenül futtathatott programot a felhasználó

Később, az 1970-es évek közepe tájt, ahogy a közvetlen hozzáférésre egyre nagyobb igény lett, soros kapcsolaton keresztül terminálokat fűztek fel erre az akkori mértékkel nézve nagy, központi számítógépre. A felhasználó pedig a nagygép tipikusan 100 méter sugarú környezetében elhelyezett terminálon keresztül közvetlenül dolgozhatott a gépen.

A terminál egy billentyűzetből állt, amely RS232 vonalon keresztül adta a központi gép egyik soros vonalán a parancsot és kapta vissza a képernyőre írandó karaktert. A terminált a lehető legbutábbra csinálták, mert a processzoros eszközök ekkoriban még igen drágák voltak.

Személyi számítógép

Más néven személyes számítógép, azaz olyan számítógép, melyek egy személy rendelkezésére állnak (angolul personal computer, röviden PC). Azaz nem központi számítógép egy-es soros termináljai, hanem ténylegesen előttem van az én saját személyi számítógépem, amivel azt csinálhatok, amit akarok.

1980-as évek

Az első személyes használatú kisszámítógépek az 1980-as évek első két évében jelentek meg. Gyorsan átnézzük, melyek voltak hazánkban beszerezhetők.

C64

A Commodore cég nagy sikerű kisszámítógépe. Igen népszerű volt hazánkban. Mai mértékkel szemlélve pici számítógép. Néhány jellemzője:

• magnókazettáról vagy 170 kB-os 5.25"-os floppyról tölthető szoftverek
• összesen 64 kB RAM és 16 kB ROM terület volt. Utóbbi leginkább a BASIC nyelvnek.
• processzora (MOS Technology 6510) 8 bites, majdnem 1 MHz-en járt, átlagosan 200 ... 250 ezer utasítás végrehajtására volt alkalmas.
• aritmetikai műveletek az összeadás, kivonás, AND, OR, XOR, shift balra, jobbra. De szorzás, osztás már az előző alaputasításokból volt a programban megírva.
• megjelenítője TV készülék, hanggenerálás cél IC-vel.
• barkácsolók számára kellemes perifériák:
  • Felhasználói (USER) port: 12 bites direkt I/O, volt olyan vonala amelyik megszakítás kiváltására is alkalmas volt.
  • Kazettás egység: 2 bit bemenet, 2 bit kimenet, +5V tápfesz. Egyik Baycom típusú modem is ezekre az I/O-kra lett tervezve. Szoftvere a DigiCom64 volt.
  • Bővítő port: rendszerbusz (cím és adat). Picit nagy falat volt akkoriban erre az áramkörök kigondolása. Elterjedt volt 8255 IC-vel 3 * 8 bites digitális I/O kártya készítése.
  • Joystick (2 db): digitális bemenetek (2 * 5 db) és analóg bemenetek (2 * 2 db)

ZX Spectrum

Az előzőnél komolyabb számítógép, amely csak népszerűségi okokból második. A C64 futótűz-szerűen terjedt, de ebből is sok volt hazánkban.

• háttértár háztartási manetofon, mikrokazetta, később floppy volt.
• 48 kB RAM és 16 kB ROM került bele.
• processzora 8 bites Z80 (Zilog), 3,5 MHz-es órajellel, körülbelül 700 ezer 8 bites utasítást hajtott végre másodpercenként.
• aritmetikai műveletek az összeadás, kivonás, AND, OR, XOR, shift balra, jobbra. De szorzás, osztás már az előző alaputasításokból volt a programban megírva.
• megjelenítője TV készülék, 256×192 képponttal, de 8*8 képpontonként 2 színnel.
• 1 bites hang.
• szinte minden akkori perifériát csatlakoztattak hozzá: botkormány, nyomtatók, helyi hálózat, MIDI, fényceruza, csomagrádió modem, egér stb.
• kreatív Basic nyelv.
• www.sinclair.hu

Videoton TVC

A trenden felbuzdulva a Videoton is kifejlesztett egy Tévécomputert, amely hogy-hogy nem a ZX Spectrumra hasonlított. Sajnos 1988-ban több oka volt, hogy már nem tudott széles körben elterjedni.

• szintén magnókazettás, de nem erre a célra gyártott magnóval, hanem normál magnót kellett rádugni - ugyanúgy ahogy akkoriban kazettamásolásnál tettük.
• 64 kB RAM került bele.
• processzora Z80, 3,5 MHz-es órajellel, körülbelül 700 ezer 8 bites utasítást hajtott végre másodpercenként.
• aritmetikai műveletek az összeadás, kivonás, AND, OR, XOR, shift balra, jobbra. De szorzás, osztás már az előző alaputasításokból volt a programban megírva.
• megjelenítője TV készülék
• ipari vezérlésekhez is ezt szerették volna erőltetni. Készült hozzá sokféle ipari kártya a Videotonnál.

1990-es évek - IBM korszak

És az 1980-as évek második felétől az iparban terjedő IBM által kifejlesztett személyi számítógépek kora köszöntött ránk az 1990-es évek elejétől.

Csak dióhézban a kezdetekről és a jelenről.

IBM XT - a kezdet

• háttértár: 20 MB-os merevlemez (MFM winchester) és 1,2 MB-os 5.25"-os floppy, aminek mindkét oldalon volt olvasófeje, így már nem kellett forgatni.
• memória 640 kB ... ekkor ez is elég volt.
• processzora 8088, 4,77 MHz-es órajellel, 900 ezer utasítás/másodperc. De tudott már egész számokat szorozni és osztani!
• megjelent a matematikai társprocesszor. Ennek típusa 8087. Ezt az IC-t ekkor még külön lehetett megvásárolni, alaplapba dugni. Feladata a lebegőpontos műveletek autonóm hardverként való számolgatása, szinusztáblát és sok más táblát tartalmazott, így gyorsan tudott velük számolni. Amíg a társprocesszor (coprocessor) számolt, a főprocesszor futtathatta tovább a programját, majd amikor kellett az eredmény, ránézett a társprocesszorra a processzor, készen van-e az eredmény.
• 80286, 80386, 80486-os processzorokal készült gépekben a menória is nőtt néhány tíz MB-ra, az órajel száz MHz-ig.
• megjelenítő monitor, kezdetben egyszínű karakteres, majd grafikusra váltható; később színes.
• az egy frekvencián szólni képes belső hangszórót később egészítette ki a hangkártya.
• RS232-re és a párhuzamos mátrix nyomtató portra egér, nyomtató, vezetékes telefonos ( 33 kbit/s ) illetve csomagrádiós ( 1200, 9600 baud ) modem csatlakozott. Mindkét porton kapcsoltak össze géppárt, az RS232-vel 115200 bauddal, míg a párhuzamos porton kisebb távolságon, de ennek többszörösével.
• a 80386-os processzor védett üzemmódja tette lehetővé a Linux futtatását.

Pentium korszaktól napjainkig

• Matematikai társprocesszor nem kérdés. Benne van.
• Pentium-MMX: jelfeldolgozásnak kedves összetett aritmetikai utasítások
• Pentium2: SIMD utasítások, azaz akár komplett adathalmazt odaadva a közös tokba integrált társprocesszornak az önállóan bonyolultabb matematikai számításokat gyorsan elvégez rajtuk. A diszkrét idejű jelfeldolgozás, a CD-re tömörített mozifilmek is megnézhetővé válnak. Rádióamatőr szempontból a szoftvermodem és az SDR (szoftverrádió) útjába már lassú számítási teljesítmény nem állhat többé útjába.
• A processzor órajelét napjainkban (2010.) néhány GHz-ben mérik, több magot is beépítenek már egyetlen személyi számítógépbe; a memóriát néhány GB-ban, a háttértár kapacitását lassan TB-ban. Közben pedig megjelent szintén sok-sok GB kapacitással a félvezető alapú háttértár is.
• megjelent a CD majd DVD olvasó és író. Előbb az 5.25"-os, majd a 3.5"-os hajlékonylemez is elavult, helyette van a pendrive. Megjelent az USB port. Általánossá vált a hangkártya, színes grafikus megjelenítés. Gyakori periféria a színes tintasugaras és lézer nyomtató, lapscanner. Nem régen terjedt el a digitális fényképezőgép és kamera. TV tunerrel feleslegessé válik a külön TV- és műsorszóró rádióvevő, valamint a videomagnetofon, DVD lejátszó.
• az önálló számítógép helyett ma a gép állandóan az internetre csatlakozik, a kezdeti vezetékes telefonos kapcsolat helyett széles sávon.

IBM perifériák a rádióamatőr gyakorlatban

• hangkártya: 48 ksps sebességű 16 bites sztereo A/D és D/A szériatartozék. Zaja és torzitása az A/D-nek problémát okoz. Külső hangkártyákkal jobb eredmény érhető el (192 ksps 24 bit)
• parallel port: 12 bitnyi kimenet, 5 bit bemenet, de további 8 bit iránya átfordítható. Sajnos kihalófélben, bár lehet kapni I/O bővítőkártyaként.
• soros port: RS232 szabvány szerinti RX és TX vonal, továbbá 2 bit kimenet és 4 bit bemenet. Sajnos kihalófélben. Szintén lehet kapni I/O bővítőkártyát. Az USB-RS232 sajnos nagy (> 10 ms) késleltetéssel rendelkezik, így csak lassabb folyamatok közvetlen vezérlésére alkalmas. Inkább csak RS232 szerinti adatátvitelre.
• USB: egy univerzális soros interfész, amelyen keresztül sok Mbps sebességgel kifelé és befelé is csomagkapcsolt átvitelt valósíthatunk meg. A végberendezés meghajtásához elengedhetetlen egy külső cél IC vagy mikrovezérlős autonóm hardver. De ezé a jövő. Alacsony szintű sebességei:
  • 1,5 Mbps - akár USB támogatás nélküli pici mikrovezérlővel
  • 12 MBps - USB-s mikrovezérlővel, netán USB-RS232 IC-vel feldolgozva
  • 480 MBps - cél IC-kkel, de rádióamatőr célokra ritkán kell
  • 4800 Mbps - jövőben ilyen is lesz
• Ethernet: kedves téma, switchek olcsók, minden eszköz NYÁK-trafón keresztül elektromosan el van választva egymástól. Sebességek:
  • 10 Mbps: sok mikrovezérlő támogatja már
  • 100 Mbps: néhány mikrovezérlő támogatja, ritkán kell rádióamatőr gyakorlatban ekkora sebesség
  • 1000 Mbps: egyelőre inkább csak PC-s környezetben terjed
• régebben, amíg volt AT busz még az IBM PC-kben (Pentium III körül kezdték elhagyni), könnyű volt egyszerű bővítőkártyákat is készíteni. A PCI illetve újabban PCI-E buszra már igen bonyolult kártyát fejleszteni. De nem is szükséges, hiszen USB vagy Ethernet interfészen is összekapcsolódhatnak eszközeink egymással. Ezekre pedig kézenfekvőbb áramkört fejleszteni, mintsem alaplapi buszokra. Főként hogy ezek (USB, Ethernet) a hordozható számítógépeken is megtalálhatók.

Konklúzió

A személyi számítógépek lakossági elterjedése után 20 évvel a lakosság által elérhető személyi számítógépek

• sebessége több mint 10.000 (tízezer) szeresére nőtt (nem órajele, hanem sebessége).
• memóriamérete közel 100.000 (százezer) szeresére nőtt.
• háttértár mérete közel 1.000.000 (egymillió) szeresére.

Ezáltal a mai számítógépek valós időben, akár igen összetett rádiófrekvenciás jel analizálásra is igen alkalmasak. Nem csoda, hogy van olyan internetes rádiómonitoring-koncepció is, amely egy szélesebb (akár 10 MHz sávszélességű) RF spektrumot digitalizál be, majd egyidőben több felhasználónak adja oda a felhasználó által kívánt, előfeldolgozáson (tipikusan FFT-n) átesett sávrész-adatokat akár teljes utófeldolgozással is. Azaz egyetlen rádió áramkör, amely a nagy számítási teljesítmények szimultán sok-sok egymástól független rádiófrekvenciát figyelő rádióamatőrt kiszolgálhat. Lásd még: WebSDR.

Interfészek terén:

• Hangkártyás megoldások
• USB portra csatlakoztatott egytokos mikrovezérlős megoldások
• Ethernetre csatlakoztatott egytokos mikrovezérlős megoldások

céláramkörök rádióamatőr szempontból a jövő iránya. Annyi megjegyzéssel, hogy sok esetben a mikrovezérlős megoldások nem minden órában igénylik a bekapcsolt PC-hez történő csatlakoztatást, hanem önálló, akár rádióval egybeépített (összecsavarozott) önállóan működő áramkört is jelenthetnek.

Érdekességképp megjegyzendő, hogy a jelen szócikkben említett

• C64 és ZX Spektrum processzorainál akár 10-szer gyorsabbak a mai (2009-ben) egytokos 8 bites mikrovezérlők és hasonló memóriamennyiséggel rendelkeznek. Az egyórajeles 8 bites szorzást is sokuk tudja amit az említett egykori számítógépek esetén szoftverből összeadással és bittologatással oldottak meg a programozók.
• Az első Pentium processzorok számítási teljesítménye pedig elérhető a mai (2009-ben) egytokos 32 bites, kereskedelemben elérhető mikrovezérlőkkel. Azzal a megkötéssel, hogy csak egész számokkal végzett műveletek esetén. A mikrovezérlőkben úgy látszik, lebegőpontos számításokra nincs jelentős igény.