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Der IBM PC

Am 12. August 1981 wurde der IBM PC angekündigt. Als IBM dies tat, war der Markt der "Heimcomputer" fest in den Händen von Apple und anderen kleinen Firmen, die meisten Hersteller größerer Rechner hatten noch keinen Computer in diesem Preissegment platziert.

IBM hatte sehr spät erkannt, das dieser Markt nicht nur profitabel war, sondern das Fehlen von IBM auch einen Prestigeverlust bedeutete. IBM bemühte sich seit 1980 einen PC zu bauen. Ein erster Versuch mit einem Computer auf Basis des Intel 8085 in den Markt einzusteigen, war kurz vorher gescheitert. Die Geschichte warum IBM ausgerechnet den 8088 Prozessor als CPU wählte und wie es zu MS-DOS als Betriebssystem kam, ist mehrfach in diesen Seiten erzählt worden. Es geht in diesem Artikel um die Architektur des IBM - die sie auch heute noch zu Teilen in jedem Wintel PC vorfinden.

IBM PC offen Das Bild links zeigt einen geöffneten IBM-PC. Wenn Sie ihren PC öffnen werden Sie eine Reihe von Unterschieden feststellen. Was zuerst auffällt sind die relativ langen Karten, sowie die vielen Chips. Vor Einführung des Chipsatzes (1989) wurden Funktionen aus zahlreichen TTL-IC realisiert, wodurch auch die Karten gut mit Chips bestückt waren, analog auch das Motherboard (Man bekam noch was für sein Geld....). Der Pfeil zeigt auf die 8088 CPU die damals noch ohne Kühler auskam.

Neben dem Prozessor brauchte man Chips um den Adressbus auf Arbeitsspeicher, Festwertspeicher und Erweiterungsbus aufzuteilen, abhängig von den Signalen des Steuerbusses. Das gleiche galt für den Daten. Auf dem Motherboard fehlte aber fast alles was man heute dort vermutet: Schnittstellen und integrierte Geräte.

Die beiden Laufwerke vorn sind 5.25" Disketten-Laufwerke mit je 160 KByte Speicherkapazität. Da es schon lange keine 5.25" Laufwerke mehr gibt, sei gesagt, das diese so breit wie CD-ROMs sind und etwa doppelt so hoch wie diese. Die Elektronik auf Ihnen ist nur für die Steuerung der Laufwerke zuständig. Der eigentliche Diskettenkontroller, der die Daten vom Rechner zur Floppy transferiert ist die erste Karte rechts. Die anderen drei Karten von rechts nach links sind: Speichererweiterungskarte (mit 64 KByte RAM), Farbmonitoradapter und Schwarz-weiß Bildschirm Adapter.

Der IBM PC verwendete die Intel 8088 CPU die mit 4.77 MHz getaktet war. Diese CPU stammte von dem Intel 8086 ab, der 1978 vorgestellt wurde. Der 8088 hatte nur einen 8 Bit Datenbus anstatt eines 16 Bit Datenbusses. Dadurch konnten Peripheriebausteine für die damals verbreiteten 8 Bit Prozessoren verwendet werden, die erheblich preiswerter waren. Leider sank dadurch auch die Rechengeschwindigkeit des Prozessors um 60 %, da der Datentransfer von und zum Speicher nun doppelt so lange dauerte. Caches wurden erst 5 Jahre später im 80386 eingesetzt. Ein im Jahre 2001 (20 Jahre später) üblicher 1.2-1.7 GHz Rechner ist größenordnungsmäßig etwa 3000 mal schneller als der IBM PC.

Ursprünglich wollte IBM den Rechner mit lediglich 16 KByte RAM anbieten - doch Microsoft, die das Betriebssystem schrieb, drängte nach mehr RAM. Das Betriebssystem würde sonst wenig Platz für Anwendungen lassen. Ausgeliefert wurde der IBM schließlich mit 64 KByte RAM. Eine gute Wahl, denn das Betriebssystem PC-DOS benötigte alleine 12 KByte RAM. Man hatte sich entschieden den enormen Adressbereich des Prozessors von 1 MByte (damals hatten die meisten Rechner nur 32-64 KByte RAM) in einen Bereich von 640 KByte für das Betriebssystem und 384 KByte für Erweiterungen aufzuteilen. In diesem oberen Adressbereich saß z.B. in den letzten 64 KByte das BIOS, der Arbeitsspeicher der Grafikkarten sowie ROMs von Zusatzkarten. Der Adressbereich von 640 KByte für DOS ist seit 1981 unverändert geblieben.

IBM PCMit einer (oder mehreren, da 1981 nur etwa 256 KByte RAM auf einer Karte unterzubringen waren) Speichererweiterungskarte konnte der PC auf diese 640 KByte erweitert werden. Als Massenspeicher fungierten Kassettenrecorder und Diskettenlaufwerke. Die Grundkonfiguration, die für 3000 USD (in der BRD für 8500 DM) angeboten wurde hatte nur einen Kassettenrekorderanschluss. Das war damals der Standard Datenspeicher bei Heimcomputern, und solange es nur um Programme ging gar nicht mal so schlecht. Allerdings wagte kein anderer Hersteller einen 8500 DM Computer ohne Diskettenlaufwerke anzubieten. Für diesen Preis bekam man bei Apple fast 2 Geräte mit einem Diskettenlaufwerk. So verwundert es nicht, das die meisten IBM PCs mit Diskettenlaufwerken à 160 oder etwas 320 KByte ausgeliefert wurden. Das erhöhte den Preis leicht auf 11700 DM. Beim Nachfolge Modell IBM PC-XT wurde der Kassettenrekorderanschluss gestrichen und der freie Interrupt dem dann zur Verfügung stehenden Festplattenkontroller zugeteilt. Doch dieser erschien erst 1983, der IBM PC hatte noch keine Festplatte eingebaut. Es gab sie aber als Extra in einem separaten Gehäuse und Preisen von 10.000 DM für eine 5-10 MB Festplatte..

Die Tastatur hatte, anders als heute, die Funktionstasten links und noch keinen separaten Cursorblock (Steuerung über Umschaltung von Num-Lock an der Zehnertastatur), die Tastatur war typisch IBM - mit Kraftaufwand zu bedienen und deutlichen Klick (damit der Chef auch weiß, das man arbeitet). In der Tastatur arbeitete ein eigener Mikrocontroller, der 8048. Dessen Funktionalität gibt es heute noch: Deswegen können Sie auch noch einige Zeichen Tippen bevor der Computer piepst, auch wenn er schon abgestürzt ist... Das war damals eine Neuerung. Sie erlaubte es, dass Programme nicht dauernd die Tastatur abfragten sondern dies nur etwa einmal pro Sekunden machen mussten. Dies machte die Tastatur aber auch nicht gerade billig.

Apropos Piepsen: Soundkarte gab es keine und die Soundfähigkeiten waren auf reine Kammertöne (ohne Obertöne) beschränkt. Man konnte die Tonhöhe wählen, doch der IBM-PC hatte keinen programmierbaren Soundgenerator wie viele andere Computer dieser Zeit. Zusammen mit der teuren Grafikkartenlösung war dies der Grund weshalb es vor 1991 (Einführung der Soundblaster Karte) im Verhältnis zu anderen Rechnern nicht so viele Spiele gab. Einige Programmierer von Spielen orientierten sich bei Spielen an der Geschwindigkeit des 8088, wodurch diese bei Kompatiblen schneller liefen, und bei einem AT (zirka 4 mal schneller) unspielbar waren.

Im Standardgerät war nur ein Adapter für eine monochrome Textdarstellung (auf einem 12" Monitor). Dieser konnte 80 × 25 Zeichen mit 9x14 Punkten darstellen - eine für die damalige Zeit hervorragende Auflösung (Standard waren damals die 8x8 Matrix). IBM bot einen soliden, nachleuchtenden Grünmonitor an. Jedoch boten fast alle Mitbewerber Grafikfähigkeiten. IBM brachte zwar zeitgleich eine Grafikkarte mit dem CGA Standard CGA : Color Graphics Adapter) heraus, der 640 × 200 Punkte bei 2 Farben, 320 × 200 Punkte bei 4 und im Textmodus 16 Farben bot. Doch diese Karte hatte ein Manko: sie erforderte einen separaten 1500-2000 DM teuren Monitor mit speziellen Anschlüssen, auf dem die Textqualität schlechter als bei der Textkarte war. Dabei war die Auflösung so gering, dass ein normaler Fernseher auch genügt hätte.

So wurde sehr bald die Firma Hercules erfolgreich mit einer Monochrom-Grafikkarte die auf demselben Prozessor (MC 6845) basierte, aber neben Text auch monochrome Grafik in 720 × 348 Punkten auf den damals üblichen Monochrommonitoren darstellen konnte. Monochrom reichte meistens, denn Farbdrucker gab es noch nicht, dafür war die Auflösung doppelt so hoch wie bei der CGA Karte. Zudem war auch die Textdarstellung mit 19 x 16 Punkten besser und man konnte sie in einen 90 x 38 Zeilen Modus umschalten).

Der IBM PC hatte in der Grundausstattung als Schnittstellen Anschlüsse für den Kassettenrekorder, Tastatur und Lichtgriffel. Fällt Ihnen was auf? Ja es fehlen eine Reihe von Anschlüssen die sie heute in jedem PC finden (oder bald wegen des Alters auch nicht mehr). Für den Anschluss eines Druckers brauchen Sie eine Printer-Interface Card mit einer parallelen Schnittstelle. Für den Anschluss eines Modems oder ab 1984 auch einer Maus brauchen Sie eine Serielle Schnittstellenkarte. Kein Wunder, das die 5 Steckplätze für Karten schnell belegt waren. (Ein "normales System hatte mindestens die Karten für Disk Controller, Druckerschnittstelle, Speichererweiterung und Textgrafikkarte).

Was auch fehlte war vieles was heute "Onboard" ist. Für Diskettecontroller, Festplattencontroller, Netzwerkcontroller und Sound brauchte man jeweils eigene Steckkarten.

Ab 1984 wurden der Bus für Karten im IBM AT von 8 auf 16 Bit Datenbreite geändert, aber seitdem gab es sie unverändert in jedem neuen PC. Erst ab 2000 sterben diese ISA (Industrial Standard Architecture) Slots allmählich aus. Sehr bald gab es daher Multifunktionskarten, die auf einer Platine serielle und parallele und Joystick Anschlüsse vereinten oder Grafikkarte und Druckeranschluss. Immerhin hatte IBM nicht den Fehler gemacht, den damals schon 10 Jahre alten Standard für Drucker (Centronics) und serielle Schnittstellen (RS 232) in Frage zu stellen, wie dies HP tat, sondern übernahm ihn.

Softwaremäßig hat sich eigentlich nichts getan. Es gab die Möglichkeit von Kassette oder Diskette zu booten. Im ROM war das BIOS und eine BASIC Version von Microsoft, das "Kassetten" BASIC, da es keine Befehle für Disketten hatte. Bis zum Erscheinen des IBM PC wurden Computer vorwiegend gekauft um mit Ihnen zu Programmieren und so hatte bis Ende der achtziger fast jeder Computer einen BASIC Interpreter eingebaut. Mit dem IBM PC wurde dieser auch als Arbeitsgerät akzeptiert - wenn IBM einen Computer entwirft so muss er einfach zum Arbeiten geeignet sein! So das der BASIC Interpreter aus späteren Modellen verschwand. Das ROM war mit 40 KByte für damalige Verhältnisse sehr groß, die meisten 8 Bitter kamen mit 16-32 KByte aus.

Microsoft bot noch 3 weitere BASIC Versionen an: Mit Diskettenbefehlen, mit Grafikbefehlen und einen Compiler. Die erste MS-DOS Version kannte noch keine Unterverzeichnisse, scheint aber nicht totzukriegen zu sein, den im MS-DOS Modus meldete Windows bis zur ME Version noch: "Microsoft Windows 1981-2000 Microsoft Corporation....".

Anfangs gab es noch einen Wettbewerb zwischen dem Betriebssystem CP/M-86 und MS-DOS. CP/M 86 konnte mit schon verfügbaren Anwendungen punkten, da es etwas früher entwickelt worden war und schon einen Standard in der 8 Bit Welt darstellte.  Doch Microsoft verlangte wesentlich weniger für MS-DOS als für CP/M und verbesserte es weiter.

Das heute 90 % der verkauften Rechner IBM PC Nachfahren sind verdanken wir auch IBM. Nicht weil der IBM PC ein so guter Rechner war, sondern weil er es eben nicht war und teuer verkauft wurde. Bald wurden Firmen damit groß, das sie bessere Produkte als IBM anboten - Hercules mit einer Grafikkarte die preiswerter als die CGA Karte war und die als Nebenkosten noch den Farbmonitor einsparte. Hersteller von Tastaturen wie Cherry die nur 200-300 DM anstatt 696,50 DM kosteten konnten schnell Marktanteile gewinnen. Bei den Nachbauten war es Compaq die es als erste schafften, das BIOS nach zu programmieren und damit einen preiswerteren "kompatiblen" Rechner schufen.

IBM hatte ein Problem mit der Firmenkultur: Die Firma produzierte Großrechner und war mit dem System 360 in den sechziger Jahren Marktführer geworden und blieb es seitdem. Großrechner sind Investitionsgüter, ihre Kosten liegen im Millionenbereich. Der Kauf musste wohl überlegt sein. Da machte es nichts aus wenn IBM eine relativ träge Firma war, bei der alles etwas länger dauerte. Kurz vor der Einführung des IBM PC hatte IBM die Großrechnerserie 4300 auf den Markt gebracht und so viele Bestellungen erhalten, dass sie Lieferfristen von bis zu 3 Jahren hatten. In dem PC Markt war dies undenkbar. Die Innovationszyklen schneller, die Anwender weniger geduldig. Zudem blieben bei Großrechnern von IBM die Preise lange zeit weitgehend konstant und fielen meist erst, wenn ein eigenes schnelleres Nachfolgemodell herauskam. Auf dem Markt der PC dagegen gab es einen ruinösen Preiskampf, IBM war hier zu langsam und zu teuer. Dies galt auch für die Produktion. Bei Großrechnern war IBM Konkurrenz gewöhnt, doch die Preise blieben konstant und die anderen Firmen konnten keine großen Marktanteile gewinnen. Es lösten nur leistungsfähigere Modelle die alten ab. Beim PC sank der Preis ständig. Als er 1982 in Deutschland erschien kostete der IBM-PC mit 2 Diskettenlaufwerken 11700 DM. Im Jahre 1986 brachte die Firma Schneider einen IBM-PC kompatiblen mit derselben Ausstattung für 2000 DM auf den Markt - damals ein Preisbrecher, denn noch immer kosteten Nachbauten des IBM PC 3500-4000 DM.

IBM machte wegen seines Rufes weiterhin Kasse bei den Firmen, doch im immer größeren Privatkundenmarkt setzten sich die Kompatiblen durch - Rechner mit dem schnelleren 8086 Prozessor und 8 anstatt 4.77 MHz. Auch dank der Preise von IBM, die nur langsam sanken war es möglich das ein Marken-Kompatibler ein Drittel weniger und ein "Taiwan-Nachbau" nur die Hälfte eines IBM PC kosteten. Dadurch gab es erst einen Konkurrenzkampf und den heutigen PC Markt in dem auch Marktführer keine hohen Preise durchsetzen können. Aus dem gleichen Grund ist ein Mac seit jeher immer ein bisschen exklusiver geblieben.

In der Retrospektive wichtig, war auch die Namenswahl der IBM Rechners: Anstatt der offiziellen Bezeichnung "IBM Modell 5150" setzte sich bald "IBM-PC" durch. Heute wird nur noch vom PC geredet und jeder versteht darunter einen Nachfahren dieses IBM-PC. IBM hat es damit geschafft eine damals schon gängige Bezeichnung für kleine, bezahlbare "Persönliche Computer" - man verstand damals darunter Geräte mit denen man arbeiten konnte - wie dem Apple II, Tandy TRS-80 oder Commodore 8032 - auf ihren neuen Rechner zu übertragen und in der Folge einzunehmen. Wenn man heute von einem PC spricht so denkt niemand mehr an eine andere Architektur, als die von IBM. Das hat zur Folge das ich in meinen Artikeln über Computergeschichte lieber von Heimcomputern rede, weil der korrekte Begriff PC dann schnell zu Missverständnissen führt.

1983 erschien das Nachfolgemodell IBM-PC XT - man hatte das Gehäuse überarbeitet um Platz für eine Festplatte zu schaffen. 1984 auf Basis des 80286 Prozessors der IBM-AT. 1987 versuchte IBM einen Alleingang und führte für die PS/2 Modellfamilie eigene Standards ein - Mit der Folge das sie die Marktführerschaft verloren. Der MCA Bus und das Betriebssystem OS/2 waren zwar um einiges besser als der ISA Bus und DOS. Doch sie waren nicht dazu kompatibel. IBM konnte den eigenen Standard nicht mehr stürzen. Von nun an konnte IBM nur noch 2 Standards durchsetzen: Die 1.44 MB Diskettenlaufwerke weil sie kompatibel zu den 720K Laufwerken waren und die VGA Grafik, die auch als Submenge EGA verstand. Von 1981-1987 wurde der IBM PC produziert. Annähernd 6 Jahre lang, eine heute unvorstellbare Zeit (übertroffen allerdings vom Apple II (1978-1995) und Commodore C64 (1982-1993).


Zum Thema Computer ist auch von mir ein Buch erschienen. "Computergeschichte(n)" beinhaltet, das was der Titel aussagt: einzelne Episoden aus der Frühzeit des PC. Es sind Episoden aus den Lebensäufen von Ed Roberts, Bill Gates, Steve Jobs, Stephen Wozniak, Gary Kildall, Adam Osborne, Jack Tramiel und Chuck Peddle und wie sie den PC schufen.

Das Buch wird abgerundet durch eine kurze Erklärung der Computertechnik vor dem PC, sowie einer Zusammenfassung was danach geschah, als die Claims abgesteckt waren. Ich habe versucht ein Buch zu schreiben, dass sie dahingehend von anderen Büchern abhebt, dass es nicht nur Geschichte erzählt sondern auch erklärt warum bestimmte Produkte erfolgreich waren, also auf die Technik eingeht.

Die 2014 erschienene zweite Auflage wurde aktualisiert und leicht erweitert. Die umfangreichste Änderung ist ein 60 Seiten starkes Kapitel über Seymour Cray und die von ihm entworfenen Supercomputer. Bedingt durch Preissenkungen bei Neuauflagen ist es mit 19,90 Euro trotz gestiegenem Umfang um 5 Euro billiger als die erste Auflage. Es ist auch als e-Book für 10,99 Euro erschienen.

Mehr über das Buch auf dieser eigenen Seite.

© des Textes: Bernd Leitenberger. Jede Veröffentlichung dieses Textes im Ganzen oder in Auszügen darf nur mit Zustimmung des Urhebers erfolgen.
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