IBM, mémoire de ligne à retard et historique d'affichage 80 × 24 caractères

Le terminal DEC VT100, vendu à plus d'un million d'unités, avait un affichage de 80 × 24 caractères

Comment expliquer la popularité des terminaux 80 × 24 et 80 × 25 caractères? Un récent post sur un autre blog m'a inspiré à faire un peu de recherche. Les cartes perforées sont évidemment la source de chaînes de 80 caractères, et elles écrivent assez souvent à ce sujet. Mais qu'en est-il de 24 ou 25 lignes à l'écran? Il existe de nombreuses théories, mais j'ai trouvé une réponse simple: IBM, et en particulier, sa domination sur le marché des terminaux. En 1971, IBM a présenté un terminal avec un affichage de 80 × 24 caractères (modèle 3270), et il est rapidement devenu le terminal le plus vendu, forçant les autres à égaler la taille de 80 × 24. L'affichage pour le PC IBM a ajouté une autre ligne et a fait la taille standard 80 × 25 dans le monde des PC. L'influence de ces systèmes reste valable même des décennies plus tard: des lignes de 80 caractères sont les standards à ce jour, ainsi que des fenêtres de terminaux 80 × 24 et 80 × 25.

Dans cet article, je vais discuter de cette histoire en détail, y compris certains autres systèmes qui y ont joué un rôle clé. Le marché des terminaux CRT a en fait commencé avec la sortie de la station d'affichage IBM 2260 en 1965, créée sur la base de technologies divertissantes telles que les lignes à retard sonore. Cela a conduit à l'émergence de l'écran IBM 3270 populaire, et à la suite des terminaux communs et peu coûteux tels que le DEC VT100. En 1981, IBM a publié le micro-ordinateur DataMaster. Maintenant, il est presque oublié, mais il a grandement influencé le PC IBM, y compris son affichage. L'article explore également le marché terminal des années 1970 et 1980; d'après eux, la popularité des tailles d'écran a été déterminée par le marché plutôt que par les forces technologiques.

Quelques théories sur les tailles 80 × 24 et 80 × 25

Des arguments sur l'origine des tailles de terminaux ont été avancés pendant plusieurs décennies, mais une théorie détaillée et intéressante a été présentée dans l'article déjà mentionné. En bref, il indique que l'écran 80 × 25 a été utilisé car il était compatible avec les cartes perforées à 80 colonnes d'IBM, il s'intègre bien sur un écran de télévision avec un rapport d'aspect de 4: 3 et tient dans une RAM 2K. Cela a conduit à l'émergence de terminaux 80 × 25 tels que le DEC VT100 en 1978. Son immense popularité en a fait la norme et a engendré une abondance de terminaux 80 × 25. Telle est du moins la théorie.



Les écrans à 80 colonnes provenaient vraiment de cartes perforées, et le VT100 est vraiment devenu la norme, mais cette théorie s'effondre. Le plus gros problème est que les écrans du VT100 étaient 80 × 24 et non 80 × 25. De plus, les instructions décrivent que le VT100 avait une mémoire de 3K, dont 2,3 K utilisaient l'écran, et le microprocesseur 8080 utilisait le reste. Chaque ligne a été stockée en mémoire avec trois octets supplémentaires à la fin, utilisés comme pointeurs pour le défilement. Par conséquent, la mémoire vidéo du terminal ne tenait pas en 2K. Enfin, jusque dans les années 80, la plupart des affichages étaient de 80 × 24 et non de 80 × 25.

D'autres théories ont été suggérées sur les sites Software Engineering StackExchange et Retrocomputing StackExchange qui affirmaient que des terminaux 80 × 24 sont apparus pour des raisons techniques telles que la fréquence des écrans de télévision, les tailles de mémoire, la typographie, l'historique de la machine à écrire, etc. Cependant, les théories, selon lesquelles l'affichage 80 × 24 est une conséquence inévitable de la technologie, ont un problème fondamental: au milieu des années 1970, les terminaux avaient des dizaines d' options de tailles différentes, par exemple, 31 × 11, 42 × 24, 50 × 20, 52 × 48 , 81 × 38, 100 × 50 et 133 × 64. Il est clair qu'aucune limitation technologique n'a contraint les terminaux à prendre une taille spécifique. Au contraire, avec l'amélioration de la technologie, tous ces terminaux ont disparu, et au début des années 80, il restait principalement 80 × 24 terminaux. Cela suggère que la normalisation, et non la technologie, est devenue un facteur clé.

Je résumerai brièvement pourquoi les facteurs techniques n'ont pas beaucoup affecté la taille du terminal. Aux États-Unis, les téléviseurs utilisaient 525 lignes de balayage et un taux de rafraîchissement de 60 Hz, et 40% des terminaux utilisaient d'autres valeurs (dans les années 80, les ordinateurs personnels devaient travailler avec des téléviseurs NTSC avec leurs propres limitations, ils utilisaient donc souvent des chaînes de 40 ou 64 caractères) . La fréquence et la bande passante n'étaient pas forcées de faire des affichages d'une certaine taille, car les terminaux affichaient des caractères avec différentes tailles de matrices.

Le terminal raster tire chaque caractère d'une matrice de points. En 1975, les matrices 5x7 et 7x9 étaient le plus souvent utilisées. Souvent, la matrice avait des champs - Apple II utilisait une matrice 5x7 avec des champs, ce qui équivalait finalement à un champ de 7x8 pixels. Certains systèmes (par exemple, IBM CGA) utilisaient une matrice 8x8 sans bordure pour prendre en charge les caractères graphiques dont les images étaient en contact les unes avec les autres. D'autres systèmes utilisaient des matrices plus grandes. IBM Datamaster a utilisé une matrice de 7 × 9 points par champ de 10 × 14 points, tandis que le Quotron 800 avait une matrice de 16 × 20. Par conséquent, un terminal mesurant 80 × 24 caractères peut nécessiter un nombre de pixels complètement différent en général, selon la taille de la matrice. C'est l'inconvénient de l'affirmation selon laquelle la taille des terminaux a été déterminée par le nombre de lignes de balayage et le débit.

Bien que le coût de la mémoire soit important, la taille des puces DRAM a augmenté quatre fois tous les trois ans, faisant de la mémoire une limitation temporaire. Le rapport d'aspect de l'écran n'était pas un facteur déterminant, car souvent les proportions des personnages ne coïncidaient pas avec les proportions de l'écran. Même sur les écrans CRT avec des rapports d'aspect 4: 3, les terminaux pouvaient utiliser du texte dans d'autres proportions, laissant une partie de l'écran vide. Les tailles spéciales des terminaux n'étaient pas rares - par exemple, l'écran Datapoint 2200 était inhabituellement allongé pour répéter la taille de la carte perforée. Le Teletype Model 40 avait un rapport d'aspect inhabituel de 2: 1. Bien sûr, la technologie a influencé le processus, mais elle n'a pas empêché les premiers fabricants de créer différents terminaux, de 32 × 8 à 133 × 64.


Télétype modèle 40

La popularité croissante des terminaux CRT

Maintenant, une petite partie de l'histoire des terminaux CRT peut nous aider. De nombreux lecteurs connaissent les terminaux ASCII, tels que les terminaux DEC VT100 individuels, les terminaux série se connectant à un PC ou les ports série sur les cartes de type Arduino. Les terminaux de ce type proviennent de téléimprimeurs - claviers / imprimantes électromécaniques, apparus au début du XXe siècle. Le télétype, qui était populaire auprès des journaux et des informaticiens dans les années 1970 (le périphérique Linux / dev / tty porte son nom), est surtout connu. Les télétypes affichaient généralement des lignes de 72 caractères sur un rouleau de papier.


Le télétype ASR33 a transmis des caractères ASCII et imprimé 72 caractères par ligne. De 1963 à 1981, des centaines de milliers d'exemplaires de ce modèle ont été produits. Sur la gauche se trouve un lecteur de bande perforée et un perforateur.

Dans les années 1970, le marché du remplacement des terminaux CRT était important et rentable. AT&T a introduit le Teletype Model 40 en 1973, et ce terminal CRT affichait 80 x 24 caractères. De nombreuses autres sociétés ont introduit des terminaux CRT concurrents et les appareils compatibles avec les téléscripteurs sont devenus un segment de marché complet. En 1981, ces terminaux ont été utilisés dans différents rôles, et pas seulement en remplacement des téléimprimeurs, et leur nom a été changé en «terminaux ASCII». En 1985, les terminaux CRT avaient connu un succès sans précédent et environ 10 millions d'unités fonctionnaient aux États-Unis.


Le terminal est issu de la gamme IBM 3270, plus précisément du modèle 3278.

Cependant, il existe un monde parallèle de terminaux mainframe qui peut ne pas être familier à de nombreux lecteurs. En 1965, IBM a présenté le terminal d'affichage IBM 2260, et ainsi "approuvé" les terminaux CRT, qui étaient auparavant considérés comme une "nouveauté à la mode". Ce terminal a dominé le marché jusqu'à ce qu'IBM le remplace par l'IBM 3270 moins cher et plus avancé en 1971. Contrairement aux terminaux ASCII asynchrones qui transmettent des frappes individuelles, ces terminaux ont été configurés pour un fonctionnement par blocs, échangeant essentiellement de gros blocs de caractères avec le mainframe. Le terminal 3270 était assez intelligent: l'utilisateur pouvait remplir les champs marqués à l'écran, puis transférer toutes les données à la fois en appuyant sur la touche Entrée (c'est pourquoi les claviers modernes ont une touche Entrée). L'envoi d'un bloc de données était une méthode plus efficace que l'envoi de clics individuels et permettait aux mainframes de prendre en charge des centaines de terminaux à la fois.

Le graphique ci-dessous montre l'état du marché des terminaux pour 1974. Il était contrôlé par l'IBM 3270, qui avait supplanté le 2260e à ce moment-là. Avec 50% du marché, IBM définit essentiellement les caractéristiques d'un terminal CRT. Le remplacement des téléimprimeurs était un marché important et influent; Le Teletype Model 40 était un modèle modeste, mais avec une importance croissante. Bien que DEC devienne bientôt un acteur majeur, il était dans le secteur des systèmes indépendants cette année-là.

Terminal d'affichage vidéo IBM 2260

L'IBM 2260 a été introduit en 1965, et c'était l'un des premiers terminaux d'affichage vidéo. Des écrans vidéo avec des graphiques vectoriels sont apparus de nombreuses années auparavant, au début des années 1950. Il s'agissait de terminaux vectoriels qui recevaient une image utilisant des lignes arbitraires, pas des pixels. Et bien qu'ils puissent afficher des lettres en utilisant des lignes, ils étaient extrêmement chers et étaient utilisés pour tracer.

L'IBM 2260 a joué trois rôles: saisie de données à distance au lieu de cartes perforées, requêtes (affichage des enregistrements dans la base de données) et console système. Ce terminal compact pesait 20 kg, et sa taille lui permettait de s'adapter à la place d'une machine à écrire standard. Voyez à quel point son clavier est épais: il a utilisé le mécanisme complexe d'un vieux punch IBM, avec des leviers, des disques et des électro-aimants.


IBM 2260 Display Station

Vous serez peut-être surpris qu'IBM ait pu créer un terminal aussi compact en utilisant la technologie de 1965. L'astuce est que ce n'était qu'un écran CRT avec un clavier; toute la logique de contrôle, la génération de caractères, le stockage et les interfaces étaient contenus dans une armoire de 450 kg (photo ci-dessous). Le terminal du clavier s'appelait IBM 2260 Display Station, l'armoire logique s'appelait IBM 2848 Display Control, et les gens appelaient l'ensemble du système le 2260th entier. L'armoire contenait des circuits pour contrôler plusieurs terminaux simultanément, jusqu'à 24 pièces. Il a généré des pixels pour eux et envoyé des signaux vidéo à des moniteurs, qui pourraient être situés à une distance pouvant aller jusqu'à 600 m de lui.


IBM 2848 Display Control a pris en charge jusqu'à 24 terminaux. L'armoire mesurait un mètre et demi de large et pesait 450 kg.

L'une des caractéristiques les plus intéressantes du 2260th est les lignes de retard audio utilisées pour stocker les pixels. Les bits ont été stockés sous forme d'impulsions sonores envoyées à un fil de nickel d'environ 15 m de long. Les impulsions ont traversé le fil et sont sorties de son autre extrémité exactement après 5,5545 ms. En envoyant une impulsion (ou ne pas l'envoyer pour indiquer 0) toutes les 500 ns, le fil pourrait stocker 11 008 bits en lui-même. Une paire de fils a créé un tampon qui a stocké des pixels pour 480 caractères.

La ligne à retard produit 1 bit toutes les 500 ns. Les deux lignes à retard étaient connectées au tampon, fournissant des bits deux fois plus vite: toutes les 250 ns. Les données ont été divisées en 256 «slots», un par ligne de balayage vertical (les slots étaient un concept propre, car la ligne à retard alimentait juste un flux binaire). 240 emplacements contenaient des données et 16 étaient vides pour le retour horizontal du faisceau . Chaque emplacement contenait 86 bits: 7 bits pour 12 lignes de caractères et deux bits de parité (chaque ligne de balayage était divisée en deux écrans, de sorte que l'emplacement représentait 6 caractères sur un écran pair et 6 sur un écran impair). Six emplacements constituaient une colonne verticale de caractères: un emplacement stockait une valeur décimale binaire et cinq pixels. Ainsi, dans chaque tampon, les données ont été stockées pour 480 caractères pour prendre en charge les affichages 40x6. Deux tampons prennent en charge une paire d'écrans 40 × 12 et quatre prennent en charge une paire d'écrans 80 × 12.


Module de retard sonore pour l'écran IBM 2260. Il contenait environ 15 m de fil de nickel en bobines.

Les lignes à retard sonore ont rencontré plusieurs problèmes. Tout d'abord, il fallait constamment mettre à jour les données: lorsque les bits venaient d'une extrémité du fil, il fallait les renvoyer à l'autre extrémité. Deuxièmement, la ligne à retard n'a pas eu d'accès aléatoire: pour mettre à jour un caractère, il a fallu attendre quelques millisecondes jusqu'à ce que tous les bits se fassent. Troisièmement, la ligne à retard était sensible aux vibrations; Wikipedia dit que même des étapes lourdes pourraient perturber l'écran. Quatrièmement, la vitesse de la ligne à retard dépendait des changements de température; avant utilisation, elle avait besoin de se réchauffer jusqu'à deux heures d'affilée dans une armoire à température contrôlée. Compte tenu de toutes ces lacunes, vous pouvez vous demander pourquoi ces lignes à retard étaient toujours utilisées. La raison principale est qu'ils étaient beaucoup moins chers que la mémoire sur des noyaux cousus. La nature cohérente de la ligne à retard a également bien fonctionné avec la nature cohérente de l'affichage raster.


Le fil de nickel dans la bobine avait des convertisseurs aux deux extrémités (au centre et en bas à gauche, où les fils torsadés sont connectés à eux). Pour régler le retard, la tige avec le fil (en bas à gauche) a décalé la position du convertisseur sur le fil. Les boîtiers métalliques aux extrémités des fils sont des amortisseurs qui empêchent la réflexion.

La photo ci-dessous montre l'écran du 2260 modèle 2, avec 12 lignes de 40 caractères chacune (le modèle 1 avait 6 lignes de 40 caractères chacune, et le modèle 3 avait 12 lignes de 80 caractères chacune). Notez l'espacement des lignes doubles; en fait, le module de commande a généré 24 lignes de texte, mais des lignes d'une ligne ont été envoyées à deux terminaux différents. Une approche très étrange, cependant, il partageait le coût élevé du fer de contrôle entre les deux terminaux. Une autre caractéristique étrange du 2260th était les lignes de balayage verticales, contrairement aux lignes de balayage horizontales de la plupart des écrans vidéo et des téléviseurs.


Afficher IBM 2260

Chaque caractère a été identifié par un code EBCDIC 6 bits, qui a produit un ensemble de 64 caractères (sans lettres minuscules). Une autre caractéristique étrange du 2260th est la conversion de caractères 6 bits en un bloc de 5x7 pixels. Pour ce faire, nous avons utilisé une matrice spéciale sur les noyaux magnétiques, dans laquelle il n'y avait de noyaux que pour des bits simples, mais pour zéro bit, ce n'était pas le cas, donc cela fonctionnait comme une mémoire en lecture seule. En conséquence, vous pouvez voir les symboles sur la matrice principale. La matrice stocke neuf mots de 7 bits pour chacun des 64 caractères: les cinq premiers mots stockent un bloc de pixels, et les quatre autres sont un tableau pour convertir le code de caractère EBCDIC en ASCII ou vice versa, ou des codes pour contrôler l'imprimante.



Les lignes à retard stockaient les pixels qui devaient être sortis et elles stockaient également les codes EBCDIC pour chaque caractère. L'astuce consistait à utiliser une colonne vide de pixels entre les caractères, fournissant une distance horizontale entre les caractères. Le système l'a utilisé pour stocker la valeur décimale binaire d'un caractère, mais a désactivé l'affichage lorsque cette colonne a été affichée afin que cette valeur ne soit pas affichée à l'écran sous forme de pixels. Cela a alors permis de stocker la valeur 6 bits du symbole presque gratuitement.

La question qui nous intéresse est pourquoi le 2260 avait-il un écran de 12 lignes de 80 caractères? Une longueur de ligne de 80 caractères a permis aux terminaux de remplacer les cartes perforées à 80 colonnes (pour les modèles de 40 caractères sur une ligne, la carte était divisée en 2 lignes). Quant aux 12 lignes, c'est apparemment la quantité que les lignes à retard pourraient fournir sans scintillement.

250 ns par pixel et un taux de rafraîchissement de 30 Hz donnent un maximum de 133 333 pixels pouvant être affichés. Avec des caractères 6x7 pixels et des lignes de 80 caractères par ligne, 39,7 lignes peuvent être affichées. Une mise à jour verticale ronge un tiers du temps en raison de l'interaction avec les lignes à retard, ce qui nous donne 26,5 lignes. Étant donné que 2260 sépare les pixels entre les deux écrans, cela donne 13,25 lignes par écran, à l'exception de la mise à jour horizontale. Par conséquent, le fer peut prendre en charge environ 12 lignes de texte (bien que, peut-être, IBM ait d'abord décidé de prendre en charge 12 lignes, puis peaufiné ce fer).


Photo extraite du manuel d'utilisation 2260

L'IBM 2260 a été un énorme succès, ce qui a entraîné une augmentation de la popularité des terminaux CRT. L'impact de l'IBM 2260 est indiqué dans le rapport final de 1974; il répertorie environ 50 terminaux compatibles avec l'IBM 2260. L'IBM 2260 n'avait pas d'affichage 80 × 24 (bien que la machine génère une matrice 80 × 24 à l'intérieur), mais il y avait des écrans 40 × 12 et 80 × 12, ce qui rendait l'affichage 80 × 24 la prochaine étape logique.

Écran vidéo IBM 3270

En 1971, IBM a publié l'écran vidéo IBM 3270, qui a continué de dominer le marché des tubes cathodiques. Il a pris en charge un écran 40 × 12 pour permettre une transition en douceur à partir du 2260e, mais a également pris en charge un écran plus grand 80 × 24. Le 3270th avait plus de fonctionnalités que le 2260th - des champs d'entrée protégés, des modèles de transfert de données plus efficaces et un texte d'intensité réglable. Il était également beaucoup moins cher que le 2260e, ce qui a assuré sa popularité.

Un rapport Datapro de 1974 a révélé qu'un écran IBM 2260 coûtait de 1270 $ à 2140 $ et un contrôleur de 15 715 $ à 86 365 $. En comparaison, un écran IBM 3270 coûtait de 4 000 $ à 7 435 $ et un contrôleur de 6 500 $ à 15 $ 725. Une partie des électriciens est passée du module de commande à l'écran lui-même, ce qui a affecté leur coût.


Terminal IBM 3270. Un stylo optique a été utilisé pour sélectionner les champs de données au lieu d'une souris. Il s'agit d'un modèle ultérieur de la ligne terminale, 3278; 43 lignes de 80 caractères sont visibles sur la photo

Les technologies utilisées dans le 3270th étaient de la prochaine génération par rapport au 2260th. Les tubes électroniques et les transistors ont été remplacés par des circuits microélectroniques comme SLT , similaires aux circuits intégrés. Au lieu de lignes à retard sonore, des registres à décalage MOS 480 bits ont été utilisés. Le modèle 40 × 12 utilisait une banque de registres à décalage pour stocker 480 caractères. Dans le modèle plus grand, quatre banques de registres à décalage (1920 caractères) ont été utilisées pour prendre en charge l'affichage 80 × 24. , 3270- 480 2260-, 80×24. 480 – , ; , RAM, , , :


Intel 1405. IBM 3270, , , Datapoint 2200.

IBM 3270. , , , . , - 3270- 80×24 -. 1977 IBM 3278-, 3270, 12, 24, 32 43 . , « ». 32 43 , .

1970- 1990-. 1970- (, , ) 80×25, 80×24 . , 1974 , , 80×24. 1979 DEC VT100, 80×24, . 132×24 , 132 , 15" , 80×24. 1991 80×25 .

IBM PC 80×25

80×24, 80×25? IBM: 80×25 1981 IBM PC. (MDA) 80×25, CGA 40×25 80×25 . Windows, .


IBM PC 80×25, MDA (Monochrome Display Adapter)

24 , , Osborne 1 Apple II, , IBM PC 25. , , , IBM PC. , IBM PC IBM DataMaster, IBM PC DataMaster. IBM PC DataMaster, . BASIC, BASIC Microsoft , - . Intel, 8- 8085 DataMaster, 16- 8088 IBM PC. , DMA, . 62- DataMaster.


IBM DataMaster System/23 – , 1981 , IBM PC

IBM PC. 80×24 DataMaster ( LOMA), 40×16 60×16, . 280×192 , , Apple II. IBM PC .


18 – , MDA (18,432 ), , 15,750 NTSC)

IBM PC , 320×200. 88 40×25 , 640×200 80×25. (MDA) 80×25. , IBM PC 80×25 , , , . , IBM.

Conclusion

, 80×24 ( 80×25) . , 1970- , . , IBM – , IBM 2260, IBM 3270, IBM PC. 72- Teletype, IBM. 80×24 80×25.