Computer compatibil IBM-PC - o familie de calculatoare derivată din IBM PC , XT și AT , cu anumite caracteristici arhitecturale , dezvoltate sub influența Intel și Microsoft [1] . Compatibilitatea se referă atât la software , permițându-i să ruleze pe mașini reale fără emulare , cât și la hardware prin utilizarea standardelor deschise . Datorită slăbirii influenței IBM, numele său a dispărut și au început să fie numite pur și simplu compatibile cu PC-ul sau chiar „ PC ”. Nu oriceun computer personal este un PC [2] , în același timp, nu fiecare PC este un computer personal - există servere și clustere compatibile cu PC .
PC-ul nu a fost deloc primul computer personal și nici măcar primul computer personal de la IBM. Din 1975, mașinile din seria 51XX au fost produse pe un procesor cu design propriu IBM PALM , care era un set de cipuri cu un grad scăzut de integrare și tranzistori individuali. În 1980, succesorul acestei serii, deja pe microprocesorul Intel 8085 , IBM System / 23 , cunoscut sub numele de „Datamaster”, era pregătit pentru lansare, totuși, din cauza problemelor legate de portarea la un nou sistem de limbaj BASIC , lansarea a noului utilaj a fost întârziat [3] . Acest computer pe opt biți a fost semnificativ mai scump decât concurenții săi: Apple II , Commodore VIC-20 , Atari 400/800 și TRS-80 CoCo și nici măcar nu avea capacitatea de a afișa grafică. Compania avea nevoie de un model mai ieftin, a cărui dezvoltare i-a fost încredințată lui Don Estridge . Pentru a accelera dezvoltarea, i s-a oferit libertate completă de acțiune, inclusiv utilizarea pe scară largă a componentelor terțelor părți.
În ciuda dimensiunii mici a echipei, dezvoltarea PC-ului IBM a durat doar un an - computerul a fost introdus în august 1981, la o lună după lansarea System / 23. Cele mai importante caracteristici ale PC-ului IBM au fost principiul modular - atunci când dispozitivul consta din module înlocuibile și principiul arhitecturii deschise , care a constat în faptul că dispozitivul computerului nu a fost ținut secret, un set de circuite a fost vândut pentru $ 49 - pentru a facilita dezvoltarea de periferice producătorilor terți [4 ] . O altă caracteristică importantă a PC-ului IBM este utilizarea BIOS , un middleware încorporat în ROM -ul plăcii de bază care implementează o interfață software standard pentru accesarea funcțiilor sale fără a cunoaște implementarea hardware specifică și apelurile OS . Mulți dezvoltatori de periferice (de exemplu, hard disk) au adoptat aceeași abordare, scriind software de driver de nivel scăzut care implementează protocoale standard în memoria ROM a dispozitivelor lor. Pentru a preveni concurența, IBM a brevetat firmware-ul BIOS, interzicând utilizarea acestuia în computerele concurenților [5] [6] [7] . Cu toate acestea, a fost brevetat doar codul specific de firmware, dar nu și interfața sa software, care a permis ulterior dezvoltatorilor terți să lanseze produse compatibile cu software, ocolind brevetul IBM folosind metoda „camera curată” [6] .
Zvonurile că alte companii se pregăteau să lanseze computere compatibile cu PC-ul IBM au apărut imediat după lansarea PC-ului [8] [9] La un an după lansare, a apărut un articol în revista InfoWorld [10] :
Cealaltă parte a standardelor deschise este imitația. Dacă textul lor este de înțeles pentru dezvoltarea perifericelor, este potrivit pentru dezvoltarea întregului computer. Apple... are brevete pentru două componente critice ale sistemului lor... iar IBM nu pare să aibă brevete specifice pentru PC-uri, ceea ce le face și mai vulnerabile. Mai multe aparate compatibile cu PC - se zvonește că ar avea cel puțin 60 - vor ajunge pe piață în curând.
Text original (engleză)[ arataascunde] Partea întunecată a unui sistem deschis sunt imitatorii săi. Dacă specificațiile sunt suficient de clare pentru a putea proiecta periferice, ele sunt suficient de clare pentru a crea imitații. Apple... are brevete pentru două componente importante ale sistemelor sale... IBM, care se pare că nu are brevete speciale pentru PC, este și mai vulnerabilă. Numeroase mașini compatibile cu PC - vița de vie spune că 60 sau mai multe - au început să apară pe piață.Popularitatea PC-urilor IBM a fost atât de mare încât au devenit imediat limitate, ceea ce a garantat și o cerere mare pentru mașini compatibile [11] [12] [13] . Columbia Data Products a fost primul care a lansat MPC 1600 în iunie 1982. Eagle Computer , parțial compatibil, Eagle 1600 a apărut în același timp , iar primul computer compatibil cu PC, Compaq PortableProblema cu brevetul BIOS al companiei a fost rezolvată prin inginerie inversă conform „ metodei camerei curate ”. În același an, AMD a început să producă copii licențiate ale procesoarelor Intel .
În mai 1984, Phoenix Technologies a lansat pe piață BIOS-ul Phoenix , în curând au apărut și alți dezvoltatori - American Megatrends și Award Software , care a permis altor producători să intre pe piața computerelor compatibile cu PC.
Dorind să forțeze concurenții să iasă de pe piață în 1987, IBM a lansat modelul PS / 2 [14] - o serie de computere cu performanțe mai mari decât modelele de la alți producători de pe piață datorită noului bus MCA cu o lățime de bandă mai mare decât ISA , și acceptă, de asemenea, detectarea automată a dispozitivului conectat. Cu toate acestea, politica de licențiere pentru noul produs a fost prea strictă, motiv pentru care producătorii au preferat să coopereze și să dezvolte un autobuz EISA care să nu rupă compatibilitatea cu dispozitivele mai vechi. Mai târziu, Intel a dezvoltat magistrala PCI cu mai mult succes , care sa dovedit a fi mai populară decât EISA și a devenit standardul de facto până la lansarea magistralei PCIe în 2004 . Astfel, în loc să înlăture concurenții, odată cu lansarea PS/2, IBM și-a pierdut în cele din urmă influența pe piața mașinilor compatibile cu PC, făcând loc Intel și Microsoft . În 2004, IBM și-a anunțat ieșirea de pe piața calculatoarelor compatibile cu PC [15] , vânzând ulterior toate drepturile de producție de laptopuri și computere desktop către Lenovo .
Deși computerele cu procesoare 80386 sunt disponibile din 1986 (unul dintre primele fiind Compaq DeskproMS-DOS , un sistem de operare cu o singură sarcină, care nu folosea toate capacitățile procesorului, a rămas principalul sistem de operare pentru computere Au existat sisteme de operare alternative pentru PC, dar nu au fost populare sau au fost folosite doar în nișe foarte specializate. De asemenea, primele versiuni de Windows nu au fost utilizate pe scară largă, în plus, erau doar suplimente DOS care implementau multitasking și un mediu desktop .
Dar această situație a fost schimbată de lansarea Windows 95 , însoțită de o campanie de publicitate la scară largă. În ceea ce privește funcționalitatea, Windows 95 era deja la egalitate cu concurenții de pe alte platforme, susținut de auto-configurare hardware ( Plug & Play ) și protecție a memoriei . În plus, DirectX API a fost dezvoltat pentru aplicații de jocuri și multimedia , oferind acces la funcțiile avansate ale adaptorului video, plăcii de sunet și controlerelor de joc. Odată cu lansarea Windows 95, Microsoft a devenit un jucător important, alături de Intel , dictând standardele principale ale platformei. În special, Intel și Microsoft în 1997-2001 au lansat un set de specificații Ghid de proiectare a sistemului pentru PC , care dictau ce standarde trebuie să suporte un computer pentru a fi considerat compatibil cu PC-ul.
Cu toate acestea, aplicațiile DOS, inclusiv jocurile, au continuat să fie lansate după introducerea Windows 95, în special jocurile Build Engine precum Duke Nukem 3D (1996). Motivul principal este că DOS cu o singură sarcină a permis să ofere toate resursele procesorului jocului, ceea ce a făcut posibilă reducerea cerințelor de sistem, precum și imaturitatea API-urilor „joc”, care aveau funcționalitate scăzută și supraîncărcare mare. , care a limitat performanța. Prima versiune de DirectX care a fost adoptată pe scară largă de industria jocurilor video , oferind performanțe comparabile cu DOS, a fost cea de-a cincea versiune, lansată simultan cu Windows 98 în mai 1998.
În 1995, Intel a introdus standardul ATX , care dictează dimensiunile geometrice ale componentelor computerului, locația, forma și fixarea conectorilor și elementelor de fixare, precum și parametrii sursei de alimentare. Acest standard nu a prins rădăcini imediat, devenind în masă abia de la începutul anilor 2000 - până atunci, producătorii s-au concentrat pe IBM PC / AT .
Din 1997 până în 2001, Intel și Microsoft au emis în comun un document numit Ghidul de proiectare a sistemului PC , care conține recomandări cu privire la standardele pe care trebuie să le suporte un computer pentru a fi considerat compatibil cu computerul. Au fost lansate patru ediții: PC97 , PC98 , PC99 și PC2001 . Pe lângă standardele principale, acestea conțineau recomandări cu privire la codificarea culorilor conectorilor, precum și asupra ce tehnologii ar trebui să fie considerate învechite și să se abțină de la a le folosi în modele noi și de la suport în noile versiuni de software.
Calculatoarele compatibile cu IBM-PC se bazează pe microprocesoare compatibile 8086 [16] . De asemenea, este obligatoriu să existe BIOS sau UEFI, standard pentru sistemele de adresare PC, întreruperi , acces direct la memorie și magistrale de sistem (în funcție de generația computerului, acesta poate fi ISA , PCI sau PCI-Express ) [17] .
PC-ul IBM original a fost fabricat cu procesorul Intel 8088 . Pe lângă setul de instrucțiuni pe 16 biți, acest procesor putea aborda fără trucuri suplimentare până la 1 megaoctet ( 220 de octeți) de RAM, când majoritatea microprocesoarelor utilizate în computerele personale puteau adresa doar 64 de kiloocteți [18] . Mai târziu, a fost înlocuit mai întâi cu Intel 80286 , care avea un mod protejat și putea adresa până la 16 megaocteți (2 24 ), iar apoi cu Intel 80386 , cu un cuvânt de mașină de 32 de biți și spațiu de adrese de până la 4 gigaocteți (2 32 ). ) [18] . Mai târziu, până la trecerea la x86-64 , modificările practic nu au afectat sistemul de instrucțiuni, deși structura internă a fost semnificativ reluată: coprocesorul matematic a fost mutat în interiorul cipului procesorului, a apărut un cache al procesorului, arhitectura internă a procesorului s-a schimbat , etc.
Coprocesor matematicInițial, până la Intel 80386 , procesoarele Intel nu aveau calcule în virgulă mobilă încorporate , totuși, un coprocesor suplimentar putea fi instalat ca opțiune în acest scop. Începând cu Intel 80486 , unitatea în virgulă mobilă devine parte a procesorului.
x86-64Pentru a înlocui procesoarele arhitecturii IA-32 , Intel pregătea o arhitectură complet nouă - Itanium . Cu toate acestea, erorile de marketing și problemele tehnice au dus la faptul că arhitectura x86-64 , dezvoltată de AMD și aproape complet compatibilă cu arhitectura pe 32 de biți a procesoarelor Intel, a câștigat competiția.
În procesoarele Intel 8086/8088, este disponibil doar 1 megaoctet (2 20 de octeți) de memorie, totuși, memoria video, memoria BIOS și diverse dispozitive externe sunt accesibile printr-o parte a acestui spațiu, deci rămân doar 640 de kiloocteți pentru programele în sine ( adrese 0x00000- ) [19] . Modelele de procesoare ulterioare au mai multă memorie adresabilă, dar aceasta a necesitat trecerea la un alt mod de procesor. În plus, caracteristica de design a procesorului intel 80286 a făcut posibilă, cu ajutorul anumitor trucuri, accesarea memoriei suplimentare de 64K ( - ), iar pentru a asigura compatibilitatea cu acest mod a fost organizată o tastă specială, disponibilă prin controlerul tastaturii. portul [20] . 0x9FFFF0x1000000x10FFFF
Upper Memory (UMA)Adresele cu software sunt umplute cu date de la diferite dispozitive: aici sunt proiectate o parte din memoria video, BIOS și memoria de setări , zonele de configurare Plug and Play [21] . Pentru a accelera lucrul cu această zonă de memorie, așa-numita „RAM umbră” poate fi utilizată, atunci când datele sunt copiate atât în memoria dispozitivului, cât și într-o zonă RAM specială la scriere și este luată numai din RAM la citire, totuși, acest lucru modul este disponibil pe procesoarele 80386 și mai mari și numai pentru acele dispozitive care nu pot schimba în mod independent valorile acestei memorie [22] . 0xA00000xFFFFF
În plus, este posibilă maparea zonei și zonelor UMA din memorie suplimentară - folosind specificațiile EMS și XMS [23] .
Memorie suplimentarăÎncepând cu procesorul 80286 a apărut un mod protejat, care are două funcții: acces la zone de memorie de peste 1 megaoctet și protecție memorie. Inițial, existau două modalități de accesare a memoriei: segment și pagină, dar prima, în ciuda avantajelor sale, nu și-a câștigat popularitate datorită complexității sale, prin urmare, începând de la x86-64 , procesoarele acceptă doar adresarea paginii [24] .
Memorie în modul SMMZona de memorie disponibilă în modul SMM este destul de mică, dar nu poate fi accesată prin mijloace standard din sistemul de operare și din programele de aplicație. Această memorie este utilizată pentru a se asigura că modul SMM este activat în mod transparent pentru alte programe și nu deteriorează registrele procesorului, precum și pentru a stoca datele și codul necesar pentru funcționarea SMM [25] .
Memoria virtualăProcesoarele de tip x86 vă permit să abordați mai multă memorie decât este disponibilă fizic în sistem. Când încearcă să acceseze o memorie inaccesibilă, procesorul generează o excepție specială care este gestionată de sistemul de operare și, dacă este necesar, poate fie să încarce datele necesare de pe un dispozitiv extern (de obicei de pe un disc), fie să emită o eroare. Datorită mecanismului de paginare, o parte din memorie poate fi descărcată în orice moment, iar alte date sunt încărcate în locul ei, datorită acestuia, paginarea este transparentă pentru programele în curs de executare [24] [26] .
Pe procesoarele de tip x86, deși magistrala de adrese este folosită pentru a adresa porturi I/O, procesorul are ieșiri speciale pentru comutarea între memorie și spațiul I/O. Astfel, o scriere pe un port I/O cu o adresă egală cu adresa unei celule de memorie nu va avea ca rezultat o scriere pe acea celulă și invers. Pe magistrala ISA se folosea direct aceasta adresare, pe cele ulterioare se transmite sub forma unor comenzi speciale. Doar 16 biți ai adresei sunt disponibili pentru I/O, prin urmare - nu mai mult de 65536 de porturi, totuși, pe unele carduri, ar putea fi utilizată decriptarea incompletă, din cauza căreia au fost luați în considerare doar primii 10 sau 12 biți. Primele 256 de adrese sunt atribuite dispozitivelor standard, aflate de obicei pe placa de bază: temporizator de sistem, tastatură , controler de întrerupere, FPU etc. În magistrala ISA, adresele au fost atribuite hard dispozitivelor, în magistralele ulterioare (MCA, PCI, PCIe) - prin programarea chipset-ului și a punților [27] . Cu toate acestea, începând cu magistrala PCI, există tendința de a se îndepărta de la utilizarea registrelor I/O și de maparea directă a dispozitivelor în memorie, ceea ce vă permite să eliminați limita numărului de porturi și să mutați aceste zone în orice parte. de memorie [28] .
PC-ul are un sistem de întrerupere destul de avansat, cu priorități, întreruperi mascate și nemascabile. Întreruperile mascate sunt gestionate de controlere speciale de întrerupere. Întreruperile nemascabile sunt generate de chipsetul și circuitele plăcii de bază și sunt folosite pentru a lucra cu memoria și magistrala de sistem. În plus, există o întrerupere specială care pune procesorul în modul SMM [29] . În acest caz, o linie de cerere de întrerupere poate fi utilizată simultan de mai multe dispozitive.
Controler tradițional de întrerupereControlerul 8259A a permis procesarea a până la 8 cereri de întrerupere. IBM PC / AT a folosit cascada a două controlere, ceea ce a făcut posibilă creșterea numărului de solicitări la 15. Controlerul vă permite să selectați vectorul de întrerupere pentru fiecare dintre solicitări, precum și să configurați tipul de cerere de întrerupere ( după nivel sau diferență), masca liniile individuale [30] .
Controler de întrerupere îmbunătățitUn controler de întrerupere îmbunătățit a făcut posibilă funcționarea în modul multiprocesor. Pe lângă procesarea întreruperilor mascate, nemascabile și SMI și distribuirea acestora între procesoare, noul controlor a făcut posibilă trimiterea de întreruperi de la un procesor la altul. Pentru a face acest lucru, fiecare procesor are propriul său controler local de întrerupere, precum și controlere pentru dispozitivele de intrare/ieșire (I/O APIC), în timp ce toate controlerele sunt conectate printr-o magistrală specială. Noul controler permite, de asemenea, mai multe intrări de întrerupere [31] .
ISA a folosit un controler 8237A Începând cu magistrala PCI, controlerul a devenit parte din bus master și nu mai era standard și centralizat, dar putea funcționa în modul de compatibilitate 8237A. Principalele dispozitive care folosesc acces direct la memorie sunt unitățile (hard disk-uri, SSD, CD/DVD), plăcile de sunet. Cu toate acestea, în zilele magistralei ISA, hard disk-urile puteau funcționa fără DMA, în ciuda faptului că acest mod crea o sarcină pe procesor: deoarece controlerul standard nu oferea suficientă viteză și nu toată memoria îi era disponibilă [32]. ] .
Una dintre cele mai importante caracteristici ale platformei a fost sistemul BIOS - un set de programe stocate în ROM și care furnizează apeluri standardizate pentru a lucra cu capacitățile de bază ale platformei. Utilizarea BIOS-ului a permis, pe de o parte, să se facă modificări în implementarea dispozitivelor individuale de computer fără a pierde compatibilitatea cu platforma. În plus, BIOS-ul este responsabil pentru testarea inițială ( POST ) și încărcarea sistemului de operare. Odată cu apariția Plug-and-play , ACPI , aceste funcții sunt de asemenea atribuite BIOS-ului [33] . BIOS-ul a fost una dintre componentele brevetate de IBM, astfel încât dezvoltatorii terți de computere compatibile cu PC-ul au trebuit să-și dezvolte propriile versiuni ale BIOS-ului într-o manieră de „ camera curată ”.
Memorie non-volatilă BIOSUnele dintre setările BIOS se pot modifica în timpul funcționării computerului, cum ar fi frecvența generatorului de ceas, dispozitivul pe care este stocat sistemul de operare etc. Pe primele PC-uri, aceste setări au fost făcute prin comutarea jumperelor sau a comutatoarelor DIP, dar această metodă a limitat sever posibilitățile de setări. Mai târziu, a fost folosit un mic cip de memorie pentru a stoca setările, care poate funcționa de la propria sa sursă de alimentare de dimensiuni mici. Pentru a lucra cu aceste setări, este utilizat un program special de configurare a BIOS , care este apelat printr-o combinație specială de taste atunci când computerul pornește.
Ceas în timp realPe lângă stocarea setărilor, prezența unei baterii a făcut posibilă includerea unui ceas în timp real printre dispozitivele standard, ceea ce permite obținerea valorilor datei și orei curente. Unele implementări timpurii ale ceasului stocau doar două cifre zecimale ale anului și conțineau un algoritm simplificat pentru calcularea anilor bisecți, ceea ce îi făcea susceptibili la problema -2000 [34] .
UEFIImplementarea originală a BIOS-ului a funcționat exclusiv în modul real al procesorului și a folosit doar instrucțiuni pe 16 biți. O nouă specificație numită „ UEFI ” a fost dezvoltată pentru a înlocui BIOS-ul. Pe lângă modul pe 32 de biți și opțiunile avansate de configurare hardware, UEFI a inclus o nouă specificație pentru tabelele de partiții și înregistrările de pornire - GPT .
Spre deosebire de multe computere personale din anii 70 și 80, viteza de ceas a unui PC nu este legată rigid de arhitectură și se poate schimba chiar și în timpul funcționării. Numărul de cicluri pentru care procesorul efectuează anumite operații, de asemenea, nu este o valoare constantă. Pentru a măsura intervale de timp - mai scurte decât cele disponibile prin sondajul în timp real al ceasului - sunt folosite cronometre speciale. IBM PC și PC / XT au folosit cipul intel 8253 , AT a folosit cel mai avansat intel 8254 , ulterior chipsetul le-a preluat funcțiile. În plus, unul dintre canalele acestui cronometru este conectat la difuzor, care înainte de apariția plăcilor de sunet cu drepturi depline era principala modalitate de a scoate sunet pentru toate computerele compatibile cu PC [35] . Din 2005, acest cronometru a fost înlocuit cu un nou cronometru standard numit HPET , care a făcut posibilă măsurarea intervalelor de timp cu o precizie mai mare.
În ciuda prezenței unui temporizator, unele jocuri pentru PC timpurii nu foloseau un temporizator, ci se bazau pe numărarea tradițională a ciclurilor procesorului pentru computerele de acasă din anii 80. Pentru a menține compatibilitatea cu astfel de jocuri, unele computere au fost echipate cu un buton „ Turbo ” care comuta viteza de ceas a procesorului între PC-ul IBM original și viteza mai mare suportată de acest model [36] [37] [38] .
În majoritatea cazurilor, calculatoarele compatibile cu PC, în funcție de generație, folosesc una dintre magistralele: ISA, PCI sau PCIe. Pentru compatibilitatea cu echipamentele mai vechi, sloturile de magistrală mai vechi pot fi instalate printr-un pod între magistrală. În calculatoarele care foloseau magistrala PCI ca magistrală de expansiune principală, o magistrală specializată, AGP, putea fi utilizată pentru a conecta plăcile video. Pentru a conecta dispozitive externe, sunt utilizate și magistrale non-specifice PC-ului: USB , Fire Wire , SCSI și altele.
ISAAutobuzul de expansiune, numit mai târziu ISA, care a fost folosit în primele PC-uri IBM, a fost preluat aproape în întregime de pe computerul System/23 . Doar cinci linii de semnal au fost schimbate în PC [39] . În 1984, 36 de linii au fost adăugate magistralei ISA pentru a-i mări lățimea de bandă. În 1987, IBM a trecut la o nouă magistrală MCA , dar politica de licențiere a îndepărtat producătorii de periferice și un consorțiu de nouă producători de computere și-a dezvoltat propria versiune a magistralei, compatibilă cu ISA- EISA . De asemenea, noua magistrală nu s-a prins în computerele personale, unde vechea magistrală a continuat să fie folosită până când a fost înlocuită de magistrala PCI , dar a fost folosită în servere.
PCI AGP PCI ExpressPrimele PC-uri necesitau patru tensiuni pentru alimentare: ±5 V și ±12 V [40] . Majoritatea circuitelor au fost alimentate cu +5 V - tensiunea de alimentare standard pentru microcircuite TTL . Consumatorii puternici separati, cum ar fi motoarele pentru unități de dischetă și hard disk , erau alimentați de la +12 volți . Au fost necesare tensiuni negative pentru a opera unele porturi I/O și pentru a respecta specificația magistralei ISA. Pentru o pornire fiabilă a computerului, există și un contact „Power Good”, care este alimentat numai după ce se stabilește o tensiune stabilă la ieșirea sursei de alimentare [41] . La primele PC-uri, comutatorul de alimentare era amplasat în spatele panoului din dreapta al carcasei, unde era amplasată sursa de alimentare [42] , ulterior a fost mutat pe panoul frontal.
Pe măsură ce frecvența de ceas a procesorului a crescut, a fost nevoie de surse de alimentare cu tensiune mai mică, dar în același timp capabile să furnizeze un curent suficient de mare. În acest scop, pe placa de bază a fost instalat un modul regulator de tensiune (VRM).
Consumatorii individuali, cum ar fi unitățile de hard și dischetă, precum și ventilatoarele carcasei, sistemele de răcire și sistemele de iluminat, pot fi conectați la sursa de alimentare prin cabluri separate cu conectori MOLEX 8981, AMP 171822-4 sau MOLEX 88751.
Sursa de alimentare ATXCea mai importantă caracteristică a standardului ATX a fost noua schemă de alimentare. În primul rând, în loc de comutarea directă a tensiunii de rețea de către un întrerupător, se utilizează controlul indirect folosind semnalul de joasă tensiune PS-ON# [43] . Pentru funcționarea sa, precum și pentru alimentarea unor circuite de computer care funcționează în modul de așteptare, sursa de alimentare a început să fie echipată cu o sursă suplimentară de așteptare de mică putere (+ 5VSB). De asemenea, sursa de alimentare iese +3,3 V, dar acest lucru nu a dus la respingerea modulului VRM, deoarece tensiunea de alimentare a procesorului a continuat să scadă. Pentru o mai bună stabilizare a tensiunii de 3,3 V, un fir de feedback suplimentar (+3,3VSense) este lipit pe conectorul de alimentare. Pe măsură ce disiparea de putere a procesoarelor centrale a crescut, rolul liniilor de +3,3 și +5 V a început să scadă, linia de +12 V a devenit consumatorul principal. Pentru a alimenta procesoarele și plăcile video de înaltă performanță, conectorii suplimentari de +12 V pot să fie instalate în imediata apropiere a consumatorului.
Managementul energieiPC-ul IBM original a venit cu una sau două unități de dischetă de 5,25 inchi și un conector pentru casetofon . Un hard disk ST-506 a fost adăugat la IBM PC/XT , dar conectorul casetofonului a fost scos. Începând cu PC/AT , a început să fie utilizată o interfață de hard disk mai avansată numită IDE.
IDE/ATA SATA NVMeCalculatoarele compatibile cu PC pot avea până la patru porturi hardware RS-232, desemnate COM1...COM4, suportate la nivel de BIOS. Fiecare ocupă 8 registre I/O de 8 biți (de la la ) împărțiți două întreruperi hardware în patru porturi (IRQ4 pentru COM1 și COM3 și IRQ3 pentru COM2 și COM4). De asemenea, portul COM poate funcționa cu acces direct la memorie. Pentru o perioadă destul de lungă de timp, șoarecii, modemurile și alte echipamente au fost conectate folosind porturile COM, totuși, din cauza vitezei reduse de funcționare, a lipsei instrumentelor de configurare automată și a altor neajunsuri, pornind de la specificația PC99, utilizarea acestui port nu este recomandat [44] . În schimb, sunt folosite porturile USB și, dacă este necesar, comunicarea cu dispozitivele care au o interfață RS-232 este folosită ca punți speciale USB-UART. 0x2E80x3FF
DOS are mijloace încorporate de transmitere directă a ieșirii consolei către portul COM și de primire a intrărilor de consolă prin acesta, ceea ce a făcut posibilă conectarea terminalelor prin intermediul acestuia . În plus, este posibilă conectarea calculatoarelor folosind așa-numitul cablu null-modem, care a făcut posibilă combinarea calculatoarelor într-o rețea locală primitivă [45] .
Port paralelO altă modalitate de a conecta dispozitive externe care a existat încă de la primele PC-uri IBM este portul paralel, care a fost desemnat „LPT” (Line Printer Terminal). Scopul principal al acestui port este conectarea unei imprimante [46] . În cea mai mare parte, acest port este compatibil cu interfața de imprimantă Centronics standard de atunci, dar IBM a făcut în mod deliberat unele modificări pentru a face imposibilă conectarea imprimantelor disponibile comercial la un computer nou, cu excepția propriilor modele. Cu toate acestea, producătorii de imprimante au început rapid să producă imprimante compatibile atât cu IBM, cât și cu Centronics [47] . Ulterior, au apărut multe extensii ale portului LPT, care au permis să fie folosit în alte scopuri decât conectarea unei imprimante, inclusiv făcându-l simetric pe două fețe [48] . În cele din urmă, toate aceste extensii au fost consolidate în standardul IEEE 1284 [49] .
Pe lângă imprimantă, prin portul paralel ar putea fi conectate și alte dispozitive. Spre deosebire de portul COM, LPT a oferit o rată de transfer mai mare, așa că a fost adesea folosit pentru scanere, unități externe (în special, Iomega Zip ). Era posibil să se conecteze computere la rețea folosind portul paralel [50] . În plus, datorită capacității de a controla direct starea pinilor individuali ai conectorului, portul LPT ar putea fi utilizat în loc de GPIO în diferite dispozitive de casă și la scară mică.
TastaturăPartea mecanică a tastaturii primului PC IBM a fost luată aproape neschimbată din System / 23 , doar că a fost mutată într-o carcasă separată și denumirile tastelor au fost schimbate. Cu toate acestea, partea electrică a fost reproiectată, deoarece la System/23 era conectată la placa de bază cu un cablu multi-core, ceea ce era incomod. Ulterior, tastatura PC-ului a suferit două modificări majore de aspect și o schimbare a interfeței, după care nu s-a schimbat semnificativ până când a fost înlocuită de standardul USB HID .
mouse PS/2Utilizarea unui procesor cu arhitectură x86 sau x86-64 nu este suficientă pentru a califica un computer ca fiind compatibil PC. Trebuie să accepte standardele actuale BIOS/ UEFI și magistrala la momentul lansării sale. De exemplu, pe telefoanele inteligente x86 este imposibil să instalați Microsoft Windows în mod nativ , deoarece acest lucru necesită, printre altele, un traducător de apeluri pentru BIOS [51] .
La începutul erei computerelor IBM compatibile cu PC, au fost produse și așa-numitele computere compatibile cu MS-DOS. Ei puteau rula software folosind apeluri standard MS-DOS , iar unele dintre caracteristicile mai specifice nu erau acceptate. Cel mai faimos exemplu al acelor ani este Tandy 2000 . De asemenea, IBM însuși a lansat IBM PCjr în 1983 , conceput în principal pentru jocuri - dar a suferit un eșec de marketing, inclusiv din cauza compatibilității incomplete cu „fratele mai mare”. Cu toate acestea, Tandy 1000 compatibil cu PCjr (care a permis utilizarea plăcilor de expansiune standard fără adaptoare - PCjr folosea module de „scaun rulant” externe cu sistem de conectori voluminoase și diferite - și avea o compatibilitate software semnificativ mai mare cu XT) sa dovedit a fi destul de de succes - tocmai datorită compatibilității îmbunătățite. În URSS, alături de EU 18xx și Iskra 1030 pe deplin compatibil, a fost produs un Poisk parțial compatibil , foarte simplificat și folosind componente interne la maximum [52] . După prăbușirea URSS, computerele complet compatibile au început să fie produse sub marca Poisk.
Din 2005, Apple a abandonat procesoarele PowerPC , trecând la procesoare cu arhitectură x86-64 . Acest lucru le-a permis să instaleze sistemul de operare Windows , dar aceasta a necesitat emularea apelurilor BIOS și instalarea unor drivere de dispozitiv specifice. Un program special de Boot Camp [53] [54] a fost lansat în acest scop . Din 2020, Apple a abandonat procesoarele Intel în favoarea propriei arhitecturi Apple siliciu , renunțând la compatibilitatea parțială cu PC-ul [55] [56] .
Conceptul de computer compatibil PC se intersectează cu conceptul de Wintel ( Windows + Intel ) - un computer pe x86 - un procesor cu sistemul de operare Windows [ 57] . Deși, cu excepția modelelor timpurii, un computer compatibil cu PC poate rula Windows și pot fi utilizate alte sisteme de operare, cum ar fi Linux , FreeBSD etc.
PC-ul a fost creat inițial doar ca o platformă pentru afaceri. Ca computer de acasă, computerul era prea scump. În timp ce capacitățile grafice ale CGA nu au rămas în urmă concurenței la momentul lansării, în curând au început să apară modele cu capacități grafice mai avansate, inclusiv sprite-uri hardware și derulare . În plus, singurul dispozitiv audio a fost difuzorul de sistem , care era de puțin folos pentru jocuri. În 1983, IBM a încercat să intre pe piața computerelor de acasă cu modelul PCjr , dar încercarea a eșuat - PCjr era prea scump pentru un „computer de acasă”, iar ca PC nu era pe deplin compatibil. Cu toate acestea, jocurile pentru PC erau în mare parte porturi de pe alte platforme [58] .
Abia la sfârșitul anilor 1980, PC-ul a început să fie văzut ca o platformă de jocuri cu utilizarea pe scară largă a adaptoarelor video și plăcilor de sunet compatibile EGA , VGA și SVGA . Un factor important a fost apariția CD-ROM-ului , care a permis stocarea unei cantități semnificative de date la acel moment de 500 de megaocteți. Un computer potrivit pentru a lucra cu jocuri în acei ani se numea multimedia . PC-ul acelor ani rămânea încă în urma altor platforme în ceea ce privește grafica și capabilitățile de sunet: nu avea niciun mijloc de accelerare a procesării grafice: fără scrolling, fără sprite, cu atât mai puțin acceleratoare 3d (care existau deja în computerele Amiga ). Cu toate acestea, performanța ridicată a procesorului central și absența ciocnirii au făcut posibilă compensarea acestui neajuns: în Commander Keen în Invasion of the Vorticons , lansat în 1990, a fost utilizată derularea lină a software-ului, iar în 1992 a fost lansat Wolfenstein 3D , care a devenit strămoșul întregului gen de jocuri FPS . La mijlocul anilor 1990, au început să apară primele acceleratoare grafice populare pentru PC: cele mai faimoase carduri 3dfx Voodoo .