電腦也能「混搭」?IBM PC 開放架構,成就 Wintel 霸業!

電腦也能「混搭」?IBM PC 開放架構,成就 Wintel 霸業!

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IBM PC 在個人電腦歷史中的重要性何在?它的影響力遠不僅僅是一款產品,而是標準化與普及性的象徵,重塑了整個產業數十年的發展。

試想,如果用現代的眼光來看……電競桌機和家用主機的差別是什麼?是自由選擇硬體和外設的能力嗎?還是支援那些早於電腦本身誕生數十年的遊戲?在過去,主要的區別可能只是一個鍵盤。

典型的 20 世紀 80 年代早期電腦。圖片來源:邁爾斯·賓茨

如今,蘋果是唯一仍生產專屬軟硬體電腦的公司,但在 1980 年代初,這種做法才是常態。那時的家用電腦被視為升級版的遊戲機,主要用於遊戲和程式寫作,

透過擁抱第三方硬體和軟體,IBM PC 標準化了電腦市場,甚至讓它的名字成為整個產業的代名詞,也為微軟與英特爾的雙頭壟斷(後來也包括 AMD)奠定了數十年的主導地位。

妥協的藝術

在 1970 年代,IBM 是世界上最大的電腦公司。然而,它專注於為政府、大學和企業創造佔據整個房間的大型主機,而不是服務家庭使用者。

這種情況隨著 1979 年底電子表格應用程式 VisiCalc 的發布開始改變。VisiCalc 將家用電腦從愛好者的玩意兒變成了大多數人都覺得有用的東西。這是 「藍色巨人」(Big Blue:IBM 暱稱)涉足家用市場的訊號。

電腦也能「混搭」?IBM PC 開放架構,成就 Wintel 霸業!

IBM 最大的障礙在於它自身。其僵化的朝九晚五工作文化與過多的審批委員會,意味著任何家用電腦產品在上市前都會過時。IBM 員工曾開玩笑說,如果公司想把一個空盒子送到商店,仍然需要九個月的時間。

IBM 高階主管比爾·羅威(Bill Lowe)的任務是確定公司在家用市場的策略。他最初的計劃很大膽:收購雅達利(Atari),雅達利已憑藉其 8 位元電腦成功進入家用電腦領域。

然而,IBM 董事長法蘭克·卡里(Frank Cary)拒絕了這個想法,而是更願意在 IBM 內部創建一個小的「獨立業務部門」。羅威提出了一個計劃,綽號「西洋棋計劃」(Project Chess),目標是在一年內創造出一台家用電腦。

IBM 董事長 法蘭克·卡里

由於時間緊迫,IBM 決定只設計必要的組件,例如機殼和主機板,而將其他所有東西都外包出去。菲利普·「唐」·埃斯特里奇(Philip "Don" Estridge)負責該專案,電腦代號為「橡果」(Acorn)。

相容性的誕生

當時,為 IBM 的第一台個人電腦選擇 CPU 似乎很簡單,但最終塑造了現代計算的未來。IBM 選擇了英特爾的 8088 微處理器,而不是更強大的 16 位元 8086,這一決定主要是由成本、時間限制以及與現有 8 位元硬體的相容性所驅動。雖然許多工程師批評這種選擇是一種妥協,但它卻成為科技史上的一個關鍵時刻。

8088 基於 16 位元的英特爾 8086 並使用相同的 x86 指令集,但它具有 8 位元的外部匯流排。這種設計允許 IBM 利用更便宜、廣泛可用的組件,例如與基於英特爾 8085 的 System/23 Datamaster 相容的組件。這一決定產生了巨大的影響:8088 的 x86 架構成為後續幾代處理器的基礎,包括今天的 CPU。

此外,為了避免依賴單一供應商,IBM 要求英特爾將其 x86 處理器授權給另一家製造商,這導致了與 AMD 的合作關係。

AMD 生產的 Intel 8088。圖片來源:AMD pre-historico

在選擇作業系統時,這個決定就更加複雜了。當時的自然候選者是由蓋瑞·基爾代爾(Gary Kildall)創造並在許多家用電腦上使用的 CP/M。關於 IBM 拜訪失敗的故事有很多,但真正的问题是 IBM 意識到創建 x86 版本的 CP/M 需要基爾代爾的公司(Digital Research)花費太長時間,並且會使電腦變得太貴。IBM 需要一個快速的替代方案。

解決方案來自西雅圖電腦產品公司(SCP)。SCP 的程式設計師蒂姆·帕特森(Tim Paterson)開發了一個與 x86 相容的作業系統,非正式地稱為 QDOS(快速且骯髒的作業系統)。它使用了 CP/M 公開可用的應用程式介面(API),使開發人員可以輕鬆地移植他們的應用程式。

與當時的大多數家用電腦一樣,IBM 電腦將包含一個帶有 Microsoft BASIC 版本的 ROM(唯讀記憶體)晶片,以便用戶可以創建自己的應用程式——這是早期獲取應用程式的最簡單方法。

運行 CP/M 的飛利浦 P2000C。圖片來源:tony_duell

 

IBM 向微軟尋求作業系統談判的協助。微軟與 SCP 達成協議,授權 QDOS,最初只支付了 25,000 美元的版稅,因為 IBM 是他們唯一的客戶。後來,微軟聘請帕特森修改 QDOS 以滿足 IBM 的需求,包括支援較新的 5.25 英吋磁碟。微軟意識到其潛力,以 50,000 美元的價格從 SCP 直接購買了 QDOS,獲得了獨家權利。

在這個時候,創造一台電腦聽起來可能很簡單。你可能會想:為什麼沒有數十家電子公司效仿 IBM 的做法?關鍵的區別在於一項重要的創新:IBM 的基本輸入/輸出系統(BIOS)。

BIOS 儲存在 ROM 晶片上,充當硬體和軟體之間的橋樑。它允許電腦運行不是專門為其硬體編寫的作業系統。這種抽象層改變了遊戲規則,使機器之間的軟體相容性成為可能,並為個人電腦的未來奠定了基礎。

藍色巨人的複製浪潮

IBM 個人電腦(型號 5150)於 1981 年 8 月的新聞發布會上亮相,並迅速被稱為 IBM PC。此次發表伴隨著一場巧妙的廣告活動,以查理·卓別林的角色「流浪漢」為主角。這象徵著 IBM 首次主要透過零售店銷售電腦。

從技術上來看,IBM PC 的售價為 1,565 美元(相當於今天的 5,000 多美元),但如果你想儲存你的工作,需要將它連接到錄音帶播放器。然而,它配備了型號 F 鍵盤,以其機械品質至今仍備受推崇。另一個受歡迎的周邊設備是高解析度的 5151 單色顯示器,提供了 720 x 350 像素的令人印象深刻的解析度。

花費幾乎兩倍的價格,你可以升級到配備兩個磁碟機的 5150 版本(內建硬碟直到 5160 型號才出現)。CP/M-86 最終被作為一種替代的作業系統推出,但其高昂的價格——比重新命名的 PC DOS 高出 200 美元——基本上被忽略了。

IBM 預估該電腦在五年內能賣出 250,000 台,大多數銷售對象是小型企業。然而,實際上它在兩年內售出了 750,000 台,其中許多是家用電腦。沒人想到這麼多人願意在家中購買昂貴的電腦。毫無疑問,它是一台性能良好的電腦,但更重要的是,它是一台 IBM 電腦。

1982 年,《時代雜誌》(Time Magazine)將「個人電腦」(Personal Computer)評為「年度風雲人物」(Man of the Year),後來改名為「年度機器」(Machine of the Year)。這一決定標誌著文化的轉折點,承認了個人電腦對社會和經濟的深遠影響。

相容性的崛起

IBM PC 推出後一年內,就有數百種應用程式可用。看準這一機會,許多競爭對手的電腦製造商開始採用 x86 處理器和重新命名的 MS-DOS,希望能夠融入 IBM 不斷擴大的生態系統。微軟也藉此機會,通過按每台機器授權的方式進行 OS 授權,這是一項未提供給 IBM 的交易。

然而,一個重大的障礙出現了:一些軟體繞過了作業系統,直接與 IBM 的 BIOS 通訊。像革命性的 Lotus 1-2-3 電子表格和「微軟模擬飛行」( Microsoft Flight Simulator )這樣的程式無法在這些早期的複製機上正常運行。

IBM PC、PC Portable 和 Compaq Portable II。圖片來源:Marcin Wichary

解決方案在 1983 年隨著康柏攜帶型電腦(Compaq Portable)的出現而到來——這是一款手提箱大小的機器,成為第一台真正的 PC 相容電腦。

IBM 決定使用現成的零件意味著他們無法為 IBM PC 的設計申請專利,這使得競爭對手相對容易地對機器進行逆向工程並構建「IBM 相容」的複製機。例如,康柏透過使用「潔淨室」方法逆向工程 IBM 的 BIOS 來實現相容性:從這些程式設計師從未見過原版的原始碼,卻能重新創建其功能。

1984 年,Phoenix Technologies 也採取了同樣的做法,將其逆向工程的 BIOS 授權給其他製造商。這一突破使小型公司能夠創造出更快、更便宜、更具創新性的 PC 複製機,超越了 IBM 本身。

傳奇永不消逝

IBM 試圖透過 1987 年推出的個人系統/2(PS/2)系列將其電腦與日益增長的 PC 複製機浪潮區分開來。該系列推廣了 3.5 英吋磁碟和你可能熟悉的連接器,例如 VGA(視訊圖形陣列)和 PS/2 滑鼠/鍵盤連接器。

IBM PC、PC Portable 和 Compaq Portable II。圖片來源:Marcin Wichary

然而,IBM 決定在其高階型號中使用專有的微通道架構(MCA)擴展插槽疏遠了使用者。MCA 與現有的工業標準架構(ISA)卡不相容,有效地將 IBM 與更廣泛的 PC 市場隔離開來。這兩種標準最終在 1990 年代都被 PCI(當今 PCIe 的前身)所取代。

幾年之內,複製機製造商充斥市場,削弱了 IBM 自身的銷售額,因為該公司無意中創造了一個新的標準(「IBM 相容 PC」),但最終失去了對其開拓的市場的控制權。

雖然 IBM 衰退,但運行 DOS 相容的 Windows 系統的 PC 克隆機卻迅速崛起。到了 1990 年代初,像 Packard Bell、HP 和 Dell 這樣的競爭者主導了市場,並擠出了像摩托羅拉 68000 架構的 Commodore Amiga 和 Atari ST 等替代系統。只有 Apple Macintosh 成為一個可行的替代品。

聯想仍然使用ThinkPad品牌。圖:Jarek Piórkowski

摩托羅拉於 1991 年加入 IBM 和蘋果,組成 AIM 聯盟,旨在創建一個與「Wintel」競爭的平台。其結果是 PowerPC 架構和 1994 年至 2006 年為蘋果電腦提供支援的處理器。後來,該架構也被用於為任天堂 Wii、PlayStation 3 和 Xbox 360 等家用主機提供支援。然而,Windows 用戶仍然堅持使用 x86。

IBM 最終退出了 PC 業務,在 2005 年以 17.5 億美元的價格將該部門出售給了聯想。一年後,甚至連蘋果也改用了英特爾 CPU(這一決定在大約 15 年後被逆轉)。

經久不衰的遺產

1990 年代,AMD 成為 Intel 主要的 x86 競爭對手,在法院裁定其可以銷售自家 x86 處理器後,AMD 推出了 x86-64 —— x86 架構的 64 位擴展,進一步鞏固了其市場地位。

雖然英特爾在 2000 年代初期試圖用其 Itanium 架構取代 x86,但消費者更喜歡 AMD 向下相容的解決方案,最終迫使英特爾也採用了它。直到今天,這種架構不僅為大多數桌上型電腦提供支援,也為現代 PlayStation 和 Xbox 遊戲主機提供支援。

電腦也能「混搭」?IBM PC 開放架構,成就 Wintel 霸業!

同時,Arm 架構在 2000 年代初期開始主導手持設備,包括智慧型手機、平板電腦和任天堂的掌上型遊戲機。蘋果在 2020 年至 2022 年期間在其桌上型電腦和筆記型電腦中採用了 Arm 處理器。

要想像一個沒有 IBM PC 的世界,看看蘋果 Mac 就知道了。它很時尚,但卻是封閉的,硬體無法升級,相容性僅限於近年來的應用程式(Mac 即使運行 2010 年代的 macOS 應用程式也可能會有問題)。

▲卓別林遇見未來:IBM 1980 年代經典的個人電腦廣告

 

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作者

一個老派的科技媒體工作者,對於最新科技動態、最新科技訊息的觀察報告。

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