Hlavní navigace

Grafické karty a grafické akcelerátory (8)

Pavel Tišnovský 20. 4. 2005

Dnešní pokračování seriálu o grafických kartách a grafických akcelerátorech bude věnováno, podobně jako část předchozí, počítačům vyráběným americkou firmou Apple. Řeč bude zejména o legendárním Macintoshi a jeho následovnících. Také si povíme o mikropočítači Apple Lisa, který jako první přinesl ideu multitaskingu a operačního systému s GUI přímo na stoly řadových uživatelů.

Obsah

1. Šestnáctibitový počítač Apple Lisa
2. Hardwarová konfigurace počítače Apple Lisa
3. Programové možnosti počítače Apple Lisa
4. Grafika na počítači Apple Lisa
5. Apple Lisa 2
6. Mikropočítač Apple Macintosh
7. Hardwarová konfigurace Macintoshe
8. Grafické možnosti počítačů Macintosh
9. Obsah dalšího pokračování

1. Šestnáctibitový počítač Apple Lisa

První zmínky o vývoji šestnáctibitového počítače Apple Lisa můžeme najít již v roce 1979, kdy (po známé návštěvě šéfů firmy Apple u Xeroxu v Palo Altu, která ovlivnila jak vývoj grafického prostředí, tak i objektově orientovaný návrh inspirovaný Smalltalkem) vznikl prvotní návrh designu celého stroje i s jeho grafickým uživatelským rozhraním (GUI). Masová výroba však začala až v roce 1983, aby posléze velmi neslavně skončila v roce 1986 (řeč je o známém „pohřbívání“ počítačů v Utahu, jež proběhlo v roce 1989).

Apple Lisa byla vůbec prvním osobním počítačem, který obsahoval operační systém s podporou multitaskingu (i když prozatím pouze kooperativního) a moderního grafického uživatelského rozhraní založeného na ovládání pomocí myši. I přes nepříliš velkou oblibu tohoto počítače mezi uživateli tak Apple Lisa patří mezi velmi zajímavé počítače, které svým způsobem změnily historii výpočetní techniky.

Příčiny komerčního neúspěchu tohoto počítače jsou dvě: prvním důvodem byla příliš vysoká cena, první verze se prodávaly za cenu cca 10000 dolarů (naproti tomu pozdější Macintoshe stály pouhých 2500 dolarů, přičemž Steve Jobs plánoval, že by jejich cena neměla přesáhnout částku 500 dolarů). Na první pohled může tato cena působit přemrštěně, ve skutečnosti však pouze operační paměti do tohoto počítače stály cca 4000 dolarů, uživatel tedy dostal tak výkonný stroj, jaký si zaplatil – historie však zcela jasně ukázala (problémy firem jako Apple, SGI, IBM a Sun), že počítače jsou – podobně jako automobily – masovou záležitostí, proto je zapotřebí je prodávat za „lidové“ ceny. Druhou příčinou byla obchodní politika samotné firmy Apple, která později propagovala spíše počítače značky Macintosh (ostatně i druhá verze počítače Apple Lisa se raději prodávala pod obchodním názvem Macintosh XL).

Apple Lisa

Obrázek 1: počítač Apple Lisa

2. Hardwarová konfigurace počítače Apple Lisa

Počítač Apple Lisa byl postaven na bázi mikroprocesoru Motorola 68000, jež byl taktován na pouhých 5 MHz (tento procesor například v pozdějších počítačích Atari ST a Amiga pracoval i na mnohem vyšších frekvencích). Kapacita operační paměti RAM byla rovna celému jednomu megabytu – musíme si uvědomit, že tehdejší rozšířené mikropočítače měly kapacitu operační paměti rovnu 64 kB až 128 kB, cena jednoho kilobyte paměti byla cca čtyři dolary. Kapacita nezapisovatelné paměti ROM byla 2 MB, v této paměti byl zapsán celý operační systém počítače.

Dále byly k dispozici dvě disketové jednotky pro diskety o velikosti 5 1/4 palce. Externí paměti doplňoval volitelný pevný disk o kapacitě 5 MB. V případě, že operační systém potřeboval provést swap (zvětšení kapacity virtuální paměti), ukládal se tento buď na disketu ve druhé disketové mechanice (velmi pomalá možnost pro počítače bez pevného disku), nebo na pevný disk. Systém byl doplněn monitorem o velikosti úhlopříčky dvanáct palců a myší s jedním tlačítkem. Prakticky totožná myš se mimochodem dodávala i k prvním Macintoshům. Počítač i monitor byly zabudovány v jedné skříni, což se později objevilo i u několika modelů počítače Macintosh.

3. Programové možnosti počítače Apple Lisa

[…] to finish a work session with the Lisa […] all you have to do is … turn the machine off. It doesn't matter whether you're in a window or on the Desktop – the Lisa saves onto the disk all the changes you've made to any document. […] The Lisa also remembers what windows were open, their size, shape and location on the screen, etc., etc. When you turn the Lisa on again, it puts you back in exactly the same place, so you can begin working right where you left off.

Operační systém dodávaný spolu s počítačem Apple Lisa předběhl v několika ohledech svoji dobu. Podporoval kooperativní multitasking (známý například i ze starších systémů Microsoft Windows), virtualizaci paměti a v neposlední řadě i velmi pěkné grafické uživatelské rozhraní založené na oknech, ikonách, rozbalovacích menu a systému drag-and-drop. Celé grafické uživatelské rozhraní se ovládalo myší. V dnešní době to sice zní jako samozřejmost, ale pod označením GUI se v minulosti prodávaly i systémy založené na jiných principech.

Se samotným operačním systémem byly dodávány i další aplikace, mezi něž patří:

  • Lisa Writer – textový editor
  • Lisa Calc – tabulkový kalkulátor
  • Lisa Draw – poměrně jednoduchý grafický program
  • Lisa Terminal – terminálový program
  • Lisa Desktop Manager – ovládání celého desktopu
  • Lisa Workshop Editor – pomůcka určená zejména pro programátory

V těchto aplikacích se již objevuje princip použitý i u systémů Macintosh. Nepracuje se totiž se soubory, ale s objekty, které si pamatují svůj typ, aplikaci, v níž se tvoří atd. Proto se ani v menu těchto programů nenacházejí příkazy pro otevření či uložení souborů, vše je řešeno poklepáním na ikonu souboru umístěnou na desktopu (mimochodem, dnes se stále rozrůstá počet běžných uživatelů počítačů, kteří umí otevírat soubory pouze a jen tímto způsobem, tj. spuštěním aplikace asociované k těmto souborům). Také ovládání grafického uživatelského rozhraní pomocí myši je stejné jako u pozdějších Macintoshů – na vše stačí pouze jedno tlačítko (později se samozřejmě počet tlačítek rozšířil, ovládání GUI se však u těchto počítačů zachovalo).

Všechny aplikace měly podobný vzhled a podobné ovládání, což je ostatně dodnes znakem všech operačních systémů od firmy Apple, které jsou, i přes neustálý vývoj, poměrně konzistentní. Jedinou nevýhodou byl fakt, že Apple Lisa byla velmi pomalá, k čemuž přispívalo programové vykreslování grafiky (viz následující kapitolu) a také poměrně nízká taktovací frekvence použitého procesoru.

Rozhraní Apple Lisa

Obrázek 2: ukázka grafického uživatelského rozhraní na počítači Apple Lisa

4. Grafika na počítači Apple Lisa

We're very much boosters of bit-mapped graphics, and in fact hardware support for bit-mapped graphics is pretty small. All you need is sort of a shift register. We thought the flexibility that would give us in graphics and the things we could do in user interface with bit-mapped graphics was well worth the price.

Grafický subsystém počítače Apple Lisa byl velmi jednoduchý, a to i v porovnání s osmibitovými počítači. Podporováno bylo pouze jedno rozlišení 720×360 pixelů monochromaticky. Fyzické horizontální rozlišení bylo na použitém dvanáctipalcovém monitoru rovno 90 DPI, fyzické vertikální rozlišení však pouze cca 60 DPI. Tvůrci tohoto počítače vycházeli z faktu, že psychologicky má větší význam horizontální rozlišení. Počítače Macintosh naproti tomu měly obě fyzická rozlišení shodná.

Celá grafická paměť (framebuffer) byla ve své podstatě pouze souvislým regionem paměti o kapacitě 32 kB. Při zobrazování se programově vyčítaly jednotlivé skupiny pixelů a posílaly se do posuvného registru, který generoval sled pixelů (černý či bílý) a další důležité synchronizační signály. Toto programové generování grafiky bylo jednou z příčin celkového pomalého chodu celého počítače – pravým opakem v přístupu ke grafice je například Amiga, kde je hlavní procesor od celého vytváření grafiky odstíněn, a může tak vykonávat i jinou činnost.

Minimalistický přístup ke grafice (co může být jednoduššího než monochromatický grafický režim vykreslovaný programově?) se posléze objevil i na mikropočítačích Macintosh, zde se ovšem používalo jiné rozlišení a také jiný typ obrazovky.

5. Apple Lisa 2

Počítač Apple Lisa 2 navazoval na svoji předchůdkyni, se kterou má společných mnoho technických parametrů, například typ použitého procesoru. Uveďme si tedy některé odlišnosti těchto dvou typů počítačů. Apple Lisa 2 může mít kapacitu operační paměti 512 kB nebo 2 MB, objevovaly se však i systémy s 1 MB RAM. Místo dvou disketových jednotek je přítomna už pouze jednotka jedna, protože se počítá s přítomností pevného disku. Ten je zabudován interně a má kapacitu 10 MB. Příjemnou změnou byla jistě cena, která klesla z 10000 $ za původní model na necelou polovinu.

Po grafické stránce se změnil pouze monitor, který má úhlopříčku 14 palců. Monitor je opět zabudován do těla počítače. Rozlišení grafického režimu však zůstalo zachováno ze staršího modelu: 720×360 pixelů monochromaticky, fyzické rozlišení se tedy snížilo. Bitmapová grafika se stále vykreslovala programově, postupným čtením barev jednotlivých pixelů.

Apple Lisa 2

Obrázek 3: počítač Apple Lisa 2

6. Mikropočítač Apple Macintosh

Slavný mikropočítač Apple Macintosh Personal Computer (známý spíš pouze jako Macintosh) je společným dílem Steva Jobse a Jefa Raskina. V roce 1979 vydal Jef Raskin knihu „The Book of Macintosh“, ve které se objevují všechny základní ideje použité později právě v Macintoshi: grafické uživatelské rozhraní, objektově orientované programování i ovládání počítače, síťová infrastruktura. Steve Jobs si Macintosh představoval jako počítač pro široké masy lidí, jeho cena by podle něj neměla překročit 500 $.

Doba nebyla pro vznik Macintoshe právě příznivá, Steve Jobs se několikrát nepohodl s Johnem Sculleym, tehdejším generálním ředitelem firmy Apple (ostatně rok po uvedení Macintoshe na trh byl Steve Jobs kvůli tomuto prodavači sodovky z Apple „odejit“, aby se po několika letech triumfálně vrátil). V každém případě je však tento počítač jak programovým, tak i designovým skvostem, se kterým je radost pracovat. Už samotné uvedení počítače na trh dne 22. 1. 1984 bylo velkou událostí, na kterou se dodnes vzpomíná. Připomínám jen, že v roce 1984 se odehrává i děj slavného Orwellova románu.

S počítačem Macintosh byl dodáván i operační systém se striktně grafickým uživatelským rozhraním, který se primárně ovládal kombinací klávesnice a jednotlačítkové myši. Kromě operačního systému byly přítomny i další programy, například známý MacPaint (vytvářela se pomocí něho jednobarevná rastrová grafika v pevném (!) rozlišení 576×720 pixelů) a neméně známý MacWrite (textový editor, který ještě po dlouhou dobu zůstával nepřekonán). Později byly dodány i další aplikace, například vektorový editorMacDraw.

Apple Macintosh

Obrázek 4: počítač Apple Macintosh

7. Hardwarová konfigurace Macintoshe

Mikropočítač Macintosh byl řízen mikroprocesorem Motorola 68000, který byl taktovaný na 7,834 MHz. Na stejné frekvenci byla provozována i zařízení připojená na sběrnici. Kapacita operační paměti RAM činila 128 kB, pozdější modely obsahovaly i 512 kB. Základní součásti operačního systému byly uloženy v paměti ROM o kapacitě 64 kB. První verzeMacintoshe se 128 kB paměti RAM se běžně označovala jako Macintosh 128K Personal Computer, verze s 512 kB jako Macintosh 512K Personal Computer. Kromě interních zařízení, jako je disketová mechanika pro diskety s kapacitou 400 kB, byly k dispozici i dva sériové porty. Zvuk měl tento počítač pouze monofonní osmibitový.

Macintoshe se staly známé také svým promyšleným designem, jednalo se o kombinaci počítače, disketové jednotky s elektrickým vysouváním a monochromatického monitoru s velikostí úhlopříčky pouze devět palců do jedné krabice. K počítači se dodávala také originální klávesnice a jednotlačítková myš, která byla pro ovládání operačního systému nezbytná. Počítač se i díky své poměrně nízké zaváděcí ceně 2495 dolarů stal na trhu velkým hitem, později si uživatelé stěžovali zejména na malou kapacitu operační paměti RAM, která byla z tohoto důvodu v pozdějších modelech rozšířena na 512 kB.

Dalším typem byl Macintosh Plus z roku 1986, který obsahoval stejný procesor Motorola 68000, ale byl oproti předcházejícím modelům rozšířen o řadič SCSI sběrnice, k níž se daly připojit pevné disky a další podobná zařízení. Kapacita disket se v tomto počítači zvýšila z 400 kB na rovných 800 kB. Kapacita operační paměti byla určena počtem nainstalovaných modulů SIMM, typicky se používala kapacita 1–4 MB. S tak velkým množstvím operační paměti již bylo možné provozovat celou novou generaci aplikací, jakými jsou například Microsoft Word či Microsoft Excel (ano, jedny z dnes nejúspěšnějších uživatelských aplikací na světě se vyvíjely právě naMacintoshích, teprve mnohem později si Microsoft vcelku logicky vytvořil vlastní systém s GUI).

Apple Macintosh Plus

Obrázek 5: počítač Apple Macintosh Plus

8. Grafické možnosti počítačů Macintosh

V tomto článku nás zajímají zejména grafické schopnosti počítače Macintosh. Kupodivu nejsou příliš veliké, což poněkud koliduje se zažitou představou Macintoshů jako „grafických děl“. K dispozici byl pouze jeden grafický režim, ve kterém bylo možné zobrazit rastr o rozlišení 512×342 pixelů monochromaticky. Na první pohled netypické rozlišení má výhodu v tom, že zachovává poměr stran 3:2. Fyzické rozlišení přitom bylo v obou směrech (vertikálním i horizontálním) rovno cca 72 DPI, což je výhodné zejména pro přesnou typografii.

Zvolené rozlišení navíc na interním devítipalcovém monitoru vypadalo velmi pěkně a dodávalo grafickému uživatelskému rozhraní zdání velké profesionality (dodnes si pamatuji ten zvláštní pocit, dělat na „skutečném“ Macintoshi v době, kdy jich bylo v ČR pouze několik desítek a ostatní znali pouze PCčka s MS DOSem a textový režim). Samotná grafika není na Macintoshi žádným zvláštním způsobem podporovaná, grafická paměť je tvořena kontinuálním blokem paměti o velikosti 21 kB, ze které se postupně čtou hodnoty jednotlivých pixelů tak, jak se vykreslují na obrazovku. Tento systém uspořádání video paměti je zachován i v pozdějších modelech, například ve výše popsaném Macintoshi Plus, který taktéž podporoval pouze monochromatický režim zobrazovaný na interním monitoru.

9. Obsah dalšího pokračování

V dalším pokračování tohoto seriálu se již budeme zabývat grafikou dostupnou na prvních osobních počítačích typu IBM PC. S těmito počítači zavedla firma IBM důslednou modularizaci prakticky všech jeho součástí, což se samozřejmě nevyhnulo ani grafickému subsystému počítače. Prakticky poprvé se proto v tomto seriálu setkáme s termínem grafická karta.

Našli jste v článku chybu?

21. 4. 2005 15:46

Proc by sestnactibitovy procesor nemohl adresovat 4MB pameti, sirka adresove sbernice nemusi odpovidat sirce datove sbernice a ta zase nemusi odpovidat sirce operandu vstupujicich do ALU (jo, svet je komplikovany). Osmibitaky take (vetsinou :-) zvladaly vic nez 2^8=256 bytu pameti.

21. 4. 2005 9:01

Na druhou stranu se takto da pekne udelat defragmentace pameti, aniz by si toho aplikace nejak povsimnuly - handle se nijak nezmeni, ukazatel, na ktery struktura handle ukazuje se zmenit samozrejme muze.

Je jasne, ze 68000 ma s virtualni pameti problemy, zejmena chybi ochrana pameti, na kterou je vetsinou pres event handler navazana prave jeji virtualizace. Takze jak GEM, tak i Amiga OS bylo mozne krasne obchazet zasahem do jejich datovych struktur ci primo volanim internich funkci jadra :-)

Lupa.cz: Slevové šílenství je tu. Kde nakoupit na Black Friday?

Slevové šílenství je tu. Kde nakoupit na Black Friday?

Podnikatel.cz: Vládu obejde, kvůli EET rovnou do sněmovny

Vládu obejde, kvůli EET rovnou do sněmovny

120na80.cz: Bojíte se encefalitidy?

Bojíte se encefalitidy?

Podnikatel.cz: Přehledná titulka, průvodci, responzivita

Přehledná titulka, průvodci, responzivita

DigiZone.cz: Česká televize mění schéma ČT :D

Česká televize mění schéma ČT :D

Lupa.cz: Babiš: E-shopů se EET možná nebude týkat

Babiš: E-shopů se EET možná nebude týkat

Vitalia.cz: Jsou čajové sáčky toxické?

Jsou čajové sáčky toxické?

Vitalia.cz: Tesco: Chudá rodina si koupí levné polské kuře

Tesco: Chudá rodina si koupí levné polské kuře

Měšec.cz: U levneELEKTRO.cz už reklamaci nevyřídíte

U levneELEKTRO.cz už reklamaci nevyřídíte

DigiZone.cz: Recenze Westworld: zavraždit a...

Recenze Westworld: zavraždit a...

Měšec.cz: Finančním poradcům hrozí vracení provizí

Finančním poradcům hrozí vracení provizí

Vitalia.cz: Paštiky plné masa ho zatím neuživí

Paštiky plné masa ho zatím neuživí

Podnikatel.cz: EET: Totálně nezvládli metodologii projektu

EET: Totálně nezvládli metodologii projektu

Měšec.cz: Jak vymáhat výživné zadarmo?

Jak vymáhat výživné zadarmo?

Root.cz: Vypadl Google a rozbilo se toho hodně

Vypadl Google a rozbilo se toho hodně

120na80.cz: Jak oddálit Alzheimera?

Jak oddálit Alzheimera?

DigiZone.cz: NG natáčí v Praze seriál o Einsteinovi

NG natáčí v Praze seriál o Einsteinovi

Vitalia.cz: Baletky propagují zdravotní superpostel

Baletky propagují zdravotní superpostel

Vitalia.cz: To není kašel! Správná diagnóza zachrání život

To není kašel! Správná diagnóza zachrání život

Podnikatel.cz: Na poslední chvíli šokuje vyjímkami v EET

Na poslední chvíli šokuje vyjímkami v EET