12 августа 1981 года IBM выпустила Personal Computer (тип 5150) — устройство, которое во многом определило представление о том, каким должен быть персональный компьютер, даже если сам термин «personal computer» к тому моменту уже использовался и раньше. Именно IBM PC дал старт массовому распространению архитектуры x86 в офисах и домах. Долгая жизнь платформы — заслуга не только самой IBM: рынок «клонов», совместимых с IBM PC, во многом обеспечил устойчивость всей экосистемы. Немалую роль в первоначальном успехе PC сыграла и его клавиатура — не идеальная по раскладке, но добротная и надёжная — Model F/XT. В честь юбилея стоит вспомнить историю этой клавиатуры: откуда она взялась и во что превратилась, а заодно — что предшествовало появлению самого IBM PC и кто стоял за его созданием.
В преддверии PC
Ещё до выхода PC компания IBM выпускала продукты, близкие к персональным компьютерам, и не раз возвращалась к этой идее на протяжении 1970-х. Номер типа PC — 5150 — указывает на его родство с портативным компьютером 5100 и вычислительными системами 5110 и 5120. 5100, в свою очередь, развивал прототип SCAMP (Special Computer APL Machine Portable), разработанный в Palo Alto Scientific Center IBM в 1973 году. Уильям Лоу (William C. Lowe), на тот момент руководитель в подразделении General Systems Division IBM, считается ключевой фигурой в продвижении этого прототипа. Некоторые СМИ называли 5100 «персональным компьютером», однако устройство было дорогим и малодоступным. Зато оно было по-настоящему портативным для 1975 года — IBM позиционировала его как самую компактную вычислительную систему компании на тот момент.
Томми Харди (Tommy R. Hardy), ныне ветеран дизайна клавиатур IBM, в 1976–1977 годах прорабатывал промежуточные концепции персонального компьютера — «Yellow Bird» и «Aquarius», по форме отдалённо напоминавшие клиновидные корпуса будущих Commodore VIC-20 и 64, только крупнее. Aquarius даже дошёл до стадии предпродакшн-прототипа, но проект закрыли из-за сомнений в надёжности модулей пузырьковой памяти. Когда в 1979 году вышли 8-битные компьютеры Atari, IBM рассматривала возможность покупки Atari и использования модели 800 как основы для будущего PC — Харди даже подготовил концепт жемчужно-белой версии 800 под брендом IBM, но дальше этого дело не пошло. Следующим по-настоящему значимым шагом стал Datamaster.
Datamaster
Разговор о PC и его клавиатуре невозможен без упоминания IBM System/23 Datamaster — важного этапа, который во многом определил дальнейшую разработку PC и его клавиатуры. Оригинальная настольная (моноблочная) версия Datamaster — модель 5322 — вышла в июле 1981 года. За ней последовала напольная (башенная) версия 5324, анонсированная 18 мая 1982 года. Обе модели строились на процессоре Intel 8085 и предназначались для запуска бизнес-приложений на BASIC.
Разработка Datamaster началась в феврале 1978 года, а аппаратная часть была готова к июлю 1980-го. Однако, по воспоминаниям инженера IBM Дэвида Брэдли (David J. Bradley), работавшего над проектом, выпуск задержали на год — практически до момента выхода PC — из-за решения IBM привести реализацию BASIC в Datamaster в соответствие с версией для мидрейндж-системы IBM System/34. Дизайн модели 5322 приписывают Харди — согласно патенту США на промышленный образец № 275,285, поданному 4 февраля 1980 года. На тот момент облик устройства был уже почти финальным, хотя раскладка клавиатуры немного отличалась: было больше клавиш, а Enter — без ступенчатой формы. Патентов на дизайн 5324 в ходе исследования найти не удалось — возможно, их и не существует.
Клавиатура Datamaster стала основой для всех остальных клавиатур, о которых пойдёт речь. На сегодняшний день это самая ранняя подтверждённая серийная реализация Model F — семейства, которое вскоре разрослось во флагманскую линейку клавиатур IBM первой половины 1980-х. Все они используют ёмкостные пружины стабилизации (buckling spring) — конструкцию переключателей, запатентованную Ричардом Хантером Харрисом (патент США № 4,118,611). При нажатии клавиши металлическая витая пружина под ней сжимается до момента «катастрофического» перегиба, который поворачивает небольшую пластину из ёмкостного материала над платой-«pad card» с ёмкостными сенсорами. Сам корпус клавиатуры в основном металлический: стальная рама удерживает стволы переключателей сверху, а снизу расположена, как правило, хромированная стальная опорная плита.
Клавиатура 5322 представляет собой цельный субблок (complete sub-assembly, CSA), встроенный внутрь Datamaster. Раскладка клавиш унаследована от клавиатуры IBM 5251/5252 Display Station Typewriter Keyboard на базе Model B — на тот момент самого распространённого и актуального дизайна клавиатур IBM до Datamaster. Плата-pad card содержит матрицу клавиш 12×8 и контроллер Intel 8048. Клавиатура использует параллельный интерфейс, при котором инвертированный 7-битный скан-код передаётся одновременно по нескольким отдельным линиям. Как и раскладка, скан-коды тоже унаследованы от семейства 5250. По данным RetroAND (bitspassats.com), на принимающей стороне Datamaster использует программируемый периферийный интерфейс 8255, настроенный на режим 1 ввода. Поскольку клавиатура полностью встроена, она подключается напрямую к материнской плате 5322 (процессорной плате) через 8×2-контактный разъём.
Так как 5324 представляет собой распределённую систему, её версия клавиатуры выполнена отдельным блоком и подключается к хосту через кабель с разъёмом DB-25. Хронологически 5324 вышла позже PC, поэтому её дизайн заимствован у клавиатуры PC, но с заметно увеличенным корпусом и чуть более длинными опорными ножками. Иногда её путают с клавиатурой IBM 5291/5292 (о ней — ниже), но у 5324 более широкий безель между рядами клавиш, из-за чего её иногда в шутку называют «bezelmaster» среди клавиатур Model F. Клавиатура 5324 использует те же субблоки CSA, что и 5322, но добавляет «адаптерную плату клавиатуры» перед внешним кабелем. Как объяснил RetroAND, эта плата содержит положительные буферы и двойную инверсию для управляющих сигналов — вероятно, для снижения помех. По сути, она превращает изначально интегрированную конструкцию в распределённую, рассчитанную на более длинный кабель.
Personal Computer
В июле 1980 года Лоу предложил гендиректору IBM Фрэнку Кэри (Frank Cary) идею небольшого и недорогого компьютера для бизнеса и дома. Кэри дал ему месяц на прототип и год — на выпуск готового продукта. Проект получил кодовое название «Project Chess». Вскоре Лоу пошёл на повышение, и руководство проектом перешло к Филипу Дональду (Дону) Эстриджу (Philip Donald Estridge). Обоих впоследствии называли «отцом IBM PC». Команда насчитывала около двенадцати инженеров, которым удалось разработать PC в обход типичных для IBM процессов согласований — именно это позволило уложиться в годовой срок вместо обычных для компании 2–5 лет на подобные системы.
Самые ранние наброски будущего PC датируются 10 августа 1980 года и были опубликованы относительно недавно. Они показывают, что многие ключевые решения были приняты на раннем этапе: использование Intel 8088, пять слотов расширения, два дисковода для дискет, кодировка ASCII вместо EBCDIC и отсоединяемая клавиатура на базе Model F. При этом есть и заметные отличия от финальной версии — контроллер дисплея, расположение блока питания внутри корпуса, а изначально в спецификации фигурировали 8-дюймовые дисководы вместо 5,25-дюймовых.
Команде также помог опыт разработки Datamaster и использование уже доступных на рынке компонентов. Выбор процессора Intel, вспомогательных контроллеров и таймеров Intel, а также 8-битной шины ISA был прямым следствием аналогичных решений в Datamaster. Выбор Intel 8088 с 20-битной адресацией (1 МБ памяти) во многом объяснялся проблемами, возникавшими из-за 16-битной адресации Datamaster (64 КБ). А предпочтение 8088 перед 8086 объяснялось экономией на поддержке 8-битной шины данных вместо 16-битной.
IBM 5150 Personal Computer, выпущенный ровно 45 лет назад, трудно переоценить. Открытая архитектура и использование Intel 8088 — родственника 8086 — заложили основу одной из самых популярных и долгоживущих компьютерных экосистем в истории. Сочетание этой архитектуры с операционной системой от Microsoft остаётся актуальным и по сей день, для лучшего или худшего. 8 марта 1983 года к PC присоединился IBM 5160 Personal Computer XT (PC/XT) — по сравнению с оригиналом в нём появился встроенный жёсткий диск и три слота расширения, в остальном конструкция была очень похожей. Среди множества факторов успеха PC своё место занимает и добротная клавиатура.
IBM Personal Computer Keyboard в обиходе часто называют «XT keyboard» или «Model F/XT» — по ассоциации с PC/XT, чтобы отличать её от более поздней IBM Personal Computer AT Keyboard («Model F/AT»). Компоненты F/XT также иногда называют «XT»-компонентами. В основе F/XT лежит клавиатурный узел, похожий на узел Datamaster, но с новым последовательным протоколом, впоследствии названным IBM PC Mode 1 (он же — «XT keyboard interface»). Клавиатура передаёт 9-битные пакеты данных, реализующие набор скан-кодов IBM scancode set 1. Номенклатура клавиш изменилась с EBCDIC на ASCII-стиль. На упомянутых ранних набросках интерфейс и обозначения были определены с самого начала, при этом рассматривалась идея сэкономить на конструкции, убрав крайний левый блок функциональных клавиш — но от неё в итоге отказались.
Патентов на дизайн самого PC (если они вообще существовали) найти не удалось, а вот патент на дизайн клавиатуры (США № 278,063) известен. Среди авторов снова указан Томми Харди, а также Эдвард Чемберлен (Edward Chamberlain), Николас Леон (Nicholas M. Leon), Питер Мендел (Peter J. Mendel) — впоследствии участвовавший во многих других клавиатурных проектах IBM — и Майкл Шарп (Michael H. Sharp). Известны два основных варианта оригинальной F/XT, каждый со своими особенностями и отличиями от клавиатур Datamaster — их называют Type 1 и Type 2.
Оригинальный вариант, Type 1, сегодня крайне редок. Встречались только экземпляры с датовым кодом «81» на чипах или на корпусе, так что, вероятно, его быстро сменили на Type 2. Интересно, что для электроники этой версии IBM выбрала иной подход, чем в Datamaster: матрица клавиш здесь 24×4, а контроллер разделён на драйвер ёмкостного считывания и демультиплексор на плате-pad card, плюс отдельная дочерняя плата с контроллером Intel 8048. Возможное объяснение такого решения связано с существованием клавиатуры IBM 5291/5292.
Внешний признак Type 1 — исходный кабель с угловым (180°) 5-контактным разъёмом DIN без чёрного пластикового кожуха, характерного для Type 2. У этой клавиатуры также есть линия сброса, которая, судя по техническому руководству IBM PC Technical Reference, фактически не использовалась и была полностью убрана в Type 2.
Вариант Type 2 — это, по сути, то, чем в подавляющем большинстве и являются клавиатуры F/XT, а ко времени выхода PC/XT — единственный доступный вариант. Как уже упоминалось, их DIN-разъёмы имеют пластиковый кожух и лишены линии сброса. Но многое изменилось и внутри, причём местами достаточно неожиданно: конструкция вернулась к матрице 12×8, как у Datamaster, хотя и с другой конфигурацией. Контроллер снова объединён с платой pad card, но по-прежнему реализует интерфейс IBM PC Mode 1.
5291 и 5292
IBM 5291 Model 1 Display Station и 5292 Color Display Station — терминалы семейства 5250, анонсированные 6 сентября 1982 года. Они программно и аппаратно совместимы с терминалом IBM 5251 Display Station (модель 11) конца 1970-х, при этом 5291 задумывался как недорогая замена, а 5292 — как цветное дополнение к линейке. 2 октября 1984 года к ним присоединился 5291 Model 2 — функционально идентичный 5291-1, но компактнее, эргономичнее и с подвижным экраном, тогда как у оригинального 5291 экран был жёстко встроен в корпус.
Клавиатура 529X — это отдельная любопытная история: по сути та же F/XT, но «на максималках». У неё крупные безели, как у 5324, но чуть меньший «лоб» сверху. При этом опорные ножки у неё абсурдно длинные, с тремя ступенями регулировки — самые длинные среди всех клавиатур IBM. Вероятно, именно это и породило неофициальное прозвище «bigfoot» Model F. Обозначения клавиш снова в стиле 5250 — с учётом области применения 5291 и 5292. CSA-блок клавиатуры 529X совпадает с CSA клавиатуры Type 1 F/XT, но без дочерней платы контроллера — роль контроллера здесь берёт на себя сам терминал, из-за чего клавиатура 529X сама по себе «безмозглая». Похоже, именно этим объясняется, почему IBM сделала Type 1 F/XT иначе, чем Datamaster — ради большей унификации компонентов между продуктами с высоким объёмом выпуска: и PC, и как минимум 5291 выпускались в куда больших количествах, чем Datamaster. В итоге для PC победило более простое и элегантное решение Type 2.
5291-2 и 5292 использовали одну и ту же полностью отсоединяемую клавиатуру с разъёмом DA-15 — её называют Type 2 клавиатуры 529X. Клавиатура Type 1 у 5291-1, напротив, всегда была на постоянном шлейфе: кабель подключался к 14-контактному разъёму IDC внутри терминала, так что для отсоединения нужно было вскрывать корпус. Сегодня вариант Type 2 встречается значительно чаще.
Из всех обсуждаемых клавиатур 529X выпускалась дольше всех. Компания Lexmark, образованная в результате выделения IBM Information Products Corporation 27 марта 1991 года, продолжала выпуск клавиатур 529X как минимум до середины 1994 года. Это делает её одной из последних моделей семейства Model F, остававшихся в производстве. Lexmark также занималась восстановлением уже выпущенных клавиатур 529X вплоть до 1996 года — последнего года своего присутствия на рынке клавиатур. Клавиатуры производства Lexmark и восстановленные компанией обычно можно отличить по тыльной этикетке: на восстановленных по ошибке указано «Model M» вместо «F».
System 9000
IBM Instruments Computer System 9000 (CS/9000, известная также просто как System 9000) — лабораторный компьютер на процессоре Motorola 68000, представленный в мае 1982 года. Он отличался вертикальной компоновкой со встроенным принтером-плоттером и 57-клавишной мембранной сенсорной панелью. 21 февраля 1984 года IBM представила System 9002 Desk-Top Computer, а CS/9000 переименовала в System 9001 Bench-Top Computer. Во втором квартале 1985 года к семейству добавилась System 9003 Industrial-Floor Computer.
Модель 9002 разрабатывалась как более компактная альтернатива 9001 — из неё убрали принтер-плоттер, а сенсорную мембранную панель интегрировали прямо в клавиатуру. 9003 предназначалась для промышленных приложений и управления технологическими процессами, могла работать автономно или в связке с хост-процессором IBM через архитектуру SNA (Systems Network Architecture). Всё семейство 9000 было официально снято с производства 2 декабря 1986 года — все три модели не добились коммерческого успеха на своих рынках.
CS/9000 и 9001 использовали клавиатуру IBM System 9000 Standard Keyboard, рассчитанную на установку поверх выступа корпуса хост-компьютера. Эту клавиатуру отличают прямоугольная надпись «IBM System 9000», отсутствие откидных опорных ножек, кабель, выходящий слева, и дроссель перед разъёмом DIN. В остальном она электрически полностью совместима со стандартной F/XT.
Клавиатура модели 9002 — IBM System 9002 Hybrid Keyboard — куда интереснее. Как уже упоминалось, она интегрирует 57-клавишную мембранную сенсорную панель прямо в корпус. Судя по всему, слово «Hybrid» отсылает именно к сочетанию клавиатуры на пружинах стабилизации и сенсорной панели. Получившаяся конструкция очень напоминает 104-клавишную конвергентную клавиатуру Model F, использовавшуюся в IBM 3290 Information Panel и 5085 Graphics Processor: сенсорная панель занимает место блока из 24 функциональных клавиш, при этом сохраняются характерные безели и двухступенчатые опорные ножки. Несмотря на это, сама клавиатурная часть остаётся сборкой в стиле F/XT.
Компьютер 9002 в последнее время всплывал у коллекционеров, а вот клавиатура — нет, равно как и её фотографии, сделанные позже 1980-х. Никто из знакомых коллекционеров не располагает экземпляром, чтобы проверить его в деле или заглянуть внутрь, так что электроника этой клавиатуры остаётся загадкой. По личной оценке, IBM System 9002 Hybrid Keyboard — самая редкая из известных клавиатур Model F, возможно, деля первое место с ещё одной моделью, о которой скоро пойдёт речь отдельно. По крайней мере, все остальные известные варианты хотя бы были сфотографированы в своё время.
Клавиатура модели 9003, как и сама эта модель, пока также не встречалась. По данным репортажа Computerworld, клавиатура и 57-клавишная сенсорная панель у неё были раздельными — так же, как у 9001.
Portable Personal Computer
16 февраля 1984 года IBM анонсировала 5155 Portable Personal Computer — по сути, PC/XT, собранный в переносном («luggable») корпусе, с компактным 9-дюймовым янтарным ЭЛТ-дисплеем и одним-двумя дисководами 5,25 дюйма уменьшенной высоты. Это был ответ IBM на Compaq Portable — один из первых клонов IBM PC, вышедший чуть менее чем годом ранее и оказавшийся в том же форм-факторе.
По сравнению с оригинальной F/XT, версия клавиатуры для 5155 заключена в цельнопластиковый двухцветный корпус с отсеком для укладки кабеля, опорная плита — блестящий алюминий вместо хромированной стали, а вместо DIN используется 6-контактный модульный разъём. Из-за этого клавиатура заметно легче и звучит немного выше по тону, чем оригинал. Корпус можно открыть без инструментов — тёмный пластиковый безель вокруг клавиш в любой момент поднимается вручную. Электрически клавиатура не изменилась и при желании может быть пассивно адаптирована под 5-контактный DIN.
В нерабочем состоянии клавиатура крепится вертикально к передней панели 5155, полностью закрывая её. Наверху есть два фиксатора, которые освобождают клавиатуру и позволяют откинуть её вниз. При необходимости можно также выдвинуть опорные ножки и полностью отсоединить клавиатуру от компьютера.
TPC и EMR
Семейство IBM Tempest PC (TPC) объединяет продукты на базе IBM PC, спроектированные или доработанные для соответствия программе TEMPEST — признанной НАТО спецификации Агентства национальной безопасности США по защите от перехвата информации через электронные устройства. В частности, такие системы конструируются так, чтобы не излучать электромагнитные сигналы, которые можно перехватить методом Ван Эйка (Van Eck phreaking). В IBM подобные системы называли «TEMPEST-ированными» — обычно для соответствия требованиям добавлялись специальные экраны и фильтры. В семейство TPC в итоге вошли IBM 4450 TPC1 (TEMPEST-версия PC), 4455 TPC2 (PC/XT), 4456 TPC3 (3270 PC), 4459 TPC4 (PC/AT) и 4460 TPC5 (3270 PC/AT).
Для TPC1 и TPC2 существовали соответствующие варианты клавиатуры F/XT — TPC Keyboard I и TPC Keyboard II, которые, несмотря на разные названия и номера деталей, по сути ничем друг от друга не отличаются. Кроме того, известны клавиатуры IBM EMR Keyboard и EMR Keyboard II, хотя точное назначение этих двух моделей пока не до конца ясно — неизвестно, относятся ли они также к семейству TPC или предназначались для других TEMPEST-систем IBM за его пределами.
Все четыре клавиатуры объединяет заливка контроллера смолой, более прочные некручёные кабели и уникальные разъёмы по сравнению с «гражданскими» аналогами. EMR I уникальна тем, что использует угловой (180°) 5-контактный разъём DIN, похожий на разъём Type 1 F/XT, тогда как остальные три модели (а также TPC 3–5) используют разъём DE-9. Это делает EMR I физически несовместимой с известными TPC. При этом EMR II, судя по всему, идентична TPC1 и TPC2.
Что касается самих компьютеров — по крайней мере, если судить по анализу TPC4 от Cathode Ray Dude в сравнении со стандартным PC/AT — внутри они в целом соответствуют ожиданиям от стандартных моделей. Материнская плата, блок питания и набор ISA-плат были типовыми, а отличия сводились к усиленному внешнему корпусу, расположению и работе выключателя питания и дополнительному зазору между задней панелью ввода-вывода и корпусом TPC.
А что насчёт 5531?
Стоит вкратце упомянуть и IBM 5531 Industrial Computer вместе с его клавиатурой. IBM 5531 Industrial Computer — промышленная версия PC/XT, представленная 1 мая 1984 года. Она предназначалась для использования в цеховых условиях и, соответственно, проектировалась с расчётом на устойчивость к более суровым физическим воздействиям. Будучи основанной на PC/XT, система получила клавиатуру в стиле XT. Хотя внешне она напоминает промышленно-серую версию F/XT, конструктивно это совсем другая клавиатура, и к семейству Model F она не относится. Её изготавливала компания Oak Switch Systems по заказу IBM, используя собственные мембранные переключатели Full-Travel Membrane (FTM). Отличить её от F/XT легко по более плоскому корпусу и отсутствию изгиба на разделителе между рядом функциональных клавиш и остальной клавиатурой. Это не значит, что у клавиатуры нет собственных достоинств — просто важно понимать, что перед вами не Model F, и ожидать от неё соответствующих характеристик не стоит.