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Die Entscheidung beim IBM PC gegen den MC 68000

IBM PCAls IBM 1980 an die Planung des IBM PC gingen, standen am Anfang grundlegende Designentscheidungen. Recht bald war klar, das der neue PC einen 16-Bit-Mikroprozessor haben sollte. Das war naheliegend, weil es zu dem Zeitpunkt schon etliche eingeführte 8 Bit Mikrocomputer gab – in den USA als Hauptabsatzmarkt dominierten Apple II, Tandy TRS-80 und die Commodore CBM Serie. Ein neuer PC von IBM würde mit diesen verglichen werden, und wenn er hier den kürzeren ziehen würde, dann wäre das nicht gut. Mit einem neuen Prozessor wäre man dagegen in einem anderen, noch neuen, Marktsegment angesiedelt und könnte sogar mit den Vorteilen eines 16 Bitters werben. Nebenbei hatte IBM schon einen Rechner auf Basis des Intel 8085 in der Entwicklung, das System/23 Datamaster und der lief nicht so besonders gut.

Zu dem Zeitpunkt als IBM den IBM PC entwarf, gab es nur wenige 16 Bit CPUs auf dem Markt. Das waren:

Es gibt nun die Legende, das IBM den Motorola 68000 sehr bald aussortierte, weil er zu leistungsfähig gewesen wäre, IBM sich so selbst Konkurrenz gemacht hätte. Bill Gates meint, das er Intel überzeugt habe den 8086 zu nehmen. (Allerdings wurde dann der 8088 eingesetzt). Die Manager, die dafür verantwortlich waren, bestreiten beides. Nach offizieller Verlautbarung wurde der MC 68000 sehr bald aussortiert, weil er damals neu auf dem Markt war. Er war der jüngste des Trios. Es gab noch zahlreiche Kinderkrankheiten mit dem Prozessor, die allerdings bis der IBM PC ein Jahr später tatsächlich erschien, ausgeräumt waren. Für IBM aber mit dem Anspruch, den sie bei anderen Rechnern hatten, dass sie vielleicht nicht die leistungsfähigste und technisch neueste Hardware auslieferten, diese aber sehr zuverlässig war, war dies ein wichtiger Punkt. Was für den 8088 und TMS 9995 sprach, war das beide einen 8-Bit-Bus hatten. Das vereinfachte den Systemaufbau deutlich. Die Datenbusse führten beim IBM PC ja nicht nur zu den RAM-Bausteinen, von denen man 16 anstatt acht brachte, sondern auch den Erweiterungssteckplätzen. Diese kamen so weniger Pins und weniger Leitungen auf dem Mainboard aus. Daneben konnte bei beiden Prozessoren auch 8 Bit Peripheriebausteine einsetzen, so nutzte IBM die Zusatzbausteine des 8080 für die parallele und serielle Ausgabe. Diese wurden in großen Mengen produziert, weil etliche Z80 und 8080 Computer sie einsetzten und sie waren billig. So nutzte der IBM PC die Bausteine 8255 (PIO), 8253 (CTC), 8259 (Interrupt Controller) und 8257 (DMA-Controller). Dieser Gesichtspunkt und die Tatsache das man diese Bausteine schon vorher bei zwei IBM Systemen, vor allem aber dem IBM Datamaster eingesetzt hatte, war dann auch wesentlich für die Wahl des 8088 und nicht des 8086. Es gelang nämlich beim Vorgängermodell 5120 nicht, dieses preiswert zu produzieren. Die kleinste Version kostete 9000 Dollar, eine typische Arbeitskonfiguration 13.500 Dollar. Selbst das schon zum Teil aus Nicht-IBM Teilen aufgebaute System/23 Datamaster kostete 5.490 Dollar und damit mehr als das doppelte eines CP/M Systems mit demselben Prozessor. Siehe auch meine Story über die Hardwareentscheidungen beim IBM PC.

Hinsichtlich Performance lagen TMS 9995 und 8088 gleichauf. Texas Instruments hatte aus dem Einsatz des TMS 9900 auf dem Ti 99/4A gelernt. Der Prozessor wurde schon 1976 entwickelt, als RAM noch schneller als die Prozessoren war und so sparten sich die Entwickler die Register im Prozessor weitestgehend ein und nahmen einen Zeiger, mit dem man im RAM 16 Workspace Register ansprechen konnte und die 16 Register konnte man leicht wechseln, sodass in der Summe der Prozessor 256 Register im RAM ansprechen konnte. Die Geschwindigkeit von RAM wurde aber kaum gesteigert (die RAS-CAS Delay Zeit betrug 1977 beim 4116 RAM (16 KBit) 50 ns, heute sind bei DDR4 RAM 8,9 ns, also nur etwa die sechsfache Geschwindigkeit üblich). Die TMS 9995 erhielt so internes RAM für den Workspace und durch eine Pipeline und einen so höheren Takt von 10 MHz war sie deutlich schneller als der TMS 9900. In Benchmarks war sie mit dem 8086 bei 8 Mhz vergleichbar, bei kompakterem Code. Das die TMS 9995 nur 64 KByte adressieren kann, spielte offenbar keine Rolle, denn der Computer sollte ursprünglich mit nur 16 KByte RAM erscheinen.

Für Intel sprach, das man schon einen PC auf Basis des 8085 gebaut hatte und das Intel auf den Wunsch nach Second-Source Quellen einging. Sprich: Intel vergab an andere Firmen wie Siemens, National Semiconductor, Harris oder AMD die Lizenz den 8088 zu fertigen, im IBM Pcjr steckte z.B. ein Prozessor von AMD. So war IBM nicht von einem Hersteller abhängig.

IBM PCLow End PC

Genommen hat man den 8088, der erst nach dem 8086 erschien, und dann auch nur mit 5 MHz getaktet war. Das Letztere sparte zum einen Geld für teure RAMs, die man für 8 MHz Takt braucht und zum anderen sind die 8 Bit Zusatzbausteine auch nicht für den hohen Takt ausgelegt. Um weitere 50 ct für einen zweiten Quarz für die Erzeugung des NTSC-Signals (es war ein TV-Tuner mit eingebaut) wurde der Takt sogar nur bei 4,77 MHz angesetzt, so konnte man Prozessortakt und NTSC Takt durch Teilung aus einem 14,32 MHz Takt erzeugen.

Der IBM wie er 1981 erschien war in meinen Augen auch mehr ein Verwandter zu einem Heimcomputer als zu den Business PC der 8 Bit Ära wie dem Apple II, Commodore CBM 30xx System oder Tandy TRS 80, denn das Basisgerät hatte als Anschlüsse:

Es sollte mit 16 KB RAM auskommen, doch da das zu der Zeit schon Heimcomputer hatten und die Konkurrenz 32 bis 48 KByte RAM, wurde es mit 64 KByte bestückt, eine zweite leere Reihe lies die Aufrüstung auf 128 KByte zu. Das ROM enthielt einen BASIC-Interpreter von Microsoft, wie bei anderen Heimcomputern (es gab auch schon Business Computer, die ohne Interpreter kamen und die von Diskette CP/M booteten, sie kamen mit einem kleinen ROM BIOS aus). Der BASIC Interpreter konnte natürlich auch nur auf Kassetten schreiben und lesen.

Für den Einsatz in einem Büro, z.B. als Textverarbeitungssystem musste man mindestens hinzukaufen:

Prototyp PlatineDas hob den Preis, der schon beim Grundgerät bei 1.600 Dollar lag auf 4.500 Dollar hoch. Ein Apple II vergleichbar, wenn man die Usability nimmt, die Prozessoren kann man ja nicht direkt vergleichen, kostete aber bei vergleichbarer Ausstattung nur die Hälfte. So schaltete Apple auch Anzeigen mit dem Spruch „Welcome IBM – seriously“. IBM schadete auch dem Absatz der 8 Bittern nicht, einfach weil diese sich an andere Kunden wendeten – denen die weniger auf die Marke als das Preis-/Leistungsverhältnis schauten. Das waren Privatpersonen, Selbstständige oder Ingenieure. IBM war dafür gut Vertreten in Unternehmen, die schon Computer von IBM einsetzten. Zu der Zeit liefen auch noch gut andere Rechner auf Basis des 8086 die bei gleichem Preis wie der IBM PC mehr konnten die der Victor Sirius (echter 8086, Floppys mit mehr Speicher, hochauflösende Grafik) oder DEC Rainbow (Doppelprozessorsystem 8088 und Z80). Erst mit dem IBM PC XT, bei dem man dazu gelernt hatte und nun 128 KByte auf der Platine untergebracht (erweiterbar auf 256 Kbyte und ein Festplattenlaufwerk samt Controller verbaut. Das war 1983, und ab da setzte sich der IBM PC XT durch, wobei dies auf Kosten der 16 Bit Konkurrenten ging. Es dauerte bis 1986, bis selbst IBM PC kompatible auf das Preisniveau von 8 Bit Maschinen gesunken waren. Die 16 Bit Konkurrenten waren betroffen, weil aufgrund der Langsamkeit des 8088 immer mehr Programme für MS/PC-DOS direkt auf die Hardware zugriffen unter Umgehung des DOS und BIOS. Die liefen aber dann nur noch auf dem IBM PC und kompatiblen nicht auf den „nur“ MS-DOS Kompatiblen.

Aber zurück zum Thema: Ich denke es ist klar an der Auslegung des IBM PC mit seiner Armut an Schnittstellen, Beschränktheit von Speicher und Geschwindigkeit sich als 8 Bit Konkurrent etabliert hat. Trotzdem war er sehr teuer. Wenn IBM einen Rechner rund um den 68000 gebaut hätte, er wäre ziemlich teuer gewesen und sicher kein PC mehr – es gab ja auch teure PCs, sogar in der 8 Bit Welt. Mit einer Festplatte, viel RAM konnte man damals auch 20.000 DM für einen PC ausgeben. Nur verkauften diese sich eben nur in kleinen Stückzahlen.

Ich habe mir IBMs Produktpalette „nach unten“ angesehen. Unterhalb der Großrechner hatte IBM in der Tat kleinere Rechner, doch selbst die waren weder kompakt noch billig. Es waren keine Rechner für eine Person von „normaler Größe“, wie viele Minicomputer, sondern kleine Versionen ihrer Großrechner die eben nicht 100 sondern nur vier oder acht Terminals bedienten. Ein typischer „Minicomputer“ von IBM war das System/34, das für bis zu 14 Terminals ausgelegt war und in der Basisausführung ein Schrank mit bis zu vier Plattenlaufwerken. Selbst bei einem „Single User System“ wie das System/32 war die CPU so groß wie ein Schreibtisch hatte nur 16 bis 32 KByte Speicher und keinen Bildschirmarbeitsplatz, sondern eine Typenradschreibmaschine als Terminal. Verglichen mit diesem System 32 war ein IBM PC schon fortschrittlich und bei Mietkosten von 1000 Dollar pro Monat für das System/32 schon bezahlbar. Auf der anderen Seite reichte die Leistung nicht aus ein System 34 zu ersetzen, das über Festplatten verfügte und mehrere User bedienen konnte. Die oben erwähnten Rechner als „PC“ waren durch die Verwendung von IBM Hardware dann auch nie billig und konnten sich am Markt nicht durchsetzen, weshalb man ja den IBM PC auf Basis von Teilen entwickelte, die jeder Hersteller auf dem freien Markt kaufen konnte.

Ein Computer mit der MC 68000 CPU wäre vielmehr eine Bedrohung für den Minicomputermarkt gewesen, in dem sich andere Firmen wie DEC, General Data oder HP tummelten. Doch auch diese fertigten billiger als IBM und müssten sich so keine Sorgen machen. Nach offiziellen Benchmarks hat eine 68000 CPU in etwa die Geschwindigkeit eines PDP 11/70, wenn sie mit 10 MHz getaktet ist, bei 8 MHz Takt, die Geschwindigkeit einer VAX 11/750, allerdings nicht deren Features wie virtuellen Speicher und volle 32 Bit Architektur. Daher habe ich die PDP 11/70 als Vergleich für den MC 68000 genommen. Die PDP 11/70 kostete 1975 80.000 Dollar, allerdings gab es 1985 das Nachfolgemodell PDP 11/84 mit der gleichen Leistung für einen Drittel des Preises. 1981, das Erscheinungsjahr des IBM PC liegt zeitlich genau in der Mitte, nehmen wir also die Hälfte des Preises an, 40.000 Dollar. Die Speichergröße einer PDP 11/70 betrug etwa 1-2 MByte. Als Vergleich für die MC 68000 Architektur kann man die erste Sun nehmen, die auf diesem Prozessor basierte. Sie erschien 1982 mit 256 KByte Speicher und kostete 8.900 Dollar. Das ist nun weniger Speicher, aber die Sun konnte auch auf 2 MByte aufgerüstet werden.

IBM PC PrototypSelbst wenn dies den Preis verdoppelt hätte (basierend auf dem Preis der damals für Speichererweiterungen bei Heimcomputern verlangt wurde hätte es etwa 3.900 Dollar gekostete), wäre die Sun nur halb so teuer wie die PDP 11 gewesen. Die Sun, aber auch andere Rechner von Silicon Graphics und HP waren die ersten Workstations – so leistungsfähig wie ein Minicomputer, aber anders als dieser kompakter, so groß wie ein PC und mit einem hochauflösenden Bildschirm. Gedacht vor allem für grafische Aufgaben – die Sun 1 hatte eine Auflösung von 1024 x 800 in Monochrom und 640 x 480 in 256 Farben – der IBM PC leistete zu der Zeit nur 320 x 200 Pixel in 4 Farben machten sie Minicomputern Konkurrenz da sie deren Leistungsfähigkeit hatten, aber anders als diese hervorragende Grafik. Sie waren mit IBM „entry Segment“ Rechnern nicht zu vergleichen diese waren alle textbasiert und verfügten auch nicht über Multitasking Betriebssystem wie UNIX.

Wenige Jahre später brachte IBM den IBM PC AT heraus. Mit 1 MByte RAM, 80286 Prozessor lag er von der Leistungsfähigkeit in dem Bereich einer Sun 1, wenngleich von der Grafik und dem Betriebssystem trotzdem deutlich unterlegen, kostete mit 6.000 Dollar aber auch ähnlich viel. Allerdings war der IBM AT ein Luxus PC, bei dem man nicht mal den Speicher vollständig mit DOS ausnutzen konnte, ohne Netzwerkfähigkeiten und schlechter Grafik und damit auch keine Bedrohung für den Minicomputermarkt. XENIX als UNIX Derivat von Microsoft gab es zwar, aber die meisten Käufer nutzten ihn nur als PC. Beide Modellreihen konkurrierten mit den Minicomputern, und zwar dort wo diese als einziger Arbeitsplatz eingesetzt wurden wie in Labors oder bei Ingenieuren. So ging der Minicomputermarkt in den Achtzigern dem Ende zu. Workstations wurden aber lange Zeit nicht von den PCs verdrängt, denn es fehlten wichtige Schlüsseltechnologien wie hochauflösende Grafik, Vernetzung und ein Multi User Betriebssystem. Erst die enorme Steigerung der Prozessor Performance durch Intel führte Mitte der Neunziger dazu das auch die Workstations Hersteller Probleme bekamen. Mittlerweile gab es mit Windows NT auch ein Betriebssystem, das die Fähigkeiten der Geräte wenigstens ausnutzte.

Fazit

Ich denke die Entscheidung gegen den 68000 ist nachvollziehbar. Bei den hohen Kosten die IBM hatte, selbst wenn sie den Rechner aus fremden Bauteilen zusammenbauten, wäre ein 68000-er Rechner zu teuer gewesen. Er wäre aber auch in einem anderen Marktsegment angesiedelt gewesen. IBM war beim IBM PC nicht innovativ und das blieb auch so: der IBM AT war eigentlich nur schneller, nichts mehr. Erst Jahre später ging IBM an die Entwicklung eines Betriebssystems für den 80286 Prozessor OS/2 und auch die EGA Grafikkarte war schlechter als die etwa zeitgleich erschienene Grafik des Amiga. Das führte ja sogar dazu, dass bei der nächsten Generation, dem 80386 Compaq, die bisher nur IBM PC nachbauten, nicht warten wollte (der AT erschien zwei Jahre nach dem 80286 Prozessor) und selbst einen PC auf Basis des 80386 entwickelten – mit derselben Philosophie, nur schneller dafür kompatibel.

Artikel erstellt am 4.1.2020

Zum Thema Computer ist auch von mir ein Buch erschienen. "Computergeschichte(n)" beinhaltet, das was der Titel aussagt: einzelne Episoden aus der Frühzeit des PC. Es sind Episoden aus den Lebensläufen von Ed Roberts, Bill Gates, Steve Jobs, Stephen Wozniak, Gary Kildall, Adam Osborne, Jack Tramiel und Chuck Peddle und wie sie den PC schufen.

Das Buch wird abgerundet durch eine kurze Erklärung der Computertechnik vor dem PC, sowie einer Zusammenfassung was danach geschah, als die Claims abgesteckt waren. Ich habe versucht ein Buch zu schreiben, dass sie dahingehend von anderen Büchern abhebt, dass es nicht nur Geschichte erzählt sondern auch erklärt warum bestimmte Produkte erfolgreich waren, also auf die Technik eingeht.

Die 2014 erschienene zweite Auflage wurde aktualisiert und leicht erweitert. Die umfangreichste Änderung ist ein 60 Seiten starkes Kapitel über Seymour Cray und die von ihm entworfenen Supercomputer. Bedingt durch Preissenkungen bei Neuauflagen ist es mit 19,90 Euro trotz gestiegenem Umfang um 5 Euro billiger als die erste Auflage. Es ist auch als e-Book für 10,99 Euro erschienen.

Mehr über das Buch auf dieser eigenen Seite.

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© des Textes: Bernd Leitenberger. Jede Veröffentlichung dieses Textes im Ganzen oder in Auszügen darf nur mit Zustimmung des Urhebers erfolgen.
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