40 jaar pc - De geboorte van een industriestandaard

In 1981 bracht IBM in de vorm van de IBM PC 5150 een computer op de markt die achteraf het startpunt vormde van de computer zoals die vandaag de dag nog steeds op of onder je bureau staat. De afkorting pc staat zoals je vast weet voor Personal Computer, een computer die je losstaand kunt gebruiken om in je eentje op te werken. Maar toen de pc in 1981 op de markt kwam, waren er ook allerlei andere computers die hieraan voldeden. 

Hoewel technisch natuurlijk niet helemaal correct, wordt met de term pc in het algemeen verwezen naar een IBM Compatibel PC. IBM maakt geen pc’s meer, dus tegenwoordig kun je onder de noemer pc een systeem met x86-64-processor verstaan waarop je Windows kunt installeren. De geschiedenis van de pc is namelijk nauw verweven met die van Intel én Microsoft.

Specificaties IBM PC 5150

Microprocessor-revolutie

IBM’s pc was natuurlijk niet de eerste computer voor persoonlijk gebruik of de eerste computer die in de huiskamers verscheen. Nadat Intel in 1971 in de vorm van de Intel 4004 de eerste microprocessor uitvond, ging het hard met de ontwikkeling van computers die geschikt waren voor persoonlijk gebruik. Zo kwam Intel een jaar na de voor een rekenmachine ontworpen 4004 met de Intel 8008 die de basis vormde van zelfbouw microcomputers die voornamelijk bedoeld waren voor hobbyisten.

In 1974 kwam de Altair 8800 op de markt waarin een Intel 8080 het kloppende hart was. Die Altair wordt wel als de machine gezien die de microcomputerrevolutie echt startte. Inmiddels waren ook andere partijen bezig met microprocessors. Zo bracht Zilog in 1976 de van Intel 8080 afgeleide Z80 op de markt en verscheen een jaar eerder de MOS Technology 6502 op de markt.

Beide chips zijn onder andere gebruikt in computers die bedoeld waren voor hobbyisten en thuisgebruik. Zo vormde de processor van MOS Technology onder meer de basis van de Apple I, Apple II, Commodore VIC-20 en de Commodore 64. De Zilog Z80 wordt dan weer gebruikt in computers als de Sinclair ZX Spectrum en thuiscomputers die voldoen aan de MSX-standaard.

Thuiscomputers

Veel populaire computers voor thuisgebruik kwamen zelfs na de introductie van de pc op de markt. Want hoewel de IBM pc voor IBM-begrippen goedkoop was, waren de typische thuiscomputers nog altijd een stuk goedkoper. Populaire systemen in Nederland waren bijvoorbeeld de eerder genoemde Commodore 64 of de Sinclair ZX Spectrum. Ook thuiscomputers op basis van het MSX-platform, in Nederland van bijvoorbeeld Philips, kwamen in begin jaren tachtig op de markt.

Een belangrijk kenmerk van deze systemen was ze dat ze niet software-compatibel waren met andere merken en vaak niet eens met een eventuele eigen opvolger. Een ander kenmerk was dat er doorgaans geen traditioneel besturingssysteem gebruikt werd, maar dat de machine opstartte in een variant van programmeertaal BASIC. Via BASIC konden wel programma’s gestart worden en die werden doorgaans geladen vanaf een audiocassette.

Hoewel we de vroege pc’s nu vooral kennen met besturingssysteem DOS en opslagmedia als floppydisk of zelfs een harde schijf, had de eerste IBM pc nog wel wat kenmerken van de typische thuiscomputer. Zo was Microsoft BASIC ingebouwd en was het apparaat voorzien van een aansluiting voor een cassetterecorder als alternatief voor het dure diskettestation.

Standaardonderdelen

De PC 5150 was uiteraard niet IBM’s eerste computer, maar het bedrijf was voornamelijk actief met dure zakelijke mainframes en had geen antwoord op relatief goedkope microcomputers. Bij de ontwikkeling van de pc die binnen een jaar werd afgerond, was het doel een computer te maken die goedkoop genoeg was om op een individueel bureau en zelfs thuis te staan. Vanwege tijdsdruk werd besloten om gebruik te maken van standaardonderdelen van andere fabrikanten.

Voor de processor werd gekozen voor een Intel 8088, een goedkopere variant van de 8086 met een 8bit-databus wat het ontwerp van het moederbord goedkoper maakte. Wel kon de processor maximaal 1 MB RAM adresseren, een veelvoud van wat veel van de thuiscomputers toen hadden. In de praktijk was 640 KB overigens de maximale hoeveelheid RAM, de rest van de geheugenadressering van de cpu werd gebruikt voor de ROM, het videogeheugen en andere uitbreidingen.

Het is tegenwoordig nauwelijks voor te stellen, maar die processor bestond op dat moment al een paar jaar want Intel bracht de 8086 al in 1978 op de markt. Zelfs de veel snellere 80286 die IBM pas in 1984 gebruikte voor een snellere pc was toen al op de markt. In navolging op andere populaire thuiscomputers als de Apple II koos IBM voor een open architectuur met uitbreidingssloten op het moederbord. In die uitbreidingsloten konden uitbreidingskaarten gestopt worden die de functionaliteit van de pc uitbreidde. Die 8bit-sloten werden op latere pc’s backwards compatibel 16bit-sloten en werden eind jaren tachtig omgedoopt tot ISA-sloten (Industry Standard Architecture).

ISA-sloten vind je niet meer in een moderne pc en dat geldt ook voor opvolgers als EISA, Vesa Local Bus en inmiddels ook PCI en het afgeleide AGP voor grafische kaarten. In de vorm van PCI Express vormen gestandaardiseerde uitbreidingsloten waar je van alles in kunt stoppen natuurlijk wel nog steeds de kracht van een desktop-pc.

Microsoft-besturingssysteem

Net als sommige thuiscomputers zat Microsoft BASIC ingebakken in de PC 5150. Tegelijkertijd ontwikkelde Microsoft ook het besturingssysteem IBM PC DOS. Hoewel ‘ontwikkeld’ misschien niet helemaal het goede woord was. Microsoft kocht de basis namelijk bij een andere ontwikkelaar, Seattle Computer Products, in de vorm van 86-DOS. Dat besturingssysteem was weer gebaseerd op het besturingssysteem CP/M dat vanaf halverwege de jaren zeventig op diverse microcomputers op basis van de Intel 8080/8085-processors gebruikt werd.

Overigens was ook het besturingssysteem CP/M-86 beschikbaar voor de pc, maar dat was duurder dan PC DOS en daarom geen succes. Microsoft hield de rechten op het ontwikkelde besturingssysteem en verkocht het onder de naam MS-DOS ook aan andere fabrikanten die computers bouwden op basis van een Intel x86-processor. 

Die computers waren overigens niet volledig compatibel met IBM’s pc. Want hoewel de pc gebaseerd was op componenten die andere fabrikanten zo konden kopen, was de BIOS die het geheel aanstuurde wel door IBM zelf ontwikkeld. Hierdoor werkte niet alle software goed op andere MS-DOS-computers. Andere fabrikanten werkten daarom aan een eigen BIOS die de functionaliteit van IBM zo goed mogelijk nadeed.

Compaq bracht al in 1982, in de vorm van de Compaq Portable, een computer op de markt die volledig compatibel was met IBM’s pc. In 1984 bracht Phoenix Technologies een kloon van IBM’s BIOS uit die door andere fabrikanten gebruikt kon worden voor volledige compatibiliteit. Een nieuwe standaard was geboren. Halverwege de jaren tachtig werden deze kloon-pc’s goedkoper waardoor ze ook voor consumenten thuis bereikbaar werden en andere thuiscomputers van de markt begonnen te stoten.

De opkomst van Windows

Het was begin jaren tachtig duidelijk dat grafische besturingssystemen de toekomst waren. Diverse fabrikanten zoals Apple bewezen het nut van een grafisch besturingssysteem. Ook Microsoft bracht in 1985 de eerste versie van Windows op de markt. Ook werkte Microsoft samen met IBM als opvolger van PC DOS aan het besturingssysteem OS/2 waarvan de eerste versie in 1987 op de markt verschreen en de grafische omgeving een jaar later.

Intussen werkte Microsoft ook door aan de ontwikkeling van Windows. Met Windows 3.0 in 1990 en vooral 3.1 in 1992, werd deze grafische gebruiksomgeving echt populair. Met het succes van Microsofts eigen Windows was het eigenlijk onvermijdelijk dat de samenwerking van IBM en Microsoft aan OS/2 stopte. Microsoft was toen al bezig aan een nieuwe versie van OS/2 dat uiteindelijk de basis vormde voor Windows NT 3.1 waarvan het huidige Windows 10 een directe nazaat is. Maar in de jaren negentig was NT voorbehouden aan zakelijke varianten van Windows. Consumenten moesten het doen met minder stabiele, op DOS gebaseerde, Windows-varianten zoals Windows 95, 98 en ME.

Windows 95 uit, hoe kan het ook anders, 1995 bracht een belangrijke vernieuwing die in Windows 10 gelukkig weer in volle glorie terugkeerde: het startmenu. Met de introductie van Windows XP kwam de NT-variant voor iedereen beschikbaar.

Windows 10, dat in 2015 op de markt kwam, was volgens Microsoft qua naam lange tijd de laatste versie van Windows ooit. Inmiddels weten we dat die naam toch niet in steen gebeiteld was, want Windows 11 is inmiddels beschikbaar voor iedereen die wil upgraden. 

Overigens betekende het langere tijd vasthouden aan de naam Windows 10 niet dat er geen ontwikkeling was, die ging misschien zelf wel sneller dan ooit. Microsoft bracht met grote halfjaarlijkse feature-updates een hoop nieuwe functionaliteit, en Windows 10 is zeker niet meer hetzelfde als toen het uitkwam.

Inspiratie voor Mac OS en Windows

Van floppy naar de cloud

Hoewel strikt genomen optioneel, werden besturingssysteem en programma’s op de eerste pc doorgaans gebruikt vanaf een floppydisk. De gebruikte 5,25inch-diskette die in 1978 geïntroduceerd werd, was ooit ontworpen als compact alternatief voor de onhandige 8inch-diskette. Toch waren ook die vierkante floppy’s eigenlijk onhandig groot en behoorlijk kwetsbaar. Diverse fabrikanten probeerden als alternatief kleinere diskettes te ontwerpen met een formaat rond de 3 inch. Geen van deze diskettes was een succes.

Pas toen 23 bedrijven in 1982 samen afspraken maakten over een 3,5inch-diskette, gebaseerd op Sony’s 3,5inch-diskette, kwam er een serieus alternatief op de markt. Apple gebruikte 3,5 inch in de Macintosh, Atari voor de ST-computers, Commodore voor de Amiga en uiteraard volgden ook diskettestations voor de pc.

In 1988 was het marktaandeel groter dan van de 5,25inch-diskettes. De 3,5inch-diskette had dan ook een hoop voordelen. Hij is fysiek kleiner en een stuk minder kwetsbaar. In 1987 kwam achteraf dé 3,5inch-diskette op de markt: de 1,44MB-HD-variant (High Density) waar geformatteerd 1440 kilobyte op past. Er werd later nog een 2,88MB-ED-variant (Extra Density) uitgevonden, maar die is nooit populair geworden. Ook alternatieven als de ZIPdisk werden nooit breed omarmd. Ergens rond het jaar 2000 begon de diskette door de dalende prijzen van beschrijfbare cd’s rap in populariteit te dalen.

Maar het is waarschijnlijk de opkomst van nog een ander product dat de diskette definitief de das omdeed: de usb-stick. Want waar een cd altijd lastig bleef voor het snel opslaan van kleine bestanden, voldeed de usb-stick perfect. Ook dat medium is inmiddels eigenlijk alweer achterhaald. Allerlei (gratis) clouddiensten hebben die rol overgenomen. Die vervanging van de floppy door cd en usb-stick komt natuurlijk omdat een diskette al snel niet meer werd gebruikt voor het starten van het besturingssysteem of het laden van programma’s. De floppy diende als medium om bestanden te kopiëren van het ene naar het andere systeem.

Vanaf de IBM PC XT die in 1983 op de markt kwam bevatte een pc standaard een harde schijf van 10 MB waar het besturingssysteem vanaf gestart werd en waarop programma’s geïnstalleerd werden. Ook harde schijven in pc’s zijn inmiddels uitgefaseerd, vrijwel iedere moderne pc gebruikt een ssd als primaire opslag.

Beter beeld en geluid

De pc groeide snel uit van een zakelijke machine tot een computer die ook in veel huishoudens te vinden was. En thuisgebruik betekent uiteraard gamen. Aan spellen was dan ook geen gebrek. De grafische mogelijkheden van pc’s werden ook snel beter met videokaarten die steeds meer kleuren in een hogere resolutie konden weergeven. Maar er was nog een belangrijk probleem: meer dan een paar piepjes voor statusmeldingen en wat gekraak kwam er qua geluid niet uit. Jammer, want andere (vaak goedkopere) thuiscomputers zoals de Commodore Amiga, waren voorzien van prachtige muziek en geluidseffecten.

Zelfs in het tijdperk van de 80486 bracht het gros van de pc’s nog altijd niet veel meer dan een paar piepjes voort. De oplossing? Een uitbreidingsslot vullen met een geluidskaart. Het Canadese AdLib bracht in 1987 de eerste populaire geluidskaart op de markt die dankzij een Yamaha-synthesizerchip (OPL2) muziek en geluidseffecten toevoegde aan spellen.

Maar er waren ook allerlei andere fabrikanten die geluidsoplossingen op de markt brachten. Het toen kleine Creative Labs uit Singapore had bijvoorbeeld niet heel veel succes met hun inferieure Creative Music System. Creative ging terug naar de tekentafel en onderzocht waar gamers en spelontwikkelaars behoefte aan hadden.

 Het antwoord was al snel duidelijk: opgenomen geluidsfragmenten (samples) voor spraak, effecten en muziek. Creative besloot hun codenaam ‘Killer Kard’ te voorzien van dezelfde synthesizerchip als AdLib, aangevuld met een DSP (digital sound processor) die monoweergave van 8bit-geluidsfragmenten met een bemonsteringsfrequentie van 23 kHz mogelijk maakte. Zeker geen cd-kwaliteit, maar spraak was duidelijk mogelijk!

Sound Blaster werd standaard

Die kaart van Creative Labs was zoals je waarschijnlijk wel weet de Sound Blaster. Een slimme truc was dat de Sound Blaster volledig compatibel was met een AdLib, waardoor hij direct in bestaande spellen werkte. Tel daarbij op dat je voor dezelfde prijs als een AdLib spraakweergave én een joystickaansluiting kreeg en het was niet verwonderlijk dat de Sound Blaster al snel de populairste geluidskaart op de markt was. AdLib probeerde het nog met een kaart met spraakweergave, maar die werd door incompatibiliteit met de Sound Blaster geen succes.

In 1991 voegde de Sound Blaster Pro stereogeluid toe, terwijl cd-kwaliteit in 1992 mogelijk werd met de Sound Blaster 16. Een Sound Blaster was de standaard, maar andere fabrikanten maakten ondertussen soms betere of juist goedkopere geluidskaarten. Voor succes in de belangrijke gamesmarkt moesten deze hoe dan ook Sound Blaster-compatibel zijn. 

Eind jaren negentig werd de geluidskaart minder relevant. Steeds meer moederborden kregen een geïntegreerde geluidsoplossing en door de opkomst van gamen in Windows werd compatibiliteit met de originele Sound Blaster minder belangrijk. Toch kun je ook nu nog steeds een Sound Blaster kopen, die zich als vanouds richt op een beter geluid voor gamers.

Videokaart voor games

Emuleren maar!

Nog altijd relevant

De pc in de vorm van de desktop of laptop is al vaak dood verklaard, bijvoorbeeld bij de opkomst van de tablets. De verkoopaantallen van de pc vertoonden dan ook jarenlang een krimp, maar leek zich wel te stabiliseren. In 2019 was er zelfs weer sprake van een lichte groei van 2,7%. Afhankelijk van welke bron je aanhoudt, zijn er in 2019 261,24 (Gartner) en 266,69 (IDC) miljoen stuks verkocht. Deze cijfers zijn het totaal van desktop-pc’s, laptops en workstations.

Begin 2020 kwam er abrupt een eind aan de groei door het coronavirus en leek het weer voorbij. Computerhardware wordt veelal in China geproduceerd, waar fabrieken begin dat jaar moesten sluiten. In het eerste kwartaal van 2020 daalde het aantal pc-leveringen volgens marktanalist Canalys met 8%. Toch herstelde de pc-markt als gevolg van bijvoorbeeld thuiswerken zich snel en zijn er volgens cijfers van IDC in 2020 met 302,6 miljoen zelfs meer pc’s verkocht dan in 2019. Ook het eerste kwartaal van 2021 ziet er met 83,98 miljoen stuks een stuk beter uit dan het eerste kwartaal van 2019.

De pc is dan ook nog steeds relevant als machine om op te werken. IBM heeft met die pc-markt in ieder geval al lange tijd niets meer te maken. In 2005 verkocht het zijn pc-divisie aan Lenovo waarna dat bedrijf de merknaam IBM nog vijf jaar op bijvoorbeeld laptops mocht plakken. De erfenis van IBM is wel nog altijd herkenbaar in het portfolio in de vorm van bijvoorbeeld de ThinkPad- en ThinkCentre-producten. Lenovo is overigens wel de grootste pc-fabrikant ter wereld gevolgd door HP, Dell, Apple en Acer.

De belofte van ARM

Als je de pc ziet als een apparaat met daarin een x86-processor, dan is er wellicht toch iets aan de hand. Veel andere apparaten die voor veel gebruikers dezelfde taken als een pc vervullen zoals een smartphone of tablet bevatten namelijk een ARM-processor. Die ARM-processors waren lange tijd vooral energiezuinig, maar niet opgewassen tegen de kracht van een beetje serieuze x86-64-processor. Daar lijkt verandering in te komen, want de ARM-architectuur is heel voorzichtig bezig voet aan de grond te krijgen in de traditionele pc-markt.

Zo verkoopt Microsoft in de vorm van de Surface Pro X een Windows-convertible op basis van een ARM-processor die samen met Qualcomm ontworpen is. Dat is overigens niet Microsofts eerste poging, ook de Surface RT, was voorzien van een ARM-processor. Het grootste manco destijds was dat het niet mogelijk was om x86-software te draaien, iets dat toch wel een vereiste voor succes bleek. Microsofts ARM-variant van Windows 10 kan daarom via emulatie 32bit-x86-software draaien. Ook 64bit-x86-64-software wordt in een testversie inmiddels ondersteund. Wel is deze ARM-machine minder krachtig dan de Intel-tegenhangers.

Apple M1 zet markt op de kop

Dat ARM echt een serieus alternatief is voor een x86—64-processor bewijst Apple, dat sinds 2006 Intel-processors gebruikte. Eind 2020 introduceerde Apple in de vorm van de M1 hun eerste eigen langverwachte processor. Althans voor pc-doeleinden, want de processors voor de iPhones en iPads worden al lange tijd in eigen huis ontworpen. Apples M1 bouwt voort op die chips en maakt gebruik van de ARM-architectuur. Een goede keuze, want Apples M1 blijkt in zijn segment (zuinige laptopprocessors) de snelste processor ter wereld te zijn.

De MacBook Air, Pro en Mac mini voorzien van een M1 zijn vele malen sneller dan hun directe voorgangers met Intel-processors, zelfs als vertaalde software gebruikt wordt. Op veel vlakken worden zelfs de prestaties van veel energiehongerige x86-desktopprocessors geëvenaard. Zo blijkt de kleine iMac voorzien van M1-processor iets sneller te zijn dan de grote en duurdere iMac voorzien van een krachtige Intel-processor. Dat belooft dus nog wat voor Apple Silicon in het verloop 2021, want de M1 is nog maar de instapvariant.

Maar voorlopig is de pc, op basis van een processor met x86-64-architectuur die afstamt van de eerste Intel 8086, de dominante computer voor persoonlijk gebruik. Maar of dat nog een keer veertig jaar lukt?

Gewild toetsenbord