フロントパネル

初期の電子計算機では、フロントパネルを使用して、計算機の内部レジスタとメモリの状態を表示したり変更したりしていた。フロントパネルは通常、インジケータランプ、数字^[a]と記号のディスプレイ、トグルスイッチ、ダイヤル、および押しボタンの配列で構成され、金属板のフェースプレートに取り付けられていた。初期の計算機では、CRTも使用されていた (オシロスコープとして、または、たとえば、ウィリアムズ・キルバーン管のメモリの内容をミラーリングするため)。CRTシステムコンソールが開発される前は、 IBM 1620などの多くの計算機にコンソールタイプライターが搭載されていた。

通常、1 つ以上のハードウェア レジスタの内容はライトの列で表され、マシンが停止しているときに内容を直接読み取ることができます。スイッチを使用すると、データとアドレス値をレジスタまたはメモリに直接入力できます。

一部のマシンでは、特定のライトやスイッチがプログラム制御で使用するために予約されていました。これらは、センス インジケーター、センス ライト、センス スイッチと呼ばれることが多かったです。たとえば、IBM 704のオリジナルのFortranコンパイラには、704 のセンス ライトとスイッチをテストおよび操作するための特定のステートメントが含まれていました。これらのスイッチは、プログラムによってオプションの動作を制御するためによく使用され、たとえば、特定のセンス スイッチが設定されている場合にのみ情報が印刷されるなどでした。

RSTS/EやRSX-11などの点滅ライト付きのコンピュータ用に作られたオペレーティング システムでは、アイドルタスクがパネル ライトを何らかの認識可能な方法で点滅させることが頻繁にありました。システム プログラマーはこれらのライト パターンに非常に慣れており、そこからシステムがどの程度ビジー状態であるか、また、時にはその時点で正確に何を実行しているかを知ることができました。Burroughs Corporation B6700 メインフレームのマスター コントロール プログラムは、システムがアイドル状態のときに大きなブロック文字の「B」を表示しました。^[1]

スイッチとライトには追加のロジック回路はほとんど必要なく、通常はソフトウェア サポートも必要ありません。これは、ロジック ハードウェア コンポーネントが高価で、ソフトウェアが制限されることが多かった場合に重要でした。

当時の他のマシンには操作用の精巧なフロントパネルがあったが、6600にはデッドスタートパネルしかない。^[2]デュアルCRTシステムコンソールがあるが、これは周辺プロセッサ上のオペレーティングシステムコードによって制御されており、ハードウェアを直接制御したり表示したりはしない。

1975 年のAltair 8800などの初期のマイクロコンピュータもフロントパネルに依存していましたが、 1977 年の家庭用コンピュータ ブーム中にApple II、TRS-80、およびCommodore PETが導入されて以来、ほとんどのマイクロコンピュータにキーボードとテレビ画面やその他のモニター用の接続部が付属するようになりました。

オペレーターはフロントパネルを使用して、コンピューターのブートストラップ、実行中のプログラムのデバッグ、ハードウェア障害の検出を行います。

多くのコンピュータには、アドレスを入力するためのボタン、ダイヤル、キーボード、トグル スイッチ、アドレスのデータを表示するためのコントロール、およびストレージの内容を変更するためのコントロールがありました。これらは通常、起動とデバッグに使用されました。

通常、オペレータは、ダイヤル、キーボード、トグルスイッチなどを使用して手動で入力する短い一連のブートストラップ命令を含む手順書を持っている。まず、オペレータは、たとえば、アドレススイッチを押してアドレスを入力する。入力と読み取りを容易にするために、一部のコンピュータ（DEC PDP-8やMITS Altair 8800など）では、2進数字がフロントパネルで3つまたは4つにグループ化され、各グループのライトまたはスイッチが1つの8進数（0から7の間）または16進数（0からFの間）を表していた。一部の^{[b] 10進コンピュータ（} IBM 1620など）は、メモリアドレスに2進化10進数を使用していた。

次に、オペレータはそのアドレスに意図された値を入力します。これらの命令をいくつか入力した後 (一部のコンピュータには、後続のアドレスに後続の値を格納する [次を格納する] ボタンがあり、オペレータが後続のアドレスを入力する手間が省けます)、オペレータはブートストラップ プログラムの開始アドレスを設定し、実行スイッチを押してプログラムの実行を開始します。ブートストラップ プログラムは通常、パンチ ペーパー テープ、パンチ カード、磁気テープ、ドラム、またはディスクからやや長いプログラムを読み取り、次にディスクからオペレーティング システムをロードします。

一部のマシンでは、オペレータがコントロールに 1 つまたは 2 つのマシン言語命令を設定し、それらの命令を直接実行できるようにすることで、ブートストラップ プロセスを高速化しました。他のマシンでは、フロント パネルから I/O デバイスを明示的にコマンドできました (たとえば、PDP-10の「Read-In Preset」や、 PDP-11のメモリ マップされた I/Oデバイスへのアクセス)。一部のマシンでは、 ROMにさまざまなブートストラップ プログラムも含まれており、システムを起動するために必要なのは、正しい ROM プログラムのアドレスで実行を開始することだけでした。

フロントパネルは、操作サポートが限られており、ほとんどのプログラムがスタンドアロン モードで実行されていたときに、プログラムのデバッグによく使用されていました。通常、フロントパネルのスイッチを使用すると、コンピューターをシングル ステップ実行できます。つまり、1 つの命令を実行して、プログラマーがボタンを押して次の命令を実行するまで停止します。アドレス ストップを設定すると、プログラムが特定のアドレスで命令を実行しようとしたり、データにアクセスしようとしたりしたときに、実行中のプログラムを停止できます。レジスタとメモリの内容は、フロントパネルのライトに表示されます。プログラマーは、レジスタの内容を読み取って変更したり、メモリ内のプログラム命令やデータを変更したり、別のコード セクションに強制的に分岐したりできます。

マルチプログラミングが標準になると、特別な状況を除いて、デバッグのためにマシン全体を拘束することはもはや許容されなくなりました。マシン全体を必要とせずに、フロントパネル機能と同等の機能をプログラマーに提供する、 デバッガーと呼ばれるプログラムが作成されました。

退屈したプログラマーは、楽しみのために、アニメーション化されたライト ショーを表示するプログラムを作成しました。1960 年代後半から 1970 年代前半のフロント パネルは、非常に明るい色でした。1970 年代後半から 1980 年代前半には、ブートストラップROM が一般的になりました。コンピューターは、オペレーターの介入なしにブートストラップROMを使って自動的に起動できるため、ほとんどのコンピューターはフロント スイッチ パネルなしで構築されました。ROMベースのHP 9830などの高性能計算機は、フロント パネルとオペレーターを廃止した最初のコンピューターの 1 つでした。

1950 年代から 1970 年代にかけて、テレビや映画では「コンピューター」の一般的なイメージとして、「ブリンケンライト」や「ブローフェンフーゼン」の巨大な列が登場しました。(これらの番組の多くでは、ハリウッドの小道具として Burroughs B205 が使用されました。)

次の手順は、RK05可動ヘッド磁気ディスクからPDP-8システムをブートストラップします。

1. 停止スイッチを下げて上げ、マシンが停止していることを確認します。フロント パネルの「RUN」ライトは消灯しているはずです。
2. 12 個のデータ スイッチを 0030 (8 進アドレス 30) に設定し、ロード アドレス("ADDR LOAD") スイッチを押します。アドレス ライトが "0030" に変わります。
3. スイッチを 6743 に設定し、デポジットスイッチを上げます。データ ライトにこの指示が表示されます。
4. スイッチを 5031 に設定し、デポジットスイッチを上げます。データ ライトにこの指示が表示されます。
5. スイッチを 0030 (8 進アドレス 30) に設定し、ロード アドレススイッチを押します。アドレス ライトは「0030」に戻ります。
6. クリアスイッチを押します。
7. 続行スイッチを押します。「RUN」ライトが点灯し、ディスク上のオペレーティング システムがブートストラップされます。

このプロセスは、単純な 2 つの命令プログラムをメモリに格納して実行することで機能します。最初の命令は、ディスク コントローラに、現在のディスク アドレスから現在のメモリ アドレスへのディスクの読み取りを開始するように命令します。2 番目の命令は、それ自体に無限にジャンプするJMP 命令です。[Clear] が押されると、ディスク コントローラの現在のディスク アドレスはセクター 0 に設定され、現在のメモリ アドレスはメモリ位置 0000 に設定されます。読み取りが命令されると、ディスク セクター 0 に格納されているプログラムがブートストラップ プログラムをオーバーレイし、JMP 命令がオーバーレイされると、ディスク プログラムがマシンを制御します。