マイクロコンピュータ

マイクロコンピュータは、マイクロプロセッサで作られた中央処理装置(CPU)を備えた小型で比較的安価なコンピュータです。^[2]コンピュータには、プリント基板(PCB) に一緒に搭載されたメモリと入出力(I/O) 回路も含まれます。^[3]マイクロコンピュータは、ますます高性能になるマイクロプロセッサの出現により、1970 年代と 1980 年代に人気が出ました。これらのコンピュータの前身であるメインフレームとミニコンピュータは、比較的大きくて高価でした (ただし、 IBM System zマシンなどの現在のメインフレームは、CPU として 1 つ以上のカスタム マイクロプロセッサを使用しています)。多くのマイクロコンピュータ (入出力用のキーボードと画面を備えている場合) は、一般的な意味でのパーソナル コンピュータでもあります。1962 年に「パーソナル コンピュータ」という用語が初めて使用されたのは、マイクロプロセッサ ベースの設計より前のことです(以下の「パーソナル コンピュータ: 企業におけるコンピュータ」を参照)。組み込み制御システムとして使用される「マイクロコンピュータ」には、人間が判読可能な入出力デバイスがない場合があります。「パーソナル コンピュータ」は、一般的な意味で使用される場合もあれば、IBM PC 互換機を指す場合もあります。

「マイクロ」という略語は1970年代から1980年代にかけてよく使われていたが^[4] 、それ以降は一般的に使われなくなった。

マイクロコンピュータという用語は、ミニコンピュータの導入後に広く使われるようになったが、アイザック・アシモフは1956年に早くも短編小説「瀕死の夜」（同年7月に『ファンタジーとSFの雑誌^{』に掲載）でこの用語を使用していた。 [5]最も注目すべき点は、マイクロコンピュータが、ミニコンピュータのCPUを構成していた多くの個別のコンポーネントを、1つの統合マイクロプロセッサ}チップに置き換えたことである。

1973 年、フランス国立農業研究機関(INRA) は、農業用湿度を測定できるコンピュータを探していました。この要望に応えるため、コンピュータ技術会社 R2E のフランス人エンジニア チームは、開発責任者のFrançois Gernelle氏率いる、初のマイクロプロセッサ ベースのマイクロコンピュータMicral N を開発しました。同年、同社は、マイクロプロセッサを使用して設計されたソリッド ステート マシンを示すために、「Micro-ordinateur」という用語 (「Microcomputer」の文字通りの意味) で特許を申請しました。

米国では、 Altair 8800などの初期のモデルは、ユーザーが組み立てるキットとして販売されることが多く、RAMはわずか256バイトで、表示灯とスイッチ以外の入出力デバイスは搭載されていなかったため、このような単純なデバイスで何ができるかを示す概念実証として役立ちました。 ^{[6]マイクロプロセッサと}半導体メモリが安価になる につれて、マイクロコンピュータはより安価で使いやすくなりました。

• 7400 シリーズなどのロジック チップがますます安価になったことで、ビットを 1 つずつ切り替えるスイッチの列ではなく、キーボード入力などのユーザー インターフェイスを改善するための安価な専用回路を使用できるようになりました。
• 安価なデータ保存にオーディオ カセットを使用することで、デバイスの電源を入れるたびにプログラムを手動で再入力する必要がなくなりました。
• 読み取り専用メモリとEPROMの形でシリコンロジック ゲートを大規模かつ安価に配列することで、ユーティリティ プログラムと自己起動カーネルをマイクロコンピュータ内に保存できるようになりました。保存されたこれらのプログラムは、ユーザーの介入なしに外部ストレージ デバイスからさらに複雑なソフトウェアを自動的にロードできるため、コンピュータの専門家がデバイスを理解したり使用したりする必要のない、安価なターンキー システムを構築できます。
• ランダム アクセス メモリが安価になり、一般的な家庭用テレビで 40x25 または 80x25 のテキスト表示やブロック状のカラー グラフィックスを表示するために、約 1 ～ 2 キロバイトのメモリをビデオ ディスプレイ コントローラ フレーム バッファに割り当てできるようになりました。これにより、ミニコンピュータやメインフレームへのインターフェイスとして以前は一般的だった、低速で複雑で高価なテレタイプライタが置き換えられました。

こうしたコストと使いやすさの向上により、1970 年代後半から 1980 年代前半にかけてマイクロコンピュータの人気は爆発的に高まりました。多数のコンピュータ メーカーが、中小企業向けアプリケーションで使用するためにマイクロコンピュータをパッケージ化しました。1979 年までに、Cromemco、Processor Technology、IMSAI、North Star Computers、Southwest Technical Products Corporation、Ohio Scientific、Altos Computer Systems、Morrow Designsなどの多くの企業が、小規模企業に会計、データベース管理、ワード プロセッシングなどのビジネス システムを提供する、機知に富んだエンド ユーザーやコンサルティング会社向けに設計されたシステムを開発しました。これにより、ミニコンピュータのリースやタイム シェアリングサービスに余裕のない企業でも、コンピュータを操作するフルタイムのスタッフを (通常は) 雇うことなく、ビジネス機能を自動化できるようになりました。この時代を代表するシステムは、 S100 バス、Intel 8080やZilog Z80などの8 ビットプロセッサ、およびCP/MまたはMP/Mオペレーティング システムを使用していました。個人使用のデスクトップ コンピュータの入手しやすさと性能の向上により、より多くのソフトウェア開発者の注目を集めるようになりました。業界が成熟するにつれて、パーソナル コンピュータの市場はDOS、後にWindows を実行するIBM PC 互換機を中心に標準化されました。現代のデスクトップ コンピュータ、ビデオ ゲーム コンソール、ラップトップ、タブレット PC 、および携帯電話、ポケット電卓、産業用組み込みシステムなどの多くの種類のハンドヘルド デバイスはすべて、上記の定義に従ってマイクロコンピュータの例と見なすことができます。

2000年代初頭までに、「マイクロコンピュータ」（特に「マイクロ」）という表現の日常的な使用は、1980年代半ばのピークから大幅に減少しました。^[7]この用語は、最も一般的な8ビットの 家庭用コンピュータ（ Apple II、ZX Spectrum、Commodore 64、BBC Micro、TRS-80など）と中小企業向けのCP/Mベースのマイクロコンピュータに関連付けられています。

口語的な用法では、「マイクロコンピュータ」は、一度に 1 人のユーザーによって使用されるように設計されたコンピュータを指す「パーソナル コンピュータ」または「PC」という用語に大きく取って代わられており、この用語は 1959 年に初めて造られました。 ^[8] IBM は、IBM PC を、同様に中小企業市場をターゲットにしたCP/Mベースのマイクロコンピュータや、IBM 独自のメインフレームおよびミニコンピュータと区別するために、「パーソナル コンピュータ」という用語を最初に推進しました。 ^[要出典]しかし、IBM PC の発売後、その用語だけでなく、IBM PC 自体も広く模倣されました。^[要出典]コンポーネント部品は製造業者に広く入手可能であり、BIOS はクリーンルーム設計技術によってリバース エンジニアリングされました。IBM PC 互換の「クローン」が一般的になり、「パーソナル コンピュータ」、特に「PC」という用語は、多くの場合、DOS (または現在では Windows) と互換性のあるコンピュータを指すために一般大衆に定着しました。

モニター、キーボード、その他の入出力デバイスは、一体化されている場合も別個の場合もあります。RAMの形態のコンピュータ メモリと、少なくとも 1 つの他の揮発性の低いメモリ ストレージ デバイスは、通常、CPU とシステム バス上で 1 つのユニットに結合されます。完全なマイクロコンピュータ システムを構成するその他のデバイスには、バッテリー、電源ユニット、キーボード、および人間のオペレーターとの間で情報をやり取りするために使用されるさまざまな入出力デバイス (プリンター、モニター、ヒューマン インターフェイス デバイス) があります。マイクロコンピュータは、一度に 1 人のユーザーのみに対応するように設計されていますが、ソフトウェアまたはハードウェアを変更して、複数のユーザーに同時に対応できるようにすることもよくあります。マイクロコンピュータは、ユーザーが簡単にアクセスできるように、机やテーブルの上または下にぴったり収まります。ミニコンピュータ、メインフレーム、スーパーコンピュータなどの大型のコンピュータは、大きなキャビネットや専用の部屋 を占有します。

マイクロコンピュータには、少なくとも 1 種類のデータ ストレージ (通常はRAM ) が搭載されています。一部のマイクロコンピュータ (特に初期の 8 ビット ホーム マイクロ) は RAM のみを使用してタスクを実行しますが、通常は何らかの形の二次ストレージが望まれます。ホーム マイクロの初期の頃は、データカセット デッキ(多くの場合、外部ユニット) がこれに該当しました。後に、二次ストレージ (特にフロッピー ディスクやハード ディスクドライブの形式) がマイクロコンピュータのケースに組み込まれました。

ヒューレット・パッカードの電卓にはマイクロプロセッサは搭載されておらず、トランジスタ・トランジスタ・ロジック(TTL) をベースに構築されていたが、1968年当時からマイクロコンピュータに匹敵するさまざまなレベルのプログラミング機能があった。HP 9100B (1968) には、基本的な条件文 (if)、文の行番号、ジャンプ文 ( go to )、変数として使用できるレジスタ、基本的なサブルーチンがあった。プログラミング言語は多くの点でアセンブリ言語に似ていた。後続のモデルでは、 BASICプログラミング言語 (1971年の HP 9830A) など、徐々に機能が追加されていった。一部のモデルにはテープ・ストレージと小型プリンタが搭載されていた。ただし、表示は一度に1行しか表示できなかった。^[9] HP 9100A は、1968年のScience誌の広告でパーソナル・コンピュータと呼ばれていたが、 ^[10]その広告はすぐに取り下げられた。^[11] 当時のコンピュータは高性能であるためにはサイズが大きくなければならないという認識があったため、HPはそれらを「コンピュータ」として販売することに消極的であり、そのため計算機として販売することにした。さらに、当時はコンピュータよりも計算機を購入する人が多く、また購買担当者も「コンピュータ」を購入するには購買権限の承認をさらに重ねる必要があったため「計算機」という用語を好んだ。^[12]

1970年にCTCが製造したデータポイント2200もマイクロコンピュータに匹敵する。マイクロプロセッサは搭載されていないが、カスタムTTLプロセッサの命令セットはIntel 8008の命令セットの基礎となっており、実用上はシステムは8008を搭載しているかのように動作する。これはIntelがデータポイントのCPU開発を担当した請負業者であったが、最終的にCTCは20個のサポートチップが必要だったため8008の設計を拒否したためである。^[13]

もう一つの初期のシステムであるKenbak-1は1971年に発売されました。Datapoint 2200と同様に、マイクロプロセッサの代わりに小規模の トランジスタ・トランジスタ・ロジックを使用していました。教育および趣味のツールとして販売されましたが、商業的には成功せず、発売後すぐに生産が中止されました。^[14]

1972 年後半、小さな会社 Réalisations & Etudes Electroniques (R2E) のFrançois Gernelle率いるフランス人チームが、マイクロプロセッサをベースにしたコンピュータ (Intel 8008 8 ビット マイクロプロセッサ) を開発し、特許を取得しました。このMicral-N は、 1973 年初頭に「Micro-ordinateur」またはマイクロコンピュータとして、主に科学およびプロセス制御アプリケーション向けに販売されました。その後 2 年間で約 100 台のMicral-Nが導入され、続いて Intel 8080 をベースにした新しいバージョンが導入されました。一方、別のフランス人チームが、銀行やその他の部門に顧客を持つオフィス オートメーション用の小型コンピュータ Alvan を開発しました。最初のバージョンは、周辺コントローラ (キーボード、モニタ、プリンタ) として Intel 8008 を搭載した LSI チップをベースにしており、その後、メイン プロセッサとしてZilog Z80が採用されました。

1972年後半、ビル・ペンツ率いるサクラメント州立大学のチームが、何千もの患者の医療記録を処理できるSac State 8008コンピュータを開発した。Sac State 8008はIntel 8008で設計された。このコンピュータには、一連のプログラム可能な読み取り専用メモリチップ（PROM）に含まれるディスクオペレーティングシステム、8キロバイトのRAM、IBMの基本アセンブリ言語（BAL）、ハードドライブ、カラーディスプレイ、プリンター出力、メインフレームに接続するための150ビット/秒のシリアルインターフェイス、さらには世界初のマイクロコンピュータのフロントパネルなど、ハードウェアとソフトウェアのコンポーネントがすべて揃っていた。^{[15] [16]}

1973年初頭、ソードコンピュータ社（現東芝パーソナルコンピュータシステム社）は、インテル8008マイクロプロセッサを搭載したSMP80/08を完成させた。しかし、SMP80/08は市販されなかった。1974年4月に初の汎用マイクロプロセッサであるインテル8080が発表された後、ソード社は1974年5月に8080を搭載した初のマイクロコンピュータであるSMP80/xを発表した。 ^[17]

初期のマイクロコンピュータは、ほとんどすべて、本質的にはライトとスイッチの付いた箱でした。プログラミングして使用するには、バイナリ数値とマシン語を読んで理解する必要がありました (Datapoint 2200 は、モニター、キーボード、テープ ドライブ、ディスク ドライブをベースにした現代的なデザインを採用した、顕著な例外でした)。初期の「スイッチの箱」型マイクロコンピュータの中で、MITS Altair 8800 (1975) は、おそらく最も有名でした。これらの単純な初期のマイクロコンピュータのほとんどは、電子キットとして販売されていました。キットは、購入者がシステムを使用する前にはんだ付けする必要のある、ばらばらの部品が詰まった袋でした。

1971年から1976年頃までの期間は、マイクロコンピュータの第一世代と呼ばれることもあります。DEC 、^[18] National Semiconductor 、 [ ^19] Texas Instruments ^[20]など多くの企業が、端末制御、周辺機器インターフェース制御、産業機械制御で使用するためにマイクロコンピュータを提供しました。また、エンジニアリング開発や趣味の個人使用向けのマシンもありました。^[21] 1975年に、プロセッサテクノロジーSOL-20が設計されました。これは、コンピュータシステムのすべての部品を含む1つのボードで構成されていました。SOL -20にはEPROMソフトウェアが組み込まれていたため、スイッチやライトの列が不要になりました。先ほど述べたMITSのAltairは、趣味人の大きな関心を喚起する上で重要な役割を果たし、それが最終的にMicrosoftやApple Computerなど、多くの有名なパーソナルコンピュータハードウェアおよびソフトウェア企業の設立と成功につながりました。Altair自体は商業的にはささやかな成功に過ぎませんでしたが、巨大な産業の火付け役となりました。

1977 年までに、家庭用コンピュータとして知られる第 2 世代のマイクロコンピュータが消費者向け製品として導入され、以前の世代の操作には実用的な電子機器の十分な知識が要求されることが多かったため、以前の世代よりも大幅に使いやすくなりました。モニター (画面) またはテレビに接続できるため、テキストや数字を視覚的に操作できます。生のマシン語よりも習得しやすく使いやすいBASIC言語が標準機能になりました。これらの機能は、多くの愛好家や初期の製品に馴染みのある ミニコンピュータではすでに一般的でした。

1979 年、VisiCalc スプレッドシート(当初はApple II用) の発売により、マイクロコンピュータはコンピュータ愛好家の趣味からビジネス ツールへと変わりました。1981 年に IBM がIBM PCをリリースした後、パーソナル コンピュータという用語は、 IBM PC アーキテクチャと互換性のあるマイクロコンピュータ ( IBM PC 互換) を指すのに一般的に使用されるようになりました。

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