Многие застали эпоху, когда купить готовую персоналку было по карману далеко не каждому, поэтому энтузиасты самостоятельно паяли с нуля устройства вроде «ЮТ-88» по журнальным публикациям, либо покупали на радиорынке «зоновскую» плату и микросхемы россыпью, чтобы собрать «Спектрум» по ксерокопии инструкции с едва различимым текстом. В США такой период пришёлся на первую половину 70-х: доступных персональных компьютеров ещё не изобрели, а машины вроде Mark-8 на процессоре Intel 8008 требовали отдельного устройства ввода-вывода. В качестве такого обычно использовался терминал, но нормальные терминалы стоили от 1000 долларов и выше, притом достать их было очень и очень непросто.
Решение предложил американский инженер Дональд Ланкастер, разработавший терминал, который подключался к обычному бытовому телевизору. Такое устройство под названием TV Typewriter мог собрать любой желающий за несколько дней, потратив от 120 до 300 долларов.
▍ Что изобрёл Ланкастер?
Дон Ланкастер родился и окончил среднюю школу в Пенсильвании, а после колледжа изучал электронику в Университете штата Аризона, где получил степень магистра. Затем он устроился в компанию Goodyear Aerospace, где разрабатывал дисплеи высокого разрешения для военных.
В конце 60-х в Америке наступил бум любительской радиоэлектроники: увлечение сборкой радиоприёмников, передатчиков и других электронных устройств охватило тысячи энтузиастов по всей стране. В послевоенные годы значительно расширилось массовое производство радиокомпонентов — транзисторов, ламп, резисторов, конденсаторов — что сделало электронику доступной для широкого круга инженеров-самоучек. Американцы начали собирать свои радиоприёмники и передатчики, используя наборы, которые можно было приобрести в магазинах радиодеталей, а также покупая нужные узлы самостоятельно. На этой волне стали набирать популярность журналы для радиолюбителей, такие как Popular Electronics и Radio-Electronics. В этих изданиях регулярно публиковались материалы энтузиастов, предлагавших схемы усилителей, фильтров и прочих радиоэлектронных устройств своей собственной разработки. Одним из постоянных и весьма плодовитых авторов этих журналов был Дон Ланкастер.
В начале 70-х годов во всём мире стал расти интерес к компьютерам. Эпоха гигантских мейнфреймов, трудившихся в научных лабораториях и на военных предприятиях, понемногу уходила в прошлое, ЭВМ стали доступны студентам большинства американских учебных заведений, а благодаря усилиям DEC и других пионеров IT-индустрии на рынке появились компьютеры, начинка которых помещалась в небольшой шкаф, а не занимала целое помещение. К некоторым из них можно было подключиться хоть из дома, если, конечно, у тебя был терминал. Ну а с появлением Altair и Mark-8 портативная система ввода-вывода и вовсе стала насущной необходимостью.
Вот здесь и скрывалась основная сложность. В качестве терминалов для ЭВМ на предприятиях использовались телетайпы или электрические пишущие машинки, а вывод осуществлялся либо на перфоленту, либо на специальный ЭЛТ-дисплей. Учёным или ведущим инженерам, желающим поработать из дома, компания могла выдать такой терминал в аренду. Для использования терминала нужно было набрать на телефонном аппарате номер модема вычислительного центра, после чего вставить трубку в специальный акустический соединитель. После входа в систему можно было отдавать удалённому компьютеру команды и набирать программы.
Кому-то удавалось приобрести бывший в употреблении старый терминал, но цена такого устройства стартовала от 1000 долларов, что для 1973-75 годов считалось целым состоянием. У некоторых счастливчиков имелись видеотерминалы, но они стоили намного дороже 1500 долларов, хотя Лир Сиглер представил подобное устройство по цене 1000 долларов, и оно стало чрезвычайно успешным. Зато подержанный чёрно-белый телевизор, уже давно не считавшийся в Америке 70-х какой-то диковинкой, можно было купить очень недорого, буквально за пару сотен. Дон Ланкастер решил использовать это обстоятельство в собственных целях: разработать прототип терминала, который можно было бы подключить к обычному домашнему телевизору.
Помимо устройства вывода, в качестве которого Ланкастер использовал телевизор, существовала и ещё одна проблема: клавиатура. Это сейчас её можно купить в любом магазине или заказать через интернет, а в первой половине 70-х изготовленные промышленным способом клавиатуры были доступны только производителям ЭВМ и пишущих машинок. Да и подержанные устройства могли иметь совершенно непривычную раскладку или использовать коды, отличные от ASCII, например, Baudot или EBCDIC. Дон Ланкастер начал с публикации в февральском номере журнала Radio-Electronics за 1973 год статьи, в которой подробно рассказывал, как с нуля собрать собственную клавиатуру — с вытравливанием платы, выбором пружин, переключателей и сборкой электронной начинки. Клавиатура использовала 55 подпружиненных переключателей и микросхемы RTL для декодирования нажатия клавиш. Эта работа и легла в основу следующего масштабного проекта Ланкастера — подключаемого к телевизору устройства под названием TV Typewriter.
▍ TV Typewriter
В начале 70-х радиолюбителям ещё не были доступны дешёвые микропроцессоры, потому Ланкастер спроектировал свой терминал на мелкомасштабной TTL-логике, а память строилась на принципе сдвигового регистра и была реализована в виде каскада триггеров.
Для генерации текста использовалась интегральная микросхема Signetics 2513, позволявшая выводить на экран две страницы из 16 строк по 32 символа в верхнем регистре. Самой сложной технической проблемой для Ланкастера было «подружить» аналоговую схему старых чёрно-белых телевизоров, не предназначенных для отображения цифровых данных, с терминалом. Дон придумал специальный аналоговый преобразователь и сложную схему, предназначенную для синхронизации выходного сигнала аналогового генератора с данными из памяти, которые нужно было побитно перемещать на выход.
Основным элементом устройства была плата, которая преобразовывала вводимые с клавиатуры коды ASCII в видеосигналы. Эти видеосигналы формировали символы и выводили их на телевизионный экран с помощью матриц размером 5x7 точек. Сигнал синхронизации (синхроимпульсы) генерировался для развёртки строк и кадров, обеспечивая стабильное чёрно-белое изображение на экране практически любого телевизора того времени.
Клавиатура TV-Typewriter отправляла коды символов в схему управления, которая преобразовывала их в видеосигнал. Каждый вводимый символ записывался в виде специального кода в буфер для последующего отображения на экране. Когда буфер заполнялся, схема синхронизации выводила на телевизор символы построчно, обновляя изображение при каждом новом вводе данных.
По большому счёту, первая версия TV Typewriter не умела больше ничего: только демонстрировать на экране телевизора символы, соответствующие нажимаемым клавишам. Но даже это для 1973 года считалось техническим чудом: у Ланкастера получился прототип терминала, который после определённой модификации можно было использовать в качестве устройства ввода-вывода для домашних компьютеров, или для подключения к удалённым ЭВМ, работающим по принципу разделения времени.
TV Typewriter представлял собой базовую платформу для постройки полноценного видеотерминала, правда, в отличие от «профессиональных» устройств такого класса стоимостью от 1000 долларов и выше, набор деталей, из которых можно было бы собрать TV Typewriter, обходился примерно в 120 долларов. Ланкастер начал публиковать описания, принципиальные схемы и инструкции по сборке TV Typewriter в виде статей, которые выходили в журнале Radio-Electronics с сентября по ноябрь 1973 года. Кроме того, читатели журнала могли приобрести за 2 доллара 16-страничную брошюру с полным набором инструкций, принципиальных схем, а главное — перечнем магазинов и организаций, где можно было бы заказать все необходимые детали.
Проект оказался настолько успешным, что журнал раскупали буквально как горячие пирожки, а брошюра продалась совокупным тиражом в 10 000 копий, причём многие читатели месяцами ждали своей очереди, чтобы получить вожделенный экземпляр. В 1974 году компания Popular Electronics выпустила набор для самостоятельной сборки клавиатуры конструкции Дона Ланкастера — этот набор продавался за 39,5 долларов. Чуть позже компания Southwest Engineering Products превратила проект в комплект для самостоятельной сборки терминала TV-Typewriter, который продавала в магазинах электроники и высылала всем желающим по почте. Набор пустых печатных плат стоил 27 долларов, а расширенный набор, включавший 8 основных интегральных схем, продавался за 49,5 долларов. Остальные компоненты любитель должен был купить самостоятельно.
Вместе с тем, TV Typewriter обладал тремя важными недостатками: во-первых, он был чрезвычайно сложен в сборке и настройке, во-вторых, далеко не все используемые в его конструкции микросхемы можно было отыскать в свободной продаже, кое-что приходилось заказывать напрямую у компаний-производителей. Наконец, в-третьих, его нельзя было использовать в качестве полноценного терминала без модификации и переделки.
Поэтому в 1975 году Ланкастер опубликовал описание усовершенствованной конструкции TV Typewriter на базе более доступной элементной базы. Это устройство стало уже полноценным терминалом: вторая версия TV Typewriter получила внешний интерфейс RS-232, схема которого была опубликована Роджером Смитом в журнале Radio Electronics, и могла обмениваться данными со скоростью 110, 220, 440 или 880 бод, а если использовался другой кварц, то 150, 300, 600 или 1200 бод. Кроме того, в брошюру были добавлены 6 страниц дополнений от читателей журнала, в которых описывался интерфейс для подключения TV Typewriter к компьютерам Mark-8 или SCELBI, а также схема для записи данных с терминала на магнитную ленту.
Схемы этого усовершенствованного терминала Ланкастер опубликовал в 6 номерах «Radio-Electronics» начиная с февраля 1975 года. На основе этого устройства компания SWTPC разработала собственный видеотерминал CT-1024 стоимостью 275 долларов, который стал одним из самых успешных терминалов своего времени и удерживал эту позицию вплоть до 1977 года, когда был вытеснен более совершенными моделями.
TV-Typewriter стал первым широко доступным устройством такого рода для энтузиастов и радиолюбителей, предоставив им простое решение для вывода текстовой информации на экран телевизора. Этот проект фактически подготовил почву для будущего развития видеотерминалов и персональных компьютеров. Многие разработчики, которые позднее создавали первые ПК, начинали с подобного рода устройств. Бытует мнение, что дизайн корпуса TV-Typewriter послужил источником вдохновения для создателей знаменитого Apple I. Кроме того, TV-Typewriter вдохновил множество инженеров и хакеров на разработку собственных видеосистем, что ускорило развитие ранней компьютерной индустрии.
▍ Наследие Дона Ланкастера
Дональд Ланкастер написал более 100 статей для журналов Popular Electronics, Radio-Electronics и Byte, а его публикации о TV-Typewriter превратились в книгу «TV Typewriter Cookbook», ставшую международным бестселлером. В этом издании он описал усовершенствованную конструкцию терминала с использованием появившихся к тому времени микросхем оперативной памяти. Его книга «The TTL Cookbook», в которой рассказывается о TTL-логике, переиздавалась в течение 20 лет и была продана совокупным тиражом в миллион экземпляров.
Ланкастер поддерживал идею того, что любители могут не просто собирать устройства по готовым инструкциям, но и самостоятельно придумывать и улучшать свои проекты. Его книги и статьи содержали практические схемы и советы, а также философию инженерного творчества, которая вдохновила тысячи людей по всему миру заниматься электроникой. Ланкастер активно поддерживал идею свободного обмена знаниями и информацией, что впоследствии стало одним из основополагающих принципов движения Open Source.
Дональд Ланкастер скончался 7 июня 2023 года. По свидетельствам его коллег, Дон отличался способностью предвидеть будущее IT. В своих публикациях он говорил о перспективах развития микрокомпьютеров и цифровой электроники задолго до того, как они стали популярными. Часть своих публикаций он печатал самостоятельно, переназначив игровой порт своего Apple II для передачи кода PostScript непосредственно на лазерный принтер, и организовав таким образом первую в истории мини-типографию, работающую по принципу Print-on-Demand. Его гениальность заключалась в способности излагать свои методы так, чтобы их могли понять даже нетехнические люди: книги Ланкастера публиковались большими тиражами и пользовались неизменной популярностью. Его работы оказали значительное влияние на развитие любительской электроники не только в США, но и во всём мире.
© 2024 ООО «МТ ФИНАНС»
Автор: Holmogorov
