CP/M
| CP/M | |
|---|---|
| Entwickler | Digital Research Inc. |
| Lizenz(en)
|
BSD-Lizenz |
| Erstveröff. | 1974 |
| Akt. Version | 3.1 (1983) |
| Architektur(en) | Intel 8080/8085, Zilog Z80, Intel 8086/8087/8088 und Motorola 68000 |
| Installationsmedium | Disketten |
| Sprache(n) | Englisch |
| www.digitalresearch.biz/CPM.HTM | |
CP/M (Abkürzung für Control Program for Microprocessors) ist eine Reihe von Betriebssystemen, die ab etwa 1974 von Digital Research Inc. unter Gary Kildall entwickelt wurden. CP/M war (neben dem für leistungsstärkere Rechner konzipierten Unix) das erste plattformunabhängige Betriebssystem. Eine Multiuser-Variante wurde unter dem Namen MP/M entwickelt. Mit dem Aufkommen von MS-DOS verlor CP/M seine Bedeutung.
CP/M ohne nähere Bezeichnung steht meist für CP/M-80, die ursprüngliche, ab 1974 entwickelte Version für die Mikroprozessoren Intel 8080 und Zilog Z80. Die letzte Version von CP/M-80 wurde CP/M-Plus genannt. CP/M-86 war eine Portierung auf die Prozessoren Intel 8086/8088. Mit CP/M-68K folgte eine wenig erfolgreiche Variante für den Motorola 68000.
Das Akronym CP/M bedeutete ursprünglich Control Program/Monitor (engl. für Steuerungsprogramm/Überwacher), wurde später jedoch als Control Program for Microcomputers umgedeutet.
Aufbau
Die unterste Ebene von CP/M bildet als Hardwareabstraktionsschicht das Basic Input Output System (BIOS), welches eine standardisierte Schnittstelle für die hardwarenahen Aufgaben zur Verfügung stellt, vor allem zur Ein- und Ausgabe. Lediglich dieser Teil des Betriebssystems musste an den jeweiligen Computertyp angepasst werden, was normalerweise durch den Hersteller geschah. Die restlichen Teile konnten ohne große Veränderungen übernommen werden, da sie lediglich auf den Funktionen des CP/M-BIOS aufbauen.
Die standardisierten Funktionen des BIOS werden vom eigentlichen Systemkern, dem hardwareunabhängigen BDOS (Basic Disk Operating System) verwendet, das „höhere“ Funktionen zur Verfügung stellt, vor allem zur Dateiverwaltung. Dieses greift auf die Hardware nur indirekt über das BIOS zu, wodurch die Hardwareunabhängigkeit realisiert wird.
Das BDOS wiederum wird vom CCP (Console Command Processor) verwendet, einem Kommandozeileninterpreter, der die Befehle des Benutzers entgegennimmt. Einige einfache Befehle werden vom CCP selbst ausgeführt (Beispiele: dir (Disketten-Inhaltsverzeichnis anzeigen), rename (Umbenennen Datei[en]) und weitere). Andernfalls wird ein entsprechendes Programm mit der Namensendung .com geladen und gestartet (Beispiele: pip.com (Kopierprogramm), stat.com (Informationen über verschiedene Systemeinstellungen) usw.)
Anwendungsprogramme kommunizieren mit der Hardware meist nur über das gleichbleibende BDOS sowie über die standardisierten Einsprungspunkte des BIOS – und sind somit portabel. Allerdings sind die Anwendungsprogramme für CP/M aus Geschwindigkeits- und Speicherplatzgründen oft in Assembler geschrieben und wurden nur selten im Quelltext veröffentlicht, so dass Portabilität in der Praxis nur innerhalb einer Prozessorfamilie gegeben war. Der Assembler-Quellcode von CP/M wurde zusammen mit dem Assemblerprogramm asm.com mitgeliefert. Somit konnte in Assembler das Betriebssystem verändert und erweitert werden. Dennoch war CP/M kein „Open Source“ im heutigen Sinne, da die Weitergabe modifizierter Versionen nicht erlaubt war.
Der Aufbau von CP/M wurde später auch durch MS-DOS übernommen: Hier heißen die oben beschriebenen Teile (Bootdateien) nun IO.SYS statt BIOS, MSDOS.SYS statt BDOS und (der Kommandointerpreter) COMMAND.COM statt CCP. Überhaupt lehnte sich die erste Version von MS-DOS sehr stark an CP/M an, die hauptsächliche Änderung war das verbesserte FAT-Dateisystem.
Schwachpunkte
Ein Schwachpunkt von CP/M war, dass es kein einheitliches Diskettenformat für 5¼"-Disketten gab. Das einzige „offizielle“ (IBM-Industriestandard)-Format war ein 8-Zoll-Format, sodass nach dem weitgehenden Verschwinden der unhandlichen 8-Zoll-Laufwerke der Austausch von Disketten zwischen CP/M-Rechnern verschiedener Hersteller sehr schwierig bis unmöglich wurde. Auch die Bildschirm- und Druckersteuerung war in CP/M-Systemen nicht einheitlich (CP/M war ursprünglich für bildschirmlose, Fernschreiber-basierte Systeme (TTY) entwickelt worden), weswegen man vor der ersten Nutzung eines kommerziellen Programms diesem oft den verwendeten Bildschirm und Drucker mitteilen musste – und darauf hoffen, dass das Programm die entsprechenden Modelle auch kannte. Spätere Systeme, auf denen CP/M lief, emulierten häufig weitverbreitete Bildschirmtypen, damit möglichst viel Software unverändert darauf eingesetzt werden konnte. Bei Anwendungsprogrammen war es üblich, in einem Konfigurationsprogramm ("setup") den verwendeten Computer auszuwählen; die am häufigsten verwendeten Modelle waren dort ausgeführt. Bei Exoten musste der Anwender allerdings das Handbuch bemühen und in Erfahrung bringen, welche Steuerzeichen für z. B. „Bildschirm löschen“ oder Cursor-Positionierung notwendig waren. In solchen Fällen war meist ein Patch im Anwendungsprogramm mittels Debugger erforderlich.
Auf der anderen Seite war dies nur eine Folge der Flexibilität von CP/M: Es legte als Hardware nur den Prozessor und eine Mindestspeichergröße fest. Dadurch konnte es auf sehr verschiedenen Computern von Heimcomputern wie dem CPC 664 bis hin zu Rechnern wie dem Epson QX 10 mit 256 kB RAM laufen. Der Hersteller hatte in seiner CP/M-Version nur den BIOS-Teil an die verwendete Hardware anzupassen.
Mit dem raschen Verfall der Speicherpreise ab etwa 1981 wurde auch die Beschränkung auf 64 Kilobyte direkt nutzbaren Speichers ein Problem – schuld war hier allerdings nicht CP/M selbst, sondern die 8-Bit-Prozessoren, auf denen es hauptsächlich eingesetzt wurde. Auch die schlechte Eignung für Festplatten bremste CP/M ab etwa 1982 zunehmend aus. Das Hauptproblem war dabei die Unfähigkeit von CP/M-80, Unterverzeichnisse zu verwenden, was für größere Datenträger fast unerlässlich ist. CP/Ms eigenes Unterteilungskonzept für Datenträger mittels sogenannter „Benutzernummern“ war zu beschränkt, da es nur 16 Bereiche und keine hierarchischen Strukturen ermöglichte. Allerdings erhielt MS-DOS diese Fähigkeit auch erst im Jahr 1983.
Bei Festplatten nutzte man diese Benutzernummern, um mit dem Befehl USER mehrere Bereiche auf einem Datenträger zu verwalten und nur die Daten anzuzeigen, die zu dem jeweiligen Benutzer gehören.
CP/M-Plus
1983 erschien mit CP/M-Plus (3.0) die letzte Version des klassischen 8080er-CP/Ms, welche nun mittels Bank Switching auch mehr als 64 kB Speicher unterstützte. Außerdem wurden bei CP/M-Plus eine Reihe von Aufgaben, die bisher das herstellerspezifische BIOS erledigen musste, ins herstellerunabhängige BDOS verlegt und somit die Portierung weiter vereinfacht. Vor allem brauchte die codetechnisch nicht ganz einfache und daher fehleranfällige Umwandlung zwischen der bei CP/M grundlegenden Datenblockgröße von 128 Bytes und der eigentlich von der Hardware verwendeten, bei den neueren Disketten- und Festplattenformaten fast immer größeren Blockgröße, nicht mehr im BIOS von jedem Hersteller neu implementiert zu werden, sondern fand jetzt im BDOS statt. Jedoch war diese CP/M-Version zugleich auch langsamer und verbrauchte mehr Speicher für sich selbst. Diese Version ist zwar dank dem Commodore 128 und dem Schneider/Amstrad CPC 6128, bei denen sie mitgeliefert wurde, die weltweit meistverkaufte, konnte allerdings, was die tatsächliche Nutzung betrifft, nicht mehr an die Popularität des kleineren und schnelleren CP/M 2.2 anknüpfen.
CP/M 3.0 enthielt auch eine Erweiterung namens GSX, die das Problem, dass Drucker je nach Hersteller unterschiedlich angesteuert werden, beseitigte. Es stellte zusätzliche Befehle für die Text- und Grafikausgabe (u. a. Balken und Kreisdiagramme) zur Verfügung. GSX nutzte dazu Druckertreiber, die der Hersteller des Druckers bereitstellen musste.
Typische Hardware
Typische Rechner aus den frühen 1980er Jahren, auf denen CP/M eingesetzt wurde, hatten einen Zilog-Z80-Prozessor (aufwärtskompatibel zum Intel 8080) mit 2 bis 4 MHz, 64 oder 128 kB Hauptspeicher, einen einfarbigen Bildschirm, der 80×24 Zeichen Text (aber keine Grafik) darstellen konnte, ein oder zwei Floppylaufwerke mit 8-Zoll- oder 5¼-Zoll-Disketten, evtl. auch eine Festplatte mit etwa 5 MB.
CP/M wurde auch von vielen Bastlern auf ihren selbstgebauten Computern verwendet. Dominierten in der Frühzeit noch S-100-Bus-Systeme wie etwa der IMSAI, so waren bekannte kommerzielle CP/M-Computer der späteren Jahre der Osborne 1 und die Kaypro-Modelle; auf dem Apple II wurde CP/M häufig mittels einer zusätzlichen Z80-Prozessorkarte genutzt: Apple CP/M.
Auch auf vielen Heimcomputern konnte CP/M genutzt werden, beispielsweise auf dem Schneider/Amstrad CPC, dem Commodore 3032 und 4032 (PET-Nachfolger), Commodore 64 (mit Zusatzmodul) und dem Commodore 128; in der Praxis wurde es auf diesen aber eher selten eingesetzt, da sie zusätzlich jeweils noch ein eigenes Betriebssystem mitbrachten, das besser auf die jeweilige Hardware abgestimmt war und somit vor allem für grafische Computerspiele besser geeignet war.
Auch der Amstrad PCW 8256/8512 – in Deutschland vertrieben als „Schneider Joyce“ – hatte neben dem aus Marketinggründen als kombiniertes Betriebs- und Textverarbeitungssystem konzipiertem LocoScript als zweites, davon unabhängiges Betriebssystem CP/M an Bord. Der PC war ausgestattet mit einem Zilog-Z80-Prozessor mit 4 MHz und 256 bzw. 512 Kilobyte Arbeitsspeicher. Das gebootete CP/M Betriebssystem war in dieser Konfiguration auf drei „Speicherbänke“ zu je 64 Kilobyte verteilt, mit gemeinsamem „Common“-Bereich ab Adresse HxC000 (z. B. Kernel in Bank 1, Tastatur und Bildschirm in Bank 0, Drucker in Bank 2). Diese Versionen waren an der Dateibezeichnung *.EMS erkennbar.
Portierungen von CP/M
CP/M in der DDR
In der DDR wurde CP/M unter der Bezeichnung SCP für U880 (Z80) bzw. SCP86 für 8086-Hardware für Datenerfassungsgeräte und Bürocomputer (damals Hersteller Kombinat Robotron) eingesetzt. Beim Industrievertrieb Rundfunk und Fernsehen (Kombinat/BT Erfurt) existierte z. B. eine komplette Fakturierung (Hardware Z80 / 64 kB / 4× Disketten-LW 800 kB), die etwa 15.000 Artikel verwalten konnte. Später entstand mit OS/M in der DDR ein CP/M-kompatibles Betriebssystem. Die Kleincomputer KC 85 konnten mit einem Aufsatz um 5¼″-Diskettenlaufwerke erweitert werden und so ebenfalls CP/M ausführen, welches in der Variante MicroDOS verwendet wurde. Innerhalb der Akademie der Wissenschaften der DDR wurde in den 1980er Jahren für die Rechner auf Basis der Z80/U880-Prozessoren (wie z. B. PC 1715, A 5110/A 5120/A 5130) das Betriebssystem CP/A genutzt. Es hatte gegenüber CP/M bzw. SCP den Vorteil, dass z. B. 5¼-Zoll-Disketten mit der vollen Speicherkapazität von 800 kB für Daten genutzt werden konnten, während CP/M nur 720 kB Daten erlaubte und 80 kB für das System reservierte. Das CP/A System war das wohl erste "Open-Source" System der Welt, weil der gesamte Quelltext des Systems und der Assembler typischerweise zum Lieferumfang gehörten. Vom VEB Mansfeld Kombinat wurden für deren Bürocomputerserie MPC 1 bis 4 CP/M-Versionen unter dem Namen SCP/M 2 entwickelt.[1] Bei Carl-Zeiss Jena wurde das "CP/Z" System entwickelt, was besonders wenig, dafür aber sehr effizienten Programmcode hatte. Es entstand ein reger Softwareaustausch zwischen den DDR-Firmen, da Copyright-Verletzungen ausländischer Firmen in der DDR nicht verfolgt wurden. Nur ab und zu auf internationalen Messen gab es böse Überraschungen. Die Fa. Ashton-Tate machte nach dem Ende der DDR allen dBase-Nutzern ein vergünstigtes Angebot...
CP/M-86
Neben der 8080/Z80-Version von CP/M erlangte vor allem CP/M-86 praktische Bedeutung, eine CP/M-Version für 8086- und 8088-CPUs von Intel.
CP/M-86 hatte ab Januar 1982 durchaus die Chance, zum Standardbetriebssystem des IBM PC, dem ersten Personal Computer von IBM, zu werden. Unter bis heute umstrittenen Umständen bekam CP/M aber einen Konkurrenten: MS-DOS von Microsoft. Obwohl IBM anfangs dem Kunden die Wahl des Betriebssystems überließ, setzte sich MS-DOS – das in der von IBM ausgelieferten Variante PC-DOS hieß – aufgrund seines niedrigeren Preises von 40 Dollar recht schnell gegen das wesentlich teurere CP/M-86 durch, zumal Anwendungsprogrammierer Software zunächst für beide Plattformen entwickelten. MS-DOS ist eine Weiterentwicklung von QDOS von Seattle Computer Products, welches konzeptionell stark an CP/M-80 angelehnt war (siehe auch MS-DOS). Nachdem Microsoft mehrere Monate Anpassungen an die IBM-PC-Hardware vorgenommen hatte, kaufte es kurz vor dessen Vorstellung endgültig die Rechte an QDOS, das zwischenzeitlich in 86-DOS umbenannt worden war.
1988 wurde eine stark weiterentwickelte, vollständig MS-DOS-kompatible Version von CP/M-86 als DR-DOS herausgebracht und machte Microsoft nochmals einige Jahre lang ernsthafte Konkurrenz. Als sich DR-DOS anschickte, auch bei System-Distributoren als ernsthafte Alternative zu MS-DOS in Erwägung gezogen zu werden, sorgte eine Fehlermeldung in einer Vorabversion des grafischen Betriebssystemaufsatzes Windows 3.0 unter DR-DOS für Verunsicherungen. Obwohl Windows nach dem Wegklicken der Fehlermeldung problemlos unter DR-DOS lief, kamen Zweifel an der vollständigen Kompatibilität von DR-DOS zu MS-DOS auf. Von diesem Ruf konnte sich DR-DOS nie wieder richtig befreien. Es spricht viel dafür, dass Microsoft diese Fehlermeldung absichtlich eingebaut hatte, um bei seinen Kunden den Eindruck der nicht vollständigen Kompatibilität zwischen DR-DOS und MS-DOS zu erwecken. In einem späteren Gerichtsverfahren war von einem Gutachten die Rede, das diese Vermutung belegte. Da der Prozess in einem Vergleich endete, wurde eine Schuld Microsofts aber nie gerichtlich festgestellt.
CP/M-68K
Die Portierung auf den Motorola 68000, genannt CP/M-68k, selbst kein großer kommerzieller Erfolg, wurde aber zur Grundlage für TOS, das Betriebssystem des Atari ST.
TurboDOS
Bestand CP/M noch aus drei monolithischen Blöcken, so existierte in TurboDOS ein hochmodulares, kompatibles System, das Multitasking- und Multiprocessingfähigkeiten besaß.
MP/M
MP/M war ein Mehrbenutzersystem-Version ("multi user system") von CP/M. Mehrere Benutzer konnten gleichzeitig über ASCII-Terminals gleichzeitig an einem Rechner arbeiten.
CP/NET
Eine in den späten 80ern entstandene Betriebssystemerweiterung zur Kommunikation zwischen CP/M-Systemen wurde CP/NET genannt. Als Server diente ein MP/M-System, auf den Clients lief CP/NET. Die Clients konnten auch festplattenlos betrieben werden. Neben der gemeinsamen Nutzung von Dateisystemen waren auch elektronische Nachrichten implementiert.[2]
CCP/M-86
Später wurde aus CP/M-86 und MP/M-86 eine neue Variante Concurrent CP/M (CCP/M-86) entwickelt. Diese vereinigte die Mehrbenutzerfähigkeiten von MP/M mit hoher Kompatibilität zu CP/M-86.
Software für CP/M
Unter CP/M wurden Anwendungsprogramme wie die Textverarbeitungen Electric Pencil und WordStar (von MicroPro), die Tabellenkalkulationsprogramme SuperCalc und Microsoft Multiplan sowie die Datenbanksoftware dBASE II (von Ashton-Tate) angeboten. Eine integrierte Office-Lösung, mit der Möglichkeit der leichten Datenübernahme z. B. von der Datenbank in die Textverarbeitung, gab es unter CP/M noch nicht. Allerdings waren die damaligen Dateiformate noch recht einfach aufgebaut, so dass meistens eine händische Übernahme möglich war, oder es musste ein eigenes kleines Programm dafür geschrieben werden.
Neben den Anwendungsprogrammen lag der Schwerpunkt der Software für CP/M bei Programmiersprachen zur Erstellung spezifischer Programme. Erwähnenswert sind hier MBASIC von Microsoft, Turbo-Pascal von Borland, PL/I, muLISP und COMAL. Die von Digital Research selbst angebotene Sprache PL/M, eine systemnahe Programmiersprache mit Ähnlichkeiten zu PL/I, wurde bei DR auch intern viel verwendet; die Ähnlichkeit zum Namen des Betriebssystems ist somit nicht zufällig. Einige der mit CP/M standardmäßig mitgelieferten Hilfsprogramme wurden in dieser Sprache geschrieben. Die später so dominante Sprache C war unter CP/M noch ziemlich unbedeutend, entsprechend gibt es nur wenige Compiler für diese Sprache, die unter CP/M laufen – beispielsweise BDS C. Mit Aztec C wurde gegen Ende der Lebenszeit von CP/M ein brauchbarer Compiler verfügbar.
Es gab durchaus auch industrielle Software (beispielsweise Step5 von Siemens), welche nur auf CP/M-86, nicht jedoch auf MS-DOS portiert worden war.
Zudem gab es recht große Sammlungen an Public Domain-Programmen für CP/M, die z. B. von Benutzervereinigungen oder privaten Kleinvertrieben auf durchnummerierten Disketten zusammengestellt wurden. In diesem Bereich finden sich auch Computerspiele, die im Bereich der kommerziellen CP/M-Software nie eine Rolle spielten. Viele dieser Sammlungen wurden später auf CD-ROM oder zum Download im Internet wiederveröffentlicht. Eine CD-ROM kann leicht zehntausend oder mehr der nach heutigen Maßstäben winzigen CP/M-Programme fassen.
Emulationen
Beim Übergang von 8-Bit-Prozessoren (wie dem Z80) zu 16-Bit-Maschinen (wie z. B. dem 68000) Mitte der 1980er Jahre bestand zunächst ein großer Mangel an Anwendungsprogrammen für die neue leistungsfähigere Hardware. Es wurden deshalb Software- Emulationen entwickelt, die CP/M und eine Z80-CPU virtuell auf einem 16-Bit-System nachbildeten, sodass bestehende Anwendungen und Anwendungsdaten (z. B. eine dBase II-Datenbank) auf dem neuen System weiterverwendet werden konnten. Ein Beispiel für eine solche Emulation ist der von Atari kostenlos mit seinen damals neuen 16-Bit-Rechnern der ST-Serie mitgelieferte Emulator CPMZ80.
Anhang
Belege
- ↑ http://robotrontechnik.de/html/computer/mpc.htm (abgerufen am 26. Juni 2012)
- ↑ http://www.digitalresearch.biz/GARY&CPM.HTM (abgerufen am 26. Juni 2012)
Literatur
- Rodnay Zaks: CP/M Handbuch, Sybex-Verlag GmbH, 1986, ISBN 3887450531
- Digital Research: CP-M-Plus-(CP-M-Version-3)-Betriebssystem. Markt-und-Technik-Verlag, Haar bei München 1986, ISBN 3-89090-371-1.
Weblinks
- CP/M-Oldtimerclub
- Yet Another Z80 Emulator by AG – YAZE-AG: Z80 CPU Emulator mit CP/M 3.1 auf der Internetpräsenz der Universität Ulm (englisch)