RETROCOMPUTING

Gert-Jan Lokhorst

23 april 2003

G.J.C. Lokhorst. Retrocomputing. HCC regio Amsterdam, Badhoevedorp, April 23, 2003.

1 Wat is retrocomputing?

Retrocomputing is het bestuderen van de hardware en software uit vroeger tijden. Ik zal me bij deze gelegenheid vooral richten op de software. Je kunt oude software op twee manieren bestuderen:

Op de hardware van destijds.
Op de hardware van nu.

De eerste mogelijkheid is vaak problematisch. Ik zal me daarom richten op de tweede.

Sommige oude software draait zonder meer op hardware van nu met de besturingssystemen van nu. Een voorbeeld:

De CERN Line Mode Browser uit eind 1990, begin 1991 (dit is de op één na oudste WWW-browser):
Screenshot gemaakt met FreeBSD (een versie van Unix voor de PC).

De meeste oude software draait echter niet zonder meer op moderne hardware. Zo draaien IBM PC DOS en MS-DOS alleen maar op 16-bits Intel processoren; bovendien kunnen zij pas vanaf versie 2.11 overweg met harde schijven en 3.5 inch floppies.

In dergelijke gevallen zijn we aangewezen op emulatoren, dat wil zeggen stukken hardware of software die het gedrag van andere computers dan die waarop zij draaien zo goed mogelijk nabootsen.

Definitie: X is een emulator van Y <==> X kan alle software afspelen die voor Y is geschreven. Er zijn hard- en software-matige emulatoren; een bekend voorbeeld uit de eerste categorie is de (32-bits) 386/486/Pentium chip van Intel, die in "virtuele 8086 modus" alle software voor de (16-bits) Intel 8086 kan afdraaien. In het onderstaande zal ik het alleen over software-matige emulatoren (computerprogramma's) hebben.

2 16- en 32-bits microcomputers

2.1 Bochs

Een interessante emulator is Bochs (http://bochs.sourceforge.net/). Dit is een in C++ geschreven emulator van een IBM PC/XT/AT/Pentium, die onder andere onder Unix, MS Windows en MacOS X (gebaseerd op FreeBSD) gecompileerd kan worden. Een aantal voorbeelden:

SCP 86-DOS 1.00, IBM PC DOS 1.00, CP/M-86 1.0 en MS DOS 1.25 onder Bochs onder FreeBSD:
MS Windows ME (Russisch) en PTS-DOS 2000 (Russisch) onder Bochs onder MS Windows XP:
Xenix en Minix (twee voorlopers van Linux):

De ontwikkeling van de "graphical user interface" is met Bochs goed te volgen:

GEM 1.2 (1985) en GeoWorks Desktop 1.2 (1991):
Windows 1.01 en 2.03:
Windows 3.11:
Windows 95, 98, ME en XP:

2.2 Virtual PC

Voor Windows, Mac en OS/2 gebruikers (maar dus niet voor Unix-gebruikers) is ook Virtual PC (ooit op http://www.connectix.com/, thans op http://www.microsoft.com/windowsxp/virtualpc/) goed bruikbaar. Virtual PC is vooral handig als je een PC-besturingssysteem wilt uitproberen dat je (nog) niet echt wilt installeren. Ter illustratie hierbij eerst een aantal Unix-achtige besturingssystemen voor de PC onder Virtual PC op MS Windows XP:

NextStep 3.3 (een voorloper van OpenStep) en OpenStep 4.2 (een voorloper van Rhapsody):
Rhapsody DR2 x86 (een voorloper van MacOS X) en Darwin 7.0.1 x86 (het "open source" gedeelte van MacOS X):
Sun Solaris 9 x86 en Plan 9 van Bell Labs (een opvolger van Unix?):
QNX 6.1.0 en Lindows OS (een gemakkelijk te installeren versie van Linux):
Knoppix (een versie van Linux die vanaf een CD draait) en Red Hat Linux 8:
BeOS 5 (een voorloper van Zeta) en SkyOS 4 (alpha):
Syllable 0.5.2 en E/OS LX 0.2.3:

Behalve bovenstaande Unix-achtige besturingssystemen doen ook IBM PC DOS, MS-DOS, IBM OS/2 en MS Windows het prima onder Virtual PC:

MS-DOS 6.2/V en PC DOS J7.0/V:
IBM OS/2 versies 2, 3 en 4, gevolgd door EComStation 1.1 (de nieuwste versie van OS/2):
MS Windows for Workgroups 3.11 en MS Windows 3.2 (een Chinese versie van Windows 3.11):
MS Bob (een voorloper van MS Office) en MS Windows Chicago 58s, 73g, 122, 189 en 347 (beta-versies van MS Windows 95):
MS Windows NT 3.1 Workstation en Advanced Server:
MS Windows NT 3.51 Workstation en Server:
MS Windows NT 4.0 Terminal Server en MS Windows 2000 Advanced Server (Chinees):

Merk op dat de "virtuele" PC met NT 4.0 is ingelogd op een "echte" PC met NT 4.0.
MS Windows Neptune en MS Windows Whistler:

MS Windows XP en MS Windows 2003 Server:

Dat Windows 2000 in het Chinees is hoeft weinig verwondering te wekken omdat je de taal van de gebruiker in Windows NT 5.x immers gemakkelijk kunt veranderen.

Hier is bijvoorbeeld het uitschakelschermpje van Windows XP in 32 verschillende talen:

Het is misschien wel aardig om te weten dat MS-DOS en Windows niet alleen zijn gecompileerd voor IBM-compatibele PCs maar ook voor andere systemen.

MS-DOS 3.30 en Windows 1.03 voor de NEC PC-98 (Japan) met behulp van twee verschillende PC-98 emulatoren:

Virtual PC voor MacOS X biedt min of meer dezelfde faciliteiten als VPC voor Windows, zoals te zien is op deze pagina (http://www.kernelthread.com/mac/vpc/).

Hier zijn bijvoorbeeld GNU/Hurd 0.3 en LynxOS 4.0:

Zowel Bochs als Virtual PC hebben overigens wel degelijk bepaalde beperkingen: zo heb ik op geen van beide VisiCorp Visi On (1983, het eerste grafische besturingssysteem voor de PC en de belangrijkste inspiratiebron van MS Windows 1.0) en Quarterdeck DESQview/X kunnen installeren. In deze gevallen bleek een echte (oude of nieuwe) PC veel handiger te zijn.

Visi On 1.0 (1983):

2.3 VMware

Nog een andere emulator is VMware (http://www.vmware.com/), maar dat programma bevalt mij niet erg.

MS Windows Longhorn 4051:

2.4 Basilisk II, LisaEM en PearPC

De klassieke Apple Macintosh is, zowel onder Windows als FreeBSD/Linux, heel aardig te emuleren met Basilisk II (http://www.uni-mainz.de/~bauec002/B2Main.html). Ten bewijze hier twee screenshots, het eerste gemaakt onder FreeBSD, het tweede onder MS Windows XP:

Basilisk II heeft dezelfde beperkingen als sommige echte oude Macs: zo kun je Apple Unix (A/UX 3.0.1 uit ca. 1991) er niet op installeren.

LisaEM is een emulator van de Apple Lisa (1983):

Macs met een PowerPC processor worden geëmuleerd door PearPC (http://pearpc.sf.net/) (verscheidene platforms). Een voorbeeld:

3 8-bits microcomputers

IBM PC DOS en MS-DOS zijn gebaseerd op QDOS/86-DOS (auteur: Tim Paterson) van Seattle Computer Products, dat we hierboven al gezien hebben. QDOS/86-DOS was een 16-bits versie van CP/M 2.xx uit de jaren '70 (auteur: Gary Kildall), een besturingssysteem voor microcomputers met een 8-bit processor zoals de Intel 8080 en de Zilog Z80.

CP/M was op zijn beurt een drastisch vereenvoudigde versie van TOPS-10 voor de DEC PDP-10 (1967).

Sommige commando's in MS Windows XP zijn al meer dan veertig jaar oud: in TOPS-10 moest je "DIR" typen om te zien welke bestanden er voorhanden waren en "TYPE" om de inhoud van een bestand te zien en dat moet je in een commandoregel-venster van MS Windows XP tegenwoordig nog steeds doen.

Hier is een screenshot van CP/M op de MITS (Micro Instrumentation and Telemetry Systems) Altair 8800, de eerste succesvolle microcomputer (1975). De gebruikte emulator is Altair32 (http://highgate.comm.sfu.ca/~rcini/classiccmp/) (Windows).

CP/M was het dominante besturingssysteem voor 8-bit computers, maar het had heel wat concurrentie. Hieronder is bijvoorbeeld een dozijn andere besturingssystemen te zien voor de Tandy Radio Shack 80. De emulator die ik heb gebruikt is xtrs (http://www.tim-mann.org/xtrs.html) onder FreeBSD. Voor MS-klanten zijn er een paar geschikte emulatoren te vinden op de TRS-80 Emulator Web Site (http://www.arrowweb.com/mkr/) en op de TRS-80 Computer Emulator Pages (http://discover-net.net/~dmkeil/).

Hieronder zal ik wat tekstverwerkingsprogramma's laten zien uit de "oertijd" van de microcomputer.

Hier zien we "The Electric Pencil" (de allereerste tekstverwerker voor microcomputers) voor de Sol-20. De emulator is Solace (http://www.thebattles.net/sol20/solace/solace.html) (Windows).
Hier zijn twee latere versies van The Electric Pencil. Het besturingssysteem is Misosys LDOS 5.3.1. De gebruikte emulator is xtrs (http://www.tim-mann.org/xtrs.html).
Hier zien we WordMaster en zijn opvolger, WordStar (3 versies), voor CP/M. De gebruikte emulator is z80mu professional (ftp://ftp.simtel.net/pub/simtelnet/msdos/emulate/z80mu52b.zip) (Joan Riff) onder MS-DOS 5.00.
Tenslotte is hier de opvolger van (de MS-DOS versie van) WordStar, WordPerfect. Hieronder is WordPerfect 1.1 voor de Apple II te zien. De Apple II emulator die ik heb gebruikt is Oasis 2.5 (http://www.geocities.com/apl24win/) (Windows).

De Apple II gebruikte een ander besturingssysteem dan CP/M, maar je kon er een kaart voor kopen met een Z80 processor erop, zodat je ook CP/M programma's kon gebruiken. Die kaart werd, opmerkelijk genoeg, aan de man gebracht door Microsoft. Het resultaat ziet er als volgt uit.

CP/M op de Microsoft Z80-kaart voor de Apple II, zoals geëmuleerd door Oasis onder Wine (http://www.winehq.com/) (een Windows-emulator) onder FreeBSD:

Dit is "emulatie in de derde graad": FreeBSD[0]--Windows[1]--Apple II[2]--Z80[3].

Oude speelkasten maakten vaak gebruik van een Z80 processor. De spelletjes waren ingebrand in speciale chips, ROMs. Ook voor deze speelkasten bestaan emulatoren. Een voorbeeld:

Puckman (1980; later Pacman genoemd):

Klik op het plaatje voor een Macromedia Flash (SWF) animatie.

Het screenshot is gemaakt met xmame (http://x.mame.net/), dat vrijwel alle speelkast-spelletjes aankan. Het komt er alleen maar op aan om de juiste ROMs in handen te krijgen.

Ook de meeste andere spelcomputers die ooit zijn gemaakt zijn overigens geëmuleerd. Mijn kinderen gebruiken een Playstation emulator en wachten op de eerste XBox-emulator...

4 Minicomputers

Het uitgebreidste pakket op dit gebied is de SIMH-familie van The Computer History Simulation Project (http://simh.trailing-edge.com/), gecoördineerd door Bob Supnik. Dit pakket geeft ons een indruk van de volgende computers:

Data General Nova & Eclipse
Digital Equipment Corporation PDP-1, PDP-4, PDP-7, PDP-8, PDP-9, PDP-10, PDP-11, PDP-15, VAX
GRI Corporation GRI-909
Hewlett-Packard 2100, 2116, 21MX
Honeywell H316
IBM 1130, 1401, 1620, System 3
Interdata (Perkin-Elmer) 16b and 32b systems
MITS Altair 8800
Scientific Data Systems SDS 940

Enige voorbeelden van SIMH op FreeBSD en MS Windows:

TOPS-10 en TOPS-20 op een PDP-10 (1967):
ITS (het Incompatible Time-sharing System van MIT) op een PDP-10 (emulator: klh10 (http://klh10.trailing-edge.com/)) en Unix versie 1 (1972) op een PDP-11 (1970):
Unix versie 5 (1974) en 2.9BSD (1983) op een PDP-11 (1970):
4.2 BSD Unix (1983) en 4.3 BSD Unix (1987) op een DEC VAX (1977):
NetBSD op een VAXserver 3900:

Al heeft SIMH al een lange geschiedenis, het pakket heeft nog steeds bepaalde beperkingen, bijvoorbeeld doordat op de PDP-1 aangesloten oscilloscopen niet worden gesimuleerd. Daardoor kan één van de beroemdste computerspelletjes aller tijden, Spacewar voor de PDP-1, er niet behoorlijk op worden afgespeeld. Maar gelukkig is daar iets op gevonden:

Spacewar (http://lcs.www.media.mit.edu/groups/el/projects/spacewar/) voor de PDP-1 (1962) (java):

5 Mainframes

Ook sommige IBM mainframes kunnen inmiddels ook op de PC geëmuleerd worden, namelijk door The Hercules System/370, ESA/390, and z/Architecture Emulator (http://www.conmicro.cx/hercules/). Hierop kun je oude IBM-besturingssystemen zoals OS/360, VM/370 en MVS 3.8 en nieuwere besturingssystemen zoals OS/390, Linux/390 en zLinux laten lopen.

Hier is het startscherm van VM/370 (begin jaren '70) onder Hercules onder FreeBSD:

Ook andere mainframes zijn inmiddels geëmuleerd, zoals

De Z23 van Konrad Zuse (http://www.nitzler.de/), de eerste volledig getransistoriseerde computer (1961) (MS Windows):

Zelfs een oude Cray-supercomputer, de Control Data Corporation Cyber 6600 (begin jaren '60), is al geëmuleerd:

Chippewa OS op de Desktop Cyber Emulator (http://members.iinet.net.au/~tom-hunter/) onder FreeBSD:

6 Nóg oudere systemen

De hardware van de eerste computers was totaal anders dan die van de computers van tegenwoordig. De eerste computers hadden bovendien geen besturingssystemen; ze werden bestuurd door de programmeurs. Een paar van deze oude computers zijn nagebouwd in software. Omdat ze zo drastisch verschillen van de computers van tegenwoordig worden de programma's die een indruk van hun werking geven vaak "simulatoren" genoemd in plaats van "emulatoren". Enige voorbeelden:

De ZEBRA (Zeer Eenvoudige Binaire Reken-Automaat) (ftp://ftp.cs.man.ac.uk/pub/CCS-Archive/simulators/ZEBRA/) van Willem van der Poel (1958) (MS-DOS).
The Cambridge EDSAC (http://www.cl.cam.ac.uk/UoCCL/misc/EDSAC99/simulators/) (1949) (java, MS Windows).

Klik op het plaatje voor een Macromedia Flash (SWF) animatie.
The Manchester Small Scale Experimental Machine (ftp://samson.kean.edu/pub/leew/ssem/) (1948) (java).
De Z3 van Konrad Zuse (http://www.zib.de/zuse/) (1941) (java). Zelfs de geperforeerde filmstrook waarop de input stond is nagebootst.

Tot nu toe hebben we alleen maar universele computers laten zien. Ze zijn allemaal equivalent aan elkaar. Tot slot nog twee niet-universele rekenmachines. De eerste is programmeerbaar, de tweede niet.

Charles Babbage's Analytical Engine (http://www.fourmilab.ch/babbage/) (1842) (java, Unix). Deze machine is in het echt nooit gebouwd. De bij deze machine behorende plotter is ook nooit gebouwd. Zijn output zou er ongeveer als volgt uit hebben kunnen zien (de berekende functie is y = x^3 waarbij -1 <= x <= 1):
Je kunt dus software schrijven voor hardware die in werkelijkheid niet bestaat. IBM/MS-DOS voor de IBM Personal Computer is trouwens ook op deze manier ter wereld gekomen, namelijk op een DEC minicomputer...
De eerste binaire rekenmachine, de Machina arithmeticae dyadicae (http://www.science.uva.nl/denkendemachines/LEIBNIZ/index.html) (java) van Leibniz (1679):

Klik op het plaatje voor een Macromedia Flash (SWF) animatie.

Leibniz was niet de uitvinder van het tweetallige stelsel, maar hij was er wel bijzonder gecharmeerd van. Hier zijn drie medaillons die hij ontwierp om het in het zonnetje te zetten:

Leibniz 1697 [LBr F15 Bl 16v,24r,25r]:

7 Conclusies

Het is nog steeds behoorlijk goed mogelijk om de software uit het verleden met de machines van nu tot leven te wekken.
Alles overziende moeten we concluderen dat de hardware sneller beter wordt dan de software. Voor de hardware geldt de wet van Moore, de oprichter van Intel, die zegt dat de snelheid en het geheugen van de PC zo'n iedere anderhalf tot twee jaar verdubbelen. Die wet gaat al dertig jaar op. Maar voor de software geldt eerder de "wet van Reiser" (1989; vaak ten onrechte toegeschreven aan Niklaus Wirth):

De software wordt sneller langzamer dan de hardware sneller wordt.

Met een verwijzing naar de toenmalige CEOs van Intel en Microsoft is deze wet ook wel geparafraseerd als:

Grove giveth and Gates taketh away.

De wet van Reiser is misschien overdreven, maar er lijkt toch een kern van waarheid in te zitten...

Verdere literatuur: mijn artikel in de Automatisering Gids van 21 juni 2002.

8 Naschrift 2012

Er is inmiddels veel veranderd. De oude software is nu gemakkelijker te vinden, er zijn steeds meer emulatoren, en die emulatoren worden bovendien steeds beter. Een paar illustraties: