Der Apple Macintosh SE

2. technische Funktionsweise

   

2.1 Hardware

   

2.1.1 Prozessor

    

Der 68000 Prozessor mit 7,83 MHz von Motorola ist das Herzstück des Macintosh SE. Er gehört zu einer Cisc Microprozessorserie welche 1979 zum ersten mal am Markt erschien. Zur grossen Familie 68000er, auch bekannt als 680x0 oder m68k, gehören die Prozessoren 68000, 68008, 68010, 68020, 68030, 68040, 68060, CPU32, Coldfire und Dragonball. Alle Prozessoren dieser Serie haben einen einfachen aber mächtigen Befehlssatz mit vielen Adressierungsarten und Operandengrößen von 8, 16 und 32bit. Der Chip hat, wie es der Name schon verrät, 68000 Transistoren.

Der Motorola 68000 ist das erste Mitglied der Motorola 68000er Familie von Mikroprozessoren. Er besitzt intern 32-Bit-Register, einen mit 32 Bit addressierten linearen Adressraum, acht 32-Bit-Datenregister, acht 32-Bit-Adressregister, eine 16-Bit ALU sowie einen 16-Bit-Datenbus (ausgenommen die MC68008/MC68009). Von den 32 Bit linearen Adressraum sind, abhängig von der Chipversion, nur 20 (68008), 24 (68000) oder bis zu 31 Bits (68012) extern verfügbar.

Als Prozessor mit Nanocode und "Microcode" ist der 68000 gewissermaßen auf Hardwareebene durch den Hersteller programmierbar. Das führte zu so interessanten Varianten wie den 68000-360, der direkt auf dem Chip eine abgespeckte Fassung des IBM 360 Befehlssatzes ausführen konnte und für ein kleiner 360 Modell von IBM benutzt wurde.

Der Motorola 68008 ist eine Version des 68000 mit einem externen 8-Bit Bus und wurde hauptsächlich als Controller zu Steuerungszwecken verwendet. Wenig erfolgreich war der Motorola 68010, der einige Fehler des 68000 behob. Manche Bastler setzen ihn allerdings anstelle des 68000 ein, da er eine minimale Leistungsverbesserung versprach.

Der Motorola 68020 ist der erste echte 32-Bit Microprozessor dieser Familie, verfügte erstmals über einen Cache für Daten (Größe: 256 Bytes) und konnte problemlos mit der FPU 68881 bzw. 68882 oder der MMU 68851 eingesetzt werden. Der Motorola 68030 erhielt eine integrierte programmierbare MMU, mit deren Hilfe Virtuelle Speicherverwaltung möglich wird, und getrennte Cachespeicher für Daten und Befehle. Die FPU wurde mit dem Motorola 68040 auf dem Chip integriert. Der Motorola 68060 bot eine deutliche Leistungsverbesserung gegenüber dem 68040. Er wurde aber hauptsächlich für Embedded-Anwendungen eingesetzt, da die Prozessoren von Intel deutlich leistungsfähiger waren, und bei Servern nun hauptsächlich RISC-Prozessoren Verwendung fanden. Weiterentwicklungen mit erweitertem Befehlssatz stellen die Motorola Coldfire und Motorola Dragonball Prozessoren dar.

Aufrüstung

Den 68000-Prozessor kann man mit Beschleunigerkarten relativ problemlos gegen einen 68020 oder 68030 austauschen. Von Mobius gab es Systeme, die dem SE einen 68020-Prozessor mit eigenem RAM (bis zu 16 MB) und Großbildschirm-Grafikkarte auf einer Erweiterungskarte nachrüsteten.



2.1.2 Speicher/RAM

Der Mac SE verfügt über zwei RAM-Bänke zu je zwei Sockeln. Die SIMMs (Single Inline Memory Modules) müssen 150ns schnell sein und 30Pin haben.
Gültige Bestückungen sind: 1 MB (4x 256 KByte), 2 MB (2x 1 MB), 2.5 MB (2x 1 MB, 2x 256 KByte), 4 MB (4x 1 MB). Schlecht gelöst ist die Aufteilung der Bänke, diese sind irritierenderweise nicht in Blöcken sondern nebeneinander angeordnet.
Bei älteren Macintosh SE's musste man sogar ein Lötbrücke ändern damit man den Speicher erweitern konnte. In neueren SE's war diese Änderung bequem über einen Jumper vorzunehmen.


2.1.3 Massen-Speicher

In den SE können intern bis zu zwei Laufwerke eingebaut werden.
Vor August 1989 produzierte SEs haben ein 800k-Diskettenlaufwerk. Neuere sind mit der Aufschrift "SuperDrive" unter dem "Macintosh SE"-Schriftzug versehen: sie verfügen über ein 1400k-Diskettenlaufwerk. Diese SuperDrives konnten HD-Disketten lesen, welche im Apple-Jargon auch FDHD genannt werden.

Optional konnte man auch eine 3,5" SCSI Festplatte statt des zweiten Floppy-Laufwerks einbauen. Übliche Ab-Werk Grössen waren 20 oder 40 MB, es gab aber keine Kapazitätsbeschränkung. Weiterhin konnten noch bis zu 6 externe SCSI-Festplatten oder 1 externes Floppy-Laufwerk angeschlossen werden.


2.1.4 Design

Die kompakte Bauform von den Apple Macintosh der ersten Jahre, auch Würfelmac genannt, ist bis heute ein Designmerkmal. Darunter fällt der Apple Macintosh 128k, 512k, 512ke, Plus, SE, SE/30, Classic, Classic II, ColourClassic und der ColorClassic II. Weitere Würfelmacs sind die Performa 5xx und 5xxx-Baureihen (also etwa 560 und 5200 - die sind aber nicht mehr sehr knubbelig) sowie der iMac.

Ein grosses Problem bei dem Gehäuse-Design des SE waren die oberen Schrauben welche oben im Griff eingelassen waren. Diese Schrauben waren so tief im Plastik-Gehäuse versenkt, dass man nur mit selbstgebastelten Schraubenzieherkonstruktionen und viel Geschick das Gehäuse öffnen konnte. Dem Geschick zuhilfe kam ein sogenannter "Case-Opener", ein spezielles Werkzeug, mit dem man das Gehäuse etwas spreizen kann bevor man es öffnet.


2.1.5 Monitor

Der Macintosh SE hat einen 9 Zoll Monochrome Festfrequenz-Monitor mit einer Auflösung von 512x342 Punkten. Festfrequenz-Monitore können mit nur einer Horizontalfrequenz angesteuert werden, die üblicherweise von der mitgelieferten Grafikkarte erzeugt wird.


2.1.6 Eingabegeräte

    

Beim SE fand erstmals der Apple Desktop Bus (ADB) Verwendung, mit dem man bis zu sieben Eingabegeräte (Maus, Tastatur, Joystick, Tablett etc.) an einen Mac hängen und gleichzeitig benutzen kann. Es handelt sich um eine serielle Schnittstelle mit geringer Übertragungsrate. Die Geräte werden in der Regel mit einem flexiblen Kabel angeschlossen. Der Bus verhält sich funktional wie ein einfaches lokales Netzwerk. Obwohl nur zwei externe Ports vorhanden sind, können mehr als 2 Geräte betrieben werden, indem diese in Reihe geschaltet werden, also in Form einer Kette (Daisy-Chain-Prinzip).
ADB wurde mittlerweile durch den Universal Serial Bus abgelöst. Beim Design des USB diente der ADB unter anderem als Vorlage.


2.1.7 Perepherie Anbindung

Netzwerk

In den frühen 80er Jahren entschied sich Apple, jeden Macintosh mit einem Netzwerk-Interface auszustatten. Außerdem wurde ein Client-Server-basierendes Netzwerkprotokoll entworfen, daß auf die Ressourcen im Netz selbständig zugreifen kann, ohne daß sich der Nutzer Gedanken darübern machen muß, wo er diese Ressourcen nun findet. Dieses Protokoll ist AppleTalk Phase 1. Innerhalb von 5 Jahren wurden so 1,5 Millionen Apples vernetzt und einige Firmen bauten so große Netzwerke, daß sie die Grenzen von AppleTalk Phase 1 sprengten. Apple erweiterte daraufhin das Protokoll auf AppleTalk Phase 2.

AppleTalk umfasst eine Reihe von Protokollen die gemäß dem OSI-Modell strukturiert sind:

OSI-Schicht AppleTalk Bezeichnung
7

6
      AppleTalk Filling Protocol (AFP) Printer Access Protocol (PAP)      
5 Zone Information Protocol (ZIP) AppleTalk Session Protocol (ASP)     AppleTalk Data Stream Protocol (ADSP)  
4   AppleTalk Transaction Protocol (ATP) AppleTalk Echo Protocol (AEP) Name Binding Protocol (NBP)   Routing Table Maintenance Protocol (RTMP)
3 Datagram Delivery Protocol (DDP)
2   LocalTalk Link Access Protocol (LLAP) EtherTalk Link Access Protocol (ELAP) TokenRing Link Access Protocol (TLAP) FDDI-Talk Link Access Protocol (FLAP)    
1   LocalTalk Ethernet Treiber Token Ring Treiber FDDI Treiber    

AppleTalk wurde so konzipiert, daß es unabhängig vom LinkLayer ist, d.h. es kann theoretisch über jedes Medium übertragen werden. In der Praxis unterstützt AppleTalk folgende Medien:

  • LocalTalk
  • Ethernet
  • TokenRing
  • FDDI

DDP ist AppleTalk´s primärer Netzwerk-Dienst. Es ist ein verbindungsorientierter Dienst zwischen Sockets. Diese können statisch oder dynamisch zugewiesen sein. AppleTalk Adressen, die von DDP verwaltet werden, bestehen aus 2 Komponenten: Der 16-Bit Netzwerknummer und der 8-Bit Node-Nummer. Diese werden in dezimaler Schreibweise mit einem Punkt voneinander getrennt. Identifiziert ein 8-Bit-Socket einen speziellen Prozess, wird dieser zur Adresse dazugeschrieben, wodurch eine eindeutige Prozessnummer entsteht.
AppleTalk unterscheidet zwischen erweiterten und nicht-erweiterten Netzen. In nicht-erweiterten Netzen wie LocalTalk ist jede Node-Nummer eindeutig. In erweiterten Netzen wie EtherTalk und TokenTalk ist jede Netzwerk-Node-Kombination eindeutig.

Drucker

Von 1986 bis 1988 wurde von Apple Computer der LaserWriter vertrieben. Dieser Laser-Drucker war speziell für die Zielgruppe des Mittelstands gedacht und wurde als Ausgabegerät neben vielen Macintosh Rechnern eingesetzt. Die Kombination Mac und LaserWriter war damals sehr erfolgreich und brachte Apple einen wirtschaftlichen Aufschwung.
Der LaserWriter hat einen eigenen 68000 Prozessor, getaktet mit 12 MHz, und einige Rom-Bausteine, die Adobe Postscript Code enthalten, integriert. Somit war er der ersten Postscript-Drucker den es auf dem Markt zu kaufen gab.
Angeschlossen wurde der LaserWriter entweder über eine serielle Schnittstelle (DB-25) oder über die AppleTalk Schnittstelle (DB-9). Der Laserdrucker druckt 8 Seiten pro Minute.



2.2 Software

   

2.2.1 Betriebssystem

   

2.2.1.1 Resourcen

Im Gegensatz zu anderen Betriebssystemen sind beim Mac alle Dateien zweigeteilt in einen Datenzweig und einen Resourcenzweig (engl. resource = Hilfsmittel). Obwohl man das in Verwaltungstools wie dem Finder nie sieht, können diese beiden Teile tatsächlich auch an verschiedenen Orten eines Datenträgers abgelegt sein.
Der Resourcen-Zweig enthält unveränderliche Daten, bei einem Programm z.B. Dialoge, Fenster, Menüs, Programmcode.
Der Daten-Zweig enthält die veränderlichen Daten, bei einem Dokument also Text, Formate, Bilder, ect.
Bei einem Programm etwa, das ja keine veränderlichen Daten enthält, ist der Daten-Zweig (fast) leer, während bei einem Dokument der Resourcen-Zweig (fast) nichts enthält.

Auch die Speicherverwaltung wird über die Resourcen realisiert. Wenn genügend Speicher vorhanden ist werden Resourcen komplett in den Speicher geladen. Ist eine Resouce zu groß oder der Speicher knapp werden die Resourcen in kleinere Segmente zerteilt und nur die momentan benötigten Teile geladen.


2.2.1.2 QuickDraw

Eine der berühmtesten Eigenschaften des Macintosh ist dessen Grafikfähigkeit, die dem leistungsstarken und flexiblen Grafiktreiber QuickDraw zu verdanken ist. QuickDraw wurde von Andy Herzfield und Bill Atkinson in den frühen 80ern geschrieben, und basiert auf LisaDraw.

QuickDraw hat eine basis Datenstruktur genannt graphicsPort oder Grafport. Diese Struktur definiert ein Zeichenbereich worin Objekte dargestellt werden können.
Mit Grafport wird auch ein Koordinatensystem definiert. Dieses Koordinatensystem geht von dem Punkt -32767,-32767 links oben bis 32767,32767 rechts unten. Der reale Schirm hat seinen Nullpunkt in der linken, oberen Ecke. Jedes Fenster hat sein eigenes Koordinatensystem mit dem Nullpunkt links oben.

Ca. 20% aller vorhandenen Betriebssystem-Routinen sind QuickDraw-Routinen, was bedeuted dass alles was man auf einem Macintosh am Bildschirm sieht mit QuickDraw gezeichnet wurde. Dazu gehören einfache Grafikroutinen zum Zeichnen von Punkten, Linien, Flächen(eckig und rund)und Schrift aber auch komplexere Routinen. Ein wichtiger Mechanismus, welcher zum Darstellen komplexerer Gebilde dient, ist das "abspielen" vorher "aufgezeichneter" Befehlssequenzen, welche zusammen Picture genannt werden. Dieses Picture kann im Arbeitsspeicher oder auch auf Platte bzw. Diskette abgespeichert werden.
Später kamen mit Colour-QuickDraw, QuickDraw-GX und QuickDraw-3D einige wichtige Erweiterungen dazu.


2.2.1.3 Systemtools

Finder/MiniFinder

Der Finder ist das Standartprogramm, gestartet vom Macintosh Betriebssystem, das für die gesamte Verwaltung von Dateien, Laufwerken, Netzwerk-Inhalte und das Ausführen von anderen Programmen verantwortlich ist. Der Finder ist vergleichbar mit der Shell in anderen Betriebssystemen, wie etwa Unix, mit dem Unterschied dass der Finder eine Gui hat. Er wurde mit dem allerersten Macintoshcomputer eingeführt, wurde aber, mit dem Wechsel zum UNIX basierenden Betriebssystem Mac-OS X, eine kompletten Generalüberholung unterzogen.
Da der, für damalige Verhältnisse, relative grosse Finder oft kostbaren Speicherplatz wegnahm, wurde eine schlankere Version, der MiniFinder entwickelt. Er ist, im Gegensatz zum Finder mit 50 KByte, nur 5 KByte gross und enthält lediglich Routinen zum Auswählen und Starten anderer Programme. Alle anderen Routinen zum Verwalten der vielen Ordner und Fenster, zum Kopieren und zum Abfragen weiterführender Datei-Informationen wurden weggelassen.
Nach dem Starten eines Macintosh Rechners ist der Finder das erste sichtbare Programm, womit er wesentlich zum Erscheinungsbild des Macintosh beiträgt.

Resoucen-Editor

 

Das zweitwichtigste Systemtool auf dem Macintosh-Rechner ist ein Resourcen-Editor.
Das erste Programm, mit dem man überhaupt Resourcen modifizieren konnte, war der "Resource Mover". Mit diesem Tool war es aber nur möglich Resourcen zwischen verschiedenen Dateien zu verschieben, mehr aber auch nicht.
Nachdem aber viele Anwender erkannten, wie nützlich es war die Resourcen zu bearbeiten, begann Apple "echte" Resourcen Editoren zu schreiben, mit denen man Resoucen wie Icons, Dialogboxen, Zeichensätze, etc. auch modifizieren kann. Zunächst gab es für jede Resouce einen eigenen Editor, doch schnell wurden Universalprogramme entwickelt, welche eine Vielzahl von Resourcen bearbeiten konnten.
Die zwei ersten Universalprogramme die es gab waren ResEd und REdit. Die Funktionalität beider Tools ist sehr ähnlich.