IBM PC 5150 compie 45 anni: perché il computer del 1981 vive ancora nei PC moderni

Presentato il 12 agosto 1981, IBM PC 5150 non fu il primo personal computer della storia e neppure il primo sistema IBM che potesse ambire a quella definizione. Eppure è la macchina dalla quale discende buona parte dell’idea moderna di PC: processore x86, componenti relativamente standard, schede di espansione, sistema operativo fornito da Microsoft e un’architettura che altri produttori si affrettarono a replicare.

Anche la tastiera contribuì a costruire l’identità dell’IBM PC: il modello a 83 tasti associato al 5150, oggi generalmente chiamato Model F/XT, adottava una soluzione elettromeccanica sofisticata.

IBM presentò il 5150 a New York con un prezzo base di 1.565 dollari: quella configurazione disponeva di appena 16 KB di RAM e non comprendeva alcuna unità disco. Il processore era un Intel 8088 a 4,77 MHz. Secondo la ricostruzione storica della stessa IBM, nei primi due anni l’azienda superò 750.000 unità vendute. Numeri notevoli per un prodotto sviluppato in circa 12 mesi da un piccolo gruppo che aveva ricevuto il compito di reagire a un mercato dei microcomputer già popolato da Apple, Tandy, Commodore e molti altri nomi.

Dietro il debutto dell’IBM PC 5150 c’erano però anni di esperimenti, il lavoro sul System/23 Datamaster, una decisione insolita di affidarsi a componenti disponibili sul mercato e una tastiera che anticipava alcune caratteristiche destinate a sopravvivere molto più a lungo del computer cui era collegata.

Prima del PC 5150 IBM aveva già sperimentato il personal computing

IBM aveva già realizzato il 5100 Portable Computer, presentato nel 1975, seguito dai sistemi 5110 e 5120. Ancora prima, nel 1973, il laboratorio IBM di Palo Alto aveva sviluppato SCAMP, acronimo di Special Computer APL Machine Portable: un prototipo che condensava in dimensioni relativamente compatte capacità che, in quegli anni, richiedevano normalmente sistemi ben più ingombranti.

IBM 5100 pesava comunque decine di chilogrammi e aveva un prezzo che lo teneva lontano dal mercato domestico di massa. Era però un segnale importante: IBM stava cercando di ridurre dimensioni, complessità e dipendenza dai grandi sistemi centralizzati.

Come accennato in precedenza, una macchina che ebbe un peso enorme sulla nascita del 5150 fu il System/23 Datamaster. Arrivò sul mercato nel luglio 1981, appena poche settimane prima. Era un microcomputer destinato soprattutto alle piccole imprese, costruito attorno a un Intel 8085 e pensato per eseguire applicazioni aziendali scritte in BASIC. Riuniva in un unico grande involucro computer, monitor, tastiera e unità floppy da 8 pollici.

Datamaster aveva mostrato ai progettisti come costruire un microcomputer IBM utilizzando processori e controller Intel già disponibili anziché progettare internamente ogni sottosistema. Anche il bus di espansione e diversi componenti di supporto anticipavano alcune scelte del futuro PC.

Un IBM PC 5150 del 1981 (Fonte: IBM)

Project Chess: IBM decide di fare in un anno ciò che avrebbe richiesto molto più tempo

Nell’estate del 1980 William C. Lowe presentò ai vertici IBM la proposta per un computer relativamente economico destinato a imprese e privati. Il progetto ricevette il nome in codice Project Chess. Frank Cary, allora alla guida di IBM, autorizzò l’iniziativa imponendo però tempi incompatibili con i normali processi interni: il prodotto doveva nascere nell’arco di circa un anno.

Quando Lowe assunse un altro incarico, la responsabilità passò a Philip Donald “Don” Estridge: non c’era tempo per progettare internamente CPU, controller, periferiche e software. Servivano componenti già esistenti e fornitori esterni.

Gli schemi preliminari dell’agosto 1980 mostrano quanto presto furono definite alcune caratteristiche fondamentali del PC 5150: Intel 8088, cinque slot di espansione, codifica ASCII, tastiera separata e unità floppy. In una prima fase IBM valutò perfino un drive da 8 pollici, poi sostituito dai molto più pratici 5,25 pollici.

L’Intel 8088 apparteneva alla stessa famiglia a 16 bit dell’8086 e poteva indirizzare 1 MB; esternamente utilizzava però un bus dati a 8 bit. Per IBM significava poter costruire una scheda madre e un sottosistema di espansione meno costosi rispetto a una soluzione interamente a 16 bit, riutilizzando più facilmente componentistica già familiare.

Il 5150 non era davvero “aperto”, ma era documentato come pochi altri computer

Si sente spesso definire il PC IBM come una macchina ad “architettura aperta”. IBM non presentò il suo computer come un hardware open source nel significato odierno, né rinunciò alla proprietà intellettuale sul firmware. Fece però qualcosa di decisivo: impiegò una grande quantità di componenti standard e pubblicò documentazione tecnica estremamente dettagliata.

Il Technical Reference del Personal Computer permetteva a sviluppatori e produttori di periferiche di conoscere in profondità il funzionamento della macchina. IBM arrivò a pubblicare il listato del BIOS: il codice rimaneva protetto da copyright, ma l’interfaccia che il BIOS esponeva poteva essere studiata e riprodotta senza copiarne l’implementazione.

Aziende come Compaq ricrearono un BIOS compatibile ricorrendo al cosiddetto clean-room reverse engineering: un gruppo analizzava il comportamento richiesto, mentre programmatori che non avevano utilizzato il codice IBM realizzavano una nuova implementazione.

Una volta superato l’ostacolo del BIOS, replicare gran parte dell’hardware risultava relativamente semplice. CPU Intel, chip di supporto e dispositivi di memoria erano infatti prodotti acquistabili sul mercato. Microsoft, inoltre, poteva concedere MS-DOS in licenza anche ad altri costruttori. In pratica, il successo dell’IBM PC finì per ridurre il controllo di IBM sullo standard che aveva contribuito a creare.

Model F/XT: la tastiera che definì il primo IBM PC

La tastiera dell’IBM PC 5150, oggi conosciuta come Model F/XT, aveva 83 tasti e un layout molto diverso da quello moderno, ma la vera particolarità era la tecnologia buckling spring capacitiva. Premendo un tasto, una molla elicoidale collassava lateralmente e muoveva un piccolo elemento rilevato tramite variazioni di capacità elettrica: niente contatto diretto tra parti metalliche, quindi, ma una soluzione molto robusta, precisa e responsabile del caratteristico clic.

Rispetto alla tastiera integrata del Datamaster, IBM adottò per il PC un collegamento seriale con connettore DIN a 5 poli e l’invio di scan code, poi interpretati dal BIOS e dal software.

Il nome F/XT si diffuse soprattutto dopo l’arrivo dell’IBM PC/XT 5160 nel 1983, anche se la tastiera aveva debuttato già nel 1981 con il 5150.

La stessa tecnologia servì poi come base per numerose varianti IBM destinate a terminali, sistemi portatili e macchine speciali; la successiva Model M mantenne il principio della molla che collassa, ma sostituì il rilevamento capacitivo con membrane conduttive per ridurre costi e complessità.

Il vero lascito del PC IBM non appartiene più soltanto a IBM

A 45 anni di distanza, l’hardware è cambiato radicalmente: un moderno AMD Ryzen o un Intel Core è enormemente più complesso dell’8088 del 1981, PCI Express ha preso il posto dei primi bus di espansione a 8 bit, UEFI ha sostituito il BIOS classico e persino le tastiere USB comunicano con il computer attraverso protocolli che non hanno quasi più nulla in comune con l’interfaccia originale del PC.

Eppure la linea genealogica rimane riconoscibile. La famiglia di istruzioni x86 deriva dalla stessa architettura scelta per il PC; la retrocompatibilità è diventata un valore commerciale fondamentale; l’idea di un computer costruito combinando CPU, memoria, firmware, schede e periferiche di produttori differenti ha favorito un mercato nel quale nessuna singola azienda controlla completamente la piattaforma.

IBM non progettò necessariamente tutto guardando a un obiettivo di lungo periodo come missione primaria. Anzi, molte decisioni assunte all’epoca derivavano dalla necessità di arrivare sul mercato velocemente. Usare un processore Intel, acquistare software all’esterno, pubblicare documentazione tecnica approfondita e affidarsi a componenti standard erano soprattutto modi per comprimere i tempi di sviluppo. Il mercato dei PC IBM compatibili trasformò quelle “scorciatoie” impiegate da Big Blue nei pilastri di uno standard industriale.