Panel frontal

En las primeras computadoras electrónicas se utilizaba un panel frontal para visualizar y permitir la alteración del estado de los registros y la memoria internos de la máquina. El panel frontal generalmente constaba de conjuntos de lámparas indicadoras, pantallas de dígitos y símbolos, interruptores de palanca, diales y botones pulsadores montados sobre una placa frontal de chapa metálica. En las primeras máquinas, también podían estar presentes los CRT (como un osciloscopio o, por ejemplo, para reflejar el contenido de la memoria del tubo Williams-Kilburn). Antes del desarrollo de las consolas de sistema CRT, muchas computadoras, como la IBM 1620, tenían máquinas de escribir de consola.

Por lo general, el contenido de uno o más registros de hardware se representaba mediante una fila de luces, lo que permitía leer el contenido directamente cuando la máquina estaba detenida. Los interruptores permitían la entrada directa de datos y valores de dirección en los registros o la memoria.

En algunas máquinas, ciertas luces e interruptores estaban reservados para su uso bajo el control del programa. A menudo se los denominaba indicadores de detección, luces de detección e interruptores de detección. Por ejemplo, el compilador Fortran original para el IBM 704 contenía instrucciones específicas para probar y manipular las luces y los interruptores de detección del 704. El programa solía utilizar estos interruptores para controlar un comportamiento opcional; por ejemplo, la información podía imprimirse solo si se configuraba un interruptor de detección en particular.

Los sistemas operativos diseñados para computadoras con luces intermitentes, por ejemplo, RSTS/E y RSX-11, con frecuencia hacían parpadear las luces del panel de una tarea inactiva de una manera reconocible. Los programadores de sistemas a menudo se familiarizaban con estos patrones de luces y podían saber a partir de ellos cuán ocupado estaba el sistema y, a veces, exactamente qué estaba haciendo en ese momento. El Programa de Control Maestro para el mainframe B6700 de Burroughs Corporation mostraba una letra mayúscula grande "B" cuando el sistema estaba inactivo.

Los interruptores y las luces requerían pocos circuitos lógicos adicionales y, por lo general, ningún soporte de software, lo que era importante cuando los componentes de hardware lógico eran costosos y el software a menudo era limitado.

Mientras que otras máquinas de su época tenían elaborados paneles frontales para controlarlas, la 6600 sólo tiene un panel de inicio sin salida. Hay una consola de sistema CRT dual, pero está controlada por el código del sistema operativo en un procesador periférico y no controla ni muestra el hardware directamente.

Las primeras microcomputadoras, como la Altair 8800 de 1975, también dependían de paneles frontales, pero desde la introducción de la Apple II, la TRS-80 y la Commodore PET durante el auge de las computadoras hogareñas en 1977, la gran mayoría de las microcomputadoras venían con teclados y conexiones para pantallas de televisión u otros monitores.

Un operador utilizaría el panel frontal para iniciar la computadora, depurar programas en ejecución y detectar fallas de hardware.

Muchas computadoras tenían controles, por ejemplo, botones, diales, teclados, interruptores de palanca, para ingresar direcciones, controles para mostrar los datos en una dirección y controles para modificar el contenido de almacenamiento. Estos se usaban típicamente para iniciar y depurar.

Normalmente, el operador tenía un procedimiento escrito que contenía una serie corta de instrucciones de arranque que debía introducir manualmente mediante, por ejemplo, diales, teclado o interruptores. Primero, el operador, por ejemplo, presionaba el interruptor de dirección e introducía la dirección. Para facilitar la entrada y la lectura, en algunas computadoras (como la DEC PDP-8 o la MITS Altair 8800) los dígitos binarios se agrupaban en grupos de tres o cuatro en el panel frontal, y cada grupo de luces o interruptores representaba un solo dígito octal (entre 0 y 7) o hexadecimal (entre 0 y F). Algunas computadoras decimales, por ejemplo, la IBM 1620, utilizaban decimal codificado en binario para las direcciones de memoria.

A continuación, el operador introduciría el valor previsto para esa dirección. Después de introducir varias de estas instrucciones (algunas computadoras tenían un botón de depósito siguiente, que depositaba los valores subsiguientes en direcciones subsiguientes, lo que liberaba al operador de tener que introducir direcciones subsiguientes), el operador fijaba la dirección de inicio del programa de arranque y pulsaba el interruptor de ejecución para comenzar la ejecución del programa. El programa de arranque normalmente leía un programa algo más largo de una cinta de papel perforada, tarjetas perforadas, cinta magnética, tambor o disco que, a su vez, cargaba el sistema operativo desde el disco.

Algunas máquinas aceleraban el proceso de arranque al permitir que el operador configurara los controles para que contuvieran una o dos instrucciones en lenguaje de máquina y luego ejecutara directamente esas instrucciones. Otras máquinas permitían que los dispositivos de E/S se controlaran explícitamente desde el panel frontal (por ejemplo, "Read-In Preset" en el PDP-10 o el acceso a dispositivos de E/S asignados a la memoria en un PDP-11). Algunas máquinas también contenían varios programas de arranque en ROM y todo lo que se requería para arrancar el sistema era iniciarlo a ejecutarse en la dirección del programa ROM correcto.

Los paneles frontales se utilizaban a menudo para depurar programas cuando el soporte operativo era limitado y la mayoría de los programas se ejecutaban en modo independiente. Normalmente, un interruptor en el panel frontal podía hacer que la computadora ejecutara un solo paso, es decir, ejecutara una sola instrucción y se detuviera hasta que el programador presionara un botón para ejecutar la siguiente instrucción. Se podía configurar una parada de dirección para detener un programa en ejecución cuando intentaba ejecutar una instrucción o acceder a datos en una dirección específica. El contenido de los registros y la memoria se mostraba en las luces del panel frontal. El programador podía leer y alterar el contenido de los registros, cambiar las instrucciones del programa o los datos en la memoria o forzar una bifurcación a otra sección del código.

Cuando la multiprogramación se convirtió en la norma, ya no era aceptable utilizar una máquina entera para la depuración, salvo en situaciones especiales. Se escribieron programas llamados depuradores, que proporcionaban al programador el equivalente a las funciones del panel frontal sin necesidad de utilizar toda la máquina.

Para divertirse, los programadores aburridos creaban programas para mostrar espectáculos de luces animadas. A finales de los años 60 y principios de los 70, los paneles frontales eran de colores muy brillantes. A finales de los 70 y principios de los 80, las ROM de arranque se volvieron comunes. Como las computadoras podían usarlas para iniciarse por sí mismas sin la intervención del operador, la mayoría de las computadoras se construyeron sin un panel de interruptores frontal. Las calculadoras de alta potencia, como la HP 9830 basada en ROM, estuvieron entre las primeras computadoras en prescindir de los paneles frontales y los operadores.

Enormes bancos de "luces intermitentes" y "bombillas de soplado" aparecieron en la televisión y en el cine como la imagen popular de la "computadora" durante los años 1950 a 1970. (Una Burroughs B205 se utilizó como utilería de Hollywood para muchos de estos programas).

El siguiente procedimiento permitiría arrancar un sistema PDP-8 a partir de un disco magnético de cabezal móvil RK05:

1. Asegurar que la máquina se detenga reduciendo y levantando la máquina Halt interruptor; el panel frontal "RUN" la luz debe apagarse.
2. Establecer los 12 conmutadores de datos a 0030 (Dirección Octal 30), deprimir Dirección de carga Cambiar. Las luces de dirección cambiarán a "0030".
3. Establecer los interruptores a 6743, elevar el Depósito cambia. Las luces de datos mostrarán esta instrucción.
4. Establecer los interruptores a 5031, elevar el Depósito cambia. Las luces de datos mostrarán esta instrucción.
5. Ajuste los interruptores a 0030 (dirección Octal 30), deprimente Dirección de carga cambia. Las luces de la dirección cambiarán a "0030".
6. Deprisa. Despejado Cambiar.
7. Deprisa. Continuar cambia. La luz "RUN" iluminará y el sistema operativo en el disco será arrancado.

Este proceso funciona depositando un programa simple de dos instrucciones en la memoria y ejecutándolo. La primera instrucción ordena al controlador de disco que comience a leer el disco desde la dirección de disco actual a la dirección de memoria actual. La segunda instrucción es una instrucción JMP que salta a sí misma sin fin. Cuando se presiona "Borrar", la dirección de disco actual del controlador de disco se establece en el sector 0 y su dirección de memoria actual se establece en la ubicación de memoria 0000. Cuando se ordena la lectura, el programa almacenado en el sector 0 del disco se superpone al programa de arranque y, una vez que se superpone la instrucción JMP, el programa de disco toma el control de la máquina.