Kompatibilität zwischen Computer-Familien

Über die allgemeine Kompatibilität von Computern

1. den Hauptprozessor (CPU): es gibt Familien von Prozessoren, die dieselben Maschinenbefehle verstehen, z.B. die Intel x86-Familie oder die Motorola 68000-Familie. Solange ein Prozessor derselben CPU-Familie angehört, können im Prinzip dieselben Programme darauf laufen. Programme für eine andere Prozessorfamilie sind grundsätzlich völlig unverständlich für einen Prozessor bzw. werden fehlinterpretiert.
   
   
2. die Adressierungslage und Organisation des Speichers: Speicher (RAM und ROM) werden vom Prozessor mittels Adressen angesprochen, diese Adressen kann man als Zahlen von 0 bis zu einer gewissen prozessorspezifischen Maximalzahl ansehen, diese theoretische Adressenmenge wird "Adressraum" genannt. Der wirklich vorhandene Speicher liegt innerhalb dieses Adressraums und deckt meist nur einen kleineren Teil dieses Adressraums ab - an welchen Adressen der wirkliche Speicher, z.B der des Video-RAM, zu finden ist, wird durch die Architektur des Computers bestimmt und ist damit Familien-spezifisch. Außerdem können - besonders im Video-RAM - auch Unterschiede in der Speicherorganisation bestehen, etwa in der Art, wie die Daten eines bestimmten Pixels dort untergebracht sind, z.B. bitweise getrennt in sog. "Bitplanes" oder zusammen in einem oder mehreren Byte.
   
   
3. die Typen der Peripherie-Prozessoren: diese Prozessoren existieren in vielfältigen Ausprägungen, von verschiedenen Herstellern, und in verschiedenen Modellreihen selbst innerhalb bestimmter Hersteller. All diese Prozessoren reagieren nur auf ihre spezifischen Befehle, die im allgemeinen bei jedem einzelnen Modell verschieden sind.
   
   
4. die Adressierungslage der Peripherie-Prozessoren: der Hauptprozessor kommuniziert mit Peripherie-Prozessoren über bestimmte, vom Architekt der Computerfamilie festgelegte Adressen, die dann "Hardware-Ports" bzw. "Port-Adressen" genannt werden. Selbst wenn derselbe Peripherieprozessor verwendet wird, können diese Port-Adressen bei verschiedenen Computerfamilien immer noch verschieden sein.
   
   
5. das BIOS: die Aufrufe an das BIOS haben ein vom Architekt des Computersystems festgelegtes Format. Welche Aufrufe es überhaupt gibt, und auch mit welchen Parametern diese Aufrufe versorgt werden müssen, damit sie richtig ausgeführt werden können, ist daher hochspezifisch ! Bei den IBM-Kompatiblen gibt es zwar verschiedene BIOS-Lieferanten, wie IBM, Phoenix, Award, usw., aber diese liefern alle ein IBM-kompatibles BIOS ! Das BIOS anderer Computerfamilien ist dagegen vollkommen anders und nicht IBM-kompatibel.
   
   
6. die Adressierungslage der BIOS-Routinen: alle BIOS-Routinen sowohl des Haupt-BIOS im Computer selbst als auch des Zusatz-BIOS auf Erweiterungskarten sind in ROM-Speicher untergebracht und befinden sich aus Sicht des Hauptprozessores an bestimmten Adressen. Diese Positionen müssen bei der Programmierung berücksichtigt werden (bei manchen Computerfamilien werden auch spezielle Exception-Signale bzw. Traps dazu verwendet, den Prozessor via hardwarespezifischer Spezialschaltung diese Adressen automatisch finden zu lassen).

FAZIT: Wenn also zwei Computer jeweils mit einem Prozessor derselben Familie ausgestattet sind (so dass sie dieselben Maschinenbefehle verstehen), ihre diversen RAM- und ROM-Speicher in denselben Adressierungslagen liegen (so dass die im Programm enthaltenen Adressen auch passen), wenn ferner alle ihre Peripherieprozessoren vom selben oder befehls-identischen Typ sind (und folglich die programmierten Befehle richtig interpretieren), und wenn sie auch alle an denselben Adressierungslagen zu finden sind, und schliesslich wenn das eingebaute BIOS der beiden Computer (und das Zusatz-BIOS auf ihren Erweiterungskarten) genau die gleichen Aufrufe versteht und die ROM-Routinen ebenfalls an denselben Adressen zu finden sind, d.h. beide über kompatibles BIOS verfügen, dann - und nur dann ! - sind die beiden Computer miteinander "Software-kompatibel" !

Dann kann man genau dieselbe Software auf beide Computer laden, und sie wird dann auch auf beiden gleichermaßen laufen. Wie schnell sie dort läuft, hängt dann nur noch von der Performance des jeweiligen Computers ab, das hat aber im allgemeinen keinen Einfluss auf die diese Kompatibilität - nur ganz spezielle, vom Timing abhängige Programme können durch unterschiedliche Computer-Performance Probleme verursachen.

Wenn wir nun verschiedene MSDOS-Computer-Familien miteinander vergleichen, so ist Folgendes festzustellen:

Daher sind die MSDOS-Versionen, die auf ihnen laufen, von Microsoft in Kooperation mit den jeweiligen Herstellerfirmen an diese Computerfamilien speziell angepasst worden. Es gibt also spezifische MSDOS-Versionen für die IBM-kompatiblen Computer, andere für die PC98-Familie, für die FMR-Familie, usw. Und zwar durch alle Versionsstufen hindurch, von MSDOS 2.1 bis hoch zu MSDOS 6.0 ! Und das gilt auch für die Windows-Versionen, von denen es bis inklusive Win98 SE und Win NT4.0 ebenfalls diese Computerfamilien-spezifischen Varianten gab - danach sind die japanischen MSDOS-Computerfamilien ja ausgestorben, so dass sich Microsoft nun - seit 1998 - auf die spezifische Variante für die IBM-Kompatiblen beschränken kann.

Ein Sonderfall ist übrigens die J3100-Familie, die einen nicht-japanischen und weitgehend IBM-kompatiblen Modus besaß, im japanischen Modus jedoch nicht IBM-kompatibel war, so dass in diesem Modus viele englische MSDOS-Programme nicht liefen. Ähnlich verhielt es sich auch bei den AX- und PS/55-Computern. Der noch ältere IBM JX Computer lief dagegen nur im nicht-IBM-kompatiblen japanischen Modus, während er technisch weitgehend seinem amerikanischen Vorbild "IBM PC Junior" glich.

So, und was ist dann mit zweitens ?

Nun, jenseits des Frage, ob ein Programm auf einem anderen Computer laufen kann, gibt es in der Regel noch viele andere Unterschiede zwischen verschiedenen Computerfamilien ! Zum Beispiel ...

• das verwendete Floppyformat kann ein anderes sein (PC98-HD-Floppies: 1232 KiB, IBM-HD-Floppies: 1440 KiB),
• das Bus-System und damit auch die Erweiterungsslots können verschieden sein (PC98: C-Bus, evtl. NESA-Bus; IBM-Kompatible: ISA-Bus, evtl. Microchannel/EISA-Bus; nur die jüngeren Vertreter beider Gattungen haben auch einen kompatiblen PCI-Bus),
• Kommunikationsschnittstellen können verschieden sein (z.B. Maus-Anschluss bei PC98: Busanschluss, bei den IBM-Kompatiblen: serieller Anschluss),
• die Stecker können verschieden sein (z.B. RS232C bei PC98: weiblicher DB25, bei den IBM-Kompatiblen: männlicher DB25 oder DB9),
• das Verhalten der Schnittstelle kann sich unterscheiden (z.B. das Hardware-Handshaking, die einstellbaren Baudraten),
• usw. usw.

Über den Einfluss des Betriebssystems auf die Kompatibilität:

Meist betrachtet man aber einen Computer nicht als bloße Hardware und Firmware (d.h. inklusive der ROM-Inhalte), sondern man rechnet üblicherweise noch ein besonderes ladbares Programm dazu, das sogenannte "Betriebssystem" (auf englisch: Operating System = OS) - und verkompliziert dadurch die Sache mit der Kompatibilität ein wenig:

Betriebssysteme liegen gewissermaßen als Puffer zwischen den Hardware-Gegebenheiten eines Computers und dem Anwendungsprogramm, der sog. Applikation. Kompatibilität aus Sicht einer Applikation ist also etwas anders als Kompatibilität schlechthin. Betriebssysteme gibt es in vielfältigen Varianten, manche davon decken alle Bedürfnesse einer Applikation ab, wie z.B. das Mac-OS oder Windows XP, andere sind eher als rudimentär anzusehen und decken nur manche Bedürfnisse einer Applikation ab, wie z.B. MSDOS.

MSDOS (MicroSoft Disk Operating System) deckt im Wesentlichen nur das Lesen von Daten von Festplatten oder Disketten ab, und das Schreiben von Daten auf dieselben, und bietet ansonsten nur die Möglichkeit, Tastendrucke des Benutzers abzuholen, und einfache, einfarbige Textausgaben Zeile für Zeile zu einem Ausgabegerät zu senden. Dieses sog. "Standard-Ausgabegerät" war früher eine elektrische Schreibmaschine vom Typ "Teletype", die die Tastendrucke des Benutzers zum Computer senden konnte, und andererseits Schreibbefehle von diesem entgegennahm, und zwar Zeile für Zeile, und diese dann auf die Endlos-Papierrolle hämmerte ... Farben oder Positionierungen auf einem Bildschirm, oder gar Graphik, waren da technisch gar nicht möglich gewesen.

Und Microsoft hat es damals auch nach dem Aufkommen von Bildschirmen und anderen Komponenten wie neuen Druckern nicht für nötig gehalten, DOS um Routinen für farbige und graphikfähige Bildschirme oder Drucker zu erweitern. Das hatte zur Folge, dass jedes "DOS-Programm" bzw. jede "DOS-Applikation", die z.B. einen schönen Bildschirm mit ein bisschen Farbe oder Graphik erzeugen will, oder irgendeine Nicht-Speicher-Komponente des Geräts ansprechen will, sich nicht auf DOS-Aufrufe beschränken konnte, sondern auch BIOS-Aufrufe und vielleicht auch Hardware-Direktzugriffe benutzen musste, um das Gewünschte zu erreichen ("hybride DOS-Applikation")! Und es kamen immer mehr Hersteller von Graphikkarten und anderen PC-Komponenten, und alle hatten ihre eigenen Controller, ihre eigenen Speicherorganisationen, ihr eigenes BIOS ! Erst sehr spät begannen Anstrengungen, wenigstens ein vereinheitlichtes Graphik-BIOS (das "VESA"-BIOS) zu entwickeln.

Innerhalb der sog. "DOS-Programme" gibt es daher nur ganz wenige "reine DOS-Programme": das sind diejenigen, die mit dem auskommen, was DOS bietet. Dazu gehören im wesentlichen die Kommandozeilenversionen von Compilern (Aufruf, dann Rückmeldung in ein paar Zeilen, der Rest ist Datei-Ein/Ausgabe), und einige wenige Tools mit simplen zeilenweisen Ausgaben. Wohl 99% der sog. "DOS-Programme" sind also in Wirklichkeit (hybride) DOS+BIOS- oder gar DOS+BIOS+Hardware-(zugreifende)-Programme und damit spezifisch für die jeweilige Computerfamilie.

Anders liegen die Verhältnisse, wenn man ein passendes "Alles-abdeckendes Betriebssystem" wie eine (Computerfamilien-spezifische) Windows-Variante bereits installiert hat, und nun von den Windows-Applikationen spricht: diese können sich ja mit allen Wünschen an die durch das Betriebssystem definierten Schnittstellen (API) wenden, um ihre Ziele zu erreichen. Und das Betriebssystem leitet diese Anforderungen weiter, manche an das eingebaute BIOS des Rechners, und andere an die durch das Betriebssystem festgelegten Treiber-Schnittstellen, und diese an die von den Herstellern der jeweiligen Hardware mitgelieferten Windows-Treiber, die dann wiederum spezifisch die Hardware und Peripherie-Prozessoren in ihrer Hardware ansprechen.
Auf diese Weise bleiben die Hersteller-spezifischen Unterschiede vor den Applikationen verborgen, und Computer, die ohne das Betriebssystem als "inkompatibel" eingestuft werden müssten, erscheinen den Windows-Applikationen dagegen als "kompatibel".

Wenn also das spezielle MSDOS für eine bestimmte PC-Familie auf einem Computer installiert ist, wird eine "DOS-Applikation" nur dann korrekt laufen, wenn sie entweder genau für diese PC-Familie produziert wurde oder wenn es sich um eine der seltenen "reinen DOS-Applikationen" handelt, die auf allen Computern mit MSDOS laufen.

Wenn aber das spezielle WINDOWS für eine bestimmte PC-Familie auf einem Computer installiert ist, wird dieser Computer für fast alle Windows-Anwendungen kompatibel ! (jedenfalls solange keine Umlaute oder japanische Zeichen ins Spiel kommen, siehe unten)

DOS selbst und Windows selbst müssen in jedem Fall an die jeweilige PC-Familie angepasst sein - wer also schon mal versucht hat, ein IBM-kompatibles Windows (und das ist das einzige, was man in Europa und Amerika überhaupt kriegen kann) auf einem Mitglied der NEC PC9800-Familie zu installieren, weiß spätestens jetzt, warum sein Versuch von vornherein zum Scheitern verurteilt war.

Nicht von Computern, sondern nur von Applikationen (Programmen) kann man also sagen, sie seien "DOS-kompatibel" oder "WINDOWS-kompatibel".

Über den Einfluss des Japanischen auf die Kompatibilität:

Japanisch ist eine Sprache, für deren Schrift Tausende verschiedener Schriftzeichen gebraucht werden, was nur durch einen durchgehend 16-bittigen Code wie z.B. Unicode, oder durch einen teilweise 16-bittigen Code wie den in Japan weitverbreiteten Shift/JIS-Code realisiert werden kann. Das bedeutet besondere Hardware-Anforderungen, falls Japanisch auch im Textmodus dargestellt werden können soll, und in jedem Falle besondere Software-Anforderungen, wie z.B. ein besonderes Eingabesystem für die japanische Schrift (d.h. ein Programm, das Tasteneingaben interaktiv in die eigentlich gemeinten japanischen Zeichen um-interpretiert). Die japanische Schrift wird in IBM-kompatiblen PC nicht durch Hardware unterstützt - folglich muss bei diesen das Betriebssystem diesen Mangel durch Software-Massnahmen ausgleichen.

Auf der Betriebssystem-Ebene sind sowohl für die Eingabe von Japanisch als auch für die Ausgabe von japanischer Schrift zusätzliche Schnittstellen-Funktionen definiert - leider enthalten aber die meisten amerikanischen und europäischen Betriebssystem-Varianten von Windows die dafür nötigen Software-Anteile nicht. Erst seit Windows XP scheint Microsoft dieses Problem konsequenter anzugehen und konfiguriert z.B. den Internet Explorer jetzt so, dass man eine japanische WWW-Seite, auf die man vielleicht zufällig stößt, sich wenigstens anzeigen lassen kann, ohne vorher zusätzliche Software-Komponenten installieren zu müssen.

Daraus folgt, dass englisch geschriebene Windows-Software problemlos auf einem japanischen Windows-System laufen kann, aber japanische Software (aufgrund der zusätzlichen Schnittstellen) nicht ohne weiteres auf einem englischen oder deutschen Windows-System, falls es älter als Windows XP ist. Für manche frühere Windows-Versionen gibt es allerdings nachzuinstallierende Software-Teile wie Fonts, Tastaturtreiber, japanisches Eingabesystem etc., mit denen man sich behelfen kann, wenn man nicht gleich eine komplette japanische Windows-Variante installieren möchte.

Über Floppy-Kompatibilität:

Dass Floppies, die von Computern ganz verschiedener Computerfamilien beschrieben sind, oft inkompatibel sind, weil ihre Hersteller eben ihre eigenen Formate verwenden, verwundert nicht. Dass jedoch auch Floppies, die von verschiedenen DOS/Windows-Computerfamilien stammen, oft untereinander inkompatibel sind, verwundert schon eher, denn die Floppyformate werden ja durch das Betriebssystem bestimmt, und das ist bei diesen ja MSDOS bzw. Windows. Das Problem entsteht dadurch, dass zwar das Betriebssystem bezüglich der Sektorgrößen und anderer physikalischen Festlegungen meist ziemlich tolerant ist (das gilt auch schon für MSDOS), die Computerhersteller aber ihren Computern Floppycontroller verpassen, die keineswegs alle denkbaren, sondern eben nur ganz bestimmte Formate realisieren können, und die verschiedenen Computerfamilien verwenden halt nun mal auch verschiedene Floppy-Controller ...

Betrachten wir einmal die drei Computerfamilien IBM-Kompatible, PC98-Kompatible und J3100-Kompatible:

Bei IBM-Kompatiblen gibt es für die älteren 5.25 Zoll grossen "Mini Floppy Disks" (HD) das sog. "1.2 MB-Format" und für die 3.5 Zoll kleinen "Micro Floppy Disks" (HD) das sog. "1.44 MB-Format". Das erstere benutzt pro Oberfläche 80 Spuren mit je 15 Sektoren zu je 512 Byte netto, also 1200 KiB (=1.17 MiB) auf einer Scheibe, das letztere Format verwendet 80 Spuren mit je 18 Sektoren zu je 512 Byte netto, also 1440 KiB (=1.4 MiB) und eine Rotationsgeschwindigkeit von 300 Umdrehungen pro Minute.

Bei PC98-Kompatiblen wird sowohl für die 5.25 Zoll grossen als auch für die 3.5 Zoll kleinen Scheiben (jeweils HD) dasselbe Format verwendet, und das heißt pro Oberfläche 77 Spuren mit je 8 Sektoren zu je 1024 Byte netto, bei 360 Umdrehungen pro Minute. Damit haben also auf einer Floppy 1232 KiB (=1.2 MiB) Platz - dies nennen die Japaner mit ihrem ausgeprägten Hang zum Abrunden "1-MB-Format", obwohl es 32 KiB mehr als das sog. "1.2-MB-Format" der IBM-Kompatiblen bietet.

Bei J3100-Kompatiblen wird ebenfalls für die 5.25 Zoll grossen und die 3.5 Zoll kleinen Scheiben (jeweils HD) dasselbe Format verwendet, aber genau das, das bei den IBM-Kompatiblen nur für die 5.25" großen Floppies Anwendung findet ...

Kurz gesagt: wenn man je eine 3.5 Zoll HD-Diskette eines IBM-kompatiblen, eines PC98-kompatiblen, und eines J3100-kompatiblen MSDOS-Computers in der Hand hält, dann hat die erste 1440 KiB, die zweite 1232 KiB, und die dritte 1200 KiB. Und das ist auch so, wenn auf allen drei Computern Windows installiert sein sollte ! Früher stieß man damit fast immer an die Grenzen der eigenen Computerfamilie und konnte die "fremde" Diskette einfach nicht lesen - später standen die Chancen etwas besser, weil sich nach und nach die sog. "Triple-Mode-Laufwerke" verbreitet haben. Und heute stehen wir in so einem Fall meistens vor einem neuen Problem, denn jetzt muss man erst mal einen Computer suchen gehen, der noch ein Floppylaufwerk hat ... ;-)

Wegen der früher marktbeherrschenden Stellung der PC98-Kompatiblen in Japan haben übrigens manche Hersteller anderer japanischer Computerfamilien für ihre Computer dasselbe Floppyformat (77 Spuren mit je 8 Sektoren zu 1024 Byte) übernommen, dies gilt z.B. für die Fujitsu FM-R und Fujitsu FM-Towns Familie. Und manche japanischen IBM-kompatiblen Klapprechner sind (oft ohne dass ihre deutsche Besitzer dies ahnen) zusätzlich mit einem PC98-Kompatibilitätsmodus (und einem dazu passenden Triple-Mode-Floppylaufwerk) ausgestattet, so dass sie eine PC98-formatierte Floppy ebenfalls erkennen und lesen können - während der deutsche Arbeitsplatzrechner (z.B. mit deutschem Windows XP) eventuell kläglich daran scheitert und die Floppy für "unformatiert" erklärt...

Hier ein kleiner Praxistipp: das Inkompatibilitätsproblem zwischen der PC98-Familie und der IBM-Familie kann man dadurch umgehen, dass man auf das ältere Double-Density-Format mit 720 KiB (80 Spuren mit je 9 Sektoren zu 512 Byte) ausweicht, das war bei beiden Familien identisch definiert. Zwischen der FMR-Familie und der IBM-Familie muss man dagegen auf das noch ältere Double-Density-Format mit 640 KiB Format ausweichen (80 Spuren je 8 Sektoren zu 512 Byte) ... Sollte man keine 3.5"-DD-Diskette mehr auftreiben, genügt es, bei einer 3.5 Zoll HD-Diskette das "High-Density-Markierungs-Loch" (das unveränderlich immer offene Loch rechts unten) hinten und vorn mit undurchsichtigen Stickern zu überkleben, und schon kann die Diskette im (kompatiblen) Double-Density-Format formatiert werden.

Und noch ein Hinweis zur X68000-Familie: diese Computer haben zwar eine Motorola-68000 CPU und stehen wegen ihres ganz andersartigen Maschinencodes den MSDOS-Computerfamilien ziemlich fern, dennoch benutzen sie auf ihren Disketten (sowohl 5.25 Zoll als auch 3.5 Zoll) fast genau dasselbe Format wie die PC98-Kompatiblen (und die Fujitsu FM-R- und FM-Towns-Kompatiblen), allerdings mit zwei Unterschieden: erstens die Dateinamenlänge und zweitens die Groß- und Kleinschreibung der Dateinamen. Beim alten MSDOS waren Dateinamen auf acht Zeichen vor dem Punkt beschränkt, die Extension hatte maximal drei Zeichen. Bei Human68K (dem Betriebssystem der X68000-Familie) kann der Namensteil vor dem Punkt jedoch bis zu 18 Zeichen lang sein, und zwar ohne sog. "extended directory entries" ! Für diese wundersame Verlängerung werden die in den alten MSDOS-Directory-Einträgen brachliegenden 10 Byte verwendet. Außerdem sieht Human68K Groß- und Kleinbuchstaben als verschieden an und speichert sie auch in den Directory-Einträgen ab. Dadurch kann es passieren, dass MSDOS beim Lesen einer X68000-Diskette Probleme bekommt, wenn dort Dateien abgespeichert sind, deren Namen sich erst nach dem achten Zeichen vor dem Punkt unterscheiden (also in dem Teil, den MSDOS nicht sieht), oder Dateien mit Kleinbuchstaben im Namen. Wenn man das weiss, kann man natürlich auf einem X68000 die Dateinamen so wählen, dass MSDOS hinterher beim Lesen keine Probleme bekommt und so zwischen dem X68000 und einem MSDOS-Computer, der das PC98-HD-Diskettenformat unterstützt, per Floppy Daten austauschen. (Programm-Austausch macht hier schon wegen der grundverschiedenen CPU-Familien keinen Sinn.)

DISCLAIMER: Alle Angaben auf dieser Seite erfolgen nach bestem Wissen, jedoch ohne Gewähr.
Dies ist eine nicht-kommerzielle Fan-Website

© 2005 Elmar Dünßer (Duensser)