Tektronix 4010

Tektronix 4010シリーズはテクトロニクス社によって開発された直視型双安定ストレージチューブの技術に基づくテキストおよびグラフィックコンピュータ端末のシリーズである。

シリーズは1970年代に発表されたが、最もよく知られているのは11インチ4010と19インチ4014で、あまり人気のない25インチ4016もあった。

1970年代から1980年代初頭にかけてCAD市場で広く使用されていた低コストのCAD端末である。

4000シリーズは、画面上の表示を維持するために追加の電子機器が必要なかったため、IBM2250などの以前のグラフィックス端末よりもはるかに安価だった。

描画された画像は意図的に消去されるまで画面に表示され続けたので1970年代には非常に高価だった画像を保存するためのコンピュータメモリが不要になる利点があった。

このシリーズは、1980年代に安価なグラフィックワークステーションが発表されるまで人気があった。これらの新しいグラフィックスワークステーションは、半導体メモリーが安価になるにつれて手頃な価格になったラスターディスプレイと専用スクリーンバッファを使用する方式に置きかわった。

歴史 
テクトロニクス社の直視型双安定ストレージチューブは1963年に同社のオシロスコープ製品である Tektronix 564 で使用され、オシロスコープ以外での最初の採用は1968年に発売された汎用モニター Tektronix 601 であった。この600シリーズのモニターを元にした様々なグラフィクス端末が開発された。その中には、MITのProject MAC や、11インチ型の Textronix 611 を使用したディジタルイクイップメントコーポレーション社の KV8I（後にKV8E）が含まれる。こうしたディスプレイ製品群はCRTと関連する基本的な電子部品のみから構成され、望みの表示画面を得るためにCRTの信号線を直接駆動するのはホストコンピューター上で動作するソフトウェアの役目だった。

テクトロニクスは、1969年に4002を導入し、1971年に更新された4002Aを導入して、ターミナル市場に参入することを決定しました。後者は1973年に9,400ドル（ ドル）で販売され、150ドルのホストアダプターが必要でした。 これらは以前のサードパーティ端末と同様であり、基本的に、ストレージチューブの1つを、ホストからの命令をデコードして制御入力に変換するために必要な回路と組み合わせています。ただし、4002には、画面の一部のみがストレージチューブであり、通常の更新ベースの描画用に小さなセクションが確保されているという独自の機能がありました。この領域は、ステータスメッセージとコマンドの入力に使用されました。ラスタースキャンハードウェアやメモリの形式が含まれていなかったため、ちらつきを減らすのに十分な速さでこの領域を更新するのはホストコンピュータ次第でした。 

1972年以降、4002は最初に置き換えられ、次に4010に置き換えられた。多くの変更と簡素化により、さらに安価になり、当初は3,950ドル（2020の価値でドル相当）、ホストアダプター用に290ドルでリリースされた。 4010シリーズの他のモデルには、小文字を追加した4012、およびAPL文字セットを備えた4013が含まれていた。これらは、ベースモデル4010にも追加できるプラグインボードを使用して実装された。 1980年代に、RS-232ポートを内蔵し、多くの機能が不足しているバージョンが4006としてリリースされました。これは、机に収まるほど小さく、1980年には2,995ドル（2020の価値でドル相当）で販売された。

4014は1974年に8,450ドル（2020の価値でドル相当）で製品ラインナップに加わり、より大きな19インチの画面とより人間工学的なレイアウトが導入された。さまざまな新機能も備えていたため、多くの状況ではるかに効果的であり、特にコンピューター支援設計（CAD）の使用で一般的になりました。アップグレードは非常に広範であるため、4014シリーズは4010とは別の製品ラインナップまたはファミリー全体の標準モデルと見なされることがあります。 4015は、4013のAPLカードを備えた4014でした。  1979年に導入された4016は、25インチの画面と、はるかに大きな画面サイズを提供するための多少異なる機械的レイアウトを備えたバージョンでした。それははるかに高価で、基本モデルは1980年に19,500ドル（ 2020の価値で61249ドル相当）

これらのモデルの一部またはすべてで動作するさまざまな周辺機器が利用可能でした。 4010で導入された最初の行には、グラフィックプリンターである4610ハードコピーユニットが含まれていました。 これは、モニターのシステムを使用してディスプレイを1行ずつスキャンし、プリンターに送信して、高さ1行のCRTが感熱紙に画像を複製した。 通常は3,550ドルで販売されており、3,950ドルのバージョンでは、4台の端末間でプリンターを共有できました。プリンタアダプタは4010にプリインストールされて4010-1になり、4012と4013の両方にプリインストールされましたが、これを示すために-1表記を使用していないようです。 4631は、シートフィーダーと高速を備えた4610のバージョンでした。適切に装備された4014はIEEE 488規格の4662インタラクティブデジタルプロッタや4663Cサイズバージョンなどの拡張カードを介してプロッターを駆動することもできる。プロッターは、グラフィックデータに埋め込むことができる色付きのペン選択を提供した。

ストレージの場合、システムはホストから受信した文字のストリームを書き出して、ローカルで再生して表示を再作成できるようにします。ストレージオプションには、4911紙テープ、Sykes TT120メカニズムに基づくカセットテープを使用する4912 後にQuarter Inch Cartridgeデジタルテープを利用できる4923が追加された。 

ラインの他のデバイスには、4002に十字線を描いた4901および4903インタラクティブグラフィックユニットが含まれていましたが、後に後のモデル alpha2]および4951ジョイスティックに組み込まれました。 元々611用に開発された4551ライトペンも使用できます。

4010シリーズは、2つのセルフホストシステムの端末としても使用された。 Tektronix 4050シリーズは、内部プロセッサとDC300テープユニットを備えた4010または4014を使用して、シンプルなデスクトップユニットを作成しました。元の4010ベースの4051には8ビットプロセッサ、4052には16ビットプロセッサ、4054には4014画面と4052ロジックを組み合わせた3つのモデルがありました。 4081は、Interdata 7/16ミニコンピューターがオフィスデスクに組み込まれたバージョンであり、使用が制限されていた。 テクトロニクス社は、ストレージチューブをOEM販売し続け、19インチバージョンはGMA101および102（前者は描画速度の約2倍）、25インチはGMA125として販売した。

Tektronixは、数値のリストなどの単純な入力をグラフのようなグラフィック表示に変換するPLOT10として知られるFORTRANのグラフィックルーチンのセットも販売した。  もう1つの一般的な解決策は、4010で実行するように適合されたDISSPLAシステムでした。

グラフィックを端末に送信するためのコマンド形式は非常に単純で、すぐに他の多くの端末ベンダーによってコピーされました。これらは後にラスタースキャンディスプレイを使用する従来のビデオ端末に移行しましたが、一般的に解像度は低く、おそらく4010の半分でした。  これらの多くは、元の4010コマンドセットに色を追加したTektronix4105ラスタースキャン端末からのカラーコードも理解していました。このエミュレーションは、今日まで新しい端末で使用およびコピーされ続けています。 NCSA Telnet およびxtermは、4014（ xterm -t ）をエミュレートします。

基本コンセプト 
従来のビデオディスプレイは、時間内の単一のスナップショットを表す一連の画像またはフレームで構成されている。フレームが十分な速さで更新されると、それらの連続的な画像の変化は錯覚により動いて見える。コンピューターのディスプレイは、画像は一般に長期時間静止しているため通常のテレビ管はコンピューターのディスプレイには不適切になる。解決策は、追加のハードウェアとコンピュータメモリを使用して、各更新の間にイメージを保存することで、これはVRAMのフレームバッファと呼ばれる仕組みです。

1960年代は磁気コアメモリが非常に高価で、通常は1ビットあたり1セントで販売されていた。テキストの画面を80列x25行で7ビットASCIIを使用して保存する場合、80 x 25 x7ビット= 14,000ビットが必要になり、端末の価格が高額になる。端末がグラフィックスを表示する必要がある場合、コストはさらに高くなります。たとえば、1024 x 768の解像度で1ビットポイント（オン/オフ）をサポートするグラフィックス端末は、1024 x 768 x1ビット= 786,432ビットのメモリを必要とし、接続先のコンピュータのコストよりも多くなる可能性があります。必要なメモリ量を削減するための1つの解決策は、画像を点ではなく線で表すことでした。この場合、エンドポイントのみをメモリに保存する必要があり、追加のハードウェアがエンドポイント間に描画して表示を生成します。同じ1,024の解像度空間内の座標には10ビット（2 10 ）が必要です。したがって、ディスプレイが合計1000行を保持できる場合、1000行x2端x端あたり2座標（XおよびY）x10ビット= 40,000ビットが必要です。 IBM 2250グラフィックス端末はこの方式を使用して1970年に280,000ドルで販売された。 

テクトロニクスは当初、1950年代後半に、研究用のオシロスコープディスプレイに画像を保存する方法として蓄積管を開発したが、同じシステムがレーダーディスプレイですでに使用されていた。基本的なコンセプトは、従来のCRTレイアウトを使用しているが、2組の電子銃を使用している。 1つはフラッドガンで、画面全体に低エネルギーの電子が一定に流れ、わずかに光る。 2番目の書き込み銃はテレビ画面を描画する普通の電子銃であり、そのビームは電磁石を使用して従来の方法でディスプレイ表面上を動き回っていた。ただし、この銃は通常よりも高いエネルギーに設定されています。そのビームが画面に当たると、光電子放出と呼ばれる効果が発生し、電子がリン蛍光物質からディスプレイの前面に向かって移動し、薄い透明電極によって電子が拾われます。この領域には通常よりも少ない電子が含まれるようになり、周囲に比べて正の電荷が与えられます。これにより、フラッドガンからの電子の一部がそのスポットに強く引き付けられ、発光したままになります。この手法を使用したディスプレイは、ライトガンビームがディスプレイ上を移動する際の明るいフラッシュによって即座に認識される。 

画面自体が画像を保存する記憶装置の役目をするため、コンピュータにメモリを内蔵する必要がなく、端末のコストを大幅に削減できる。 4010の価格は3,950ドルでIBMの機械よりも約2桁も安価だった。これにより、グラフィックスははるかに幅広い対象者にとって実用的なものになりました。 テクトロニクス社の方式では表示できるベクトル数に制限がなく、単にそれらをディスプレイに送信し続けることができるという利点もあるが、IBM端末のようなソリューションでは、表示できるベクトルの数が固定されていた。 Computervisionなどの企業によって製造された初期のCADシステムは、この機能を利用して、任意に複雑なデザインを表示することができた。 

蓄積管の主な欠点は、画像が保存されると、画像全体を消去することによってのみ削除できることです。このため、このディスプレイは、スクロールするテキスト、アニメーション、または画像の一部が変化するその他のディスプレイでの作業には適していません。 Tekは、保存されていないベクターのライトスルーの概念を導入しましたが、端末自体にメモリがないため、ホストコンピューターによってこれらを継続的に更新する必要がありました。これにより、これらのオブジェクトの数が端末とホスト間の接続の通信速度に制限され、多くの場合、数十の範囲に収まりました。もう1つの欠点は、画像がディスプレイに貼り付くまでの時間が短く、画像を描画できる速度が制限されることです。 テクトロニクス社はこれを保存された書き込み速度と呼び、1秒あたりのベクトルインチで測定しました。ディスプレイでは1500〜4000の数値が一般的です。

説明

機械的レイアウト 
401xシリーズは、車輪付きカートの上に置かれた大型モニターで構成されていた。カートは、ほとんどの電子機器を背面の垂直ケースに収納していた。これは、拡張カードへのアクセスを提供するだけでなく、さまざまなスイッチやジャンパーにアクセスするために正面から開くことができます。 カート内では、拡張カードは「ミニバス」システムを使用して、8ビットデータバスを備えた36ピンカードコネクタを使用して接続されていました。 ケーブルを使用してカートを机に接続した状態で、CRTを机の上に置くことができました。

インターフェース 
4010は、ミニバスカードを使用してホストコンピューターとの通信を処理し、さまざまなホストインターフェイスを利用できました。 4014端末は通常、標準の通信インターフェースがインストールされた状態で出荷され、 RS-232接続を提供しますが、重要なピンのみが接続されていました。セットアップは完全にジャンパーによって処理された 、接続中に端末がこれらの設定を変更する方法はありませんでした。通信インターフェースの代替として、TTYインターフェースは、端末をネットワークのテレタイプ端末に接続することを可能にした。これは、その時代のメインフレームによってまだ広く使用されていた。カスタムシリアルまたはパラレル接続を使用した直接インターフェースも、ほとんどのメインフレームシステムで利用できた。

テキスト表示 
アルファモードでは、4010は74文字の35行を表示します。ターミナルは当時の標準では「ダム」であり、アドレス指定可能なカーソル位置などのさまざまなスマートターミナル機能がありませんでした。また、端末には重要なバッファリングがなく、多くの操作によってデータが失われる可能性があります。特に、キャリッジリターンには約100〜200 µsかかり、画面のクリア操作はそれよりもはるかに長くなりました。これらの期間中にデータが失われるのを防ぐために、それ以上のデータを遅らせるのはホストコンピューター次第でした。 

興味深い機能の1つは、35番目の文字の2番目の余白です。これにより、画面の左側と余白0の場合はその点の間、または余白1の場合はその点と画面の右側の間で線を制限できます。これは、グラフィックとテキストを混合したり、2列のテキストを表示したりする場合に便利です。列の切り替えは、任意の列の最後の行に移動し、改行を押すことによって行われました。その後、カーソルは次の列の上部に再表示されます。これらの境界内での描画を制限する試みはなかったため、適切なポイントにCR / LF文字を挿入して、行がマージン内にとどまるようにするのはホストソフトウェアの責任でした。マージン0に書き込む行は、CR / LFが35文字目の前に折り返されるように送信されなかった場合、画面の全長を延長しますが、同じ行のマージン1領域のデータは、後で書き込まれ、上に描画されます。

これらの端子は、オプションでプラグイン回路基板を介して2番目の文字セットをサポートし、 文字とSO文字のかを選択します。

グラフィックディスプレイ 
4010はラスターディスプレイではないため、理論上は無制限の解像度を持っているが、コマンドデコード回路はこれを1,024 x1,024に制限する。画面の比率は4：3であるため、垂直方向には780ポイントしか表示されませんでした。原点は左下にあります。 

0から1,023までの値をエンコードするには、10ビットが必要です。 2 ^ 10 = 1024。これらの値はASCIIでエンコードされ、文字ごとに5ビットを使用するため、値ごとに2文字、または完全なX、Y座標には4文字が必要です。エンコード方式は、ASCII印刷可能文字のセットから各値を割り当てることにより、座標文字がシリアルリンクを介して安全に送信されるように設計されています。 X値には、10進数の64〜95文字の32文字、ほとんどが大文字が割り当てられました。 Y座標には、96〜127の同様の範囲が与えられ、ほとんどが小文字です。場所をASCII文字コードに変換するには、X値に64を追加し、Y値に96を追加します。どちらの上位ビットも同じで、32から63の範囲で、ほとんどが数字と句読点でした。 

したがって、文字からポイントを計算するための完全な式は次のとおりです。 
 X = 32 x（高いX文字のASCII値-32）+（低いX文字のASCII値-64）
   Y = 32 x（高いY文字のASCII値-32）+（低いY文字のASCII値-96）
マニュアルには常にYの前にX、上位の前に下位文字の計算が示されていますが、4文字は、上位Y、下位Y、上位X、最後に下位Xの順で逆の順序で送信する必要があります。 たとえば、座標（23、142）について考えてみます。 X座標は0から31の範囲内にあるため、シフトは必要ありません。 23を64に追加すると、87がASCII文字になり、シフトが不要なため、「シフト文字」はます。 Y座標142の場合、数値を0から31の範囲に戻す必要があります。これは、128を引くことで実行できます。そうすることは14を残します。最初の文字を取得するために14を96に追加すると、110、つまります。これには128、つまり4 x 32のシフトが必要だったため、シフト文字はシーケンスの5番目（最初はゼロシフト、スペース）、つまりです。これで、文字はshift-Y、Y、shift-X、Xの順序になり、完全な座標（23、142）は pWとしてエンコードされます。 

これらの4つの座標文字はそれぞれ、端末のバッファに格納され、完全な座標が受信されて描画されるまで保持されます。描画プロセスは、下位X文字の受信によってトリガーされます。これは、端末が適切な10進範囲内にあることを示すビットパターンを待機することによって検索します。これにより、X座標のみを送信することで、Y座標を共有するポイントを送信するためのショートカット方法が可能になります。ただし、高Xが変更されていない場合は、低Xのみが送信されます。これにより、プログラマーが特定の座標セットでのYの変化を最小限に抑えるようにデータを配置した場合、端末に送信される文字の総数を大幅に減らすことができます。また、low-Xとlow-Yでのみ変化するポイントをグループ化するとさらに多くなります。 。全体的な効果により、端末に送信されるデータの量が約半分になります。 

グラフィックは、ASCIIグループ区切り文字（GS）文字（      ）を送信してグラフモードに入ると描画されます。その後、端末が受信した4文字（またはそれ以下）のすべてのセットを使用して、X、Y座標を定義します。 GSに続く最初の4つはグラフィックカーソルを配置し、その後のすべてのポイントはディスプレイにベクトルを描画します。     ）などのいくつかのコマンドを使用してテキストモード（ドキュメントではアルファモードますが、Returnなど、他の多くのシーケンスでも同じ効果があります。 

システムはグラフィックモードでポイントからポイントへベクトルを描画するため、別々の線を描画するために、コマンドはグラフィックモードを繰り返し開始および終了する必要がありました。目的の座標でグラフモードに入り、同じ座標に長さゼロのベクトルを描画することにより、単一の点が描画されます。

グラフィック入力 
グラフィック入力の場合、端末はキーボードの一対のサムホイールを使用してカーソルの位置を制御しました。カーソルは、ストレージシステムをトリガーするのに十分なエネルギーを持たない低強度の電子ビームを使用して表示されました。カーソルは、端末の電子機器によって動的に更新されました。カーソルは （      ）（オンの場合はグラフィックモードもオフ）でオンになり、次に （    ）でオンになりました。グラフィックコマンドと同じX、Yエンコーディングを使用して、位置がコンピュータに返送されました。  を送信してからキーボードのキーを押すことによってインタラクティブに実行することも  送信することによってすぐに実行することもできます。

4014の変更点 
4014シリーズには、いくつかの小さな変更といくつかの大きな改善がありました。

アルファモードでは、フォントを拡大縮小して、さまざまな線のサイズを作成できます。 74文字のオリジナル4010スタイル35行はデフォルトであった、または と特異的に選択することができます。   は、小さいグリフを描画して81文字の38行を生成し、     121、および  64 x133の場合。これらはすべて画面上で混在させることができます。 

4010では、カーソルとグラフィックの十字線はインタラクティブで、ダークモードを使用して、メモリに書き込むことなく画面上を移動していました。これは、ビーム内のエネルギーを少なくして、見るのに十分であるが、それを保存するのに十分ではない書き込みによって達成されました。   から  までのシーケンスのいずれかを送信することにより、このモードを意図的に選択できるようにしました。これは、システムが可動オブジェクトを描画できるため、グラフモードで特に役立ちましたが、ちらつきを避けるために、シリアルリンク上で1秒間に約30回継続的にオブジェクトを更新する必要がありました。 これは、たとえば、ゲージとそのスケールマーカーの輪郭を通常どおりに描画して保存し、ダークモードを使用してインタラクティブに針を描画することで使用できます。また、これを実現する唯一の方法であった、グラフィックモードを終了して再入力することなく、グラフィックカーソルを新しい場所に移動するためにも使用できます。    を介して  を送信すると、端末がデフォーカスモードに設定され、ビームがわずかに広くなり、エネルギーがより広い領域に分散されるため、強度が低下します。最後に、   から  は、端末を通常のストレージモードに戻しました。 

4014は、特定の座標が完了したことを示す実行文字を追加することにより、グラフィックポイントの入力方法を変更しました。これにより、たとえば、以前に保存した他の場所を変更せずに、X座標またはY座標を変更できました。これは、ボックスや特に軸のような一連の線を描画したり、ダークモードを使用して最後に保存または移動したアドレスと同じアドレスを送信して画面上にポイントを描画したりする場合に役立ちました。 X座標とY座標は別々の文字を使用しているため、端末は古い4010形式で送信されている一連の座標を認識し、到着時にそれらを描画して、下位互換性を提供します。 

拡張グラフィックモジュールをインストールすると、追加の機能セットが利用可能になりました。これらの主なものは、解像度を4096 x 4096に上げた12ビットアドレス指定の追加でした。これも、3120より上のY軸の上部が見えない状態です。下位Yアドレスと同じ文字範囲を使用して、上位Y文字と下位Y文字の間に余分なバイトを送信するだけで、任意のアドレスを12ビットモードで送信できます。拡張グラフィックモジュールのない4010シリーズ端末または4014では、この余分なバイトは、次の文字として到着した実際の下位アドレスによってすぐに上書きされるため、効果がありません。拡張グラフィックモジュールを使用すると、端末はビット1と2を使用して通常5ビットの上位Xアドレスの先頭に追加し、ビット3と4を使用して上位Yアドレスに追加します。 

拡張グラフィックモジュールのもう1つの機能は、ベクトル描画しているときにビームを断続的に照射して破線を描画できるようにする回路です。線、点、一点鎖線、短いダッシュ、長いダッシュの全部で5パターンがありました。これらは、特にデフォーカスモードと組み合わせて強度を下げたり、1座標変更機能を使用してすばやく描画したりする場合に、軸とスケールを描画するのに役立ちました。これらは、通常の4014の描画モード選択と同じエスケープ文字、範囲  から  を使用して選択されました。たとえば、Enhanced Graphicsがインストールされていない場合、から選択された通常の線画モードになりますが、モジュールがインストールされているは、通常の描画であり、 は点線で通常の描画でした。 

ASCIIレコードセパレータ（RS）文字で入力されたインクリメンタルプロットは、通常の座標を1文字の方向に置き換えました。送信すると上に移動します（「北」）。これは、制御針や同様の移動ディスプレイを描画する場合に特に役立ち、時間の経過とともに端末に送信する必要のある情報の量を大幅に削減します。 

拡張グラフィックモジュールでは、2つのポイントプロットモードが導入されました。グラフモードのRSではなくASCIIファイルセパレータ（FS）を使用して通常のポイントプロットモードに入ると、送信される座標のポイントのみがプロットされ、それらの間のベクトルはプロットされませんでした。   で入力された特別なポイントプロットは、ポイントがさまざまな明るさを持ち、オプションでビームの焦点をぼかすことを可能にする強度文字を座標に追加しました。

4010技術データ

脚注

注釈

出典

参考文献

外部リンク 
 Tektronix 4010-1 、Skyplotプログラムによって作成されたサンプルファイルを実行する4014-1のビデオ
 tek4006は、Ubuntuサーバー上の端末としてテキストモードで使用されている4006と、多数のTekデモが描画されていることを示しています。
 Hvosm spin001 、Tektronix4006でフレームごとにレンダリングされた車両衝突のアニメーション
 Tektronix 4010-4014 Graphics 3D Vintage Computer 、4010-4014でのデータプロット、主にDissplaソフトウェアパッケージを使用

コンピュータ端末
グラフィックス・ハードウェア