PC-9800シリーズ
PC-98の主力デスクトップモデルは1988年(昭和63年)発売のPC-9801RA以来、SCSI (Small Computer System Interface) インターフェイスを内蔵したPC-9801RA21(1989年(平成元年))、DMA (Direct Memory Access) コントローラを高速化したPC-9801DA(1991年(平成3年))、486を搭載してファイルスロットを装備したPC-9801FA(1992年(平成4年))と、徐々に機能や性能を向上しながらもコンセプトは従来機を踏襲してきた。同時期にアメリカではWindows 3.0の普及とパソコンの低価格化が進んでおり、日本にもDOS/Vの登場とともにその波が押し寄せていた。PC-9801FAはコストの問題からCPUに16MHz駆動の486SXを搭載していたが、これに対してユーザーから「640×400ドットの画面はWindowsには狭い。16MHzでは快適に使えない。」との批判が集中した。1992年5月、セイコーエプソンは486SX 25MHzのCPUと1120×750ドットの高解像度表示機能を搭載したPC-486GRを、PC-9801FAと同じ価格で発売してヒットした。NECもこの状況から販売戦略を見直し、1992年7月より新製品の検討が始まった。
1992年(平成2年)10月末、NECはWindows 3.0を標準搭載したPC-9821(愛称は98MULTI)を発表した。1993年(平成3年)1月より、PC-98の主力デスクトップ機は3つのラインに拡張された。CD-ROMドライブなどホビー向けに必要な機能を一式含んでいる「98MULTi」に加え、Windowsの利用に適した性能を持つ「98MATE」、MS-DOSの利用を主目的とした低価格の「98FELLOW」が発売された。PC-98は対応する日本語アプリケーションが多く、依然日本のユーザーには人気があった。
1993年(平成3年)から1995年(平成5年)にかけて、NECは業界標準規格を採用しつつ製造コストの削減を図った。PC-98は72ピンSIMM、3.5インチ1.44MBフロッピーディスク、IDEドライブ、640×480ピクセルのDOS画面モード、2D GUIアクセラレーションGPU、Windows Sound System、PCI、PCMCIAに対応していった。また、一部のマザーボードの製造をECSやGVCなどの台湾系企業に委託した。PC-98の販売数そのものは順調に増大していたが、PC/AT互換機の販売はこれを上回る勢いで拡大し、PC-98は次第にシェアを落としていった。これは、パーソナルコンピュータとWindowsの爆発的な普及により、従来とのハードウェア・ソフトウェア互換性を必要とするユーザーが相対的に少数派となったためである。この時点ではPC-98もWindows機であることには変わりなく、実績のあるブランドだったことからそれなりの知名度もあり、トップシェアを争うだけの勢力は維持していた。1997年(平成9年)時点での日本国内シェアは3割とも5割弱とも言われる。しかし、CPU・チップセット・ビデオチップ・拡張バスなど、PCを構成する各種の要素技術が急激に高度化し、それらのほとんどがPC/AT互換アーキテクチャを前提としていたことから、PC-98に採用する上でさまざまな困難に直面することとなった。Windows 95の移植においては、NECはアメリカのマイクロソフト本社に技術者を約20人常駐させてPC-98版の開発を進めていた。Windows 3.1および95の時代にはFMRシリーズ / FM TOWNSなど他社独自アーキテクチャ機も存在していたのに対し、Windows 98の時代にはPC-98以外はほぼPC/AT互換アーキテクチャに収斂したため、NECにはWindowsや各種ドライバの移植コストが重くのしかかることとなった。このようにして、独自アーキテクチャの維持に次第に限界が見えてきた。
1997年(平成9年)10月、NECはPC/AT互換機といえるPC97ハードウェアデザインガイド準拠マシンのPC98-NXシリーズを発表し、一般市場におけるPC-98は事実上その使命を終えた。
PC-98の最後の機種は、2000年(平成12年)に登場したCeleronベースのPC-9821Ra43(クロック周波数433MHz、1998年の440FXチップセットベースのマザーボード設計を使用)だった。2003年(平成15年)、NECはPC-98の受注中止を発表した。2004年(平成16年)3月の出荷終了までに1830万台のPC-98が出荷された。PC-98をサポートする最後のWindowsはWindows 2000であった。
1982年(昭和57年)発売の初代機「PC-9801」はCPUに16ビットのNEC製μPD8086(Intel 8086互換)5MHz、割り込みコントローラに8259Aのカスケード接続、DMAコントローラに8237を使用するなど、インテルの8086ファミリ互換チップを採用しているため、構成がIBM PCと似ている。ただし、外部バスとして8ビット幅のXTバス(XT bus architecture)を搭載したIBM PCと異なり、筐体を開けずに抜き差し出来る16ビット幅の拡張スロット(通称、Cバス)を採用している。幅広く事務用途や工業組込用途に適合するよう、ハードウェア面ではPC-8000/8800シリーズに似たシステム構成を取り、従来のPC-8000/8800シリーズユーザーが移行しやすいよう工夫されている。内部は8086向けにハードウェアを最適化し、CUI向けに性能を特化させた16ビットパソコンである。PC-9801では、μPD8086がマキシマムモードで構成され、バスコントローラとしてμPD8288が採用されている。
同時期に米国で爆発的に普及したIBM PCを取り上げると、IBM PCがCPUとして採用した8088は内部的には汎用レジスタ長が16ビット、リニアにアクセスできるメモリの最大容量を決定するアドレスバスは20ビット長(=1Mバイト)であるが、供給安定性の観点から8ビットCPU用の周辺チップがそのまま利用できるように、外部バス幅は8ビットとなっている。対して、PC-9801は当初から8088の上位機種である8086をCPUとして採用、外部バス幅は16ビットとなっており、バスクロックは10MHz、最大転送速度は毎秒1MBでIBM PC(モデル5150)よりも大幅に高速な転送能力を備えている点が優れていた。これはグラフィックの性能を左右すると考えられ、IBMマルチステーション5550ではCPUに8088ではなく8086が採用された。
なお、PC-98では、その後の機能拡張でも互換性維持を大前提としてメモリやI/Oへアドレスを割り付けていった。その結果、VRAMのように割り当てられたアドレスが不連続になるものがあったほか、初代機からの部品数削減の名残で一部のI/Oアドレスが一見無意味にデコードされていない、またユーザー用に予約されている箇所が極端に少ない、という状態になってしまった。
ノーマルモードではPC/AT互換機同様、CPUの持つメモリ空間1Mバイトのうち、VRAMやBIOS ROM等の予約領域を除くと、ユーザーが利用可能なメイン・メモリ空間は最大でも640Kバイトで区切られてしまうメモリマップとなっている。この時代にはそれが問題となることはなかったが、ソフトウェアが肥大化したMS-DOSの全盛期には、日本語入力システムなどのデバイスドライバを常駐させた後の少ないフリーエリアのやりくり、特に起動時に500Kバイトから600Kバイト程度のフリーエリアを必要とするアプリケーションのための領域確保にEMSやXMSといった知識が必要になり、ユーザーは苦労することになった。ハイレゾモードではVRAMの割り当て方法がこれと異なり、最大768Kバイトのメイン・メモリ空間を確保できる。
PC-98XA以降ではサポートされる物理アドレスが従来の20ビットから24ビットに拡張された80286の搭載に伴い、4ビット分のアドレス線を未定義の信号線に割り当ててCバスを24ビットアドレス対応に拡張する仕様変更が行われている。なお、この機能についても従来の拡張ボードとの互換性維持に対する配慮が行われており、ボード挿入時に拡張ボード右奥に搭載されたバーが本体側スロット右上に追加搭載されたスイッチを押し下げ、本体に24ビットアドレス対応であることを通知した場合にのみ有効となる。
1990年(平成2年)に発売されたHyper98(PC-H98シリーズ)は32ビット外部バスのNew Extend Standard Architecture(NESA)を搭載。1993年(平成5年)発売の98MATEはVESA ローカルバス(VLバス)のようにCPUのメモリバスに直結した独自仕様の「32ビットローカルバス」を搭載する。これは短期間のうちにPeripheral Component Interconnect(PCI)に置き換えられ、以後はPCIスロットと16ビット幅の拡張スロットが共存することになった。
PC-98は日本語の文字を高速に表示するために漢字ROMとテキストVRAMを搭載している(ただし初代機とPC-9801Eでは漢字ROMは別売)。また、当時の水準としては高精細かつ高速なグラフィック処理のために、自社製の汎用グラフィックコントローラGDC(Graphic Display Controller μPD7220)を2個、テキスト用(マスタ動作・CRT同期信号を生成)とグラフィック用(スレーブ動作)にそれぞれ使用する。テキストVRAMとは別にグラフィックVRAMも備えており、グラフィック画面の解像度は640ドット×400ドット8色(RGBを各1ビットで表現して組み合わせた8色固定パレット、デジタルRGBと呼ばれた)を始めとするPC-8800シリーズ上位互換の画面モードとすることで、BASICレベルで互換性を確保している。テキストVRAMに文字コードを書き込むだけで画面上に文字を表示でき、またグラフィックVRAMの画面と切り替えたり重ねたりすることができる。また、テキスト用GDCに付随してテキスト表示の滑らかなスクロールを実現する回路を搭載し、テキスト画面・グラフィック画面ともに、ハードウェアによる1ライン単位の縦スクロールおよび16ドット単位の横スクロールを可能にしている。
2つのVRAM(テキスト画面とグラフィック画面)を使い分けることで、ワープロやエディタなど文字系のソフトウェアを使う場合は、他の機種よりも有利だった。、高速に表示できるテキスト画面で文章を入力し、精巧に表示できるグラフィック画面で印刷イメージを確認するものがほとんどだった。テキスト画面にはPC-8000シリーズと同様のキャラクタグラフィックモードも実装され、PC-8000シリーズ/PC-8800シリーズと部分的ながら互換性を保つよう考慮されている。しかし、後年にWindowsが登場した際に、テキストVRAMは複数のMS-DOSアプリケーションを同一のグラフィック画面上に表示することを難しくした。
GDCは直線・円弧などグラフィック図形の描画機能、縦横方向へのスクロール機能を持つ。GDCの機能は直線の描画には使用されたが、円弧の描画には使用されていなかった。μPD7220にはVRAMをCPUのメモリアドレス空間から分離して配置するための機能が用意されているが、PC-98ではCPUのメモリアドレス上にVRAMが配置され、CPUからもVRAMに直接アクセスできるようになっている。これにより、VRAM上でのグラフィック図形の移動はGDCを使うよりもCPUでブロック転送を行った方が高速に処理することができる。
PC-9801Fでは初代PC-9801の2倍のグラフィックVRAMを搭載し、640×400ドット8色表示において、画面をちらつかせることなくグラフィックを描画するダブルバッファリングを可能にしている。
PC-98XAは、ワープロやCADを快適に使いたいという需要に応えるべく、表示解像度1120×750ドット、16色、24ドットフォントによる高精細表示を可能にしている。この際、VRAMのアドレスやBIOSなどアーキテクチャが変わったため、従来のソフトウェアがそのままでは動かなかった。後継のPC-98XLでは、PC-98XAと互換性があるアーキテクチャをハイレゾモード、本流のPC-9801シリーズと互換性があるアーキテクチャをノーマルモードとして、2つのアーキテクチャをスイッチで切り替えることができる。この系統は32ビット拡張バス (NESAバス) を搭載したHyper98(PC-H98シリーズ)へ引き継がれたが、1993年の98MATEとウィンドウアクセラレータボードの登場でその優位性は薄れた。
PC-9801VMではグラフィック機能が大きく強化され、従来機でのデジタルRGB出力による8色表示から、アナログRGB出力による4096色中16色同時発色表示に改良されている(一部モデルではオプション)。この表現力を生かすため、VRAM各プレーン同時書き込み制御に対応したグラフィック処理プロセッサGRCG(Graphic Charger)が追加されている。
PC-9801VXは新たにGRCG上位互換のEGC(Enhanced Graphic Charger)と呼ばれる、VRAM各プレーン同時制御を読み出しにも対応させて高速化を実現した新グラフィック処理プロセッサを搭載している。また、グラフィック用VRAMにはデュアルポートRAMを採用し、CPUからの書き込みとCRTCからの読み込みが同時にできるようになったため、VRAMへのアクセス速度が向上している。
当時のソフトウェアは性能を引き出すためにハードウェアに依存して設計されており、特にグラフィックの仕様を維持することは互換性を維持する上で絶対であった。PC-98の本流ではPC-9801VM以来、既存ソフトウェアの互換性と資産継承を優先したためグラフィックの仕様は固定されていたが、1992年(平成4年)発売のPC-9821ではVGA解像度に相当する独自仕様の640×480ドット256色表示グラフィックモードが追加された。また、1993年(平成5年)からはWindowsやOS/2での利用に最適化された汎用のグラフィックチップ及びその機能が「ウィンドウアクセラレータ」と称して、オンボードだけでなく拡張ボードとしても提供された。
PC-98のフロッピーディスクは、PC-8800シリーズから継承した5インチ2D(両面倍密度)のインテリジェントタイプのものを除き、内蔵DMAコントローラを使用することで、CPUの動作と並列してファイル操作が出来た。
PC-9801VMでFDDまわりの仕様がほぼ確立し、従来の1MB FDDインターフェースをベースにした2HD/2DD自動切替ドライブが以降の機種に標準搭載されるようになる。このときPC-98では8インチ2Dとのフォーマットの互換性が維持され、3.5インチでも1.25MB (1232KiB) のフォーマットが標準となった。このためPC-98では後年の機種で3モードFDDに対応するまでの間、すなわち日本国内シェアを独占した全盛期の機種の多くが、世界標準である1.44MBフォーマットの3.5インチFDを読み書きできないという互換性の問題を生じることになった。詳しくはフロッピーディスクの項目を参照。
PC-98のソフトウェアは容量の都合上プログラムディスクとデータディスクの2枚に分けた上で運用される場合が多く、また、日本語の業務アプリケーションを実用的なレベルで動かすには1.25MBの容量が必要であった。例えば、一太郎のプログラムディスクはMS-DOSの実行環境とメインプログラム、日本語入力システム (ATOK) とその辞書ファイルがちょうど1.25MBのフロッピーディスクに収まった。1980年代の時点でパソコンにとってHDDは高価なオプション機能であり、多くのマシンは2台のFDDのみ搭載していた。
「98FELLOW」「98MATE」シリーズから、内蔵3.5インチFDDは、従来のPC-98のフォーマットに加え、PC/AT互換機で使われている1.44MBフォーマットにも対応するようになった。それ以前の機種や外付けFDDの場合、DOS上であれば1.44MBに対応させた外付けFDD製品も存在するが、この場合は独自のDOSドライバを使う方式のため、Windows 95等では1.44MBに対応しないという問題があった。DOSとWindowsの両方に対応した方法としては、SCSI接続のスーパーディスクドライブを使う方法がある。
ハードディスクドライブ (HDD) 用インターフェイスには当初、SASIまたはST-506を使用しており、拡張ボードではPC-9801-27として提供された。1987年(昭和62年)にCD-ROMドライブのみをサポートするSCSIインターフェイスボードが発売され、1988年(昭和63年)にはNEC製SCSI HDDに対応したPC-9801-55 SCSIインターフェイスボード(通称、55ボード)が発売され、その後の一部の機種ではこのボードに相当するSCSIインターフェイスが内蔵された。55ボードやサードパーティーが発売したSCSIインターフェイスボードは、それぞれ自社が販売するHDDしかサポートしなかったことに加え、品質の悪いケーブルが出回っていたため、相性問題を引き起こしてユーザーを混乱させた。この問題はPC-9801-92 SCSIインタフェースボード(1993年(平成5年)7月出荷)が登場する頃になってようやく終息する目処が立った。
IDEは98NOTEでは早期から内部的に使われていたが、デスクトップ型では98MATEから使われている。IDEはBIOSレベルではSASIと同等のものとして動作するため、IDEが使われる前に発売されたオペレーティングシステムでもSASIと同様に扱うことができる。
PC-9801のキー配列はPC-8801を基本としつつ、PC-8801ではシフトキーと5個のファンクションキーの組み合わせで10個の機能を呼び出していたところを、PC-9801では初めから10個のファンクションキーを配置している。また、漢字変換用に「XFER」キーが新設され、カーソルキーは移動方向に対応した配置になった。内部的にはμPD8048(Intel 8048相当)などのマイコンを内蔵したシリアル接続タイプで、ハードウェア的には直接読み取ることはできないが、BASICプログラムの移植性を考慮して、BASIC上からはPC-8800シリーズと同様にI/O命令でキースキャンコードを読み出せるよう部分的にエミュレーションされている。
PC-9801Fではキーボードの接続コードと端子が細くなった一方、本体側の端子は背面へ移動したためコードが長くなった。また、ステップスカルプチャ構造となり、使用感が改善された。
PC-98XAではvf・1からvf・5まで5個の機能キーを追加し、Homeキーが4つのカーソルキーの中央に移動した。
PC-9801RAからは新たに開発されたキーボード内部制御用のASICが搭載され、同時に発表されたOS/2のタスク切り替えに対応するため、CapsLockおよびカナロックがソフトウェアによるロックになった。オルタネイト式スイッチによる機械的なロックは廃止され、キーボード上のLEDにロック状態が表示されるようになった。
98MATEや98FELLOWでは製造コスト削減により、キーボードはそれまでのメカニカルスイッチからメンブレンスイッチの安価な物(下記PC-9801-106相当)に変更され、キータッチは反発感のある物になった。さらにWindows 95が開発されて以降は、Windowsキーとアプリケーションキーが追加された(下記PC-9801-119相当)。
98MATEや98FELLOWが発売された頃から、別売りの純正キーボードとして、本体付属のものとの同等品2種に加え、PC/AT互換機と同配列の106キーボードや、特定のNEC製ソフトウェアに対応した専用キーボードも発売されていた。
PC-9801-98: 楽々キーボード(矢印キーが中央にあるなど、通常と異なるキー配置)
PC-9801-106: 98標準キーボード(Windowsキー、アプリケーションキーなし)
PC-9801-114: PC-PTOSキーボード(N5200シリーズ準拠。PC-PTOSインストールモデルと同等)
PC-9801-115: 文豪DPキーボード(文豪DP-OFFICEインストールモデルと同等)
PC-9801-116: 106キーボード(PC/AT互換機準拠、アプリケーションキーなし)
PC-9801-119: 98標準キーボード(95)(Windowsキー、アプリケーションキーあり)
初期のPC-9801は音程固定のブザーのみを内蔵していた。PC-9801U2以降はIBM PCのようにIntel 8253を制御することでビープ音の音程を変えられるようになった。また、オプションでPC-8801mkIISR相当のサウンド機能(ヤマハ製FM音源チップのOPN、2個のアタリ仕様ジョイスティックポート、N88-BASIC(86)にサウンド命令を追加するBIOS ROM)を搭載した拡張ボードPC-9801-26 サウンドボードなどが発売された。PC-9801型番の3.5インチFDD搭載モデルは、多くのモデルでは家庭用を意識して、5インチモデルよりも小型の筐体で、標準でPC-9801-26K相当のモノラルFM音源を搭載した。このサウンド機能はPC-98対応ゲームソフトをプレイする上で、BGMや効果音を鳴らすために必須であった。
このサウンド機能は1992年(平成4年)発売のPC-9821と1993年(平成5年)発売の98MATEで大幅に強化され、OPN上位互換のOPNAとCD音質のステレオPCM音源が内蔵された。このサウンド機能は98FELLOWや従来機ユーザー向けにPC-9801-86 サウンドボードとして発売され、PC-9801-26Kの上位互換として多くのゲームソフトが対応した。
PC-8800シリーズ互換のPC-98DO+はPC-8801MAと同等のOPNAを標準搭載し、またOPNAのADPCM用のメモリも搭載している。PC-98GSやPC-9801-73/86/118音源ボード、またそれら相当の音源内蔵機では、OPNA用ADPCMのメモリを搭載せず、OPNAとは別に搭載されたPCM音源を代わりに使用する仕様になっている。それ以外の機種でOPNAのADPCMを使う場合は、サードパーティーのメーカーが発売したOPNA音源ボードのスピークボード(または互換品)を搭載するか、または本体や音源ボードに搭載されるOPNAにメモリを増設・接続する改造をしなければならない。
PC-98はNEC自社開発のN88-BASIC(86)を読み出し専用のROMに記録した状態で搭載し、同社の8ビットパソコン、PC-8800シリーズと言語レベルで高い互換性を持つ。また、当時としては強力な日本語処理機能を持ち、さらにNEC自身が積極的にソフトウェア開発の支援を行なったため、多数のPC-98専用アプリケーションが登場した。1992年(平成4年)9月の時点で、PC-98に対応する約16,000本のソフトウェアのうち、60%がCADを含む業務用アプリケーション、10%がオペレーティングシステムや開発ツール、10%が教育用ソフトウェア、残りの10%はグラフィック、ネットワーク、ワープロ、ゲームを含むその他で構成されていた。
1985年(昭和60年)から発売されている一太郎はPC-98のキラーソフトと見なされ、1991年(平成3年)までにシリーズ累計100万本が販売された。また、1986年(昭和61年)にLotus 1-2-3の日本語版がPC-98へ最初に移植され、1991年(平成3年)までに累計50万本が販売された。
また、非常に多彩なバージョンのOSが移植されていた。詳細は以下のとおり。
NEC自身により、MS-DOS、CP/M-86、OS/2 1.x/2.11/Warp V3/Warp Connect/Warp 4、Windows 1.x/2.x/3.x、Windows 95/98/98SE、Windows NT/2000、PC-UX
サードパーティーにより、UNIX SVR4
ユーザーコミュニティにより、386BSD、FreeBSD、NetBSD、Linux、FreeDOSがそれぞれ移植された。
ホビーユースにおいても多数のゲームソフトが発売され、日本独自のパソコンゲーム文化の形成に大きく影響した。
これらの圧倒的なソフトウェア資産を背景に、日本国内市場においては、一時期はほぼ寡占状態に近く使われていた。
N88-BASIC、MS-DOSなどには、NEC純正の日本語入力システムが付属していた。時代が下るにつれてかな漢字変換能力が向上し、それにつれて名称がNECDIC(単文節変換)、NECREN(連文節変換)、NECAI(AI変換)などと変わっていった。
また、サードパーティーの日本語入力システムも、主にワープロソフトに付属する形で普及した。代表的なものにATOK、VJE-β、松茸、WXシリーズなどがある。その日本語入力システム固有の操作性に慣れ親しんだ結果、バージョンアップした上で使い続ける固定客も生み出した。
PC-98のソフトウェアエミュレータが各種存在し、一部企業から提供されていた時期もあるが、現在は主に私的プロジェクトにより展開されている。高度な再現には、条件よって利用者自らが所有権を持つ実機から取得したBIOSが必要となることがある。以下に、ソフトウェアと動作環境・代表的な事例を示す。
Neko Project II(np2) - Windows(x86,x64),Windows CE,Macintosh(PowerPC,Intel Mac)
DOSBox-X
PC-9801エミュレータソフトウェア - 1987年発売・シャープ「MZ-2861」添付ソフトウェア
T98-NEXT - Windows(x86) - 開発停止
PC98E - DOS/V- 開発停止
エプソンプラットフォーム・エミュレータ 98/V - DOS/V
EPSON PCシリーズ(PC-98互換機)を発売していたセイコーエプソンがPC/AT互換機に参入する際、PC-98のソフト資産をPC/AT互換機で活用するためのサポートソフトとして1995年(平成7年)に発売したソフトウェアである。ソフト単体で9,800円、エミュレートの際に画像処理を高速に行うための「98/Vアクセラレータ」を29,800円で発売していた。
Virtual98 - Windows(x86)- 開発停止
PC/AT、PC-9801デュアル互換機・TOMCAT PC-3/Xを発売していたトムキャットコンピュータも1991年(平成3年)に仮想98システム「Virtual-98」というエミュレータを開発・販売した。
NECのPC-98でなく、互換機であるEPSON PCシリーズを再現するエミュレータもあり、事実上、PC-98のエミュレータとして使用されている。
ANEX86 -Windows(x86)- 開発停止
シェアウェアのANEX86は、EPSONのPC-286のエミュレータである。
本流のPC-98とは異なるアーキテクチャを持つPC-98DO/XA/XL/RL/LT/HAを再現するエミュレータもある。
ePC-98DO, ePC-98XA/XL/RL, ePC-98LT, eHANDY98 - Windows(x86)
前述のように、PC-98のソフトウェア資産は圧倒的であり、NEC自身が投入したものも含め、別アーキテクチャのコンピュータは苦戦を強いられた。