CP/M

CP/M
CP/M-86
Entwickler	Digital Research Inc.
Lizenz(en)	Public Domain(seit 7. Juli 2022)
Erstveröff.	1974
Akt.Version	3.1 bzw. 1.2 (CP/M-68k)(1983)
Kernel	BDOS:monolithisch(Assembler)
Architektur(en)	Intel 8080/8085,Zilog Z80, Intel 8086/8087/8088undMotorola 68000
Installations­medium	Disketten
Sprache(n)	Englisch
www.digitalresearch.biz/CPM.HTM

CP/M(Abkürzung fürControl Program for Microcomputers,„Steuerprogramm für Mikrocomputer “) ist eine Reihe vonBetriebssystemen,die ab etwa 1974 vonDigital ResearchunterGary Kildallentwickelt wurden. CP/M war (neben dem für leistungsstärkere Rechner konzipiertenUnix) das ersteplattformunabhängigeBetriebssystem. EineMehrbenutzer-Variante wurde unter dem Namen „MP/M “entwickelt. Mit dem Aufkommen vonMS-DOSbzw. dessenIBM-VariantePC DOSverlor CP/M seine Bedeutung.

CP/M ohne nähere Bezeichnung steht meist für „CP/M-80 “, die ursprüngliche, ab 1974 entwickelte Version für dieMikroprozessorenIntel 8080und den dazu kompatiblenZilog Z80,eine8-Bit-Architektur.Die letzte Version von CP/M-80 wurde „CP/M-Plus “genannt. „CP/M-86 “war einePortierungauf die ProzessorenIntel 8086und8088,eine16-Bit-Architektur.Mit „CP/M-68K “folgte eine weniger erfolgreiche Variante für denMotorola 68000(ebenfalls 16 Bit).

Die Abkürzung CP/M stand ursprünglich fürControl Program/Monitor(„Steuerprogramm/Maschinencode-Monitor“). Das ursprüngliche Akronym wurde später inControl Program for Microcomputersumgedeutet.

Aufbau

CP/M-Betriebssystem-Handbuch, 1982

Die Entwicklung des Betriebssystems geschah zeitgleich mit Kildalls Arbeit beiIntel.Er nutzte die ebenfalls von ihm entworfene ProgrammiersprachePL/Msowie das BetriebssystemISIS,an dem er gerade mitarbeitete, mit welchem sich CP/M die Befehle und grundlegende Funktionsweisen teilt.

Die unterste Ebene von CP/M bildet alsHardwareabstraktionsschichtdasBasic Input/Output System,kurzBIOS,welches eine standardisierte Schnittstelle für die hardwarenahen Aufgaben zur Verfügung stellt, vor allem zur Ein- und Ausgabe. Lediglich dieser Teil des Betriebssystems musste an den jeweiligen Computertyp angepasst werden, was normalerweise durch den Hersteller geschah. Die restlichen Teile konnten ohne große Veränderungen übernommen werden, da sie lediglich auf den Funktionen des CP/M-BIOS aufbauen.

Die standardisierten Funktionen des BIOS werden vom eigentlichen Systemkern, dem hardwareunabhängigenBDOS(Basic Disk Operating System), verwendet, das höhere Funktionen zur Verfügung stellt, vor allem zur Dateiverwaltung. Dieses greift auf die Hardware nur indirekt über das BIOS zu, wodurch die Hardwareunabhängigkeit realisiert wird.

Das BDOS wiederum wird vom CCP (Console Command Processor) verwendet, einemKommandozeileninterpreter,der die Befehle des Benutzers entgegennimmt. Einige einfache Befehle werden vom CCP selbst ausgeführt (zum Beispieldir(Disketten-Inhaltsverzeichnis anzeigen),rename(Umbenennen von Datei[en]) und weitere). Andernfalls wird ein entsprechendes Programm mit der Dateinamenserweiterung.com(bei CP/M-68k:.68k) geladen und gestartet. Beispiele:pip.com(Kopierprogramm),stat.com(Informationen über verschiedene Systemeinstellungen) usw.

Anwendungssoftwarekommuniziert mit der Hardware meist nur über das gleichbleibende BDOS sowie über die standardisierten Einsprungspunkte des BIOS – und ist somit portabel. Allerdings ist die Anwendungssoftware für CP/M aus Geschwindigkeits- und Speicherplatzgründen oft inAssemblersprachegeschrieben und nur selten imQuelltextveröffentlicht, so dass Portabilität in der Praxis nur innerhalb einer Prozessorfamilie gegeben war. Der Assembler-Quellcode von CP/M wurde zusammen mit demAssemblerprogrammasm.commitgeliefert. Somit konnte in Assembler das Betriebssystem nach eigenem Bedarf verändert und erweitert werden. Dennoch war CP/M kein „Open Source“im heutigen Sinne, da die Weitergabe modifizierter Versionen nicht erlaubt war.

Der Aufbau von CP/M wurde später auch durchMS-DOSübernommen: Hier heißen die oben beschriebenen Teile (Bootdateien) nunIO.SYSstatt BIOS,MSDOS.SYSstatt BDOS und (der Kommandointerpreter) undCOMMAND.COMstatt CCP. Überhaupt lehnte sich die erste Version von MS-DOS sehr stark an CP/M an,die hauptsächliche Änderung war das verbesserteDateisystemFile Allocation Table(FAT).

Schwachpunkte

Ein Schwachpunkt von CP/M war, dass es kein einheitliches Format für 5¼-Zoll-Diskettengab. Das einzige offizielle (IBM-Industriestandard)-Format war ein 8-Zoll-Format, so dass nach dem weitgehenden Verschwinden der 8-Zoll-Diskettenlaufwerke der Austausch von Disketten zwischen CP/M-Rechnern verschiedener Hersteller sehr schwierig bis unmöglich wurde. Auch die Bildschirm- und Druckersteuerung war in CP/M-Systemen nicht einheitlich, denn CP/M war ursprünglich für bildschirmlose,Fernschreiber-basierte Systeme (TTY) entwickelt worden. Spätere Systeme, auf denen CP/M lief,emuliertenhäufig weitverbreitete Bildschirmtypen, beispielsweise das TerminalVT100derDigital Equipment Corporation,damit möglichst viel Software unverändert darauf eingesetzt werden konnte. Kommerzielle Programme mussten auf das jeweilige Zielsystem angepasst werden. Im günstigsten Fall war die Auswahl über ein vordefiniertes Installationsprogramm (Setup) möglich. Nicht selten musste der Anwender allerdings die notwendigen Steuerzeichen für z. B. „Bildschirm löschen “oder Cursor-Positionierung sowie auch Steuercodes für den verwendeten Drucker in Erfahrung bringen und in den Programmcode integrieren. In solchen Fällen war meist einPatchim Anwendungsprogramm mittelsDebuggererforderlich. Einige professionelle Programme, wie die TextverarbeitungssoftwareWordStar,waren durch vorbereitete Patch-Bereiche bereits konzeptionell darauf eingerichtet.

Auf der anderen Seite war das nur eine Folge der Flexibilität von CP/M: Es legte als Hardware nur den Prozessor und eine Mindestspeichergröße fest. Dadurch konnte es auf sehr verschiedenen Computern von Heimcomputern wie demSchneider/Amstrad CPCbis hin zu Rechnern wie demEpson QX 10mit 256Kilobyte(kB)Arbeitsspeicherlaufen. Der Hersteller musste in seiner CP/M-Version nur den BIOS-Teil an die verwendete Hardware anpassen.

Mit dem raschen Verfall der Speicherpreise ab etwa 1981 wurde auch die Beschränkung auf 64 kB direkt nutzbaren Speichers ein Problem – schuld war hier allerdings nicht CP/M selbst, sondern die8-Bit-Architekturder zeitgenössischenProzessoren,auf denen es hauptsächlich eingesetzt wurde. Auch die schlechte Eignung fürFestplattenlaufwerkebremste CP/M ab etwa 1982 zunehmend aus. Das Hauptproblem war dabei die Unfähigkeit von CP/M-80,Unterverzeichnissezu verwalten, was für größere Datenträger fast unerlässlich ist. CP/Ms eigenes Unterteilungskonzept für Datenträger mittels sogenannter „Benutzernummern “war zu beschränkt, da es nur 16 Bereiche und keine hierarchischen Strukturen ermöglichte. Allerdings erhieltMS-DOSdiese Fähigkeit auch erst im Jahr 1983.

Bei Festplatten nutzte man diese Benutzernummern, um mit dem Befehlusermehrere Bereiche auf einem Datenträger zu verwalten und nur die Daten anzuzeigen, die zu dem jeweiligen Benutzer gehören.

CP/M-Plus

1983 erschien mitCP/M-Plus(der Version 3.0) die letzte Version des klassischen 8080er-CP/M, welche nun mittelsBank Switchingauch mehr als 64 kB Speicher unterstützte. Außerdem wurde bei CP/M-Plus eine Reihe von Aufgaben, die bisher das herstellerspezifische BIOS erledigen musste, ins herstellerunabhängige BDOS verlegt und somit diePortierungweiter vereinfacht. Vor allem brauchte die codetechnisch nicht ganz einfache und daher fehleranfällige Umwandlung zwischen der bei CP/M grundlegenden Datenblockgröße von 128 Bytes und der eigentlich von der Hardware verwendeten, bei den neueren Disketten- und Festplattenformaten fast immer größeren Blockgröße, nicht mehr im BIOS von jedem Hersteller neu implementiert zu werden, sondern fand jetzt im BDOS statt. Jedoch war diese CP/M-Version zugleich auch langsamer und verbrauchte mehr Speicher für sich selbst. Diese Version ist zwar dank desCommodore 128und desSchneider/Amstrad CPC 6128,bei denen sie mitgeliefert wurde, die weltweit meistverkaufte, konnte allerdings, was die tatsächliche Nutzung betrifft, nicht mehr an die Popularität des kleineren und schnelleren CP/M 2.2 anknüpfen.

CP/M 3.0 konnte auch eine Erweiterung namensGraphics System Extension(GSX, vgl.Graphical Kernel System) enthalten, die das Problem, dass Drucker und Bildschirm je nach Hersteller unterschiedlich angesteuert werden, beseitigte. Es stellte eine zusätzliche Schnittstelle für Text- und Grafikausgabe (u. a. Balken- und Kreisdiagramme) zur Verfügung. GSX nutzte dazu Druckertreiber, die der Hersteller des Druckers bereitstellen musste.

Typische Hardware

CP/M-Computer, DECVT180,1982

Typische Rechner aus den frühen 1980er Jahren, auf denen CP/M eingesetzt wurde, hatten einenZilog-Z80-Prozessor(codekompatibel zum Intel8080) mit 2 bis 4 Megahertz (MHz), 64 oder 128 kB Hauptspeicher, einen einfarbigen Bildschirm, der 80×24 Zeichen Text (aber keine Grafik) darstellen konnte, ein oder zwei Diskettenlaufwerke mit 8-Zoll- oder 5¼-Zoll-Disketten,selten auch eine Festplatte mit etwa 5 MB. Dies leitete sich von der Ausstattung desIntelMDS-800 Entwicklungssystems ab, auf dem CP/M entworfen wurde.

CP/M wurde auch von vielen Bastlern auf ihren selbstgebauten Computern verwendet. Dominierten in der Frühzeit nochS-100-Bus-Systeme wie etwa derIMSAI8080, so waren bekannte kommerzielle CP/M-Computer der späteren Jahre derOsborne1 und dieKaypro-Modelle; auf demApple IIwurde CP/M häufig mittels einer zusätzlichen Z80-Prozessorkarte (Apple CP/M) genutzt. Weiterhin gab es Zusatzkarten für dieCommodore-Arbeitsplatzrechner derCBM-3000-undCBM-4000-Serie(Nachfolger desPET2001).

Auch auf vielen Heimcomputern konnte CP/M genutzt werden, beispielsweise auf demSchneider/Amstrad CPC,Commodore64 (mit Zusatzmodul) und demCommodore128; in der Praxis wurde es auf diesen aber eher selten eingesetzt, da sie zusätzlich jeweils noch ein eigenes Betriebssystem mitbrachten, das besser auf die jeweilige Hardware abgestimmt war und somit vor allem für grafische Computerspiele besser geeignet war. Allerdings bildete vor allem der Amstrad/Schneider CPC 6128 hier eine Ausnahme, da er im Lieferumfang bereits eine CP/M 2.2 und eine CP/M Plus-Version hatte. Auch das Handbuch ging recht detailliert auf CP/M ein und professionelle Software wie zum Beispiel Multiplan oder Wordstar wurden häufig auf dem CPC genutzt.

Auch derSchneiderJoyce/AmstradPCW hatte neben dem aus Marketinggründen als kombiniertes Betriebs- und Textverarbeitungssystem konzipiertem LocoScript als zweites, davon unabhängiges Betriebssystem CP/M an Bord. Der PC war ausgestattet mit einem Zilog-Z80-Prozessor mit 4 MHz und 256 bzw. 512 kB Arbeitsspeicher. Das gestartete CP/M-Betriebssystem war in dieser Konfiguration auf drei „Speicherbänke “zu je 64 kB verteilt, mit einem gemeinsamen „Common “-Bereich ab Adresse HxC000 (zum Beispiel Kernel in Bank 1, Tastatur und Bildschirm in Bank 0, Drucker in Bank 2). Diese Versionen waren an der Dateinamenserweiterung.emserkennbar.

Portierungen von CP/M

CP/M in der Deutschen Demokratischen Republik

In derDDRwurde CP/M meist unter der BezeichnungSingle User Control Program(SCP) aufMME-U880-basierter Hardware eingesetzt. Die Bezeichnung weist darauf hin, dass es sich um ein Einbenutzer-Betriebssystem handelt. Für allgemeine Büroarbeiten auf den 8-Bit-MikrorechnernP8000(compact) entstand mitOS/Mein zu CP/M kompatibles Betriebssystem.DieKleincomputer KC 85konnten mit einem Aufsatz um 5¼-Zoll-Diskettenlaufwerke erweitert werden und so ebenfalls CP/M ausführen, welches in der Variante MicroDOS verwendet wurde. Innerhalb derAkademie der Wissenschaften der DDRwurde in den 1980er Jahren für die Rechner auf Basis der Z80/U880-Prozessoren (wie z. B.PC 1715,A 5110/A 5120/A 5130) das Betriebssystem CP/A genutzt. Es hatte gegenüber CP/M bzw. SCP den Vorteil, dass z. B. 5¼-Zoll-Disketten mit der vollen Speicherkapazität von 800 kB für Daten genutzt werden konnten, während CP/M nur 720 >kB Daten erlaubte und 80 kB für das System reservierte. Vom VEBMansfeld Kombinat „Wilhelm Pieck “wurden für deren Arbeitsplatzrechner derMansfeld-MPC-Reihe CP/M-Versionen unter dem Namen „SCP/M 2 “entwickelt.Beim VEBCarl Zeiss Jenawurde das „CP/Z “-System entwickelt, das besonders wenig, dafür aber sehr effizienten Programmcode hatte. Es entstand ein reger Softwareaustausch zwischen den DDR-Firmen, da Verletzungen desUrheberrechtsausländischer Firmen in der DDR nicht verfolgt wurden. Nur ab und zu gab es auf internationalen Messen böse Überraschungen. Die FirmaAshton-Tatemachte nach dem Ende der DDR allendBase-Nutzern ein vergünstigtes Angebot.

CP/M-86

Neben der Intel-8080- bzw. Zilog-Z80-Version von CP/M erlangte vor allem CP/M-86 praktische Bedeutung: eine CP/M-Version fürIntel-8086- undIntel-8088-Hauptprozessoren.

CP/M-86 hatte ab Januar 1982 durchaus die Chance, zum Standardbetriebssystem desIBM Personal Computer,dem erstenPersonal ComputervonIBM,zu werden. Unter bis heute umstrittenen Umständen bekam CP/M aberMS-DOSvonMicrosoft,welches konzeptionell stark an CP/M-80 angelehnt war, als Konkurrenten. Obwohl IBM anfangs dem Kunden die Wahl des Betriebssystems überließ, setzte sich MS-DOS – das in der von IBM ausgelieferten VariantePCDOS hieß – aufgrund seines niedrigeren Preises von 40US-Dollar (nach heutiger Kaufkraft rund 120Euro) recht schnell gegen das wesentlich teurere CP/M-86 durch, wobei Software zunächst für beide Plattformen entwickelt wurde.

Das aus CP/M-86 abgeleitete, dazu weitgehend kompatible Betriebssystem SCP1700 wurde auf Intel-8086-/K1810WM86-basierten Bürocomputern desKombinat Robotroneingesetzt. Auf dem 1985 vorgestelltenRobotron A 7100war SCP1700 das empfohlene Standardbetriebssystem.

CP/M-68K

Die Portierung auf denMotorola 68000,genanntCP/M-68k,war kein großer kommerzieller Erfolg.

MP/M

MP/Mwar einMehrbenutzersystem-Version (“multi user system”) von CP/M. Mehrere Benutzer konnten gleichzeitig über ASCII-Terminalsan einem Rechner arbeiten.

CP/NET

Eine in den späten 1980ern entstandene Betriebssystemerweiterung zur Kommunikation zwischen CP/M-Systemen wurde „CP/NET “genannt. Als Server diente ein MP/M-System, auf den Clients lief CP/NET. Die Clients konnten auch festplattenlos betrieben werden. Neben der gemeinsamen Nutzung von Dateisystemen waren auch elektronische Nachrichten implementiert.

CCP/M-86

Später wurde aus CP/M-86 und MP/M-86 eine neue Variante „Concurrent CP/M “(CCP/M-86) entwickelt. Diese vereinigte die Mehrbenutzerfähigkeiten von MP/M mit hoher Kompatibilität zu CP/M-86.

Software für CP/M

Unter CP/M wurden Anwendungsprogramme wie die TextverarbeitungenElectric PencilundWordStar,die TabellenkalkulationenSupercalcundMicrosoft Multiplansowie die DatenbanksoftwaredBASEII (vonAshton-Tate) angeboten. Ein integriertesOffice-Paket,mit der Möglichkeit der leichten Datenübernahme z. B. von der Datenbank in die Textverarbeitung, gab es unter CP/M noch nicht. Allerdings waren die damaligenDateiformatenoch recht einfach aufgebaut, so dass meist eine händische Übernahme möglich war, oder es musste ein eigenes kleines Programm dafür geschrieben werden.

Neben den Anwendungsprogrammen lag der Schwerpunkt der Software für CP/M bei Programmiersprachen zur Erstellung spezifischer Programme. Erwähnenswert sind hierMBASICvon Microsoft,Fortran,Turbo PascalvonBorland,PL/I,muLISPundCOMAL.Die von Digital Research selbst angebotene SprachePL/M,eine systemnahe Programmiersprache mit Ähnlichkeiten zu PL/I, wurde bei Digital Research auch intern viel verwendet; die Ähnlichkeit mit dem Namen des Betriebssystems ist somit nicht zufällig. Einige der mit CP/M standardmäßig mitgelieferten Hilfsprogramme wurden in dieser Sprache geschrieben. Die später so dominante SpracheCwar unter CP/M noch ziemlich unbedeutend, entsprechend gibt es nur wenige Compiler für diese Sprache, die unter CP/M laufen – beispielsweiseBDS C.MitAztec Cwurde gegen Ende der Lebenszeit von CP/M ein brauchbarer Compiler verfügbar.

Zudem gab es recht große Sammlungen angemeinfreienProgrammen für CP/M, die zum Beispiel von Benutzervereinigungen oder privaten Kleinvertrieben auf durchnummerierten Disketten zusammengestellt wurden. In diesem Bereich finden sich auch Computerspiele, die im Bereich der kommerziellen CP/M-Software nie eine Rolle spielten. Viele dieser Sammlungen wurden später aufCD-ROModer zum Herunterladen im Internet wiederveröffentlicht. Eine CD-ROM kann leicht zehntausend oder mehr der nach heutigen Maßstäben winzigen CP/M-Programme fassen.

Emulationen

Bildschirmfoto der Software-Emulation CPMZ80 auf einemAtari ST

Beim Übergang von 8-Bit-Prozessoren (wie dem Zilog Z80) zu 16-Bit-Maschinen (wie z. B. demIntel 8086und80286) Anfang der 1980er Jahre bestand zunächst ein großer Mangel an Anwendungsprogrammen für die neue leistungsfähigere Hardware. Deshalb wurden Software-Emulationenentwickelt, die CP/M und einen Z80-Hauptprozessor virtuell auf einem 16-Bit-System nachbildeten, so dass bestehende Anwendungen und Anwendungsdaten (z. B. eine dBase-II-Datenbank) auf dem neuen System weiterverwendet werden konnten. Für MacOS gibt es eine native CP/M Emulation.

Freigaben

2001 gabCalderaCP/MsQuelltextunter einer liberalenOpen-Source-Lizenz,welche Redistribution und Modifikation erlaubt, via Tim Olmsteads“The Unofficial CP/M Web site”frei.Im Oktober 2014, um den 40. Jahrestag der Erstpräsentation zu feiern, veröffentlichte dasComputer History Museumweitere frühe Quelltextversionen von CP/M unter einer Lizenz zur nicht-kommerziellen Verwendung.

Gemeinfreiheit

2022 wurde CP/M, in der Version von Digital Research, von Bryan Sparks, dem Rechteinhaber am geistigen Eigentum von Digital Research, der Allgemeinheit freigegeben.

„Let this paragraph represent a right to use, distribute, modify, enhance, and otherwise make available in a nonexclusive manner CP/M and its derivatives. This right comes from the company, DRDOS, Inc.'s purchase of Digital Research, the company and all assets, dating back to the mid-1990's. DRDOS, Inc. and I, Bryan Sparks, President of DRDOS, Inc. as its representative, is the owner of CP/M and the successor in interest of Digital Research assets. “

–Bryan Sparks

Literatur

• Rodnay Zaks:CP/M-Handbuch.5. Auflage. SYBEX-Verlag, Düsseldorf 1984,ISBN 3-88745-053-1(englisch:The CP/M Handbook.Übersetzt von Klaus-Jürgen Schmidt).
• Bernd Pol:Vom Umgang mit CP/M. Eine allgemeinverständliche Einführung.6. Auflage. IWT-Verlag, Vaterstetten 1985,ISBN 3-88322-004-3.
• Jürgen Plate:Betriebssystem CP/M. vom Monitorprogramm zum Mehrbenutzersystem.2., neubearbeitete und erweiterte Auflage. Franzis-Verlag, München,ISBN 3-7723-7522-7.
• Alfons Steinhoff, Klaus Michael Rübsam:Arbeiten mit CP/M.SYBEX-Verlag, Düsseldorf 1987,ISBN 3-88745-622-X.
• Joachim Bernert, Michael Burow, Christian Hanisch:CP/M in der Praxis.Verlag Technik, Ost-Berlin 1988,ISBN 3-341-00567-6.

Weblinks

Commons:CP/M– Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Yet Another Z80 Emulator by AG – YAZE-AG: Z80 CPU Emulator mit CP/M 3.1auf der Internetpräsenz derUniversität Ulm(englisch)
• Quellcodebei www.computerhistory.org „Early Digital Research CP/M Source Code “ca. 150 MB (englisch)