Autobús S-100
Bus de computadora primitivo
Autobús S-100
Año de creación1974 ; hace 50 años ( 1974 )
Creado porEd Roberts
Ancho en bits8

El bus S-100 o bus Altair , IEEE 696-1983 (inactivo-retirado) , es un bus de computadora temprano diseñado en 1974 como parte del Altair 8800. El bus S-100 fue el primer bus de expansión estándar de la industria para la industria de microcomputadoras. Las computadoras S-100 , que consistían en procesadores y tarjetas periféricas, fueron producidas por varios fabricantes. El bus S-100 formó la base para las computadoras caseras cuyos fabricantes (por ejemplo, el Homebrew Computer Club ) implementaron controladores para CP/M y MP/M . Estas microcomputadoras S-100 abarcaron desde juguetes para aficionados hasta estaciones de trabajo para pequeñas empresas y fueron comunes en las primeras computadoras domésticas hasta la llegada de la IBM PC .

Harry Garland y Roger Melen , cofundadores de Cromemco , sostienen una placa base S-100 (1981)

Arquitectura

El bus S-100 es una placa base pasiva de conectores de borde de placa de circuito impreso de 100 pines conectados en paralelo. Las tarjetas de circuitos que miden 5 pulgadas × 10 pulgadas (13 cm × 25 cm) cumplen las funciones de CPU, memoria o interfaz de E/S conectadas a estos conectores. Las definiciones de señales del bus siguen de cerca las de un sistema de microprocesador 8080, ya que el microprocesador Intel 8080 fue el primer microprocesador alojado en el bus S-100 . Las 100 líneas del bus S-100 se pueden agrupar en cuatro tipos: 1) Alimentación, 2) Datos, 3) Dirección y 4) Reloj y control. [1]

La alimentación suministrada en el bus es de +8 voltios CC y ±16 voltios CC no regulados en bloque, diseñados para ser regulados en las tarjetas a +5 V (usados ​​por los circuitos integrados TTL ), -5 V y +12 V para los circuitos integrados de CPU Intel 8080 , ±12 V para los circuitos integrados de controlador de línea RS-232 , +12 V para los motores de la unidad de disco. La regulación de voltaje integrada se realiza normalmente mediante dispositivos de la familia 78xx (por ejemplo, un dispositivo 7805 para producir +5 voltios). Estos son reguladores lineales que se montan habitualmente en disipadores de calor.

El bus de datos bidireccional de 8 bits del Intel 8080 se divide en dos buses de datos unidireccionales de 8 bits. El procesador solo podía usar uno de ellos a la vez. El Sol-20 usaba una variación que tenía un solo bus de 8 bits y usaba los pines ahora sin usar como tierra de señal para reducir el ruido electrónico . La dirección del bus, hacia adentro o hacia afuera, se señalizaba usando el pin DBIN que de otro modo no se usaría. Esto también se volvió universal en el mercado S-100 , haciendo que el segundo bus fuera superfluo. Más tarde, estos dos buses de 8 bits se combinarían para admitir un ancho de datos de 16 bits para procesadores más avanzados, usando el sistema del Sol para señalar la dirección.

El bus de direcciones tiene 16 bits de ancho en la implementación inicial y luego se amplió a 24 bits de ancho. Una señal de control de bus puede poner estas líneas en una condición de tres estados para permitir el acceso directo a la memoria. La Cromemco Dazzler , por ejemplo, es una de las primeras tarjetas S-100 que recuperaba imágenes digitales de la memoria mediante acceso directo a la memoria.

Las señales de reloj y de control se utilizan para gestionar el tráfico en el bus. Por ejemplo, la línea DO Disable (Deshabilitar DO) deshabilitará las líneas de dirección durante el acceso directo a la memoria. Las líneas no asignadas de la especificación de bus original se asignaron posteriormente para admitir procesadores más avanzados. Por ejemplo, el procesador Zilog Z-80 tiene una línea de interrupción no enmascarable que el procesador Intel 8080 no tiene. Una línea no asignada del bus S-100 se reasignó posteriormente para admitir la solicitud de interrupción no enmascarable.

Historia

La placa de procesador Cromemco XXU, presentada en 1986, es la CPU más rápida jamás desarrollada para el bus S-100 , con 16,7 MHz . Utiliza un procesador Motorola 68020 con un coprocesador 68881 y 16 Kbytes de memoria caché de alta velocidad. Esta CPU se utiliza en la computadora Cromemco CS-250, ampliamente utilizada por la Fuerza Aérea de los EE. UU.

Durante el diseño del Altair, el hardware necesario para fabricar una máquina utilizable no estaba disponible a tiempo para la fecha de lanzamiento de enero de 1975. El diseñador, Ed Roberts , también tenía el problema de que la placa base ocupaba demasiado espacio. En un intento por evitar estos problemas, colocó los componentes existentes en una caja con "ranuras" adicionales, de modo que los componentes faltantes pudieran enchufarse más tarde cuando estuvieran disponibles. La placa base está dividida en cuatro tarjetas separadas, con la CPU en una quinta. Luego buscó una fuente económica de conectores y se encontró con un suministro de conectores de borde de 100 pines excedentes militares . El bus de 100 pines fue creado por un dibujante anónimo, que seleccionó el conector de un catálogo de piezas y asignó arbitrariamente nombres de señal a grupos de pines del conector. [2]

En 1975, tras la introducción del Altair, surgió una industria floreciente de máquinas "clón". La mayoría de ellas utilizaban el mismo diseño de bus que el Altair, creando un nuevo estándar industrial. Estas empresas se vieron obligadas a referirse al sistema como el "bus Altair" y querían otro nombre para evitar referirse a su competidor al describir su propio sistema. El nombre " S-100 ", abreviatura de "Standard 100", fue acuñado por Harry Garland y Roger Melen , cofundadores de Cromemco . [3] [4] Mientras viajaban en avión para asistir a la conferencia de microcomputadoras Atlantic City PC '76 en agosto de 1976, compartieron cabina con Bob Marsh y Lee Felsenstein de Processor Technology . Melen se acercó a ellos para convencerlos de que adoptaran el mismo nombre. Tenía una cerveza en la mano y cuando el avión chocó contra un bache, Melen derramó un poco de cerveza sobre Marsh. Marsh aceptó usar el nombre, lo que Melen atribuye a su deseo de que Melen se fuera con su cerveza. [5]

El término apareció impreso por primera vez en un anuncio de Cromemco en la edición de noviembre de 1976 de la revista Byte . [6] El primer simposio sobre el bus S-100 , moderado por Jim Warren , se celebró el 20 de noviembre de 1976 en el Diablo Valley College con un panel formado por Harry Garland , George Morrow y Lee Felsenstein . [7] Solo un año después, el bus S-100 sería descrito como "el estándar de bus más utilizado jamás desarrollado en la industria informática". [8]

Cromemco fue el mayor fabricante de S-100 , seguido de Vector Graphic y North Star Computers . [9] Otros innovadores fueron empresas como Alpha Microsystems , IMS Associates, Inc. , Godbout Electronics (posteriormente CompuPro ) e Ithaca InterSystems . En mayo de 1984, Microsystems publicó un directorio completo de productos S-100 que incluía más de 500 productos " S-100 /IEEE-696" de más de 150 empresas. [10]

Las señales del bus S-100 eran sencillas de crear utilizando una CPU 8080, pero cada vez lo eran menos cuando se utilizaban otros procesadores como el 68000. La lógica de conversión de señales ocupaba más espacio en la placa. No obstante, en 1984, el bus S-100 albergaba once procesadores diferentes , desde el Intel 8080 de 8 bits hasta el Zilog Z-8000 de 16 bits . [10] En 1986, Cromemco presentó la tarjeta XXU, diseñada por Ed Lupin, que utilizaba un procesador Motorola 68020 de 32 bits . [11]

Norma IEEE-696

A medida que el bus S-100 ganaba impulso, surgió la necesidad de desarrollar una especificación formal del bus para ayudar a garantizar la compatibilidad de los productos producidos por diferentes fabricantes. También existía la necesidad de ampliar el bus para que pudiera admitir procesadores con mayor capacidad que el Intel 8080 utilizado en el ordenador Altair original. En mayo de 1978, George Morrow y Howard Fullmer publicaron una "Norma propuesta para el bus S-100 " en la que señalaban que 150 proveedores ya estaban suministrando productos para el bus S-100 . Esta norma propuesta documentaba la ruta de datos de 8 bits y la ruta de direcciones de 16 bits del bus y afirmaba que se estaba considerando la posibilidad de ampliar la ruta de datos a 16 bits y la ruta de direcciones a 24 bits. [12]

En julio de 1979, Kells Elmquist, Howard Fullmer, David Gustavson y George Morrow publicaron una "Especificación estándar para dispositivos de interfaz de bus S-100 ". [13] En esta especificación, la ruta de datos se amplió a 16 bits y la ruta de direcciones se amplió a 24 bits. El grupo de trabajo IEEE 696, presidido por Mark Garetz, continuó desarrollando la especificación que se propuso como estándar IEEE y fue aprobada por la IEEE Computer Society el 10 de junio de 1982. [14]

El Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI) aprobó el estándar IEEE el 8 de septiembre de 1983. La estructura de bus de computadora desarrollada por Ed Roberts para la computadora Altair 8800 había sido extendida, documentada rigurosamente y ahora designada como el Estándar Nacional Estadounidense IEEE Std 696–1983. [14]

Jubilación

Estantes de sistemas Cromemco S-100 en la Bolsa Mercantil de Chicago en 1984

IBM presentó el IBM Personal Computer en 1981 y lo siguió con modelos cada vez más potentes: el XT en 1983 y el AT en 1984. El éxito de estos ordenadores, que utilizaban la propia arquitectura de bus incompatible de IBM, afectó profundamente al mercado de productos con bus S-100 . En mayo de 1984, Sol Libes (que había sido miembro del grupo de trabajo IEEE-696) escribió en Microsystems : "no hay duda de que el mercado S-100 puede considerarse ahora una industria madura con un potencial de crecimiento sólo moderado, en comparación con el mercado de los IBM PC compatibles". [15]

A medida que los productos IBM PC conquistaban el extremo inferior del mercado, las máquinas S-100 pasaron a ser de mayor potencia para sistemas OEM y multiusuario. Por ejemplo, se utilizaron bancos de computadoras S-100 para procesar las transacciones en la Bolsa Mercantil de Chicago; la Fuerza Aérea de los Estados Unidos desplegó máquinas S-100 para sus sistemas de planificación de misiones. [16] [17] Sin embargo, a lo largo de la década de 1980, el mercado de las máquinas S-100 para aficionados, uso personal e incluso para pequeñas empresas estaba en declive. [18]

El mercado de los productos de bus S-100 continuó contrayéndose a principios de los años 1990, a medida que las computadoras compatibles con IBM se volvían más capaces. En 1992, la Bolsa Mercantil de Chicago, por ejemplo, reemplazó sus computadoras de bus S-100 con el modelo IBM PS/2 . [19] Para 1994, la industria del bus S-100 se había contraído lo suficiente como para que el IEEE no viera la necesidad de continuar apoyando el estándar IEEE-696. El estándar IEEE-696 fue retirado el 14 de junio de 1994. [14]

Referencias

  1. ^ Garland, Harry (1979). Introducción al diseño de sistemas de microprocesadores . Nueva York: McGraw-Hill. pp. 159–169. ISBN 0-07-022871-X. Aunque muchos otros procesadores se han adaptado al bus S-100 , las definiciones de señales del bus siguen de cerca las de un sistema 8080.
  2. ^ Libes, Sol (18 de febrero de 1980). "El autobús S-100: pasado, presente y futuro". InfoWorld . Vol. 2, núm. 1. págs. 7, 18.
  3. ^ Freiberger, Paul ; Swaine, Michael (2000). Fuego en el valle: la creación de la computadora personal (segunda edición). McGraw-Hill. pág. 66. ISBN 0-07-135892-7.
  4. ^ "La historia de Cromemco". I/O News . 1 (1): 10. Septiembre-octubre de 1980 . Consultado el 22 de febrero de 2013 .
  5. ^ Swaine, Michael; Freiberger, Paul (20 de octubre de 2014). Fuego en el valle: el nacimiento y la muerte de la computadora personal. ISBN 9781680503524.
  6. ^ Herbert Johnson, "Orígenes de las computadoras S-100", 15 de marzo de 2008
  7. ^ Robert Reiling (10 de diciembre de 1976). «Datos aleatorios». Boletín del Homebrew Computer Club . 2 (11–12): 1.
  8. ^ Zaks, Rodnay (1977). Microprocesadores: de chips a sistemas . Sybex. pág. 302.
  9. ^ Libes, Sol (septiembre-octubre de 1981). "Los líderes en el mercado del S-100 son Cromemco (50 millones de dólares), Vector Graphics (30 millones de dólares) y North Star (25 millones de dólares)". Microsystems . 2 (5): 8.
  10. ^ ab Libes, Sol (mayo de 1984). " Directorio de productos S-100 ". Microsystems . 5 (5): 59–78.
  11. ^ "El nuevo procesador XXU ofrece una enorme ventaja en velocidad". I/O News . 5 (4): 1, 9. Agosto-septiembre de 1986. ISSN  0274-9998.
  12. ^ Morrow, George; Fullmer, Howard (mayo de 1978). "Propuesta de estándar para el bus S-100" (PDF) . Computer . 11 (5). IEEE Computer Society: 84–90. doi :10.1109/cm.1978.218190. S2CID  2023052. Dave Gustavson recomendó ampliar el bus S-100 a 24 bits de dirección y 16 bits de datos. Actualmente se está estudiando cómo se hará exactamente.
  13. ^ Elmquist, Kells A.; Fullmer, Howard; Gustavson, David B.; Morrow, George (julio de 1979). "Especificación estándar para dispositivos de interfaz de bus S-100" (PDF) . Computadora . 12 (7). IEEE Computer Society: 28–52. doi :10.1109/mc.1979.1658813. S2CID  9797254.
  14. ^ abc Un estándar nacional estadounidense: Dispositivos de interfaz estándar IEEE 696. doi : 10.1109/IEEESTD.1983.81971. ISBN 978-0-7381-4244-9.
  15. ^ Libes, Sol (mayo de 1984). "S-100 Product Directory". Microsystems . 5 (5): 59. Sin embargo, no hay duda de que el mercado del S-100 puede considerarse hoy una industria madura con un potencial de crecimiento moderado, en comparación con el mercado de los PC compatibles con IBM.
  16. ^ Breeding, Gary (enero-febrero de 1984). "Transacciones de red de Cromemco Systems en Chaotic Exchange". I/O News . 3 (6): 20. ISSN  0274-9998.
  17. ^ "La USAF equipará sus escuadrones de cazas tácticos con un sistema de planificación de misiones". Aviation Week & Space Technology . 126 (22): 105. 1 de junio de 1987.
  18. ^ Libes, Sol (mayo de 1984). "S-100 Product Directory". Microsystems . 5 (5): 59. Mientras que el crecimiento inicial del mercado del S-100 dependía principalmente de los aficionados y los primeros usuarios de ordenadores personales, la industria se está concentrando ahora en sistemas multiusuario OEM y aplicaciones que requieren más potencia informática.
  19. ^ "CME aprovecha Datacode para distribuir datos de cotizaciones a los operadores de parqué". WatersTechnology. 27 de enero de 1992.
Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Autobús S-100 .
  • "S100 Computers", un sitio web que contiene muchas fotografías de tarjetas, documentación e historia.
  • "Microordenador S-100 basado en "Cromemco"" Archivado el 10 de febrero de 2012 en Wayback Machine . Imágenes de Robert Kuhmann de varias tarjetas S-100
  • "Herb's S-100 Stuff", la colección de Herbert Johnson sobre la historia del S-100
  • "Archivo de documentación y manuales de bus IEEE-696/S-100", colección de manuales S-100 de Howard Harte
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