Autobús S-100

El bus S-100 o bus Altair , posteriormente estandarizado como IEEE 696-1983 (inactivo-retirado) , es un bus de computadora primitivo 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 las microcomputadoras. Las computadoras S-100 , que consistían en tarjetas de procesador y periféricos, fueron producidas por varios fabricantes. El bus S-100 constituyó la base de las computadoras caseras cuyos constructores (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 .

El bus S-100 es un plano posterior pasivo con conectores de borde de placa de circuito impreso de 100 pines cableados en paralelo. Las tarjetas de circuito impreso, que miden 13 cm × 25 cm (5 pulg . × 10 pulg .), que cumplen las funciones de CPU, memoria o interfaz de E/S, se conectan a estos conectores. Las definiciones de las señales del bus siguen de cerca las de un sistema de microprocesador 8080, ya que el microprocesador Intel 8080 fue el primero en utilizar 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 V CC y ±16 V CC sin regular, diseñada para ser regulada en las tarjetas a +5 V (utilizado por los circuitos integrados TTL ), -5 V y +12 V para el circuito integrado de la CPU Intel 8080 , ±12 V para los circuitos integrados controladores de línea RS-232 y +12 V para los motores de las unidades de disco. La regulación de voltaje integrada se realiza normalmente mediante dispositivos de la familia 78xx (por ejemplo, un dispositivo 7805 para generar +5 voltios). Estos reguladores lineales suelen montarse 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 utilizaba una variante con un único bus de 8 bits y empleaba los pines ahora sin usar como tierra de señal para reducir el ruido electrónico . La dirección del bus, de entrada o de salida, se indicaba mediante el pin DBIN, que de otro modo estaría sin usar. Esta configuración se generalizó también en el mercado del S-100 , lo que hizo que el segundo bus resultara superfluo. Posteriormente, estos dos buses de 8 bits se combinarían para admitir un ancho de datos de 16 bits para procesadores más avanzados, utilizando el sistema del Sol para indicar la dirección.

El bus de direcciones tenía un ancho de 16 bits en la implementación inicial y posteriormente se amplió a 24 bits. Una señal de control del bus puede poner estas líneas en estado triestado 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 misma.

Las señales de reloj y control se utilizan para gestionar el tráfico en el bus. Por ejemplo, la línea de desactivación de DO pone en alta impedancia las líneas de dirección durante el acceso directo a memoria. Las líneas no asignadas de la especificación original del bus 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 entonces para admitir la solicitud de interrupción no enmascarable.

Durante el diseño del Altair, el hardware necesario para fabricar una máquina funcional no estuvo disponible a tiempo para la fecha de lanzamiento de enero de 1975. El diseñador, Ed Roberts , también tuvo el problema de que el backplane ocupaba demasiado espacio. Para evitar estos problemas, colocó los componentes existentes en una carcasa con "ranuras" adicionales, de modo que los componentes faltantes pudieran conectarse posteriormente cuando estuvieran disponibles. El backplane está dividido en cuatro tarjetas separadas, con la CPU en una quinta. Luego buscó una fuente económica de conectores y encontró un suministro de conectores de borde de 100 pines de excedente militar . El bus de 100 pines fue creado por un dibujante desconocido en MITS, quien seleccionó el conector de un catálogo de piezas y asignó arbitrariamente nombres de señales a grupos de pines del conector. ^{[ 2 ]}

Una floreciente industria de máquinas "clonadas" siguió a la introducción del Altair en 1975. La mayoría de estas usaban el mismo diseño de bus que el Altair, creando un nuevo estándar de la industria. 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 ]} Durante un vuelo para asistir a la conferencia de microcomputadoras PC '76 de Atlantic City en agosto de 1976, compartieron la 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 tuvo una sacudida, Melen derramó un poco de cerveza sobre Marsh. Marsh accedió a usar el nombre, que Melen atribuye a que quería que Melen se fuera con su cerveza. ^{[ 5 ]}

El término apareció por primera vez impreso 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 Diablo Valley College con un panel compuesto por Harry Garland , George Morrow y Lee Felsenstein . ^{[ 7 ]} Tan 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 de los fabricantes de S-100 , seguido de Vector Graphic y North Star Computers . ^{[ 9 ]} Otros innovadores fueron empresas como Alpha Microsystems , IMS Associates, Inc. , Godbout Electronics (más tarde CompuPro ) e Ithaca InterSystems . En mayo de 1984, Microsystems publicó un directorio completo de productos S-100 que enumeraba más de 500 productos " S-100 /IEEE-696" de más de 150 empresas. ^{[ 10 ]}

Las señales del bus S-100 eran fáciles de crear con una CPU 8080, pero cada vez más difíciles con otros procesadores como el 68000. La lógica de conversión de señales ocupaba más espacio en la placa. No obstante, en 1984, once procesadores diferentes se alojaban en el bus S-100 , 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 ]}

A medida que el bus S-100 ganaba popularidad, surgió la necesidad de desarrollar una especificación formal para garantizar la compatibilidad de los productos de diferentes fabricantes. También era necesario ampliar el bus para que pudiera admitir procesadores más potentes que el Intel 8080 utilizado en el ordenador Altair original. En mayo de 1978, George Morrow y Howard Fullmer publicaron una "Propuesta de estándar para el bus S-100 ", en la que señalaban que 150 proveedores ya ofrecían productos para dicho bus . Esta propuesta documentaba la ruta de datos de 8 bits y la ruta de direcciones de 16 bits del bus, e indicaba que se estaba considerando 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 extendió a 16 bits y la ruta de direcciones a 24 bits. El Grupo de Trabajo IEEE 696, presidido por Mark Garetz, continuó desarrollando la especificación, que fue propuesta como estándar IEEE y 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 del bus de computadora desarrollada por Ed Roberts para la computadora Altair 8800 se había ampliado, documentado rigurosamente y ahora se designaba como el Estándar Nacional Estadounidense IEEE Std 696–1983. ^{[ 14 ]}

IBM presentó el IBM Personal Computer en 1981 y le siguieron modelos cada vez más potentes: el XT en 1983 y el AT en 1984. El éxito de estos ordenadores, que utilizaban la arquitectura de bus propia e incompatible de IBM, afectó gravemente al mercado de productos con bus S-100 . En mayo de 1984, Sol Libes (quien había sido miembro del Grupo de Trabajo IEEE-696) escribió en Microsystems : «No cabe duda de que el mercado del S-100 puede considerarse ahora una industria madura con un potencial de crecimiento moderado, en comparación con el mercado de ordenadores compatibles con IBM PC». ^{[ 15 ]}

A medida que los productos IBM PC conquistaban el segmento de gama baja del mercado, las máquinas S-100 ascendieron a sistemas OEM y multiusuario más potentes. Por ejemplo, se utilizaron bancos de computadoras con bus S-100 para procesar las transacciones en la Bolsa Mercantil de Chicago; la Fuerza Aérea de los Estados Unidos desplegó máquinas con bus S-100 para sus sistemas de planificación de misiones. ^{[ 16 ] [ 17 ]} Sin embargo, a lo largo de la década de 1980, el mercado de máquinas con bus S-100 para aficionados, para uso personal e incluso para pequeñas empresas estaba en declive. ^{[ 18 ]}

El mercado de productos con bus S-100 continuó contrayéndose a principios de la década de 1990, a medida que las computadoras compatibles con IBM se volvían más potentes. En 1992, la Bolsa Mercantil de Chicago, por ejemplo, reemplazó sus computadoras con bus S-100 por 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 seguir dando soporte al estándar IEEE-696. El estándar IEEE-696 se retiró el 14 de junio de 1994. ^{[ 14 ]}

• "S100 Computers" , un sitio web que contiene muchas fotos de tarjetas, documentación e historia.
• Microcomputadora S-100 basada en "Cromemco". Archivada el 10 de febrero de 2012 en Wayback Machine , imágenes de Robert Kuhmann de varias tarjetas S-100.
• "Los objetos de Herb sobre el S-100" , la colección de Herbert Johnson sobre la historia del S-100.
• " Archivo de documentación y manuales del bus IEEE-696 / S-100 ", colección de manuales S-100 de Howard Harte.