รถบัส S-100

ปีที่สร้าง	พ.ศ. 2517 ( 1974 )
สร้างโดย	เอ็ด โรเบิร์ตส์
ความกว้างเป็นบิต	8

บัสS-100หรือบัส Altairซึ่งต่อมาได้รับการกำหนดมาตรฐานเป็นIEEE 696-1983 (ไม่ใช้งานแล้ว - ถูกยกเลิก)เป็นบัสคอมพิวเตอร์ รุ่นแรกๆ ที่ออกแบบในปี 1974 โดยเป็นส่วนหนึ่งของAltair 8800บัสS-100 เป็น บัสขยายมาตรฐานอุตสาหกรรมตัวแรกสำหรับอุตสาหกรรมไมโครคอมพิวเตอร์ คอมพิวเตอร์S-100ซึ่งประกอบด้วยการ์ดประมวลผลและอุปกรณ์ต่อพ่วง ถูกผลิตขึ้นโดยผู้ผลิตหลายราย บัส S-100เป็นพื้นฐานสำหรับคอมพิวเตอร์แบบประกอบเอง (homebrew computer) ซึ่งผู้สร้าง (เช่นHomebrew Computer Club ) ได้นำไดรเวอร์สำหรับCP/MและMP/M มาใช้ คอมพิวเตอร์ไมโคร S-100เหล่านี้มีตั้งแต่ของเล่นสำหรับนักเล่นงานอดิเรกไปจนถึงเวิร์กสเตชันสำหรับธุรกิจขนาดเล็ก และพบได้ทั่วไปในคอมพิวเตอร์บ้านยุคแรกๆจนกระทั่ง การมาถึงของIBM PC

บัสS-100เป็นแบ็คเพลนแบบพาสซีฟที่มีขั้วต่อขอบแผงวงจรพิมพ์ 100 พินที่ต่อแบบขนาน แผงวงจรขนาด 5 นิ้ว × 10 นิ้ว (13 ซม. × 25 ซม.) ที่ทำหน้าที่เป็น CPU หน่วยความจำ หรืออินเทอร์เฟซ I/O จะเสียบเข้ากับขั้วต่อเหล่านี้ คำจำกัดความของสัญญาณบัสเป็นไปตามระบบไมโครโปรเซสเซอร์ 8080 อย่างใกล้ชิด เนื่องจาก ไมโครโปรเซสเซอร์ Intel 8080เป็นไมโครโปรเซสเซอร์ตัวแรกที่ทำงานบน บัส S-100สาย 100 เส้นของ บัส S-100สามารถจัดกลุ่มได้เป็นสี่ประเภท ได้แก่ 1) พลังงาน 2) ข้อมูล 3) ที่อยู่ และ 4) สัญญาณนาฬิกาและการควบคุม^{[ 1 ]}

แหล่งจ่ายไฟบนบัสเป็นไฟกระแสตรงแบบไม่ควบคุม +8 โวลต์ และ ±16 โวลต์ ซึ่งได้รับการออกแบบให้มีการควบคุม แรงดัน บนการ์ดให้เป็น +5 โวลต์ (ใช้โดย ไอซี TTL ), -5 โวลต์ และ +12 โวลต์ สำหรับ ไอซีซีพียู Intel 8080 , ±12 โว ลต์ สำหรับไอซีไดร์เวอร์สาย RS-232และ +12 โวลต์ สำหรับมอเตอร์ไดรฟ์ดิสก์ การควบคุมแรงดันไฟบนการ์ดมักทำโดยอุปกรณ์ใน ตระกูล 78xx (เช่น อุปกรณ์ 7805 เพื่อสร้างแรงดัน +5 โวลต์) ตัวควบคุมแรงดันไฟแบบเชิงเส้น เหล่านี้ มักติดตั้งอยู่บนแผ่นระบายความร้อน

บัสข้อมูลแบบสองทิศทาง 8 บิตของ Intel 8080 ถูกแบ่งออกเป็นบัสข้อมูลแบบทิศทางเดียว 8 บิตสองบัส โดยโปรเซสเซอร์สามารถใช้งานได้เพียงบัสเดียวในแต่ละครั้งSol-20ใช้รูปแบบที่แตกต่างออกไป โดยใช้บัส 8 บิตเพียงบัสเดียว และใช้ขาที่ไม่ได้ใช้งานแล้วเป็นกราวด์สัญญาณเพื่อลดสัญญาณรบกวนทางอิเล็กทรอนิกส์ทิศทางของบัส (ขาเข้าหรือขาออก) จะถูกส่งสัญญาณโดยใช้ขา DBIN ที่ไม่ได้ใช้งาน ระบบนี้กลายเป็นมาตรฐานใน ตลาด S-100เช่นกัน ทำให้บัสที่สองไม่จำเป็นอีกต่อไป ต่อมา บัส 8 บิตทั้งสองนี้จะถูกรวมเข้าด้วยกันเพื่อรองรับความกว้างข้อมูล 16 บิตสำหรับโปรเซสเซอร์ขั้นสูง โดยใช้ระบบของ Sol ในการส่งสัญญาณทิศทาง

บัสแอดเดรสมีความกว้าง 16 บิตในการใช้งานครั้งแรก และต่อมาได้ขยายเป็น 24 บิต สัญญาณควบคุมบัสสามารถทำให้สายเหล่านี้อยู่ใน สภาวะ ไตรสเตทเพื่ออนุญาตการเข้าถึงหน่วยความจำโดยตรงตัวอย่างเช่นCromemco Dazzler เป็นการ์ด S-100 รุ่นแรกๆ ที่ดึงภาพดิจิทัลจากหน่วยความจำโดยใช้การเข้าถึงหน่วยความจำโดยตรง

สัญญาณนาฬิกาและสัญญาณควบคุมถูกใช้เพื่อจัดการปริมาณการรับส่งข้อมูลบนบัส ตัวอย่างเช่น สาย DO Disableจะเปลี่ยนสถานะของสายแอดเดรสเป็นสามสถานะในระหว่างการเข้าถึงหน่วยความจำโดยตรง สายที่ไม่ได้กำหนดไว้ในข้อกำหนดบัสเดิมถูกกำหนดไว้ในภายหลังเพื่อรองรับโปรเซสเซอร์ที่ทันสมัยกว่า ตัวอย่างเช่น โปรเซสเซอร์ Zilog Z-80มี สาย อินเตอร์รัปต์ที่ไม่สามารถปิดกั้นได้ซึ่งโปรเซสเซอร์ Intel 8080 ไม่มี สายที่ไม่ได้กำหนดไว้หนึ่งสายของ บัส S-100จึงถูกกำหนดใหม่เพื่อรองรับคำขออินเตอร์รัปต์ที่ไม่สามารถปิดกั้นได้

ในระหว่างการออกแบบ Altair ฮาร์ดแวร์ที่จำเป็นในการสร้างเครื่องที่ใช้งานได้นั้นไม่พร้อมใช้งานทันเวลาสำหรับการเปิดตัวในเดือนมกราคม พ.ศ. 2518 นักออกแบบEd Robertsยังประสบปัญหาเรื่องแผงวงจรหลักกินพื้นที่มากเกินไป เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาเหล่านี้ เขาจึงวางส่วนประกอบที่มีอยู่ลงในเคสที่มี "ช่อง" เพิ่มเติม เพื่อให้สามารถเสียบส่วนประกอบที่ขาดหายไปได้ในภายหลังเมื่อพร้อมใช้งาน แผงวงจรหลักถูกแบ่งออกเป็นสี่การ์ดแยกกัน โดยมีCPUอยู่บนการ์ดที่ห้า จากนั้นเขามองหาแหล่งที่มาของตัวเชื่อมต่อราคาไม่แพง และเขาพบตัวเชื่อมต่อขอบ 100 พินที่เหลือใช้จากกองทัพ บัส 100 พินถูกสร้างขึ้นโดยช่างเขียนแบบที่ไม่ทราบชื่อที่ MITS ซึ่งเลือกตัวเชื่อมต่อจากแคตตาล็อกชิ้นส่วนและกำหนด ชื่อ สัญญาณให้กับกลุ่มของพินตัวเชื่อมต่อโดย พลการ ^{[ 2 ]}

อุตสาหกรรมเครื่อง "โคลน" ที่กำลังเฟื่องฟูเกิดขึ้นหลังจากการเปิดตัว Altair ในปี 1975 เครื่องเหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้โครงสร้างบัสแบบเดียวกับ Altair ทำให้เกิดมาตรฐานอุตสาหกรรมใหม่ บริษัทเหล่านี้ถูกบังคับให้เรียกชื่อระบบว่า "บัส Altair" และต้องการชื่ออื่นเพื่อหลีกเลี่ยงการอ้างถึงคู่แข่งเมื่ออธิบายระบบของตนเอง ชื่อ " S-100 " ซึ่งย่อมาจาก "Standard 100" ถูกคิดค้นโดยHarry GarlandและRoger Melenผู้ร่วมก่อตั้งCromemco [ ^{3 ] [ 4 ]}ขณะเดินทางไปร่วมงานประชุมไมโครคอมพิวเตอร์ PC '76 ที่ Atlantic City ในเดือนสิงหาคม 1976 พวกเขาได้นั่งในห้องโดยสารเดียวกันกับ Bob Marsh และ^Lee FelsensteinจากProcessor Technology Melen เดินไปหาพวกเขาเพื่อโน้มน้าวให้พวกเขานำชื่อเดียวกันมาใช้ เขามีเบียร์อยู่ในมือ และเมื่อเครื่องบินกระแทกพื้น Melen ก็ทำเบียร์หกใส่ Marsh มาร์ชตกลงที่จะใช้ชื่อนี้ ซึ่งเมเลนระบุว่าเขาต้องการให้เมเลนออกไปพร้อมกับเบียร์ของเขา^{[ 5 ]}

คำนี้ปรากฏในสิ่งพิมพ์ครั้งแรกในโฆษณาของ Cromemco ใน นิตยสาร Byteฉบับเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2519 [ ^{6 ] การ}ประชุมสัมมนาครั้งแรกเกี่ยวกับ บัส S-100ซึ่งดำเนินรายการโดยJim Warrenจัดขึ้นเมื่อวันที่ 20 พฤศจิกายน พ.ศ. 2519 ที่วิทยาลัย Diablo Valleyโดยมีคณะผู้ร่วมอภิปรายประกอบด้วยHarry Garland , George MorrowและLee Felsenstein [ ^{7 ] เพียง}หนึ่งปีต่อมา บัส S-100ก็ได้รับการอธิบายว่าเป็น "มาตรฐานบัสที่ใช้มากที่สุดเท่าที่เคยพัฒนามาในอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์" ^{[ 8 ]}

Cromemco เป็นผู้ผลิต S-100รายใหญ่ที่สุดรองลงมาคือVector GraphicและNorth Star Computers [ ^{9 ] ผู้}คิดค้นนวัตกรรมรายอื่นๆ ได้แก่ บริษัทต่างๆ เช่นAlpha Microsystems , IMS Associates, Inc. , Godbout Electronics (ต่อมาคือCompuPro ) และIthaca InterSystemsในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2527 Microsystemsได้เผยแพร่ รายชื่อผลิตภัณฑ์ S-100 ที่ครอบคลุม ซึ่งมีผลิตภัณฑ์ " S-100 /IEEE-696" มากกว่า 500 รายการจากบริษัทต่างๆ มากกว่า 150 แห่ง^{[ 10 ]}

สัญญาณบัส S -100สร้างได้ง่ายโดยใช้ CPU 8080 แต่ทำได้ยากขึ้นเรื่อยๆ เมื่อใช้โปรเซสเซอร์อื่นๆ เช่น 68000 พื้นที่บนบอร์ดถูกใช้ไปกับตรรกะการแปลงสัญญาณมากขึ้น อย่างไรก็ตาม ในปี 1984 มีโปรเซสเซอร์ที่แตกต่างกันถึง 11 ตัวที่ใช้งานบน บัส S-100ตั้งแต่ Intel 8080 แบบ 8 บิต ไปจนถึง Zilog Z-8000แบบ 16 บิต ^{[ 10 ]} ในปี 1986 Cromemco ได้เปิดตัวการ์ด XXU ซึ่งออกแบบโดย Ed Lupin โดยใช้ โปรเซสเซอร์Motorola 68020แบบ 32 บิต^{[ 11 ]}

เมื่อ บัส S-100ได้รับความนิยมมากขึ้น จึงมีความจำเป็นต้องพัฒนารูปแบบข้อกำหนดอย่างเป็นทางการของบัส เพื่อช่วยให้มั่นใจได้ถึงความเข้ากันได้ของผลิตภัณฑ์ที่ผลิตโดยผู้ผลิตที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ยังมีความจำเป็นต้องขยายบัสเพื่อให้สามารถรองรับโปรเซสเซอร์ที่มีประสิทธิภาพมากกว่า Intel 8080 ที่ใช้ในคอมพิวเตอร์ Altair รุ่นดั้งเดิม ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2521 George MorrowและHoward Fullmerได้ตีพิมพ์ "มาตรฐานที่เสนอสำหรับ บัส S-100 " โดยระบุว่ามีผู้จำหน่าย 150 รายที่จัดหาผลิตภัณฑ์สำหรับ บัส S-100แล้ว มาตรฐานที่เสนอนี้ได้บันทึกเส้นทางข้อมูล 8 บิตและเส้นทางที่อยู่ 16 บิตของบัส และระบุว่ากำลังพิจารณาที่จะขยายเส้นทางข้อมูลเป็น 16 บิตและเส้นทางที่อยู่เป็น 24 บิต^{[ 12 ]}

ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2522 Kells Elmquist, Howard Fullmer, David Gustavson และ George Morrow ได้ตีพิมพ์ "ข้อกำหนดมาตรฐานสำหรับอุปกรณ์อินเทอร์เฟซบัสS-100 " ^{[ 13 ]} ในข้อกำหนดนี้ เส้นทางข้อมูลได้รับการขยายเป็น 16 บิต และเส้นทางที่อยู่ได้รับการขยายเป็น 24 บิต กลุ่มทำงาน IEEE 696 ซึ่งมี Mark Garetz เป็นประธาน ได้พัฒนาข้อกำหนดดังกล่าวต่อไป ซึ่งได้รับการเสนอให้เป็นมาตรฐาน IEEE และได้รับการอนุมัติจากIEEE Computer Societyเมื่อวันที่ 10 มิถุนายน พ.ศ. 2525 ^{[ 14 ]}

สถาบันมาตรฐานแห่งชาติอเมริกัน (ANSI) อนุมัติมาตรฐาน IEEE เมื่อวันที่ 8 กันยายน พ.ศ. 2526 โครงสร้างบัสคอมพิวเตอร์ที่พัฒนาโดย Ed Roberts สำหรับคอมพิวเตอร์ Altair 8800 ได้รับการขยาย บันทึกอย่างละเอียด และปัจจุบันได้รับการกำหนดให้เป็นมาตรฐานแห่งชาติอเมริกัน IEEE Std 696–1983 ^{[ 14 ]}

IBMเปิดตัวIBM Personal Computerในปี 1981 และตามมาด้วยรุ่นที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นเรื่อยๆ ได้แก่ XT ในปี 1983 และ AT ในปี 1984 ความสำเร็จของคอมพิวเตอร์เหล่านี้ ซึ่งใช้สถาปัตยกรรมบัสที่ไม่เข้ากันของ IBM เอง ทำให้ตลาด ผลิตภัณฑ์บัส S-100 ได้รับผลกระทบอย่างมาก ในเดือนพฤษภาคม 1984 Sol Libes (ซึ่งเคยเป็นสมาชิกของกลุ่มทำงาน IEEE-696) เขียนในMicrosystemsว่า "ไม่ต้องสงสัยเลยว่าตลาด S-100 ในปัจจุบันถือได้ว่าเป็นอุตสาหกรรมที่เติบโตเต็มที่แล้ว โดยมีศักยภาพในการเติบโตในระดับปานกลางเท่านั้น เมื่อเทียบกับตลาดที่เข้ากันได้กับ IBM PC" ^{[ 15 ]}

เนื่องจากผลิตภัณฑ์ IBM PC ครองตลาดระดับล่าง เครื่อง S-100จึงถูกยกระดับขึ้นไปสู่ระบบ OEM และระบบมัลติยูเซอร์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ตัวอย่างเช่น มีการใช้คอมพิวเตอร์บัส S-100 จำนวนมาก ในการประมวลผลการซื้อขายที่ตลาดซื้อขายสินค้าโภคภัณฑ์ชิคาโก กองทัพอากาศสหรัฐฯ ได้นำเครื่องบัสS-100 ไปใช้ในระบบวางแผนภารกิจ ^{[ 16 ] [ 17 ]} อย่างไรก็ตาม ตลอดช่วงทศวรรษ 1980 ตลาดสำหรับ เครื่องบัส S-100สำหรับนักเล่นงานอดิเรก สำหรับการใช้งานส่วนบุคคล และแม้แต่สำหรับธุรกิจขนาดเล็กก็อยู่ในช่วงขาลง^{[ 18 ]}

ตลาดสำหรับ ผลิตภัณฑ์บัส S-100ยังคงหดตัวอย่างต่อเนื่องในช่วงต้นทศวรรษ 1990 เนื่องจากคอมพิวเตอร์ที่เข้ากันได้กับ IBM มีความสามารถมากขึ้น ตัวอย่างเช่น ในปี 1992 ตลาดหลักทรัพย์ชิคาโกได้เปลี่ยนคอมพิวเตอร์บัสS-100 ของตนเป็น รุ่น PS/2 ของ IBM [ ^{19 ] ใน}ปี 1994 อุตสาหกรรมบัส S-100หดตัวลงมากพอที่ IEEE ไม่เห็นความจำเป็นที่จะต้องสนับสนุนมาตรฐาน IEEE-696 ต่อไป มาตรฐาน IEEE-696 จึงถูกยกเลิกในวันที่ 14 มิถุนายน 1994 ^{[ 14 ]}

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับรถบัส S- 100

• "S100 Computers"เว็บไซต์ที่มีรูปภาพการ์ด เอกสาร และประวัติมากมาย
• "ไมโครคอมพิวเตอร์ S-100 ที่ใช้ Cromemco" เก็บถาวรเมื่อ 2012-02-10 ที่Wayback Machineภาพถ่ายการ์ดS-100 หลาย ใบ ของ Robert Kuhmann
• "ของสะสม S-100 ของเฮิร์บ" ชุดสะสม ประวัติศาสตร์S-100ของเฮอร์เบิร์ต จอห์นสัน
• " เอกสารและคู่มือIEEE-696 / S-100 Bus Archive" ชุดคู่มือS-100ของ Howard Harte