Historia dos computadores

Historia antes do PC

Esses computadores eram os primeiros computadores domésticos usados ​​antes de existirem computadores IBM-PC, Apple etc. Esses computadores, em grande parte esquecidos, já experimentaram um revival de interesse por hobbyists. Havia cerca de 20 grandes (e muitos menores) fabricantes desses computadores que fizeram milhares desses computadores. Muitos foram fornecidos como "kits" que cada usuário montou. O denominador comum de todos esses sistemas foi que todos eles foram projetados em torno de uma placa com um conector de borda composto de 100 conexões. Múltiplas placas poderiam ser conectadas a um tal "S-100 bus". Diferentes fabricantes ofereciam placas únicas, mas por-e-grande todos eles trabalharam juntos em um sistema de ônibus S-100. O barramento S-100 foi projetado inicialmente para CPU de 8 bits. Tornou-se muito popular. Mais tarde, evoluiu para um barramento para CPU de 16 bits e finalmente foi aprovado pelo IEEE como o ônibus IEEE-696 . 

Componentes do barramento S-100: -O ônibus e placas-mãe

A razão pela qual o ônibus S-100 tornou-se o padrão de fato para os primeiros hobbyistas de computador nos anos 70 e início dos anos 80 era que não estava alinhado a nenhum fabricante. Durante esse tempo houve uma explosão de informações e interesse em computadores domésticos. As primeiras empresas foram muito criativas na concepção de placas com características únicas. Todos eles poderiam funcionar juntos se fossem conectados a uma placa-mãe S-100. O computador IMSAI provavelmente é o exemplo mais conhecido disso. As primeiras placas-mãe não eram nada mais do que 100 conectores de pinos conectados em paralelo. O primeiro computador doméstico do Altair , tinha uma estrutura de barramento como Este . Uma placa-mãe pequena de 4 slots de placa poderia ser unida a múltiplos dessas placas para fazer um ônibus de até cerca de 16 slots de placa. Este arranjo funcionou bem para uma velocidade de clock baixa 8080 CPU funcionando em 2 MHz. Pouco depois, outra empresa IMSAI saiu com um bus de dados mais resistente ao ruído com todos os conectores em uma placa. Isso rapidamente se tornou o de fato "computador de ônibus S-100". Embora seja fácil olhar para trás agora no início Altair S-100 computador e ver como ele poderia ter sido melhorado, devemos lembrar, no entanto, que quando Ed Roberts começou houve graves restrições de preços do que o sistema poderia custar. Foi este baixo custo que obteve o conceito de computador em casa indo entre hobbyists e lançou a indústria.

No entanto, em breve as pessoas queriam aumentar a velocidade do ônibus. Aparecem vários slots de placas mais longos. Não demorou muito até que outros engenheiros eletrônicos se envolvessem e começassem a produzir linhas de sinal "terminadas ativas". O Godbout 19 slot S-100 ônibus bordo foi um dos mais populares. Esta placa-mãe tinha puxar para cima e para baixos resistores em cada uma das linhas de dados, endereço e controle para reduzir o ruído do sinal. Um esquema desta disposição é ilustrado aqui . Mais tarde muitos sistemas S-100 comerciais e homebrew tiveram pelo menos 16-18 entalhes em uma gaiola da placa a que as placas múltiplas de vários fabricantes foram adicionadas. Isso se tornou a configuração padrão do computador doméstico do final da década de 1970. Os 100 pinos individuais do ônibus S-100 são descritos aqui . 

As placas de ônibus S-100 (ou cartões) como eram chamados freqüentemente, caem em 8 tipos principais: - 

Placas da CPU

Os computadores Altair e IMSAI originais foram conduzidos com placas baseadas na CPU Intel 8080. A figura abaixo mostra uma placa CPU Altair precoce. Esta era uma placa muito básica com apenas o suporte necessário 7400 tipo TTL chips para obter os sinais de CPU fora para o S-100 ônibus. Ele tinha uma linha superior de pinos em um conector Molex para trazer algumas linhas de controle para um painel frontal "controle" placa que permitia ao operador controlar os aspectos detalhados da CPU. Coisas como simples pisando as instruções na memória, inserindo dados na memória, redefinindo a CPU etc. Esta foi a primeira CPU do S-100. A coisa era primitiva. Ele não tem sequer ouro banhado borda conectores fazer corrosão um problema ao longo do tempo. Melhorias logo seguido. A CPU equivalente IMSAI também mostrada abaixo, pelo menos tinha conectores banhados a ouro como fez quase todas as placas S-100 depois disso. IMSAI trouxe mais controles para o painel frontal usando em vez de uma única linha 8 pinos Molex conector a 16 Conector do fio do arco-íris do IC do pino. A partir de então, quase todos os primeiros S-100 CPU placa fabrica usado este arranjo. 

Muitas placas CPU S-100 começaram então a aparecer. Quase ao mesmo tempo, as pessoas começaram a reconhecer o Zilog Z80 8 bits CPU como uma alternativa para o 8080. Esta CPU foi mais fácil de interface com o hardware. Ele também tinha a capacidade de utilizar facilmente a memória RAM dinâmica (veja abaixo) e de fato tinha alguns códigos de operação do CPU extra agradável (como a entrada de uma porta endereçada no registro C enquanto contagem regressiva no registro B). No entanto, a maioria do software atendia ao menor denominador comum (código 8080) nesses primeiros sistemas. Uma empresa chamada Technical Design Labs (TDL) mais tarde chamado Xitan, foi o primeiro realmente bem sucedido Z80 Based CPU S-100 bordo. Eles apoiaram esta placa com uma placa de monitoração do sistema (SMB) que, juntamente com uma placa de memória permitiu que você tenha um computador em casa realmente funcional. 

Com o tempo as pessoas começaram a encher os imóveis na placa da CPU com componentes extras. Como saltar em circuitos de reposição para locais de memória específicos, ROM, portas de E / S, LED de diagnóstico, controladores de interrupção e quando o barramento de dados de 16 bits eo endereçamento de 24 bits aparecem modificações para torná-los compatíveis com IEEE 696. Um exemplo excelente de uma placa como esta é a placa de CPU do Ithaca Intersystem. Esta é a placa de CPU que eu usei em meu sistema homebrew. A placa é completamente compatível com IEEE 696 permitindo que um realmente endereço 1MG de RAM do sistema. Ele tem um controlador de interrupção on board e ROM onboard. 

Placas de Memória 
Tal como nas placas de CPU acima, as primeiras placas de memória S-100 eram muito básicas. Todos os chips de RAM estáticos utilizados.As figuras abaixo mostram fotos das placas originais Altair e IMSAI RAM. Como os primeiros processadores funcionavam a uma velocidade de clock de 2MHz lenta eles eram simples de construir e eram conseqüentemente bastante confiáveis. O final dos anos 70 foi um tempo de rápido desenvolvimento de chips RAM. 1K, 2K, 4K e 8K proliferaram. Logo as pessoas começaram a olhar seriamente para o uso de chips de memória RAM dinâmicos para o barramento S-100. Após algumas placas adiantadas que tiveram problemas da compatibilidade tornaram-se gradualmente tão de confiança quanto placas de RAM estáticas. Houve, eventualmente, um número dessas placas.Provavelmente um dos mais bem sucedidos foi o SD Systems ExpandoRam bordo. Isto manteve o que parece ser um enorme bloco de memória naquela época (16K). Esta foi a última melhorada para a placa de memória dinâmica 64K enormemente popular. Provavelmente havia mais dessas placas vendidas do que todas as outras placas de RAM de 64K juntas no momento. Uma figura da placa é mostrada na figura 15. Posteriormente, placas de 64k tornaram-se comuns em ambas as formas estáticas e dinâmicas. Mais tarde ainda 256K placas de memória (veja abaixo)) começou a aparecer. Memória estática veio para baixo no preço no início dos anos 80 tantas pessoas mudaram para usar placas de memória RAM estática. A dificuldade de refrescar a memória dinâmica em um sistema de 8/16 bits dual CPU foi simplesmente muito problema. Por 1985 tornou-se comum ver sistemas S-100 com sobre 500K da memória. 

Placas de E / S 
Claramente em todas as aplicações, mas o mais simples que você vai ter que obter dados dentro e fora do computador. Desde o início da era do ônibus S-100, toda uma proliferação de placas de E / S começou a aparecer. Early S-100 placas onde simplesmente paralelo, ou serial (RS232) placas de porta. Então ambos começaram a aparecer na mesma placa. Típico tábuas posteriores tinha 1, 2 ou 3 portas seriais, juntamente com algumas portas paralelas. Mais tarde placas mais sofisticadas começaram a aparecer. Um marco importante nesses primeiros dias foi o TDL "System Monitor Board". Esta placa, com uma placa de CPU, deu-lhe um sistema funcional completo. Ele tinha um monitor de ROM para cuidar de todo o software I / O e inicialização do sistema. Ele tinha 3 portas serial RS232, uma porta paralela (para uma impressora) uma interface de cassete para ler e armazenar dados em fita, bem como 4K de RAM estática. Foi o primeiro exemplo real de ter o software redirecionando a E / S do computador através de um "IOBYTE" para diferentes portas. Um sujeito chamado Roger Amidon em 1976 escreveu o Monitor Zapple para a ROM que em inúmeras outras situações foi usado e modificado como o monitor básico de inicialização S-100. O conselho estava muito à frente do seu tempo. 

Com o tempo bastante elaborado I / O boards começaram a aparecer para o ônibus. Seguindo o exemplo de TDL a maioria das portas série e paralela combinadas em uma placa. O Z80 eo 8080 permitem apenas 64 portas IO. Uma questão que logo começou a aparecer foi encontrar um "bloco" de portas no ônibus para uma nova placa que não se sobrepõem com outras placas. Tornou-se bastante importante ter uma configuração de endereços flexíveis e móveis de endereços de E / S. Talvez o exemplo mais elaborado de flexibilidade de portas I / O tenha sido a placa Morrow "Multi I / O". Você endereçou uma porta na placa que então banco selecionou outras portas na placa em software. Infelizmente a coisa era tão complicada que poucos passaram o tempo imaginando a coisa. No entanto, a placa era extremamente poderosa. Possuía 3 portas seriais, uma porta paralela, um temporizador / clock chip e um chip de controlador de interrupção. O Cromemco TU-ART série dual e placa paralela era um exemplo de uma placa que, embora poderoso requited um monte de portas IO. Outra placa popular era o Victor Graphic "ByteStreamer". Ele tinha três portas seriais e duas portas paralelas. 

Placas de vídeo 
A outra forma esses computadores foram configurados para falar com você era usar uma placa de vídeo para exibir as informações e inserir os dados de um serial ou (mais comum) um teclado paralelo conduzido porta. Essas placas eram tipicamente um pouco mais complexas que algumas das placas acima, porque até mesmo no final dos anos 70 do controlador CRT chip como funções tinham de ser implicados com 7400 chips TTL. Uma placa de vídeo S-100 popular foi feita pela Solid State Music chamada VB-1. A placa era memória mapeada significando que quando os caráteres foram colocados em uma determinada região do espaço da memória do S-100 CPU 64K eles apareceram no vídeo produzido pela placa. Isso permitiu rápido (mas primitivo) B & W jogos para ser jogado. Um equivalente de saída de cor desta placa foi a placa Cromemco Dazzler. Foi uma incrível implementação da lógica TTL em um sistema de placa de 2 peças S-100. Na verdade, foram alguns anos antes de qualquer outra placa de vídeo cor equivalente poderia corresponder a esta placa Cromemco. Infelizmente, estas placas não foram capazes de exibir mais de 64 caracteres por linha no CRT. O mundo real para o texto exigia 80 caracteres por linha e pelo menos 24 linhas por exibição CRT. 

Uma placa de vídeo um pouco mais tarde mas muito popular que correspondia a esses parâmetros era a placa de vídeo SD Systems 8024. Como mostrado acima. Esta placa S-100 tinha seu próprio controlador CRT e conjunto de chips gerador de caracteres. Ele era mapeado de E / S, o que significa que a partir de um ponto de vista de software para a CPU S-100, ele se comunicava sobre um conjunto de portas como se fosse um terminal CRT externo. No final da era de ônibus S-100, as placas de vídeo bastante sofisticadas começaram a aparecer. Um popular foi o Lomas dados "Cor Magic" bordo. Esta placa continha um IEEE 969 24 bits endereço de memória mapeada vídeo que era completamente compatível com o IBM-PC CGA placa de vídeo. Ele também tinha uma porta de teclado IBM-PC compatível e controlador de interrupção a bordo. 

Placas de controlador de cassete

Os primeiros computadores S-100 carregavam e armazenavam dados em cassetes magnéticas comuns. O monitor TDL System descrito acima, por exemplo, tinha o hardware para fazer isso. No entanto, este sistema foi finicky e nunca foi muito popular. Uma placa muito popular dedicada S-100 para ler e escrever para uma cassete foi feita por Tarbell. Era quase universal em sua aceitação e bastante confiável. Estes dias, quando eu baixar a partir da web um arquivo de 10MG em segundos, às vezes, refletir sobre o tempo ea tensão um experiente quando o download de um arquivo de 100K em uma cassete de um amigo. Tomar muitos minutos (e às vezes tentar) para fazer naqueles dias. Outras placas controladoras de fita não existiam, mas nenhuma tão popular como o Tarbell. Por um breve período de tempo até mesmo o software comercial foi vendido em "formato Tarbell". 

Placas de controlador de disquete 
Quando a Shugart trouxe as primeiras 5 "unidades de disquete e tornou-se comumente disponível para os usuários S-100 o mundo do armazenamento de dados mudou para sempre.A IBM e outros já tinham 8" unidades de disquete e eles estavam se tornando mais prevalente para aqueles que poderiam pagar Mas o disquete de 5 polegadas era muito mais barato.O que era necessário era uma placa S-100 para ler e gravar essas unidades.Há surgido dois primeiros formatos de unidades de disco.Um controlador de disco da Northstar.Esta placa controlador consistia em muitos 7400 tipo TTL discretos chips de lógica.Ele exigiu um disco "hard sectored", o que significa que o disco tinha muitos buracos, um para cada setor de trilha. Ele era confiável, simples e popular por um tempo.No entanto, com a disponibilidade de disquetes LSI controladores tais como Como o 1771 e 1791/1795 por Western Digital tudo isso mudou.Dispositivos flexíveis de alta densidade muito confiável poderia ser facilmente lido e escrito para com placas S-100 que utilizaram esses chips.Além disso, os discos foram um único índice buraco soft sectored tipo allowin G uma proliferação de muitos formatos de disco. Um controlador de disquete extremamente popular e confiável deste tipo foi o controlador de disco SD Systems Versafloppy II. O controlador funcionou com unidades de 8 "e 5" em formatos de densidade única e dupla. No entanto, no final quase todos os grandes fabricantes S-100 tinha seu próprio controlador de disco. 

Outras placas de disco flexível S-100 controlador de disco foram aqueles por CompuPro e Cromemco. Estes tipos de tábuas representaram, até certo ponto, o ápice da era da placa S-100. Eles eram bastante complexos para o seu tempo. Fez bom uso das placas real estate e foram muito fiável. 

Controladores de disco rígido

Em seguida veio os discos rígidos como o meio de armazenamento de dados em computadores baseados em S-100. Lembro-me bem do dia em que eu instalei meu primeiro disco rígido de 5 MG Shugart. E como eu me maravilhei em todo esse espaço de armazenamento! S-100 placas de controle para discos rígidos foram inicialmente lento na vinda. Não havia equivalente dos chips controladores 1771 ou 1791/95. Além disso, estes pré-IBM-PC, MFM codificado drives não tinha um controlador de disco na unidade (como IDE atual, SATA etc unidades têm). Tudo tinha que ser feito em 7400 baseado em chips TTL lógica e software. Eventualmente, no entanto placas de controlador de disco rígido veio. Uma placa muito boa e confiável (na verdade duas placas S-100 unidas por meio de um conector aéreo), era a placa de controle de disco XComp. Este conjunto de placas é mostrado abaixo. A placa poderia controlar ambos 8 "ou o logo para se tornar mais comum 5" drives. 

Painel Frontal 

Embora não seja estritamente essencial, uma placa de controle do painel frontal torna a vida muito mais fácil ao construir um sistema S-100. Alguns sistemas iniciais vieram com um já construído dentro. O mais conhecido sendo o clássico Altair e IMSAI painéis frontais do sistema de computador. Essas placas através de vários switches permitiram a operação para fazer coisas como examinar um local de memória ou porta, alterar os valores lá, ou "única etapa" a CPU uma instrução de cada vez através da memória. Historicamente, o painel frontal também gerou o sinal de escrita de memória S-100 (pino 68) combinando a linha de estado sOUT e a linha pWR *. Posteriormente, placas de CPU, obviamente, moveram esta função para a placa de CPU. Você deve sempre verificar isso no entanto e certifique-se de que não há dois sinais de gravação de memória sendo gerados no barramento. Isso ainda continua a ser um dos aspectos mais embaraçosos do ônibus S-100. Não há razão para que o sinal de gravação de memória seja tratado de forma diferente de outros sinais de barramento gerados pelo controlador de CPU ou escravo. Passei algum tempo com o meu próprio sistema homebrew montar uma placa de painel frontal mais moderno que é compatível com IEEE-696 e controla o barramento e exibe o contador de programa etc. em LEDs de exibição HEX. Isso será descrito em outro lugar deste site. O painel frontal Wamco mostrado abaixo era uma placa particularmente boa.

S-100 Computadores Hoje

Ao longo do tempo, muitas placas especializadas S-100 apareceram. Estes incluíam placas de modem, placas de processador de matemática, placas de síntese de voz, placas de relógio de tempo e muitas placas de E / S de controle de relé. No início dos anos 80, com a aprovação do padrão IEEE 969, as placas de ônibus S-100 tornaram-se muito sofisticadas, permitindo múltiplos processadores de 8 e 16 bits no barramento e velocidades de clock de até 5MHz e acima. Hoje S-100 computadores baseados não existem comercialmente. A tecnologia mudou. As velocidades de clock do processador central estão agora na faixa de GHz ao invés das faixas de 2-5 MHz. 32 e sistemas de 64 bits são os ônibus padrão e computador que eles existem em todos os sistemas de computadores domésticos são ordens de magnitude mais rápido e mais complexo. No entanto, há um número crescente de colecionadores de computador amador e hobbyists que coletam e mantêm S-100 computadores baseados muito como colecionadores veteranos de carro e hobbyists trabalham com carros das idades passadas.