Computer Modell Katalog
 

Erweiterungen & Karten & Anschlüsse [BUSARCHITEKTUR]

Seit Mitte der 70er Jahre etablierte sich die Methode Erweiterungskarten (z.B. zur Ansteuerung eines Druckers) nicht nur für einen Typ von Computer zu entwickeln, sondern einen standardisierten Anschluss (Bus) mit ebenfalls einem Standard unterliegendem Protokoll zu versehen. Als die Firma Apple Ende der 70er Jahre die Rechner "Apple I" und den populären "Apple II" auf den Markt brachten, versahen sie die Modelle mit einem bereits verbreiteten Busanschluss, dem S100 Bus. Im original Apple II, wie auch in den kompatiblen Nachbauten der anderen Anbieter fanden sich bis zu sechs S100 Slots, zur Aufnahme eines parallelen oder seriellen Druckeranschlusses, der Z80 Erweiterungskarte für den CP/M 2.2 Betrieb, Joystickadapter oder Netzwerkkarten.

Der S100 kann mit Fug & Recht als "Urvater" der Erweiterungsanschlüsse angesehen werden, ein Vorgänger mit noch vielen kleinen Problemen - zum Beispiel war es möglich eine kurze Karte "falsch herum" in den Slot zu schieben, da die Baumaße für diesen Anschluss nicht ausreichend genormt waren. Ein größeres Problem : Die Stromversorgung für 8 und 16 Volt liegen direkt nebeneinander - verkanntet die Karte bei anliegendem Strom ist die Katastrophe perfekt.

Aus heutige Sicht sind viele weitere Probleme offensichtlich : der S100 stammt aus "TTL-Zeiten", in denen es außer dem 8080-µP kaum LSI-Bausteine gab. Die komplette Steuerung, alle Puffer und Zwischenspeicher sind in TTL-Logic aufgebaut. Der komplette Bus (immerhin 2x50 Leitungen) musste durch das komplette System geführt werden. Trotz dieser Nachteile, die sich vor allem in geringer Performance niederschlugen, wurde der S100 vor allem in den USA zum ersten Standardbus, und das obwohl die Richtung auf dem Bus unidirektional war.
Ungefähr aus der gleichen Zeit (Mitte der 1970er Jahre) stammt der IEC-Bus (IEEE 488 oder auch HP-IB (HP-Interface Bus)) genannt. Der erste Computer bei dem der IEC-Bus eingesetzt wurde war Commodores PET. Der Bus selbst umfasst acht Datenleitungen, drei zur Datensteuerung und fünf Leitungen zur Busverwaltung. Das System versetzt alle Geräte am Bus in einen von drei Zuständen : Listener (empfangende Geräte), Talker (sendende Geräte) oder Controller (regelnde Geräte). Geräte können auch mehrere Zustände gleichzeitige einnehmen. Die Logik auf dem Bus ist negativ ausgelegt. Dies ermöglicht die Verquickung der Signale mehrerer Empfänger durch en verdrahtetes ODER zu verknüpfen.

Der nächste, weit verbreitete Bus wurde von der Firma IBM mit der Entwicklung des "IBM Personal Computer" vorgestellt - der "Industry Standard Adapter" -> ISA. Die Urform des ISA Steckplatz besaß eine Datenbandbreite von 8 Bit und war dem S100 sehr ähnlich. Selbst in Intel Pentium III Systemen war es noch möglich, eine Karte aus dieser Zeit zu betreiben. Mit der Entwicklung des "IBM AT" stellte IBM die erweiterte Form des ISA vor, der 16-Bit ISA Adapter, der bis heute als Standard beschrieben werden kann. Bedingt durch die 7,4 MHz Busgeschwindigkeit ist der ISA Bus zur Aufnahme von Grafikkarten eher ungeeignet. Bei der ISA Einführung zeigte sich IBM mit relativ niedrigen Lizenzgebühren den Konkurrenten gegenüber offen ; aus diesem Grunde etablierte sich der ISA. Kurz nach dem Jahrtausendwechsel ist der ISA-Bus endgültig ausgestorben. Das Bild wird aktuell von PCI, AGP und PCI-X Erweiterungen geprägt.

Mit Hinsicht auf die mangelnde Datengeschwindigkeit im Bereich der Grafikausgabe entwickelte IBM für die "IBM PS/2" Serie den "Micro Channel Adapter" -> MCA, der jedoch außerhalb der IBM Serie kaum Anklang fand. Es war nicht die Leistung die andere Hersteller abschreckte, die 32-Bit Datenbreite ermöglichte hohe Leistungen besonders im Grafikbereich ; doch hohe Lizenzkosten und die ausschließliche Ausstattung der "PS/2" Serie mit MCA Steckplätzen trugen zum Untergang dieser Adapterart bei. Die Konkurrenten erweiterten unter eigener Federführung der ISA zum EISA Bus, mit doppelt so vielen Leitungen. Vor allem Systeme auf Basis einer 80386 CPU wurden mit dem EISA Bus ausgestattet. In einigen Quellen wird jedoch von einer geringen, aber vorhandenen Inkompatibilität zwischen EISA und ISA gesprochen, eine Aussage die ich nicht verifizieren kann.

Im Bereich der Grafikausgabe wuchsen die Ansprüche, die 80486 Prozessorgeneration eröffnete für Betriebssysteme, Anwendungen und vor allem leistungshungrigen Spielen neue Möglichkeiten. Das VESA Konsortium unter Führung von Compaq und einigen namhaften Grafikkartenherstellern legte mit dem "Vesa Local Bus" einen Entwurf vor, der allgemeine Akzeptanz außerhalb von IBM fand. Der lokale Bus ermöglichte direkten Transfer zum Hauptprozessor, da es sich beim VLB genau genommen um eine Verlängerung des Prozessorbusses handelt. Auf Basis dieses 32-Bit Busses wurden die ersten Grafikbeschleunigerkarten entwickelt und auch die schneller gewordenen Festplatten vom EIDE und SCSI Typ warteten darauf einen schnelleren Transfer von Daten zu Erfahren. Bedingt durch die Nahe Hardwareentwicklung zum 80486 Prozessor ging man bei den 80586 Systemen einen anderen Weg. Der PCI Bus begann seinen Siegeszug, der bis heute anhält. Systemübergreifende Architektur des PCI Busses sorgten für eine weite Verbreitung.

Mit 32-Bit Datenbreite, 33 MHz Busfrequenz ließen sich auf dem PCI Bus leistungsfähige Karten entwickeln - technisch versierte Freunde der Geschwindigkeit gingen dazu über den Takt des Busses zu erhöhen. Die Firma Apple erhöhte die Leistung des PCI Busses bei einigen Modellen auf 40 MHz, was deutlich über der eigentlichen Empfehlung für die "Intel Prozessor basierenden Computer" liegt.
1998 wurde mit den "Advanced Graphic Port" -> AGP, ein spezieller Adapter für die Grafikkarte entwickelt, der deutlich höhere Datenraten zuläßt und derzeit als das "Nonplusultra" im Bereich der Adapteranschlüsse angesehen werden kann.

Außerhalb der IBM Welt entwickelten sich im Bereich der "Commodore Amiga" Computer eigene Bussysteme unter der Bezeichnung "Zorro", die jedoch niemals außerhalb der eigenen Computerreihe eingesetzt wurden. Die jüngeren Computersysteme für das "Amiga OS" benutzen ebenfalls den PCI Adapter ; bedingt durch den Konkurs der Mutterfirma Commodore sehe ich jedoch derzeit kaum Chancen für die Entwicklung eines "Amiga OS" basierenden Computers mit AGP Port. Ähnlich erging es dem Computerhersteller Atari, der auf eigene Buskonzepte setzte.
In der "Apple Welt" herrschten lange Zeit der NuBus (32-Bit) und der PDS / PDS030 Slot das geschehen. Derzeit wird es immer schwieriger neuere Karten als NuBus Version zu beziehen. Bei vielen Apple Modellen muß sich der Anwender entscheiden, ob er zum Beispiel eine Grafikkarte oder ein "Beschleunigerboard" in seinen Mac einbauen möchte, da üblicherweise nur ein "Processor Direct Slot" -> PDS [16 bit] bzw. PDS030 [32 bit] Slot zu Verfügung steht.