Osmibity – málo známá část cesty k USB

Osmibity – OBSAH

1. Paralelní vs. sériové
2. Zřetězení vedlo k úspoře
3. U USB zvítězila jednoduchost

Paralelní vs. sériové

Věc se má totiž tak, že každý jeden bit paralelního připojení stojí přinejmenším jeden vodič, někdy i dva (pokud jsou zapojené balancovaně nebo mají každý vlastní stínění). Výsledkem jsou masivní, těžké, drahé a špatně ohebné kabely, se kterými se těžko manipuluje. Paralelní připojení se od počátku mikropočítačových technologií nasazovalo tam, kde byla potřeba rychlost přenášení dat (tiskárny, skenery, floppy mechaniky…), zatímco sériové bylo vyhrazeno pro nenáročná zařízení a pro levné počítače.

Ten, kdo se vyzná v historii počítačových technologií, jistě namítne – ale tak to přece není! Jednoduché joysticky pro hraní se přes rozhraní Kempston zapojovaly paralelně, naopak osmibity Atari i Commodore používaly pro připojení floppy mechanik i dalších zařízení sériový port. Ano, a byly k tomu dobré důvody – sériový přenos dat vyžaduje určitou inteligenci – serializaci dat, uložení do bufferu, časovou synchronizaci a podobně. To znamená, že připojované zařízení musí mít nějaký kontrolér, který komunikaci řídí – a o to složitější, když jde o časově kritickou komunikaci. Proto se tvůrci starobylých joysticků rozhodli pro nejjednodušší možné řešení – joystick je doslova jen pár drátů se spínači. Tak je joystick levný, po zničení se dá koupit další levný – a vše ostatní zajišťuje řadič v počítači.

 

V tomto případě bylo paralelní zapojení opravdu výhodnější a výrobně jednodušší. Zajímavější je ale případ s osmibitovými sériovými porty. Commodore i Atari se je rozhodly použít pro připojení náročnějších zařízení, i když jde o pomalé řešení – a věru disketové mechaniky Commodore patřily mezi nejdražší, a přitom nejpomalejší, které se daly pro osmibity koupit. Měly ale jednu velice podstatnou výhodu – dovolovaly řetězit připojená zařízení.

Zřetězení vedlo k úspoře

Nejjednodušší a nejoblíbenější sériové porty, jako je stále používaný RS-232, slouží pro propojení dvou zařízení, a nic více. Rozhraní Commodore Serial Bus IEEE-448 (1984) dovolovalo zřetězit až 31 zařízení za sebe – a to celé se připojilo do jediného portu v počítači. I zde šlo hlavně o úspory – vyrábět domácí počítač se třiceti porty by bylo nákladné a zbytečné, ale konstrukce rozhraní dovolovala zřetězování do jediného portu, a tedy využití této schopnosti u uživatelů, kteří na to měli, a tak to používat chtěli. Celý propojovací kabel měl navíc pouze šest pinů a zemnění, takže stačilo sedm vodičů na zapojení celého kabelu.

Velmi podobně bylo navrženo i řešení Atari SIO, které mělo 13 pinů a dovolovalo teoreticky zřetězit až 256 zařízení, přičemž praktický limit byl osm současně zapojených zařízení. I zde šlo o snahu ušetřit výrobní náklady jak na řadičích, tak i na kabelech.

Opět jsme tu měli rychlost limitovanou na 120 kilobitů za sekundu, ale celý systém byl funkční a tak efektivní, že se k němu vraceli i návrháři USB. USB, podobně jako stará rozhraní Commodore a Atari, totiž mělo za cíl vytvořit flexibilní, nenáročné, a hlavně levné rozhraní pro připojení různých periferií.

Zajímavé je ale to, že USB nemá tu nejvýznamnější vlastnost starých rozhraní – řetězitelnost, tedy možnost zapojovat nové zařízení na konec řetězce. Původní sériové periferie měly vstupní a výstupní port, které se propojovaly identickými kabely – a když jste chtěli přidat další zařízení, stačil nový kabel a zapojení nového zařízení z portu „in“ do portu „out“ posledního zařízení ve stávajícím řetězci.

U USB zvítězila jednoduchost

USB kabely byly drtivou většinou své existence asymetické, protože tento systém zapojení nedovolují. Používají podstatně jednodušší systém „host-klient“ a větší množství zařízení se zapojuje pomocí rozbočovačů – hubů. Systém zřetězení si zachovalo jiné sériové rozhraní – FireWire – a možná to byla chyba, která ho stála existenci.

Proč? Protože řešení, které si vybrali tvůrci USB, je totiž implementačně jednodušší. Ano, jak rozhraní pro osmbity, tak rané verze USB byly motivovány hlavně nízkou cenou – a i když se nám tato konstrukční filozofie dnes poněkud vrací jako bumerang, bylo to pro svou dobu lepší rozhodnutí, které napomohlo rychlému rozšíření USB.