STEbus

STEbus (còn được gọi là bus IEEE-1000) là một bus máy tính không độc quyền, độc lập với bộ xử lý với 8 đường dữ liệu và 20 đường địa chỉ. Nó từng phổ biến cho các hệ thống điều khiển công nghiệp vào cuối thập niên 1980 và đầu thập niên 1990 trước khi IBM PC phổ biến thống trị thị trường này. STE là viết tắt của STandard Eurocard (Eurocard tiêu chuẩn).

Mặc dù không còn khả năng cạnh tranh trong thị trường ban đầu, nó vẫn là một lựa chọn hợp lý cho những người đam mê muốn tự chế tạo các hệ thống máy tính 'home brew'. Z80 và có thể là CMOS 65C02 là những bộ xử lý khả thi để sử dụng. Bus tiêu chuẩn hóa cho phép những người đam mê kết nối với các thiết kế của nhau.

 Nguồn gốc 

Vào đầu thập niên 1980, có nhiều hệ thống bus độc quyền, mỗi hệ thống đều có điểm mạnh và điểm yếu riêng. Hầu hết đã phát triển một cách tự phát, thường xoay quanh một bộ vi xử lý cụ thể. Bus S-100 dựa trên các tín hiệu của Intel 8080, STD Bus dựa trên các tín hiệu của Z80, SS-50 bus dựa trên Motorola 6800, và G64 bus dựa trên các tín hiệu của 6809. Điều này làm cho việc kết nối các bộ xử lý khác trở nên khó khăn hơn. Việc nâng cấp lên một bộ xử lý mạnh hơn sẽ thay đổi tinh vi các mốc thời gian, và các hạn chế về thời gian không phải lúc nào cũng được quy định chặt chẽ. Các thông số điện và kích thước vật lý cũng vậy. Chúng thường sử dụng các đầu nối cạnh (edge-connectors) cho bus, vốn dễ bị bám bẩn và rung động.

VMEbus đã cung cấp một giải pháp chất lượng cao cho các bộ xử lý 16-bit hiệu suất cao, sử dụng các đầu nối DIN 41612 đáng tin cậy và các kích thước bo mạch Eurocard cũng như hệ thống giá đỡ được quy định rõ ràng. Tuy nhiên, những thứ này quá tốn kém đối với các ứng dụng chỉ cần một bộ xử lý 8-bit khiêm tốn.

Vào giữa thập niên 1980, tiêu chuẩn STEbus đã giải quyết các vấn đề này bằng cách quy định một thứ khá giống với VMEbus được đơn giản hóa cho các bộ xử lý 8 bit. Các tín hiệu bus đủ tổng quát để các bộ xử lý 8 bit dễ dàng kết nối. Kích thước bo mạch thường là Eurocard chiều cao đơn (100 mm x 160 mm) nhưng cũng cho phép các bo mạch chiều cao đôi (233 x 160 mm).Leroy Davis.
"STEBus".
Loại sau đặt đầu nối bus sao cho nó có thể kết hợp gọn gàng vào các hệ thống VME-bus.

Nhóm công tác IEEE P1000 ban đầu đã cân nhắc việc chỉ đơn giản là thay đổi sơ đồ chân của STD Bus, thay thế đầu nối cạnh card của nó bằng đầu nối DIN41612. Nhưng họ đã quyết định tạo ra một bus 8 bit hiệu suất cao hoàn toàn mới. Họ quyết định tạo ra một bus giống với VMEbus và Futurebus hơn. STEbus được thiết kế để độc lập với nhà sản xuất, độc lập với bộ xử lý và có khả năng đa chủ (multimaster).ISO/IEC 10859: 8-bit backplane interface: STEbus and mechanical core specifications for microcomputers.
1997.
p. 4

 Sự phát triển 
STEbus đã rất thành công trong thời kỳ của nó. Nó đã được cấp tiêu chuẩn chính thức IEEE1000-1987.

Nhiều bộ xử lý đã có sẵn trên các card STEbus, với nhiều mức giá và hiệu suất khác nhau. Các bo mạch này bao gồm Intel 8031, 8085, 8088, 80188; National Semiconductor 32008 và 32016;  Motorola 6809, 68000,  và 68008; Zilog Z80 và Z280; Hitachi HD64180; và Inmos Transputer.

STEbus được thiết kế cho các bộ vi xử lý 8-bit. Các bộ xử lý thường sử dụng bus dữ liệu rộng hơn (16-bit, v.v.) có thể sử dụng STEbus nếu bộ xử lý có thể xử lý dữ liệu theo các khối rộng một byte, cho phép thiết bị phụ (slave) có đủ thời gian cần thiết để phản hồi.Michael J. Spinks. "Microprocessor System Design: A Practical Introduction". 2013. p. 158, 162, 166.

STEbus hỗ trợ các bộ xử lý từ Z80 phổ biến, 6809, đến 68020. Vi xử lý phổ biến duy nhất vắng mặt đáng kể là 6502, vì nó không hỗ trợ các trạng thái chờ (wait-states) một cách tự nhiên khi ghi. CMOS 65C02 không có khuyết điểm này, nhưng nó hiếm hơn và đắt hơn NMOS 6502 và Z80. 6809 đã sử dụng phương pháp kéo dài chu kỳ (cycle stretching).

Các bo mạch ngoại vi bao gồm bo mạch tạo mẫu, bộ điều khiển đĩa, card video, I/O nối tiếp, I/O tương tự và kỹ thuật số. STEbus đã đạt được mục tiêu cung cấp một hệ thống gắn tủ rack đủ mạnh mẽ cho mục đích sử dụng công nghiệp, với các bo mạch dễ dàng thay thế cho nhau và độc lập với bộ xử lý.

Các nhà nghiên cứu mô tả các hệ thống STEbus là bền bỉ, dễ thích nghi và hiệu quả về chi phí.Prof. M. M. Cusack and Mr. J. Thomas.
"Control software and hardware for a wall climbing robot".
1994.

 Sự suy thoái 

Thị trường STEbus bắt đầu suy thoái khi IBM PC tiến vào các hệ thống điều khiển công nghiệp. Khách hàng đã chọn các sản phẩm dựa trên PC vì nền tảng phần mềm lớn hơn và rẻ hơn. Nhiều lập trình viên đã quen thuộc với PC và không phải học các hệ thống mới.

Chi phí bộ nhớ giảm xuống, vì vậy ít có lý do hơn để mở rộng bộ nhớ dựa trên bus khi người ta có thể có nhiều bộ nhớ ngay trên bo mạch bộ xử lý. Vì vậy, bất chấp những nhược điểm, các nhà sản xuất đã tạo ra các hệ thống PC công nghiệp và cuối cùng đã loại bỏ các hệ thống bus khác. Theo thời gian, các hệ thống PC đã loại bỏ nhu cầu về khung cắm card và backplane bằng cách chuyển sang định dạng PC/104, nơi các bo mạch xếp chồng lên nhau. Mặc dù không được thiết kế tốt như STEbus, PC/104 vẫn đủ tốt cho nhiều ứng dụng.

 Tham khảo