8-Bit-Systeme – ein wenig bekannter Teil des Weges zum USB

8-Bit – INHALT

1. Parallel vs. seriell
2. Verkettung führte zu Einsparungen
3. Bei USB siegte die Einfachheit

Parallel vs. seriell

Die Sache ist nämlich so, dass jeder einzelne Bit einer parallelen Verbindung mindestens einen Leiter benötigt, manchmal sogar zwei (wenn sie balanciert sind oder jeder sein eigenes Schirm hat). Das Ergebnis sind massive, schwere, teure und schlecht biegsame Kabel, mit denen sich schwer hantieren lässt. Parallele Verbindungen wurden von Beginn der Mikrocomputertechnologien dort eingesetzt, wo schnelle Datenübertragung erforderlich war (Drucker, Scanner, Floppy-Laufwerke…), während serielle für anspruchslose Geräte und für billige Computer reserviert war.

Wer sich in der Geschichte der Computertechnologien auskennt, wird sicher einwenden – aber so ist es doch nicht! Einfache Joysticks für Spiele wurden über das Kempston-Interface parallel angeschlossen, während die Acht-Bit-Geräte von Atari und Commodore für den Anschluss von Floppy-Laufwerken und anderen Geräten serielle Ports verwendeten. Ja, und es gab gute Gründe dafür – die serielle Datenübertragung erfordert eine gewisse Intelligenz – die Serialisierung von Daten, das Speichern in Puffern, die zeitliche Synchronisation und ähnliches. Das bedeutet, dass das angeschlossene Gerät einen Controller haben muss, der die Kommunikation steuert – und das ist umso komplizierter, wenn es sich um zeitkritische Kommunikation handelt. Deshalb entschieden sich die Schöpfer der altmodischen Joysticks für die einfachste mögliche Lösung – der Joystick ist buchstäblich nur ein paar Drähte mit Schaltern. So ist der Joystick billig, nach der Zerstörung kann ein weiterer billiger gekauft werden – und alles andere wird vom Controller im Computer geregelt.

 

Im Falle des Joysticks war die parallele Verbindung tatsächlich vorteilhafter und produktionstechnisch einfacher. Interessanter ist jedoch der Fall mit den 8-Bit-Seriellports. Commodore und Atari entschieden sich dafür, anspruchsvollere Geräte anzuschließen, obwohl es sich um eine langsame Lösung handelt – und in der Tat gehörten die Floppy-Laufwerke von Commodore zu den teuersten und gleichzeitig langsamsten, die man für Acht-Bit-Computer kaufen konnte. Sie hatten jedoch einen sehr wichtigen Vorteil – sie erlaubten das Verketten von angeschlossenen Geräten.

Verkettung führte zu Einsparungen

Die einfachsten und beliebtesten seriellen Ports, wie der immer noch verwendete RS-232, dienen zur Verbindung zweier Geräte, und nichts mehr. Das Commodore Serial Bus IEEE-448 Interface (1984) erlaubte es, bis zu 31 Geräte hintereinander zu verketten – und das alles wurde an einen einzigen Port im Computer angeschlossen. Auch hier ging es hauptsächlich um Einsparungen – die Herstellung eines Heimcomputers mit dreißig Ports wäre teuer und unnötig gewesen, aber die Konstruktion des Interfaces erlaubte es, die Verkettung in einen einzigen Port zu integrieren, und somit diese Funktion bei Benutzern zu nutzen, die dies wollten und benötigten. Der gesamte Verbindungskabel hatte zudem nur sechs Pins und eine Erdung, so dass sieben Leiter ausreichten, um das gesamte Kabel zu verbinden.

Ähnlich war auch das Atari SIO-System konzipiert, das 13 Pins hatte und theoretisch bis zu 256 Geräte verketten konnte, wobei die praktische Grenze bei acht gleichzeitig angeschlossenen Geräten lag. Auch hier ging es darum, Produktionskosten sowohl bei den Controllern als auch bei den Kabeln zu sparen.

Wieder war die Geschwindigkeit auf 120 Kilobit pro Sekunde begrenzt, aber das gesamte System funktionierte und war so effizient, dass sich die Entwickler von USB daran orientierten. USB, ähnlich wie die alten Interfaces von Commodore und Atari, zielte darauf ab, ein flexibles, anspruchsloses und vor allem kostengünstiges Interface für den Anschluss verschiedener Peripheriegeräte zu schaffen.

Interessanterweise hat USB jedoch nicht die wichtigste Eigenschaft der alten Interfaces – die Verkettbarkeit, also die Möglichkeit, neue Geräte am Ende der Kette anzuschließen. Ursprüngliche serielle Peripheriegeräte hatten einen Eingangs- und einen Ausgangsport, die mit identischen Kabeln verbunden wurden – und wenn man ein weiteres Gerät hinzufügen wollte, reichte ein neues Kabel, und das neue Gerät wurde vom "in"-Port zum "out"-Port des letzten Geräts in der bestehenden Kette angeschlossen.

Bei USB siegte die Einfachheit

USB-Kabel waren während des größten Teils ihrer Existenz asymmetrisch, da dieses Verbindungssystem es nicht zulässt. Sie verwenden ein viel einfacheres „Host-Client“-System, und eine größere Anzahl von Geräten wird über Hubs angeschlossen. Das Verkettungssystem wurde von einem anderen seriellen Interface – FireWire – beibehalten – und vielleicht war das der Fehler, der zu seinem Ende führte.

Warum? Weil die Lösung, die die Schöpfer von USB wählten, implementierungstechnisch einfacher ist. Ja, sowohl die Schnittstellen für 8-Bit-Systeme als auch frühe USB-Versionen waren vor allem durch ihren niedrigen Preis motiviert – und obwohl uns diese Konstruktionsphilosophie heute etwas als Bumerang zurückkommt, war es für seine Zeit eine bessere Entscheidung, die zur schnellen Verbreitung von USB beitrug.