GeoPort: Устаревшая последовательная система данных Apple

Введение

Устаревшая последовательная система передачи данных, разработанная Apple.

GeoPort — это последовательная система передачи данных, использовавшаяся в некоторых моделях Apple Macintosh, которую можно было синхронизировать внешним сигналом для работы на скорости 2 мегабита в секунду. GeoPort незначительно модифицировал контакты существующего последовательного порта Mac, позволяя внутреннему аппаратному или программному обеспечению DSP компьютера передавать данные, которые, будучи преобразованными цифро-аналоговым преобразователем, эмулировали различные устройства, такие как модемы и факсимильные аппараты. GeoPort можно было встретить в поздних моделях на базе 68K (серия AV), а также во многих моделях Power Macintosh до появления USB и в PiPPiN. Некоторые более поздние модели Macintosh также включали внутренний GeoPort через внутренний разъем коммуникационного слота. Технология Apple GeoPort в настоящее время устарела, а поддержка модемов обычно обеспечивается через USB.

AppleBus и LocalTalk

В начале разработки Apple Macintosh инженеры Apple решили использовать Zilog 8530 "Serial Communications Controller" (SCC) для большинства задач ввода/вывода. SCC был относительно продвинутым по сравнению с более распространенными UART того времени, предлагая ряд высокоскоростных режимов и встроенное программное обеспечение для проверки ошибок и подобных функций. Скорость системы определялась внешним тактовым сигналом, поступающим от хост-платформы, обычно до 1 Мбит/с, который можно было "поделить" для работы на более низких скоростях, вплоть до 300 бит/с. SCC имел два канала, которые могли работать на разных скоростях и даже с разными напряжениями, обеспечивая связь с широким спектром устройств и интерфейсов. Первоначально инженеры планировали использовать SCC для поддержки пакетного протокола, известного как "AppleBus". AppleBus позволял подключать периферийные устройства в последовательной конфигурации, удивительно похожей на современную универсальную последовательную шину. Однако, по мере продолжения разработки, проект сети Apple, AppleNet, был отменен из-за высокой стоимости и быстро меняющегося рынка. Члены команды, работавшие над AppleBus, быстро переключились на разработку системы LocalTalk, работающей на портах SCC, а не на плагинной карте расширения AppleNet. LocalTalk использовал синхронизацию от ЦП, которая делилась для получения выходного сигнала примерно 230,4 кбит/с. Узлы в сети оставались синхронизированными благодаря восстановлению тактовой частоты. Это позволяло всей системе работать через простое трехпроводное соединение или два провода в случае PhoneNet. Поскольку порты также включали контакты тактового сигнала, можно было обойти внутренний тактовый сигнал и запустить систему на гораздо более высоких скоростях, как это было в случае с продуктами Dayna и Centram, работавшими в диапазоне от 750 до 850 кбит/с. Однако, поскольку SCC имел всего три байта буферной памяти, было критически важно считывать данные с портов как можно быстрее, чтобы предотвратить переполнение буфера и потерю данных. Это не представляло проблемы для сетевых протоколов, где потеря пакетов предполагается и обрабатывается в сетевом стеке, но являлось серьезной проблемой для данных RS 232, которые не имели встроенного управления потоком данных. В результате производительность Mac Plus в режиме RS 232 обычно ограничивалась примерно 9600 бит/с и могла надежно поддерживать только половину этой скорости при одновременной работе LocalTalk. Apple знала об этих проблемах и, начиная с Macintosh IIfx, попыталась решить их, включив два выделенных "процессора ввода/вывода" (IOP) – специализированные MOS 6502, работающие на частоте 10 МГц. IOP снимали с центрального процессора низкоуровневый код драйвера, управляя дисководами и последовательными портами, и прерывали ЦП только при наличии данных для передачи. IIfx также представил режим DMA для шины SCSI, но он был недоступен для использования IOP. IOP также использовались в Quadra 900 и Quadra 950.

Early during the development of the Apple Macintosh, Apple engineers decided to use the Zilog 8530 "Serial Communications Controller" (SCC) for most input/output tasks. The SCC was relatively advanced compared to the more common UARTs of the era, offering a number of high speed modes and built in software for error checking and similar duties. The speed of the system was based on an external clock signal sent to it by the host platform, normally up to about 1 Mbit/s, which could be "divided down" to run at slower speeds as low as 300 bit/s. The SCC had two channels, which could be run at different speeds, and even different voltages, to allow communications with a wide variety of devices and interfaces. Initially the engineers had envisioned using the SCC to support a packet based protocol known as "AppleBus". AppleBus would allow peripheral devices to be plugged into a daisy chain configuration in a manner surprisingly similar to the modern Universal Serial Bus. However, as development continued, Apple's networking project, AppleNet, was being canceled due to high costs and a rapidly changing marketplace. Team members working on AppleBus quickly shifted gears, producing the LocalTalk system running on the SCC ports rather than AppleNet's plug in expansion card. LocalTalk relied on clocking from the CPU that was divided down to produce an output at roughly 230.4 kbit/s. Nodes on the network remained in sync using clock recovery. This allowed the entire system to be run over a simple three wire connection, or two wires in the case of PhoneNet. As the ports also include the clock pins, it was possible to override the internal clock signal and run the system at much higher speeds, as was the case for Dayna and Centram products that ran between 750 and 850 kbit/s. However, as the SCC had only three bytes of buffer space, it was critical that the ports be read as quickly as possible to prevent a buffer overflow and loss of data. This was not an issue for networking protocols, where lost packets are assumed and dealt with in the network stack, but represented a serious problem for RS 232 data which had no internal form of flow control in the data stream. As a result, performance on a Mac Plus was generally limited to about 9600 bit/s in RS 232 mode, and could only reliably maintain half of that if LocalTalk was active at the same time. Apple was aware of these problems, and starting with the Macintosh IIfx they attempted to address them by including two dedicated "Input/Output Processors" (IOP), customized MOS 6502s running at 10 MHz. The IOPs offloaded the low level driver code from the host CPU, running the floppy disks and serial ports, only interrupting the CPU when there was data to transfer. The IIfx also introduced a DMA mode for the SCSI bus, but this was not available for use by the IOPs. The IOPs also appeared on the Quadra 900 and Quadra 950.

AV и GeoPort

После ранних моделей Quadra, Apple начала непродолжительный эксперимент, включив цифровые сигнальные процессоры (DSP) AT&T 3210 в машины серии "AV" (840AV и 660AV). DSP предназначались главным образом для поддержки оцифровки аудио- и видеосигнала, доступ к которой осуществлялся через нестандартный 60-контактный порт "Digital Audio/Video" (DAV) на задней панели машин. В то время DSP также широко использовались как основной элемент высокоскоростных модемов. Использование относительно продвинутого 3210 обеспечивало бы более высокую производительность, чем у существующих модемов, использующих менее мощные DSP, и значительно превосходило производительность программных модемов, использующих центральный процессор. Все, что требовалось, – это подходящий внешний аналого-цифровой преобразователь, или "линейный адаптер", как это называлось в терминологии Apple. Однако 60-контактный AV-разъем не подходил для таких подключений, и пользователи ожидали подключать "модемы" к модемному порту. Хотя существующие последовательные порты можно было настроить для работы в "режиме AV" аналогично тому, как более старые версии могли работать в режиме RS 232 или сетевом режиме, линейному адаптеру требовалось больше питания, чем мог обеспечить порт. Apple решила эту проблему, добавив 9-й контакт к существующему 8-контактному разъему Mini DIN. Результатом стал GeoPort. В режиме GeoPort SCC переводился в высокоскоростной режим с использованием внешней синхронизации, аналогичной использовавшейся в более ранних высокопроизводительных заменах LocalTalk. Затем DSP генерировал сигналы и отправлял их по последовательной шине в адаптер, который преобразовывал их в аналоговые и усиливал до телефонного уровня. В режиме GeoPort поддерживались скорости до 2 Мбит/с. Одним из известных устройств, использующих GeoPort, был собственный "GeoPort Telecom Adapter" от Apple. Первоначально выпущенный как "модуль" вместе с AV Macs в 1993 году, он позже стал отдельным продуктом в начале 1995 года, когда был выпущен для компьютеров Macintosh на базе PowerPC, которые не имели встроенного оборудования, связанного с AV. Позже Apple интегрировала линии GeoPort в краевой разъем на материнской плате некоторых моделей Mac, известный как Communication Slot, сохранив их и в более позднем Communication Slot II. В конечном итоге было продано три адаптера: оригинальный модуль, внутренняя версия и обновленный модуль, известный как GeoPort Telecom Adapter II. Все использовали стандартные телефонные разъемы RJ 11. Изначально программное обеспечение драйвера адаптера поддерживало скорости до 9600 бит/с, но последующие обновления обеспечили полную совместимость с V.34, работая на скорости до 33,6 кбит/с. На практике адаптеры GeoPort потребляли значительное количество процессорного времени и приводили к проблемам с производительностью всей системы. Они также были известны плохим качеством соединения, обрывами связи и недостаточной поддержкой существующего программного обеспечения; многие эксперты не рекомендовали их использовать. SAGEM также представил ISDN-адаптер для GeoPort, "Planet ISDN Geoport Adapter" или SPIGA, который теперь продается в версии USB. Global Village также выпустила вариант своих компактных модемов Teleport для Apple Performas и сторонних компьютеров Mac, которые использовали 9-й контакт для питания, но это были настоящие аппаратные модемы, а не устройства GeoPort. Первые две цифровые камеры QuickTake (100 и 150) от Apple также поддерживали протокол GeoPort для передачи данных между камерой и компьютерами Macintosh, оснащенными GeoPort.

After the early Quadra machines, Apple started a short lived experiment including AT&T 3210 digital signal processors (DSP) in the "AV" series machines (the 840AV and 660AV). The DSP was primarily intended to offer audio and video digitization support, accessed though the custom 60 pin "Digital Audio/Video" (DAV) port on the rear of the machines. DSPs were also commonly used at that time as the basic building block of high speed modems. Using the relatively advanced 3210 would offer higher performance than existing modems, which used lower end DSPs, and much better performance than softmodems using the host CPU. All that would be needed was a suitable external analog to digital converter, or "line adapter" as it was referred to in Apple terminology. However, the 60 pin AV connector was not suitable for such connections, and users expected to plug "modems" into the modem port. Although the existing serial ports could be adapted to run in "AV mode" in the same fashion that the older versions could run in RS 232 or networking mode, the line adaptor required more power that the port could supply. Apple solved this problem by adding a 9th pin to the existing 8 pin Mini DIN connector. The result was GeoPort. In GeoPort mode the SCC was placed in a high speed mode using external clocking, similar to the earlier high performance LocalTalk replacements. The DSP then generated signals and sent them over the serial bus to the adapter, which converted them to analog and amplified them to telephone levels. In GeoPort mode, speeds up to 2 Mbit/s were supported. One widely known device to make use of the GeoPort was Apple's own "GeoPort Telecom Adapter". Initially released as the "pod" with the AV Macs in 1993, it later became its own separate product in early 1995 when it was released for PowerPC based Macintosh machines that did not include AV related hardware out of the box. Apple later incorporated GeoPort lines into an edge connector on the motherboard of certain Mac models known as the Communication Slot, preserving them on the later Communication Slot II. Three adaptors would eventually be sold: the original pod, the internal version, and an updated pod known as the GeoPort Telecom Adapter II. All used standard RJ 11 phone line connectors. Initially the adapter driver software could support speeds up to 9600 bit/s, but later upgrades introduced full V.34 compliance, running at up to 33.6 kbit/s. In practice the GeoPort Adaptors tied up huge amounts of CPU time, and led to performance problems throughout the system. They were also notorious for poor quality connections, dropped calls and poor support from existing software; many pundits recommended not using them. SAGEM also introduced an ISDN adaptor for GeoPort, the "Planet ISDN Geoport Adapter", or SPIGA, which they now sell in a USB version. Global Village also produced a variant of its compact Teleport Modems for Apple Performas and third party Mac computers that used the 9th pin to supply power, but these were true hardware modems, not GeoPort devices. Apple's first two QuickTake digital cameras (100 and 150) also supported the GeoPort protocol for transfer between the camera and GeoPort equipped Macintosh computers.

Как "стандарт"

Во время развития GeoPort телекоммуникационный рынок претерпевал значительные изменения с появлением новых полностью цифровых систем PBX. Многие из этих компаний предлагали ту или иную форму интеграции компьютерной телефонии, однако все они основывались на собственных стандартах и обычно подключались к компьютерам через последовательный порт на относительно низкой скорости. Хотя эти сигналы можно было передавать по существующим сетевым стандартам, таким как Ethernet, большинство компаний использовали собственные системы, например, Switch56. Apple предприняла попытку продвинуть GeoPort как стандартизированный компьютерный интерфейс для систем PBX. Предполагалось создание различных адаптеров GeoPort для разных серверных систем: интерфейс Switch56 можно было использовать с системами Northern Telecom, а другой – для подключения к коммутаторам InteCom, которые использовала Apple. Apple заявляла, что "одна и та же телефонная база GeoPort сможет поддерживать приложения TAPI на ПК с Windows и приложения Telephone Manager на Mac". Novell объявила о планах адаптировать TSAPI для работы поверх стандартов Versit. Все эти усилия были затруднены отсутствием стандартизации среди производителей PBX и недостаточной поддержкой адаптеров GeoPort. После двух лет безуспешных попыток Apple в конечном итоге отказалась от Versit и от телефонии в целом. Основная проблема заключалась в том, что различные компании, производящие PBX, полагались на привязку к поставщику, чтобы удержать существующих клиентов и стимулировать их к покупке новых продуктов, поэтому сама идея стандартизированной системы воспринималась как проблема, а не как решение. Формальная поддержка концепции оказывалась лишь для того, чтобы иметь ответ тем, кто предсказывал распространение подобных систем. Кроме того, базовая конфигурация ПК не поддерживала высокоскоростной последовательный порт, поэтому пользователям приходилось приобретать дополнительную плату для использования GeoPort, что делало покупку специализированного адаптера на отдельной плате столь же разумным вариантом. GeoPort был упразднен вместе с SCSI и ADB, когда Apple представила iMac в 1998 году; в ранних демонстрационных моделях использовался программный модем, основанный на технологии GeoPort Telecom Adapter, но к моменту начала продаж iMac он был заменен аппаратным 56K-модемом.

During the evolution of GeoPort, the telecommunications market was undergoing major changes with the introduction of newer all digital PBX systems. A number of these companies offered some sort of computer telephony integration, although they were all based on their own standards, typically connected to the computers via a serial port at relatively low speeds. Although these signals could have been routed using existing networking standards like Ethernet, most companies used custom systems, like Switch56. Apple started an effort to promote GeoPort as a standardized computer interface to PBX systems. They envisioned different GeoPort adapters for different back end systems; a Switch56 interface could be used with Northern Telecom systems, while another would be used to connect to the InteCom switches that Apple used. Apple claimed that the "same GeoPort phone pod will be able to support TAPI applications on a Windows PC and Telephone Manager applications on a Mac." Novell announced that they would adapt TSAPI to work on top of the Versit standards. All of these efforts were hampered by a lack of standardization among PBX vendors, and their lack of real support for GeoPort adapters. After two years of effort with little to show for it, Apple eventually gave up on Versit, and telephony in general. The main problem was that the various PBX companies relied on vendor lock in to keep their existing customers coming back to them for newer products, so the very concept of a standardized system was seen as a problem rather than a solution. Lip service was paid to the concept in order to have an answer to those predicting such systems would become common. Additionally there was no support for high speed serial on the basic PC, so users would have to buy an add on card if they were going to use GeoPort, at which point it made just as much sense to buy a custom adaptor on a different card. The GeoPort was dropped, along with SCSI and ADB, when Apple introduced the iMac in 1998; early demonstration models had a software modem based on the GeoPort Telecom Adapter's technology, but this was replaced with a hardware 56K modem by the time the iMac shipped.