Apple Bus (Bus d'extension Apple II) |
Apple |
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| Architecture | |
Introduction
L'Apple Bus est le bus d'extension propriétaire utilisé par la famille des micro-ordinateurs Apple II, introduite par Apple Computer en 1977. Bien que cette interface ne possède pas officiellement un nom commercial particulier dans la documentation Apple (on parle généralement des Apple II expansion slots ou du Apple II bus), elle est couramment désignée sous le nom d'Apple Bus dans la littérature technique. Son rôle est de permettre l'ajout de cartes d'extension offrant de nouvelles fonctionnalités sans modifier la carte mère de l'ordinateur.
Conçu par Steve Wozniak, ce bus constitue l'une des principales raisons du succès de l'Apple II. Alors que de nombreux micro-ordinateurs contemporains possèdent peu ou pas de possibilités d'extension, l'Apple II offre jusqu'à huit connecteurs internes permettant d'ajouter des contrôleurs de disquettes, des cartes série, des cartes parallèles, des interfaces réseau, des cartes mémoire, des cartes graphiques, des coprocesseurs Z80 pour exécuter CP/M, ou encore des cartes d'acquisition de données.
Le bus repose directement sur les signaux du microprocesseur MOS Technology 6502. Les lignes d'adresses, de données et de contrôle sont distribuées à chaque connecteur d'extension, ce qui permet aux cartes d'interagir directement avec la mémoire et les périphériques de l'ordinateur. Cette architecture très ouverte facilite le développement de matériel tiers et favorise l'apparition d'un vaste écosystème de cartes d'extension tout au long des années 1980.
Le bus Apple II restera utilisé pendant plus de quinze ans, depuis le premier Apple II jusqu'à l'Apple IIgs, avec plusieurs améliorations destinées à préserver la compatibilité matérielle. Aujourd'hui encore, il demeure l'un des bus d'extension les plus célèbres de l'histoire de la micro-informatique.
Spécifications
| Caractéristique | Description |
|---|---|
| Nom | Apple Bus (Apple II Expansion Bus) |
| Fabricant | Apple Computer |
| Concepteur | Steve Wozniak |
| Année d'introduction | 1977 |
| Première machine | Apple II |
| Type de bus | Bus parallèle |
| Bus de données | 8 bits |
| Bus d'adresses | 16 bits |
| Espace mémoire adressable | 64 Ko |
| Nombre de connecteurs | 8 emplacements (slots) sur les Apple II et Apple II+ ; 7 slots généraux + 1 slot auxiliaire sur l'Apple IIe |
| Compatibilité | Apple II, Apple II Plus, Apple IIe, Apple IIc (extension limitée), Apple IIgs |
| Remplacement | Aucun véritable successeur ; architecture abandonnée avec la fin de la gamme Apple II |
Historique
Lors de la conception de l'Apple II, Steve Wozniak souhaite offrir un ordinateur facilement extensible. Il choisit donc de rendre accessibles les principaux signaux du microprocesseur 6502 à travers plusieurs connecteurs internes.
Cette approche permet aux fabricants indépendants de développer rapidement une multitude de cartes spécialisées sans avoir à modifier la conception de l'ordinateur. L'arrivée du Disk II, de la Z80 SoftCard de Microsoft, des cartes série, des interfaces SCSI et des cartes réseau démontre rapidement toute la souplesse de cette architecture.
Au fil des générations (Apple II+, Apple IIe et Apple IIgs), Apple conserve une excellente compatibilité avec le bus d'origine afin de protéger les investissements des utilisateurs et des développeurs.
Architecture matérielle
Le bus Apple II est directement relié aux principaux signaux du processeur MOS 6502.
Il transporte notamment :
- le bus d'adresses 16 bits ;
- le bus de données 8 bits ;
- les signaux de lecture et d'écriture ;
- les signaux d'horloge ;
- les interruptions ;
- les lignes d'alimentation ;
- plusieurs signaux spécifiques destinés aux cartes d'extension.
Les cartes peuvent ainsi communiquer directement avec la mémoire principale et les périphériques internes de l'ordinateur.
Caractéristiques techniques
Bus de données
Le bus de données est constitué de 8 lignes.
Chaque accès permet de transférer un octet entre le processeur et une carte d'extension.
Bus d'adresses
Le bus d'adresses comporte 16 lignes.
Le processeur peut adresser :
| 216 = 65 536 octets |
soit 64 Ko de mémoire.
Les périphériques utilisent également cet espace d'adressage, car le 6502 emploie des entrées/sorties mappées en mémoire (memory-mapped I/O).
Horloge
La fréquence du bus suit celle du processeur.
Selon les modèles :
- environ 1 MHz (Apple II, Apple II Plus, Apple IIe) ;
- fréquence plus élevée sur certaines parties du Apple IIgs, tout en conservant la compatibilité avec les cartes existantes.
Connecteurs
Les premiers Apple II disposent de huit emplacements d'extension numérotés de Slot 0 à Slot 7.
Sur l'Apple IIe, le Slot 0 est remplacé par un connecteur auxiliaire (Auxiliary Slot) destiné notamment aux cartes mémoire 80 colonnes et aux extensions vidéo.
Cartes d'extension courantes
Le bus Apple accueille un très grand nombre de cartes, parmi lesquelles :
- contrôleurs Disk II ;
- contrôleurs ProDOS ;
- cartes série RS-232 ;
- cartes parallèles Centronics ;
- cartes modem ;
- cartes mémoire ;
- cartes 80 colonnes ;
- cartes SCSI ;
- cartes IDE ;
- interfaces réseau ;
- cartes de communication AppleTalk ;
- cartes horloge temps réel ;
- cartes d'acquisition de données ;
- cartes graphiques ;
- cartes accélératrices ;
- cartes Z80 SoftCard permettant d'exécuter le système d'exploitation CP/M.
Fonctionnement
Chaque emplacement possède une plage d'adresses réservée dans l'espace mémoire du 6502.
Une carte peut :
- répondre à certaines adresses mémoire ;
- générer une interruption ;
- échanger des données avec le processeur ;
- fournir une ROM d'initialisation (Option ROM) automatiquement exécutée lors du démarrage si nécessaire.
Cette architecture permet d'ajouter facilement de nouvelles fonctions sans modifier le système d'exploitation.
Compatibilité
L'un des principaux atouts du bus Apple est sa remarquable compatibilité.
Une grande partie des cartes développées pour l'Apple II fonctionnent également sur :
- Apple II Plus ;
- Apple IIe ;
- Apple IIgs (avec quelques limitations pour certaines cartes très dépendantes du timing).
Cette compatibilité contribue largement à la longévité de la plateforme.
Avantages
Les principaux avantages du bus Apple sont :
- architecture simple ;
- accès direct aux ressources matérielles ;
- excellente extensibilité ;
- très grande quantité de cartes disponibles ;
- facilité de développement pour les fabricants indépendants ;
- compatibilité entre plusieurs générations d'Apple II ;
- rôle majeur dans le succès commercial de la gamme.
Inconvénients
Le bus Apple présente néanmoins quelques limites :
- bus limité à 8 bits ;
- absence de mécanisme Plug and Play ;
- vitesse relativement faible ;
- partage direct du bus pouvant entraîner des contraintes de synchronisation ;
- dépendance importante aux caractéristiques électriques du processeur 6502.
Comparaison avec d'autres bus
| Bus | Année | Largeur | Compatibilité |
|---|---|---|---|
| Apple Bus | 1977 | 8 bits | Famille Apple II |
| S-100 | 1975 | 8 puis 16 bits | Micro-ordinateurs CP/M |
| ISA 8 bits | 1981 | 8 bits | IBM PC |
| ISA 16 bits | 1984 | 16 bits | IBM PC/AT |
| MCA | 1987 | 16/32 bits | IBM PS/2 |
| EISA | 1988 | 32 bits | Compatibles IBM PC |
Héritage
Le bus Apple II demeure l'un des bus d'extension les plus influents de l'histoire des micro-ordinateurs. Grâce à son ouverture et à sa simplicité, il favorise l'émergence d'un vaste marché de cartes d'extension qui enrichissent considérablement les possibilités de l'Apple II. Des produits emblématiques, comme la Microsoft Z80 SoftCard, les contrôleurs Disk II, les cartes SCSI ou les accélérateurs, démontrent toute la flexibilité de cette architecture. Bien qu'il ait disparu avec la fin de la famille Apple II au début des années 1990, le bus Apple reste un exemple marquant d'une architecture d'extension ayant largement contribué au succès commercial et à la longévité d'une plateforme informatique.