ناقل سطح المكتب من أبل

في المراحل الأولى من تطوير حاسوب ماكنتوش، اختار الفريق الهندسي معالج Zilog 8530 المتطور نسبيًا لتوفير الاتصالات التسلسلية. كان الهدف من ذلك في البداية هو السماح بتوصيل أجهزة متعددة بمنفذ واحد، باستخدام بروتوكولات اتصال بسيطة مُدمجة داخل المعالج 8530 لتمكينها من إرسال واستقبال البيانات مع الحاسوب المضيف. كانت الفكرة هي السماح بتوصيل أجهزة متعددة بمنفذ واحد، مما يُغني عن الحاجة إلى أنواع متعددة من المنافذ أو استخدام فتحات التوسعة . ^{[ 2 ]}

خلال تطوير نظام AppleBus، أصبحت شبكات الحاسوب ميزة بالغة الأهمية في أي نظام حاسوبي. وبسبب عدم وجود فتحات للبطاقات، لم يتمكن جهاز ماكنتوش من إضافة دعم لتقنية إيثرنت أو معايير الشبكات المحلية المماثلة بسهولة . لذا، تم توجيه العمل على AppleBus نحو أغراض الشبكات، وأُصدر في عام 1985 كنظام AppleTalk . وبذلك، بقي جهاز ماكنتوش مزودًا بمنافذ الماوس ولوحة المفاتيح الأصلية ذات الغرض الواحد، دون نظام متعدد الأغراض للأجهزة منخفضة السرعة. ^{[ 2 ]}

كان نظام Apple II GS، الذي صدر عام 1986، أول نظام يستخدم ناقل Apple Desktop Bus. وقد استُخدم هذا الناقل في جميع أجهزة Apple Macintosh بدءًا من Macintosh II و Macintosh SE . كما استُخدم ناقل Apple Desktop Bus في طرازات لاحقة من أجهزة NeXT. ^{[ 3 ]} تُستخدم غالبية أجهزة ناقل Apple Desktop Bus للإدخال، بما في ذلك كرات التتبع ، وعصي التحكم ، وأجهزة الرسم اللوحية ، والأجهزة المشابهة. وشملت الاستخدامات الخاصة أجهزة حماية البرامج ، وحتى مودم TelePort .

كان جهاز iMac أول جهاز ماكنتوش يتخلى عن منفذ Apple Desktop Bus في عام 1998، حيث استخدم منفذ USB بدلاً منه. وكان آخر جهاز كمبيوتر من Apple مزودًا بمنفذ Apple Desktop Bus هو Power Macintosh G3 (الأزرق والأبيض) في عام 1999. واستمرت أجهزة PowerBook و iBook التي تعمل بمعالجات PowerPC في استخدام بروتوكول Apple Desktop Bus في الواجهة الداخلية مع لوحة المفاتيح ولوحة اللمس المدمجتين . أما الطرازات اللاحقة فتستخدم لوحة لمس تعمل بمنفذ USB.

تماشيًا مع فلسفة أبل العامة في التصميم الصناعي، صُمم ناقل سطح المكتب من أبل (ADB) ليكون سهل الاستخدام قدر الإمكان، مع الحفاظ على انخفاض تكلفة تنفيذه. وُجد موصل مناسب في موصل mini-DIN ذي الأربعة دبابيس ، وهو نفسه المستخدم في S-Video . في الواقع، يمكن استخدام العديد من كابلات S-Video بنجاح بدلاً من نظيراتها في ADB. مع ذلك، فإن الدبوسين الأول والثاني في بعض الكابلات (وخاصةً الكابلات منخفضة الجودة) متصلان معًا، مما قد يُسبب تلفًا كارثيًا للنظام أو جهاز ADB. تتميز هذه الموصلات بصغر حجمها وتوفرها الواسع، ولا يمكن إدخالها إلا بالطريقة الصحيحة. لا تُثبّت في مكانها تلقائيًا، ولكن حتى مع التثبيت الاحتكاكي، فهي ثابتة بما يكفي للاستخدامات الخفيفة مثل ADB.

يتطلب بروتوكول ADB دبوسًا واحدًا فقط للبيانات، يُسمى Apple Desktop Bus . تُضبط إشارة البيانات ذاتيًا عن طريق إرسال القيمة 0 كقيمة منخفضة لمدة 65 ميكروثانية وقيمة عالية لمدة 35 ميكروثانية، بينما يستخدم إرسال القيمة 1 التوقيت المعاكس. ^{[ 4 ]} وهو تصميم متعدد النقاط ذو مُجمِّع مفتوح مع مقاومات سحب تصل إلى 5  فولت، ويستخدم خاصية كشف التصادم لتجنب تعارضات مُعرِّفات الأجهزة، بالإضافة إلى تمديد إشارة الساعة على بت الإيقاف للإشارة إلى أن الجهاز يحتاج إلى طلب خدمة. ^{[ 4 ]} يُستخدم دبوسان آخران لتزويد الطاقة بجهد +5 فولت والأرضي. يضمن دبوس +5 فولت تيارًا لا يقل عن 500 مللي أمبير، ويتطلب من الأجهزة استهلاك 100 مللي أمبير فقط لكل منها. يتضمن ADB أيضًا دبوس PSW (مفتاح الطاقة) المتصل مباشرةً بمصدر طاقة الحاسوب المضيف. يُتيح هذا الدبوس تشغيل الجهاز بضغطة زر على لوحة المفاتيح دون الحاجة إلى برنامج ADB لتفسير الإشارة. في التصاميم الحديثة، يتم تشغيل وحدة تحكم دقيقة مساعدة باستمرار، لذا من الاقتصادي استخدام أمر التشغيل عبر قناة USB القياسية.

كانت شركة آبل تتحكم في دائرة ASIC الخاصة بجهاز الإرسال والاستقبال لفك التشفير ، بالإضافة إلى براءات الاختراع المرتبطة بها ؛ مما استلزم من الموردين العمل معها. في جهاز ماكنتوش SE، تم تنفيذ ناقل سطح المكتب من آبل باستخدام وحدة تحكم دقيقة من نوع Microchip PIC16CR54 تحمل علامة آبل التجارية.

يعتمد نظام ناقل سطح المكتب من Apple على قدرة الأجهزة على فك تشفير رقم واحد (العنوان ) وتخزين عدة عناصر صغيرة من البيانات (سجلاتها ) . يتم التحكم في جميع حركة البيانات على الناقل بواسطة الحاسوب المضيف، الذي يرسل أوامر لقراءة البيانات أو كتابتها: لا يُسمح للأجهزة باستخدام الناقل إلا بعد أن يطلب الحاسوب ذلك أولاً.

تأخذ هذه الطلبات شكل سلاسل أحادية البايت . تحتوي البتات الأربع العليا على العنوان، وهو مُعرّف أحد الأجهزة في السلسلة. تسمح هذه البتات الأربع بوجود ما يصل إلى 16 جهازًا على ناقل واحد. تُحدد البتتان التاليتان أحد الأوامر الأربعة، بينما تُشير البتتان الأخيرتان إلى أحد السجلات الأربعة. الأوامر هي:

• talk- يُخبر الجهاز المحدد بإرسال محتويات سجل إلى الكمبيوتر
• listen- يأمر الجهاز بتعيين السجل إلى القيمة التالية
• flush- مسح محتويات سجل محدد
• reset- اطلب من جميع الأجهزة على ناقل البيانات إعادة الضبط

على سبيل المثال، إذا كان من المعروف أن الفأرة موجودة في العنوان $D، فسيرسل الكمبيوتر بشكل دوري رسالة مكونة من بايت واحد على ناقل البيانات تبدو كالتالي:

1101 11 00

يشير هذا إلى أن الجهاز $D (1101) يجب أن يرسل إشارة (11) ويعيد محتويات السجل صفر (00). بالنسبة للفأرة، يعني هذا "أخبرني بآخر تغييرات الموقع". يمكن أن تحتوي السجلات على ما بين بايتين وثمانية بايتات. السجل صفر هو عادةً قناة الاتصال الرئيسية. السجلان واحد واثنان غير مُعرّفين، ويُستخدمان عادةً للسماح لمطوري البرامج الخارجيين بتخزين معلومات التكوين. يحتوي السجل ثلاثة دائمًا على معلومات تعريف الجهاز.

عند إعادة التشغيل، تُضبط عناوين الأجهزة وأرقامها على القيم الافتراضية. على سبيل المثال، تُضبط جميع لوحات المفاتيح على العنوان $2، وجميع الفأرات على العنوان $3. عند تشغيل الجهاز لأول مرة، يُرسل برنامج تشغيل جهاز ADB talkأوامرًا إلى كل عنوان من هذه العناوين الافتراضية المعروفة، بدوره، للاستعلام عن محتويات السجل رقم 3. إذا لم يتلقَّ الجهاز أي استجابة من عنوان معين، يعتبره الحاسوب غير متصل ولا يُعاود الاتصال به لاحقًا.

إذا استجاب جهاز ما، فإنه يُبلغ عن انتقاله إلى عنوان جديد أعلى يتم اختياره عشوائيًا. ثم يستجيب الحاسوب بإرسال أمر آخر إلى ذلك العنوان الجديد، يطلب من الجهاز الانتقال إلى عنوان جديد آخر. بمجرد اكتمال هذه العملية، يُصبح الجهاز نشطًا، ويستمر النظام في استطلاع حالته لاحقًا. بمجرد حصر جميع الأجهزة بهذه الطريقة، يصبح ناقل البيانات جاهزًا للاستخدام.

على الرغم من ندرة ذلك، إلا أنه من الممكن أن يتصل أكثر من جهاز من النوع نفسه بناقل بيانات أبل المكتبي - كجهازين لوحيين للرسومات أو مفتاحي حماية البرامج من النسخ ، على سبيل المثال. في هذه الحالة، عندما يطلب الناقل الأجهزة على العنوان الافتراضي، سيستجيب كلا الجهازين، مما قد يؤدي إلى حدوث تعارض. تتضمن الأجهزة تباينًا زمنيًا طفيفًا يسمح لها بتجنب هذه المشكلة. فبعد تلقي رسالة من المضيف، تنتظر الأجهزة فترة عشوائية قصيرة قبل الاستجابة، ثم تستجيب فقط بعد "مراقبة" الناقل للتأكد من عدم انشغاله.

عند توصيل جهازين لاسلكيين، على سبيل المثال، أثناء إعداد الشبكة والاستعلام عن هذا العنوان، سيكون أحدهما أول من يستجيب بسبب مؤقت الانتظار العشوائي. أما الآخر فسيلاحظ انشغال الشبكة ولن يستجيب. سيرسل المضيف حينها رسالة أخرى إلى العنوان الأصلي، ولكن بما أن أحد الجهازين قد انتقل إلى عنوان جديد، فلن يستجيب سوى الآخر. تستمر هذه العملية حتى لا يستجيب أي جهاز للطلب على العنوان الأصلي، مما يعني عدم وجود المزيد من الأجهزة من هذا النوع لحصرها.

نظريًا، تصل معدلات نقل البيانات على ناقل البيانات إلى 125  كيلوبت/ثانية. مع ذلك، فإن الإنتاجية الفعلية لا تتجاوز نصف هذه القيمة، نظرًا لوجود منفذ واحد مشترك بين الحاسوب والأجهزة، وفي الواقع، تكون الإنتاجية أقل من ذلك، إذ يعتمد النظام بأكمله على سرعة استطلاع الحاسوب لناقل البيانات. نظام التشغيل ماك الكلاسيكي غير مناسب تمامًا لهذه المهمة، وغالبًا ما تنخفض سرعة ناقل البيانات إلى حوالي 10  كيلوبت/ثانية. لم تواجه أجهزة مودم Teleport القديمة التي تعمل بسرعة 2400  بت/ثانية أي مشاكل في استخدام ناقل بيانات Apple Desktop Bus، ولكن اضطرت الطرازات اللاحقة إلى استخدام منافذ RS-422 الأكثر تكلفة مع ارتفاع السرعات إلى 14.4  كيلوبت/ثانية وما فوق.