ระบบบัส (BUS System) คือเส้นทางที่คอมพิวเตอร์ใช้ในการติดต่อสื่อสารกับอุปกรณ์ต่างๆ
เข้าด้วยกันเป็น ระบบเดียวกันทั้งภายในแผงวงจรหลักและอุปกรณ์ที่อยู่บน Slot
ของระบบบัสส่วนเชื่อมโยง ต่างๆ ส่วนประกอบภายในเครื่องคอมพิวเตอร์จะถูกเชื่อมโยงเข้าด้วยกันโดยวงจรทางไฟฟ้าที่เรียกว่าระบบบัส
บัสที่ใช้ในระบบคอมพิวเตอร์คือชุดของการเชื่อมต่อแบบขนานอย่างง่ายซึ่งมีอยู่บนแผงวงจรหลักของระบบคอมพิวเตอร์ชิ้นส่วนการควบคุมต่างๆ
ส่วนประกอบของระบบบัส
• เส้นทาง หมายถึง เส้นทางที่ข้อมูลเดินผ่านส่วนใหญ่จะสังเกตเป็นเส้นบน
เมนบอร์ด
•ชิปควบคุม ทำหน้าที่
บริหารการเข้าใช้บัสของชิ้นส่วนต่าง ๆ และทำหน้าที่ ป้องกันปัญหาขัดแย้งเนื่องจากการแย่งใช้บัสในเวลาเดียวกัน
•สล็อตต่อขยายอย่างที่กล่าวไว้แล้วว่าระบบบัสไม่ใช่แค่สื่อสารระหว่างชิ้นส่วน
ภายในเครื่องพีซีเท่านั้นยังสื่อสารกับการ์ดเสริม
ผลของความเร็วบัส
เนื่องจากบัสเป็นสื่อกลางในการติดต่อสื่อสารระหว่างชิ้นส่วนต่างๆ
ในคอมพิวเตอร์ เช่น ไมโครโปรเซสเซอร์กับแรมแรมกับฮาร์ดดิสก์แรมกับการ์ดต่างๆเป็นต้น
ดังนั้นความเร็วของบัสก็มีผลกับความเร็ว โดยรวมของไมโครคอมพิวเตอร์ยิ่ง บัสมีความเร็วสูงเท่าใดและมีจำนวนบิตมากขึ้นเท่าใด
ก็จำทำให้เครื่องคอมพิวเตอร์เร็วขึ้น (แต่ไม่ได้เป็นแบบเชิงเส้น) แต่ทั้งนี้ข้อจำกัดของความเร็วบัสยังขึ้นอยู่กับ
สัญญาณรบกวน (Noise) เพราะยิ่งบัสใช้ความเร็ว
(ความถี่ของสัญญาณนาฬิกาของ บัส) สูงขึ้นเท่าใดสัญญาณรบกวนก็จะเพิ่มขึ้นเท่านั้น
อุปกรณ์ที่ได้รับผลจากการเปลี่ยนแปลงความเร็วบัส
• หน่วยความจำหลัก
(RAM)
• External Static RAM (แคชบนเมนบอร์ด)
• การ์ดควบคุมการแสดงผล
(VGA Card)
• การ์ดเพิ่มขยาย
• ฮาร์ดดิสก์
(Harddisk)
• ชิปเซต (Chipset)
ประเภทของบัส โดยทั่วไป ระบบบัส ในเครื่องคอมพิวเตอร์ ถูกแบ่งออกเป็น 3 ประเภท คือ บัสรองรับข้อมูล (address
bus) , บัสควบคุม(Control bus) , และ
บัสข้อมูล (Data bus)
บัสรองรับข้อมูล (Address
bus)
ในระบบที่ใช้ซีพียูรุ่น
8088
หรือ 8086 จะมีแอดเดรสบัสขนาด 20 เส้นเท่ากับ แอดเดรสบัสของ ซีพียู ซึ่งสามารถอ้างตำแหน่งได้เท่ากับ 220
ตำแหน่ง (บัสแต่ละเส้นมีข้อมูลที่เป็นไปได้คือ 0 และ 1) หรือ 1 MB ความสามารถในการอ้างถึงตำแหน่งในหน่วยความจำของซีพียูขึ้นอยู่กับตัว
ซีพียู ตัวนั้นๆเช่น 80286 มีแอดเดรสบัส 24 เส้น สามารถอ้างได้ 16 MB หรือ 80386DX,80486
มีแอดเดรสบัสขนาด 32 เส้นทำให้อ้างได้ถึง 4
GB และในรุ่น Pentium จะมี Address Bus
เป็น 36 เส้น ซึ่งอ้างอิงตำแหน่งได้เท่ากับ 236
ตำแหน่ง
บัสข้อมูล (Data bus) เป็นส่วนที่นำข้อมูลส่งไปยังที่ต่างๆ ภายในระบบคอมพิวเตอร์ความเร็วในการส่งถ่ายข้อมูลจะเร็วมากน้อยเพียงใดขึ้นอยู่กับความกว้างของเส้นทางส่งข้อมูลเช่นกัน
สำหรับระบบ ที่ใช้ ซีพียู 8088 มีความกว้างของดาต้าบัสเพียง 8
บิท 8086 มีดาต้าบัสขนาด 16 บิท Pentiumจะมีความกว้างของดาต้าบัสขนาด 64 บิท
บัสควบคุม (Control bus) เป็นส่วนที่นำคำสั่งควบคุมและคำสั่งสำหรับติดต่อกับอุปกรณ์ต่างๆ
โดย บัสควบคุมนี้จะทำหน้าที่ควบคุมการทำงานและกิจกรรมที่เกิดขึ้นในส่วนต่างๆ
ของระบบคอมพิวเตอร
ตัวอย่างการทำงานของระบบบัส
การทำงานของบัส
เมื่อ BUS เป็นเส้นทางการส่งข้อมูลที่เป็นสัญญานไฟฟ้าในระบบ คอมพิวเตอร์ของเรา
ดังนั้นก็จะมี วงจรสำหรับควบคุมการทำงานของระบบ BUS เรียกว่า
BUS Controller ซึ่งในอดีต มี Chip IC ที่ทำหน้าที่นี้โดยตรงแยกออกไปในปัจจุบันได้มีการ
รวมวงจรควบคุม BUS นี้เข้าไว้ใน North Bridge Chip โดยที่ วงจรควบคุมระบบ BUS นี้จะทำหน้าที่จัดช่องสัญญานประเภทต่างๆให้ทำงาน
ร่วมกันอย่างเป็นระบบบนเมนบอร์ดให้กับอุปกรณ์ที่ร้องขอใช้งาน เช่น CPU , อุปกรณ์ I/O , Port ต่างๆ เป็นต้นโครงสร้างการท
างานของระบบบัสภายในเครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลใน ปัจจุบันนั้นโดยทั่วไปได้มีการแบ่งการทำงานออกเป็น
3 ระดับ ได้แก่
ระดับที่ 1 Host Bus
ระดับที่ 2 PCI Bus
ระดับที่ 3 ISA Bus
Host Bus คือ จะทำหน้าที่ควบคุมการสื่อสาร การส่งถ่ายข้อมูล และควบคุมการทรานแอกชั่นข้อมูล
การแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างโปรเซสเซอร์ (CPU) ของระบบ และ
ตัวควบคุม PCI ในส่วนที่ทำหน้าที่เป็น North Bridge ซึ่งมีอัตราการทรานแอกชั่นข้อมูลที่มีความเร็วสูงมากซึ่งอุปกรณ์ที่ทำงานร่วมกับโปรเซสเซอร์ใน
North Bridge คือหน่วยความจำ Cache และหน่วยความจำหลักของระบบ
ซึ่งควบคุมการแลกเปลี่ยนข้อมูลจะเกิดขึ้นภายใน Chip Set ทำหน้าที่ควบคุม
North Bridge
PCI Bus (Peripheral
Component Interconnect) คือทำหน้าที่เป็นจุดเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ I/O
ต่างๆ ที่มีการเชื่อมต่อตามมาตรฐานการ เชื่อมต่อแบบ PCI ซึ่งอุปกรณ์ในระบบ PCI เมื่อจะทำการติดต่อกับ Processor
หรือระบบหน่วยความจำที่อยู่ภายใต้การควบคุมของ North Bridge ซึ่งจะควบคุมการส่งผ่านข้อมูลและจำนวนทรานแอกชั่นของข้อมูลให้มีความเร็วที่เหมาะสมเพื่อให้สามารถสื่อสารกันได้โดยChip
Set จะทำหน้าที่ควบคุมในส่วนนี้เช่นกัน เนื่องจากความช้าเร็วในการส่งข้อมูลและ
ทรานแอกชั่นระหว่าง Host Bus และ PCI Busจะไม่เท่ากันจึงต้องมีการจัดข้อมูลดีๆ
ISA Bus (Industry
Standard Architecture) หน้าที่เชื่อมต่อกับ I/O ต่างๆ ที่มีการเชื่อมต่อมาตรฐาน ISA ซึ่งอุปกรณ์ที่มีการต่อแบบ
ISA ยังคงมีการใช้งานอยู่ในปัจจุบัน อีกหลายชนิด
และอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อแบบ ISA จะมีความเร็ว ต่างที่สุดของภายในระบบ
ดังนั้นการแลกเปลี่ยนข้อมูล หรือ การทำทรานแอกชั่นของข้อมูลจะช้า และ
ต้องติดต่อกับ Chip Set ที่ทำหน้าที่ควบคุมในส่วนนี้
ซึ่งถูกเรียกว่า South Bridge เพื่อ ควบคุมไม่ให้เกิดการเสียหายของข้อมูลในขณะที่มีการแลกเปลี่ยนข้อมูลกับ
I/O ที่ความเร็วสูงกว่าและนอกจาก South Bridge ยังมีหน่วยวบคุมอุปกรณ์อื่นๆ ในระบบด้วย เช่น ระบบอุปกรณ์ที่มีการเชื่อมต่อแบบ
IDE หรือระบบมัลติมีเดีย เป็นต้น
บัส (BUS) จากที่เคยได้กล่าวว่า คอมพิวเตอร์ทำการประมวลผลและเก็บข้อมูลเป็น ชุดของบิท
(มีค่า 0 กับ 1) นั้น
ชุดของบิทจะถูกส่งไปในวงจรไฟฟ้าตามช่องทางต่างๆ ซึ่งแต่ละ ช่องทางนั้น เราเรียกว่า
บัส ซึ่งเป็นเส้นทางที่ทำให้อุปกรณ์ต่างๆ ทั้งภายนอก ภายใน สามารถ ติดต่อสื่อสารข้อมูลกันได้
คล้ายกับเป็นถนนให้รถวิ่งจากจุดหนึ่งไปยังเป้าหมายได้ นั่นก็คือ บิท วิ่งไปตามบัสนั่นเอง
บัสจะส่งข้อมูลจากอุปกรณ์รับเข้าไปยังหน่วยความจำจากหน่วยความจำไป ยังหน่วยประมวลผล
จากหน่วยประมวลผลไปยังหน่วยความจำและจากหน่วยความจำไปยัง อุปกรณ์ส่งออก หรือ
หน่วยความจำสำรอง เช่น ฮาร์ดดิสก์ บัสประกอบด้วย 2 ส่วน คือ
บัสข้อมูลและบัสที่อยู่ บัสข้อมูลจะส่งข้อมูลจริงๆ ส่วน บัสที่อยู่จะส่งข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งที่ข้อมูลควรจะอยู่ในหน่วยความำ
ส่วนที่
1 ขนาดของบัส สามารถวัดได้เป็นความกว้างบัส ซึ่งเป็นตัวระบุจำนวนบิทที่ คอมพิวเตอร์สามารถส่งได้ในแต่ละครั้ง
เช่น บัสที่มีขนาด 32 บิท (32-bit bus) จะสามารถส่ง ข้อมูลได้ 32 บิท หรือ 4 ไบท์ในแต่ละครั้ง ถ้าเราต้องการส่งข้อมูล 8 บิท
โดยใช้บัสขนาดนี้ ก็ จะต้องแบ่งส่ง 2 ครั้งด้วยกัน
แต่ถ้าเราใช้บัสที่มีขนาด 64 บิท ก็จะสามารถส่งข้อมูลได้ทั้งหมด
ภายในครั้งเดียว ส่วนที่ 2 บัสจะมีสัญญาณนาฬิกาเช่นเดียวกับหน่วยประมวลผล
ซึ่งผู้ผลิตกำหนดให้ สัญญาณนาฬิกามีความถี่เป็นเฮิร์ต (hertz หรือ Hz) คำว่าเมกะเฮิร์ต (MHz) คือสัญญาณนาฬิกา (ติ๊ก) 1 ล้านครั้งใน
1 วินาที ในปัจจุบันส่วนใหญ่ หน่วยประมวลจะมีสัญญาณนาฬิกา
ประมาณ 400, 533, 800 MHz ยิ่งค่าสัญญาณนาฬิกาสูงเท่าไหร่
ความเร็วในการส่งข้อมูลก็มากเท่านั้น
คอมพิวเตอร์มีบัสอยู่ 2 ชนิด ดังนี้
บัสระบบ (system
bus) เป็นส่วนหนึ่งเมนบอร์ด หรือแผงวงจรหลัก บัสระบบทำหน้าที่เป็น เส้นทางต่อระหว่างหน่วยประมวลผลกับหน่วยความจำส่วนบัสเสริมเป็นบัสที่ทำให้หน่วยประมวลสามารถ
ติดต่อสื่อสารกับอุปกรณ์ต่อพ่วงอื่นๆ ได้ ส่วนใหญ่ที่มีการอ้างถึง บัส เฉยๆ
จะหมายถึง บัสระบบ
บัสเสริม (expansion
bus) จะทำให้อุปกรณ์ภายนอกระบบสามารถติดต่อกับหน่วยประมวลผล ได้
อุปกรณ์ต่อพ่วงจะต่อเข้ากับพอร์ต ซึ่งพอร์ตจะต่ออยู่บนช่องเสริม (expansion
slot) ซึ่งช่องเสริมนี้จะ ต่อกับ
บัสเสริมเพื่อส่งข้อมูลไปยังหน่วยประมวลผล
รูปข้างล่างนี้เป็นรูปของการส่งข้อมูลระหว่างหน่วยประมวลผลหน่วยความจำอุปกรณ์ต่อพ่วงต่างๆ
ผ่านทางบัสระบบ และบัสเสริม บัสเสริมบนเมนบอร์ดมี หลายชนิด
แต่ละชนิดบ่งบอกถึงชนิดของการ์ดที่ต่างๆ ที่ต่ออยู่บนคอมพิวเตอร์ ได้แก่ บัส ISA,
บัส PCI, บัส AGP, บัส USB
และบัสไฟร์ไวร
สายบัสแบ่งได้เป็น 4 ส่วนใหญ่ๆ ดังนี้
1.สายไฟฟ้า
(POWER LINE) จะให้พลังไฟฟ้ากับการ์ดขยายต่างๆ
2.สายควบคุม
(CONTROL LINE) ใช้สำหรับส่งผ่านสัญญาณเวลา (TIMING
SIGNS) จาก นาฬิกาขอระบบ และส่งสัญญาณอินเตอร์รัพต์
3.สายแอดเดรส
(ADDRESS LINE) ข้อมูลใดๆที่จะถูกส่งผ่านไป
แอดเดรสเป้าหมายจะถูก ส่งมาตามสายข้อมูลและบอกให้ตำแหน่งรับข้อมูล (แอดเดรส)
รู้ว่าจะมีข้อมูลบางอย่างพร้อม ที่จะส่งมาให้
4. สายข้อมูล
(DATA LINE) ไมโครเมตรจะตรวจสอบว่ามีสัญญาณแสดงความพร้อมหรือยัง
(บนสาย I/O CHANNEL READY) เมื่อทุกอย่างเป็นไปด้วยดี
ข้อมูลก็จะถูกส่งผ่านไปตาม สายข้อมูล จนวนสายที่ระบุถึงแอดเดรสของบัส หมายถึง จำนวนของหน่วยความจำที่อ้าง
แอดเดรสได้ทั้งหมด
ระบบบัสแบบต่างๆ เป็นสถาปัตยกรรมที่ทำให้ข้อมูลไหลได้อย่างรวดเร็ว
คล่องแคล้ว ระหว่าง จุดหมายปลายทางทั้งสอง การเปรียบเทียบ
บัสข้อมูลกับไฮเวย์จะเห็นภาพได้ชัดใน ขณะที่ไฮเวย์มีช่องทางมากก็จะให้รถไปได้มาก
ดังนั้นบัสที่กว้างกว่าก็สามารถรับข้อมูล ได้มากกว่า
เมื่อช่องทางของไฮเวย์วัดเป็นช่องทาง บัสอุปกรณ์พ่วงต่อของพีซีก็วัดเป็น บิต เช่น
พีซีเก่า หรือ XT จะใช้บัสแบบ 8 บิต
ก็คือข้อมูลจะเคลื่อนจากที่หนึ่งไปอีกที่ หนึ่ง ภายในเครื่องพีซี รุ่นเก่าได้8
บิตต่อครั้ง
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น