บทที่ 3 ระบบบัส

บทที่ 3 ระบบบัส

    ส่วนประกอบของระบบบัส

      - เส้นทางหมายถึง เส้นทางที่ข้อมูลเดินผ่าน ส่วนใหญ่จะสังเกตเป็นเส้นบนเมนบอร์ด

       - ชิปควบคุมทำหน้าที่บริหารการเข้าใช้บัสของชิ้นส่วนต่าง ๆ และทำ หน้าที่ป้องกันปัญหาขัดแย้ง เนื่องจากการแย่งใช้บัสในเวลาเดียวกัน

       - สล็อตต่อขยาย อย่างที่กล่าวไว้แล้วว่าระบบบัสไม่ใช่แค่สื่อสารระหว่างชิ้นส่วนภายในเครื่องพีซีเท่านั้น ยังสื่อสารกับการ์ดเสริมต่าง ๆ ในคอมพิวเตอร์เช่น ไมโครโปรเซสเซอร์กับแรม แรมกับฮาร์ดดิสก์ แรมกับการ์ดต่าง ๆ เป็นต้น ดังนั้นความเร็วของบัสก็มีผลกับความเร็ว โดยรวมของไมโครคอมพิวเตอร์ต่าง ๆ อีกด้วย โดยสื่อสารกับการ์ดเหล่านั้นผ่านช่องสล็อตต่อขยาย สล็อตต่อขยายจะถูกออกแบบมาให้ตรงกับระบบบัสนั้น เช่น ระบบบัส PCI ก็จะมีสล็อตPCI ซึ่งใช้เสียบการ์ดแบบ PCI

    ผลของความเร็วบัส

เนื่องจากบัสเป็นสื่อกลางในการติดต่อสื่อสารระหว่างชิ้นส่วนร์ ยิ่งบัสมีความเร็วสูงเท่าใดและมีจำนวนบิตมากขึ้นเท่าใด ก็จะทำ ให้เครื่องคอมพิวเตอร์เร็วขึ้น (แต่ไม่ได้เป็นแบบเชิงเส้น) แต่ทั้งนี้ข้อจำกัดของความเร็วบัสยังขึ้นอยู่กับสัญญาณรบกวน (Noise) เพราะยิ่งบัสใช้ความเร็ว (ความถี่ของสัญญาณนาฬิกาของบัส) สูงขึ้นเท่าใดสัญญาณรบกวนก็จะเพิ่มขึ้นเท่านั้น ซึ่งหากสัญญาณรบกวนมากขึ้นก็จะทำ ให้โอกาสที่ข้อมูลที่ผ่านบัสจะผิดพลาดมากขึ้นเท่านั้น แต่อาจจะสงสัยว่าทำ ไมความเร็วหรือสัญญาณนาฬิกาของไมโครคอมพิวเตอร์จึงสูงกว่าของบัสมาก ก็เนื่องมาจากเส้นทางบัสบนเมนบอร์ดมีระยะยาวมาก เมื่อเทียบกับระยะห่างระหว่างแต่ละหน่วยของไมโครโปรเซสเซอร์ ซึ่งก็ทำ ให้เกิดสัญญาณมากกว่านั่นเอง

    อุปกรณ์ที่ได้รับผลจากการเปลี่ยนแปลงความเร็วบัส

     - หน่วยความจำ หลัก (RAM)

       - External Static RAM (แคชบนเมนบอร์ด)

       - การ์ดควบคุมการแสดงผล (VGA Card)

       - การ์ดเพิ่มขยาย

       - ฮาร์ดดิสก์ (Harddisk)

       - ชิปเซต (Chipset)

    ประเภทของบัส

โดยทั่วไป ระบบบัส ในเครื่องคอมพิวเตอร์ ถูกแบ่งออกเป็น 3 ประเภท คือบัสรองรับข้อมูล (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 24เส้น 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 ภายในระบบคอมพิวเตอร์ ความเร็วในการส่งถ่ายข้อมูล จะเร็วมากน้อยเพียงใด ขึ้นอยู่กับความกว้างของเส้นทางส่งข้อมูลเช่นกัน สำหรับระบบที่ใช้ ซีพียู 8088 มีความกว้างของดาต้าบัสเพียง 8บิท8086 มีดาต้าบัสขนาด 16 บิทPentium จะมีความกว้างของดาต้าบัสขนาด 64 บิท เป็นต้น

บัสควบคุม(Control bus)

   เป็นส่วนที่นำคำสั่งควบคุม และ คำสั่งสำหรับติดต่อกับอุปกรณ์ต่างๆ โดย บัสควบคุมนี้ จะทำหน้าที่ควบคุมการทำงาน และกิจกรรมที่เกิดขึ้น ในส่วนต่างๆ ของระบบคอมพิวเตอร์

 คอมพิวเตอร์มีบัสอยู่ 2 ชนิดคือ บัสระบบ (system bus) และ บัสเสริม (expansion bus)

 - บัสระบบ (system bus) เป็นส่วนหนึ่งเมนบอร์ด หรือแผงวงจรหลัก บัสระบบทำหน้าที่เป็นเส้นทางต่อระหว่างหน่วยประมวลผลกับหน่วยความจำ ส่วนบัสเสริมเป็นบัสที่ทำให้หน่วยประมวลสามารถติดต่อสื่อสารกับอุปกรณ์ต่อพ่วงอื่นๆ ได้ ส่วนใหญ่ที่มีการอ้างถึง บัส เฉยๆ จะหมายถึง บัสระบบ

 - บัสเสริม (expansion bus) จะทำให้อุปกรณ์ภายนอกระบบสามารถติดต่อกับหน่วยประมวลผลได้ อุปกรณ์ต่อพ่วงจะต่อเข้ากับพอร์ต ซึ่งพอร์ตจะต่ออยู่บน ช่องเสริม (expansion slot) ซึ่งช่องเสริมนี้จะต่อกับ บัสเสริมเพื่อส่งข้อมูลไปยังหน่วยประมวลผล รูปข้างล่างนี้เป็นรูปของการส่งข้อมูลระหว่างหน่วยประมวลผล หน่วยความจำ อุปกรณ์ต่อพ่วงต่างๆ ผ่านทางบัสระบบ และบัสเสริม บัสเสริมบนเมนบอร์ดมีหลายชนิด แต่ละชนิดบ่งบอกถึงชนิดของการ์ดที่ต่างๆ ที่ต่ออย่บนคอมพิวเตอร์ ได้แก่ บัส ISA, บัส PCI, บัส AGP, บัส USB และบัสไฟร์ไวร์

- บัสท้องถิ่น (local bus) เป็นบัสเสริมที่มีความเร็วสูง จะต่อกับอุปกรณ์ที่มีการทำงานเร็วๆ เช่น ฮาร์ดดิสก์ บัสท้องถิ่นที่ควรรู้จักได้แก่ VESA local bus (Video Electronics Standards Association local bus) ซึ่งส่วนใหญ่ใช้กับการ์ดวิดีโอเท่านั้น และบัส PCI เป็นบัสที่ใช้กับอุปกรณ์ต่างๆ ได้หลากหลายกว่า VESA lacal bus มาก และมีความเร็วในการส่งข้อมูลเป็น 4 เท่าของบัส ISA

สายบัสแบ่งได้เป็น 4 ส่วนใหญ่ๆ ดังนี้

   1.สายไฟฟ้า (POWER LINE)จะให้พลังไฟฟ้ากับการ์ดขยายต่างๆ

   2.สายควบคุม (CONTROL LINE)ใช้สำหรับส่งผ่านสัญญาณเวลา (TIMING SIGNS) จาก นาฬิกาขอระบบ และส่งสัญญาณอินเตอร์รัพต์

   3.สายแอดเดรส (ADDRESS LINE)ข้อมูลใดๆที่จะถูกส่งผ่านไป แอดเดรสเป้าหมายจะถูกส่งมาตามสายข้อมูลและบอกให้ตำแหน่งรับข้อมูล (แอดเดรส) รู้ว่าจะมีข้อมูลบางอย่างพร้อมที่จะส่งมาให้

   4. สายข้อมูล (DATA LINE)ไมโครเมตรจะตรวจสอบว่ามีสัญญาณแสดงความพร้อมหรือยัง (บนสาย I/O CHANNEL READY) เมื่อทุกอย่างเป็นไปด้วยดี ข้อมูลก็จะถูกส่งผ่านไปตามสายข้อมูล จำนวนสายที่ระบุถึงแอดเดรสของบัส หมายถึง จำนวนของหน่วยความจำที่อ้างแอดเดรสได้ทั้งหมด เช่น สายแอดเดรส 20 สาย สามารถใช้หน่วยความจำได้ 1 เมกะไบต์ จำนวนของสายบัสจะหมายถึงบัสข้อมูล ซึ่งก็คือข้อมูลทั้งหมดที่ส่งผ่านไปในบัสตามกฎที่ตั้งไว้ ความเร็วในการทำงานที่เหมาะสมจะเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อ จำนวนสายข้อมูลเพียงพอกับจำนวนสายส่งข้อมูลของไมโครโพรเซสเซอร์ จำนวนสายส่งข้อมูลมักจะระบุถึงคุณสมบัติของบัสในเครื่องพีซีนั้นๆ เช่น บัส 16 บิต หมายถึง บัสที่ใช้สายข้อมูล 16 สายนั่นเอง