ระบบบัส

บทบาทของระบบบัส

บัสเป็นเส้นทางหลักของคอมพิวเตอร์ในการเชื่อมโยงการ์ดขยายทุกชนิด ไปยังไมโครโพรเซสเซอร์ บัสความจริงก็คือ ชุดของเส้นลวดที่วางขนานกันเป็นเส้นทางวงจรไฟฟ้าเปรียบเทียบเหมือนถนนที่มีหลายช่องทางจราจร ยิ่งมีช่องทางจราจรมาก ก็ยิ่งระบายรถได้มากและหมดเร็ว เมื่อเราเสียบการ์ดลงช่องเสียบบนแผงวงจรหลัก (สล๊อต) ก็เท่ากับว่าได้เชื่อมต่อการ์ดนั้นเข้ากับวงจรบัสโดยตรง จุดประสงค์หลักของบัสก็คือ การส่งผ่านข้อมูลไปและกลับ จากไมโครโพรเซสเซอร์หรือจากอุปกรณ์หนึ่ง โดยทางคอนโทรลเลอร์ DMA การ์ดทุกตัวที่เสียบอยู่บนสล็อตของแผงวงจรหลักจะใช้เส้นทางเดินของบัสอันเดียวกัน ดังนั้นข้อมูลต่างๆจึงถูกจัดระบบและควบคุมการส่งผ่านในระบบ

จะพบว่าบัสแบ่งได้เป็น 4 ส่วนใหญ่ๆดังนี้

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

ประเภทของบัส

โดยทั่วไป ระบบบัส ในเครื่องคอมพิวเตอร์ ถูกแบ่งออกเป็น 3 ประเภท กล่าวคือ

1. ADDRESS BUS คือ ระบบบัสที่ใช้สำหรับแจ้งตำแหน่งหรือ ระบุตำแหน่งที่อยู่ ในระบบคอมพิวเตอร์

2. CONTROL BUS คือ ระบบบัสที่ใช้สำหรับส่งการควบคุม ไปยังส่วนต่างๆ ในระบบคอมพิวเตอร์

3. DATA BUS คือ ระบบบัสที่ใช้สำหรับการส่งข้อมูลไปยังตำแหน่งที่ระบุโดย Address bus และ ถูกควบคุมโดย Control bus

การทำงานของบัส

เมื่อ BUS เป็นเส้นทางการส่งข้อมูลที่เป็นสัญญานไฟฟ้าในระบบคอมพิวเตอร์ของเรา ดังนั้นก็จะมี วงจร สำหรับควบคุมการทำงานของระบบ BUS เรียกว่า BUS Controller ซึ่งในอดีต มี Chip IC ที่ทำหน้าที่นี้โดยตรงแยกออกไป ในปัจจุบัน ได้มีการ รวมวงจรควบคุม BUS นี้เข้าไว้ใน North Bridge Chip โดยที่วงจรควบคุมระบบ BUS นี้จะทำหน้าที่ จัดช่องสัญญานประเภทต่างๆให้ทำงานร่วมกันอย่างเป็นระบบ บนเมนบอร์ดให้กับอุปกรณ์ที่ร้องขอใช้งาน เช่น CPU , อุปกรณ์ I/O , Port ต่างๆ เป็นต้นอีกนัยหนึ่งของ BUS มีเรียกขานกันในเรื่องเกี่ยวกับเครื่อข่ายคอมพิวเตอร์ ( Computer Network ) โดยมีความหมายว่า เป็นสถาปัตยกรรมการต่อเชื่อมเครื่อข่ายคอมพิวเตอร์รูปแบบหนึ่ง โดยมีแนวเส้นหลัก ทำหน้าที่เสมือนหนึ่งเป็น " ถนนสายหลัก " ที่ใช้สำหรับ " เดินทาง " หรือ " ขนส่งข้อมูล " และ เครื่องคอมพิวเตอร์ที่ต่ออยู่กับระบบ BUS Network นี้ เป็นเสมือนหนึ่ง " บ้าน " ที่อยู่ใน " ถนนย่อย " ที่แยกออกจากถนนหลัก โดยที่ " ถนนย่อย " ที่แยกแต่ละถนนนั้น จะมี " เครื่องคอมพิวเตอร์ หรือ บ้าน " เพียงหลังเดียวอยู่ที่ปลายถนนย่อยแต่ละเส้น นั่นเอง โดยที่จุดแยกเข้าถนนย่อยนั้น จะมีอุปกรณ์ตัวหนึ่งที่ทำหน้าที่ " แยกสัญญาน " หรือ " พ่วงสัญญาน " ที่เรียกว่า MAC ( Media Access Connector ) เป็นตัวเชื่อมต่อและแยกสัญญานให้

บัสหมายถึง

BUS หมายถึง ช่องทางการขนถ่ายข้อมูลจากอุปกรณ์หนึ่งไปยังอุปกรณ์หนึ่งของระบบคอมพิวเตอร์เพราะการทำงานของระบบคอมพิวเตอร์ CPU จะต้องอ่านเอาคำสั่งหรือโปรแกรมจากหน่วยความจำ มาตีความและทำตามคำสั่งนั้นๆ ซึ่งในบางครั้งจะต้องอ่านข้อมูลจากอุปกรณ์อื่นๆ เพื่อใช้ประกอบในการทำงาน หรือใช้ในการประมวลผลด้วยผลลัพธ์ของการประมวลผล ก็ต้องส่งไปแสดงผลที่ยังจอภาพ หรือเครื่องพิมพ์หรืออุปกรณ์อื่นๆ

ระบบ BUS ทางกายภาพ คือสายทองแดงที่วางตัวอยู่บนแผงวงจรของเครื่องคอมพิวเตอร์ ที่เชื่อมโยงกับอุปกรณ์ต่างๆ ความกว้างของระบบบัส จะนับขนาดข้อมูลที่วิ่งอยู่โดยจะมีหน่วยเป็น บิต (BIT) บนเครื่องไมโครคอมพิวเตอร์ บัสจะมีความกว้างหลายขนาด ขึ้นอยู่กับรุ่นของเครื่องพีซี เช่น บัสขนาด 8 บิต 16 บิต และ 32 บิต โดยปัจจุบันจะกว้าง 16 บิต บัสยิ่งกว้างจะทำให้การส่งถ่ายข้อมูลจะทำได้ครั้งละมากๆ จะมีผลทำให้คอมพิวเตอร์เครื่องนั้นทำงานได้เร็วตามไปด้วย ทั้ง ISA, PCI, AGP, VLPCI ล้วนแต่เป็น CARD เพิ่มขยาย (EXPANSION CARD) ซึ่งนำมาต่อกับระบบบัสเพิ่มขยาย (EXPANSION BUS) ที่จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ และช่วยเพิ่มขีดความสามารถให้กับคอมพิวเตอร์ระบบบัสเพิ่มขยายนั้น จะช่วยให้เราสามารถปรับแต่ง หรือเพิ่มขยายความสามารถของระบบ โดยผ่านทาง PLUG-IN BOARD หรือเรียกว่า เป็น CARD เพิ่มขยาย EXPANSION CARD เช่นเมื่อต้องการให้เครื่อง COMPUTER มีเสียง อยากให้คอมพิวเตอร์เล่นเพลงได้ก็ต้องหาซื้อ SOUNDCARD และลำโพงมาต่อเพิ่ม โดยแค่นำมา PLUG ลงใน EXPANSION SLIT บน MAINBOARD และทำการ CONFIG ก็สามารถใช้งานได้ โดยไม่จำเป็นต้องเดินสายไฟ รื้อ MAINBOARD ให้ยุ่งยาก

ระบบบัสเพิ่มขยายนี้มีใช้มานานแล้ว โดยสมัยแรกๆที่ทำการลดขนาดเมนเฟรม เป็นMINICOMPUTER บริษัท DIGITAL EQUIPMENT CORPORATION หรือที่รู้จักกันในนาม DEC

ได้วางตลาดMINICOMPUTER ลักษณะ BUS-ORIENTED DESIGN ซึ่งประกอบไปด้วย

แผงวงจรย่อยๆบน BOARD นำมาประกอบรวมกัน ต่อมา เครื่องจักรที่ได้รับยกย่องว่าเป็น PC (PERSONAL COMPUTER) เครื่องแรกก็ได้ถือกำเนิดขึ้น เป็นผลงานของ ED ROBERTS

โดยให้ชื่อว่า ALTAIR (อัลแตร์) ซึ่งลักษณะของเครื่องนี้ จะเป็นลักษณะ SINGLE BOARD MACHINE กล่าวคือมีเพียง BOARD เปล่าๆ ซึ่งมี SLOT เพิ่มขยายให้จำนวนหนึ่ง และตัว CPU เองรวมทั้งหน่วยความจำหลัก (MAIN MEMORY/RAM) ก็อยู่บน BOARD เพิ่มขยายที่นำมา PLUG บน SLOT นั้นๆนั่นเอง โดยระบบบัสที่ใช้เรียกว่า S-100 หรือ ALTAIR BUS (IEEE 696) ซึ่งก็ใช้เป็นมาตรฐานในวงการนี้มานานหลายปี แต่ก็ใช่ว่าเครื่องทุกๆเครื่องจะต้องใช้ ALTAIR BUS นี้ เพราะทาง APPLE เองก็ออกมาตรฐานของตัวเองขึ้นมา เรียกว่า APPLE BUS และทาง IBM เอง ก็ได้กำหนดมาตรฐาน PC BUS ขึ้นมาพร้อมๆกับการ IBM PC ต้นแบบ

ส่วนประกอบของระบบบัส

ระบบบัสนั้นประกอบด้วย

- เส้นทาง หมายถึง เส้นทางที่ข้อมูลเดินผ่าน ส่วนใหญ่จะสังเกตเป็นเส้นบนเมนบอร์ด
- ชิปควบคุม ทำ หน้าที่ บริหารการเข้าใช้บัสของชิ้นส่วนต่าง ๆ และทำ หน้าที่ป้องกันปัญหา
ขัดแย้ง เนื่องจากการแย่งใช้บัสในเวลาเดียวกัน
- สล็อตต่อขยาย อย่างที่กล่าวไว้แล้วว่าระบบบัสไม่ใช่แค่สื่อสารระหว่างชิ้นส่วนภายใน
เครื่องพีซีเท่านั้น ยังสื่อสารกับการ์ดเสริมต่าง ๆ อีกด้วย โดยสื่อสารกับการ์ดเหล่านั้นผ่าน
ช่องสล็อตต่อขยาย สล็อตต่อขยายจะถูกออกแบบมาให้ตรงกับระบบบัสนั้น เช่น ระบบบัส
PCI ก็จะมีสล็อต PCI ซึ่งใช้เสียบการ์ดแบบ PCI

ผลของความเร็วบัส

เนื่องจากบัสเป็นสื่อกลางในการติดต่อสื่อสารระหว่างชิ้นส่วนต่าง ๆ ในคอมพิวเตอร์
เช่น ไมโครโปรเซสเซอร์กับแรม แรมกับฮาร์ดดิสก์ แรมกับการ์ดต่าง ๆ เป็นต้น ดังนั้นความเร็วของบัส
ก็มีผลกับความเร็ว โดยรวมของไมโครคอมพิวเตอร์ ยิ่งบัสมีความเร็วสูงเท่าใดและมีจำ นวนบิตมากขึ้น
เท่าใด ก็จะทำ ให้เครื่องคอมพิวเตอร์เร็วขึ้น (แต่ไม่ได้เป็นแบบเชิงเส้น) แต่ทั้งนี้ข้อจำ กัดของความเร็วบัส
ยังขึ้นอยู่กับสัญญาณรบกวน (Noise) เพราะยิ่งบัสใช้ความเร็ว (ความถี่ของสัญญาณนาฬิกาของบัส) สูง
ขึ้นเท่าใดสัญญาณรบกวนก็จะเพิ่มขึ้นเท่านั้น ซึ่งหากสัญญาณรบกวนมากขึ้นก็จะทำ ให้โอกาสที่
ข้อมูลที่ผ่านบัสจะผิดพลาดมากขึ้นเท่านั้น แต่อาจจะสงสัยว่าทำ ไมความเร็วหรือสัญญาณนาฬิกาของไม
โครคอมพิวเตอร์จึงสูงกว่าของบัสมาก ก็เนื่องมาจากเส้นทางบัสบนเมนบอร์ดมีระยะยาวมาก เมื่อเทียบ
กับระยะห่างระหว่างแต่ละหน่วยของไมโครโปรเซสเซอร์ ซึ่งก็ทำ ให้เกิดสัญญาณมากกว่านั่นเอง

อุปกรณ์ที่ได้รับผลจากการเปลี่ยนแปลงความเร็วบัส

♦ หน่วยความจำ หลัก (RAM)
♦ External Static RAM (แคชบนเมนบอร์ด)
♦ การ์ดควบคุมการแสดงผล (VGA Card)
♦ การ์ดเพิ่มขยาย
♦ ฮาร์ดดิสก์ (Harddisk)
♦ ชิปเซต (Chipset)