วันอังคารที่ 18 กันยายน พ.ศ. 2561

สมาชิกกลุ่ม


สมาชิก
                                   

                                                 นาย อรรถสิทธิ์   นาคพรมมินทร์   60143238
                                   


                                                    นาย สรายุทธ   แสนจินดา   60143236
                                   


                                                  นาย วิศวินท์   ตันวิวัฒน์   60143233
                                   



                                                 นาย พงศ์พันธ์   เดชวงศ์ญา   60143227


                                        



                                                     นาย นันทวิทย์   จันทรังษี   60143224

ระบบบัส

ระบบบัส (Bus System)



ระบบบัส (System Bus)

            เป็นเครื่องมือในการติดต่อสื่อสารและขนถ่ายข้อมูลระหว่างหน่วยประมวลผล (CPU) กับอุปกรณ์อื่นๆ โดยระบบบัสจะทำหน้าที่เป็นเส้นทางหลักของคอมพิวเตอร์ในการเชื่อมโยงอุปกรณ์ต่างๆ ไปยังหน่วยประมวลผลกลาง (CPU) เปรียบเสมือนเป็นถนนที่มีหลายช่องทางจราจร ที่ยิ่งมีช่องทางจราจรมาก ก็ยิ่งระบายรถได้มากและหมดเร็ว ซึ่งในหน่วยประมวลผลกลาง (CPU) จะมีบัสต่างๆ ดังนี้
         – บัสข้อมูล (DATA BUS) เป็นบัสที่หน่วยประมวลผลกลาง (CPU) ใช้เป็นเส้นทางผ่านในการควบคมุการส่งถ่ายข้อมูลจากหน่วยประมวลผลกลาง (CPU) ไปยังอุปกรณ์อุปกรณ์ภายนอกหรือรับข้อมูลจากอุปกรณ์ภายนอก เพื่อทำการประมวลผลที่หน่วยประมวลผลกลาง (CPU)

         – บัสรองรับข้อมูล (ADDRESS BUS คือบัสที่หน่วยประมวลผลกลาง (CPU) เลือกว่าจะส่งข้อมูลหรือรับข้อมูลจากอุปกรณ์ไหนไปที่ใด โดยจะต้องส่งสัญญาณเลือกออกมาทาง ADDRESS BUS

         – บัสควบคุม (CONTROL BUS) เป็นบัสที่รับสัญญาณการควบคุมจากหน่วยประมวลผลกลาง (CPU) เพื่อบังคับว่าจะอ่านข้อมูลเข้ามา หรือจะส่งข้อมูลออกไป จากหน่วยประมวลผลกลาง (CPU) โดยระบบภายนอกจะตอบรับต่อสัญญาณควบคุมนั้น


ที่มา :http://nook119.blogspot.com/p/3.html

วิวัฒนาการ Internal Bus

                                                               

                                  วิวัฒนาการ Internal Bus


ระบบบัส (BUS System)

   คือเส้นทางที่คอมพิวเตอร์ใช้ในการติดต่อสื่อสารกับอุปกรณ์ต่างๆ เข้าด้วยกันเป็นระบบเดียวกัน ทั้งภายในแผงวงจรหลัก และอุปกรณ์ที่อยู่บน Slot ของระบบบัสส่วนเชื่อมโยงต่างๆ ส่วนประกอบภายในเครื่องคอมพิวเตอร์ จะถูกเชื่อมโยงเข้าด้วยกันโดยวงจรทางไฟฟ้า ที่เรียกว่าระบบบัส
บัสที่ใช้ในระบบคอมพิวเตอร์คือ ชุดของการเชื่อมต่อแบบขนานอย่างง่าย ซึ่งมีอยู่บนแผงวงจรหลักของระบบคอมพิวเตอร์ ชิ้นส่วนการควบคุมต่าง ๆ



•เส้นทาง หมายถึง เส้นทางที่ข้อมูลเดินผ่าน ส่วนใหญ่จะสังเกตเป็นเส้นบนเมนบอร์ด
•ชิปควบคุม ทาหน้าที่ บริหารการเข้าใช้บัสของชิ้นส่วนต่าง ๆ และทา หน้าที่ป้องกันปัญหา ขัดแย้ง เนื่องจากการแย่งใช้บัสในเวลาเดียวกัน
•สล็อตต่อขยาย อย่างที่กล่าวไว้แล้วว่าระบบบัสไม่ใช่แค่สื่อสารระหว่างชิ้นส่วนภายในเครื่องพีซีเท่านั้น ยังสื่อสารกับการ์ดเสริม

ผลของความเร็วบัส

           เนื่องจากบัสเป็นสื่อกลางในการติดต่อสื่อสารระหว่างชิ้นส่วนต่าง ๆ ในคอมพิวเตอร์ เช่น ไมโครโปรเซสเซอร์กับแรม แรมกับฮาร์ดดิสก์ แรมกับการ์ดต่าง ๆ เป็นต้น ดังนั้นความเร็วของบัสก็มีผลกับความเร็ว โดยรวมของไมโครคอมพิวเตอร์ ยิ่งบัสมีความเร็วสูงเท่าใดและมีจานวนบิตมากขึ้นเท่าใด ก็จะทา ให้เครื่องคอมพิวเตอร์เร็วขึ้น (แต่ไม่ได้เป็นแบบเชิงเส้น) แต่ทั้งนี้ข้อจากัดของความเร็วบัสยังขึ้นอยู่กับสัญญาณรบกวน (Noise) เพราะยิ่งบัสใช้ความเร็ว (ความถี่ของสัญญาณนาฬิกาของบัส) สูงขึ้นเท่าใดสัญญาณรบกวนก็จะเพิ่มขึ้นเท่านั้น

PC BUS

PC BUS







PC BUSเมื่อ IBM ได้ทำการเปิดตัว IBM PC ( XT ) ตัวแรก ซึ่งใช้ CPU 8088 เป็น CPU ขนาด 8 Bit ดังนั้น เครื่อง Computer เครื่องนี้ จึงมีเส้นทางข้อมูลเพียง 8 เส้นทาง( 8 data line ) และ เส้นทางที่อยู่ 20 เส้นทาง ( 20 address line ) เพื่อใช้ในการอ้างตำแหน่งของหน่วยความจำ Card ที่นำมาต่อกับ PC Bus นั้น จะเป็น Card แบบ 62 pin ซึ่ง 8 pin ใช้สำหรับส่งข้อมูล อีก 20 pin ไว้สำหรับอ้างตำแหน่งของหน่วยความจำ ซึ่ง CPU 8088 นั้น สามารถอ้างอิงหน่วยความจำได้เพียง 1 Megabyte ซึ่งในแต่ละ pin นั้น สามารถส่งข้อมูลได้เพียง 2 ค่า คือ 0 กับ 1 ( หรือ Low กับ High ) ดังนั้น เมื่อใช้ 20 pin ก็จะอ้างอิงตำแหน่งได้ที่ 2 คูณกัน 20 ครั้ง ( หรือ 2 ยกกำลัง 20 ) ซึ่งก็จะได้เท่ากับ 1 Meg. พอดี ส่วน pin ที่เหลือก็ใช้เป็นตัวกำหนดการอ่านค่า ว่าอ่านจากตำแหน่งของหน่วยความจำ หรือ ตำแหน่ง ของ Input/Output หรือ บาง pin ก็ใช้สำหรับจ่ายไฟ +5, -5, +12 และ สาย Ground ( สายดิน ) เพื่อจ่ายไฟให้กับ Card ที่ต่อพ่วงบน Slot ของ PC Bus นั่นเอง และ ยังมี pin บางตัวที่ทำหน้าที่เป็นตัว reset หรือ เป็นตัว refresh หรือแม้กระทั่ง clock หรือ สัญญาณนาฬิกาของระบบนั่นเอง
ระบบ Bus แบบ PC Bus นี้ มีความกว้างของ Bus เป็น 4.77 MHz และ สามารถส่งถ่ายข้อมูลด้วยความเร็วสูงสุดที่ 2.38 MB ต่อ วินาที

ที่มา : http://www.nextproject.net/contents/default.aspx?00064

ISA Bus

ISA Bus (ISA=Industry Standand Architecture)

ในยุคของ PC AT หรือ ตั้งแต่ CPU รุ่น 80286 เป็นต้นมา ได้มีการเปลี่ยนแปลงขนาดของ เส้นทางข้อมูลจาก 8 Bit ไปเป็น 16 Bit ทำให้ IBM ต้องมาทำการออกแบบระบบ Bus ใหม่ เพื่อให้สามารถส่งผ่านข้อมูลทีละ 16 Bit ได้ แน่นอนว่า การออกแบบใหม่นั้น ก็ต้องทำให้เกิดความเข้ากันได้ย้อนหลังด้วย ( Compatble ) กล่าวคือ ต้องสามารถใช้งานกับ PC Bus ได้ด้วย
แต่ปัญหานี้ IBM แก้ไข โดยการทำ Slot มาต่อเพิ่มจาก PC Bus เดิม อีก 36 Pin โดยที่เพิ่มเส้นทางข้อมูลอีก 8 Pin รวมแล้วก็จะเป็น 16 Pin สำหรับส่งข้อมูลได้ทีละ 16 Bit พอดี และ เพิ่ม 4 Pin สำหรับทำหน้าที่อ้างตำ- แหน่งจากหน่วยความจำ ซึ่งก็จะรวมเป็น 24 Pin และ จะอ้างได้มากถึง 16 Meg. ( 2 ยกกำลัง 24 ) ซึ่งก็เป็นขนาดของหน่วยความจำสูงสุดที่ CPU 80286 นั้น สามารถจะอ้างได้ แต่อย่างไรก็ตาม การอ้าง ตำแหน่งของ I/O Port นั้น ก็ยังคงถูกจำกัดไว้ที่ 1,024 อยู่ดี เนื่องจาก ปัญหาด้านความเข้ากันได้ กับ PC Bus
นอกจากนี้ Pin ที่เพิ่มเข้ามา ยังช่วยเพิ่มการอ้างตำแหน่ง DMA และ ค่าของ IRQ เพิ่มอีกด้วย ซึ่งเรื่องของ DMA และ IRQ Slot แบบใหม่นี้ เรียกว่าเป็น Slot แบบ 16-Bit ซึ่งต่อมาก็เรียกกันว่าเป็น AT Bus แต่เราจะรู้จักกันในนามของ ISA Bus มากกว่า โดยคำว่า ISA มาจากคำเต็มว่า Industry Standard Architecture

 
รูปแสดงรูปร่าง ของ ISA Bus แสดงตำแหน่งของทั้ง 8 Bit และ 16 Bit


เราสามารถนำ Card แบบ 8 Bit มาเสียบลงบนช่อง 16 Bit ได้ เพราะ ใช้ สถาปัตยกรรมพื้นฐานเหมือนๆกัน จะต่างกันก็ตรงส่วนที่เพิ่มมา สำหรับ 16 Bit เท่านั้น ซึ่งจะใช้ ( ในกรณีที่ใช้ Card 16 Bit ) หรือ ไม่ใช้ ( ในกรณีใช้ Card 8 Bit ) ก็ได้

ระบบ Bus แบบ ISA Bus นี้ มีความกว้างของ Bus เป็น 8 MHz และ สามารถส่งถ่ายข้อมูลด้วยความเร็วสูงสุดที่ 8 MB ต่อ วินาที

3.MCA Bus (MCA=Micro Channel Architecture)

เมื่อครั้งที่ IBM นั้นออกแบบ AT ขึ้นมา IBM ได้ทำการออกแบบระบบ bus ใหม่เพื่อให้ใช้ได้กับข้อมูล 16 บิต และได้เพิ่มจำนวนของ control line และ ออกแบบ PC AT busโดยขยายออกมาจาก PC bus ซึ่งจะทำให้ competible กับ PC hardware และ IBM จะใช้ 62 pins channel slot เหมือนกับที่ใช้ใน PC และ IBM ได้ทำการเปลี่ยนชื่อของ pin บาง pin ให้สั้นลง และทำการเพิ่มอีก 36 pin ซึ่งใช้เป็น auxiliary slot auxiliary bus นั้นประกอบด้วย bus ข้อมูล 8 เส้น address bus 7 เส้น interrupt request 5 เส้น DMA request และ acknowledge 4 เส้น และ 8 เส้นเป็น power และ control line

4.EISA Bus

การพัฒนา ขยายระบบ bus ของ PC AT bus นั้น ในปี 1991 Intel ได้ผลิต EISA chip set ซึ่งรวมเอา 82358 Bus controller 82357 Integrated System Peripheral และ 82355 Bus Master Interface Controller เข้าด้วยกัน เมื่อครั้งที่ IBM ทำการขยาย จาก PC bus ไปสู่ PC AT bus โดยการเพิ่ม data address และ control line ลงไป ผู้ออกแบบได้ทำการออกแบบให้ compatible กับ ของเดิม เช่น ผู้ใช้สามารถใช้ กับอุปกรณ์ที่เป็นของ PCที่เป็น 8 บิต ได้ EISA bus นั้นได้ถูกออกแบบให้ขยายจาก PC AT ขึ้นมาโดยมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้

EISA bus นั้นจะ compatible กับ PC และ PC AT bus และ EISA slot นั้นต้องสามารถใส่ card ของ PC ที่เป็น 8 บิต และ PC AT ที่เป็น 16 บิต ได้เช่นเดียวกับ 32 bit EISA card s bus master ทุกตัวสามารถใช้ส่ง data ไปยัง memory หรือ อุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออยู่ หรือส่งข้อมูลจาก memory หรือ อุปกรณ์ที่ต่ออยู่ออกไป โดยไม่สนใจว่าจะเป็น 8,16 หรือ 32 bits EISA bus จะรองรับการส่งข้อมูลรอบต่อรอบไว้สำหรับ data ที่มีความกว้างแตกต่างกัน หรือ ชนิดของการส่งที่แตกต่างกัน เช่น single transfer และ burst transfer ( ส่งข้อมูลความเร็วสูงในแบบ Synchronou) EISA Bus อนุญาตให้อุปกรณ์เข้ามาใช้ interrupt line ร่วมกันได้แม้ว่าจะถูกออกแบบมาสำหรับ EISA device EISA bus controller รับประกันได้ว่าจะสามารถข้าถึง high priority bus master ตัวอย่างเช่น วงจรที่ทำการ refresh DRAM


ที่มา http://www.nextproject.net/contents/default.aspx?00064

MCA Bus





MCA Bus

         (MCA=Micro Channel Architecture)เมื่อครั้งที่ IBM นั้นออกแบบ AT ขึ้นมา IBM ได้ทำการ  ออกแบบระบบ bus ใหม่เพื่อให้ใช้ได้กับข้อมูล 16 บิต และได้เพิ่มจำนวนของ control line และ ออกแบบ PC AT busโดยขยายออกมาจาก PC bus ซึ่งจะทำให้ competible กับ PC hardware และ IBM จะใช้ 62 pins channel slot เหมือนกับที่ใช้ใน PC และ IBM ได้ทำการเปลี่ยนชื่อของ pin บาง pin ให้สั้นลง และทำการเพิ่มอีก 36 pin ซึ่งใช้เป็น auxiliary slot auxiliary bus นั้นประกอบด้วย bus ข้อมูล 8 เส้น address bus 7 เส้น interrupt request 5 เส้น DMA request และ acknowledge 4 เส้น และ 8 เส้นเป็น power และ control line



EISA Bus





EISA Bus 
EISA BUS
           การพัฒนา ขยายระบบ bus ของ PC AT bus นั้น ในปี 1991 Intel ได้ผลิต EISA chip set ซึ่งรวมเอา 82358 Bus controller 82357 Integrated System Peripheral และ 82355 Bus Master Interface Controller เข้าด้วยกัน เมื่อครั้งที่ IBM ทำการขยาย จาก PC bus ไปสู่ PC AT bus โดยการเพิ่ม data address และ control line ลงไป ผู้ออกแบบได้ทำการออกแบบให้ compatible กับ ของเดิม เช่น ผู้ใช้สามารถใช้ กับอุปกรณ์ที่เป็นของ PCที่เป็น 8 บิต ได้ EISA bus นั้นได้ถูกออกแบบให้ขยายจาก PC AT ขึ้นมาโดยมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้
EISA bus นั้นจะ compatible กับ PC และ PC AT bus และ EISA slot นั้นต้องสามารถใส่ card ของ PC ที่เป็น 8 บิต และ PC AT ที่เป็น 16 บิต ได้เช่นเดียวกับ 32 bit EISA card s bus master ทุกตัวสามารถใช้ส่ง data ไปยัง memory หรือ อุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออยู่ หรือส่งข้อมูลจาก memory หรือ อุปกรณ์ที่ต่ออยู่ออกไป โดยไม่สนใจว่าจะเป็น 8,16 หรือ 32 bits EISA bus จะรองรับการส่งข้อมูลรอบต่อรอบไว้สำหรับ data ที่มีความกว้างแตกต่างกัน หรือ ชนิดของการส่งที่แตกต่างกัน เช่น single transfer และ burst transfer ( ส่งข้อมูลความเร็วสูงในแบบ Synchronou) EISA Bus อนุญาตให้อุปกรณ์เข้ามาใช้ interrupt line ร่วมกันได้แม้ว่าจะถูกออกแบบมาสำหรับ EISA device EISA bus controller รับประกันได้ว่าจะสามารถข้าถึง high priority bus master ตัวอย่างเช่น วงจรที่ทำการ refresh DRAM

PCI Bus

ระบบ PCI หรือ Peripheral Computer Interconnect ก็เป็น Local Bus อีกแบบหนึ่ง ที่พัฒนาขึ้นโดย Intel ในเดือนกรกฎาคม ปี 1992 โดยที่แยกการควบคุมของระบบบัส กับ CPU ออกจากกัน และส่งข้อมูลผ่านกัน ทางวงจรเชื่อม (Bridge Circuit) ซึ่งจะมี Chipset ที่คอยควบคุมการทำงานของระบบบัสต่างหาก โดยที่ Chpiset ที่ควบคุมนี้จะเป็นลักษณะ Processor Independent คือ ไม่ขึ้นกับตัว Processor (หรือ CPU) แรกเริ่มที่เปิดตัวนั้น PCI จะเป็นบัสแบบ 32 bit ที่ทำงานด้วยความเร็ว 33 MHz ซึ่งสามารถให้อัตราเร็ว ในการส่งผ่านข้อมูลถึง 133 M/s

ต่อมา เมื่อ Intel เปิดตัว CPU ใน Generation ที่ 5 ของตน Intel Pentium ซึ่งเป็น CPU ขนาด 32 bit ทาง Intel ก็ได้ทำการกำหนดมาตราฐาน ของ PCI เสียใหม่ เป็น PCI 2.0 ในเดือนกรกฎาคม 1993 ซึ่ง PCI 2.0 มีความกว้างของเส้นทางข้อมูลถึง 64 bit ซึ่งหากใช้งานกับ Card 64 bit แล้ว ก็จะสามารถให้อัตราเร็วใน การส่งผ่านข้อมูลสูงสุดถึง 266 M/s จุดเด่นของ PCI ที่เห็นได้ชัด



นอกเหนือไปจากข้างต้น ก็ยังมีเรื่องของ Bus Mastering ซึ่ง PCI นั้น ก็สามารถ ทำได้เช่นเดียวกับ EISA และ MCA แล้ว Chipset ที่ใช้เป็นตัวควบคุมการทำงาน ก็ยังสนับสนันระบบ ISA และ EISA อีกด้วย ซึ่งก็สามารถทำให้ผลิต Mainboard ทีมีทั้ง Slot ISA, EISA และ PCI รวมกันได้ นอกจากนั้น ยังสนับสนุนระบบ Plug-and-Play อีกด้วย (เป็นมาตราฐานที่พัฒนาในปี 1992 ที่กำหนดให้ Card แบบ Plug-and-Play นี้ จะไม่มี Dipswitch หรือ Jumper เลย ทุกอย่าง ทั้ง IRQ, DMA หรือ Port จะถูก กำหนดไว้แล้ว แต่เราสามารถเลือก หรือ เปลี่ยนแปลงได้จาก Software)





ที่มา http://www.nextproject.net/contents/default.aspx?00064 

Local Bus

เมื่อคราวที่ compaq ได้เปิดตัว Deskpro 386 นั้น ทาง Compaq ได้แยกสัญญาณนาฬิกาของหน่วยความจำหลัก, Bus และ CPU ออกจากกัน ซึ่ง Compaq ก็ได้ เปิดตัวระบบ Bus ใหม่ของตนไปด้วย เพราะ หน่วยความจำหลักของเครื่องนี้ จะอยู่บน slot ขนาด 32 bit ซึ่งออกแบบมาเฉพาะของ Compaq เท่านั้น ซึ่ง ก็เป็นจุดเริ่มต้นให้ผู้ผลิตแต่ละบริษัท เริ่มที่จะหันไปออกแบบและผลิตระบบบัส ที่เป็นมาตราฐานของตนเองขึ้นมา

ระบบบัสเหล่านี้ แต่เดิมเรียกว่าเป็น Private Bus เพราะใช้เป็นการส่วนตัวเฉพาะบริษัทเท่านั้น แต่ต่อมาก็ เรียกว่าเป็น Local Bus เพราะใช้สัญญาณนาฬิกาเดียวกับ CPU ไม่ต้องพึ่งวงสัญญาณนาฬิกาพิเศษแยกออกจาก CPU เลย ซึ่งจะทำให้สามารถใช้สัญญาณนาฬิกาเดียวกันกับ CPU ในขณะนั้นได้ ซึ่งก็มักจะนำมาใช้กับหน่วยความจำหลัก เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของระบบ แต่ก็มี Card แสดงผลอีกชนิดหนึ่งที่ต้องการความไวสูง เช่น Display Card ที่มีการเข้าถึงและส่งถ่ายข้อมูล ระหว่าง CPU กับ Display Card ได้เร็วแล้ว ก็ช่วยจะลดปัญหาเรื่อง Refresh Rate ต่ำ เพราะ CPU จะทำการประมวลผลและนำมาแสดงผลบนจอภาพ ยิ่งหากว่ามีการใช้ mode resolution ของ จอภาพสูง ๆ และเป็น mode graphics ด้วยแล้ว CPU ก็ยิ่งต้องทำการส่งถ่ายข้อมูลให้เร็วขึ้น เพื่อให้ภาพที่ได้ไม่กระตุก และไม่กระพริบ (Refresh Rate ต่ำเป็นเหตุให้จอกระพริบ) เนื่องจากระบบ Local Bus นั้นจะช่วยในการส่งผ่าน และเข้าถึงข้อมูลได้รวดเร็ว จึงได้มีบริษัทนำระบบ Local Bus มาใช้กับ Dispay Card ด้วย โดยบริษัทแรก ที่นำมาใช้และเปิดตัวอย่างเป็นทางการ คือ NEC ซึ่งใช้กับ NEC Powermate (ในปี 1991) และต่อ ๆ มาผู้ผลิตรายอื่น ๆ ก็ได้พยายามเลียนแบบ และได้ออกแบบระบบ Local Bus ของตน ซึ่ง Card ของแต่ละบริษัท ก็นำเอาไปใช้กับ บริษัทอื่นไม่ได้ ทำให้มีการ กำหนดมาตราฐานระบบ Bus นี้ขึ้นมา โดยกลุ่มนั้นชื่อ Video Electronic Standards Association หรือ VESA และได้เรียก มาตราฐานนั้นว่าเป็น VESA Local Bus หรือ สั้น ๆ ว่า VL Bus ในปี 1992

ระบบ VL Bus นั้นสามารถใช้สัญญาณนาฬิกา ได้สูงถึง 50 MHz ทั้งยังสนับสนุนเส้นทางข้อมูลทั้ง 32 bit และ 64 bit รวมถึงอ้างตำแหน่งหน่วยความจำได้สูงถึง 4Gigabyte อีกด้วย แต่อย่างไรก็ตาม VL Bus ก็ไม่สถาปัตยกรรมที่ดีนัก เพราะไม่มีเอกลักษณ์ หรือ คุณสมบัติพิเศษนอกเหนือไปจาก ISA มากนัก เพราะจะเป็นการเพิ่มขีดความสามารถให้กับ ISA มากกว่าที่จะเป็นพัฒนาความสามารถให้เกับ ISA เนื่องจากยังคงให้ CPU เป็นตัวควบคุมการทำงาน ใช้ Bus Mastering ไม่ได้ และยังไม่สามารถปรับแต่งค่าต่าง ๆ ผ่านทาง Software ได้ จากจุดอ่อนตรงจุดนี้ ทำให้ Intel ได้ พัฒนาระบบ Local Bus ของตนขึ้น มานั่นเอง




ที่มา http://www.nextproject.net/contents/default.aspx?00064

วิวัฒนาการ expansion bus



•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 เท่าของบัส ISA

PC BUS

PC BUS
เมื่อ IBM ได้ทำการเปิดตัว IBM PC(XT) ตัวแรกซึ่งใช้ CPU 8088 เป็น CPU ขนาด 8 BIT ดังนั้นเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องนี้ จึงมีเส้นทางข้อมูลเพียง 8 เส้นทาง (8 DATA LINE) และเส้นทางที่อยู่ 20 เส้นทาง (20 ADDRESS LINE) เพื่อใช้ในการอ้างตำแหน่งของหน่วยความจำ
CARD ที่นำมาต่อกับ PC BUS นั้นจะเป็น CARD แบบ 62 PIN ซึ่ง 8 PIN ใช้สำหรับส่งข้อมูลอีก 20 PIN ไว้สำหรับอ้างตำแหน่งของหน่วยความจำ ซึ่ง CPU 8088 นั้น สามารถอ้างอิงหน่วยความจำได้เพียง 1 เมกะไบต์ซึ่งในแต่ละ PIN นั้นสามารถส่งข้อมูลได้เพียง 2 ค่า คือ 0 กับ 1 (หรือ LOW กับ HIGH) ดังนั้นเมื่อใช้ 20 PIN ก็จะอ้างอิงตำแหน่งได้ที่ 2 คูณกัน 20 ครั้ง (หรือ 2 ยกกำลัง 20) ซึ่งก็จะได้เท่ากับ 1 MEGABYTE พอดี ส่วน PIN ที่เหลือก็ใช้เป็นตัวกำหนดการอ่านค่า ว่าอ่านจากตำแหน่งของหน่วยความจำ หรือตำแหน่งของ INPUT/OUTPUT หรือบางส่วน PIN ก็ใช้สำหรับจ่ายไฟ +5ม -5ม +12 และสาย GROUND สายดิน) เพื่อจ่ายไฟให้กับ CARD ที่ต่อพ่วงบน SLOT ของ PC BUS นั่นเอง และยังมี PIN บางตัวที่ทำหน้าที่เป็นตัว RESET หรือเป็นตัว REFRESH หรือแม้กระทั่ว CLOCKหรือสัญญาณของระบบนั่นเอง
ระบบ BUS แบบ PC BUS นี้มีความกว้างของ BUS เป็น 4.77 MHz และยังสามารถส่งถ่ายข้อมูลด้วยความเร็วสูงสุดที่ 2.38 MB ต่อวินาที


MCA BUS

MCA BUS
ทั้ง IBM และ COMPAQ นั้นเป็นคู่แข่งทางการค้ากัน ดังนั้นเรื่องที่จะให้ COMPAQ อยู่เหนือตนเองสำหรับ IBM นั้นเป็นไปไม่ได้ ทาง IBM จึงได้ออกมาตรฐานระบบบัสของตนใหม่ เรียกว่าMICRO CHANNEL AECHITECTURE หรือ MCA
เมื่อระบบบัสได้มีการแข่งกันกันขึ้น แน่นอน ระบบที่ถูกนำมาเปรียบเทียบ คือ ISA ซึ่งก็มีการจับตามองว่าทาง IBM นั้นจะหาแก้ไขจุดอ่อนของ ISA BUS ของตนอย่างไร ซึ่งวิศวการของทางIBM นั้นมองในมุมที่แตกต่างจากคนอื่นๆ
เมื่อ INTEL ได้เปิด CPU ของตนรุ่น 80386 ซึ่งเป็น CPU ขนาด 32 BIT สามารถอ้างตำแหน่งหน่วยความจำได้มากถึง 4 GIGABYTE โดยมีความเร็วเริ่มต้นที่ 16 MHz ซึ่ง ISA BUS ดูจะไม่เหมาะแล้วกับ CPU ระดับนี้ บรรดาผู้ใช้ PC ต่างก็มองกันว่าทางออกที่ดี คือควรจะมีระบบบัสใหม่ที่สามารถรองรับในจุดนี้ได้
จากการที่วิศวกรของ IBM มองในจุดที่แตกต่างจากคนอื่นๆ ทั่วไป เพราะแต่เดิมนั้น IBM จับตลาด MAINFRAME มาก่อน ทำให้วิศวกร IBM ถนัดกับ MAINFRAME มากกว่า ทำให้วิศวกรเหล่านั้นมองว่า PC ก็ควรจะทำงานแบบหลายๆ TASK พร้อมๆกันได้ (MULTIPLE TASK) ประกอบกับ IBM ต้องการที่จะให้ภาพพจน์ MAINFRAME ของตน ดูมีประสิทธิภาพสูงกว่า PCจึงไม่ค่อยได้เพิ่มหรือเปลี่ยนแปลงขีดความสามารถให้กับระบบบัสใหม่ให้เด่นกว่าเดิมมากนัก

จุดเด่นของ MCA
- MCA นั้นใช้ตัวควบคุม BUS ของตัวเองแยกจาก CPU เรียกว่า CENTRAL ARBITRATION POINT และการส่งผ่านข้อมูลทำโดยผ่านระบบที่เรียกว่า BUS MASTER ซึ่งช่วยให้การส่งผ่านข้อมูลระหว่าง CARD ต่างๆกับหน่วยความจำหลักได้อย่างรวดเร็ว และยังช่วยในการส่งผ่านข้อมูลระหว่าง CARD อีกด้วย
สามารถกำหนดค่าต่างๆ ทั้ง IRO, DMA, PORT ผ่านทาง SOFTWARE ได้ โดยไม่ต้องไปยุ่งเกี่ยวกับ JUMPER หรือ DIRSWITCH บน CARD เลยโดยค่าต่างๆ สามารถ SET ผ่านทางPROGRAM เพียงตัวเดียวก็สามารถ SET ได้กับทุกๆ CARD ที่ใช้กับ MCA
สามารถแชร์ IRQ ร่วมกันได้ ซึ่งนี่เป็นปัญหาสำคัญเรื่องหนึ่ง เพราะ IRQ มีจำนวนจำกัด แต่ก็อยากมี CARD เพิ่มมากๆ IRQ ก็อาจไม่เพียงพอ MCA สามารถแชร์การใช้งาน IRQ ร่วมกันระหว่าง CARD อื่นๆได้
ทำงานที่ 10 MHz สนับสนุนเส้นทางข้อมูลทั้ง 16 BIT และ 32 BIT ซึ่งสามารถให้อัตราการส่งถ่ายข้อมูลได้สูงสุดถึง 20 MEG. ต่อวินาที และด้วยความกว้างของเส้นทางตำแหน่งของ 32 BITก็สามารถอ้างตำแหน่งบนหน่วยความจำได้ถึง 4 GIGABYTE

VISA BUS

VISA BUS
ในยุดของ PC AT หรือตั้งแต่ CPU รุ่น 980286 เป็นต้นมาได้มีการเปลี่ยนขนาดของ เส้นทางข้อมูลจาก 8 BIT เป็น 16 BIT ทำให้ IBM ต้องมาทำการออกแบบระบบ BUS ใหม่เพื่อให้สามารถส่งผ่านข้อมูลที่ละ 16 BIT ได้แน่นอนว่า การออกแบบใหม่นั้นก็ต้องทำให้เกิดความเข้ากันได้ย้อนหลังด้วย (COMPATBLE) กล่าวคือ ต้องสามารถใช้งานกับ PC บัส ได้ด้วย เพราะถ้าหากไม่เช่นนั้นแล้ว ก็คงจะขายออกยาก ลองคิดดูว่า ถ้าหากออก PC AT ที่ใช้ระบบบัสใหม่ทั้งหมด และไม่เข้ากันกับ PC XT ที่ออกมาก่อนหน้านั้นได้ เครื่อง PC AT นั้นๆอนาคตก็คงขายไม่ได้
ปัญหานี้ทาง IBM ทำการแก้ไขได้ดีทีเดียว กล่าวคือได้ทำ SLOT มาต่อเพิ่มจาก PC BUS เดิมอีก 36 PIN โดยที่เพิ่มเส้นทางข้อมูลอีก 8 PIN รวมแล้วก็จะเป็น 16 PIN สำหรับส่งข้อมูลครั้งละ 16 BIT พอดี และเพิ่ม 4 PIN สำหรับทำหน้าที่อ้างตำแหน่งจากหน่วยความจำ ซึ่งก็จะรวมเป็น 24 PIN และจะอ้างได้มากถึง 16 Meg. ซึ่งก็เป็นขนาดของหน่วยความจำสูงสุดที่ CPU 80286 นั้นสามารถที่จะอ้างได้ แต่อย่างไรก็ตามการอ้างตำแหน่งของ I/O PORT นั้นก็ยังถูกกำหนดไว้ที่ 1024 อยู่ดี เนื่องจากปัญหาการเข้ากันได้กับ PC BUS
นอกจากนี้ PIN ที่เข้ามายังช่วยเพิ่มการอ้างตำแหน่ง DMA และค่าของ IRQ
SLOT แบบใหม่นี้เรียกว่าเป็น SLOT แบบ 16-BIT ซึ่งต่อมาก็เรียกกันว่าเป็น AT BUS แต่เราจะรู้จักกันในนาม ISA BUS มากกว่าโดยคำว่า ISA มาจากคำเต็มว่า INDUSTRY STANDARD ARCHITECTURE


เราสามารถนำ CARD แบบ 8 BIT มาเสียบลงช่อง 16 BIT ได้ เพราะใช้สถาปัตยกรรมเหมือนๆกัน จะต่างกันก็ตรงที่เพิ่มมา สำหรับ 16 BIT เท่านั้นซึ่งจะใช้ (ในกรณีที่ใช้ CARD 16 BIT) หรือ ไม่ใช้ (ในกรณีที่ใช้ CARD 8 BIT) ก็ได้
ระบบบัส แบบ ISA BUS นี้มีความกว้างของ BUS เป็น 8 MHz และสามารถส่งถ่ายข้อมูลด้วยความเร็วสูงสุดที่ 8 MB ต่อวินาที
ในปี 1985 ทาง COMPAG ได้ประกาศเปิดตัว COMPUTER ของตน ในรุ่น 286/12 โดย 12 นั้น หมายถึงความเร็วคือ 12 MHz ซึ่งขณะนั้น IBM มีแค่ 286 ที่ทำงานด้วยความเร็ว 8 MHz
ในขณะนั้น ความเร็วจาก 8 MHz ไป 12 MHz นับว่าสูงมากๆเลย เพราะเพิ่มขึ้นมาอีก ครั้งหนึ่งเลยทีเดียว (ถ้าเทียบกับสมัยนี้ก็เหมือนๆกับจาก PENTIUM II 300 ไปเป็น PENTIUM II 450นั่นเอง) ซึ่งแน่นอน BUS ของระบบ ก็ต้องทำงานที่ 12 MHz ตามไปด้วย แล้วปัญหาก็เกิดขึ้น
ISA BUS นั้นเราทราบแล้วว่ามันทำงานที่ 8 MHz ถ้านำมันมาทำงานที่ 12 MHz จะทำให้เกิดปัญหาที่สำคัญขึ้น เพราะหากว่า CPU ทำงานได้เร็วจริง แต่ไม่สามารถใช้ CPU ไม่ได้ ก็แยกการใช้นาฬิกา ของระบบบัสออกจาก CPU ไปเลย โดยที่ CPU และอุปกรณ์อื่นๆ บน MAINBOARD จะทำงานที่ความเร็ว 12 MHz แต่ที่ตัว BUS เองจะทำงานคงที่ที่ 8 MHz เพราะใช้สัญญาณนาฬิกาแยกจากกัน ซึ่งวิธีการนี้ก็เป็นวิธีแก้ซึ่งก็ใช้กันจวบจนปัจจุบันนี้
แต่ในสมัยนั้น หน่วยความจำหลักหรือ RAM จะอยู่บน EXPANSION CARD ที่อยู่กับ IAS BUS ด้วยเพราะฉะนั้น มันก็เลยทำงานด้วยความเร็วเพียง 8 MHz เท่านั้น และต่อๆมายิ่งมี CPUขนาด 16 MHz หรือ 24 MHz ในยุดของ 386 ด้วยแล้ว RAM ก็จะทำงานด้วยความเร็วเพียงแค่ 8 MHz เท่านั้น
ทาง COMPAQ จึงได้ทำการแก้ไขอีกครั้ง ซึ่งในต้นปี 1987 ทาง COMPAQ ก็ได้วางตลาด COMPAQ DESKPRO 386 ที่ความเร็ว 16 MHz โดยคราวนี้ก็แยกสัญญาณนาฬิกาของ RAM ออกไปด้วย ซึ่งก็เป็นต้นแบบสำคัญที่ใช้กันต่อมาในปัจจุบันนี้โดยให้ ISA BUS ทำงานที่ความเร็วค่าหนึ่ง RAM อีกค่าหนึ่ง และ CPU อีกค่าหนึ่ง