ระบบ Bus ทำงานได้อย่างไรในคอมพิวเตอร์

ปัจจุบันนี้ ระบบคอมพิวเตอร์และสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ได้พัฒนาไปอย่างรวดเร็วและเป็นการพัฒนาไปในทางที่สวนกระแสกันด้วย กล่าวคือ คอมพิวเตอร์ได้รับการพัฒนาให้มีความสามารถมากขึ้น ทำงานได้เร็วขึ้นกว่าสมัยแรกๆมาก แต่ราคากลับถูกลงมากเช่นกัน

การทำงานที่ดีขึ้นและเร็วขึ้นของคอมพิวเตอร์มาจากหลายสาเหตุด้วยกัน และส่วนหนึ่งที่ทำให้การสื่อสารภายในเครื่องคอมพิวเตอร์ทำงานได้เร็วขึ้น ก็คือเส้นทางในการลำเลียงข้อมูลไปยังส่วนต่างๆ ระหว่างหน่วยประมวลผลกลาง (CPU) กับอุปกรณ์รอบข้างต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นหน่วยความจำหลัก (Main memory) หรือ อุปกรณ์ต่อพ่วงอื่นๆที่เชื่อมโยงกับคอมพิวเตอร์โดยตรง (I/O) ซึ่งเส้นทางดังกล่าว ก็คือ ระบบบัส (System Bus) หรือที่เรามักเรียกกันสั้นๆ ว่า “บัส” นั่นเอง
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

• การออกแบบระบบบัส (System Bus) ของระบบคอมพิวเตอร์นั้น ได้รับการออกแบบให้ทำงานในรูปแบบของการแข่งขันเพื่อแย่งใช้ทรัพยากร นั่นคือในเวลาหนึ่งๆ สามารถมีการแย่งเพื่อขอใช้บัสได้จากอุปกรณ์หลายๆ ตัว แต่ทว่าจะมีเพียงอุปกรณ์หนึ่งตัวเท่านั้นที่สามารถใช้งานได้ ดังนั้น ถ้ามีอุปกรณ์จำนวนมากเชื่อมต่อเข้ากับบัส ก็จะทำให้ประสิทธิภาพการทำงานของบัสลดต่ำลง เนื่องจากจะทำให้บัสมีความยาวมากขึ้น ซึ่งก็จะทำให้การสื่อสารในบัสใช้ระยะเวลาหน่วงนานมากขึ้น และเมื่อมีความต้องการใช้งานบัสของอุปกรณ์ต่างๆ เพิ่มมากขึ้นจนถึงจุดอิ่มตัวในการให้บริการของบัสแล้ว ก็อาจจะส่งผลให้บัสเกิดปัญหากลายเป็นจุดคอขวดในการสื่อสารได้

ด้วยเหตุนี้ ทำให้ทั้ง Intel และ AMD ต่างก็ได้พยายามคิดค้นนวัตกรรมเกี่ยวกับเทคโนโลยีบัสใหม่ๆ ขึ้นมาเพื่อรองรับปัญหาต่างๆ ที่อาจจะเกิดขึ้นตามมาในอนาคตนั่นเอง
ที่มา : http://www.vcharkarn.com/vblog/40712

• บัส (bus) จากที่เคยได้กล่าวว่า คอมพิวเตอร์ทำการประมวลผลและเก็บข้อมูลเป็นชุดของบิท (มีค่า 0 กับ 1) นั้น ชุดของบิทจะถูกส่งไปในวงจรไฟฟ้าตามช่องทางต่างๆ ซึ่งแต่ละช่องทางนั้น เราเรียกว่า บัส ซึ่งเป็นเส้นทางที่ทำให้อุปกรณ์ต่างๆ ทั้งภายนอก ภายใน สามารถติดต่อสื่อสารข้อมูลกันได้ คล้ายกับเป็นถนนให้รถวิ่งจากจุดหนึ่งไปยังเป้าหมายได้ นั่นก็คือ บิทวิ่งไปตามบัสนั่นเอง บัสจะส่งข้อมูลจากอุปกรณ์รับเข้าไปยังหน่วยความจำ จากห่วยความจำไปยังหน่วยประมวลผล จากหย่วนประมวลผลไปยังหน่วยความจำ และจากหน่วยความจำไปยังอุปกรณ์ส่งออก หรือ หน่วยความจำสำรอง เช่น ฮาร์ดดิสก์

บัสประกอบด้วย 2 ส่วน คือ บัสข้อมูลและบัสที่อยู่ บัสข้อมูลจะส่งข้อมูลจริงๆ ส่วนบัสที่อยู่จะส่งข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งที่ข้อมูลควรจะอยู่ในหน่วยความจำ

• ขนาดของบัส สามารถวัดได้เป็นความกว้างบัส ซึ่งเป็นตัวระบุจำนวนบิทที่คอมพิวเตอร์สามารถส่งได้ในแต่ละครั้ง เช่น บัสที่มีขนาด 32 บิท (32-bit bus) จะสามารถส่งข้อมูลได้ 32 บิท หรือ 4 ไบท์ในแต่ละครั้ง ถ้าเราต้องการส่งข้อมูล 8 บิท โดยใช้บัสขนาดนี้ ก็จะต้องแบ่งส่ง 2 ครั้งด้วยกัน แต่ถ้าเราใช้บัสที่มีขนาด 64 บิท ก็จะสามารถส่งข้อมูลได้ทั้งหมดภายในครั้งเดียว
• บัสจะมีสัญญาณนาฬิกาเช่นเดียวกับหน่วยประมวลผล ซึ่งผู้ผลิตกำหนดให้ีสัญญาณนาฬิกามีความถี่เป็นเฮิร์ต (hertz หรือ Hz) คำว่าเมกะเฮิร์ต (MHz) คือสัญญาณนาฬิกา (ติ๊ก) 1 ล้านครั้งใน 1 วินาที ในปัจจุบันส่วนใหญ่ หน่วยประมวลจะมีสัญญาณนาฬิกา ประมาณ 400, 533, 800 MHz ยิ่งค่าสัญญาณนาฬิกาสูงเท่าไหร่ ความเร็วในการส่งข็อมูลก็มากเท่านั้น

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
• ที่มา:http://bussystem46.wordpress.com/2012/08/09/bus_system/