ระบบคอมพิวเตอร์

บัส (bus)

บัส (bus) จากที่เคยได้กล่าวว่า คอมพิวเตอร์ทำการประมวลผลและเก็บข้อมูลเป็นชุดของบิต (มีค่า 0 กับ 1) นั้น ชุดของบิตจะถูกส่งไปในวงจรไฟฟ้าตามช่องทางต่างๆ ซึ่งแต่ละช่องทางนั้น เราเรียกว่า บัส ซึ่งเป็นเส้นทางที่ทำให้อุปกรณ์ต่างๆ ทั้งภายนอก ภายใน สามารถติดต่อสื่อสารข้อมูลกันได้ คล้ายกับเป็นถนนให้รถวิ่งจากจุดหนึ่งไปยังเป้าหมายได้ นั่นก็คือ บิตวิ่งไปตามบัสนั่นเอง บัสจะส่งข้อมูลจากอุปกรณ์รับเข้าไปยังหน่วยความจำ จากห่วยความจำไปยังหน่วยประมวลผล จากหย่วนประมวลผลไปยังหน่วยความจำ และจากหน่วยความจำไปยังอุปกรณ์ส่งออก หรือ หน่วยความจำสำรอง เช่น ฮาร์ดดิสก์

บัสประกอบด้วย 2 ส่วน คือ บัสข้อมูลและบัสที่อยู่ บัสข้อมูลจะส่งข้อมูลจริงๆ ส่วนบัสที่อยู่จะส่งข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งที่ข้อมูลควรจะอยู่ในหน่วยความจำ

ขนาดของบัส สามารถวัดได้เป็นความกว้างบัส ซึ่งเป็นตัวระบุจำนวนบิตที่คอมพิวเตอร์สามารถส่งได้ในแต่ละครั้ง เช่น บัสที่มีขนาด 32 บิต (32-bit bus) จะสามารถส่งข้อมูลได้ 32 บิต หรือ 4 ไบท์ในแต่ละครั้ง ถ้าเราต้องการส่งข้อมูล 8 บิต โดยใช้บัสขนาดนี้ ก็จะต้องแบ่งส่ง 2 ครั้งด้วยกัน แต่ถ้าเราใช้บัสที่มีขนาด 64 บิต ก็จะสามารถส่งข้อมูลได้ทั้งหมดภายในครั้งเดียว

ผู้เชี่ยวชาญทางคอมพิวเตอร์หลายคนอาจเรียกความกว้างของบัสว่า ขนาดของคำ (word size) ซึ่งเป็นจำนวนบิตที่หน่วยประมวลผลสามารถตีความและทำงานได้ในแต่ละครั้ง นั่นคือ ถ้าตัวประมวลผล 64 บิต ก็จะสามารถจัดการได้ครั้งละ 64 บิต คอมพิวเตอร์ที่มีขนาดของคำมากๆ ก็สามารถทำงานได้มากกว่า ในเวลาเท่ากัน ขนาดของคำที่ได้จากการทำงานของหน่วยประมวลผลจำเป็นจะต้องสอดคล้องกับขนาดช่องทางในการส่งข้อมูล เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการคั่งของข้อมูล หรือการสิ้นเปลืองทรัพยากร ดังนั้นคอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่จึงมีขนาดของคำเท่ากับความกว้างของบัส

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

โดยทั่วไปบัสที่มีการส่งข้อมูลช้าที่สุด คือ ISA bus ย่อมาจาก (Industry Standard Architecture bus) ตัวอย่างอุปกรณ์ ได้แก่ เมาส์, โมเด็ม, การ์ดเสียง และการ์ดเครือข่ายที่มีความเร็วต่ำ

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

AGP (Accelelrated Graphics Port) เป็นบัสที่ออกแบบโดยบริษัทอินเทล (Intel) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการแสดงผลภาพ 3 มิติ หรือ ภาพวิดีโอ

USB (Universal Serial Bus) และ FireWire เป็นบัสที่ไม่ต้องมีการติดตั้งการ์ดลงบนเมนบอร์ด นั่นคือ อุปกรณ์ จะต่อกับพอร์ต USB ที่ต่อกับ บัส USB ซึ่งต่อกับ บัส PCI อีกที บัส FireWire ก็ทำงานคล้ายๆ กัน

ปัจจุบันเป็นที่เห็นพ้องต้องกันว่า PCI BUS เป็นระบบบัสที่มีประสิทธิภาพสำหรับการประมวลผลของคอมพิวเตอร์ ในอดีตมี ISA BUS มี MCA BUS ปัจจุบัน ISA BUS ก็ยังคงมีใช้อยู่ในคอมพิวเตอร์ เนื่องจากมีอุปกรณ์ต่อพ่วงจำพวกการ์ดอีกหลายยี่ห้อยังต้องการใช้งานอยู่ แต่เท่าที่ดูมีแนวโน้มว่าความต้องการ ISA BUS ในเมนบอร์ดจะลดน้อยลงเรื่อยๆ สังเกตได้จากเมนบอร์ดรุ่นใหม่ อาจจะมีสล๊อตสำหรับ PCI 5 ช่อง สำหรับ ISA เพียง 2 ช่อง และล่าสุด เมนบอร์ดหลายๆรุ่น ไม่มี ISA Slot สำหรับใช้งานอีกต่อไป

สำหรับระบบการควบคุมการแสดงผลของจอภาพ สมัยที่คอมพิวเตอร์ 80486 อาจจะเคยได้ยิน VL-BUS หรือ VESA Local BUS ซึ่งกำหนดให้ซีพียูและการแสดงผลของคอมพิวเตอร์มีบัสเฉพาะที่มีความกว้าง 32 บิต ต่อมาอินเทลเห็นว่า VL BUS ไม่สามารถสนับสนุนการทำงานของเพนเทียมได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงได้ออกแบบบัสแบบใหม่ที่ชื่อว่า PCI BUS ซึ่งไม่ได้ใช้เฉพาะการควบคุมการแสดงผลของจอภาพหรือสำหรับการ์ดวีจีเอเท่านั้น แต่ออกแบบให้ใช้กับอุปกรณ์ทั่วๆ ไปได้ด้วย และในตอนปลายของปี 2540 AGP BUS (Accelerator Graphic Port) ซึ่งออกแบบโดยอินเทลเช่นเดียวกัน ออกมาในลักษณะเดียวกับ VLBUS คือ เพื่อใช้งานกับการ์ดควบคุมการแสดงผลของคอมพิวเตอร์โดยเฉพาะ