cấu trúc bus máy tính

Trong máy tính, người ta coi bus như kênh, tuyến – đường dẫn nội bộ để truyền tín hiệu giữa bộ Vi xử lý và các bộ phận khác, hoặc thiết bị này và các thiết bị khác trong hệ thống máy tín

BUS architecture of computer

Cấu trúc bus máy vi tính

I Khái niệm bus

II Các thông số của bus

III Hệ thống bus của máy tính

V Phân loại bus

IV Cơ chế hoạt động

VI Một số cấu trúc một số chuẩn bus mở rộng

I Khái niệm bus

Nói tóm Bus là tập hợp các đường kết nối để vận chuyển thông tin từ thành phần này đến thành

phần khác trong 1 hệ thống Ở đây hệ thống được nói đến là hệ thống máy tính.

Mục đích chính của Bus là lưu thông, vận chuyển tín hiệu, dữ liệu Trong máy tính, người ta coi bus như

kênh, tuyến – đường dẫn nội bộ để truyền tín hiệu giữa

bộ Vi xử lý và các bộ phận khác, hoặc thiết bị này và các thiết bị khác trong hệ thống máy tính

II Các thông số của bus

- Độ rộng bus (Bit)

- Tốc độ của bus (MHz)

Chu kỳ dữ liệu xung nhịp

- Băng thông (MBps)

Là số bit dữ liệu tối có thể truyền qua Bus trong 1 chu kỳ dữ

liệu của bus Hay là số bit dữ liệu tối đa trong 1 lần truyền.

Là tốc độ truyền dữ liệu tối đa của Bus

Là số chu kỳ xung clook cần thiết để truyền 1 chu kỳ dữ liệu

Là số bit dữ liệu tối đa truyền trên một đơn vị thời gian (sec)

III Hệ thống BUS của máy tính

Trong hệ thống bus của máy tính

thì CPU là bus mater nắm quyền

điều hành toàn bộ hệ thống bus Tuy

nhiên, không chỉ CPU nắm quyền

điều hành hệ thống bus mà có lúc

CPU cũng phải nhường quyền điều

khiển bus cho các chíp I/O (Chipset)

Chipset có nhiệm vụ cho phép

hoặc không cho phép thiết bị hay

thành phần nào của hệ thống sử

dụng bus để trao đổi dữ liệu Trong

một thời điểm thì bus chỉ được sử

dụng để truyền dữ liệu duy nhất

giữa 2 thành phần do chipset điều

khiển.

IV Cơ chế hoạt động

4.1 Thiết bị chủ và tớ:

Nhiều thiết bị nối ghép và trao đổi thông tin với nhau qua các bus điều khiển, bus địa chỉ và bus dữ liệu

Khi một thiết bị muốn trao đổi thông tin với thiết bị

khác, đầu tiên nó cần phải chuyển địa chỉ để phân biệt thiết bị bởi vì mỗi thiết bị bao giờ cũng có một địa chỉ duy nhất Đồng thời nó cũng gửi đi một tín hiệu ghi hoặc đọc

để xác định hành động

Thiết bị chủ (master) là thiết bị khởi đầu và điều

khiển việc trao đổi thông tin còn thiết bị đáp lại gọi là

thiết bị tớ (slave), trong hệ thống thường thì CPU hoặc

Chipset là master chòn lại là slave

IV Cơ chế hoạt động

4.2 Phân phối bus

Nếu có nhiều thiết bị chủ có yêu cầu sử dụng bus thì bus phải được phân phối theo một trình tự nhất định,

bởi vì không có bus nào phục vụ hai thiết bị chủ cùng

một lúc

4.3 Giao thức Bus

Để phối hợp hoạt động giữa các bộ phận khác nhau của hệ thống, các bus phải tuân theo một loạt các tiêu

chuẩn về tín hiệu và định thời Thuật ngữ Giao thức bus muốn đề cập tới các tiêu chuẩn này Có hai giao thức

bus chính là: đồng bộ và không đồng bộ

V Phân loại bus

5.1 Bus bộ xử lý (back side bus - BSB)

Là đường truyền giữa bộ

VXL và bộ nhớ cache L2

hoặc L3 Bus này hoạt

động ở tốc độ nhanh nhất,

và không bị tắc nghẽn Nó

cũng bao gồm bus dữ liệu,

địa chỉ và điều khiển

V Phân loại bus

5.2 Bus hệ thống (front side bus - FSB)

Là hệ thống bus trao đổi

dữ liệu giữa BXL với bộ nhớ

chính và các ổ đĩa… Tuy

nhiên các thiết bị này thường

là không được trao đổi trực

tiếp với bộ vi xử lý mà phải

thông qua bộ nhớ đệm do sự

chệnh lệch tốc độ giữa các

thiết bị này và bộ VXL là quá

lớn Độ rộng bus dữ liệu ở

đây luôn bằng độ rộng bus

của bộ VXL

V Phân loại bus

5.3 Bus vào ra (bus mở rộng)

- Các bus này dùng để trao đổi với thiết bị ngoại vi,

có tốc độ rất hạn chế Độ rộng bus có thể thay đổi

- Giao tiếp này có thể là song song hoặc nối tiếp

- Riêng giao tiếp nối tiếp ta cần phải có bộ chuyển

đổi song song sang nối tiếp và nối tiếp sang song

song

- Các bus này

phải có các

chuẩn nhất định

VI Một số cấu trúc một số chuẩn bus mở rộng

6.1 Bus PC

Là Bus ra đời phục vụ cho VXL 8086 và cơ sở là

máy tính PC XT

- Hoạt động ở tần số 4,47 MHz

- Độ rộng bit dữ liệu là 8 bit

- Băng thông tối đa là 8,83MBps

- Có 20 đường địa chỉ quản lý 1MB bộ nhớ

- Khe cắm có 2 hàng chân gồm 62 tiếp điểm

VI Một số cấu trúc một số chuẩn bus mở rộng

6.2 Bus ISA (Industry Standard Architecture)

- Hoạt động ở tần số 8,83 MHz

- Độ rộng bit dữ liệu là 8 bit hoặc 16bit

- Băng thông tối đa là 16,66 MBps

- Có 24 đường địa chỉ quản lý 16MB bộ nhớ

-Khe cắm có 2 hàng chân gồm 62 tiếp điểm

và phần mở rộng

Bus ISA tương

thích 90% với bus

AT

VI Một số cấu trúc một số chuẩn bus mở rộng

6.3 Bus EISA (Extended ISA )

Đây là chuẩn mở rộng của ISA

- Hoạt động ở tần số 8,83 MHz

- Độ rộng bit dữ liệu là 32

- Băng thông tối đa là khoảng

33, 32 MBps

- Có 24 đường địa và 8 đường

mở rộng đến 4GB bộ nhớ

EISA tương thích

hoàn toàn cho ISA

Mô hình EISA

VI Một số cấu trúc một số chuẩn bus mở rộng

6.4 Bus MCA (Micro Channel Architecture )

Phục vụ cho hệ thống IBM PS/2 không tương thích với bus ISA

Có thể hoạt động với 16 hay 32 bits dữ liệu

Có nhiều đường dẫn và thiết kế phức tạp hơn ISA

Bus này hoạt động không đồng bộ, không phụ thuộc xung nhịp của PC

Tốc độ truyền dữ liệu có thể lên tới 160 MBps

VI Một số cấu trúc một số chuẩn bus mở rộng

6.5 Bus PCI (Peripheral Component Interconnect)

Là loại bus có tốc độ tương đối cao và phổ biến

thay thế cho ISA và EISA Và là bus cục bộ

- Hoạt động ở tần số 33 MHz

- Độ rộng bit dữ liệu là 32 và 64bit

- Băng thông tối đa là khoảng 66 MBps

Bus này kết nối vơi bus VXL thông qua 1 chip cầu

nối đặc biệt là cầu PCI

Thông thường có 3 đến 4 khe cắm trên bản mạch

chính là: card màn hình, điều khiển ổ đĩa, cầu chuyển

sang ISA và các mạch khác

VI Một số cấu trúc một số chuẩn bus mở rộng

6.6 Bus VL ( VESA local bus)

- Bus VL cũng giống như PCI nhưng bus Vl hoạt động

ở tần số 50MHz cho nên băng thông cực đại có thể lên tới 107Mbps

- Về cơ bản băng thông của bus VL và PCI cao lý do là phụ thuộc xung nhịp của VXL nên tránh được hiện tượng

“thắt cổ chai”

VI Một số cấu trúc một số chuẩn bus mở rộng

6.7 Bus nối tiếp đa năng USB(Universal Serial Bus)

- Là công nghệ mới nhưng được phát triển nhanh Là

một giao diện mạnh, đơn giản và đễ sử dụng, có thể kết

nối được 127 thiết bị theo kiểu nối tiếp.

- Băng thông tối đa đạt 480Mbps ở chuẩn USB 2.0, là

chuẩn giao tiếp nhanh nhất hiện nay.

- Cáp USB gồm 2 sợi nguồn (+5V & dây chung GND) cùng một cặp gồm 2 sợi dây xoắn để mang dữ liệu

- Một Cable USB có thể dài 5m, nếu dùng USB Hub có

cấp nguồn riêng biệt có thể kéo dài 30m

- Và mới đây nhất là chuẩn USB 3.0 với tốc độ vào khoảng

3,2-4 Gbps.Tuy nhiên đây là một công nghệ mới và vẫn còn

đang được hoàn thiện vì vậy hiện mới chỉ có một số hãng hỗ trợ.

VI Một số cấu trúc một số chuẩn bus mở rộng

6.8 Bus FireWire

- Firewire hay còn gọi là IEE-1394 là bus cho phép thiết

bị ngoại vi trao đổi dữ liệu với máy tính theo kiểu nối tiếp

- Băng thông tối đa đạt 400Mbps, bus nối tiếp nhanh thứ 2 sau USB

- Một bus Firewire có thể nối được tối đa 63 thiết bị

ngoại vi với nhau

- Để kết nối với máy tình qua

chuẩn IEEE-1394 cần phải có card

mạng (NIC) cho mỗi máy và nếu có

hơn 2 máy thì phải cần hub hoặc

switch

Thank you for listening!