a. Định nghĩa
Bus là đường truyền dữ liệu điện giữa các thiết bị khác nhau trong một hệ thống máy tính
Bus có thể là một hoặc hai chiều. Bus hai chiều có thể truyền dữ liệu đi theo cả hai chiều, nhưng không đồng thời.
- Bus hai chiều hay được sử dụng khi một thanh ghi bất kỳ trong tập hợp các thanh ghi có thể là nguồn và một thanh ghi bất kỳ khác là đích.
Bus 3 trạng thái:
- Là bus mà các thiết bị nối với nó có khả năng nối và tách chính nó ra khỏi bus về mặt điện.
- Thời gian nối/tách: ns
- Tên gọi 3 trạng thái: mỗi đường dây có thể có giá trị 0 hay 1 hoặc là bị tách ra.
- Thường được sử dụng khi cần nối nhiều thiết bị vào bus, mỗi thiết bị này đều có thể đổ thông tin lên bus.
b. Phân loại BUS:
Người ta thường phân loại bus theo 3 cách sau:
Theo tổ chức phần cứng:
- Camac Vật lý hạt nhân.
- EISA Một số hệ thống có chip 80386
- IBM PC, PC/AT Máy IBM PC, IBM/PC/AT
- Massbus Máy PDP-11 và VAX
- Microchannel Máy PS/2
- Multibus I Một số hệ thống có 8086
- Multibus II Một số hệ thống có chip 80386
- Versabus Một số hệ thống có chip vi xử lý của Motorola
- VME Một số hệ thống có chip vi xử lý họ 68x0 của Motorola
Theo giao thức truyền thông:
- Bus đồng bộ:
Mọi hoạt động bus xảy ra trong một số nguyên lần chu kỳ đồng hồ - chu kỳ bus. Trên Hình là giản đồ thời gian của một bus đồng bộ với tần số đồng hồ là 4 MHz (T=250ns)
Việc đọc 1 byte từ bộ nhớ chiếm 3 chu kỳ bus (T1, T2 và T3).
Vì tất cả các tín hiệu điện thay đổi mức không phải là tức thời, nên trên hình vẽ có các sườn xung (giả sử các sườn xung kéo dài 10ns).
Wait state: Nếu bộ nhớ không có khả năng đáp ứng đủ nhanh, nó cần phát tín hiệu đòi chờ (wait state) trước sườn xuống của T2, yêu cầu đưa thêm vào một số chu kỳ bus; khi bộ nhớ đã đưa ra tín hiệu ổn định, nó sẽ đảo tín hiệu WAIT.
Block Transfer: Khi một thao tác đọc khối bắt đầu, master báo cho slave biết có bao nhiêu byte cần được truyền đi, thí dụ truyền đi con số này trong chu kỳ T1, sau đó đáng lẽ truyền đi một byte, slave đưa ra trong mỗi chu kỳ một byte cho tới khi đủ số byte được thông báo.
Bus skew: Có thể rút ngắn chu kỳ để làm cho bus truyền dữ liệu nhanh hơn. Trong thí dụ trên mỗi byte được truyền đi trong 750ns, vậy bus có dải thông là 1.33 Mbytes/sec. Nếu đồng hồ có tần số 8MHz, thời gian một chu kỳ chỉ còn một nửa, giải thông sẽ là 2.67MBytes/sec.Tuy vậy việc giảm chu kỳ bus dẫn đến các khó khăn về mặt kỹ thuật, dẫn đến một hiệu ứng gọi là bus skew (skew: nghiêng, xiên, ghềnh). Điều quan trọng là thời gian chu kỳ phải dài hơn so với skew để tránh việc những khoảng thời gian được số hoá lại trở thành các đại lượng biến thiên liên tục.
- Bus không đồng bộ:
Bên Master cần lần lượt phát ra: Address, MREQ,RD, MSYN (Master SYNchronization) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bên Slave: Ngừng đưa dữ liệu ra, Đảo SSYN thành không tích cực
Full handshake: Đó là tập các tín hiệu phối hợp với nhau, chủ yếu gồm có 4 tín hiệu (4 sự kiện):
MSYNđược đặt tích cực
SSYNđược đặt tích cực để đáp lại tín hiệu MSYNtích cực
MSYNđược đặt tích cực để đáp lại tín hiệu SSYNtích cực
SSYNđược đảo thành không tích cực để đáp lại tín hiệu MSYN đảo thành không tích cực
Nhận xét: Full handshake là độc lập thời gian, mỗi sự kiện được gây ra bởi một sự kiện trước đó chứ không phải bởi một xung đồng hồ. Nếu một cặp master- slave nào đó hoạt động chậm thì cặp kế tiếp không hề bị ảnh hưởng. Tuy ưu điểm của bus không đồng bộ rất rõ ràng, nhưng trong thực tế phần lớn các bus đang được sử dụng lại là loại đồng bộ. Lý do căn bản là các hệ thống sử dụng bus đồng bộ dễ thiết kế hơn. MPU chỉ cần chuyển các mức tín hiệu cần thiết sang trạng thái tích cực là các chip nhớ đáp lại ngay, không cần tín hiệu phản hồi. Chỉ cần các chip được chọn phù hợp thì mọi hoạt động đều trôi trảy, không cần phải “bắt tay” (handshake).
Theo loại tín hiệu truyền trên bus:
Bus địa chỉ (Address bus): Đường dẫn các thông tin về tín hiệu địa chỉ. Địa chỉ: gồm vị trí bộ nhớ và thiết bị
Bus dữ liệu (Data bus): Đường dẫn các thông tin dữ liệu.Dữ liệu: gồm nội dung bộ nhớ và số liệu thiết bị
Bus điều khiển (Control bus): Đường dẫn các thông tin tín hiệu điều khiển (xác định các thao tác).
c. Tần số bus
Có 2 kiểu hoạt động: Bus đồng bộ và Bus bất đồng bộ
Trên mainboard có 1 bộ dao động tạo các xung nhịp tuần hoàn cho máy tính (xung đồng hồ)
Tần số nhịp đo theo đơn vị Hz Hz = số nhịp / s
Khz = 1000Hz Mhz = 1000 Khz Ghz = 1000 Mhz
Tần số bus cục bộ, bus hệ thống, CPU, bus mở rộng, bộ nhớ.