ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

บทท 5 ระบบบส

ในการท างานของระบบคอมพวเตอร จ าเปนจะตองมระบบบสซงเปนเสนทางในการขนสงขอมลและสญญาณตาง ๆ เพอใหอปกรณภายในคอมพวเตอรสามารถตดตอสอสาร และแลกเปลยนขอมลกนได

บสเปนสายวงจรอเลกทรอนกสทท าหนาทในการรบสงขอมลระหวางไมโครโปรเซสเซอรกบสวนอน ๆ ของคอมพวเตอรผานระบบชดของสายน าสญญาณให เชน การสงผานขอมลระหวาง Lan Card กบ CPU เพอใหเครองคอมพวเตอรของเราสามารถตดตอกบเครองอน ๆ ในเครอขายได

อยางไรกตามการสงขอมลระหวางซพยกบแผนวงจรเหลาน ถาหาก Band Width ตางกน เชน ซพยมขนาด 32 บต แตการดมขนาด 16 บต กจะท าใหท างานไดชาลงเนองจากเกดคอขวดในการสงผานขอมล

บส (Bus) หมายถง ชองทางการขนถายขอมลจากอปกรณหนงไปยงอปกรณหนงของระบบคอมพวเตอรเพราะการท างานของระบบคอมพวเตอรนนซพยจะตองอานเอาค าสงหรอโปรแกรมจากหนวยความจ ามาตความและท าตามค าสงนน ๆ ซงในบางครงจะตองอานขอมลจากอปกรณอน ๆ เพอใชประกอบในการท างาน หรอใชในการประมวลผลดวยผลลพธของการประมวลผลกตองสงไปแสดงผลยงจอภาพ หรอเครองพมพ หรออปกรณอน ๆ

5.1 การเชอมตอระหวางอปกรณ

ระบบบสทางกายภาพ คอ สายทองแดงทวางตวอยบนแผงวงจรของเครองคอมพวเตอรทเชอมโยงกบอปกรณตาง ๆ ความกวางของระบบบสจะนบขนาดขอมลทวงอยโดยจะมหนวยเปนบต (Bit) บนเครองไมโครคอมพวเตอรบสจะมความกวางหลายขนาดขนอยกบรนของเครองพซ เชน บสขนาด 8 บต 16 บต และ 32 บต โดยปจจบนบสจะกวาง 16 บต บสยงกวางจะท าใหการสงถายขอมลจะท าไดครงละมาก ๆ จะมผลท าใหคอมพวเตอรเครองนนท างานไดเรวตามไปดวย ทง ISA, PCI, AGP, VLPCI ลวนแตเปน CARD เพมขยาย (Expansion Card) ซงน ามาตอกบระบบบสเพมขยาย (Expansion Bus) ทจะชวยเพมประสทธภาพ และชวยเพมขดความสามารถใหกบคอมพวเตอร ระบบบสเพมขยายนนจะชวยใหเราสามารถปรบแตง หรอเพมขยายความสามารถของระบบ โดยผานทาง Plug-in board หรอเรยกวา

ห น า | 96

ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

เปน การดเพมขยาย Expansion card เชน เมอตองการใหเครองคอมพวเตอรมเสยง อยากใหคอมพวเตอรเลนเพลงไดกตองหาซอการดเสยง (Soundcard) และล าโพงมาตอเพม โดยแคน า Plug-in ลงใน Expansion Slot บนเมนบอรดและท าการ config กสามารถใชงานไดโดยไมจ าเปนตองเดนสายไฟ รอเมนบอรดใหยงยาก ระบบบสเพมขยายนมใชมานานแลว โดยสมยแรก ๆ ทท าการลดขนาดเมนเฟรมเปน Minicomputer บรษท DIGITAL EQUIPMENT CORPORATION หรอทรจกกนในนาม DEC ไดวางตลาดมนคอมพวเตอรในลกษณะ Bus-oriented Design ซงประกอบไปดวยแผงวงจรยอย ๆ บนบอรดน ามาประกอบรวมกน ตอมาเครองจกรทไดรบยกยองวาเปน PC (Personal Computer) เครองแรกกไดถอก าเนดขน เปนผลงานของ ED ROBERTS โดยใหชอวา ALTAIR (อลแตร) ซงลกษณะของเครองน จะเปนลกษณะ Single Board Machine กลาวคอมเพยงบอรดเปลา ๆ ซงม Slot เพมขยายใหจ านวนหนง และตวซพยเองรวมทงหนวยความจ าหลก (Main memory/RAM) กอยบนบอรดเพมขยายทน ามา Plug บน Slot นน ๆ นนเอง โดยระบบบสทใชเรยกวา S-100 หรอ Altair Bus (IEEE 696) ซงกใชเปนมาตรฐานในวงการนมานานหลายป แตกใชวาเครองทก ๆ เครองจะตองใช Altair Bus น เพราะทาง APPLE เองกออกมาตรฐานของตวเองขนมา เรยกวา APPLE BUS และทาง IBM เอง กไดก าหนดมาตรฐาน PC BUS ขนมาพรอม ๆ กบ IBM PC ตนแบบ เครองไมโครคอมพวเตอรจะมระบบบสหลายแบบขนอยกบการใชซพยทมสถาปตยกรรมแบบ 8, 16, 32 และ 64 บต เพราะการสงขอมลบนบสอาจจะเปนแบบ 8, 16, 32 หรอ 64 บตกไดขนอยกบสถาปตยกรรมของซพย เชนกน ถาซพยนนมสถาปตยกรรมแบบ 16 บต การสงผานขอมลสามารถจะสงไดทงแบบ 8 หรอ 16 บต ถาเปนซพยขนาด 32 บต การสงผานขอมลสามารถสงผานไดทง 8, 16 หรอ 32 บตได การสงผานขอมลจะเปนไปอยางรวดเรว ดวยเหตนจงตองมการออกแบบระบบบสใหเหมาะสมกบสถาปตยกรรมของซพย เนองจากบสเปนทางผานของขอมลและโปรแกรมในการท างานระหวางอปกรณตาง ๆ ในเครองคอมพวเตอร ระหวางซพย หนวยความจ า แคช จอภาพ ดสก ฯลฯ ระบบบสของไมโครคอมพวเตอรมอยหลายแบบ แตละแบบจะมโครงสรางทแตกตางกนทงภายในและภายนอก ทงดานความเรว สญญาณรบกวน และการเชอมตอ (Interface) ดงนนความเรวและประสทธภาพในการท างานของบสจงมผลอยางมากกบความเรวของเครองคอมพวเตอร ระบบบสทเหมาะสมจะตองเรวพอทจะยอมใหอปกรณอน ๆ รบและสงขอมลผานมนไดดวยความเรวเตมทของอปกรณนน ๆ เพอจะไดไมกลายเปนตวถวงใหอปกรณอน ๆ ตองรออนจะท าใหความเรวโดยรวมของทงเครองลดลง แตขณะเดยวกนระบบบสทมความเรวสงมาก ๆ กเพมความยงยากในการออกแบบ เพราะสญญาณดจตอลทเปน 0 และ 1 ในทางไฟฟามแนวโนมทจะออนก าลงหรอถกรบกวนใหเพยนไปไดงายขนทความถสง และระยะทางทยาวหรอวกวนบนเมนบอรดและนกเปนเหตผลหนงทเมนบอรดในปจจบนใชความถอยเพยง 66-133 MHz ในขณะทซพยอาศยการเรงความเรวของ clock ภายในเปน 3-6 เทา จากความถภายนอกแทนจนสงถงเกอบ 2 GHz แลวในปจจบน ซงสงเกตไดจากในปจจบนจะพบเหนซพยทมความเรว 800 MHz 900 MHz 1000 MHz หรอ 1 GHz โดยซพย Pentium 4 มความเรวถง 1.5 GHz ซงใน ค.ศ. 2001 พบเหนซพยทมความเรวประมาณ 1.8 GHz ดงนนการพฒนาระบบบสจงมการพฒนาการควบคกบซพยไปดวยเพอใหท างานไดเตมประสทธภาพ และ

ห น า | 97

ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

ระบบบสบางระบบกอาจจะเลกใชในอนาคตอนใกลนเพราะมความเรวในการสงขอมลต าและผผลตเลกผลต ขณะเดยวกนกหนไปพฒนาระบบบสใหมมากยงขนตอไป

บสเปนเสนทางเดนไฟฟาระหวางอปกรณหลาย ๆ อปกรณ บสทธรรมดาทสดคอ บสของระบบ (System bus) ซงมอยในไมโครคอมพวเตอรทก ๆ ตว ซงประกอบไปดวยลายลวดทองแดงประมาณ 50 ถง 100 เสน แลวแตวาจะเปนชนดของบสอะไร นอกจากนนระบบบสยงท าการโอนยายขอมลจากอปกรณหนงไปยงอกอปกรณหนง เชนการคดลอกขอมลจากฮารดดสกลงฟลอปปดสกหรอการน าขอมลจากฮารดดสกไปสหนวยความจ า RAM กตองท าผานระบบบสทงสน

5.2 บทบาทของระบบบส

บสเปนเสนทางหลกของคอมพวเตอรในการเชอมโยงการดขยายทกชนดไปยงไมโครโพรเซสเซอร บสความจรงกคอ ชดของเสนลวดทวางขนานกนเปนเสนทางวงจรไฟฟาเปรยบเทยบเหมอนถนนทมหลายชองทางจราจร ยงมชองทางจราจรมากกยงระบายรถไดมากและหมดเรว เมอเราเสยบการดลงชองเสยบบนแผงวงจรหลก (Slot) กเทากบวาไดเชอมตอการดนนเขากบวงจรบสโดยตรง จดประสงคหลกของบสกคอ การสงผานขอมลไปและกลบจากไมโครโพรเซสเซอรหรอจากอปกรณหนงโดยทางคอนโทรลเลอร DMA การดทกตวทเสยบอยบนสลอตของแผงวงจรหลกจะใชเสนทางเดนของบสอนเดยวกน ดงนนขอมลตาง ๆ จงถกจดระบบและควบคมการสงผานในระบบ จะพบวาบสแบงไดเปน 4 สวนใหญ ๆ ดงน

1) สายไฟฟา (Power Line) จะใหพลงไฟฟากบการดขยายตาง ๆ 2) สายควบคม (Control Line) ใชส าหรบสงผานสญญาณเวลา (Timing Signs) จากนาฬกาของระบบ

และสงสญญาณอนเตอรรพต 3) สายแอดเดรส (Address Line) ขอมลใด ๆ ทจะถกสงผานไป แอดเดรสเปาหมายจะถกสงมาตาม

สายขอมลและบอกใหต าแหนงรบขอมล (แอดเดรส) รวาจะมขอมลบางอยางพรอมทจะสงมาให 4) สายขอมล (Data Line) ไมโครโพรเซสเซอรจะตรวจสอบวามสญญาณแสดงความพรอมหรอยง (บน

สาย I/O Channel Ready) เมอทกอยางเปนไปดวยด ขอมลกจะถกสงผานไปตามสายขอมล

จ านวนสายทระบถงแอดเดรสของบส หมายถง จ านวนของหนวยความจ าทอางแอดเดรสไดทงหมด เชน สายแอดเดรส 20 สาย สามารถใชหนวยความจ าได 1 เมกะไบต จ านวนของสายบสจะหมายถงบสขอมล ซงกคอขอมลทงหมดทสงผานไปในบสตามกฎทตงไว ความเรวในการท างานทเหมาะสมจะเปนไปไดกตอเมอ จ านวนสายขอมลเพยงพอกบจ านวนสายสงขอมลของไมโครโพรเซสเซอร จ านวนสายสงขอมลมกจะระบถงคณสมบตของบสในเครองพซนนๆ เชน บส 16 บต หมายถง บสทใชสายขอมล 16 สายนนเอง

ห น า | 98

ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

5.3 สวนประกอบของระบบบส

ระบบบสจะประกอบดวย 1) เสนทาง หมายถง เสนทางทขอมลเดนทางผาน สวนใหญจะสงเกตเหนเปนเสนบนเมนบอรด 2) ชปควบคม ท าหนาทบรหารการเขาใชบสของชนสวนตาง ๆ และท าหนาทปองกนปญหาขดแยงกน

เนองจากการแยงใชบสในเวลาเดยวกน 3) สลอตตอขยาย เปนตวกลางทใชตดตอสอสารระหวางเมนบอรดกบการดเสรมตาง ๆ ซงจะถก

ออกแบบมาใหตรงกบระบบบสนน ๆ เชน ระบบบส PCI กจะมสลอต PCI ซงใชเสยบการดแบบ PCI

ผลของความเรวบส บสจะมผลตอความเรวโดยรวมของคอมพวเตอร ยงบสมความเรวสงเทาไร และมจ านวนบตมากขน

เทาใดกจะท าใหเครองคอมพวเตอรท างานเรวขน (แตไมไดเปนแบบเชงเสน) แตกขนอยกบ Noise ดวยเพราะยงบสใชความเรว (ความถของสญญาณนาฬกาของบส) มากขนเทาใด สญญาณรบกวนกจะเพมขนเทานน ซงหากสญญาณรบกวนมากขนกจะท าใหโอกาสทขอมลผานบสผดพลาดกจะเพมมากขน อปกรณทไดรบผลจากการเปลยนแปลงความเรวของบส เชน หนวยความจ าหลก แคชบนเมนบอรด VGA card การดเพมขยาย Hard Disk เปนตน

5.4 ชนดเสนทางบส

1) ชนดเสนทางบสแบงตามสญญาณทสง - Power Bus เสนทางบสส าหรบจายไฟฟา - Data Bus เสนทางบสส าหรบระบบขอมล - Ground Bus เสนทางบสส าหรบสายดน

2) ชนดเสนทางบสแบงตามขอมลทสง - Data Bus มทงหมด 24 เสน ใชส าหรบสงขอมลในรปของสญญาณไฟฟาเปดปด (0,1) โดยสาย

เหลานจะถกตอเขากบอปกรณ เชน หนวยความจ า อแดปเตอรการด ดงนนเมอมการสงขอมล ขอมลนนจะผานอปกรณเหลานนทงหมด แตอปกรณทรบขอมลนตองม Address ตรงกบคาทก าหนดใน Address Bus

- Address Bus มทงหมด 20-32 เสน ใชส าหรบสงขอมลเปนสญญาณบอกต าแหนงทอยหรอแอดเดรสในหนวยความจ า จ านวนเสนของ Address Bus จะบอกถงความสามารถในการอางถงหนวยความจ า ซงจะแตกตางกนไปตามซพยแตละรน เชน 8088 ม Address Bus 20 เสน ดงนนจะอางถงหนวยความจ าไดขนาด 220 หรอ 1 เมกะไบต สวน 80286 ม 24 เสน จะอางถงหนวยความจ าไดขนาด 224 หรอ 16 เมกะไบต เปนตน

ห น า | 99

ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

Processor

Address bus

Data bus

Control bus

Memory

I/O

- Control Bus ใชส าหรบสงสญญาณควบคมพนฐานเพอระบวาใหอปกรณทจะไดรบขอมลใน Data Bus นนจดการอยางไรกบขอมลทไดรบ

5.5 ประเภทของระบบบส

บสทเชอมตอระหวางอปกรณตาง ๆ เพอใชในการตดตอสอสารนน โดยหลก ๆ แลวมอย 3 ประเภทดวยกน ไดแก Address bus, Data bus และ Control bus

ภาพท 5.1 แสดงโครงสรางของบส

5.5.1 ประเภทของระบบบสแบงตามบสทเชอมตอระหวางอปกรณตาง ๆ เพอใชในการตดตอสอสาร 1) แอดเดรสบส (Address Bus)

แอดเดรสบส หรอบสต าแหนง ออกแบบมาเพอเปนแหลงเกบ (Source and Destination) ขอมลในดาตาบสทจะใชสงต าแหนงขอมลทตองการไปยงหนวยความจ า เชน ในกรณทซพยตองการอานเวรด (8, 16 หรอ 32 บต) ของขอมลจากหนวยความจ าจะตองมการก าหนดต าแหนง (Address) ของเวรดบนแอดเดรสบสกอน

ขนาดของแอดเดรสบสจะเปนตวก าหนดขนาดความจของหนวยความจ าในระบบ กลาวคอในกรณทโปรเซสเซอรมเสนแอดเดรสจ านวนมาก ยอมท าใหโปรเซสเซอรนนสามารถอางองหนวยความจ าในปรมาณมากดวย เชน โปรเซสเซอร 8088 จะมจ านวนแอดเดรส ขนาด 20 เสน จงท าใหมองเหนหนวยความจ า

เพยง 1 เมกะไบต (220

) ในขณะทโปรเซสเซอรเพนเทยมจะมจ านวนแอดเดรสขนาด 32 เสน ท าใหสามารถอางองหนวยความจ าไดถง 4 กกะไบต นอกจากแอดเดรสบสจะใชก าหนดความจของหนวยความจ าแลว แลวยงใชระบต าแหนง I/O พอรตดวย

ห น า | 100

ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

2) ดาตาบส (Data Bus) ดาตาบส หรอบสขอมล จะท าหนาทในการก าหนดเสนทางการเคลอนยายหรอรบสงขอมล

ระหวางโมดลในระบบ ตามปกตแลวดาตาบส จะมจ านวนเทากบ 8, 16 หรอ 32 เสน จ านวนของเสนดงกลาวจะอางองถงความกวางของชองสญญาณ (Bandwidth) ในดาตาบส เพราะวาในแตละเสนจะเกบขอมลไดเพยง 1 บตในหนงชวงเวลา จ านวนของเสนจะเปนตวก าหนดวาจะมจ านวนบตเทาไรทสามารถสงไดในชวงเวลาหนง ๆ ดงนน ขนาดความกวางของดาตาบส จงถอเปนปจจยหลกในการพจารณาถงประสทธภาพโดยรวมของระบบดวย ดงตวอยางเชน ถาขนาดความกวางของดาตาบสเทากบ 8 บต โดยทค าสงมความยาว 16 บต นนหมายความวาซพยจะตองท าการแอกเซสหนวยความจ า 2 รอบ ตอหนงค าสง ดงนน หากดาตาบส มแบนดวธสงยอมสามารถสงขอมลไดมากขนนนเอง เชน บสทมแบนดวธ 32 บต กจะสงขอมลไดทละ 32 บต ซงสงผลใหการโอนถายขอมลในระบบมความรวดเรวขน

3) คอนโทรลบส (Control Bus) คอนโทรลบส หรอบสควบคม จะใชในการควบคมการแอกเซสการใชงานดาตาบส และ

แอดเดรสบสตองเปนทเขาใจวาระบบบสนนจะเปนเสนทางทใชรบสงขอมลรวมกน ดงนนคอนโทรลบสจงตองท าการควบคมสญญาณสงทงค าสง (Command) และเวลา (Timing) ระหวางโมดลในระบบ โดยทสญญาณ Timing จะเปนตวบงชขอมลและต าแหนง ในขณะทสญญาณ Command จะเปนตวระบการปฏบตงาน

5.5.2 ประเภทของระบบบสแบงตามจ านวนสายน าสญญาณและเทคโนโลย 5.5.2.1 บส 8 บต ขอมลจะถกสงไปยง Adapter Card และอปกรณตาง ๆ ทางบส ผานชดสาย

น าสญญาณชนด 8 เสน 5.5.2.2 ไอซา (ISA : Industry Standard Architecture) คอ เทคโนโลยท เปนมาตรฐาน

เกยวกบบสทใชในเครองคอมพวเตอรของ IBM จะมความเรวตงแต 8-12 เมกะเฮรตซ ใชไดกบชปความเรว 12 MHz หรอชปรน 386SX ความเรว 16 MHz แตหลงจากชป 386DX ซงระบบบสขอมลเปน 32 บต มาตรฐานบสชนด ISA กเรมไมเหมาะแลวเพราะตองสงถง 2 ครงเพอใหไดขอมล 32 บต

ISA คอความเรวในการถายโอนขอมลภายในคอมพวเตอร และมระดบการรบกวนของสญญาณลดลง นอกจากนยงก าหนดคาไดดวยซอฟตแวร ดวยการรนโปรแกรมซงสะดวกมาก ขอดของมนคอ ท าใหอปกรณตาง ๆ หรอการดเสรมตาง ๆ สามารถพดคยกนไดโดยตรงโดยไมตองผานซพย เชน ขณะทซพยก าลงค านวณอย หนวยความจ ากบฮารดดสกอาจตดตอสอสารสงขอมลกนเองไดโดยตรง

ห น า | 101

ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

ภาพท 5.2 แสดงบสไอซา และ บสพซไอ

5.5.2.3 บสไมโครแชแนล (MCA : Micro Channel Architecture) ซงเปนเทคโนโลยเฉพาะของ IBM สงทเหนอกวาทง IBM และ COMPAQ นนเปนคแขงทางการคากน ดงนนเรองทจะให COMPAQ อยเหนอตนเองส าหรบ IBM นนเปนไปไมได ทาง IBM จงไดออกมาตรฐานระบบบสของตนใหม เรยกวา MICRO CHANNEL AECHITECTURE หรอ MCA เมอระบบบสไดมการแขงกนกนขน แนนอนวาระบบทถกน ามาเปรยบเทยบ คอ ISA ซงกมการจบตามองวาทาง IBM นนจะหาทางแกไขจดออนของ ISA BUS ของตนอยางไร ซงวศวกรของทาง IBM นนมองในมมทแตกตางจากคนอน ๆ เมอ INTEL ไดเปด CPU ของตนรน 80386 ซงเปน CPU ขนาด 32 บต ทสามารถอางต าแหนงหนวยความจ าไดมากถง 4 กกะไบต โดยมความเรวเรมตนท 16 MHz ซง ISA BUS ดจะไมเหมาะแลวกบ CPU ระดบน บรรดาผใชพซตางกมองกนวาทางออกทดคอ ควรจะมระบบบสใหมทสามารถรองรบในจดนได จากการทวศวกรของ IBM มองในจดทแตกตางจากคนอน ๆ ทวไป เพราะแตเดมนน IBM จบตลาดเมนเฟรมมากอน ท าใหวศวกร IBM ถนดกบเมนเฟรมมากกวา ท าใหวศวกรเหลานนมองวา PC กควรจะท างานแบบหลาย ๆ Task พรอม ๆ กนได (Multiple Task) ประกอบกบ IBM ตองการทจะใหภาพพจนเมนเฟรมของตน ดมประสทธภาพสงกวาพซ จงไมคอยไดเพมหรอเปลยนแปลงขดความสามารถใหกบระบบบสใหมใหเดนกวาเดมมากนก

1) จดเดนของ MCA - MCA นนใชตวควบคมบสของตวเองแยกจากซพย เรยกวา Central Arbitration

Point และการสงผานขอมลท าโดยผานระบบทเรยกวา Bus Master ซงชวยใหการสงผานขอมลระหวาง การดตาง ๆ กบหนวยความจ าหลกท าไดอยางรวดเรว และยงชวยในการสงผานขอมลระหวางการดอกดวย

ห น า | 102

ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

- สามารถก าหนดคาตาง ๆ ทง IRO, DMA, PORT ผานทางซอฟตแวรได โดยไมตองไปยงเกยวกบจมเปอรหรอ Dirswitch บนการดเลย โดยคาตาง ๆ สามารถเซตผานทางโปรแกรมเพยงตวเดยวกสามารถเซตไดกบทก ๆ การดทใชกบ MCA

- สามารถแชร IRQ รวมกนได ซงนเปนปญหาส าคญเรองหนง เพราะ IRQ มจ านวนจ ากด แตกอยากมการดเพมมาก ๆ IRQ กอาจไมเพยงพอ MCA สามารถแชรการใชงาน IRQ รวมกนระหวางการดอน ๆ ได

- ท างานท 10 MHz สนบสนนเสนทางขอมลทง 16 บต และ 32 บต ซงสามารถใหอตราการสงถายขอมลไดสงสดถง 20 เมกะไบตตอวนาท และดวยความกวางของเสนทางต าแหนงของ 32 บต กสามารถอางต าแหนงบนหนวยความจ าไดถง 4 กกะไบต

2) จดดอยของ MCA - ความไมเขากนกบ ISA BUS เพราะ IBM นนไดออกแบบ MCA มาใหมทงหมด

ท าใหไมเขากนกบ ISA เลยแมแตนอย แนนอนระบบบสแบบ MCA นไดน ามาใชบน IBM PS/2 ของ IBM เอง ดงนนในเครอง PS/2 นกจะไมม ISA และ Card ISA กไมสามารถน ามาใชกบ PS/2 ไดนเปนปญหาส าคญ

- ปญหาทหนกสดคอ ทาง IBM นนไดจดลขสทธในเรองของ MCA เอาไวดวย ดงนนผทจะผลตการดแบบ MCA เพอมาใชกบบสแบบ MCA ของตนกตองเสยคาลขสทธใหดวย (เปนเงน 5% ของรายไดจากการขายการดนน) ตอมาภายหลงไดมการเพมขดความสามารถเขาไปอกคอ เรองของ Streaming Data Mode ซงท าใหใชเสนทางขอมลไดถง 64 บต และสามารถเพมอตราการสงผานขอมลไดถง 80 M/s และยงไดเพมสญญาณนาฬกาไปเปน 20 MHz ซงจะสามารถท าใหอตราสงถายขอมลสงสดท 160 M/s ดวย

5.5.2.4 บสอซา (EISA : Extended Industry Standard Architecture) เปนบสทสรางขนจากกลมผขาย 9 บรษท น าโดยบรษท COMPAG สรางขนเพอสกบสถาปตยกรรมไมโครแซลแนลของ IBM

EISA นนใชพนฐานหลกมาจาก ISA แตไดเพมขดความสามารถบางอยางขน ซงบางอยางกพฒนามาจาก MCA ดวย ซ ายงเขากนไดกบ ระบบ ISA รนเกาดวย และเสยคาลขสทธนอยกวาทจะตองจาย IBM อกดวย

บส EISA รนท 8 MHz แตออกแบบใหกวางกวา 32 บต หมายความวา แบนดวดธ ของมนเปน 33 MHz ตอวนาท ผานบสภายใตเงอนไขทดทสด

บส EISA มปญหาการแอดเดรส และปญหาหนงทท าใหเลกพฒนาอปกรณไมโครแแซลเนล คอการคอมแพตทเบลยอนหลงคอ ถาซอคอมพวเตอรใหมแบบไมโครแซลเนลจาก IBM เราจะตองซอการดอปกรณพวงตอเปนรน MCA ทงหมด ซงรวมถงคอนโทรลเลอรของดสก การดแสดงผลโมเดม และอน ๆในทางตรงกนขาม ขอก าหนดของ EISA จะเรยกใชคอนเนกเตอรทยอมรบการด EISA หรอการด ISA อนญาตใหมการ

ห น า | 103

ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

เปลยนแปลงอปกรณบางตว หรอทงหมดของเครองเกามาเครองใหมได สลอตของ EISA จะท าจากพลาสตกสน าตาล

1) จดเดนของบสอซา - ใชเสนทางขอมลขนาด 32 บต ซงท าใหมอตราการสงผานขอมลไดถง 33 เมกะ

ไบตตอวนาท - อางหนวยความจ าไดถง 4 กกะไบต ดงเอาความสามารถเดน ๆ ทง Bus

Mastering, Automated Setup และ Interrupt Sharing จาก MCA และพฒนามาเปนแบบฉบบของตน ดงนนจงสามารถปรบแตงคาตาง ๆ ทง IRQ, DMA และ PORT ผานทางซอฟตแวร โดยไมตองไปย งเกยวกบจมเปอรหรอ DIPSWITCH ได

- ไมมการเพม IRQ และ DMA เพราะใชรวมกนได 2) จดดอยของบสอซา

- ใชสญญาณนาฬกาท 8.33 MHz เทานน แตทตองใชเพยงเทานกเพอคงความเขากนไดกบระบบ ISA แบบเกา

- เมอ IBM เหนเชนนน จงไดท าการเพม Feature ใหกบ MCA ซงท าใหอตราการสงถายขอมลเพมไดถง 160 M/s และทาง WATCHZONE ไดท าการพฒนา EISA ขนเปน EISA-2 ซงมอตราการสงถายถง 132 M/s ซงเปนเทคโนโลยทพฒนาเพอสกบ MCA ของไอบเอม ซงพยายามจะท าประสทธภาพใหเทยบเทากบ IBM แตขอเสยของมนคอ มความเรวแค 20 MHz ท าให CPU ทมความเรวสงกวามาก ตองเขาถงหนวยความจ าดวยความเรวต าไปดวย (เพราะการเขาถงหนวยความจ าของซพยตองผานบส ) จงท าใหบสประเภทนไมคอยไดรบความนยม ภาพท 5.3 แสดงบสอซา

ห น า | 104

ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

5.5.2.5 บสวซา (VESA Local Bus : VL BUS) มขอดเรองความเรว แตยงไมมมาตรฐานแนนอน ผผลตบางรายออกแบบสลอตความเรวสงใหกบเมนบอรดเพอใชส าหรบการดหนวยความจ าเทานน นนกคอ เปนโลคอลบสหรอบสเฉพาะทท าใหเกดปญหาเรองความไมเขากน

VL BUS มขนาดบสขอมลขนาด 32 บต การตดตอระหวางซพยจะตดตอโดยตรงไมผานคอนโทรลเลอร ดงนนจงมความเรวคอนขางสงถง 133-148 เมกะไบตตอวนาท แมวาแตแรกจะเนนไปทตองเปนการดแสดงผลแตกสามารถใชไดกบการดเพมขยายอน ๆ ทตรงตามมาตรฐานได เชน Lan Card หรอการดควบคม Disk Control ภาพท 5.4 แสดงบสวซา

5.5.2.6 บสพซไอ (PCI : Peripheral Component Interconnect) เปน Local Bus ชนดหนง ค าวา Local Bus

หมายถงระบบบสทม เสนสายสญญาณท เชอมตอกนโดยตรงระหวางบสของโปรเซสเซอรกบ Local Bus อตราความเรวรวมทงขนาดของบตขอมลจงเทากบโปรเซสเซอร อยางไรกด PCI Bus ไมไดเชอมตอโดยตรงกบบสของโปรเซสเซอรเหมอนกนกบ Local Bus ระบบอน เชน VESA Bus แตเชอมตอผานชดของ PCI Chip Set ซงกมขอดคอ ไมดงกระแสไฟจากเสนสญญาณของโปรเซสเซอรบส ท าใหสามารถมจ านวนของ PCI Slot ไดมากกวา VESA Local Bus สวนขนาดของบตขอมลทใชสอสารกนระหวาง PCI I/O การด กบโปรเซสเซอรจะมขนาด 32 บต ซงจะลดปญหาคอขวดในสวนนลงได แตกยงพบปญหาคอขวดอยบางนนคอเรองของความเรวการท างานท 33.3 MHz

อตราความเรวในการรบสงขอมลบน PCI Bus สามารถค านวณไดดงน 33 MHz * 32 bit = 1,056 Mbit/Sec 1,056 Mbit/Sec หารดวย 8 = 132 Mb/Sec

ห น า | 105

ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

หากเปนระบบ PCI ขนาด 64 บต เราจะไดความเรวเพมขนเปน 2 เทา หรอประมาณ 264 Mb/Sec ซงเหมาะสมกบงานทเกยวของกบกราฟกและระบบมลตมเดย

คณลกษณะทส าคญของบสพซไอมดงน 1) มอตราความเรว 2 แบบคอ

- มาตรฐาน 2.0 ท างานทความเรว 30 - 33 MHz - มาตรฐาน 2.1 ท างานทความเรว 66 MHz ปจจบนเมนบอรดทวไปใชมาตรฐาน PCI 2.2 ทสามารถตดตงไดถง 5 slots และ

สามารถรองรบการท างานของ PCI Card แบบ Bus Master เชน SCSI หรอ LAN Card (Bus Master เปนระบบสงเสรมการถายเทขอมลความเรวสง โดยไมใชระบบ DMA บนเมนบอรด ซงหมายความวาภายใตการสอสารขอมลดวยระบบ Bus Master น โพรเซสเซอรยงสามารถท างานตดตอกบโลกภายนอก เชนแคชได)

2) สามารถถายเทขอมลในรปแบบของ Burst Mode ทไมมรปแบบทจ ากดตายตว Burst Mode หมายถง รปแบบการขนสงขอมล ลกษณะเปนกลมทพรงพรออกมา

อยางตอเนองจ านวนหนง ไมมรปแบบทจ ากดตายตว หมายถง ขนาดของขอมลทสงถายกนมขนาดไมแนนอน

และการถายเทขอมลแบบนสามารถเกดขนไดอยางตอเนองทกรอบของจงหวะสญญาณนาฬกา (Clock Cycle) 3) PCI Bus มอย 2 แบบคอ แบบทใชแรงดนไฟ +3.3v (32 bit PC) และ +5v ส าหรบ

คอมพวเตอรทใชซพยแบบ RISC เชน Alpha 4) ใชเทคนคการท างานแบบมลตเพลกซส าหรบแอดเดรสหรอดาตา เพอลดขนาด

จ านวนของขาสญญาณบน PCI Slot 5) เปนระบบ Plug and Play หมายความวามระบบการจดตงคาคอนฟเกอเรชน

ในทางฮารดแวรโดยอตโนมต ท าใหอปกรณ PCI ไมจ าเปนตองมจมเปอร หรอสวตชเลก ๆ เพอตงคาหลบหลกการแยงใชอนเทอรรพทระหวางกน

6) มระบบ Write Posting และ Read Prefetching ระบบ Write Posting และ Read Prefetching หมายถง การเตรยมเขยนขอมล

ค าสงไวลวงหนา รวมทงการเตรยมการอานขอมลค าสงไวลวงหนา เปนการประหยดเวลาทใชเพอเตรยมการอาน/เขยนค าสงตอไป

7) สามารถจดตงคอนฟเกอเรชนไดในทางซอฟทแวร ซงกคอ การจดตงแผน BIOS Setup

8) เปนระบบบสทไมขนกบโพรเซสเซอร 9) สามารถท างานแบบ Concurrent Bus PCI ได หมายถง PCI Card ทตดตงตาม

สลอตตาง ๆ สามารถท างานพรอมกนในเวลาเดยวกนได ซงผดกบระบบบสแบบเกา ๆ ทมเพยงการดเดยว

ห น า | 106

ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

ท างานไดในขณะนน ดวยเหตนระบบ PCI Bus จงเหมาะส าหรบงานประเภทมลตมเดยโดยเฉพาะ Video Conference

10) ระบบ PCI Bus ประกอบดวยชปเซตทท าหนาทเปนตวสะพาน (Bridge) เชอมระหวางโพรเซสเซอรกบ PCI Expansion Slot ซงชปเซตนประกอบดวยชป 2 ตวไดแก

- North Bridge ท าหนาทเปนตวเชอมตอและประสานงานการสอสารระหวางโพรเซสเซอรและหนวยความจ าตาง ๆ รวมทงเปนสะพานเชอมตอกนกบชปเซตอกตวหนง

- South Bridge เปนตวทดแลเกยวกบ I/O ตาง ๆ 11) อปกรณทถกออกแบบมาใหใชกบ PCI Bus จะใชเวลาการเขาถง (Access) ต า

(Low Latency) ลดเวลาจากการทอปกรณ PCI ตองรอคอยเพอใหไดสทธทจะเขาสการท างานในระบบ หลงจากทสงสญญาณทเปนค าขอออกไปเรยบรอยแลว ในสวนของ Intel เปนบสชนด 64 บต สบเนองจากขอเสยของ VESA ซงมสลอตส าหรบใสการดเพยง 3 สลอต ท าใหมขอจ ากดในการใสการดเพมขยาย ยงไปกวานนคอไมสามารถรองรบซพยแบบ Pentium ซงตองการบสแบบ 64 บต Intel จงไดออกแบบ PCI Bus ออกมา เพอใหสามารถรบสงขอมลไดทงแบบ 32 และ 64 บต บสพซไอสนบสนนการท างานแบบ Plug and Play หรอเสยบการดเพมขยายแลวใชงานไดเลยโดยไมตองก าหนดคาหรอตดตงไดรวเวอรอก ภาพท 5.5 แสดงบสพซไอ

ห น า | 107

ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

ภาพท 5.6 แสดงการเชอมตออปกรณกบบสพซไอ บนเครองตงโตะ ภาพท 5.7 แสดงการเชอมตออปกรณกบบสพซไอ บนเครองเซรฟเวอร

5.5.2.7 บสพซเอมไอเอ (PCMIA Bus) ส ร า ง ข น ต า ม ม า ต ร ฐ า น ข อ ง PCMIA (Personal Computer Memory Card

International Association) เพอใชกบคอมพวเตอรโนตบค ซงรองรบบสขอมลชนด 16 บต ความเรวบสไมเกน 33 MHz ขณะทแอดเดรสบสอางองต าแหนงหนวยความจ าทงหมดเปนชนด 26 บต ดงนนจงอางองหนวยความจ าไดสงสดเพยง 64 เมกะไบต ขอดของการดเหลานคอ มขนาดเลกเทากบบตรเครดต ใชกบการด

ห น า | 108

ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

แบบตาง ๆ เชน การดเครอขาย การดบางรนจะตดตงระบบการท างานใหโดยอตโนมตเมอมการเสยบการดเขาหรอดงออก ภาพท 5.8 แสดงบสพซเอมไอเอ

5.5.2.8 บสแบบเอจพ (AGP : Accelerated Graphic Port Bus) ถกออกแบบมาเพอเพมประสทธภาพในสวนของวงจรชวยประมวลผลภาพและกราฟก

โดยเฉพาะ เนองจากในชวงทบสแบบพซไอก าลงไดรบความนยมอยางสงอยนนการดตอเพมขยายตาง ๆ ทผลตออกมาตางกถกออกแบบมาเพอใชกบชองเสยบสลอตแบบ PCI ทงนน รวมทงการดจอกเชนเดยวกน ท าใหบสแบบ PCI ตองท างานอยางหนก ท าใหประสทธภาพโดยรวมของเครองคอมพวเตอรไมสงอยางทควรจะเปน จงมการคดคนบสแบบ AGP ขนมาเพอแบงเบาภาระในการรบสงขอมลในสวนน และบสเอจพยงมความสามารถในการรบสงขอมลไดสงกวาบสแบบพซไออกดวย

บส AGP ปรากฎตวใหเหนในยคของซพย Pentium II โดยทางบรษท Intel มนโยบายทจะใหเมนบอรดแบบ Socket 7 หมดไปจากทองตลาด โดยจะแทนทดวยเมนบอรดรนใหม (ในขณะนน) ทมชองเสยบสลอตแบบ AGP แตทางบรษททผลตชปเซตชนน าอยาง VIA และ Ali กสามารถผลตเมนบอรดแบบ Socket 7 ทมชองเสยบสลอตแบบ AGP เชนเดยวกน

จรง ๆ แลวบสแบบ AGP กคอ บสแบบ PCI ทพฒนามาเปนรน 2.1 ทสามารถท างานทความเรว 66 MHz ได ท าใหสามารถรบสงขอมลไดถง 266 MBps และกไดพฒนาขนไปใหสามารถท างานทความเรวสองเทาของความเรวเดมทเรยกกนวา AGP 2X ท าใหประสทธภาพในการรบสงขอมลเพมขนเปน 533 MHz และในตนปค.ศ.2000 กไดพบกบบส AGP ทท างานไดเปน 4 เทาของความเรวเดม หรอทเราเรยกกนวา AGP 4X ในทสดดวยการพฒนาอยางรวดเรวท าใหกลางป ค.ศ.2002 กไดมเมนบอรดทสนบสนน AGP 8X

ห น า | 109

ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

เนองจากบสแบบ AGP มความเรวทสง และดวยสถาปตยกรรมทออกแบบมาเปนพเศษส าหรบงานทรองรบการรบสงขอมลมาก ๆ โดยเฉพาะ ท าใหในเมนบอรดทกรนจะมบสหรอชองเสยบสลอตแบบ AGP เพยงแคชองเดยวเทานน และกลายมาเปนมาตรฐานบสส าหรบการดจอหรอกราฟกการดในพซทกเครองจนถงปจจบน ภาพท 5.9 แสดงบส AGP ภาพท 5.10 แสดงการเชอมตอของ AGP

5.6 การถายโอนขอมล

อนเตอรเฟส (Interface) คอรปแบบของการเชอมตอของอปกรณ เพอใหอปกรณทงสองชนดสามารถสอสารหรอถายโอนขอมลระหวางกนได เชน สลอตแบบ PCI กจะตองใชงานรวมกบการดทมอนเตอรเฟสแบบ PCI เทานน จะน าการดทมอนเตอรเฟสไมตรงกนมาใชไมได จากตวอยางนเปนอนเตอรเฟสทอยภายในเครอง

ห น า | 110

ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

ส าหรบอนเตอรเฟสทอยภายนอกเครองกจะอยทบรเวณดานหลงเครองคอมพวเตอร ซงจะพบวามคอนเนกเตอรตาง ๆ มากมายทงแบบ Parallel, Serial, USB และ PS/2 ภาพท 5.11 แสดง Connector แบบ Parallel, Serial, USB และ PS/2

ในปจจบนไมเพยงแตเราจะตออปกรณตาง ๆ เขากบคอมพวเตอรเปนจ านวนมากมาย ไมวาจะเปนเครองพมพ สแกนเนอร กลองดจทล และอปกรณอน ๆ อกมากมาย อนเทอรเฟสหลกทพบเหนกนอยเปนประจ าไดแก

5.6.1 พอรต PS/2 พอรต PS/2 มไวเพอการใชงานกบคยบอรดและเมาสโดยเฉพาะ ซงถงแมวาพอรตทงสองจะม

หนาตาเหมอนกน แตกไมสามารถสลบเปลยนการใชงานได พอรตส าหรบตอกบคยบอรดซงสวนใหญถกตดตงมากบเมนบอรด เรยกหวตอแบบนวา Din ซงม

ลกษณะเปนหวกลมใหญ ๆ ตอมาทางบรษท IBM ไดสรางมาตรฐานของหวตอของคยบอรดขนมาเรยกวา PS/2 ซงเปลยนขนาดชองใหเลกลงมา แตโครงสรางภายในยงคงลกษณะเดม ภาพท 5.12 แสดง Connector แบบ DIN ทใชกบเมนบอรดแบบ AT และ Connector แบบ PS/2

ห น า | 111

ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

บนเมนบอรดในปจจบนนมกจะมพอรตส าหรบตอกบเมาสแบบ PS/2 มาใหดวย ซงจะมลกษณะเดยวกบพอรต PS/2 ทใชกบคยบอรด จงมกจะท าใหผใชสบสนอยบอย ๆ จงตองคอยสงเกตสญลกษณทอยขาง ๆ ชองของพอรต PS/2 ของทงเมาสและคยบอรดใหด หรอจะสงเกตจากสทชองเสยบโดยใหดวาสตรงกน โดยสวนใหญแลวสมวงมกใชแทนชองเสยบคยบอรด สวนสเขยวมกจะเปนชองเสยบเมาส ภาพท 5.13 แสดงชองเสยบคยบอรด และชองเสยบเมาส

5.6.2 พอรต RJ-45 เปนจดเชอมตอระหวางสายเนตเวรคกบระบบเครอขาย ซงเมนบอรดในยคหลงมกจะมมาใหดวย

เสมอเพอความสะดวก ไมตองหาซอการดเนตเวรคมาเพมภายหลง ความเรวในการสงถายขอมลของพอรต RJ-45 จะเทากบในการดเนตเวรคทวไปคอ 100 Mbps ภาพท 5.14 แสดง RJ-45 LAN Jack

ห น า | 112

ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

5.6.3 พอรตอนกรม (Serial Port) พอรตอนกรม หรอทมกเรยกวา Serial Port มชอเรยกอกชอหนงวา RS-232C และทเรยกวาเปน

การสงขอมลแบบอนกรมหมายถง ในหนงครงของการอานขอมลจากอปกรณจะกระท าครงละ 1 บตเทานน แตทสามารถรบสงขอมลไดมาก ๆ เพราะใชความถหรอจ านวนครงทมากขนในหนงหนวยเวลา โดยในสมยกอน Serial Port ตองซอเปนการดมาเสยบในสลอตของเครองเพม แตในปจจบนนผผลตเมนบอรดไดน า Serial Port นมาประกอบเปนสวนหนงของเมนบอรดแลว บางครงเราอาจจะเหน Serial Port แบบ 25pin ซงเปนแบบเกา เพราะในปจจบน Serial Port สวนใหญเปนแบบ 9pin หมดแลว แตถงอยางนนกยงมสายแปลงจากพอรต 25pin ใหเปนแบบ 9pin

คอมพวเตอรสวนใหญจะม Serial Port แบบ 9pin มาใหใชงาน 2 ชอง โดย Serial Port จะเปนจดเชอมตอมาตรฐานส าหรบตอกบอปกรณตอพวง เชน เมาสแบบ Serial หรอจะเปนโมเดมแบบ Serial โดยการเชอมตอแบบนจะมความเรวในการเชอมตอชากวา Parallel Port แตอปกรณทใช Parallel Port จะมราคาแพงกวาและจะตองใชสายสญญาณมากกวาการสงขอมลทาง Serial Port นนในคอมพวเตอรจะใชมาตรฐาน RS-232 ซงเปนมาตรฐานในการสงขอมลระยะทางไมเกน 15 เมตร ภาพท 5.15 แสดง Serial Port

Serial Port จะ ใช ช ปควบค มแบบ พ เศษ ได แก ช ป UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) โดยชป UART จะน าสญญาณทสงออกมาจากบสระบบของเครองคอมพวเตอร ซงจะเปนแบบ Parallel มาแปลงใหเปนแบบ Serial แลวจงสงออกไปทาง Serial Port นอกจากนชป UART ยงเปนเหมอนกบบฟเฟอรอกดวย (เปนทพกขอมลแบบชวคราว ซงเปนขอมลทพรอมจะสงออกไปท Serial Port) ชวยใหการสงขอมลท าไดเรวขน โดยจะมขนาดตงแต 16-64 กโลไบต Serial Port จะมอตราการถายโอนขอมลสงสดท 115 kbps นอกจากนยงม Serial Port ความเรวสงเชน Enhanced Serial Port (ESP) และ Super Enhanced Serial Port (Super ESP) ซงมอตราการถายโอนขอมลไดสงถง 460 kbps

ห น า | 113

ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

ภาพท 5.16 แสดงชป 16550D UART แบบ Dual Inline Package (DIP) 40pin ภาพท 5.17 แสดงการด Dual Serial Port แบบ 9pin และแบบ 25pin

5.6.4 พอรตขนาน (Parallel Port) พอรตขนาน หรอทมกเรยกวา LPT Port สามารถรบสงขอมลในลกษณะ Parallel ได ซงท าให

สามารถสงขอมลไดครงละมาก ๆ สวนใหญแลวจะพบวาเครองพมพเกอบทกรนจะใชพอรตดงกลาวน นอกจากเครองพมพแลวกยงมอปกรณอกหลายประเภทดวยกนทใชพอรตขนาน อยางเชน สแกนเนอร ฮารดดสก แบบตดตงภายนอก Zip Drive และ Tape Drive

ห น า | 114

ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

ภาพท 5.18 แสดง Parallel Port หลงเครองคอมพวเตอร

พอรตขนานถกพฒนาโดยบรษท IBM เพอเปนชองทางในการตอเครองพมพเขากบเครองคอมพวเตอร ซงในขณะททาง IBM ก าลงออกแบบอยนนกไดมบรษทผผลตเครองพมพทขายดในตอนนนรายหนงคอ Centronics ไดใชพอรตแบบ 36 ขา ส าหรบเชอตอคอมพวเตอรเขากบเครองพมพ แตทาง IBM ตดสนใจไมสรางพอรตทมอนเตอรเฟสแบบเดยวกบพอรตเครองพมพของ Centronics และตอมาทางวศวกรของ IBM ไดออกแบบหวตอรปแบบใหมออกมา โดยหวตอนม 25 ขา เรยกวา DB-25 พรอมกบสรางสายเคเบลแบบทใชตอคอมพวเตอรเขากบเครองพมพโดยเฉพาะ หลงจากนนผผลตเครองพมพรายอน ๆ กยกเลกการใชอนเตอรเฟสของ Centronics ทนท แลวหนมาสนบสนนอนเตอรเฟสแบบ DB-25 ซงกคอพอรตขนานหรอ Parallel Port ทใชงานกนอยทกวนน

เมอเครองคอมพวเตอรมการสงขอมลไปยงเครองพมพหรออปกรณชนดอนทใชพอรตขนาน จะสงขอมลไดครงละ 8bit (1byte) โดยขอมลทง 8bit นจะถกสงแบบขนานกนไปเหมอนการเดนเรยงแถวแบบหนากระดานซงตรงขามกบการท างานของพอรตอนกรม (Serial Port) ทจะสงขอมล 8bit โดยน าแตละบตมาเรยงตอกนเปนแถวตอนแลวสงไปเปนชด มาตรฐานของพอรตขนานสามารถสงขอมลได 50-100 กโลไบตตอวนาท

มาตรฐานของ Parallel Port (SPP/EPP/ECP) ประมาณปค.ศ.1980 เปนชวงทเรมมการแพรหลายของคอมพวเตอรขนาดเลก ส าหรบใชงานท

บานหรอส านกงานมากขน ในตอนนนคอนเนกเตอรของเครองพมพหรอพลอตเตอรจะใช Parallel Port ทเปนมาตรฐานของบรษท Centronics ซงเปนผผลตเครองพมพทไดรบความนยมอยในขณะนนเรยกวา Standard Parallel Port : SPP

ตอมาในปค.ศ.1991 ไดเกดความรวมมอกนของ 3 บรษทคอ Intel, Xircom และ Zenith ซงไดออกแบบ Parallel Port ทเปนมาตรฐานใหมขนมาเรยกวา EPP Enhanced Parallel Port : EPP ซงมอตรา

ห น า | 115

ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

การถายโอนขอมล 500 KB/s จนถง 2 MB/s ซงเปนอตราการถายโอนขอมลทสงเกนกวาจะน ามาใชในเครองพมพ แตจะเหมาะกบอปกรณเกบขอมลทตองการอตราการถายโอนขอมลสง ๆ มากกวา

อก 1 ปตอมา บรษท Microsoft และ Hewlett Packard ไดรวมกนสรางมาตรฐานของตนเองขนมาอก โดยมงทจะออกแบบมาเพอเพมความเรวและฟงกชนการท างานของเครองพมพเรยกวา Extended Capabilities Port : ECP ซงมอตราการถายโอนขอมล 2,000 KB/s

5.6.5 พอรตอนฟราเรด (IrDA) พอรตอนฟราเรดหรอพอรต IrDA เปนพอรตทชวยใหคอมพวเตอรสามารถสอสารกบอปกรณท

สนบสนนอนฟราเรดไดโดยไมตองตอสายเชน คยบอรด หรอเมาสแบบอนฟราเรด หรอจะเปนการเชอมการท างานกบอปกรณพกพาเชน ปาลม

สญญาณอนฟราเรดจะถกสงออกไปคลาย ๆ กบล าแสงเลก ๆ ยงเปนเสนตรง ดงนนเวลาทจะมการสงขอมลตวรบและตวสงจะตองอยในแนวทางของสญญาณโดยตรง สญญาณอนฟราเรดไมสามารถทจะทะลทะลวงวตถใด ๆ ไดนอกจากผนงกนหอง สญญาณอนฟราเรดสามารถถายโอนขอมลทงรบและสงไดในอตรา 75 Kbps ดวยระยะหางระหวางตวรบและตวสงไมเกน 5 เมตร เราจะไมพบพอรตอนฟราเรดทดานหลงของคอมพวเตอรเพราะโดยมากแลวมนจะอยภายในเครอง แลวจะมสายสญญาณตอเขาทเมนบอรด

5.6.6 พอรต USB (Universal Serial Bus) มาตรฐาน USB (Universal Serial Bus) ไดเกดมาในชวงปค.ศ.1995-1996 หลงจากททาง Intel,

Compaq, Microsoft และ NEC ไดตกลงกนในเรองของรายละเอยดของมาตรฐานการเชอมตอนเปนขนสดทาย สงผลใหการเชอมตอดวย USB ไดเขามาแทนทการเชอมตอความเรวต าทมอยในมาตรฐานเดมคอ พอรตอนกรม (Serial Port) และพอรตขนาน (Parallel Port) ของอปกรณตอพวงทว ๆ ไป

คณสมบตทนาสนใจของพอรต USB 1) ดวยความเรวในการสงถายขอมลสงถง 6 Mbps (6 Megabits/วนาท) และในรนตอมาคอ

USB version 1.1 สามารถสงถายขอมลไดสงถง 12 Mbps ซงถอวาเปนความเรวในการสงถายขอมลระหวางอปกรณและซพยทดในระดบหนง ซงอยางนอยกยงดกวาการสงขอมลโดยผานพอรตอนกรมและพอรตขนานเดม

2) ความงายในการตดตง เพราะในระบบปฏบตการ Windows ตงแต Windows95 OSR2 สามารถสนบสนนอปกรณตอพวงแบบ USB โดยเราสามารถน าอปกรณแบบ USB มาตอเขากบพอรตแบบ USB ทอยขางหลงเครองคอมพวเตอรไดเลยโดยท Windows สามารถตรวจพบอปกรณนนไดทนทพรอมกบตดตงไดรฟเวอรของอปกรณนนใหเลย โดยขนตอนทงหมดนแทบไมตองรสตารทระบบใหมเลย

3) มาตรฐาน USB สามารถตอกบอปกรณตอพวงไดมากถง 127 ตว ไมวาจะเปนการตอแบบโดยตรง หรอตอแบบผานอปกรณ TSB Hubs

ห น า | 116

ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

4) สาย USB มความยาวถง 5 เมตร แตถาเปนกรณทเปนการเขากบ Hubs กสามารถตอไดไกลถง 30 เมตรเลยทเดยว

5) มาตรฐาน USB นนจะขนอยกบความตองการของอปกรณทใชงานดวยวาจะตองการใชงานระดบใด หากเปนอปกรณจ าพวกเมาสหรอคยบอรดกจะตองการอตราการถายโอนขอมลทไมสงนก ในขณะทอปกรณจ าพวกกลองดจตอล อปกรณบนทกขอมลภายนอก กลองถายวดโอแบบดจตอล ฯลฯ จะตองการความเรวในการใชงานแบบสงสดของมาตรฐานการเชอมตอ

6) ในสาย USB จะมสายไฟ 2 เสน ไดแก สาย +5 volt และสาย ground โดยสายทงสองเสนจะพนกนเปนเกลยว สายไฟทอยในสาย USB สามารถรองรบการจายไฟไดถง 500 มลลแอมป ทแรงดนขนาด 5 volt

7) ส าหรบอปกรณทใชไฟต าเชน ไมโครโฟน สามารถรบกระแสไฟไดโดยตรงจากบส แตถาเปนอปกรณทใชไฟมาก ๆ อยางเชนเครองพมพ จะตองมการจายไฟแยกตางหาก

8) อปกรณ USB สวนใหญจะสนบสนนโหมดประหยดพลงงาน (Sleep Mode) ทควบคมจากเครองคอมพวเตอร อปกรณตอพวงทเปนแบบ USB มความสามารถในการท า Hot Swap ได หมายถง เราสามารถถอดอปกรณเหลานนออกจากเครองในขณะทเครองเปดท างานอย และในทางกลบกนเราสามารถใสอปกรณ USB เหลานไดในขณะทเครองเปดท างานอยเชนกน โดยไมตองรสตารทเครอง

9) มการพฒนามาตรฐานของ USB ขนไปอกเรอย ๆ โดยเพมความสามารถและความเรวในการสงถายขอมล

การเชอมตอดวย USB ในปจจบนนเมนบอรดมกจะมพอรตหรอจดเชอมตอแบบ USB มาใหปกตอยแลวเราสามารถน า

USB Port มาใชในการเชอมตอกบอปกรณตอพวงทว ๆ ไปตงแตเมาส คยบอรด หรอโมเดม โดยอปกรณเหลานตองเปนอปกรณประเภท USB Port ซงมแนวโนมวาอปกรณตอพวงใหม ๆ มกจะถกผลตออกมาเปนแบบ USB Port กนมากขน ดวยคณสมบตในดานความเรวในการสงขอมลไดมากกวา Serial Port และสามารถตอพวงอปกรณไดถง 127 ตว ดวยการสนบสนนเปนอยางดของระบบปฏบตการของเครองพซอยางวนโดวส การตดตงอปกรณตอพวงประเภท USB จงท าไดงายและรวดเรว ภาพท 5.19 แสดงชองเสยบ USB Port

ห น า | 117

ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

การใชมาตรฐาน USB ในการเชอมตอนนจะตองใชสายเคเบลเฉพาะ ซงสายเคเบลทใชนนจะเปนมาตรฐานเดยวกนทงหมดโดยจะประกอบดวยตวหวคอนเนกเตอรแบบ A และแบบ B การเชอมตอนนจะใชหวคอนเนกเตอรแบบ A ตอกบพอรต USB (USB Host) ทตดตงอยกบเมนบอรดภายในเครองคอมพวเตอร สวนหวคอนเนกเตอรแบบ B นนจะใชส าหรบเสยบเขากบอปกรณตอพวงโดยตรง ซงจะมพอรตทออกแบบมาโดยเฉพาะส าหรบใชงานกบ USB ภาพท 5.20 แสดงสาย USB ทมตวคอนเนกเตอรแบบ A และแบบ B

นอกจากนยงมอปกรณบางประเภททสามารถตอเขากบพอรต USB ไดเลยโดยไมตองใชสาย USB เชน ThrumDrive แลนการดแบบไรสาย เปนตน

ภาพท 5.21 แสดง ThrumDrive

สายสญญาณ USB ภายในสาย USB จะมฉนวนหมเพอปองกนคลนแมเหลกไฟฟา ท าใหเกดการสงขอมลไมผดพลาด

ภายในสายจะมสายไฟเสนเลก ๆ อยทงหมด 4 เสน โดยมสายสองเสนท าหนาทสงพลงงานจากเครองคอมพวเตอรไปเลยงอปกรณ ไดแก สายสแดงเปนสายไฟ +5 โวลต กบสายสน าตาลเปนสายกราวน โดยสายทง

A

B

ห น า | 118

ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

สองเสนจะถกพนเขาดวยกนเปนเกลยว สวนสายทเหลออกสองเสนจะใชส าหรบโอนถายขอมล ไดแก สายสเหลองและสายสน าเงน โดยสายทงสองเสนจะพนเปนเกลยวเชนเดยวกน ภาพท 5.22 แสดงภายในสาย USB

5.6.7 พอรต Firewire (IEEE 1394) มาตรฐาน IEEE ถกพฒนาขนมาโดยบรษท Apple ตงแตป 1986 ตอมาในป 1995 จงไดชอวา

Firewire ซงเปนมาตรฐานอตสาหกรรม โดยเรมแรกจะใชการเชอมตอนในการโอนถายภาพวดโอคณภาพสง ซงเปนการท างานแบบ Real Time ดวยความเรวตามมาตรฐานนจะท าใหไมเกดความผดพลาดในขณะโอนถายขอมล

Firewire หรอ IEEE 1394 ยอมาจาก Institute of Electrical and Electronics Engineers ซงเปนองคกรสากลทไมหวงผลก าไร มหนาทก าหนดมาตรฐานตาง ๆ ของอปกรณหรอเครองมออเลกทรอนกส เปนผลลพธของการคนควาในเทคโนโลยการสงถายขอมลระหวางอปกรณทมาตอพวงคอมพวเตอรกบตวเครองดวยความเรวทสงถง 400 Mbps ซงเหมาะกบการใชกบอปกรณทมการสงถายขอมลมาก ๆ อยางเชน กลองถายวดโอดจตอลหรออปกรณทางดานมลตมเดยอน ๆ

ดวยความทยงเปนมาตรฐานใหมส าหรบเครองพซอย พอรต Firewire นจงมมาใหเฉพาะเมนบอรดรนใหม ๆ หรออาจจะอยในรปแบบเปนการดสวนขยายแบบ PCI ภาพท 5.23 แสดงชองเชอมตอแบบ Firewire

สแดง

สเหลอง

สน าเงน

สน าตาล

ห น า | 119

ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

คณสมบตของพอรตแบบ Firewire - มความเรวในการสงถายขอมลสงถง 400 Mbps ซงถอวาเปนความเรวทสงมากเมอเทยบกบ

พอรตตออปกรณในแบบอน อยางพวก USB พอรตอนกรม หรอพอรตแบบขนาน - สายเคเบลส าหรบเชอมตอพอรต Firewire และอปกรณ Firewire สามารถใชสายไดยาวถง 5

เมตร หรอประมาณ 14-15 ฟต - อปกรณแบบ Firewire ยงมความสามารถในการท า Hot Plug เชนเดยวกนกบอปกรณแบบ

USB ซงเราสามารถทจะถอดอปกรณนนออกจากพอรตทตออยไดทนทเพอเสยบอปกรณแบบ Firewire เชนเดยวกนเขาไป ระบบปฏบตการวนโดวสตงแต XP ขนไปสามารถตรวจพบอปกรณไดเองทนทโดยไมจ าเปนตองรสตารทเครองใหม

- สามารถน าอปกรณมาตอกนไดเรอย ๆ ไดถง 63 อปกรณพรอม ๆ กน โดยอาจจะผานทาง Firewire Hub หรอตอผานอปกรณตวทเปน Firewire ไปกได

จะเหนไดวามาตรฐาน Firewire นนมความเรวในการถายโอนขอมลถง 33 เทา และใชตอพวงกบอปกรณทสนบสนนมาตรฐานแบบ IEEE 1394

สายสญญาณ Firewire ในสายสญญาณแบบ Firewire จะมสายไฟอย 2 เสน โดยมแรงดนไฟฟาตงแต 4-40 โวลต ท

กระแสไฟสงสด 1.5 แอมป เพอจายจากคอมพวเตอรไปสอปกรณ แตมขอแมวาตองเปนอปกรณทกนไฟไมเกนทก าหนด เชน กลองดจตอล ถาเปนอปกรณทใชก าลงไฟสง ๆ เชน ฮารดดสกชนดตดตงภายนอก กจะตองมเพาเวอรจายไฟตางหาก นอกจากนกยงมสายส าหรบถายโอนขอมลอก 2 ค โดยแตละคกจะพนเปนเกลยว ภาพท 5.24 แสดงสายสญญาณมาตรฐาน Firewire

5.7 มาตรฐานของบส

- มาตรฐานใหมทเขามาแทน USB 1.1 คอ มาตรฐาน USB 2.0 ทมความเรวในการโอนถายขอมลสงกวาถง 40 เทา โดยมความเรวถง 480 Mbps และมาตรฐานนยงมความสามารถเขากบมาตรฐานเดมดวย

ห น า | 120

ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

- มาตรฐาน Firewire เตรยมออก Firewire รนใหม ซงมความเรวในการถายโอนขอมลสงถง 800 Mbps โดยพบไดในเครอง Macintosh

- Bluetooth เปนเทคโนโลยทใชคลนวทยทความถ 2.4 GHz ซงสญญาณสามารถทะลทะลวงวตถทไมใชโลหะได และมระยะในการสงสญญาณประมาณ 10 เมตร สามารถใชเชอมตอการท างานระหวางโทรศพทมอถอ คอมพวเตอร อปกรณพกพา และอปกรณอน ๆ และเมอปค.ศ.1998 เรากไดรจกกบเทคโนโลยการสอสารแบบไรสายตวใหมเมอบรษท Ericsson, IBM, Nokia, Intel และ Toshiba ตางใหการสนบสนนเทคโนโลย Bluetooth ทงสน ดงจะเหนไดจากผลตภณฑของบรษทเหลานตางกรองรบเทคโนโลยดงกลาว ซงในชวงแรก ๆ นนยงไดรบความนยมอยในวงจ ากด โดยเฉพาะกลมผใชอปกรณพกพาเชน ปาลม และโทรศพทมอถอทใชเทคโนโลย Bluetooth ซงอ านวยความสะดวกแกผใชใหสามารถใชงานอนเตอรเนตได

5.8 บทสรป

บส (Bus) หมายถง ชองทางการขนถายขอมลจากอปกรณหนงไปยงอปกรณหนงของระบบคอมพวเตอรเพราะการท างานของระบบคอมพวเตอรนนซพยจะตองอานเอาค าสงหรอโปรแกรมจากหนวยความจ ามาตความและท าตามค าสงนน ๆ ซงในบางครงจะตองอานขอมลจากอปกรณอน ๆ เพอใชประกอบในการท างาน หรอใชในการประมวลผลดวยผลลพธของการประมวลผลกตองสงไปแสดงผลยงจอภาพ หรอเครองพมพ หรออปกรณอน ๆ บสเปนเสนทางหลกของคอมพวเตอรในการเชอมโยงการดขยายทกชนดไปยงไมโครโพรเซสเซอร ซงระบบบสจะประกอบดวย เสนทาง ชปควบคม และสลอตตอขยาย

ชนดเสนทางบสแบงตามสญญาณทสง ไดแก Power bus, Data bus และ Ground bus สวนชนดเสนทางบสแบงตามขอมลทสง ไดแก Data bus, Address bus และ Control bus

อนเตอรเฟส (Interface) คอรปแบบของการเชอมตอของอปกรณ เพอใหอปกรณทงสองชนดสามารถสอสารหรอถายโอนขอมลระหวางกนได เชน สลอตแบบ PCI กจะตองใชงานรวมกบการดทมอนเตอรเฟสแบบ PCI เทานน จะน าการดทมอนเตอรเฟสไมตรงกนมาใชไมได

ส าหรบอนเตอรเฟสทอยภายในเครอง ไดแก สลอตแบบ PCI สวนส าหรบอนเตอรเฟสทอยภายนอกเครองกจะอยทบรเวณดานหลงเครองคอมพวเตอร ซงจะพบวามคอนเนกเตอรตาง ๆ มากมายทงแบบ Parallel, Serial, USB และ PS/2

ห น า | 121

ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม

ค าถามทบทวนประจ าบท

ค าสง จงตอบค าถามตอไปน โดยอธบายใหเขาใจ 1. จงอธบายถงผลทจะเกดขนในการประมวลผลของระบบคอมพวเตอรทเกยวของกบความกวาง หรอขยาด

ของบส 2. จงยกตวอยางชอสายสญญาณควบคมของบสมา 5 อยาง พรอมทงอธบายหนาทของแตละอยาง 3. จงบอกประเภทของบสภายในระบบคอมพวเตอร พรอมทงอธบายหนาทและการท างานของบสแตละ

ประเภท

ห น า | 122

ระบบคอมพวเตอรและสถาปตยกรรม