การทำงานของระบบบัสในเครื่องพีซี

ระบบบัสแบบต่างๆ

เป็นสถาปัตยกรรมที่ทำให้ข้อมูลไหลได้อย่างรวดเร็ว คล่องแคล้ว ระหว่างจุดหมายปลายทางทั้งสอง การเปรียบเทียบ บัสข้อมูลกับไฮเวย์จะเห็นภาพได้ชัดในขณะที่ไฮเวย์มีช่องทางมากก็จะให้รถไปได้มาก ดังนั้นบัสที่กว้างกว่าก็สามารถรับข้อมูลได้มากกว่า เมื่อช่องทางของไฮเวย์วัดเป็นช่องทาง บัสอุปกรณ์พ่วงต่อของพีซีก็วัดเป็นบิต เช่น พีซีเก่า หรือ XT จะใช้บัสแบบ 8 บิต ก็คือข้อมูลจะเคลื่อนจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่ง ภายในเครื่องพีซี รุ่นเก่าได้ 8 บิตต่อครั้ง

ในช่วงเวลาของเครื่อง AT และโพรเซสเซอร์ 286 ผู้ใช้พีซีต้องการสิ่งที่เร็วกว่า ดังนั้นจึงเกิดสิ่งที่เราเรียกกันในทุกวันนี้ว่า บัส ISA บัสที่ธรรมดา และจะสามารถเคลื่อนข้อมูลไปจากอุปกรณ์พ่วงต่อ แบบเดียวกับบัส 8 บิต แต่มันจะเคลื่อนจากที่ข้อมูลเป็น 16 บิตต่อครั้ง ดังนั้นบัสนี้จึงถูกเรียกว่า บัสแบบ 16 บิต

การเคลื่อนที่ของบัสข้อมูลที่บัสไม่สามารถรับเพิ่มได้อีก และไม่สามารถเคลื่อนที่ข้อมูลได้เร็วขึ้น จะเกิดเงื่อนไขที่รู้จักกันในชื่อว่า การอิ่มตัว (ASTURATION) และมักจะเกิดขึ้นในพีซีด้วย ถ้าพยายามที่จะเคลื่อนข้อมูลมากเกินไป จากที่หนึ่งไปที่อื่น (จากแรมไปซีพียู จากดิสก์ไปแรม จากซีพียูไปการแสดงผล หรือ อื่นๆ) มีอีกคำหนึ่งคือแบนวิดซ์ (BANDWIDTH) หรือช่วงกว้างแถบความถี่ ที่จริงก็คือ ค่าวัดของจำนวนข้อมูลที่สามารถส่งไปตามบัสที่เวลาใดๆเปรียบเหมือนการวัดปริมาณน้ำ ที่ผ่านไปยังหัวฉีดรดน้ำ ถ้าจะเพิ่มขนาดของหัวฉีดรดน้ำ เช่น จาก 8 บิต เป็น 16 บิต หรือ แรงดันในท่อฉีด จาก 8 MHz เป็น 33 MHz ก็ไม่สามารถจะเคลื่อนน้ำให้ผ่านไปมากขึ้นได้

คุณสมบัติชนิดต่างๆ

PC BUS

เมื่อ IBM ได้ทำการเปิดตัว IBM PC(XT) ตัวแรกซึ่งใช้ CPU 8088 เป็น CPU ขนาด 8 BIT ดังนั้นเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องนี้ จึงมีเส้นทางข้อมูลเพียง 8 เส้นทาง (8 DATA LINE) และเส้นทางที่อยู่ 20 เส้นทาง (20 ADDRESS LINE) เพื่อใช้ในการอ้างตำแหน่งของหน่วยความจำ

CARD ที่นำมาต่อกับ PC BUS นั้นจะเป็น CARD แบบ 62 PIN ซึ่ง 8 PIN ใช้สำหรับส่งข้อมูลอีก 20 PIN ไว้สำหรับอ้างตำแหน่งของหน่วยความจำ ซึ่ง CPU 8088 นั้น สามารถอ้างอิงหน่วยความจำได้เพียง 1 เมกะไบต์ซึ่งในแต่ละ PIN นั้นสามารถส่งข้อมูลได้เพียง 2 ค่า คือ 0 กับ 1 (หรือ LOW กับ HIGH) ดังนั้นเมื่อใช้ 20 PIN ก็จะอ้างอิงตำแหน่งได้ที่ 2 คูณกัน 20 ครั้ง (หรือ 2 ยกกำลัง 20) ซึ่งก็จะได้เท่ากับ 1 MEGABYTE พอดี ส่วน PIN ที่เหลือก็ใช้เป็นตัวกำหนดการอ่านค่า ว่าอ่านจากตำแหน่งของหน่วยความจำ หรือตำแหน่งของ INPUT/OUTPUT หรือบางส่วน PIN ก็ใช้สำหรับจ่ายไฟ +5ม -5ม +12 และสาย GROUND สายดิน) เพื่อจ่ายไฟให้กับ CARD ที่ต่อพ่วงบน SLOT ของ PC BUS นั่นเอง และยังมี PIN บางตัวที่ทำหน้าที่เป็นตัว RESET หรือเป็นตัว REFRESH หรือแม้กระทั่ว CLOCK หรือสัญญาณของระบบนั่นเอง

ระบบ BUS แบบ PC BUS นี้มีความกว้างของ BUS เป็น 4.77 MHz และยังสามารถส่งถ่ายข้อมูลด้วยความเร็วสูงสุดที่ 2.38 MB ต่อวินาที

ISA BUS

ในยุดของ PC AT หรือตั้งแต่ CPU รุ่น 980286 เป็นต้นมาได้มีการเปลี่ยนขนาดของ เส้นทางข้อมูลจาก 8 BIT เป็น 16 BIT ทำให้ IBM ต้องมาทำการออกแบบระบบ BUS ใหม่เพื่อให้สามารถส่งผ่านข้อมูลที่ละ 16 BIT ได้แน่นอนว่า การออกแบบใหม่นั้นก็ต้องทำให้เกิดความเข้ากันได้ย้อนหลังด้วย (COMPATBLE) กล่าวคือ ต้องสามารถใช้งานกับ PC บัส ได้ด้วย เพราะถ้าหากไม่เช่นนั้นแล้ว ก็คงจะขายออกยาก ลองคิดดูว่า ถ้าหากออก PC AT ที่ใช้ระบบบัสใหม่ทั้งหมด และไม่เข้ากันกับ PC XT ที่ออกมาก่อนหน้านั้นได้ เครื่อง PC AT นั้นๆอนาคตก็คงขายไม่ได้

ปัญหานี้ทาง IBM ทำการแก้ไขได้ดีทีเดียว กล่าวคือได้ทำ SLOT มาต่อเพิ่มจาก PC BUS เดิมอีก 36 PIN โดยที่เพิ่มเส้นทางข้อมูลอีก 8 PIN รวมแล้วก็จะเป็น 16 PIN สำหรับส่งข้อมูลครั้งละ 16 BIT พอดี และเพิ่ม 4 PIN สำหรับทำหน้าที่อ้างตำแหน่งจากหน่วยความจำ ซึ่งก็จะรวมเป็น 24 PIN และจะอ้างได้มากถึง 16 Meg. ซึ่งก็เป็นขนาดของหน่วยความจำสูงสุดที่ CPU 80286 นั้นสามารถที่จะอ้างได้ แต่อย่างไรก็ตามการอ้างตำแหน่งของ I/O PORT นั้นก็ยังถูกกำหนดไว้ที่ 1024 อยู่ดี เนื่องจากปัญหาการเข้ากันได้กับ PC BUS

นอกจากนี้ PIN ที่เข้ามายังช่วยเพิ่มการอ้างตำแหน่ง DMA และค่าของ IRQ

SLOT แบบใหม่นี้เรียกว่าเป็น SLOT แบบ 16-BIT ซึ่งต่อมาก็เรียกกันว่าเป็น AT BUS แต่เราจะรู้จักกันในนาม ISA BUS มากกว่าโดยคำว่า ISA มาจากคำเต็มว่า INDUSTRY STANDARD ARCHITECTURE




รูปแสดงรูปร่างของ ISA BUS แสดงตำแหน่งของทั้ง 8 BIT และ 16 BIT

เราสามารถนำ CARD แบบ 8 BIT มาเสียบลงช่อง 16 BIT ได้ เพราะใช้สถาปัตยกรรมเหมือนๆกัน จะต่างกันก็ตรงที่เพิ่มมา สำหรับ 16 BIT เท่านั้นซึ่งจะใช้ (ในกรณีที่ใช้ CARD 16 BIT) หรือ ไม่ใช้ (ในกรณีที่ใช้ CARD 8 BIT) ก็ได้

ระบบบัส แบบ ISA BUS นี้มีความกว้างของ BUS เป็น 8 MHz และสามารถส่งถ่ายข้อมูลด้วยความเร็วสูงสุดที่ 8 MB ต่อวินาที

ในปี 1985 ทาง COMPAG ได้ประกาศเปิดตัว COMPUTER ของตน ในรุ่น 286/12 โดย 12 นั้น หมายถึงความเร็วคือ 12 MHz ซึ่งขณะนั้น IBM มีแค่ 286 ที่ทำงานด้วยความเร็ว 8 MHz

ในขณะนั้น ความเร็วจาก 8 MHz ไป 12 MHz นับว่าสูงมากๆเลย เพราะเพิ่มขึ้นมาอีก ครั้งหนึ่งเลยทีเดียว (ถ้าเทียบกับสมัยนี้ก็เหมือนๆกับจาก PENTIUM II 300 ไปเป็น PENTIUM II 450 นั่นเอง) ซึ่งแน่นอน BUS ของระบบ ก็ต้องทำงานที่ 12 MHz ตามไปด้วย แล้วปัญหาก็เกิดขึ้น)

ISA BUS นั้นเราทราบแล้วว่ามันทำงานที่ 8 MHz ถ้านำมันมาทำงานที่ 12 MHz จะทำให้เกิดปัญหาที่สำคัญขึ้น เพราะหากว่า CPU ทำงานได้เร็วจริง แต่ไม่สามารถใช้ CPU ไม่ได้ ก็แยกการใช้นาฬิกา ของระบบบัสออกจาก CPU ไปเลย โดยที่ CPU และอุปกรณ์อื่นๆ บน MAINBOARD จะทำงานที่ความเร็ว 12 MHz แต่ที่ตัว BUS เองจะทำงานคงที่ที่ 8 MHz เพราะใช้สัญญาณนาฬิกาแยกจากกัน ซึ่งวิธีการนี้ก็เป็นวิธีแก้ซึ่งก็ใช้กันจวบจนปัจจุบันนี้

แต่ในสมัยนั้น หน่วยความจำหลักหรือ RAM จะอยู่บน EXPANSION CARD ที่อยู่กับ IAS BUS ด้วยเพราะฉะนั้น มันก็เลยทำงานด้วยความเร็วเพียง 8 MHz เท่านั้น และต่อๆมายิ่งมี CPU ขนาด 16 MHz หรือ 24 MHz ในยุดของ 386 ด้วยแล้ว RAM ก็จะทำงานด้วยความเร็วเพียงแค่ 8 MHz เท่านั้น

ทาง COMPAQ จึงได้ทำการแก้ไขอีกครั้ง ซึ่งในต้นปี 1987 ทาง COMPAQ ก็ได้วางตลาด COMPAQ DESKPRO 386 ที่ความเร็ว 16 MHz โดยคราวนี้ก็แยกสัญญาณนาฬิกาของ RAM ออกไปด้วย ซึ่งก็เป็นต้นแบบสำคัญที่ใช้กันต่อมาในปัจจุบันนี้โดยให้ ISA BUS ทำงานที่ความเร็วค่าหนึ่ง RAM อีกค่าหนึ่ง และ CPU อีกค่าหนึ่ง

MCA BUS

ทั้ง IBM และ COMPAQ นั้นเป็นคู่แข่งทางการค้ากัน ดังนั้นเรื่องที่จะให้ COMPAQ อยู่เหนือตนเองสำหรับ IBM นั้นเป็นไปไม่ได้ ทาง IBM จึงได้ออกมาตรฐานระบบบัสของตนใหม่ เรียกว่า MICRO CHANNEL AECHITECTURE หรือ MCA

เมื่อระบบบัสได้มีการแข่งกันกันขึ้น แน่นอน ระบบที่ถูกนำมาเปรียบเทียบ คือ ISA ซึ่งก็มีการจับตามองว่าทาง IBM นั้นจะหาแก้ไขจุดอ่อนของ ISA BUS ของตนอย่างไร ซึ่งวิศวการของทาง IBM นั้นมองในมุมที่แตกต่างจากคนอื่นๆ

เมื่อ INTEL ได้เปิด CPU ของตนรุ่น 80386 ซึ่งเป็น CPU ขนาด 32 BIT สามารถอ้างตำแหน่งหน่วยความจำได้มากถึง 4 GIGABYTE โดยมีความเร็วเริ่มต้นที่ 16 MHz ซึ่ง ISA BUS ดูจะไม่เหมาะแล้วกับ CPU ระดับนี้ บรรดาผู้ใช้ PC ต่างก็มองกันว่าทางออกที่ดี คือควรจะมีระบบบัสใหม่ที่สามารถรองรับในจุดนี้ได้

จากการที่วิศวกรของ IBM มองในจุดที่แตกต่างจากคนอื่นๆ ทั่วไป เพราะแต่เดิมนั้น IBM จับตลาด MAINFRAME มาก่อน ทำให้วิศวกร IBM ถนัดกับ MAINFRAME มากกว่า ทำให้วิศวกรเหล่านั้นมองว่า PC ก็ควรจะทำงานแบบหลายๆ TASK พร้อมๆกันได้ (MULTIPLE TASK) ประกอบกับ IBM ต้องการที่จะให้ภาพพจน์ MAINFRAME ของตน ดูมีประสิทธิภาพสูงกว่า PC จึงไม่ค่อยได้เพิ่มหรือเปลี่ยนแปลงขีดความสามารถให้กับระบบบัสใหม่ให้เด่นกว่าเดิมมากนัก

จุดเด่นและจุดด้วยของ MCA เริ่มจากจุดเด่นของ MCA กันก่อน

- MCA นั้นใช้ตัวควบคุม BUS ของตัวเองแยกจาก CPU เรียกว่า CENTRAL ARBITRATION POINT และการส่งผ่านข้อมูลทำโดยผ่านระบบที่เรียกว่า BUS MASTER ซึ่งช่วยให้การส่งผ่านข้อมูลระหว่าง CARD ต่างๆกับหน่วยความจำหลักได้อย่างรวดเร็ว และยังช่วยในการส่งผ่านข้อมูลระหว่าง CARD อีกด้วย

- สามารถกำหนดค่าต่างๆ ทั้ง IRO, DMA, PORT ผ่านทาง SOFTWARE ได้ โดยไม่ต้องไปยุ่งเกี่ยวกับ JUMPER หรือ DIRSWITCH บน CARD เลยโดยค่าต่างๆ สามารถ SET ผ่านทาง PROGRAM เพียงตัวเดียวก็สามารถ SET ได้กับทุกๆ CARD ที่ใช้กับ MCA

- สามารถแชร์ IRQ ร่วมกันได้ ซึ่งนี่เป็นปัญหาสำคัญเรื่องหนึ่ง เพราะ IRQ มีจำนวนจำกัด แต่ก็อยากมี CARD เพิ่มมากๆ IRQ ก็อาจไม่เพียงพอ MCA สามารถแชร์การใช้งาน IRQ ร่วมกันระหว่าง CARD อื่นๆได้

- ทำงานที่ 10 MHz สนับสนุนเส้นทางข้อมูลทั้ง 16 BIT และ 32 BIT ซึ่งสามารถให้อัตราการส่งถ่ายข้อมูลได้สูงสุดถึง 20 MEG. ต่อวินาที และด้วยความกว้างของเส้นทางตำแหน่งของ 32 BIT ก็สามารถอ้างตำแหน่งบนหน่วยความจำได้ถึง 4 GIGABYTE

จุดด้อยของ MCA

- ความไม่เข้ากันกับ ISA BUS เพราะ IBM นั้นได้ออกแบบ MCA มาใหม่ทั้งหมด ทำให้ไม่เข้ากันกับ ISA เลยแม้แต่น้อย แน่นอนระบบบัสแบบ MCA นี้ได้นำมาใช้บน IBM PS/2 ของ IBM เอง ดังนั้นในเครื่อง PS/2 นี้ก็จะไม่มี ISA และ CARD ISA ก็ไม่สามารถนำมาใช้กับ PS/2 ได้นี่เป็นปัญหาสำคัญ

- และปัญหาที่หนักสุดคือ ทาง IBM นั้นได้จดลิขสิทธิ์ในเรื่องของ MCA เอาไว้ด้วย ดังนั้นผู้ที่จะผลิต CARD แบบ MCA เพื่อมาใช้กับ BUS แบบ MCA ของตนก็ต้องเสียค่าลิขสิทธิ์ให้ด้วย (เป็นเงิน 5% ของรายได้จากการขาย CARD นั้น) ต่อมาภายหลังได้มีการเพิ่มขีดความสามารถเข้าไปอีก คือเรื่องของ STREAMING DATA MODE ซึ่งทำให้ใช้เส้นทางข้อมูลได้ถึง 64 บิต และสามารถเพิ่มอัตราการส่งผ่านข้อมูลได้ถึง 80 M/s และยังได้เพิ่มสัญญาณนาฬิกาไปเป็น 20 MHz ซึ่งจะสามารถทำใหัอัตราส่งถ่ายข้อมูลสูงสุดที่ 160 M/s ด้วย

EISA BUS

เป็นบัสที่สร้างขึ้นจากกลุ่มผู้ขาย 9 บริษัท นำโดยบริษัท COMPAG สร้างขึ้นเพื่อสู้กับสถาปัตยกรรมไมโครแซนแนลของ IBM EISA นั้นใช้พื้นฐานหลักมาจาก ISA แต่ได้เพิ่มขีดความสามารถบางอย่างขึ้น ซึ่งบางอย่างก็พัฒนามาจาก MCA ด้วย ซ้ำยังเข้ากันได้กับ ระบบ ISA รุ่นเก่าด้วย และเสียค่าลิขสิทธิ์น้อยกว่าที่จะต้องข่าย IBM อีกด้วย

บัส EISA รันที่ 8 MHz แต่ออกแบบให้กว้างกว่า 32 บิต หมายความว่า แบนด์วิดธ์ ของมันเป็น 33 MHz ต่อวินาที ผ่านบัสภายใต้เงื่อนไขที่ดีที่สุด บัส EISA มีปัญหาการแอดเดรส และปัญหาหนึ่งที่ทำให้เลิกพัฒนาอุปกรณ์ไมโครแแซนเนล คือการคอมแพตทิเบิลย้อนหลัง คือถ้าซื้อคอมพิวเตอร์ใหม่แบบไมโครแซนเนลจาก IBM เราจะต้องซื้อการ์ดอุปกรณ์พ่วงต่อเป็นรุ่น MCA ทั้งหมด ซึ่งรวมถึงคอนโทรลเลอร์ของดิสก์ การ์ดแสดงผลโมเด็ม และอื่นๆในทางตรงกันข้าม ข้อกำหนดของ EISA จะเรียกใช้คอนเน็กเตอร์ที่ยอมรับการ์ด EISA หรือ การ์ด ISA อนุญาตให้มีการเปลี่ยนแปลงอุปกรณ์บางตัว หรือทั้งหมดของเครื่องเก่ามาเครื่องใหม่ได้ สล็อตของ EISA จะทำจากพลาสติกสีน้ำตาล

จุดเด่นและจุดด้อย ของ EISA

- ใช้เส้นทางข้อมูลขนาด 32 BIT ซึ่งทำให้มีอัตราการส่งผ่านข้อมูลได้ถึง 33 Meg ต่อวินาที

- อ้างหน่วยความจำได้ถึง 4 GIGABYTE - ดึงเอาความสามารถเด่นๆ ทั้ง BUS MASTERING, AUTOMATED SETUP และ INTERRUPT SHARINGT จาก MCA และพัฒนามาเป็นแบบฉบับของตน ดังนั้นจึงสามารถปรับแต่งค่าต่างๆ ทั้ง IRQ, DMA และ PORT ผ่านทาง SOFIWARE โดยไม่ต้องไปยุ่งเกี่ยวกับ JUMPER หรือ DIPSWITCH ได้

- ใช้สัญญาณนาฬิกาที่ 8.33 MHz เท่านั้น ซึ่งตรงนี้เองที่เป็นจุดด้อยของมัน แต่ที่ต้องใช้เพียงเท่านี้ก็เพื่อคงความเข้ากันได้กับระบบ ISA แบบเก่า

- ไม่มีการเพิ่ม IRQ และ DMA เพราะใช้ร่วมกันได้

- เมื่อ IBM เห็นเช่นนั้น จึงได้ทำการเพิ่ม FEATURE ให้กับ MCA ซึ่งทำให้อัตราการส่งถ่ายข้อมูลเพิ่มได้ถึง 160 M/s และทาง WATCHZONE ได้ทำการพัฒนา EISA ขึ้นเป็น EISA-2 ซึ่งมีอัตราการส่งถ่ายถึง 132 M/s

LOCAL BUS

ระบบบัสเหล่านี้แต่เดิมเรียกว่า เป็น PRIVATE BUS เพราะใช้เป็นการส่วนตัวเฉพาะบริษัทเท่านั้น แต่ต่อมาก็เรียกว่าเป็น LOCAL BUS หรือ BUS เฉพาะที่ เพราะใช้สัญญาณนาฬิกาเดียวกับ CPU โดยไม่ต้องพึ่งสัญญาณนาฬิกาพิเศษแยกออกจาก CPU เลย

ข้อดีของมันก็คือ สามารถใช้สัญญาณนาฬิกาเดียวกันกับ CPU ในขณะนั้นได้ ซึ่งก็มักจะนำไปใช้กับหน่วยความจำหลัก เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของระบบ แต่ก็มีการ์ดแสดงผลอีกชนิดหนึ่งที่ต้องการความไวสูง เช่น DISPLAY CARD ซึ่งหากมีการเข้าถึงและส่งถ่ายข้อมูลระหว่าง CPU กับ DISPLAY CARD ได้เร็วแล้ว ก็จะช่วยลดปัญหาเรื่อง REFRESH RATE ต่ำ เพราะ CPU จะต้องทำการประมวลผลและนำมาแสดงผลบนจอภาพ ยิ่งหากว่ามีการใช้ MODE RESOLUTION ของจอภาพสูงๆ และเป็น MODE GRAPHICS ด้วยแล้ว CPU ก็ยิ่งต้องการการส่งถ่ายข้อมูลให้เร็วขึ้น เพื่อภาพที่ได้จะได้ไม่กระตุก และไม่กระพริบ

เนื่องจากระบบ LOCAL BUS นั้น จะช่วยในการส่งผ่าน และเข้าถึงข้อมูลได้เร็ว จึงได้มีบางบริษัท นำเอาระบบ LOCAL BUS มาใช้กับ DISPLAY CARD ด้วย ต่อมาได้มีการกำหนดมาตรฐานระบบบัสนี้ขึ้นมา โดยกลุ่มที่ชื่อ VIDEO ELECTRONIC STANDARDS ASSOCIATION หรือ VESA และได้เรียกมาตรฐานนั้นว่า VESA LOCAL BUS หรือเรียกสั้นๆว่า VL BUS ในปี 1992

ระบบ VL BUS นั้น สามารถใช้สัญญาณนาฬิกาได้สูงถึง 50 MHz ทั้งยังสนับสนุนเส้นทางข้อมูลทั้ง 32 BIT และ 62 BIT รวมถึงอ้างถึงตำแหน่งหน่วยความจำได้สูงถึง 4 GIGABYTE อีกด้วย

แต่อย่างไรก็ตาม VL BUS ก็ไม่เชิงว่าเป็นสถาปัตยกรรมที่ดีนัก เพราะไม่มีเอกลักษณ์ หรือคุณสมบัติพิเศษนอกเหนือไปจาก ISA มากนัก เพราะมันเหนือกับเพิ่มขีดความสามารถให้กับ ISA มากกว่าที่จำเป็นพัฒนาความสามารถให้กับ ISA เนื่องจากมันก็ยังคงให้ CPU เป็นตัวควบคุมการทำงานใช้ BUS MASTERING ไม่ได้ และยังไม่สามารถปรับแต่งค่าต่างๆผ่านทาง SOFTWARE ได้

VL BUS

โลคอลบัสแบบ VESA ออกแบบโดยกลุ่มที่ชื่อ VIDEO ELECTRONIC STANDARDS ASSOCIATION หรือ VESA เป็นการร่วมมือของผู้ขายผลิตภัณฑ์ การแสดงผลและบริษัทที่เกี่ยงกับด้านกราฟประมาณ 120 แห่ง ลักษณะคอนเน็กเตอร์เสียบของการ์ดอุปกรณ์พ่วงต่อแบบวีแอลบัส ควรจำไว้ว่า คอนเน็กเตอร์เสียบแบบมาตรฐาน ISA 16 บิต อยู่ด้านขวาและมีคอนเน็กเตอร์เพิ่มแบบ โลคอลบัสด้านซ้าย ข้อสำคัญที่ต้องจำไว้ว่า การเพิ่มสล๊อต โลคอลบัส เพียง 1 หรือ 2 สล๊อตให้กับระบบ ไม่จำเป็นว่าจะสามารถปรับปรุงการทำงานของระบบได้จนไม่น่าเชื่อมันจะปรับปรุงการทำงานแต่กับเพียงส่วนประกอบที่ออกมาโดยเฉพาะเท่านั้น เช่น เสียบการ์ดแสดงผลที่ไม่ใช่การ์ดเร่งความเร็วในสล๊อต โลคอลบัส อาจมีผลทำให้การทำงานช้าลงมากกว่าเสียบการ์ดเร่งความเร็ววิโตรส์ลงในบัส ISA

การออกแบบ VL BUS จะเรียกใช้คอนเน็กเตอร์ที่เพิ่มจากคอนเน็กเตอร์ของ EISA หรือ ISA ความจริงผู้ขายส่วนใหญ่ที่ใส่สล๊อต VL BUS ในเครื่องพีซีจะวางอยู่ข้างๆ สล๊อต ISA หรือ EISA บนบอร์ดแม่ ลองให้รันที่ความเร็วซีพียู และลองรับข้อมูลแบบ 32 บิต ได้ VL BUS มีแบนด์วิดธ์สูงสุด 133 เมกะไบต์ต่อวินาทีลักษณะของ VL BUS ไม่ใช่บัสที่ออกแบบมาทดแทน ISA เหมือนกับที่ EISA และ MCA ได้พยายามมาก่อนและประสบความล้มเหลว หากแต่เป็นบัสส่วนขยายที่ผู้ผลิตเพิ่มเข้าไปบนแผงวงจรหลักของรุ่นใหม่ๆ จะมีสล๊อตของ VL BUS ที่ต่อยื่นออกมาจากสล๊อตเดิมของ ISA ซึ่งอาจมีตั้งแต่ 1-3 สล๊อต ตามแต่ละบริษัทจะเป็นผู้ผลิต

ความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลใน VL BUS ไม่ได้กำหนดให้มีค่าตายตัวเหมือนกับบัสแบบ ISA หรือ EISA หากแต่มีความเร็วตามความเร็วของซีพียูโดยตรง

ข้อจำกัดของ VL BUS

วีแอลบัสมีข้อจำกัดสำคัญประการหนึ่งคือ จำนวนการ์ดแอลบัส ที่จะเสียบใช้งานได้จะขึ้นอยู่กับความเร็วของซีพียูที่กำหนดของ VESA แล้วผู้ใช้สามารถเสียบการ์ดเมื่อใช้ซีพียู 486 ที่ความเร็ว33 MHz และต้องลดกำหนดการ์ดลงไป เมื่อใช้ซีพียูที่มีความเร็วสูงขึ้นทั้งนี้เพื่อความเพี้ยนของสัญญาณที่อาจเกิดขึ้นจนเกิดค่าที่ยอมรับได้ และจะส่งผลให้ไม่สามารถใช้งานระบบ ยกเว้นในกรณีที่แผงวงจรหลักได้รับการออกแบบให้มีบัฟเฟอร์สำหรับเก็บพักข้อมูลอยู่ก็อาจเพิ่มการ์ดได้มากขึ้นใช้กับซีพียูที่มีความเร็วสูงๆ แต่ทว่าการใช้กับบัฟเฟอร์ก็อาจมีข้อเสียเนื่องจากจะเป็นตัวถ่วงความเร็วของซีพียู จากการที่ต้องเพิ่มสถานะการอคอย ซึ่งย่อมส่งผลให้สมรรถนะการทำงานลดลง

ข้อจำกัดของวีแอลบัส แนะนำว่าไม่ควรติดตั้งการ์ดเกินกว่า 1 การ์ด เมื่อใช้ซีพียูที่มีความเร็ว 40 MHz และไม่ควรใช้การ์ดวีแอลบัส กับซีพียูที่มีความเร็ว 50 MHz เพราะการออกแบบ วีแอลบัสไม่สามารถรับอุปกรณ์ที่พ่วงต่อให้เท่ากับความเร็วของซีพียูที่เกินกว่า 40 MHz ได้

แผงวงจรหลักที่จำหน่ายในเมืองไทย โดยส่วนใหญ่จะมีสล๊อตสำหรับ วีแอลบัสเพียง 2 สล๊อต ซึ่งมักจะไม่เป็นปัญหาสำหรับการใช้งาน และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง การ์ดแบบวีแอลบัสที่มีจำหน่ายโดยทั่วไปค่อนข้างจำกัดอยู่เพียงการ์ดจอภาพและการ์ดควบคุมดิสก์เท่านั้น

PCI BUS

ระบบ PCI หรือ PERIPHERAL COMPONENT INTERCONNECT ก็เป็น LOCAL BUS อีกแบบหนึ่งที่พัฒนาขึ้นโดย INTEL โดยที่แยกการควบคุมของระบบบัส กับ CPU ออกจากกัน และส่งข้อมูลผ่านกันทางวงจรเชื่อมซึ่งจะมี CHIPSET ที่คอยควบคุมการทำงานของระบบบัสต่างหาก โดยที่ CHIPSET ที่ควบคุมนี้จะเป็นลักษณะ PROCESSOR INDEPENDENT คือไม่ขึ้นกับตัว PROCESSOR

ต่อมาเมื่อ INTEL เปิดตัว CPU ใน GENERATION ที่ 5 ของตน INTEL PENTIUM ซึ่งเป็น CPU ขนาด 64 BIT ทาง INTEL ได้ทำการกำหนดมาตรฐาน ของ PCI เสียใหม่เป็น PCI 2.0 ซึ่ง PCI 2.0 นี้ก็จะมีความกว้างของเส้นทางข้อมูลถึง 64 BIT ซึ่งหากใช้กับ CARD 64 BIT แล้วก็จะสามารถให้อัตราเร็วในการส่งผ่านที่สูงสุดถึง 266 M/s

จุดเด่นของ PCI ที่เห็นได้ชัดนอกเหนือไปจากที่กล่าวข้างต้นก็ยังมีเรื่องของ BUS MASTERING ซึ่ง PCI นั้นก็สามารถทำได้เช่นกันกับ EISA และ MCA แล้ว CHIPSET ที่ใช้เป็นตัวควบคุมการทำงาน ก็ยังสนับสนุนระบบ ISA และ EISA อีกด้วย ซึ่งก็ทำให้สามารถผลิต MAINBOARD ที่มีทั้ง SLOT ISA, EISA และ PCI รวมกันได้ นอกจากนั้นยังสนับสนุนระบบ PLUG-AND-PLAY อีกด้วย



รูปแสดงรูปร่าง ของ PCI BUS ส่วน SLOT สีดำด้านล่าง ก็คือ SLOT ISA

AGP
ในกลางปี 1996 เมื่อ INTEL ได้ทำการเปิดตัว INTEL PENTIUM II ซึ่งพร้อมกันนั้นก็ได้ทำการเปิดตัวสถาปัตยกรรมที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของหน่วยแสดงผลด้วย นั่นก็คือ ACCELERATED GRAPHICS PORT หรือ AGP ซึ่งก็ได้เปิดตัว CHIPSET ที่สนับสนุนการทำงานนี้ด้วย คือ 440LX

AGP นั้นจะมีการเชื่อมต่อกับ CHIPSET ของระบบแบบ POINT-TO-POINT ซึ่งจะช่วยให้การส่งผ่านข้อมูลระหว่าง CARD AGP กับ CHIPSET ของระบบได้เร็วขึ้น และยังมีเส้นทางเฉพาะสำหรับติดต่อกับหน่วยความจำหลักของระบบ เพื่อใช้ทำการ RENDER ภาพแบบ 3D ได้อย่างรวดเร็วอีกด้วย

จากเดิม CARD แสดงผลแบบ PCI นั้นจะมีปัญหาเรื่องของหน่วยความจำเป็น CARD เพราะเมื่อต้องการใช้งานด้านการ RENDER ภาพ 3 มิติ ที่มีขนาดใหญ่มากๆ ก็จำเป็นต้องกมีการใช้หน่วยความจำบน CARD นั้นมากๆเพื่อรองรับขนาดของพื้นผิว ที่เป็นองค์ประกอบสำคัญของงาน RENDER แน่นอนเมื่อหน่วยความจำมากๆ ราคาก็ยิ่งแพง ดังนั้นทาง INTEL จึงได้ทำการคิดคันสถาปัตยกรรมใหม่เพื่องานด้าน GRAPHICS นี้โดยเฉพาะ AGP จึงได้ถือกำเนิดขึ้นมา

AGP นั้นจะมี MODE ในการ RENDER อยู่ 2 แบบ คือ LOCAL TEXTURING และ AGP TEXTURING โดยใช้ LOCAL TEXTURING นั้นจะทำการ COPY หน่วยความจำของระบบไปเก็บไว้ที่เฟรมบัฟเฟอร์ของ CARD จากนั้นจะทำการประมวลผลโดยดึงข้อมูลจากเฟรมบัฟเฟอร์บน CARD นั้นอีกที ซึ่งวิธีการนี้ก็เป็นวิธีที่ใช้บนระบบ PCI ด้วย วิธีการนี้จะเพิ่มขนาดของหน่วยความจำเป็น CARD มาก

AGP TEXTURING นั้นเป็นเทคนิคใหม่ที่ช่วยลดขนาดของหน่วยความจำ หรือเฟรมบัฟเฟอร์บน DISPLAY CARD ลงได้มาก เพราะสามารถทการใช้งานหน่วยความจำของระบบให้เป็นเฟรมบัฟเฟอร์ได้เลย โดยไม่ต้องดึงข้อมูลมาพักไว้ที่เฟรมบัฟเฟอร์ของ CARD ก่อน

แสดงระบบบัสแบบ PCI คร่าวๆ

แสดงระบบบัสของ AGP ที่มีจุดเด่นที่เหนือกว่า PCI ตรง PORT พิเศษของ AGP

โดยปกติแล้ว AGP จะทำงานที่ความเร็ว 66 MHz ซึ่งแม้ว่าระบบจะใช้ FSB เป็น 100 MHz แต่มันก็ยังคงทำงานที่ความเร็ว 66 MHz ซึ่งใน MODE ปกติของมันก็จะมีความสามารถแทบจะเหมือนกับ PCI แบบ 66 MHz เลยโดยจะมีอัตราการส่งข้อมูลที่สูงถึง 266 M/s และนอกจากนี้ยังสามารถทำงานได้ทั้งขอบขาขึ้นและขอบขาลงของ 66 MHz จึงเท่ากับว่ามันทำงานที่ 133 MHz ซึ่งจะช่วยเพิ่มอัตราการส่งถ่ายข้อมูลขึ้นได้สูงถึง 532 M/s ซึ่งเรียก MODE นี้ว่า MODE 2X และ MODE ปกติว่า MODE 1X

สำหรับความเร็วในการส่งถ่ายข้อมูลนั้น ก็ขึ้นกับชนิดของหน่วยความจำหลักด้วย ถ้าหน่วยความจำหลักเป็นชนิดที่เร็วก็จะยิ่งช่วยเพิ่มอัตราเร็วในการส่งถ่ายมากขึ้น ดังนี้

- EDO RAM หรือ SD RAM PC 66 ได้ 528 M/s

- SD RAM PC 100 ได้ 800 M/s

- DR RAM ได้ 1.4 G/s

อีกสาเหตุหนึ่งที่ทำให้ระบบบัสแบบ AGP ทำได้ดีกว่า PCI ก็เพราะเป็น SLOT แบบเอกเทศไม่ต้องไปใช้ BANDWIDTH ร่วมกับใคร




รูปแสดงรูปร่างของ Slot AGP