Các loại và những tính năng của bus hệ thống

Trái tim của bất kỳ bo mạch chủ nào cũng chính là những bus đa dạng truyền đi tín hiệu giữa các thành phần.

Một bus là một đường dẫn chung từ bên này sang bên kia mà dữ liệu có thể di chuyển trong phạm vi máy tính. Đường dẫn này được sử dụng cho liên lạc và cứ thế được thiết lặp giữa hai hay nhiều yếu tố máy tính.

PC có hệ thống cấp bậc những bus khác nhau. Phần lớn PC hiện đại có ít nhất ba bus: một số có bốn bus hay nhiều hơn. Chúng được sắp xếp theo thứ bậc bởi vì mỗi bus chậm được kết nối với bus nhanh hơn trên nó. Mỗi thiết bị trong hệ thống được kết nối tới một trong những bus và một số thiết bị (trước tiên là chipset) hoạt động như những cây cầu giữa những bus đa dạng.

Những bus chính trong hệ thống hiện đại như sau:

Bus bộ xử lý 

Cũng được gọi là front-side bus (FSB), đây là bus tốc độ nhanh nhất trong hệ thống, ở tại nhân của chipset và bo mạch chủ. Bus này được sử dụng trước tiên bởi bộ xử lý để chuyển thông tin qua lại bộ nhớ đệm hay bộ nhớ chính và North Bridge của chipset. Nói chung đây là Bus nhanh nhất trong hệ thống, tốc độ và dung lượng tùy thuộc sự kết hợp bộ xử lý và chipset cụ thể.

Bus AGP 

Đây là bus 32 bit được thiết kế riêng biệt cho card video. Nó chạy ở 66MHz (AGP lx), 133MHz (AGP 2x). 266MHz (AGP 4x) hay 533MHz (AGP 8x) cho phép băng thông lên tới 2133MBps. Nó được kết nối đến North Bridge hoặc trung tâm điều khiển bộ nhớ của chipset và được biểu thị như Slot AGP đơn trong hệ thống hỗ trợ nó. Những hệ thống mới hơn đang thực hiện những Slot AGP dạng PCI Express.

PCI-Express

Bus PCI-Express là sự phát triển thế hệ thứ ba của bus PCI bắt đầu xuất hiện vào giữa năm 2004. PCI Express là bus chuyển (thông tin/lệnh) bảng tín hiệu riêng biệt được tạo ra bởi North Bridge hoặc South Bridge. Tốc độ PCI Express được thể hiện trong những giới hạn của đường. Mỗi đường hai chiều hai hướng cung cấp tốc độ truyền 2.5Gbps hay 5Gbps ở mỗi hướng (tốc độ có hiệu quả 250MBps hay 500MBps). Những card video PCI-Express thường dùng Slot xlo, cung cấp 4,000MBps hay 8,000MBps mỗi hướng.

Bus PCI 

Đây thường là bus 32 bít 33MHz được tìm thấy hầu như trong tất cả hệ thống CPU Intel 486. Một số hệ thống mới hơn bao gồm phiên bản tùy chọn 64 bit 66MHz (ở phần lớn hệ thống workstation hay lớp server). Bus này được phát sinh bởi chipset North Bridge trong những chipset North/South Bridge hoặc Trung tâm điều khiển I/O trong chipset dùng kiến trúc trung tâm. Bus được biểu thị trong hệ thống như một sự sưu tầm của những Slot 32 bit, thông thường có màu trắng và số lượng từ bốn đến sáu trên phần lớn các bo mạch chủ. Những thiết bị ngoại vi tốc độ cao, như là thiết bị tiếp hợp SCSI, card mạng, card video và nhiều thiết bị khác, có thể cắm thẳng vào Slot PCI bus, PCI-X và PCI-Express là những phát triển nhanh hơn của bus PCI.

Bus ISA 

Đây là bus 16 bit 8MHz đã không xuất hiện ở những hệ thống hiện nay sau khi có mặt đầu tiên ở PC trong dạng 8 bít, 5MHz và năm 1984 IBM AT trong dạng 16 bit 8MHz. Nó là bus có tốc độ cực chậm, nhưng lại lý tưởng cho những thiết bị ngoại vi tốc độ chậm hay cũ hơn. Nó được sử dụng trong quá khứ cho những bộ biến điệu dạng cắm, card âm thanh và đa dạng những thiết bị ngoại vi tốc độ chậm khác. Bus ISA được tạo ra bởi phần South Bridge của chipset bo mạch chủ, hoạt động như bộ điều khiển bus ISA và giao diện giữa bus ISA với bus PCI nhanh hơn ở trên nó. Chip Super I/O thường được kết nối đến bus ISA trong hệ thống có Slot ISA.

Một số bo mạch chủ có tính năng đầu nối đặc biệt được gọi là card đứng điều biến nghe AMR (AMR: Audio Modem Riser) hoặc card đứng mạng và truyền thông CNR (CNR: Communications and Networking Riser). Những đầu nối đặc dụng này cho những card được cụ thể với thiết kế bo mạch chủ cho những tùy chọn mạng và truyền thông. Chúng không được thiết kế để trở thành những giao diện bus đa năng, một số ít card của những đầu nối này được chào bán ngoài thị trường. Thông thường, chúng chi được chào bán như một tùy chọn với bo mạch chủ có sẵn. Chúng được thiết kế sao cho nhà sản xuất bo mạch chủ dễ dàng chào bán bo mạch chủ của họ dưới sản phẩm có hoặc không có những lựa chọn truyền thông, không có dự trữ khoảng trống trên bo mạch chủ cho những chip tùy chọn. Những tùy chọn bộ điều biến (modem) và mạng (network) bình thường được chào bán rộng rãi, cho phần lớn linh kiện, vẫn được dựa trên dạng PCI bởi vì kết nối AMR/CNR là cái mà bo mạch chủ định rõ.

Vài bus được che giấu tồn tại trên những bo mạch chủ hiện đại những bus không hiển thị dưới dạng đầu nối hay Slot. Tôi đang nói về những bus được thiết kế để tiếp xúc những thành phần chipset, như là Giao diện trung tâm (Hub Interface) và bus LPC. Giao diện trung tâm là bus 8 bit quad-clocked (4x) 66MHz mang dữ liệu giữa MCH và ICH trong những chipset kiến trúc trung tâm được sản xuất bởi Intel. Nó hoạt động ở băng thông 266MBps, được thiết kế như một kết nối thành phần chipset nhanh hơn PCI và dùng tín hiệu ít hơn cho thiết kế chi phí thấp hơn. Một số chipset Workstation/máy chủ hiện thời và những chipset máy tính để bàn dãy 9xx mới nhất của Intel sử dụng phiên bản nhanh hơn của giao diện trung tâm. Phần lớn chipset hiện nay của các nhà kinh doanh bên thứ ba chủ yếu cũng tránh bus PCI với những kết nối tốc độ cao trực tiếp giữa các thành phần chipset.

Kiểu cách tương tự, bus LPC là bus 4 bít có băng thông tối đa 16.67MBps; nó được thiết kế như một sự thay thế kinh tế tích hợp trên bo mạch chủ cho bus ISA. Trong hệ thống sử dụng LPC, nó được dùng đặc thù để kết nối chip Super I/O hoặc những thành phần ROM BIOS bo mạch chủ đến chipset chính. LPC nhanh hơn ISA và còn dùng ít chân hơn, cho phép ISA bị loại trừ khỏi bo mạch chủ hoàn toàn.

Chipset hệ thống là chipset điều khiển tổ chức thành phần hệ thống, cho phép mỗi thành phần có hoạt động riêng trên những bus tương ứng của nó.