Đối với những định nghĩa khác, xem Bus
Trong kiến trúc máy tính, bus[1] (là tên viết gọn của từ Latin omnibus, ban đầu được gọi là data highway,[2] từ Hán Việt: tổng tuyến) là một hệ thống hỗ trợ việc truyền nhận dữ liệu giữa các thành phần bên trong máy tính, hoặc giữa các máy tính với nhau. Khái niệm này bao gồm toàn bộ các thành phần phần cứng liên quan (như dây dẫn, cáp quang,…) và phần mềm, bao gồm cả các giao thức truyền thông (communication protocols).[3]
Các bus máy tính tiên phong là những dây dẫn song song với nhiều liên kết phần cứng, nhưng thuật ngữ này về sau được sử dụng cho bất kỳ phong cách thiết kế vật lý nào phân phối cùng một tính năng như một bus điện tử song song .
Các bus máy tính hiện đại có thể dùng cả hai phương pháp truyền thông song song và truyền thông nối tiếp, và có thể được bố trí kết nối theo mô hình multidrop (kết nối song song) hoặc chuỗi daisy (daisy chain), hoặc được kết nối đến các bộ chuyển mạch, hay trong USB.
Bối cảnh và tên danh pháp khoa học[sửa|sửa mã nguồn]
Hình ảnh minh họa của mạng lưới hệ thống bus trong kiến trúc máy tínhCác mạng lưới hệ thống máy tính thường thì hay một vi giải quyết và xử lý [ 4 ] chứa ba thành phần chính :
Các máy tính đời đầu hoàn toàn có thể sử dụng CPU nối tay của ống chân không, [ 5 ] một trống từ cho bộ nhớ chính, và những băng từ và máy in để đọc và ghi tài liệu. Trong một mạng lưới hệ thống hiện đại chúng ta hoàn toàn có thể tìm thấy một CPU đa nhân, bộ nhớ DDR4 SDRAM, một ổ cứng cho những tài liệu không trực tuyến, card đồ họa và màn hình hiển thị LCD như là mạng lưới hệ thống hiển thị, chuột máy tính và bàn phím cho những tương tác, và một liên kết Wi-Fi cho mạng. Trong hai ví dụ trên, những bus máy tính làm trách nhiệm truyền tải tài liệu giữa tổng thể những thiết bị này .Trong hầu hết những kiến trúc máy tính truyền thống cuội nguồn, CPU và bộ nhớ chính có xu thế được phối hợp ngặt nghèo. Vi giải quyết và xử lý thường thì có 1 số ít những liên kết điện trên những chân ( pin ) của đó để hoàn toàn có thể chọn địa chỉ trong bộ nhớ chính, và những chân khác để đọc và ghi tài liệu được tàng trữ tại khu vực đó. Trong hầu hết trường hợp, CPU và bộ nhớ phải có cùng đặc tính kĩ thuật về tín hiệu và phải hoạt động giải trí một cách đồng nhất. Các bus liên kết CPU và bộ nhớ là một trong những đặc tính xác lập của mạng lưới hệ thống, và thường được gọi đơn thuần là bus mạng lưới hệ thống .Các bus mạng lưới hệ thống được cho phép thiết bị ngoại vi tiếp xúc với bộ nhớ trong cùng một kiểu, gắn bộ điều hợp trong những hình thức của thẻ lan rộng ra trực tiếp vào bus mạng lưới hệ thống. Điều này thường được triển khai trải qua 1 số ít loại liên kết điện được tiêu chuẩn hóa, một số ít trong số này tạo thành bus lan rộng ra hoặc local bus. Tuy nhiên, vì sự khác biệt hiệu suất giữa những CPU và những thiết bị ngoại vi, nên cần có một số ít giải để bảo vệ rằng những thiết bị ngoại vi không làm chậm hiệu suất toàn diện và tổng thể của mạng lưới hệ thống. Nhiều CPU có một nhóm chân tín hiệu thứ 2 để xử lý yếu tố trên và cũng làm trách nhiệm tiếp xúc với bộ nhớ, nhưng cũng hoàn toàn có thể hoạt động giải trí ở những vận tốc rất khác nhau và sử dụng những giao thức khác nhau. Một số mạng lưới hệ thống bus khác sử dụng bộ điều khiển và tinh chỉnh mưu trí để đặt những tài liệu trực tiếp trong bộ nhớ, ví dụ như chính sách truy vấn bộ nhớ trực tiếp. Các mạng lưới hệ thống bus máy tính tân tiến nhất đều phối hợp cả hai giải pháp trên .Khi số lượng những thiết bị ngoại vi tiềm năng lớn, bằng cách sử dụng thẻ lan rộng ra cho toàn bộ những thiết bị ngoại vi ngày càng trở nên không đứng vững. Điều này đã dẫn đến sự sinh ra của mạng lưới hệ thống bus được phong cách thiết kế đặc biệt quan trọng để tương hỗ nhiều thiết bị ngoại vi. Các ví dụ thường gặp là những cổng SATA trong những máy tính văn minh, mà được cho phép một số ít ổ cứng được liên kết mà không cần một thẻ. Tuy nhiên, những mạng lưới hệ thống hiệu suất cao nói chung là quá đắt để thực thi trong những thiết bị cấp thấp, như chuột. Điều này đã dẫn đến sự tăng trưởng song song của một số ít mạng lưới hệ thống bus hiệu suất cao cho những giải pháp này, ví dụ phổ cập nhất là Universal Serial Bus. Tất cả những ví dụ như vậy hoàn toàn có thể được gọi là bus ngoại vi, mặc dầu thuật ngữ này không phải là phổ quát .Trong những mạng lưới hệ thống tân tiến khác biệt hiệu suất giữa CPU bộ nhớ chính đã tăng trưởng tuyệt vời với số lượng ngày càng tăng của bộ nhớ vận tốc cao được dựng trực tiếp vào trong CPU, thường được biết như bộ nhớ cache. Trong mạng lưới hệ thống như vậy, CPU tiếp xúc bằng cách sử dụng bus hiệu năng cao hoạt động giải trí ở vận tốc lớn hơn nhiều so với bộ nhớ, và tiếp xúc với bộ nhớ bằng cách sử dụng giao thức tương tự như như những người sử dụng chỉ duy nhất cho thiết bị ngoại vi trong quá khứ. Những mạng lưới hệ thống xe buýt cũng được sử dụng để tiếp xúc với hầu hết ( hoặc toàn bộ ) những ngoại vi khác, trải qua adaptor, lần lượt trò chuyện với những thiết bị ngoại vi và bộ tinh chỉnh và điều khiển. Hệ thống như vậy là kiến trúc tương tự như như cho multicomputer, tiếp xúc trên một bus không phải là một mạng lưới. Trong những trường hợp này, bus lan rộng ra là trọn vẹn riêng không liên quan gì đến nhau và không san sẻ bất kể kiến trúc với CPU ( và hoàn toàn có thể trong CPU tương hỗ nhiều trong thực tiễn khác nhau, như trường hợp với tiếp xúc PCI ). Điều gì đã có trước kia là một bus mạng lưới hệ thống lúc bấy giờ thường được biết đến như một bus mặt trước .Với những biến hóa này, những từ ngữ cổ xưa ” mạng lưới hệ thống “, ” lan rộng ra ” và ” ngoại vi ” không còn có ý nghĩa tựa như. Các mạng lưới hệ thống phân loại thường thì được dựa trên vai trò của bus sơ cấp, thiết bị liên kết nội bộ hay bên ngoài, ví dụ PCI với SCSI. Tuy nhiên, nhiều mạng lưới hệ thống bus thông dụng hoàn toàn có thể được sử dụng cho cả hai ; SATA và eSATA là một ví dụ về một mạng lưới hệ thống trước đây được miêu tả như thể nội bộ, trong khi trong những ứng dụng 1 số ít xe hơi sử dụng hầu hết bên ngoài IEEE 1394 trong một thời trang tương tự như như một mạng lưới hệ thống bus mạng lưới hệ thống. Các ví dụ khác, như InfiniBand và I²C được phong cách thiết kế từ đầu để được sử dụng cả hai nội bộ và bên ngoài .
Để tránh nhầm lẫn giữa các vấn đề, đã có nhiều phổ biến trong quá khứ để phân loại hệ thống Bus dựa trên hệ thống truyền thông mà họ sử dụng, nối tiếp hoặc song song. Nhiều hệ thống hiện đại có thể hoạt động trong chế độ nào thì tùy thuộc vào ứng dụng.
Các chi tiết thực thi[sửa|sửa mã nguồn]
Trong một thời hạn, ” bus ” có nghĩa là một mạng lưới hệ thống điện song song, với dây dẫn điện tựa như hoặc giống hệt nhau với những chân vào CPU. Điều này đã không còn, và mạng lưới hệ thống tân tiến được làm mờ ranh giới giữa bus và mạng lưới .Các bus hoàn toàn có thể là bus song song, mang tài liệu từ song song trên nhiều dây, hoặc bus tiếp nối đuôi nhau, mang tài liệu dưới dạng chút tiếp nối đuôi nhau. Việc bổ trợ thêm quyền lực tối cao và trấn áp những liên kết, vi tinh chỉnh và điều khiển, và liên kết tài liệu trong mỗi hướng thường có nghĩa là hầu hết những bus tiếp nối đuôi nhau có dây dẫn nhiều hơn mức tối thiểu được sử dụng trong 1 – Wire và UNI / O. Tăng tốc độ tài liệu, những yếu tố của thời hạn nghiêng, điện năng tiêu thụ, nhiễu điện từ và nhiễu xuyên âm trên bus song song trở thành nhiều hơn và khó khăn vất vả hơn để phá vỡ. Một phần giải pháp cho yếu tố này đã được tăng gấp đôi pump bus. Thông thường, bus tiếp nối đuôi nhau hoàn toàn có thể hoàn toàn có thể được quản lý và vận hành tài liệu cao hơn tỷ suất toàn diện và tổng thể so với một bus song song, mặc dầu có ít liên kết điện, chính do một bus tiếp nối đuôi nhau vốn không có thời hạn nghiêng hoặc nhiễu xuyên âm. USB, FireWire, và Serial ATA những ví dụ về điều này. Kết nối đa điểm không làm việc tốt cho bus tiếp nối đuôi nhau tốc đọ cao, do đó, hầu hết những xe buýt tiếp nối đuôi nhau văn minh sử dụng vòng hoa cúc hoặc phong cách thiết kế TT .Kết nối mạng như Ethernet thường thì được coi như bus, mặc dầu sự độc lạ phần nhiều là khái niệm chứ không phải là trong thực tiễn. Một thuộc tính thường được sử dụng để diễn đạt một bus là điện được cung ứng bằng bus cho những phần cứng được liên kết. Khái niệm này nhấn mạnh vấn đề nguồn gốc busbar của kiến trúc bus như cung ứng nguồn năng lượng quy đổi hoặc phân phối. Thông thường, xem xét này đã được sử dụng để loại trừ, như những bus, chương trình liên kết phần cứng như tiếp nối đuôi nhau RS-232 và song song Centronics và giao diện IEEE 1284 ( và Ethernet ở trên ) nơi những thiết bị nổi bật, ví dụ điển hình như modem và máy in thiết yếu phải được cắm vào ổ nguồn. Tuy nhiên, những thiết bị USB hoàn toàn có thể hoặc không hề bus phân phối điện, thường sử dụng pin nội bộ của những thiết bị thay thế sửa chữa. Khác biệt này được minh họa bằng một mạng lưới hệ thống điện thoại thông minh với một modem liên kết, nơi những liên kết RJ11 tương quan đến đề án đồ tín hiệu không được coi là một bus và là tựa như với liên kết Ethernet. Cần chú ý quan tâm rằng một chương trình liên kết đường dây điện thoại cảm ứng không được coi là một bus ngay cả khi điện thoại thông minh được trang bị mạng lưới hệ thống POTS, nhưng tại Văn phòng TT, bus được sử dụng với thiết bị chuyển mạch thanh chéo cho những liên kết giữa những điện thoại cảm ứng .
Thế hệ tiên phong[sửa|sửa mã nguồn]
Trong những máy tính tiên phong bus là bó dây gắn vào bộ nhớ máy tính và thiết bị ngoại vi. Anecdotally gọi là ” thân cây số “, [ a ] chúng được đặt tên theo những bus phân phối điện, hoặc những busbar. Hầu như luôn luôn có một bus cho bộ nhớ, và một hoặc nhiều bus riêng không liên quan gì đến nhau cho thiết bị ngoại vi. Chúng được truy vấn bằng cách hướng dẫn riêng không liên quan gì đến nhau, với định thời và những giao thức trọn vẹn khác nhau .Một trong những biến chứng tiên phong là việc sử dụng những ngắt. Các chương trình máy tính tiên phong thực thi việc nhập / xuất bằng cách chờ đón trong một vòng lặp cho đến khi những thiết bị ngoại vi chuẩn bị sẵn sàng. Đây là một sự tiêu tốn lãng phí thời hạn cho những chương trình có những trách nhiệm khác để làm. Ngoài ra, nếu chương trình đã cố gắng nỗ lực thực thi những trách nhiệm khác, nó hoàn toàn có thể mất quá nhiều thời hạn cho chương trình để kiểm tra một lần nữa, dẫn đến mất tài liệu. Kỹ sư do đó sắp xếp cho những thiết bị ngoại vi làm gián đoạn những CPU. Các ngắt phải được ưu tiên, do tại CPU chỉ hoàn toàn có thể thực thi mã cho một thiết bị ngoại vi tại một thời gian, và một số ít thiết bị quan trọng thời hạn hơn những thiết bị khác .Hệ thống hạng sang đã trình làng sáng tạo độc đáo của bộ tinh chỉnh và điều khiển kênh, mà hầu hết là máy tính nhỏ dành riêng cho chuyển giao những nguồn vào và đầu ra của một bus. IBM đã ra mắt chúng trên IBM 709 năm 1958, và chúng đã trở thành một tính năng thông dụng của những nền tảng của họ. Các nhà sản xuất hiệu suất cao khác như Control Data Corporation triển khai phong cách thiết kế tương tự như. Nhìn chung, những bộ tinh chỉnh và điều khiển kênh sẽ làm rất là mình để chạy tổng thể những hoạt động giải trí bus trong nội bộ, chuyển dời tài liệu khi CPU đã được biết đến là bận rộn ở những nơi khác nếu hoàn toàn có thể, và chỉ sử dụng ngắt khi thiết yếu. Điều này giảm tải CPU đi rất nhiều, và phân phối hiệu suất mạng lưới hệ thống tổng thể và toàn diện tốt hơn .
Thế hệ thứ hai[sửa|sửa mã nguồn]
Các hệ thống bus thế hệ thứ hai như loại bus Nubus mang đến một số vấn đề. Các hệ thống này tách máy tính làm 2 “bên”, một bên là CPU và bộ nhớ, bên còn lại là các hệ thống thiết bị khác nhau. Bus điều khiển nhận dữ liệu từ một bên CPU và chuyển đến bên kia nơi chứa các thiết bị ngoại vi, vì vậy chuyển gánh nặng giao thức truyền thông tin từ chính CPU. Điều này cho phép bên chứa CPU và bộ nhớ tách riêng biệt với các thiết bị bus. Các thiết bị bus có thể liên lạc với nhau mà không sự can thiệp của CPU.
Thế hệ thứ ba[sửa|sửa mã nguồn]
Các bus Thế hệ thứ ba được nổi lên ở thị trường vào khoảng năm 2001, bao gồm HyperTransport và InfiniBand. Các bus này có khuynh hướng rất linh hoạt trong các điều kiện kết nối vật lý, cho phép chúng dùng như là các bus nội (bus trong) cũng như kết nối nhiều máy tính với nhau. Điều này dẫn đến các vấn đề phức tạp khi các bus này đáp ứng và phục vụ các yêu cầu khác nhau, với nhiều công việc trong các hệ thống liên quan đến thiết kế phần mềm, trái ngược với phần cứng. Tóm lại, các bus thế hệ thứ ba giống như một mạng máy tính hơn là khái niệm bus nguyên thủy, với một giao thức cao hơn nhu cầu so với các hệ thống ban đầu, trong khi cũng cho phép nhiều thiết bị sử dụng bus cùng một thời điểm.
Các bus như Wishbone ( bus máy tính ) được tăng trưởng bởi những phần cứng mã mở nhằm mục đích nỗ lực vô hiệu những hạn chế về mặt pháp lý cũng như những văn bằng bản quyền trí tuệ từ việc sản xuất máy tính .
Các ví dụ về những loại bus trong máy tính[sửa|sửa mã nguồn]
Các ví dụ về bus ngoài máy tính[sửa|sửa mã nguồn]
- HIPPI Giao diện song song nền tảng cao
- IEEE-488 (aka GPIB, Giao diện bus mục đích chung, và HPIB, thiết bị bus âm nhạc của Hewlett-Packard)
- PC Card, tên trước đây là PCMCIA, được dùng nhiều trong máy tính laptop và các thiết bị bỏ túi khác, nhưng bị mờ dần với việc giới thiệu USB, các tích hợp mạng và kết nối modem.
Các ví dụ về bus máy tính nội / ngoại[sửa|sửa mã nguồn]
- ^ Xem máy tính CSIRAC tiên phong của Úc
