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バスのコンセプト
バスは、複数のコンポーネントで時間を共有できる共通の情報転送ラインのセットです。
共有
共有とは、複数のデバイスが同じバスを共有すること、つまり、複数のコンポーネントをバス上にハングできることを意味します。
時間を共有する
これは、同時にバスに情報を送信できるコンポーネントは 1 つだけであることを意味し、バスに情報を送信したいコンポーネントが複数ある場合は、1 つずつ送信する (時分割送信) 必要があります。
バスの登場により、外部デバイスとホスト コンピュータ間の接続の柔軟性が向上します。初期のコンピューターでは分散接続が使用されていたため、いつでも外部デバイスを増減することが困難であったため、最近のコンピューターでは代わりにバス接続が使用されています。
バスの特徴
- 機械的特性：サイズ、形状、ピン数、配列順序
- 電気的特性：伝送方向と有効レベル範囲
- 機能特性：各伝送路の機能（アドレス、データ、コントロール）
- 時間的特性: 信号のタイミング関係
バスの種類
データ伝送フォーマット別
-
シリアルバスは
一度に1ビットのデータを送信でき（代表的なものはUSB）、伝送路は1本だけで済むためコストが安く、長距離伝送に広く使われています。配線スペースを節約できます。 -
パラレルバスは
一度に複数ビットのデータを伝送でき
、論理順序が単純で回路実現は容易ですが、信号線の本数が多く占有スペースが大きく、パラレル信号線間の干渉が発生します。
バス機能による
オンチップバス
チップ内のバスは、CPU チップの内部レジスタ間、およびレジスタと ALU 間の公衆接続ラインです。
システムバス
コンピュータ システムのさまざまな機能コンポーネントを相互接続するバス。
- データバスは、さまざまな機能コンポーネント間でデータ情報を伝送するために使用され、双方向伝送バス
であり、そのビット数はマシンワード長とストレージワード長に関係します。
マシンワード長: CPU が一度にデータを処理できるビット数。通常は CPU のレジスタビット数に関連します。 ストレージワード長:
ストレージユニット (ストレージアドレス) に格納されるバイナリコードのビット数。メモリ、つまりメモリ番号の MDR のビット
-
アドレスバスは、
データバス上のソースデータが配置されている主記憶装置または I/O ポートのアドレスを示すために使用され、一方向の伝送バスであり、アドレスバスのビット数はメインメモリのアドレス空間のサイズに関係します。 -
制御バスは
、CPU によって送信される制御コマンドやメイン メモリから CPU に返されるフィードバック信号などの制御情報を送信します。
通信バス
コンピュータ システム間、またはコンピュータ システムと他のシステム間で情報を転送するためのバス。
システムバスの構造
シングルバス構造
CPU、メイン メモリ、および I/O デバイスを一連のバス上に配置することで、中間デバイスを介さずに、I/O デバイス間、および I/O デバイスとメイン メモリ間で情報を直接交換できるようになります。
構造が単純でコストが低く、新しいデバイスの接続が容易ですが、帯域幅が狭く負荷が大きく、複数のコンポーネントが唯一のバスを競合するだけであり、同時送信動作をサポートしていません。
デュアルバス構造
2 つのバスに分割されています。1つは CPU、メイン メモリ、チャネル間のデータ転送に使用される
メイン メモリ バス、もう 1 つは複数の外部デバイスとチャネル間のデータ転送に使用される
I/O バスです。
メモリバスとI/Oバスの分離を実現するには、単一バスから低速I/Oデバイスを分離しますが、チャネルなどのハードウェアデバイスを追加する必要があります
3バス構造
メインメモリバス（CPUとメモリのアドレス、データ、制御情報の転送）
I/Oバス（CPUと各種周辺機器間の通信）
ダイレクトメモリアクセスバス（DMA）（メモリと高速周辺機器間のデータ直接転送用）
I/Oデバイスのパフォーマンスが向上し、システムのスループットが向上しますが、システムの作業効率は比較的低くなります。
バスの性能指標
1)送信サイクル: バス動作 (アプリケーション、アドレッシング、送信、終了) に必要な時間。バスサイクルと呼ばれます。
2)バス クロック サイクル: マシンのクロック サイクル。コンピュータには、コンピュータ全体のさまざまなコンポーネントを制御するための統一クロックがあります。
3)動作周波数: さまざまな動作の頻度、つまり 1 秒間にデータが何回送信されるか
4)バス幅: バス上で同時に送信できるデータのビット数は、バス。
5)バス帯域幅: バスのデータ伝送速度、つまり単位時間あたりにバス上でデータを伝送できるビット数。単位はバイト/秒です。
バス帯域幅 = バス動作周波数(バス幅/8) *
6)バス多重化
7)信号線数