วิวัฒนาการและเทคโนโลยีระบบ Bus

   บัส เป็นเส้นทางเดินไฟฟ้าระหว่างอุปกรณ์หลาย ๆ อุปกรณ์ บัสที่ธรรมดที่สุดคือ บัสของระบบ (System Bus) ซึ่งมีอยู่ในไมโครคอมพิวเตอร์ทุก ๆ ตัว ซึ่งประกอบไปด้วยลายลวดทองแดงประมาณ 50 ถึง 100 เส้น แล้วแต่ว่าจะเป็นชนิดของบัสอะไร

โครงสร้างของบัสในเครื่องคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน เป็นผลทั้งจากพัฒนาการทางเทคโนโลยีและจากมาตรฐานดั้งเดิมที่ใช้กันมาในเครื่องคอมพิวเตอร์ยุคแรก ๆ จึงขออธิบายตั้งแต่เริ่มแรกจนถึงปัจจุบันได้ดังนี้

• XT BUS

เป็นระบบบัสระบบแรกของเครื่องไมโครคอมพิวเตอร์ที่ใช้กับซีพียู 8088 สามารถส่งผ่านข้อมูลได้เพียง 8 บิตเท่านั้น ความเร็วในการทำงานประมาณ 4.77 – 8 MHz XT BUS สนับสนุนการอินเตอร์เฟชกับแอดเดรส 20 บิต ซึ่งสามารถที่อ้างถึงหน่วยความจำได้เพียง 1 MB เท่านั้น มี บัสข้อมูลอยู่ 8 เส้น สนับสนุนการอินเตอร์รัปต์ 6 ช่อง ภายใน XT BUS จะมีขาอยู่ 62 ขา

• AT BUS (ISA BUS)

ในยุคแรกของเครื่องพีซีนั้น ซีพียู 8088 จะทำงานที่ 4.77 MHz ส่วน 80286 ก็จะทำงานที่ 6 MHz ถึง 8 MHz เท่านั้น ซึ่งความเร็วในการำทงานของระบบบัสในยุคนั้นจะเป็นไปตามความเร็วของซีพียู จึงเพียงพอที่จะรองรับการส่งผ่านข้อมูลได้อย่างสบาย แต่เนื่องจาก 80286 เป็นซีพียูขนาด 16 บิต ซึ่งสามารถส่งผ่านข้อมูลได้ทั้ง 8 บิต และ 16 บิต ISA BUS จะสนับสนุนการอินเตอร์เฟชแอดเดรส 24 เส้น ทำให้สามารถจะอ้างอิงหน่วยความจำได้สูงถึง 16 MB จะเห็นว่าสูงกว่า XT BUS มาก ไมโครคอมพิวเตอร์ที่ใช้ซีพียู 80386 กับระบบ ISA BUS จะสาม ารถทำงานด้วยความเร็วประมาณ 20 ถึง 50 MHz เพราะระบบ ISA BUS เป็นแบบ 16 บิต ทำให้การส่งผ่านข้อมูล ของ 80386 ซึ่งเป็นซีพียูขนาด 32 บิต มีข้อจำกัดในการส่งข้อมูล ISA BUS สนับสนุนอินเตอร์รัปต์ 11 ช่อง การกระทำ DMA 7 ช่อง สัญญาณเลือกใช้หน่วยความจำแบบ 8 หรือ 1 6 บิต ระบบ ISA BUS มีจำนวนขาอยู่ 98 ขา

ISA มาจากคำว่า Industry Standard Architecture

• MCA BUS (Micro Channel Architecture BUS)

• EISA BUS (Extended Industry Standard Architecture Bus)

เป็นระบบบัสซึ่งถูกพัฒนาขึ้นจากกลุ่ม The Gang of Nine ประกอบไปด้วยบริษัทต่าง ๆ เช่น AST,Compaq,NEC เป็นต้น เพื่อออกแบบมาแข่งกับ MCA BUS ระบบบัส EISA เป็นแบบ 32 บิต ซึ่งยังมีความเข้ากันได้กับ ISA BUS เครื่องคอมพิวเตอร์ที่ใช้ซีพียู 80386,80486 สามารถใช้ EISA BUS ได้อย่างเต็มที่ EISA มีหลัการทำงานแบบขนาน โดยจะให้การ์ดควบคุมต่าง ๆ ทำงานอย่างเป็นอิสระจากตัวซีพียู ทำให้ซีพียูไม่ต้องมาคอยตรวจสอบการทำงานของการ์ด EISA จะส่งผ่านข้อมูลแบบเบริสต์ (Burst Transfer) เช่นเดียวกับ MCA ทำให้สามารถส่งผ่านข้อมูลได้ด้ว ยความเร็ว 33 MHz

EISA BUS เป็นบัสขนาด 32 บิต มีการทำงานแบบ BUS Master และ BURST Mode ซึ่งเหมาะสำหรับซีพียู 80386 และ 80486 ในการทำงานปกตินั้นเมื่อมีการขอทำ DMA จะทำให้ชิปควบคุมระบบบัสในการส่งผ่านข้อมูลระหว่าหน่วยความแรมกับดิสก์ไดร์ ทำให้ซีพียูอยู่ในสภาวะไม่ทำงาน (Id le) แต่ในการทำงานแบบ BUS Master นั้จะใช้ซีพียูทำงานร่วมกัน 2 ตัว คือ ซีพียูของระบบก็จะทำงานตามปกติ ส่วนซีพียูของการ์ดควบคุมฟลอปปี้ดิสก์ก็จะทำงการส่งผ่านข้อมูลระหว่างหน่วยความจำกับดิสก์ไดร์ ชีพียูที่อยู่บนการ์ดควบคุมฟลอปปี้ดิสก์ได์จะใช้เบอร์ 80186 หรือ 80 286 เป็นส่วนมาก สำหรับการทำงานแบบ BURST Mode นั้นซีพียูของระบบสามารถจะส่งผ่านข้อมูลได้จำนวนมากถึง 33 MB/วินาที

VL BUS (VESA LOCAL BUS)

จากการพัฒนาอย่างรวดเร็วของไมโครโปรเซสเซอร์เข้าสู่ยุค 32 – 64 บิต ทำให้ระบบบัสที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน คือ ISA EISA และ MCA เป็นข้อจำกัดทางด้านความเร็วในการส่งผ่านข้อมูลของตัวไมโครโปรเซสเซอร์ VL BUS จึงเป็นทางออกที่ดีที่สุด VL BUS เป็นระบบบัสที่พัฒนาขึ้น จากสมาคมผู้ผลิตชิปและการ์ดแสดงผลเรียกว่า VESA (Video Electronics Standard Association) เพื่อใช้กับไมโครโปรเซสเซอร์ตระกูล 80486DX และ Pentium VL BUS เป็นระบบบัสที่เพื่อประสิทธิภาพด้านความเร็วในการส่งผ่านข้อมูลระหว่างไมโครโปรเซสเซอร์กับอุปกรณ์ต่าง ๆ ด้วยค วามเร็วเท่ากับสัญญาณนาฬิกาของตัวโปรเซสเซอร์ ทำให้สามารถส่งผ่านข้อมูลได้ทีละ 32 บิต มีอัตราการส่งผ่านข้อมูลต่อหน่วย ประมาณ 132 MB/วินาที ทำงานด้วยความเร็วตั้งแต่ 16 – 66 MHz

• PCI BUS

PCI มาจากคำว่า Peripheral Component Interconnection เป็น Local Bus ชนิดหนึ่ง คำว่า Local Bus หมายถึงระบบบัสที่มีเส้นสายสัญญที่เชื่อมต่อกันโดยตรงระหว่างบัสของโปรเซสเซอร์กับ Local Bus ดังนี้อัตราความเร็วรวาททั้งขนาดของบิตข้อมูลจึงเท่ากับโปรเซสเซอร์ อย ่างไรก็ดี PCI Bus ไม่ได้เชื่อมต่อโดยตรงกับบัสของโปรเซสเซอร์เหมือนกันกับ Local Bus ระบบอื่น เช่น VESA Bus แต่เชื่อมต่อผ่านชุดของ PCI Chip Set ซึ่งก็มีข้อดีคือ ไม่ดึงกระแสไฟจากเส้นสัญญาของโปรเซสเซอร์บัส ทำให้สามารถมีจำนวนของ PCI Slot ได้มากกว่า VESA Local Bus ส่วนขนาดของบิตข้อมูลที่ใช้สื่อสารกันระหว่าง PCI I/O การ์ด กับโปรเซสเซอร์จะมีขนาด 32 บิต ซึ่งจะลดปัญหาคอขวดในส่วนนี้ลงได้ แต่ก็ยังพบปัญหาคอขวดอยู่บ้างนั้นคือเรื่องของความเร็วการทำงานที่ 33.3 MHz

อัตราความเร็วในการรับส่งข้อมูลลน PCI BUS เราสามารถคำนวณออกมาได้ดังนี้

33 MHz x 32 Bit = 1,056 Mbit/sec

1,056 Mbit/sec หารด้วย 8 = 132 Mb/sec

หากเป็นระบบ PCI ขนาด 64 บิต เราจะได้ความเร็วเพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่า หรือประมาณ 264 MB/sec จึงเหมาะสำหรับงานต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับกราฟิกและระบบ Multimedia คุณลักษณะที่สำคัญของ PCI Bus มีดังนี้

1. มีอัตราความเร็ว 2 แบบ คือ
   (1) มาตรฐาน 2.0 ทำงานที่ความเร็ว 30 – 33 MHz
   (2) มาตรฐาน 2.1 ทำงานที่ความเร็ว 66 MHz

ปัจจุบันเมนบอร์ดทั่วไปใช้มาตรฐาน PCI 2.2 ที่สามารถติดตั้งถึง 5 Slot และสามารถรองรับการทำงานของ PCI การ์ดแบบ Bus Master เช่น SCSI หรือ Lan การ์ด เป็นต้น (Bus Master เป็นระบบส่งเสริมการถ่ายเทข้อมูลความเร็วสูงโดยไม่ใช้ระบบ DMA บนเมนบอร์ด ซึ่งก็หมายค วามว่าภายใต้การสื่อสารข้อมูลด้วยระบบ Bus Master นี้ โปรเซสเซอร์ยังสามารถทำงานติดต่อกับโลกภายนอก เช่น แคช ได้)

1. สามารถถ่ายเทข้อมูลในรูปแบบของ Burst Mode ที่ไม่มีรูปแบบที่จำกัดตายตัว คำว่า Burst Mode หมายถึง รูปแบบการขนส่งข้อมูล ลักษณะเป็นกลุ่มที่พรั่งพรูออกมาอย่างต่อเนื่องจำนวนหนึ่ง คำว่าไม่มีรูปแบบ จำกัดตายตัวหมายถึง ขนาดของข้อมูลที่ส่งถ่ายกันมีขนาดไม่แน่นอน และการถ่ายเทข้อมูลแบบนี้สามารถเกิดขึ้นได้อย่างต่อเนื่องทุกรอบของจังหวะสัญญาณนาฬิกา (Clock Cycle)
2. PCI Bus มีอยู่ 2 แบบ คือ แบบที่ใช้แรงดันไฟ +3.3v(32 Bit PC) และ +5v สำหรับเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ใช้ CPU แบบ RISC เช่น Alpha
3. ใช้เทคนิคทำงานแบบ Multiplex สำหรับ Address หรือ Data เพื่อลดขนาดจำนวนของขาสัญญาณบน PCI Slot
4. เป็นระบบ Plug and Play หมายความว่ามีระบบการจัดตั้งค่า Configuration ในทางฮาร์ดแวร์โดยอัตโนมัติทำให้อุปกรณ์ PCI ไม่จำเป็นต้องมี Jumper หรือ สวิตช์เล็ก ๆ เพื่อตั้งค่าหลบหลีกการแย่งใช้อินเตอร์รัปต์ระหว่างกัน
5. มีระบบ Write Posting และ Read Prefetching
   (1) ระบบ Write Posting หมายถึง การเตรียมเขียนข้อมูลคำสั่งไว้ล่วงหน้า รวมทั้งการเตรียมการอ่านข้อมูลคำสั่งล่วงหน้า เป็นการประหยัดเวลาที่ใช้เพื่อเตรียมการอ่าน/เขียนคำสั่งต่อไป
   (2) ระบบ Read Prefetching
6. สามารถจัดตั้ง Configuration ได้ในทางซอฟต์แวร์ซึ่งก็คือ การจัดตั้งแผ่น BIOS Setup
7. เป็นระบบบัส ที่ไม่ขึ้นกับโปรเซสเซอร์
8. สามารถทำงานแบบ Concurrent BUS PCI ได้ หมายถึง PCI Card ที่ติดตั้งตาม Slot ต่าง ๆ สามารถทำงานพร้อมกันในเวลาเดียวกันได้ ซึ่งผิดกับระบบบัสแบบเก่า ๆ มีเพียงการ์ดหนึ่งเดียว ทำงานได้ในขณะนั้น ด้วยเหตุนี้ ระบบ PCI BUS จึงเหมาะสำหรับงานประเภท Multimedia โดย เฉพาะ Video Confrerence
9. ระบบ PCI BUS ประกอบด้วย Chip Set ที่ทำหน้าที่เป็นตัวสะพาน (Bridge) เชื่อมระห่างโปรเซสเซอร์กับ PCI Expansion Slot ซึ่ง ชิปเซตนี้ประกอบด้วยชิปเซต 2 ตัว ได้แก่ (1) North Bridge ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมต่อและประสานงานการสื่อสารระหว่างโปรเซสเซอร์กับหน่วยความจำต่าง ๆ รวมทั้งเป็นสะพานเชื่อมต่อกันกับชิปเซตอีกตัวหนึ่ง (2) South Bridge เป็นตัวที่ดูแลเกี่ยวกับ I/O ต่าง ๆ
   1. อุปกรณ์ที่ถูกออกแบบมาให้ใช้กับ PCI BUS จะใช้เวลาการเข้าถึง Access ต่ำ (Low Latency) ลดเวลาจากการที่อุปกรณ์ PCI ต้องรอคอยเพื่อให้ได้มาของสิทธิ์ที่จะเข้าสู่การทำงานในระบบ หลังจากที่ส่งสัญญาณที่เป็นคำขอออกไปเรียบร้อยแล้ว

• AGP BUS (Accelerated Graphics Port)

เป็นการ์ดที่พัฒนาต่อจากบัส PCI ซึ่งกำหนดไว้ที่ความเร็วเทียบเท่ากับบัสของโปรเซสเซอร์หรือสองเท่าของบัส PCI ปกติ ซึ่งตอนเริ่มต้นก็คือ 66 MHz ทำให้ได้อัตราการรับส่งข้อมูลสูงถึง 266 MB/sec (66 x 4 ไบต์) และต่อมาได้มีมาตรฐานของ AGP 2x และ AGP 4x ซึ่งทำงานไ ด้รวดเร็วยิ่งขึ้นไปอีกเป็น 533 และ 1066MB/sec ตามลำดับ

บัสนี้ได้รับการออกแบบมาสำหรับการ์ดแสดงผลซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่มีการส่งผ่านข้อมูลจำนวนมากที่สุดด้วยความเร็วสูงสุด

• USB (Universal Serial Bus)

• USB มาจากคำว่า Universal Serial Bus เป็นมาตรฐานการเชื่อมต่ออุปกรณ์ I/O ภายนอกแบบใหม่สำหรับเครื่องคอมพิวเตอร์ ที่มีจุดเด่นดังนี้

1. ใช้งานง่าย
2. ราคาถูก
3. สามารถจัด Configuration ได้ง่าย
4. มีความเร็วสูง

USB สนับสนุนความเร็วในการส่งถ่ายข้อมูล 12 MB/s ลักษณะของข้อมูลก็สามารถเป็นไปได้ทั้งรูปแบบการถ่ายเทข้อมูลในลักษณะกระแส และในรูปแบบของ Packet (Packet ในที่นี้หมายถึงลักษณะรูปแบบข้อมูลที่มีแบบแผนตายตัว เรียกว่า Frame ที่ประกอบด้วย ส่วนหัว ส่วนข้อมูลและ ส่วนหาง ที่ใช้ตรวจสอบความผิดผลาดของข้อมูล)

การที่ USB มีการสนับสนุนการส่งถ่ายข้อมูลหลายรูปแบบดังกล่าวจึงทำให้ USB สามารถรองรับอุปกรณ์ I/O ได้หลากหลาย เช่น เมาส์ คีย์บอร์ด กล้องถ่ายภาพ และอุปกรณ์เชื่อมต่อ ISDN นอกจากนี้ USB ยังยอมให้มีการเชื่อมต่อแบบ Hot Plug ซึ่งในที่นี้หมายถึงเราสามารถติดต ั้งอุปกรณ์ I/O ได้ทันทีโดยไม่ต้องปิดเครื่องคอมพิวเตอร์เลย

1. ความเร็วในการถ่ายเทข้อมูลของ USB

USB มีรูปแบบความเร็วในการถ่ายเทข้อมูลได้ 2 แบบดังนี้

(1) ความเร็ว 12 MB/sec ได้แก่อุปกรณ์ความเร็วสูง เช่น Zip Drive,Scanner และ Printer

(2) ความเร็ว 1.5 MB/sec ได้แก่อุปกรณ์ความเร็วต่ำ เช่น คีย์บอร์ด เมาส์ และจอยสติ๊ก

6. ส่วนประกอบของ USB

ส่วนประกอบขั้นพื้นฐานของ USB ทั้งทางฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ประกอบด้วย

1. USB ฮาร์ดแวร์
   1. USB Controller /Root Hub
   2. USB Hubs
   3. อุปกรณ์ USB
2. USB Software
   1. USB Device Drivers
   2. USB Driver

Host Controller Driver

Controller /Root Hub

การสื่อสารข้อมูลทั้งหมดบนระบบ USB เริ่มมาจาก Host ที่ติดตั้งอยู่บนเมนบอร์ดซึ่งทำงานภายใต้การควบคุมของซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์ ซึ่ง Host นี้ประกอบไปด้วย USB Host Controller ซึ่งเป็นระบบควบคุมที่ทำให้เกิดการถ่ายเทข้อมูลบน USB Bus นอกจากนี้ก็มี Root Hub ซึ ่งเป็น Port ซึ่งใช้เป็นที่เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ USB บนเมนบอร์ด ซึ่งจะมีชิปที่ทำหน้าที่เป็น USB Host Controller ดังนี้

1. Open Host Controller (OHC) ได้แก่ เบอร์ 8×931
2. Universal Host Controller (UHC) ได้แก่ เบอร์ 80×930

Host Controller

Host Controller มีหน้าที่รับผิดชอบเกี่ยวกับการดูแลการขนถ่ายข้อมูลที่ถูกกำหนดโดยซอฟต์แวร์ของ Host Controller Driver หรือ HCD ซอฟต์แวร์จะจัดสร้างรายการที่ใช้เชื่อมโยงกับชุดของข้อมูลในรูปแบบต่าง ๆ ในหน่วยความจำที่ได้กำหนดเรียบร้อยแล้วว่าจะมีการถ่ายเทกั นเกิดขึ้นเมื่อใด โครงสร้างของข้อมูลนี้เราเรียกว่า Transfer Descriptor ซึ่งประกอบไปด้วยข้อมูลข่าวสารที่จำเป็นสำหรับ Host Controller ในอันที่จะทำให้เกิดการถ่ายเทข้อมูลขั้น ข้อมูลข่าวสารดังกล่าวประกอบไปด้วย

1. ตำแหน่ง Address หรือที่อยู่ของอุปกรณ์ USB
2. ชนิดของการถ่ายเทข้อมูลว่าเป็นแบบใด
3. ทิศทางการไหลของข้อมูลข่าวสารว่าจะไหลจากไหนไปไหน
4. ตำแหน่ง Address ของ Memory Buffer สำหรับ Device Driver

เมื่อ Host Controller จะส่งข้อมูลไปที่อุปกรณ์ USB ปลายทาง ก็ทำได้โดยการอ่านข้อมูลจาก Memory Buffer ซึ่ง USB Device Driver เป็นผู้จัดสรรให้ ที่ซึ่งข้อมูลจะถูกจัดส่งไปที่อุปกรณ์ปลายทาง โดย Host Controller จะทำหน้าที่เป็นผู้แปลงข้อมูลจากขนานไปเป็นแบบอ นุกรม จากนั้นก็จัดให้มีการถ่ายเทข้อมูลโดยส่งออกไปที่ Root Hub เพื่อส่งต่อไปที่บัส

ในกรณีที่ต้องการจะอ่านข้อมูลจากอุปกรณ์ USB ตัว Host Controller จะสร้างสภาวะการติดต่อเพื่ออ่านข้อมูลขึ้น จากนั้นก็จะส่งคำขอการอ่านข้อมูลไปที่ Root Hub ซึ่ง Root Hub ก็จะส่งผ่านการขออ่านนี้ไปบน USB Bus

ดังนั้นอุปกรณ์ปลายทางจะรู้ตัวว่าตัวเองกำหลังถู กเรียกใช้งานและได้รับการ้องขอให้ปลอดปล่อยข้อมูลออกมา อุปกรณ์ปลายทางนี้ก็จะปล่อยข้อมูลตามที่ต้องการไปที่ Root Hub ซึ่งก็จะส่งต่อข้อมูลนี้ไปที่ Host Controller อีกที่หนึ่ง จากนั้น Host Controller ก็จะนำข้อมูลที่ได้รับมาเป็นแบบอนุกรรมนี้มาทำการแปลงให้เป็น ขนาน จากนั้นก็จะนำไปเก็บไว้ที่ Memory Buffer ของ Device Driver อีกทีหนึ่ง

Root Hub

การติดต่อเพื่อสื่อสารข้อมูลที่ถูกสร้างขึ้นโดย Host Controller จะถูกส่งต่อไปที่ Root Hub เพื่อให้ส่งต่อไปที่ USB Bus ซึ่งเป็นที่ ๆ อุปกรณ์ USB ได้เชื่อมต่อกับตัว Root Hub ซึ่งจัดได้ว่าเป็นจุดเชื่อมต่อที่สำคัญสำหรับอุปกรณ์ USB และมีหน้าที่ทำงานหลักดัง นี้

1. ควบคุมการเชื่อมต่อที่ USB Port
2. ทำหน้าที Enable/Disable Port (ทำให้ Port ทำงานหรือไม่ทำงาน)
3. ทำหน้าที่ตรวจสอบดูว่าแตะละ Port ของ Root Hub ติดตั้งอุปกรณ์อะไรบ้าง
4. สามารถจัดตั้งหรือรายงานสถานะของแต่ละเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นขณะทำงานของอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ Port ต่าง ๆ

USB Hubs

นอกเหนือจาก Root Hub แล้ว ระบบ USB ยังสนับสนุน Hub อีกแบบหนึ่งซึ่งเป็นส่วนขยายของระบบ USB จุดประสงค์เพื่อขยายขนาดการเชื่อมต่อเพื่อติดตั้งอุปกรณ์ USB ได้มากยิ่งขึ้น ลักษณะการเชื่อมต่อจะเป็นแบบพ่วง Hub กันไปเรื่อย ๆ Hub ต่าง ๆ ที่เชื่อมต่อกับ Root Hub นี้มีไว้เพื่อเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ USB ต่าง ๆ เช่นคีย์บอร์ดหรือจอภาพ ยิ่งไปกว่านั้น Hub เหล่านี้สามารถมีแหล่งจ่ายไฟเป็นของตนเองเป็นการเฉพาะ หรือจะใช้แรงดันไฟจากสาย USB ก็ได้ การจ่ายไฟให้กับ Hub เหล่านี้โดยผ่านทางสาย USB จะมีข้อจำกัดปริมาณของกำลังงานที่จ่ายออกมาที่ Bus และ ด้วยกำลังที่จ่ายออกมาที่ Bus นี้เองทำให้เกิดข้อจำกัดที่ไม่สามารถติดตั้งได้เกิน 4 USB Port ส่วนประกอบของ Hub มี 2 แบบดังนี้

1. Hub Controller

ประกอบไปด้วย USB Interface ซึ่งเป็นแผงควบคุมภายใน Hub บางทีจะเรียกว่า Serial Interface Engine (SIE) ซึ่งแผงควบคุมนี้จะติดตั้ง Firmware ซึ่งเป็นอุปกรณ์หน่วยความจำประเภท EEPROM ที่สามารถโปรแกรมได้ ภายในหน่วยความจำประกอบด้วยข้อมูลข่าวสารเรียกว่า Descri ptor ที่มีไว้เพื่อใช้ซอฟต์แวร์อ่านเพื่อพิสูจน์ความมีตัวตนของอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับ Port ของ Hub นอกจากนี้ Hub Controller ยังรวบรวมเอาข้อมูลข่าวสารเกี่ยวกับสถานะของ Hub และ Port ซึ่งซอฟต์แวร์ของ USB Host นำไปใช้เพื่อตรวจสอบดูว่าอุปกรณ์มีการเชื่อมต่อหรือไ ด้ถอดออกไปจาก Port ของ Hub แล้ว รวมทั้งตรวจสอบดูสถานะการทำงานของ Hub นอกจากนี้ Hub Controller ยังรับเอาคำสั่งจากซอฟต์แวร์ของ Host เพื่อควบคุมการทำงานของ Hub ได้อีกด้วย

2. Hub Repeater

ข้อมูลข่าวสารที่วิ่งอยู่บน USB Bus จะต้องวิ่งไปข้างหน้า ไม่ว่าจะวิ่งไปตามกระแสจากล่างขึ้นบน(วิ่งจากอุปกรณ์ไปยัง Host) หรือวิ่งไปตามกระแสลงข้างล่าง (วิ่งจาก Host มายังอุปกรณ์ USB) โดยที่การส่งกระจายข้อมูลจาก Host จะต้องวิ่งไปที่ Root Port ของ Hub และ จะวิ่งไปยัง Port ทั้งหมดของ Hub ที่ยังทำงานอยู่ เมื่ออุปกรณ์ USB ปลายทางได้รับการติดต่อจาก Host แล้ว จะส่งข่าวสารที่เป็นการตอบสนอง วิ่งเป็นกระแสขึ้นบนกลับมาที่ Host โดยที่ Hub จะส่งต่อไปที่ Port ของ USB ที่เชื่อมต่อกับ Root Hub(เรียกว่า Downstream Port) เพื่อส่งต่อไปที่ Root Hub จากนั้น Root Hub ก็จะส่งต่อไปที่ Host อีกทีหนึ่ง

1. 6.               ชนิดของการถ่ายเทข้อมูลบน USB

USB สามารถตอบสนองความต้องการที่จะส่งถ่ายข้อมูลหลากหลายชนิดจากแอพพลิเคชัน ซึ่งในระบบ USB สามารถมีระบบการถ่ายเทข้อมูลได้ 4 แบบ ดังนี้

1. Interrupt Transfer-Interrupt Transfer
2. Bulk Transfer-Bulk Transfer
3. Isochronous Transfer
4. Control Transfer-Control Transfer                                                                                                                  

1 Connector

อุปกรณ์รอบข้างแบบ USB จะต้องมีการเชื่อมต่อกับช่องเสียบด้วยสัญญาณหาก Connector ที่ปลายทั้งสองด้านของสาย USB เป็นแบบเดียวกัน ก็แสดงว่ามีการเชื่อมต่อสายระหว่างช่องเสียบ USB มาตรฐาน USB ซึ่งได้ออกแบบ Connector เพื่อใช้งานอยู่ 2 แบบ

(1) Series A Connector เป็น Connector เพื่อการเชื่อมต่อระหว่าง USB Port กับสายเชื่อมต่ออุปกรณ์รอบข้าง (Peripheral)

(2) Series B Connector ถูกนำมาใช้กับอุปกรณ์รอบข้าง

แสดงลักษณะของ USB Port ที่ด้านหลังของคอมพิวเตอร์

2 สายของ USB

มาตรฐานของ USB ได้กำหนดอัตราความเร็วสูงสุดสำหรับช่องทาง USB ไว้ที่ 12 MB/s ซึ่งเป็นความเร็วสูงสุดและช่องทางย่อยที่ความเร็ว 1.5 MB/s สายสัญญาณที่ใช้เพื่อการถ่ายเทที่ความเร็วสูงสุดจะต้องถูกออกแบบเป็นพิเศษเพื่อป้องกันสัญญาณรับกวนจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ขณะ ที่สายสัญญาณที่ใช้เพื่อการส่งข้อมูลความเร็วต่ำถูกนำมาใช้กับการเชื่อมอุปกรณ์ความเร็วต่ำ เช่น เมาส์และคีย์บอร์ด

(1) สายสัญญาณสำหรับส่งถ่ายข้อมูลความเร็วต่ำ สายสัญญาณชนิดนี้จะส่งผ่านข้อมูลต่ำที่ความเร็ว 1.5 MB/s ถูกนำมาใช้งานที่ไม่ต้องการแบนด์วิดธ์หรือช่องสัญญาณกว้าง และความยาวของสายสัญญาณจะต้องไม่เกิน 3 เมตร ขนาดของเส้นลวดคือ 28 AWG

(2) สายสัญญาณสำหรับส่งถ่ายข้อมูลความเร็วสูง สายสัญญาณประเภทนี้เป็นสายตีเกลียวประเภท Shieled Twisted Pair หรือ สายตีเกลียวที่ห่อหุ้มด้วยสื่อที่ป้องกันสัญญาณรบกวน รวมทั้งสายแบบธรรมดา สายสัญญาณประเภทนี้มีระยะทางสูงสุดไม่เกิน 5 เมตร อีกทั้งมี Propagation Delay ไม่เกิน 30 ns เมื่อทำงานที่ความถี่ตั้งแต่ 1-16 MHz

ที่มา:http://www.vcharkarn.com/vblog/33315/2