Bussen / Expansion Slots.

Buizen frame Het is gemakkelijk om een systeem te hebben waardoor de structuur van een computersysteem te herkennen is. Zo een systeem is ook makkelijk als er dan een uitbreiding gedaan moet worden. IBM had voor zijn logische schakelingen een raamwerkje waar de elektronenbuizen en de daarbij horende componenten op waren gemonteerd. Dit noemt men een moduul.


Zuse poort Enkele jaren later bouwt Konrad Zuse zijn poorten op een stekkersysteem. De computer had honderden van dit soort insteek kaarten en werd op deze manier overzichtelijker en makkelijker uit te breiden en te onderhouden.


S100

De eerste microcomputer, ontwikkeld door Ed Roberts, de Altair 8800 van MITS uit 1975, introduceerde de eerste Systeem Bus S100. De S staat voor Systeem en de 100 wil zeggen dat er honderd aansluitingen waren. Deze Bus werd ook backplain genoemd omdat de Bus in de achterkant van het systeem zat. Op deze Bus werden alle onderdelen met elkaar verbonden.
Alle belangrijke onderdelen zaten op een printplaat die via de S100 bus verbinding maakten met de andere onderdelen.
Zo zat de processor op een insteek kaart. Het I/O gedeelte voor de seriŽle communicatie zat op een andere kaart. Ook de videokaart werd op de S100 geplaatst. De meeste fabrikanten van microcomputers maakten er gebruik van. De S100 was de eerste standaard. De foto onder geeft een kijkje op de S100 Bus.
S100 Bus


ISA

Met de introductie van de PC door IBM, in 1981, op de microcomputermarkt, werd een nieuwe standaard geÔntroduceerd de ISA. ISA betekend Industry Standard Architecture.
De ISA bus is nu een deel van het moederbord waar de processor en het geheugen geÔntrigeerd is en niet op een insteekkaart geplaatst moet worden. Alle uitbreidingen zo als de I/O kaart, de floppy disk controller en de videokaart worden in de ISA bus geplaatst. Deze bus heeft 62 aansluitingen en is zo als het heet een acht BIT bus. De kleur is over het algemeen zwart.
De snelheid van de bus was 4,77 MHz
Het was tevens ook de snelheid waarmee de 8088 Microprocessor werkte.
De thougput van de ISA 8 Bus was dus 4,7 MB/ps.
ISA 8 Bus


ISA 16

Even later met de komst van de 80286 processor introduceert IBM de AT Computer en met hem de ISA 16 Bus. De 16 staat voor zestien BIT.
De ISA 16-BIT bus werkte met een snelheid van 8,3 MHz.
De ISA 16 maakt gebruik van 98 aansluitingen.
Zo als te zien is, is de bus het zelfde gebleven, maar is er een extra stekker met 36 pins er naast gezet.
Dit is gedaan omdat op deze manier ook de oude insteekkaarten gebruikt kunnen worden. De verlenging is hoofdzakelijk een acht bit toevoeging.
De hoogste IRQ toekenning voor de ISA Bus was IRQ7. De trougput van de ISA 16 Bus is 2 Bytes per 8,3 MHz dat overeenkomstig een resultaat oplevert van 16,6 MB/ps.
Dit is een verviervoudiging ten opzichte van de ISA 8 BUS.
De frequentie werd later opgehoogd naar 10, 11 en 12 MHz, wat vaak tot gevolg had dat het systeem instabiel werd.
De ISA bus is nu niet meer op de moederborden terug te vinden.
In de industriŽle automatisering wordt de echter bus alsnog, tegen een behoorlijke meerprijs, gebruikt!
ISA 16 Bus


MCA

Toen Intel de 80386 microprocessor introduceerde, kwam IBM met een nieuwe Bus, de MCA.
MCA betekend Micro Channel Architecture.
Deze bus uit 1987 van IBM werd ook wel de micro channel genoemd.
De MCA bus moest de ISA bus gaan vervangen. Hij was ontworpen voor de PS/2 systemen van IBM die met de 80386 processor van Intel waren uitgerust.
De breedte van de bus was 32 Bit.
De klokfrequentie van de Microchannel was 10 MHz, wat een trouput van 40MB/s garandeerde.
De bus was voorzien van Bus Mastering en had Plug and Play PnP mogelijkheden. MCA Bus
IBM dacht met de MCA de markt van uitbreidingskaarten in de hand te krijgen.
Het bleek echter dat zij gehinderd werden door het toverleerlingeffect.
De ISA was weliswaar stukken minder maar, een geest die een keer opgeroepen was, kon niet zo maar tot stoppen worden gebracht.
Daar kwam nog bij dat de MCA niet ISA downwards compatible was en door hoge octrooikosten niet door andere fabrikanten werd gebruikt.


EISA

EISA Afkorting van Extended Industrial Standard Architecture
Bus structuur
De 32 Bits EISA leek de opvolger van ISA en was ook ISA compatible.
Dit werd bereikt door de stekkers twee verdiepingen te geven.
De bovenste laag was voor de ISA en de onderste laag was voor de 32 Bit uitbreiding.
Om ISA compatibel te blijven was de snelheid van de bus beperkt gebleven tot 8,33 MHz.
Omdat de bus een goed doordacht en stabiel karakter vertoonde werd de EISA veel in netwerkservers toegepast.
Voor de gewone gebruiker was de bus aan de dure kant zodat deze verder ging met ISA.
De doorvoer snelheid van de EISA was 33 MB/s
EISA Kaart

VLB

VLB Afkorting van Vesa Local Bus
Populaire 32 Bit busstructuur voor de 80486 met max. 50 MHz. een nadeel van de Bus was dat er maar twee aansluitingen (uitbreidingsslots) gebruikt konden worden. Enkele moederborden waren zelfs met drie slot’s uitgerust. Het derde slot was echter geen volwaardig slot, maar een slave. Voor de videokaarten was het echter een enorme vooruitgang. Van de gangbare 12 MHz (ISA), werken de meeste nu met 33 MHz en een doorvoersnelheid van 133 MB/s. De VLB insteekkaart op de foto is een Diamond Viper VGA kaart.

VLB Kaart
Op de afbeelding van het moederbord onder zijn de laatste drie bussen uitgevoerd als VLB. De extra stekker naast de ISA 16 is het gedeelte wat op de kloksnelheid van de processor is aangesloten.
VLB moederbord 486


PCI

PCI Afkorting van Peripheral Component Interconnect
Deze busstructuur is oorspronkelijk in 1992 door Intel ontwikkeld en is vanaf de laatste modellen 486 werkzaam.
Tegenwoordig worden de PCI specificaties bewaakt door de PCI-SIG.
De PCI is een 32 Bit-bus en maakt gebruik van busmasterig. De snelheid van de PCI-1 is 33,33 Mhz.
De doorvoersnelheid Throughput is 32 Bit/8 is 4 Byte X 33 Mhz = 133,32 Mega-Byte per seconde afgerond 133 MB/s
De PCI-2 heeft een snelheid van 66 Mhz.
Bekend werd de PCI echter met de komst van de Pentium. Onder op de foto is een PCI geluidskaart afgebeeld. Het is duidelijk te zien dat de PCI contacten smaller zijn dan de ISA 8 ook al heeft het haast de zelfde afmeting.
PCI Soundcard Kaart
Op de afbeelding van het moederbord onder zijn alle bussen PCI.
PCI moederbord


PCI X

Afkorting van Peripheral Component Interconnect eXtended.

PXI-X is een 64 bit’s PCI bus en heeft een snelheid van 133 Mhz.
Multipliceert men 8 Bytes met 133,3 Mhz levert dit een doorvoersnelheid op van 1.066,4 MB/s of wel 1 GBps.
Er is ook nog de PCI-X 266 (PCI-X DDR)
Deze bus werkt op 266,6 Mhz en heeft een Throughput van 2.132,8 MB/s, zeg 2 GBps
PCI-X is downwards compatible wat wil zeggen dat er ook oude PCI kaarten in kunnen werken.
Achter de normale PCI aansluiting is de uitbreiding, de eXtensie geplaatst. Onder op de foto is een PCI X SATA II interface afgebeeld.
PCI X SATA II Kaart
PCI X is een Bus die meestal in server computers word toegepast.
Op de foto onder is een moederbord met twee processorplaatsen en drie PCI X uitbreidingssloten afgebeeld. Dit soort moederborden worden over het algemeen als server moederbord gebruikt.
PCI X moederbord.jpg


Let op !

Er zijn wel degelijk verschillen!.

Zowel de PCI als ook de PCI-X bussen zijn in 3,3 Volt, maar ook in 5 Volt uitvoeringen. Om te voorkomen dat er eventueel componenten zouden beschadigen zijn deze twee varianten door een verschillende vergrendelingen in de connector van elkaar te onderscheiden. Op deze mannier kunnen ongelukken worden voorkomen! ( zie afbeelding)

PCI / PCI x 3,3 en 5 Volt

PCI- e

Afkorting van Peripheral Component Interconnect Express.

PCI-e is een seriŽle bus constructie en kent een hogere verwerkingssnelheid dan de parallelle voorganger.
De snelheid ligt bij 2,5 Ghz.
De juiste aanduiding is 2,5 GT/s, wat wil zeggen dat de Bit's met een snelheid van 2,5 GHz op Transport worden gestuurd.
Dit zou als resultaat hebben dat de doorvoersnelheid 2,5GHz / 8Bit 312,5 MB/s zouden zijn.
Door codering en decodering gaat echter 25% van de snelheid verloren.
Volgens de toegepaste 8B10B codering levert dit een doorvoer van 250 MB/s op.
Deze troughput loopt over een kanaal en het leuke van de PCI-e is dat de bus dit ook full duplex kan, dus naar twee kanten.
PCI-e is ook in vier, acht, zestien en tweeŽndertigvoudige uitvoering.
Een rekensommetje leert ons dat een PCI-e 16 bus een doorvoer op van 4 GB/s.

Sinds januari 2007 is er de opvolger van PCI-e, namelijk de PCI-e 2 ook als Generation 2 of Mode 2 aangeduid.
PCI-e 2 heeft en doorvoer van 5 GT/s.
Dit resulteert in een troughput van 500 MB/s.
De PCI-e 16 G2 heeft een doorvoer van 8 GB/s.

PCI-express 2 is downwards compatieble met PCI-express 1.

PCI–e is vanwege zijn seriŽle structuur niet compatible ( uitwisselbaar ) met PCI of PCI-X.
Videokaarten voor PCI-e lossen tevens de oude AGP kaarten af. Zie ook SLI die optimaal gebruik maakt van de mogelijkheden van PCI-e
PCIE Videokaart
Het moederbord op de foto onder is uitgerust met drie PCI-e sloten een PCI-e x 16 stekker.
PCI-e Netwerkkaart van HP PCI-e moederbord

Voor de volledigheid zijn hier de PCI bussen
in chronologische volgorder opgenoemd:

PCI

1992   PCI 1.0     32 / 32 bits     33 MHz     133 / 133    MB/s
1993   PCI 2.0     32 / 64 bits     66 MHz     133 / 266    MB/s
1995   PCI 2.1     32 / 64 bits     66 MHz     266 / 533    MB/s
1998   PCI 2.2     32 / 64 bits     66 MHz     266 / 533    MB/s
2002   PCI 2.3     32 / 64 bits     66 MHz     266 / 533    MB/s


PCI-X

1999   PCI-X 1.0     16 / 32 / 64 bits     066 MHz     max. 500    MB/s
1999   PCI-X 1.0     16 / 32 / 64 bits     133 MHz     max. 001    GB/s
2002   PCI-X 2.0     16 / 32 / 64 bits     266 MHz     max. 002    GB/s
2002   PCI-X 2.0     16 / 32 / 64 bits     533 MHz     max. 004    GB/s



AGP


AGP is de Afkorting van Accelerated Graphics Port
Deze videoaansluiting is in 1997 door Intel ontwikkeld.
Let op dit is geen Bus .
AGP is maar een uitbreidingspoort voor uitsluitend video. De AGP aansluiting wordt over de Northbridge met de microprocessor verbonden. De Northbridge garandeert een hoge doorvoersnelheid. Dit heeft de kaart ook nodig omdat er gebruik wordt gemaakt van het werkgeheugen van de computer. De AGP kaart is in meerdere snelheden geleverd. De AGP werkte met een 32 BIT Bus. De AGP 1 had een doorvoersnelheid van 66 MHz. De data transfer rate ligt hiermee bij (32/8)x66 = 264 Megabyte per seconde. In vergelijk met een PCI kaart die slechts 133 MBps haalt is dit haast het dubbele. De AGP 2 verdubbelt de doorvoer zoals de AGP 4 weer verdubbelt. De AGP 8 is de laatste versie met 2.133 MBps. De AGP wordt niet meer verder ontwikkeld, gezien nu alles serieel verder gaat. De laatste versie is de AGP 8.
AGP Videokaart
Op de foto van het moederbord is de bruine AGP stekker duidelijk te zien.
Deel van een moederbord met AGP

AMR


AMR is de afkorting van Audio / Modem Riser.
Benaming voor een Audio/Modem interface dat door het systeem wordt bestuurd. Men maakt onderscheid tussen primary en secondary AMR’s. Het voordeel van een AMR modem is de lage aanschafprijs.
Een nadeel is dat de besturing twintig procent van de processor capaciteit kan gebruiken!


Aztech 65K Modem
AMR Slot
Op de foto van het moederbord is het kleine bruine AMR Slot rechts onder duidelijk te zien.


CNR


CNR is de afkorting van Communication and Networking Riser.
Benaming voor een netwerkinterface van Intel dat door het systeem wordt bestuurd.
De bedoeling was dat het riserboard zowel als modem als ook als netwerkinterface gebruikt zou kunnen worden.
De lage prijsstelling was een reden die tot deze ontwikkeling heeft gevoerd.
Een succes is het nooit geworden.
De meeste moederbordfabrikanten integreren de netwerkkaart op het mainboard.
De stekker bestaat uit twee delen. Het eerste deel is AMR compatible.


Asus CNR kaart
AMR Slot
Op de foto van het moederbord is het CNR Slot duidelijk te zien.

USB

Behalve uitbreidings / expansion-slots en bussen zijn er ook nog twee bussen die hoofdzakelijk uitwendig worden gebruikt. Een daarvan is de USB.


FireWire

Een andere externe bus is de FireWire architectuur, die ook als Peer to Peer netwerk gebruikt kan worden.


Andere bussen zijn de Databus en de Adresbus!



Samenvatting:

  • De eerste systeembus is de S100.


  • IBM introduceert de ISA Bus.


  • In de IBM AT wordt voor het eerst de ISA 16 toegepast.


  • ISA staat voor Industry Standard Architecture.


  • MCA staat voor Micro Channel Architecture.


  • EISA staat voor Extended Industry Standard Architecture.


  • VLB staat voor Vesa Local Bus.


  • PCI staat voor Peripheral Component Interconnect.


  • PCI X staat voor Peripheral Component Interconnect eXtended.


  • PCI E staat voor Peripheral Component Interconnect Express.


  • AGP is geen Bus.


  • AGP staat voor Accelerated Graphics Port.


  • AGP wordt niet verder ontwikkeld.



  • Bij nul fouten doorgaan

    28-04-2009
    bedankt.
    heel duidelijke uitleg van de verschillende bussen
    mvg
    hendrik dollahsajoeti