バスの種類と性能

システムバスは、プロセッサ、主記憶、入出力系など、コンピュータの主要部分を接続するためのバスです。メモリバスは主にプロセッサと主記憶側の高速なデータ転送に関わり、入出力バスは周辺装置や入出力インタフェースとの接続に関わります。実際の構成では複数種類のバスやブリッジを組み合わせ、速度や用途の異なる装置を接続します。

バスは接続する装置や範囲によって役割が異なる。

シリアルバスは、少ない信号線でビット列を順に送る方式です。パラレルバスは、複数の信号線を使って複数ビットを同時に送ります。パラレルだから常に高速とは限らず、転送速度は信号周波数や転送方式、配線条件などにも左右されます。PCIは、コンピュータ内部で周辺装置を接続するバスの一例です。

直列・並列だけで速度を決めつけない。

1回の転送でバス幅と同じビット数を送り、1クロックごとに1回転送できる単純な条件なら、理論上の転送速度は「バス幅×クロック周波数」でビット毎秒として求められます。バイト毎秒へ直すときは8で割ります。実際の性能はバスのアクセスモードや待ち時間などの影響を受けるため、計算問題では「1クロックに何回転送するか」などの条件を確認します。

転送速度はバス幅と転送回数の条件から求める。

科目Aの形: 四肢択一(計算)(このページのために作った問題)

48ビット幅のバスが125MHzで動作し、1クロックごとに1回、バス幅と同じ48ビットを転送する。1MBを10の6乗バイトとすると、理論上の転送速度は何MB/sか。

1. 6000MB/s
2. 750MB/s
3. 1000MB/s
4. 125MB/s

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正解: 750MB/s

48ビットは6バイトなので、1回の転送量は6バイトです。1秒に125×10の6乗回転送するため、6×125=750となり、理論上の転送速度は750MB/sです。6000は8で割る前のビット毎秒の値で、1000は8バイト幅と取り違えた値です。

まちがえやすい点: ビットをバイトへ直すときは8で割り、48ビットを6バイトとして計算する。

科目Aの形: 四肢択一(このページのために作った問題)

バスの役割の対応として、最も適切なものはどれか。

1. アドレスバス―アクセス対象を示す情報を伝える。
2. アドレスバス―読出しや書込みを指示する制御信号を伝える。
3. データバス―アクセス対象のアドレス情報を伝える。
4. コントロールバス―命令やデータ本体を伝える。

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正解: アドレスバス―アクセス対象を示す情報を伝える。

アドレスバスはアクセス対象のアドレス情報を伝えます。データバスは命令やデータ本体、コントロールバスは読出しや書込みなどの制御信号を伝えます。イ・ウ・エは三つのバスの役割を入れ替えた説明です。

まちがえやすい点: 三つのバスは、信号線の本数ではなく伝える情報で区別する。

科目Aの形: 四肢択一(このページのために作った問題)

バスの構成に関する説明として、最も適切なものはどれか。

1. メモリバスは、主に周辺装置と入出力インタフェースを接続するために用いられる。
2. 入出力バスは、周辺装置や入出力インタフェースとの接続に用いられる。
3. システムバスは、主に外部周辺装置どうしを接続し、プロセッサや主記憶との接続には用いられない。
4. シリアルバスは、複数の信号線で複数ビットを同時に送る方式である。

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正解: 入出力バスは、周辺装置や入出力インタフェースとの接続に用いられる。

入出力バスは、周辺装置や入出力インタフェースとの接続に関わるバスです。メモリバスは主記憶側、システムバスは主要部分の接続に関わり、複数ビットを複数線で同時に送る説明はパラレルバスに当たります。

まちがえやすい点: 入出力バス、メモリバス、システムバスは接続対象の違いで区別する。