Il bus di sistema e la scheda madre di un PC

A. Costantini | (la videolezione) In ambito elettronico, quando si parla di BUS in generale, si intende un canale di comunicazione che consente ai componenti di un sistema elettronico di interfacciarsi tra loro scambiandosi informazioni. Concettualmente si tratta di un canale di comunicazione condiviso, che permette ai vari dispositivi hardware di interfacciarsi tra loro, scambiandosi dati e informazioni (ciò consente una notevole riduzione dei collegamenti, e offre il vantaggio di permettere successive modifiche semplicemente collegando le ulteriori nuove unità al bus già esistente). Nei computer il BUS è il canale che collega i vari componenti hardware tra loro. Ogni BUS è suddiviso in tre parti:
  • BUS indirizzi: unidirezionale e trasporta gli indirizzi di memoria a cui la CPU desidera accedere. Sia le locazioni di memoria (RAM) sia le periferiche di I/O (Input/Output) sono infatti divise in zone, ognuna delle quali ha un dato indirizzo. Dopo aver fornito l’indirizzo tramite questo BUS, la CPU scrive o legge i dati tramite il bus dati. 
  • BUS dati: bidirezionale, in quanto l’invio dei dati non è di sola appartenenza alla CPU, e viene utilizzato per lo scambio di informazioni tra i vari dispositivi
  • BUS controlli: condiviso ed è un insieme di collegamenti il cui scopo è coordinare le attività del sistema; tramite esso, il microprocessore può decidere quale componente deve scrivere sul bus dati in un determinato momento, quale indirizzo leggere sul bus indirizzi, ecc

I primi PC avevano un BUS interno o Back Side BUS che collegava la CPU alla cache e un singolo BUS esterno, chiamato anche BUS di sistema o Front Side BUS (FSB), composto da 50 a 100 collegamenti in rame incisi sulla scheda madre e dotato di connettori separati a intervalli regolari per l’innesto dei moduli di memoria e di I/O. Oggi i computer moderni hanno in generale un BUS specifico che collega CPU e memoria tra loro e uno o più BUS per i dispositivi di I/O. Con la struttura a BUS i vari dispositivi hardware del computer, anche se sono fisicamente tutti collegati tra loro, non comunicano tutti insieme e contemporaneamente ma accedono a due a due in tempi diversi. Ogni BUS lavora in genere ad una velocità (frequenza di clock) differente dall’altro. Per questo motivo sulla scheda madre è presente un sistema che gestisce e sincronizza il traffico dei dati tra i vari bus: il chipset. In passato il chipset era costituito in genere da due chip chiamati Northbridge e Southbridge. Il Northbridge gestiva il traffico di dati ad alta velocità (processore, memoria RAM, scheda video) ed il Southbridge quello a bassa velocità (periferiche e dischi). Fino al 2003 il FSB collegava la CPU alla parte “nord” del chipset, cioè il Northbridge. AMD prima (2003) e Intel dopo (2008) cominciarono ad inglobare la parte Northbridge del chipset direttamente all’interno della CPU. Per questo motivo, nei moderni chipset il Northbridge è stato abbandonato. I BUS possono essere di tipo seriale (come USB, SATA e PCI Express) o parallelo (come ISA, PCI e AGP).