Funktionsweise von Computer-Bussystemen einfach erklärt

Die Herausforderung: Zu viele Kabel

Frühe Computertechnologien arbeiteten mit einem binären System, bei dem für jedes Datenbit ein eigener Draht erforderlich war. Dies führte zu einer unüberschaubaren Anzahl an Kabeln.

Aktuelle Mikroprozessoren, wie der Pentium 4, verarbeiten intern 32-Bit-Daten. Um die Übertragungsgeschwindigkeit zu erhöhen, greifen sie jedoch oft auf externe Geräte mit 64-Bit-Breite zu. Müsste der Prozessor Daten von drei Geräten empfangen und an drei weitere senden, wären theoretisch 384 Kabel erforderlich (32 x 2 x 6).

Die Lösung: Bussysteme

Um die Verkabelung zu reduzieren, werden die 64 Leitungen zu einem gemeinsamen Kanal zusammengefasst, der alle Geräte verbindet. Dieser Hauptkanal wird als Bus bezeichnet. Im Falle des Datentransports spricht man vom Datenbus.

Adressierung: Der Adressbus

Da nun alle Geräte an denselben Kanal angeschlossen sind, stellt sich die Frage: Wie weiß ein Gerät, ob die Information für es bestimmt ist? Die Lösung ist eine individuelle Kennung für jedes Gerät – eine Adresse.

Hierfür wurde ein separater Kanal geschaffen: der Adressbus. Er dient dazu, ein spezifisches Gerät zu identifizieren und ihm mitzuteilen, dass Daten für es im Datenbus bereitstehen. Da er nur dazu dient, ein Gerät zu finden, arbeitet er einseitig.

Steuerung: Der Steuerbus

Um dem Mikroprozessor mitzuteilen, ob Daten gelesen oder geschrieben werden sollen, wurde ein dritter Kanal hinzugefügt: der Steuerbus.

Erweiterungssteckplätze (Slots)

Damit Geräte an das Bussystem angeschlossen werden können, nutzt man spezielle Anschlüsse auf dem Motherboard, die sogenannten Slots oder Erweiterungssteckplätze. Diese unterscheiden sich in:

• Technologie
• Anzahl der Datenbits
• Übertragungsgeschwindigkeit
• Form und Farbe

Historische und moderne Bussysteme

ISA-Bus (8 Bit)

Der erste Erweiterungsbus mit 8 Bit, erkennbar an seiner schwarzen Farbe. Er wurde zum Industriestandard für Kompatibilität.

ISA-Bus (16 Bit)

Eine Weiterentwicklung des 8-Bit-ISA-Busses. Er bietet mehr Kontakte und eine höhere Datenbreite, behielt jedoch die schwarze Farbe bei. Aufgrund ihres Alters sind diese Busse heute die langsamsten.

PCI-Bus

Die 32-Bit-Lösung für Intel-Prozessoren (wie den Pentium). Er ist an seinem weißen Steckplatz erkennbar und wurde für zukünftige 64-Bit-Anwendungen konzipiert.

Veraltete Bussysteme

• VESA Local Bus: Einer der ersten Ansätze für 32-Bit-Datenübertragung, erkennbar an einem braunen 56-Kontakt-Slot.
• EISA: Ein spezieller 32-Bit-Steckplatz, der physisch und elektronisch abwärtskompatibel zum 16-Bit-ISA-Standard war.