Einleitung zum Begriff Bus

In der Computerwissenschaft nennt man Bus, eine Gruppe von materiellen Verbindungen (Kabel, Leiterbahn, usw.) die gemeinsam durch materielle Elemente betrieben werden, zur Kommunikation.

Das Ziel der Busse ist es die Anzahl der zur Kommunikation der verschiedenen Bestandteile nötigen « Wege » zu reduzieren, indem die Kommunikationen auf einem einzigen Datenweg zusammengeschlossen werden. Aus diesem Grund wird die Metapher d'« Datenautobahn » manchmal verwendet.

Wenn die Leitung nur zur Kommunikation von zwei Bestandteilen dient, spricht man von materiellem Anschluss (serieller Anschluss, Parallelanschluss, etc.).

Merkmale eines Busses

Ein Bus zeichnet sich durch das Informationsvolumen aus, das simultan übertragen wird. Dieses Volumen, ausgedrückt in Bits, entspricht der Anzahl der materiellen Leitungen auf denen die Daten simultan übertragen werden. Eine Schicht von 32 Drähten ermöglicht so die parallele Übertragung von 32 Bits. So spricht man von « Breite » um die Anzahl der Bits zu bezeichnen die ein Bus simultan übertragen kann.

Andererseits wird die Geschwindigkeit eines Busses auch durch seine Frequenz (ausgedrückt in Hertz) definiert, d.h. die Anzahl der Datenpakete die pro Sekunde verschickt oder empfange werden. Man spricht von Zyklen um jeden Versand oder Empfang von Daten zu bezeichnen.

Auf diese Weise ist es möglich die maximale Übertragungsgeschwindigkeit des Busses (oder maximale Übertragungsrate) zu bestimmen, d.h. die Menge an Daten die er pro Zeiteinheit transportieren kann, indem man seine Breite mit seiner Frequenz multipliziert. Ein Bus mit einer Breite von 16 Bits, und einer Frequenz von 133 MHz besitz also eine Übertragungsrate von  :

16 * 133.106 = 2128*106 Bit/s,
oder 2128*106/8 = 266*106 Oktett/s
soit 266*106 /1000 = 266*103 Ko/s
oder 259.7*103 /1000 = 266 Mo/s

Bus-Untergruppen

Tatsächlich besteht ein Bus meist aus 50 bis 100 direkten materiellen Leitungen, die in drei funktionelle Untergruppen unterteilt sind :

• Der Adressbus (manchmal auch Adressierbus oder Speicherbus genannt) transportiert die Speicheradressen zu denen der Prozessor Zugang haben möchte, um ein Date zu lesen oder zu schreiben. Es handelt sich um einen unidirektionalen Bus.
• Der Datenbus überträgt Anweisungen die vom Prozessor stammen, oder für ihn bestimmt sind. Es handelt sich um einen bidirektionalen Bus.
• Der Kontrollbus (manchmal auch Steuerbus) genannt, transportiert die Befehle und die Synchronimpulse die von der Steuereinheit stammen und an alle materiellen Bestandteile adressiert sind. Es handelt sich um einen direktionalen Bus, da er auch Antwortsignale der materiellen Elemente überträgt.

Die wichtigsten Busse

Man unterscheidet meist in einem Computer zwei Hauptbusse :

• der Systembus (auch interner Bus genannt, auf Englisch internal bus oder front-side bus, geschrieben FSB). Der Systembus ermöglicht es dem Prozessor mit dem Zentralspeicher des Systems zu kommunizieren (schreib-lese-Speicher oder RAM).
• der Erweiterungsbus (manchmal auch Eingabe/Ausgabebus genannt) ermöglicht den diversen Komponenten der Mutterkarte (USB, seriell, parallel, auf PCI-Steckverbindern angeschlossene Karten, Festplatten, CD-ROM-Laufwerke und Brenner, etc.) untereinander zu kommunizieren, aber er ermöglicht vor allem das Hinzufügen von neuen Peripheriegeräten, dank den Erweiterungssteckverbindern (genannt slots) die mit dem Eingabe/Ausgabebus verbunden sind.

Das Chipset

Man nennt chipset (auf Deutsch Komponentensatz) das Element, welches die Informationen zwischen den verschiedenen Bussen des Computers herumführen soll, damit alle Elemente, aus denen der Computer besteht, miteinander kommunizieren können. Das chipset bestand ursprünglich aus einer großen Anzahl elektronischer Komponenten, wodurch sich sein Name erklärt. Es besteht ebenfalls aus zwei Elementent :

• Die NorthBridge (Nordbrücke oder Northern Bridge, ebenfalls Speicherkontroller genannt) ist beauftragt den Austausch zwischen Prozessor und RAM-Speicher zu kontrollieren daher befindet sie sich in geographischer Nähe zum Prozessor. Sie wird manchmal auch GMCH genannt, für Graphic and Memory Controller Hub.
• Die SouthBridge (Südbrücke oder Southern Bridge, ebenfalls Eingabe-Ausgabe-Kontroller genannt oder Erweiterungskontroller) verwaltet die Kommunikationen mit den Eingabe-Ausgabe-Peripheriegeräten. Die Südbrücke wird ebenfalls ICH genannt (I/O Controller Hub).

Es sollt interessanter Weise festgestellt werden, dass zwei Busse die gleiche Breite haben müssen, um miteinander kommunizieren zu können. Dies erklärt warum Ram-Speicherkarten auf manchen Systemen paarweise angeordnet werden müssen (z.B. auf den ersten Pentiums, die eine Prozessorbusbreite von 64 bits hatten, war es notwendig Speicherkarten einer Breite von 32 bits paarweise zu installieren).

Hier eine zusammenfassende Tabelle der wesentlichen Eigenschaften der wichtigsten Busse :