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16.2 PC-Busarchitekturen

Ein PC-Bus ist im Prinzip nur ein System von parallelen Leitungen zur Übertragung von Daten zwischen den einzelnen Systemkomponenten. Er ermöglicht die Kommunikation zwischen den Prozessoren, dem Hauptspeicher, den Schnittstellen und den Erweiterungskarten. In modernen Systemen sind zwei Klassen von Bussen zu finden. Der System-Bus verbindet die CPU mit dem Hauptspeicher und dem L2-Cache. Daneben gibt es eine Reihe von I/O-Bussen, die eine Vielzahl von Peripheriegeräten mit der CPU verbindet. Die Verbindung erfolgt dabei über eine Bridge, die Bestandteil des Chipsatzes für den Prozessor ist.

In parallelen Bussystem wie PCI oder SCSI finden sie meistens:

Datenbus

Er regelt die Datenübertragung und kann eine Datenwortbreite von 8, 16, 32 oder 64 Bit besitzen.

Adreßbus

Dieser Bus ist für die Auswahl der Einzelgeräte und Adressierung innerhalb der Geräte verantwortlich.

Steuerbus

Er regelt die Busanforderung, die Arbitrierung, die Interrupts, und das Handshaking.

Versorgungsbus

Für die Stromversorgung und die Taktleitung ist dieser Bus verantwortlich.

Bei seriellen Bussystemen gibt es nur eine Leitung als Busstruktur. Außerdem wird zwischen unidirektionalen und bidirektionalen Leitungssystemen unterschieden.

Für die Schnelligkeit des Datentransports ausschlaggebend ist neben dem Takt die Busbreite (8-, 16-, 32- und 64-Bit). Sie entscheidet wesentlich mit über die Arbeitsgeschwindigkeit des Computers. Für die Busse im PC gibt es verschiedene Standards und Busbreiten: 16 Bit (ISA / AT-Bus), 32 Bit (EISA, Microchannel, Local Bus und PCI-Bus) und 64 Bit (PCI-64, VME-Bus).

Eine der revolutionären Eigenschaften der frühen PCs der 80er Jahre des vorherigen Jahrhunderts war die dokumentierte Schnittstelle für Erweiterungskarten. Der ISA-Bus (Industry Standard Architectur) ermöglichte es Drittherstellern ohne großen Aufwand Peripherie für PCs zur Verfügung zu stellen. Der erste ISA-Bus im ersten PC hatte eine Datenbusbreite von 8-Bit und lief mit einem Takt von 4,77 MHz und war damit genau so schnell wie der Prozessor. Der Bus wurde weiterentwickelt und entwickelte sich 1982 im Zusammenhang mit dem IBM PC/AT und dem 80286-Prozessor zu einem 16-Bit-Datenbus. In diesem Stadium wurde er mit 6 MHZ, später mit 8 MHz betreten.

Schon bald entwickelte sich der ISA-Bus aufgrund seiner geringen Gewschwindigkeit zum Flaschenhals. Seine effektive Datenrate liegt nur bei 5 MB/s. Verschiedene Hersteller versuchten durch Eigenentwicklungen schnellere Bussysteme im PC zu etablieren. Darunter fielen der MicroChannel (MCA) und EISA. Erst der PCI-Bus am Anfang der 1990er Jahre konnte sich auf dem Markt durchsetzen und ist bis heute mit kleinen Änderung der Standard. ISA-Steckplätze finden Sie heute nur noch sehr selten in PCs. Allein im Bereich der Embedded-Systeme und der Industrie-PCs sind noch ISA-Steckplätze reichlich vertreten.

  © 2004 by IT-Dozent Ole Vanhoefer · Zum Seitenanfang