Der Datenbus
ist für den Empfang und den Versand von Daten zuständig. Daten werden in einem Computer als digitale Informationen versandt, die aus einem Zeitabschnitt, in dem eine einzige Leitung für ein Datenbit 5 Volt, für kein Datenbit 0 Volt überträgt. Moderne Prozessoren verfügen über 64 Bit breite externe Datenbusse. Das bedeutet, dass der Prozessor 64 Datenbits gleichzeitig an und vom Arbeitsspeicher weg übertragen kann. Ganz besondere Bedeutung kommt dem Datenbus in einem Chip in Bezug auf die Speicherbänke zu, den mit der Breite des Datenbusses ist die Größe einer Speicherbank festgelegt. Die Größe des Datenbusses gibt Aufschluss darüber, wie viele Informationen der Chip übertragen kann.Der Adressbus
ist für die Übertragung von Adressinformationen zuständig. Mit diesen Informationen werden die Speicherplätze beschrieben, an die Daten verschickt, oder empfangen werden sollen. Ein Bit ist eine Stelle der Adresse. Das bedeutet, dass es bei einem zweistelligen System nur vier verschiedene Adressen (00, 01, 10, 11) und bei einem dreistelligen System nur acht verschiedene Adressen (von 000 bis 111) geben kann. Diese Werte sind als Binärwerte anzuschauen. Die Daten und der Adressbus sind unabhängig voneinander, daher können sie unterschiedlich groß sein. Die Größe des Adressbusses gibt Aufschluss darüber, wie viele Speicherzellen der Chip adressieren kann.Der Steuerbus
ist die Schaltzentrale der Steuereinheit. Der Steuerbus ist für die Übermittlung von Steuersignalen zuständig. Dies ist nötig, damit Teileinheiten eines Mikroprozessorsystems aufeinander abgestimmt funktionieren. Steuerbusse bilden die Steuersignal- und Rückmeldekanäle für gleich- und untergeordnete Funktionseinheiten. Das bedeutet, dass der Steuerbus den einzelnen Komponenten zu gegebener Zeit die Erlaubnis für die Übertragung erteilt.Der Prozessorbus
ist der schnellste Bus und der Kern des Chipsatzes und der Hauptplatine. Der Prozessorbus ist die Kommunikationsleitung zwischen der CPU und der Northbridge. Der Bus arbeitet mit der vollen Taktfrequenz der Hauptplatine und weist mit 64 Bit die volle Breite der Datenleitungen des Prozessors auf. Somit kann ein Pentium Pro 64 Datenbits pro Takt übertragen. Formel zur Berechnung der Datenübertragungsrate pro Takt: Grundfrequenz der CPU multipliziert mit der Busbreite, z.B.: 66 MHz x 64 Bit = 4224 Mbit/sec. 4224 Mbit/sec. / 8 = 528 MByte/sec.Der ISA-Bus (Industry Standard Architecture)
Der ISA-Bus ist auch als AT-Bus bekannt. Der ISA-Bus ist das Ur-Bussystem eines Computers.
Er ist ein sehr langsamer Erweiterungsbus, eignet sich aber immer noch hervorragend für langsamere Peripheriegeräte (Modem, Soundkarte).
Der ISA-Bus wird von der South-Bridge des Chipsatzes gebildet.
| Der 8 Bit breite ISA-Bus: | Steckkarte: 62 Kontakte Busbreite: 8 Bit Adressleitungen: 20 Bit Adressierbarer Speicher: 1 Mbyte Taktfrequenz: 4,77 MHz Bandbreite: 2,39 Mbyte/s. Abm. Steckkarte: Höhe 106,68mm (4,2"), Länge 333,5mm (13,13"), Breite 12,7mm (0,5")l |
| Der 16 Bit breite ISA-Bus: | Steckkarte: 62 + 36 Kontakte Busbreite: 16 Bit Adressleitungen: 24 Bit Adressierbarer Speicher: 16 Mbyte Taktfrequenz: 8,33 MHz Bandbreite: 8,33 Mbyte/s. Abm. Steckkarte: Höhe 121,92mm (4,8"), Länge 333,5mm (13,13"), Breite 12,7mm (0,5") |
Viele Hersteller stellen heute Karten mit 106,68mm (oder kleiner) her, damit es mit dem 8-Bit ISA kompatibel ist.
Bei den 16-Bit ISA Steckplätzen können in den vorderen Teil auch 8-Bit-Karten oder beide Teile des Steckplatzes 16-Bit-Karten gesteckt werden (daher 62 und 36 Kontakte).
Wichtig: Die Angaben über die Bandbreiten sind nur theoretische Maximalwerte. Tatsächliche Bandbreiten sind aufgrund der I/O-Busprotokolle ca. um die Hälfte kleiner. Der 32 Bit breite ISA-Bus ist sehr selten anzutreffen, weil dafür keine Standards definiert wurden.
Der EISA-Bus (Extended Industry Standard Architecture)
Der EISA ist ein 32-Bit breiter Bus und war eine direkte Erweiterung des 16-Bit ISA-Busses.Durch den EISA wurden 90 neue Verbindungen (55 neue Signale) zugefügt, ohne den Anschluss des 16-Bit-ISA-Busses zu vergrößern.Der EISA verfügte über zwei Kontaktreihen.
Die erste Reihe entsprach der 16-Bit-ISA-Karte. Die schmalere zweite Reihe ist die Erweiterung. EISA-Systeme verwenden im Umgang mit Steckkarten-Interrrupts und Adressierungen ein automatisches Setup.
| Der EISA-Bus: | Busbreite: 32 Bit Adressleitungen: 32 Bit Adressierbarer Speicher: 232 Mbyte Taktfrequenz: 8,33 MHz Bandbreite: 33,3 Mbyte/s. Abmessungen Steckkarte: Höhe 127mm (5") Länge 333,5mm (13,13") Breite 12,7mm (0,5") |
Formel zur Berechnung der Datenübertragungsrate pro Takt:
Grundfrequenz der CPU multipliziert mit der Busbreite,
z.B.: 8,33 MHz x 32 Bit = 266,56 Mbit/s. 266,56 Mbit/s. / 8 = 32,32 MByte/s.
Wichtig: EISA-Busse gibt es auf aktuellen Mainboards nicht mehr.
Der Local Bus
Um die Einheiten der über Steckkarten angeschlossenen I/O-Bereiche dorthin zu verlegen, wo höhere Geschwindigkeiten des Prozessors genutzt werden können,wurde der Local Bus entwickelt, der in der Systemarchitektur näher am Prozessor ist.
Die älteren Busse wie der ISA wurden beibehalten, um die Abwärtskompatibilität beizubehalten.
Die drei wichtigsten Local-Busse eines PC-Systems sind:
VESA Local Bus (Video Electronics Standards Association)
Der VESA Local Bus oder einfach VL-Bus ermöglicht einen direkten Zugriff auf den Arbeitsspeicher und ist dabei so schnell wie der Prozessorbus. Die VL-Bus-Karte erreichte nicht mehr als 40 bis 50 MHz Taktfrequenz und führte sogar beim Betrieb von mehr als 33 MHz zu Problemen. Daher wurde die allgemeine Geschwindigkeit bei 33 MHz begrenzt. Bei Systemen mit höheren Prozessorbussen benötigte man Puffer und dem Takt des VL-Busses mussten Waitstates eingefügt werden.
Steckkarte: 116 Kontakte
Busbreite: 32 Bit
Adressleitungen: 32 Bit
Taktfrequenz: max. 33 MHz
Bandbreite: 128 und 132 Mbyte/s.
Der PCI-Bus (Peripheral Component Interconnect Bus)
Der PCI-Bus ist eine leistungsfähige Alternative zum VL-Bus. Der PCI-Bus umgeht den Standard I/O-Bus. Die Datenübertragung erfolgt bei 33 MHz der gesamten Busbreite der CPU.
So kann die CPU in einen externen Cache-Speicher Daten verarbeiten, während der PCI-Bus gleichzeitig Daten von einer Systemeinheit zu einer anderen überträgt. Das ist der grösste Vorteil des PCI-Busses. PCI-Karten haben keine Jumper oder Schalter und können über die Software konfiguriert werden. Der PCI-Bus verfügt zudem über seine eigene Interrrupt-Anordnungen der PCI-Karten (PCI-Steering). Diese Interrupt-Ebenen kann man im BIOS Setup- Fenster sichtbar machen.
Der Aufbau des PCI-Busses ermöglicht Bus-Mastering für mehrere Geräte gleichzeitig, wobei die Schaltung für die Buszuteilung dafür sorgt, dass kein Gerät ein Anderes blockiert.
Busbreite: 32 Bit
Adressleitungen: 32 Bit
Taktfrequenz: 33 MHz
Bandbreite: 133,33 Mbyte/s.
AGP (Advanced Graphics Port)
AGP wurde aufgrund der immer schneller wachsenden Anforderungen im Grafik-Bereich entwickelt.
AGP ist eigentlich kein Bus, sondern eine Schnittstelle, da nur der Prozessor und
die Videokarte miteinander verbunden sind und AGP nicht erweiterbar ist.
Der große Vorteil liegt darin, dass das Videosystem vom restlichen System getrennt wird.
AGP:
Busbreite: 32 Bit Adressleitungen: 32 BitTaktfrequenz: 66,66 MHz
Bandbreite: 266,66 Mbyte/s.
AGP-2x:
Busbreite: 32 BitAdressleitungen: 32 Bit
Taktfrequenz: 133 MHz
Bandbreite: 533,33 Mbyte/s.
AGP-4x:
Busbreite: 32 BitAdressleitungen: 32 Bit
Taktfrequenz: 266 MHz
Bandbreite: 1066,66 Mbyte/s.