Das Bus-Konzept

Zur Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten dienen sogenannte Busse. Auf diesen fahren die Daten zu vorgegebenen Adressen. Dabei hat ein Bus einen Daten- und einen Adressenbereich. Im Adressenbereich wird festgelegt, wo die auf dem Datenbereich transportierten Daten hingefahren werden. Daten und Adressen werden auf diesen Bussen parallel transportiert. Daher ist es interessant, wie breit ein Bus ist. Außerdem ist es wichtig, wie oft ein Bus fährt, also die Frequenz, mit der er arbeitet. Zwischen der CPU und L2-Cache bzw. RAM wird auf modernen Boards ein 64 Bit breiter Bus verwendet, der mit der externen Taktrate der CPU betrieben wird (also zwischen 50 und 130 MHz). Andere Komponenten sind an andere Bussyteme angeschlossen. Der PCI (Peripheral Components Interface)-Bus ist 32 Bit breit und mit 33 MHz getaktet. An ihn sind die PCI-Slots gebunden. Der PCI-Bus selbst ist über eine Brücke, die Host-to-PCI-Bridge mit dem Prozessor verbunden. Daneben gibt es noch den ISA-Bus (Industrial Standard Architecture), der die ISA-Steckplätze bedient. Dieser ist 16 Bit breit und mit 8 MHz getaktet. An ihm hängen auch die externen Schnittstellen und das Diskettenlaufwerk. Neben den Bussen auf dem Mainboard gibt es im PC noch einige weitere, die für Peripherie- oder Massenspeicheranbindung gedacht sind: (E)IDE, SCSI und USB.

Abbildung 4: Die Bus-Architektur eines PC

(E)IDE. Der IDE(Integrated Drive Electronics)-Standard hat seinen Namen daher, daß die Steuerelektronik der angeschlossenen Geräte im wesentlichen auf diesen selbst untergebracht ist. EIDE (Enhanced IDE) ist eine Weiterentwicklung der IDE-Technik. Die Vorteile von EIDE gegenüber IDE sind eine deutlich höhere Übertragungsrate und die Möglichkeit, Festplatten mit mehr als 504 MB anzuschließen. Synonym für IDE sind AT-Bus oder ATA (AT Attachment). Ein EIDE-Controller kann auf zwei Kanälen vier Geräte ansteuern.

SCSI. Die andere verbreitete Technologie ist SCSI (Small Computer System Interface). Es gibt verschiedene Varianten der SCSI-Technologie (Fast SCSI, Wide SCSI, ...) die mehr oder weniger abwärtskompatibel sind. SCSI ist leistungsfähiger als (E)IDE, was den Datendurchsatz und Flexibilität betrifft, aber auch teurer.

USB. Der Universal Serial Bus (USB) ist ein neues Buskonzept zum (seriellen) Anschluß von Peripherie-Geräten aller Art (Monitor, Tastatur, Maus, Scanner, Drucker, Kameras, Dongles, ...). Vorteile sind ein sehr hoher Datendurchsatz (bis 12 MBit/s), die Möglichkeit des ,,hot plugging``, ein vereinheitlichtes Schnittstellenkonzept (bis zu 127 Geräte an einem Bus, auf diese Weise werden System-Ressourcen geschont), und die in den Bus integrierte Stromversorgung. USB ist eigentlich kein Bus im parallelen Sinn, sondern ein Stern. Um mehrere Geräte anzuschließen, braucht man hubs genannte ,,Mehrfachsteckdosen``.

AGP (Accelerated Graphics Port). Dieses Bus-Konzept wurde mit dem Ziel entwickelt, den durch 3D-Anwendungen ständig steigenden Ansprüchen an die Grafikkarte entgegenzukommen. Die Grundidee ist ein shared memory design, d.h. ein Teil des RAMs wird für spezielle 3D-Aufgaben herangezogen. Das ist aber nur sinnvoll, wenn ein hoher Datendurchsatz vom RAM zur Grafikkarte möglich ist. Deshalb hat man den AGP-Bus konzipiert, der u.a. durch höhere Taktung (zunächst 66 MHz, später 133 und 200 MHz) den maximalen Durchsatz des PCI-Busses zunächst etwa verdoppelt, später verzehnfachen soll (PCI bei 33 MHz 133 MB/s, AGP bei 66 MHz etwa 300 MB/s). Der AGP hat sich als neuer Grafikkartenstandard durchgesetzt.

Abbildung 5: Die AGP-Architektur

Taktfrequenzen. Die Arbeit eines PC verläuft in diskreten Arbeitsschritten, die man auch Takte nennt. Pro Takt kann ein Befehl ausgeführt werden. Dabei haben verschiedene Komponenten des PC verschiedene Taktfrequenzen, also verschieden viele Arbeitsschritte pro Zeiteinheit. Die grundlegende Frequenz ist der Systemtakt, mit dem die CPU, das RAM und der L2-Cache miteinander kommunizieren (heute 50-100 MHz). Mit einem Multiplikator (zwischen 2 und 5) wird der interne Arbeitstakt der CPU festgelegt. Diese Frequenz wird oft zur Beschreibung eines PCs herangezogen (z.B. Pentium 200).Dieses gilt jedoch nicht bei allen Prozessoren: die Cyrix Prozessoren benennen sich großzügig nach dem sogenannten Pentium Rating, geben also an wie schnell ein entsprechendes Pentium Triebwerk mit der gleichen Leistung getaktet wäre. Dieser Wert liegt in der Regel um 10% höher als die eigentliche Taktfrequenz. Der Arbeitstakt des PCI-Busses ist typischerweise die Hälfte des Systemtaktes, maximal jedoch 33MHz. Der ISA-Bus ist immer mit 8.3 MHz getaktet. Diese Multiplikatoren und der Systemtakt können entweder durch Jumper auf dem Mainboard oder im BIOS geändert werden, was die Möglichkeit zum CPU-Upgrade und auch zum Tuning eröffnet.