Datenbus:Das leistungsstarke Subsystem für die Datenübertragung

Haben Sie sich jemals gefragt, wie die Datenübertragung funktioniert? Oder macht Sie die Fähigkeit des Computers, Daten zwischen seinen Komponenten zu übertragen, neugierig? Der Datenbus macht die Magie möglich.

Interessanterweise gibt es verschiedene Arten von Datenbussen. Und diese Varianten verfügen über unterschiedliche Datenübertragungsfunktionen. Allerdings stellt sich hier die Frage:Wie funktioniert ein Datenbus?

In diesem Artikel erfahren Sie alles über einen Datenbus und wie er funktioniert. Außerdem lernen Sie den Unterschied zwischen einer Datenbank und einem Datenbus kennen.

Fangen wir an!

Was ist ein Datenbus

Ein Datenbus ist ein Subsystem, das uns seit den Anfängen der Personal Computer begleitet. Datenbusse sind für die Datenübertragung auf jedem Motherboard oder Systemboard verantwortlich. Normalerweise erfolgen diese Datenübertragungen von einer Komponente zur anderen, einschließlich der CPU und des Arbeitsspeichers.

Hauptplatine

Außerdem können Datenbusse Datenübertragungen zwischen zwei Computern initiieren. Tatsächlich kann ein einzelner Datenbus viele Datenbits handhaben. Die Datenübertragungsfähigkeit jedes Datenbusses wird Bandbreite genannt.

Außerdem beträgt eine Standarddatenbusgröße normalerweise 32 Bit. Mit anderen Worten, der Datenbus kann bis zu 32 Datenbits pro Sekunde übertragen.

Mit fortschrittlicherer Technologie haben wir jetzt jedoch 64-Bit- und 96-Bit-Datenbusse. Außerdem haben wir Geräte, die mit den höheren Bitraten dieser Datenbusse umgehen können.

Warum sind Buscontroller wichtig?

Es gab ein Problem mit den frühen Motherboards von Personal Computern. Diese Motherboards verwendeten Datenbusse, die nicht zwischen dem Speicher eines Computers und Peripheriegeräten unterscheiden konnten. Wieso den? Weil sie direkte Verbindungen hatten.

Die direkte Verbindung verursachte verschiedene Probleme. Zum Beispiel erzwingt beleuchtete Geräte, die gleiche Betriebsgeschwindigkeit zu verwenden. Infolgedessen hatten wir viele langsame PCs, die oft abstürzten.

Mann frustriert über langsamen PC

Dieses Problem konnten Entwickler jedoch mit Buscontrollern lösen. Buscontroller helfen dabei, Computerspeicher und CPU von Peripheriegeräten zu trennen. Daher könnten CPUs und Speicher mit unterschiedlichen und schnelleren Geschwindigkeiten laufen, ohne die Peripheriegeräte zu beeinträchtigen.

Das ist nicht alles. Mit Buscontrollern können Erweiterungskarten direkt miteinander kommunizieren. Außerdem entfällt die Notwendigkeit, die CPU zu durchlaufen, was schnellere Datenübertragungen ermöglicht.

Darüber hinaus führen langsame Busgeschwindigkeiten zu langsamen Computersystemen.

CPU

Unterschied zwischen Datenbank und Datenbus

Es ist nicht ungewöhnlich zu glauben, dass Datenbusse Datenbanken haben. Während dieses Missverständnis plausibel erscheint, handelt es sich bei Datenbus und Datenbank um zwei unterschiedliche Konzepte. Einfach ausgedrückt, ein Datenbus verarbeitet Daten in Bewegung, während eine Datenbank Leerlaufdaten verarbeitet.

In Wahrheit ist eine Datenbank wie ein Speicher. Das heißt, es speichert die Informationen, auf die Sie später zugreifen oder nach denen Sie suchen können. Daher konzentriert es sich auf datenzentrische Speicherung.

Speichereinheit

Im Gegensatz dazu ist ein Datenbus transferorientiert. Daher konzentriert es sich auf die Kommunikation zwischen Komponenten und verarbeitet ein- und ausgehende Daten. Außerdem verarbeitet es datenzentrische Interaktionen.

Unbestreitbar gibt es in einem Datenbus keine Datenbank. Das Konzept einer Datenbank bezieht sich auf die Speicherung. Andererseits nutzen Datenbusse den virtuellen globalen Datenraum und implizieren eine Datenübertragung.

Arten von Datenbussen

Wir haben die Arten von Datenbussen in zwei Kategorien eingeteilt, darunter parallele Daten und serielle Daten sowie interne und externe Datenbusse. Sehen wir uns diese Typen genauer an.

Parallele und serielle Datenbusse

Auf moderneren Computern finden Sie sowohl serielle als auch parallele Datenbusse. Obwohl beide Datenbusse unterschiedliche Funktionen haben, arbeiten sie zusammen auf einem Computer für eine schnellere und zuverlässigere Datenübertragung.

Ein paralleler Datenbus kann Daten gleichzeitig auf vielen Wegen übertragen. Jeder Pfad trägt jedoch nur ein Datenbit. Gute Beispiele für parallele Datenbusse sind PC-Karten (Personal Computer Card), SCSI (Small Computer System Interface) und ATA (Advanced Technology Attachment).

Andererseits haben serielle Datenbusse nur einen Pfad. Aber dieser Pfad kann alle Bits einzeln transportieren. Beispiele für serielle Datenbusse, die Sie heute finden können, sind Serial Attached SCSI, FireWire, Serial ATA und der bekannte Universal Serial Bus (USB).

USB

Interne und externe Datenbusse

Es gibt kaum Computer ohne interne und externe Datenbusse. Ein interner Datenbus oder lokaler Bus stellt Verbindungen zwischen allen Komponenten auf einem Motherboard her.

Interessanterweise verwaltet ein externer Datenbus alle Peripheriegeräte auf dem Motherboard. Die meisten Computer sind mit unterschiedlichen externen Bussen ausgestattet. Die jeweiligen externen Geräte bestimmen jedoch die Art des externen Kabels, wie z. B. HDMI- und VGA-Verbindungen.

HDMI

Steuer- und Adressbus

Computersystembus

Die Steuer- und Adressbusse sind andere Arten von Computerbussen. Immer wenn der Datenbus Daten sendet, empfängt der Adressbus sie zuerst, bevor er dem Steuerbus erlaubt, die Daten auszuführen. Schauen wir uns genauer an, wie diese beiden Computerbusse funktionieren.

Steuerbus

CPUs verwenden den Steuerbus, um mit anderen Komponenten auf einer Hauptplatine zu kommunizieren. Allerdings können Sie für diese Kommunikation nur Kabelverbindungen und Leiterplatten verwenden. Darüber hinaus ist der Steuerbus eines der wesentlichen Elemente für Computer.

Steuerbusse sind ebenfalls bidirektional und ermöglichen eine wechselseitige Datenübertragung zwischen Komponenten. Außerdem helfen diese Busse den CPUs, Steuersignale für externe Funktionen und interne Tools zu arrangieren.

Zusätzlich bilden mehrere Leitungen einen Steuerbus. Diese Leitungen umfassen Bytefreigabe-, Status-, Unterbrechungs- und Lese-/Schreibsignalleitungen.

Noch wichtiger ist, dass der Steuerbus wie der Verstand einer CPU ist. Die CPU erkennt nicht, wenn das System selbstständig Daten empfängt oder sendet. Daher benötigt ein Computersystem einen Steuerbus, um korrekt zu funktionieren.

Adressbus

Der Adressbus ist ebenso wichtig für ein Computersystem. Während der Datenbus Daten sendet/empfängt und der Steuerbus sie ausführt, empfängt und bestimmt der Adressbus die Übertragung.

Die CPU benötigt auch den Adressbus, um zu wissen, wohin Lese-/Schreibbefehle gesendet werden sollen. Außerdem können CPUs alle Adressbusse in Form von Bits schreiben und lesen.

Interessanterweise können Systeme mit 32-Bit-Adressbussen nur einen maximalen Speicherplatz von vier Gibibyte adressieren. Im Gegensatz dazu können Systeme mit 64-Bit-Adressbussen auf größere Speicherräume von bis zu 16.384 Pebibyte zugreifen. Allerdings muss das Betriebssystem in der Lage sein, mit solchen Adressbussen umzugehen.

Einige Entwickler glauben, dass der Adressbus eine Ansammlung von Drähten ist, die Adressen von E/A-Geräten (ein und aus) oder Computerspeichern übertragen können. Daher impliziert dies, dass Adressbusse ungerichtet sind.

Als Beispiel können wir den Mikroprozessor Intel 88085 mit einem 16-Bit-Adressbus verwenden. Da der Prozessor einen 16-Bit-Adressbus verwendet, kann er bis zu 665.5536 Speicherplätze adressieren. Es kombiniert auch verschiedene Signale zu einem 8-Bit-Datenbus.

Daher werden alle signifikanten Adressbits durch einen Adressbus übertragen, während sich LSB durch gemultiplexte Datenbusse bewegt.

Multiplex

Letzte Worte

Bussystem

Das Datenbus-Subsystem begleitet uns schon seit einiger Zeit. Glücklicherweise haben wir signifikante Verbesserungen festgestellt, die bei der Entwicklung schnellerer Datenverarbeitungssysteme helfen.

Zweifellos würden die Geschwindigkeitsprobleme, die durch die einfachen Bussysteme verursacht werden, für heutige Computer nicht ausreichen. Durch die direkte Anbindung von Datenbussen arbeiteten zudem alle Komponenten mit der gleichen Geschwindigkeit. Daher war die Erhöhung der CPU- und Speichergeschwindigkeit eine ziemliche Herausforderung.

Der Buscontroller und andere Bussysteme sind jedoch effektive Lösungen, die das Geschwindigkeitsproblem gelöst haben. Daher haben wir Hochleistungssysteme mit größeren Datenbussen (bis zu 96 Bit).

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