Das Dokument beschreibt das Bus- und Anschlussystem, das als Schnittstelle zwischen der Zentraleinheit und Peripheriegeräten funktioniert, einschließlich verschiedener Busarten wie ISA, PCI und USB sowie deren Spezifikationen. Es erklärt auch die Unterschiede zwischen serieller und paralleler Datenübertragung und behandelt die Grundlagen von Kartenschnittstellen und Drahtlosverbindungen wie Bluetooth. Des Weiteren wird die Kommunikation zwischen Prozessor, Arbeitsspeicher und Peripheriegeräten durch Hardware-Interrupts und DMA-Kanäle erläutert.

1. Hardware Bus- und Anschlusssysteme

2. Schnittstelle zwischen Zentraleinheit und Peripherie = Bus- und Anschlusssysteme

3. Modem Monitor Maus Tastatur RAM Speichermedien CPU Steckplätze (Slots) BUS

4. Bussystem Die wichtigste Aufgabe des Bussystems ist der Transport der Daten und Programmbefehle vom Arbeitsspeicher zum Prozessor. Das Bussystem besteht aus Leiterbahnen auf der Hauptplatine, über die alle Bestandteile der Zentraleinheit miteinander verbunden sind.

5. Arten von Bussystemen ISA-Bus EISA-Bus Vesa-Local-Bus PCI-Bus

6. Busbreite Die Busbreite beschreibt die Anzahl der in einem Bussystem vorhandenen parallelen Datenleitungen. Je mehr Leitungen zur Verfügung stehen, desto mehr Daten können pro Sekunde übertragen werden.

7. Busstruktur Steuerbus Adressbus Datenbus

8. Steuerbus Durch Anlegen von Signalen am Steuerbus werden der Peripherie oder dem Arbeitsspeicher Anweisungen gegeben, um Daten zu senden oder anzunehmen (Zugriffssteuerung). Folgende Signale werden an dem Steuerbus angelegt: Lesen und Schreiben des RAM Ein- und Ausgabe von peripheren Geräten Interrupt-Signale

9. Adressbus Ein Adressbus überträgt nur Speicheradressen.

10. Datenbus Auf den Leitungen vom Datenbus werden binäre 1en und 0en übertragen. Diese anliegenden Signale dienen dem Datenaustausch zwischen CPU und RAM bzw. peripheren Geräten. Wie viele Leitungen ein Datenbus hat, hängt vom Hauptprozessor selbst ab.

11. Datenübertragung Serielle Datenübertragung = die einzelnen Bits werden nacheinander transportiert (Modem, ISDN,..)

12. Datenübertragung Parallele Datenübertragung = die einzelnen Bits werden auf mehreren nebeneinander liegenden Leitungen gleichzeitig übertragen (Drucker, Scanner,..)

13. Kartenschnittstellen

14. Kartenschnittstellen ISA: Der ISA-Anschluss (Industry Standard Architecture) wird auf aktuellen Mainboards nicht mehr eingebaut. Im Vergleich zu heutigen Schnittstellen war er sehr viel langsamer.

15. Kartenschnittstellen PCI: Der PCI-Anschluss (Peripheral Component Interface) ist der Standard-Kartenanschluss für PC. Hier kann so ziemlich alles angeschlossen werden was man an leistungsfähigen Karten für den PC braucht (Grafik, Audio, Video, Modem, ISDN, Netzwerk,..).

16. Kartenschnittstellen AGP: Der AGP-Anschluss (Accelerated Graphics Port) ist ein spezieller Anschluss für Grafikkarten. USB (Universal Serial Bus): ist ein serielles, plug&play-fähiges Bussystem zum Anschluss von Druckern, Scannern, Mäusen und externen Laufwerken; es ist ein eher langsamerer Bus, macht jedoch den PC flexibel.

17. Laufwerksanschlüsse Für Festplatten, CD-ROM-Laufwerke und andere Massenspeicher gibt es zwei Arten von Anschlüssen: EIDE SCSI

18. EIDE (Enhanced Intgrated Device Electronics) EIDE-Anschluss ist auf den meisten Mainboards integriert. (für Festplatten und CD/DVD-Laufwerke) Vorteil : günstiger als SCSI Nachteil : Anschluss elektrisch instabil, max. Kabellänge nur 60 cm; Wird in Zukunft durch ATA-Anschluss ersetzt (technisch kompatibler)

19. SCSI (Small Computer System Interface) Diese Schnittstelle ist viel teurer, dafür aber belastbarer als EIDE. Sie ist daher für Hochleistungsmaschinen und Server geeignet. SCSI ist schwierig einzurichten und fehleranfällig.

20. USB und FireWire Alle modernen Rechner sind mit neuartigen seriellen Schnittstellen für externe Geräte ausgestattet. Sie haben den Vorteil, dass sie völlig ohne Konfigurationsaufwand benutzt werden können.

21. USB An USB-Anschlüsse eines Rechners können insgesamt 127 Geräte angeschlossen werden (mit USB-Hubs). USB wird nicht nur für Drucker, Modems, Scanner, Digitalkameras und externe Festplatten oder CD-Brenner eingesetzt, sondern auch für Tastatur und Maus.

22. FireWire FireWire ist wie USB ein plug&play-fähiges, serielles Bussystem mit maximal 400 MBit/s. Es ist primär für den Anschluss von externen Massenspeichern und digitalen Videokameras oder Fotokameras ausgelegt. Videos können schnell auf einen Rechner übertragen, bearbeitet und wieder über FireWire ausgegeben werden.

23. Hot Plugging Beide Schnittstellen (USB und FireWire) unterstützen das so genannte Hot-Plugging-Verfahren : Geräte können im laufenden Betrieb ein- und ausgesteckt werden. Dazu lädt das Betriebssystem automatisch die passenden Treiber und entfernt sie nach Gebrauch wieder.

24. Drahtlose Schnittstellen Infrarotanschluss : Diese Schnittstelle benötigt Sichtkontakt zwischen Gerät und Empfangsstation (Fernseh-Fernbedienung); arbeitet eher langsam; für Tastatur und Maus geeignet; Funkanschluss : ist oft Störungen ausgesetzt;

25. Infrarotanschluss Diese Schnittstelle benötigt Sichtkontakt zwischen Gerät und Empfangsstation (Fernseh-Fernbedienung); arbeitet eher langsam; für Tastatur und Maus geeignet;

26. Funkanschluss Funkanschlüsse arbeiten fast immer mit Mikrowellen. Bluetooth-Technologie : einheitlicher Datenfunkstandard für den Anschluss von Peripheriegeräten wie z. B. Tastaturen, Mäuse, Modems, Mobiltelefone,.. Infrarot- oder Bluetooth-Anschlüsse sind inzwischen günstig als PCI-Erweiterungskarten oder USB-Stecker erhältlich.

27. Kommunikation Zur Regelung der Kommunikation zwischen Prozessor, Arbeitsspeicher und Peripheriegeräten werden verschiedene Kommunikationsressourcen verwendet: Kanäle für Hardware-Interrupts Speicheradressen DMA-Kanäle

28. IRQs Jedes Gerät, das kommunizieren möchte, verwendet ein eindeutiges und einmaliges Signal. Beispiele: Systemtaktgeber 0 Tastatur 1 Echtzeituhr 8

29. I/O-Basisadresse Diese Speicheradresse markiert den Beginn eines Adressblocks, der für den Austausch von Konfigurations- und Steuerungsinformationen zwischen dem Prozessor und dem jeweiligen Gerät verwendet wird.

30. DMA-Kanäle (Direct Memory Access) DMA ist ein Verfahren für die direkte Übertragung von Gerätedaten in den Arbeitsspeicher und umgekehrt. (Datenbyts müssen nicht mehr erst den Prozessor passieren) DMA-Kanäle werden für Soundkarten und Diskettenlaufwerke verwendet. Die DMA-Steuerung der meisten Geräte erfolgt heute über Bus Mastering (=verbessertes Verfahren)