Der Struktur von Bussen und ihr Einsatz bei der Datenverarbeitung

Die Datenverarbeitung ist innerhalb eines Netzwerks ein unerlässlicher Faktor, um die Performance eines Systems bewerten zu können und Reaktionen auf Ereignisse zu initialisieren. Um Daten jedoch verwerten zu können, bedarf es im Vorfeld einer Erfassung aller netzinternen Informationen, sodass der Status aller Teilnehmer einer Topologie in die Analyse mit einbezogen wird. Damit es zu schnellen Übertragungen von Nachrichten, Botschaften, Telegrammen, Signalen und Datenpakete kommen kann, müssen spezialisierte Technologien zum Einsatz kommen, bei welchen sich vor allem der Bus durchgesetzt hat.

Diese Abkürzung steht stellvertretend für das Binary Unit System, welches eben diese Kommunikation zwischen den Komponenten eines Systems erlaubt. Durch geregelte Übertragungen, die Zuteilung von Buszugriffsrechten zur Vermeidung von Störungen sowie Überlastungen und dem Abarbeiten anfallender Aufgaben innerhalb eines klar definierten Zeitrahmens, lassen sich Daten zeitnah erfassen und verarbeiten, was bereits in zahlreichen Industriezweigen zu erheblichen Verbesserungen und Entwicklungen geführt hat. Dabei ist der Bus ebenso vielfältig, wie seine Einsatzmöglichkeiten.

Die prinzipiellen Strukturen des Busses im Überblick

Ein Bus lässt sich auf zahlreiche Anlagen anwenden und ist in seiner Funktionalität sehr komplex strukturiert. Dies hat zur Folge, dass sich innerhalb eines Systems unterschiedliche Arten des Busses finden, die speziell für die jeweilige Aufgabe konzipiert sind. Der folgende Überblick soll Informationen zu den gängigsten Varianten des Binary Unit Systems geben:

  • Datenbus – dieser Bus übernimmt den Datentransfer zwischen den Komponenten eines Computers oder verschiedenen Netzwerken. Anders als bei Anschlüssen, bei denen verknüpfte Geräte den Versand und Empfang von Nachrichten über eine oder mehrere Leitungen abarbeiten, besteht bei einem Bus die Möglichkeit mehrere Peripheriegeräte auch über denselben Übertragungsweg laufen zu lassen. Der Datenbus verläuft hierbei immer bidirektional. Bei parallelen Bussen bezieht sich die Begrifflichkeit auf die Unterscheidung von Adress-oder Steuerleitungen, wohingegen bei der Betonung auf dem Bus die Unterscheidung der Topologie im Vordergrund steht. Wird der Aspekt der Daten herangezogen, so dient der Datenbus in der Theorie zur Abgrenzung gemeinsamer Anschlüsse
  • Adressbus – dieser Bus überträgt lediglich Speicheradressen, wobei die Busbreite festlegt, wie viel Speicher eine direkte Kennung erhalten kann. Dieser Bus verläuft unidirektional und wird seitens des zugehörigen Masters gesteuert. Bei diesem handelt sich in den meisten Fällen um die CPU, auch wenn aktive DMA-fähige Bausteine ebenso in der Lage sind, innerhalb des Netzwerks diese Position zu belegen
  • Steuerbus – diese Form des Busses wird auch Kontrollbus genannt, da er die Steuerung des gesamten Bussystems bewerkstelligt und ein bidirektional verlaufender Bestandteil eben dieses ist. Zu den Steuerbussen zählen Komponenten wie die Leitungen, die für die Lesesteuerung und Schreibsteuerung gebraucht werden oder auch die Buszugriffssteuerung sowie die Taktung. Je nachdem wie ein Bus geartet und strukturiert ist, entscheidet über die Wahl der richtigen Leitung. Wenn in einem System mehrere Master vorhanden sind, sodass auch ein Subsystem die Kontrolle über den Bus ergreifen kann, so existiert zwangsläufig ein Arbiter als Endscheidungsinstanz
  • CPU-interner Bus – dieser Bus arrangiert die Kommunikation der internen Einheiten des Prozessors
  • CPU-externer Bus – hinter dieser Art steckt die Verbindungsmöglichkeit zwischen Prozessoren, Caches, dem Arbeitsspeicher sowie der Schnittstelle des Peripheriebusses. Alternativ kann auch nur eine Verbindung zum Chipsatz hergestellt werden, an welchem dann alle externen Elemente gekoppelt sind
  • Rechner-interne Busse – durch diese Busse wird eine Verknüpfung zwischen den Komponenten des Rechners hergestellt
  • Rechner-externe Busse – die letzte Variante des Busses verbindet den Rechner mit externen Peripheriegeräten, sodass sich nur Schnittstellen mit wirklichem Buscharakter finden lassen

Mögliche Anwendungsbereiche für die Bus-Technologie

Bussysteme finden sich mittlerweile vor allem innerhalb von Computern und bei der Verbindung zwischen Computern und Peripheriegeräten. Allerdings findet diese Technik auch Anwendung bei der Ansteuerung von Maschinen in Form von Feldbussen. Besonders die Automobilbranche macht sich den Bus mittlerweile stark zu nutzen, da er eine effiziente Datenübertragung bei gesenktem Aufwand über eine digitale Schnittstelle ermöglicht. Moderne Fahrzeuge besitzen heutzutage alle ein Bussystem, da die Ausfall-und Störsicherheit durch die schnelle Kommunikation zwischen den Komponenten des Netzwerks erhöht werden kann.

Durch das Binary Uni System wird aus einem Wagen ein mobiles Büro, das zahlreiche Aufgabenbereiche im Sekundentakt abarbeiten kann. Darüber hinaus können elektronische Systeme auch wesentlich leichter integriert werden, sodass sich das Updaten von neu installierter Software maßgeblich vereinfacht. Immer häufiger kommt es auch dazu, dass sich diese Technologie bei der Gebäudetechnik in Form des Europäischen Installationsbusses, kurz EIB, auffinden lässt, da hier die Steuerung verschiedener Vorgänge wie der Beleuchtung oder der Überwachung von Fenstern und Türen definiert ist. Um jedoch einen Vorteil aus dem Bus in diesem Bereich zu ziehen, muss dessen Einsatz bereits bei der Planung des Gebäudes berücksichtigt werden, da die notwendigen Kabel und Leitungen einen relativ großen Platzbedarf haben, sodass ein nachträglicher Einbau bauliche Maßnahmen mit sich bringen könnte.