Bus (Binary Unit System)

**This is an old revision of the document!**

Bus (Binary Unit System)



Systembus – Prinzip

  • Zusammenschluss von Datenbus, Adressbus und Steuerbus zur Kommunikation der CPU mit Speicher und Peripherie.

Vergleich: Datenbus, Adressbus und Steuerbus

Datenbus (Data Bus)

  • Funktion: Bidirektionale Datenübertragung zwischen CPU, Speicher und Peripherie.
  • Breite: Abhängig von der Datenwortbreite der CPU (8, 16, 32 oder 64 Bit).
  • Bidirektional (CPU ↔ Speicher/Peripheriegeräte).

Adressbus (Address Bus)

  • Funktion: Überträgt Speicheradressen unidirektional.
  • Breite: Bestimmt, wie viel Speicher direkt adressierbar ist. Abhängig von der CPU-Architektur (z. B. 16, 32 oder 64 Bit)
  • Steuerung: Vom Master (CPU) gesteuert.
  • Unidirektional (CPU → Speicher/Peripheriegeräte).

Steuerbus (Control Bus)

  • Funktion: Steuerung des Busverkehrs, Lesen/Schreiben von RAM, Ein-/Ausgabe, Interrupts.
  • Beinhaltet auch Leitungen für Taktung und Zugriffskontrolle.
  • Bidirektional (CPU ↔ Speicher/Peripheriegeräte).

Der Zusammenhang ist direkt mathematisch und sehr wichtig für das Verständnis von Speicheradressen:


📌 Zusammenhang zwischen Adressbusbreite und Anzahl der Speicherzellen

Die Adressbusbreite gibt an, wie viele Bits zur Adressierung von Speicherzellen zur Verfügung stehen. Mit n Adressleitungen können 2ⁿ unterschiedliche Adressen erzeugt werden.

Jede Adresse zeigt dabei genau auf eine Speicherzelle (meist 1 Byte pro Adresse).


✔ Formel

[ \text{Anzahl der adressierbaren Speicherzellen} = 2^{\text{Adressbusbreite (in Bit)}} ]


✔ Beispiele

🔸 8-Bit-Adressbus

[ 2^8 = 256 \text{ Speicherzellen} ]

🔸 16-Bit-Adressbus

[ 2^{16} = 65.536 \text{ Speicherzellen} ]

🔸 32-Bit-Adressbus

[ 2^{32} = 4.294.967.296 \text{ Speicherzellen} = 4,GB ]

🔸 64-Bit-Adressbus

[ 2^{64} \approx 1,84 \times 10^{19} \text{ Speicherzellen} ] (Üblich: Systeme nutzen nicht die volle 64-Bit-Adressierung.)


Warum ist das so?

Jede Adressleitung kann 0 oder 1 sein. Mit n Leitungen entsteht so eine Binärzahl aus n Bits → ergibt 2ⁿ Kombinationen, also 2ⁿ Adressen.


Merksatz

Je breiter der Adressbus, desto mehr Speicherzellen können eindeutig adressiert werden.