Busarchitektur

Busarchitektur bezeichnet die Organisation und den Aufbau der Kommunikationswege innerhalb eines Computersystems oder elektronischen Geräts, über die Daten, Adressen und Steuersignale zwischen Komponenten übertragen werden. Typischerweise gliedert sich eine Busarchitektur in Datenbus, Adressbus und Kontrollbus. Der Datenbus überträgt Nutzdaten, der Adressbus adressiert Speicher- oder Peripheriekomponenten, der Kontrollbus transportiert Signale zur Synchronisation, Steuerung und Fehlererkennung. Die Breite des Datenbusses und die Länge des Adressbusses bestimmen gemeinsam die theoretische Datenrate und den adressierbaren Speicherumfang; der Kontrollbus beeinflusst Latenz und Timing.

Busse können intern oder extern, seriell oder parallel, gemeinsam genutzt oder punkt-zu-punkt organisiert sein. Früher verwendeten Systeme gemeinsame, adressierbare Parallelbusse (z. B. ISA, der ursprüngliche PCI-Bus). Moderne Systeme setzen oft auf serielle, punkt-zu-punkt Verbindungen oder hochgradig getaktete Architekturen; Beispiele sind PCI Express, der System- oder Speichersystembus in vielen Prozessor-/Chipset-Designs, sowie I2C, SPI, USB oder CAN als spezialisierte Bustechnologien in Mikrocontrollern und Fahrzeugnetzwerken.

Wichtige architekturbezogene Konzepte sind Busarbiterung (wer darf den Bus nutzen), Busmastering (Geräten das eigenständige Sprechen auf dem Bus erlauben), Taktung (synchron vs asynchron), Latenz, Bandbreite und Busprotokolle. Skalierbarkeit und Kompatibilität stehen oft im Vordergrund, ebenso die Balance zwischen Kosten, Leistungsbedarf und Stromverbrauch. In der Praxis ermöglicht die Busarchitektur die modulare Erweiterung von Systemen, die Koordination von Speicherzugriffen und die Anbindung von Peripherie. Sie bildet damit eine zentrale Grundlage der Computer- und Gerätearchitektur.