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Fachkonzept Busse und Tore

Busse und Tore

8-Bit-Bus[1]

Ein Bus ist - in der einfachsten Version - ein Bündel aus Datenleitungen.
Er ermöglicht die Datenübertragung zwischen mehreren Komponenten.
An einen Bus können beliebig viele Register angebunden werden.
In der Abbildung oben verbindet ein 8-Bit-Bus die Ein- bzw. Ausgänge von zwei 8-Bit-Registern.

Die folgende Abbildung zeigt zwei Busse, an die insgesamt 4 Register angebunden sind. Die Darstellung ist wiederum etwas abstrakter, da das Leitungsbündel nicht mehr erkennbar ist.

Busse mit Registern[2]

Die Anbindung der Register an den Bus erfolgt über sogenannte Tore. Ein Tor ist eine Art Schalter, den man öffnen und schließen kann. Dieser „Schalter“ kann manuell oder automatisiert (durch Steuersignale, s. Kaptel 2: Steuerwerk) betätigt werden. Nur bei geöffnetem Tor findet ein Datentransport vom Bus zum Register bzw. umgekehrt statt.

Beschreibung des Bussystems der Abbildung:

  • Das Tor des an Bus 0 angeschlossenen Registers A ist geschlossen und damit inaktiv. Somit findet kein Datentransfer zwischen diesem Register und dem Bus statt.
  • Das Tor des ebenfalls an Bus 0 angeschlossenen Registers B ist lesend geöffnet (erkennbar an der grünen Farbe und dem Pfeil vom Bus weg).
    In diesem Zustand übernimmt es kontinuierlich den Wert, der auf dem Bus anliegt. Sobald dieser Wert verändert wird, ändert auch das Register seinen Wert sofort.
  • Das Tor des an Bus 1 angeschlossenen Registers D ist schreibend geöffnet (erkennbar an der roten Farbe und dem Pfeil zum Bus hin).
    Dadurch liegt auf dem gesamten Bus 1 der aktuelle Wert von Register D an.
  • Register C ist sowohl an Bus 1 als auch an Bus 0 angeschlossen.
    Von Bus 1 liest es die aktuell anliegende 43 und schreibt sie zugleich auf Bus 0.

Zu einem bestimmten Zeitpunkt darf an den Bus nur eine schreibende Anbindung erfolgen. Ansonsten gibt es keinen definierten Datenzustand auf dem Bus.

Wenn kein einziges Register auf den Bus schreibt, befindet sich dieser in einem hochohmigen Zustand. Keine Daten auf dem Bus sind also nicht identisch mit einer Null als Wert.

Beachte, dass ein sicherer Transfer es erfordert, dass das Lesesignal vor dem Schreibsignal weggenommen wird. Sonst verliert das Register seinen Wert und gerät in einen undefinierten Zustand.

In der Bonsai-Hardware werden Schreibsignale technisch leicht verzögert, so dass ein - scheinbar - gleichzeitiges Wegnehmen der Signale trotzdem einen sicheren Transfer bewirkt. Wenn der Bonsai-Simulator nicht manuell, sondern automatisiert gesteuert wird (s. Kapitel 2: Steuerwerk), hat er ebenfalls dieses Verhalten.

Quellen

Suche

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7.2.4.1.4
www.inf-schule.de/rechner/bonsai/cpu/operationswerk/konzept_bus
www.inf-schule.de/7.2.4.1.4

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