Verbindung der Einzelkomponenten Teil D: Datenأ¼bertragung 2019-09-06آ  Computer 1 Computer 4...

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  • 01 / Teil D / Seite 01

    01.002.07

    Teil D:

    Datenübertragung

    Verknüpfung von Einzelsystemen

    Verbreitete Bussysteme

    Prozessorbusse

    USB

    RS 232C / V.24

    Ethernet

    Internet

    01.019.01

    Verbindung der Einzelkomponenten

    Die Einzelkomponenten eines Computersystems müssen verbunden werden, um Daten auszutauschen.

    1. Möglichkeit: Punkt-zu-Punkt-Verbindungen

    Speicher mit Programm und Daten

    Eingabe- einheit

    Ausgabe- einheit

    Rechen- werk

    Steuer- werk

    Zentraleinheit

    Vorteile:

    Nachteile:

    01.019.02

    Verbindung der Einzelkomponenten

    Die Einzelkomponenten eines Computersystems müssen verbunden werden, um Daten auszutauschen.

    2. Möglichkeit: Eine gemeinsam genutzte Verbindung (Bus)

    Vorteile:

    Nachteile: Speicher mit Programm und Daten

    Eingabe- einheit

    Ausgabe- einheit

    Bus

    Rechen- werk

    Steuer- werk

    Zentraleinheit

    01.019.03

    Verbreitete Bussysteme

    Bezeichnung

    ISA

    PCI

    VME

    SCSI

    USB

    Einsatzschwerpunkt

    Verbindung zwischen PC-Hauptplatine und Steckkarten (veraltet).

    Verbindung zwischen PC-Hauptplatine und Steckkarten.

    Verbindung zwischen Steckkarten bei Industriecomputern.

    Verbindung zwischen Computer und Massenspeicher / Scanner.

    Verbindung zwischen Computer und langsamer Peripherie.

  • 01 / Teil D / Seite 02

    01.019.04

    Taktraten Prozessorbusse

    CPU-Reg.

    L1-Cache

    L2-Cache

    Hauptspeicher

    350 MHz

    100 MHz

    100 MHz

    AMD K6-2-350

    CPU-Reg.

    L1-Cache

    L2-Cache

    Hauptspeicher

    700 MHz

    700 MHz

    133 MHz

    Pentium III Coppermine

    01.019.05

    Interne Busse Athlon / Pentium-IV

    CPU-Reg.

    L1-Cache

    L2-Cache

    Chipset

    dual-ported

    64 bit breit

    64 bit breit 2,1 GB/s

    AMD Athlon

    CPU-Reg.

    L1-Cache

    L2-Cache

    Chipset

    dual-ported

    256 bit breit

    64 bit breit 3,2 GB/s

    Pentium IV

    01.019.06

    Struktur interner Bussysteme

    Rechen- werk

    Steuer- werk

    Zentraleinheit

    B u

    s

    01.019.10

    Interne Bus-Systeme - ISA / PCI

    PCI-Verbinder

    ISA-Ver- binder

    ISA-Karte

  • 01 / Teil D / Seite 03

    01.019.07

    ISA-Bus G N D

    R E S E T

    D R V + 5 V D C

    I R Q 9

    - 5 V D C

    D R Q 2

    - 1 2 V

    0 W S

    + 1 2 V

    G N D

    - ( S ) M E M W

    - ( S ) M E M R

    - I O W

    - I O R

    - D A C K 3

    D R Q 3

    - D A C K 1

    D R Q 1

    - R E F R E S H

    C L K

    I R Q 7

    I R Q 6

    I R Q 5

    I R Q 4

    I R Q 3

    - D A C K 2

    T / C

    ( B ) A L E

    + 5 V

    O S C

    G N D

    - M E M C S 1 6

    - I O C S 1 6

    I R Q 1 0

    I R Q 1 1

    I R Q 1 2

    I R Q 1 5

    I R Q 1 4

    - D A C K 0

    D R Q 0

    - D A C K 5

    D R Q 5

    - D A C K 6

    D R Q 6

    - D A C K 7

    D R Q 7

    + 5 V

    - M A S T E R

    G N D

    - I / O C H C K

    D 7

    D 6

    D 5

    D 4

    D 3

    D 2

    D 1

    D 0

    - I O C H R D Y

    A E N

    A 1 9

    A 1 8

    A 1 7

    A 1 6

    A 1 5

    A 1 4

    A 1 3

    A 1 2

    A 1 1

    A 1 0

    A 9

    A 8

    A 7

    A 6

    A 5

    A 4

    A 3

    A 2

    A 1

    A 0

    S B H E

    A 2 3

    A 2 2

    A 2 1

    A 2 0

    A 1 9

    A 1 8

    A 1 7

    - M E M R

    - M E M W

    D 8

    D 9

    D 1 0

    D 1 1

    D 1 2

    D 1 3

    D 1 4

    D 1 5

    Steuerleitungen Adressleitungen Datenleitungen

    01.019.08

    Synchrone / asynchrone Busse

    Synchrone Busse:

    Asynchrone Busse:

    - zentraler Takt;

    - ohne zentralen Takt;

    - Beispiele: ISA, PCI.

    - Beispiele: VME, SCSI.

    01.019.09

    Serielle Bussysteme

    Rechen- werk

    Steuer- werk

    Zentraleinheit Steuerdaten

    regeln den Busverkehr

    Adressdaten nennen Start und Ziel der Daten

    B u

    s

    Steuerdaten

    Adressdaten

    Nutzdaten

    Zeit

    Signal

    01.019.11

    Universal Serial Bus (USB)

    Anforderungen:

    einfacher Anschluss von Peripheriegeräten an Computer;

    preisgünstig;

    Datenraten bis 12 Megabit/Sekunde;

    echtzeitfähig;

    Möglichkeit isochroner (zeitpunktgenauer) Übertragung;

    Übertragung großer Datenmengen ohne Zeitanfor- derungen (Drucker, Scanner);

    Hot-Plugging.

  • 01 / Teil D / Seite 04

    01.019.12

    Universal Serial Bus (USB)

    Entwicklerfirmen USB 1.1:

    Microsoft: Betriebssystem (Win 98, Windows 2000)

    Intel: Chips, Hauptplatinen

    Apple:

    Seit ca. 1998 ist jeder PC mit zwei USB-Schnittstellen ausgestattet.

    Komplettsysteme (iMac, Power-Mac, ..)

    USB-Ports 01.019.13

    Universal Serial Bus (USB) Busstruktur

    Host

    Gerät 1

    Gerät 2Hub

    Hub

    Multifunk- tionsgerät

    max. 127 Geräte

    Die Geräte bilden eine Baumstruktur:

    freie An- schlüsse

    Kabel überträgt auf getrennten Adern

    01.019.14

    Universal Serial Bus (USB) Verbindungsleitungen

    Host oder Hub

    Datenleitungen, als Zweipunkt- verbindung ausgeführt

    D+

    D-

    Signal = Spannung zwischen D+ und D-

    Gerät

    01.019.15

    Universal Serial Bus (USB)

    Entwicklerfirmen USB 2:

    Compaq, Intel, Microsoft, NEC

    Hewlett Packard, Lucent, Philips

    Marktreife:

    Seriengeräte ab 2002 verfügbar.

    Unterschied zu USB 1.1:

    Datenraten bis 240 Megabit pro Sekunde.

  • 01 / Teil D / Seite 05

    01.019.16

    Universal Serial Bus (USB) Datenraten im Vergleich

    USB 1.1

    COM-Port PC

    ISDN, 2 B-Kanäle

    Musik-CD

    IEC-625-Bus

    Ultra SCSI-3

    USB 2

    Firewire

    12,0 Mbps

    0,1 Mbps

    0,1 Mbps

    1,2 Mbps

    8,0 Mbps

    160,0 Mbps

    240,0 Mbps

    400,0 Mbps

    01.019.17

    Universal Serial Bus (USB) Kabel

    Preis ca DM 15,-- pro Meter

    +5 V D+

    Masse D-

    Versorgungs- spannung

    Daten- leitungen

    01.019.71

    Universal Serial Bus (USB) Direkte PC - PC - Kopplung

    USB erlaubt nur einen Host pro Konfiguration.

    Direkte PC - Kopplungen sind daher nicht möglich.

    Auswege:

    USB-Link-Kabel

    - Adapterbox mit zwei Eingängen für PCs;

    - jeder PC sieht den anderen als Endgerät.

    USB Network Cable

    - Netze mit bis zu 17 Rechnern.

    01.019.72

    Universal Serial Bus (USB) Direkte PC - PC - Kopplung

    USB Network Cable

    unterstützt TCP/IP, NetBEUI und IPX/SPX

    maximale Transferrate 5MBit/s

    Quelle: www.partsdata.de

  • 01 / Teil D / Seite 06

    01.019.18

    Serielle Datenübertragung Minimalverkabelung

    G er

    ät A

    G er

    ät B

    Betriebserde

    Datenleitung

    Festzulegen:

    01.019.19

    Serielle Datenübertragung Bedeutungsgleiche Normen

    RS 232 C

    V.24

    DIN 66020

    ISO 2110

    US-amerikanische EIA Norm

    CCITT Norm (heute ITU Norm)

    Deutsche Norm

    Internationale Norm

    Electronics Industries Association Comité Consultatif International Télégrafique et Téléphonique International Telecommunications Union Deutsche Industrienorm International Standards Organization

    EIA: CCITT: ITU: DIN: ISO:

  • 01 / Teil D / Seite 07

    01.019.20

    RS 232 C / V.24 Anschlüsse

    Es sind zwei Typen gebräuchlich:

    Buchse Stecker25-polig

    Buchse Stecker9-polig

    1

    14

    13

    25

    13

    25

    1

    14

    1

    6

    5

    9

    5

    9

    1

    6 01.019.21

    RS 232 C / V.24 Einfache PC-PC-Kopplung

    1. PC 2. PC

    1 2

    3 4

    5

    6 7

    8 9

    1 2

    3 4

    5

    6 7

    8 9

    Nullmodem:

    Sendedaten Pin 3

    Sendedaten Pin 3Empfangsdaten Pin 2

    Empfangsdaten Pin 2

    Betriebserde Pin 5 Betriebserde Pin 5

    01.019.22

    RS 232 C / V.24 Schnittstellenkonfiguration

    Windows:

    01.019.23

    Ethernet

    1973/76 durch Bob Metcalfe bei Xerox entwickelt.

    Bus zur Kopplung von Computern und Peripherie- geräten, z.B. Druckern.

    10 MBit/s 100 MBit/s

    1000 MBit/s

    Geschwindigkeiten: 1973: 1990: 2000:

    Kabel: Thickwire, Yellow cable Thinwire, Cheapernet Twisted Pair Cat 5

  • 01 / Teil D / Seite 08

    01.019.24

    Bob Metcalfe

    1973

    1973

    Doktorarbeit in Havard

    Beginn der Ethernet- entwicklung am PARC

    gründet 3COM

    Rückzug aus dem Tagesgeschäft

    1979

    1990

    "Der Wert eines Netzwerkes steigt quadratisch zur Anzahl seiner Nutzer."

    01.019.25

    Ethernet- Hardware Mi