Bussysteme

Bussysteme

Bussysteme verbinden die Komponenten eines Computers und ermöglichen den Datenaustausch zwischen CPU, Arbeitsspeicher, Grafikkarte, Festplatten und Peripheriegeräten. Sie unterscheiden sich in Geschwindigkeit, Aufbau und Einsatzzweck.

Vergleich: Wichtige Bussysteme im PC

Bussystem	Aufgabe	Beispiele für Geräte	Geschwindigkeit
PCI Express (PCIe)	Hochgeschwindigkeitsverbindung für interne Komponenten	Grafikkarten, NVMe-SSDs, Netzwerkkarten	PCIe 4.0 x16: bis 32 GB/s pro Richtung
PCI	älterer paralleler Erweiterungsbus	Soundkarten, Netzwerkkarten (früher)	bis ca. 133 MB/s (32-bit, 33 MHz)
SATA	Anbindung von Massenspeichern	HDDs, SATA-SSDs, optische Laufwerke	SATA III: bis 600 MB/s
USB	Universelle externe Schnittstelle	Tastatur, Maus, Kamera, USB-Sticks	USB 3.2: bis 20 Gbit/s
I²C / SMBus	langsame Steuer-/Sensorverbindungen	Temperaturfühler, Lüftersteuerung	wenige Mbit/s

PCI Express (PCIe)

PCIe ist das wichtigste und schnellste Bussystem moderner PCs.

• serielles Punkt-zu-Punkt-Protokoll
• hohe Bandbreite
• Lanes: x1, x4, x8, x16
• Generationen: PCIe 3.0, 4.0, 5.0, 6.0

Beispiel: Grafikkarten nutzen PCIe x16, NVMe-SSDs meist PCIe x4.

PCI (Peripheral Component Interconnect)

PCI ist der Vorgänger von PCIe und war bis ca. 2005 der Standard-Erweiterungsbus.

Eigenschaften von PCI

• paralleles Bussystem (alle Karten teilen sich den Bus)
• 32-bit oder 64-bit
• typische Taktfrequenz: 33 MHz
• maximale Übertragungsrate: ca. 133 MB/s

Nutzung von PCI

• ältere Soundkarten
• alte Netzwerkkarten
• TV-Karten
• Controllerkarten (IDE, RAID)

Warum PCI heute kaum genutzt wird

• geteilte Bandbreite (alle Karten teilen sich den Bus)
• für moderne Geräte zu langsam
• wurde vollständig durch PCIe ersetzt

PCI existiert **nur noch in Legacy-Systemen oder Spezialhardware**.

SATA

• universeller Bus für HDDs und SATA-SSDs
• Hot-Plug-fähig
• viel langsamer als PCIe/NVMe

USB (Universal Serial Bus)

• verbindet externe Geräte
• unterstützt Daten + Strom
• Versionen:

 * USB 2.0: 480 Mbit/s  
 * USB 3.0–3.2: bis 20 Gbit/s  
 * USB4 / Thunderbolt: bis 40 Gbit/s  

Anschlüsse: USB-A, USB-C

M.2 / NVMe

• M.2 = Bauform
• NVMe = Protokoll über PCIe-Lanes
• extrem schnell (PCIe 4.0 NVMe: bis 7.000 MB/s)

Interne Management-Busse

• SMBus – Sensoren, Lüfter
• I²C – Steuerbefehle
• SPI – BIOS/UEFI
• QPI / Infinity Fabric – interne CPU- und Chipsatzkommunikation

Gründe für verschiedene Bussysteme

Nicht jeder Bus muss schnell sein. Daher existieren verschiedene Geschwindigkeitsklassen:

Geschwindigkeit	Beispiele	Einsatz
sehr hoch	PCIe, NVMe	Grafik, SSDs, Beschleunigerkarten
mittel	USB 3.x, SATA	Peripherie, Massenspeicher
niedrig	I²C, SMBus	Sensoren, Steuerlogik

Kurz gesagt: PCIe ist der moderne Hochleistungsbus, während PCI ein älteres Legacy-System ist. SATA und USB decken Speicher und Peripherie ab, langsame Steuerbusse verbinden Sensoren und Hilfsfunktionen.