A számítógépekben az egyes ki- és beviteli egységek közötti adatáramlás elektromos vezetőkön keresztül valósul meg. A jeltovábbító vezetékeket csoportokba foglalják és ezeket nevezik síneknek (az eredeti angol elnevezés a bus, azonban a magyar nyelvben nem busznak, hanem sínnek nevezzük). Újonnan induló sorozatunk a sínrendszerek működésének alapjaiba vezet be.

A sínrendszerek jelentősége, lényege

Ha megvizsgáljuk a számítógép részegységeit, akkor tulajdonképpen a processzor és az operatív tár mellett az be- és kimeneti (Input/Output, IO) részegységek is fontos szerepet játszanak a működésében. Az adatátvitel szempontjából ezen egységek között tulajdonképpen három útvonal képzelhető el:

• processzor - memória,
• processzor - I/O eszközök,
• memória - I/O eszközök.

Mindegyik részegység bináris információkkal dolgozik, a kapcsolatot ezek között vezetékek látják el. Általában igaz az, hogy több bináris értéket kell egyidőben és legtöbbször nagy sebességgel továbbítani. A sebesség értelemszerűen akkor lehet a legnagyobb, ha minél több bitet viszünk át egy lépésben. Ez megköveteli, hogy annyi vezetéket alakítsunk ki a részegységek között, amennyi az egyszerre átviendő bitek száma, tehát párhuzamosan futó vezetékhálózatok jönnek létre.

A számítástechnikában ezeket a vezetékeket csoportokba foglalják és ezeket nevezik síneknek (az eredeti angol elnevezés a bus, azonban a magyar nyelvben nem busznak, hanem sínnek nevezzük). A sínek szempontjából fontos, hogy azok milyen célt szolgálnak, valamint még ennél is fontosabb, hogy mennyi vezetékből állnak. A vezetékek számát nevezik az adott sín szélességének. A mikroszámítógépekben három csoportot különböztetnek meg:

• Adatsín. Az egységek számára szükséges adatok továbbítására szolgál. Általában a processzor által meghatározott számú vezetéket tartalmaz. Rendszerint az adatsín 8, 16, 32 vagy 64 bit szélességű.
• Címsín. Az egységek kijelölése a címük alapján történik. Ez a sín ezeknek az adatoknak a továbbítására szolgálnak. A címsín szélességét minden esetben a processzor határozza meg, amiből következtetni lehet az elérhető fizikai memóriaterület méretére is. Általában a memória és az I/O eszközök használhatják ugyanazt a címtartományt, de természetesen meg kell egymástól különböztetni ezeket. Erről még a későbbiekben bővebben is lesz szó. A mai processzorok esetében a címsín szélessége 32 bit.
• Vezérlősín. A részegységek működési módját ennek a sínnek a használatával oldják meg. A vezérlősín esetében már általában nem igaz az, hogy egymással párhuzamosan futó vezetékek alkotják. Minden olyan jelet ide sorolunk, amely állapotának módosítása valamely egység működésének megváltozását vonja maga után. A vezérlősín jeleit funkciójuk alapján tovább csoportosíthatjuk (a jelek leírásánál nem használunk rövidítéseket, mivel azok minden processzornál eltérők lehetnek):

1. Adatátvitelt vezérlő jelek

• Memória/IO, amely az adatátvitel helyét adja meg. Ez lehet vagy periféria, vagy memória. Kétállapotú jel, a két logikai szinthez a két cél tartozik.
• Írás/Olvasás (Write/Read) az adatátvitel irányát jelöli ki. Szintén kétállapotú jel.
• Szó/Bájt (Word/Byte) az adatátvitel során annak az adatmennyiségnek a méretét határozza meg, amelyet egy egységként kezel a processzor.
• Címtárolás (Address Strobe) a cím stabil állapotának jelzésére szolgál.
• Adattárolás (Data Strobe) az adatsín bitjeinek beállítását jelző bit.
• Kész (Ready) jel az adatátvitel befejezését vagy az eszköz rendelkezésre állását jelzi.

2. Megszakítást vezérlő jelek, amelyek két csoportba oszthatók. Az egyik csoportba tartozó vezetékek a megszakítás kérésére, a másikban lévők a megszakítás elfogadására szolgálnak.
3. Sínvezérlő jelek a sín vezérlési jogának kérését, valamint elfogadását visszaigazolását jelzik.
4. Szinkronizációs jelek, amelyek az egységek időbeni együttműködését valósítják meg.
5. Egyéb jelek, amelyek egyik fenti csoportba sem sorolhatók. Ide tartoznak többek között a tápvezeték jelek is.

A számítógép minden egysége ugyanazt a sínrendszert használja a kapcsolat megvalósítására. Nagyon fontos a helyes működés kialakítása miatt, hogy a kapcsolat kialakításakor az alábbi három feladatot elvégezzük:

• Meg kell oldani, hogy azok az eszközök kapcsolódjanak össze, amelyeknek szükséges, tehát ki kell jelölni a résztvevőket. Erre szolgál a már említett címzés használata. A teljességhez hozzá tartozik, hogy a másik kijelölési módról is szóljunk: ebben az esetben az utasítás által létrejön egy hardver kapcsolat a részegységek között.
• Fontos eldönteni az adatmozgás irányát, tehát ki kell jelölni a küldőt és az adót. Erre a feladatra a vezérlősín jeleit használják fel.
• Nagyon fontos, hogy az adatokat és a címeket minden, a kommunikációban résztvevő eszköz ugyanakkor értelmezze, tehát össze kell hangolni a működésüket. Ezt a folyamatot nevezik szinkronizációnak.

Az 1. ábrán megvizsgálhatjuk, hogy hogyan is épül fel vázlatosan egy mikroszámítógép.

1. ábra. A mikroszámítógép vázlatos felépítése

Gondoljuk végig, hogy miért is jó nekünk a sínrendszer kialakítása?

A válasz egyszerű, sok érvet fel lehet hozni mellette. Az egyik legfontosabb, hogy a hordozhatóság (mobilitás) növelhető azáltal, hogy a szabványos sínrendszerbe illeszkedő eszközök bármely másik szabványos rendszerben használhatók (például a ma oly népszerű PCI sín, amelyről még a későbbiekben bővebben is olvashatunk). A sínrendszer használatával egyszerűbbé tehetők a perifériák, amely természetesen segít ezek árának alacsony szinten tartásában.