Probleme beim Datentransfer über einen Bus

Gemeinsames Übertragungsmedium

Die einfachste Möglichkeit, Rechner (in unserem Fall Calliope mini) miteinander zu verbinden, besteht darin, geeignete Schnittstellen der beiden Rechner direkt mit einem Kabel zu verbinden (siehe Abschnitt Bitübertragung zwischen Calliope mini).

Wenn mehrere Rechner auf diese Weise miteinander vernetzt werden sollen, entsteht das Problem, dass die einzelnen Rechner viele Schnittstellen benötigen.

In der Praxis werden Rechner daher häufig über ein gemeinsames Übertragungsmedium miteinander verbunden.

Eine solche Verbindungsstruktur mit einem gemeinsamen Übertragungsmedium wird auch Broadcast-Netz genannt.

Diese Verbindungsstruktur wird meist in lokalen Netzwerken (wie Computerräumen von Schulen) benutzt. Durch das gemeinsame Übertragungsmedium Luft ist dies prinzipbedingt auch in Funknetzen der Fall.

In solchen lokalen Netzwerken mit gemeinsamem Übertragungsmedium besteht ein weiteres Grundproblem der Datensicherung darin, den Zugriff auf das Übertragungsmedium zu regeln: Wer darf wann senden? Wie verhalten sich die Kommunikationsteilnehmer bei Zugriffskonflikten?

Experimente mit einem Datenbus

Folgende Situation soll im Experiment durchgespielt werden:

Mehrere Calliope mini sind an eine gemeinsam zu benutzende Übertragungsleitung (einen sogenannten Datenbus) angeschlossen.

Eine solche Situation kann man mit einem selbst gebauten Buskabel herstellen. Wie Du aber weißt, benötigt man, um den Stromkreis zu schließen, bei den Calliope mini noch eine Verbindung der Minuspole. Das heißt, man benötigt zwei Kabel: Einen Datenbus (hier rot), an den P0 und P1 jedes Calliope mini angeschlossen werden und ein Kabel (hier gelb), mit dem die Minuspole der Calliope mini verbunden werden.

Aufgabe 1

Lade folgendes Programm auf mehrere Calliope mini: mini-Calliope-Bus.hex. Verbinde die Calliope mini über ein Buskabel. Sende mit einem beliebigen Calliope mini über die Taste A eine Bitfolge. Alternativ kannst du auch morsen.

(a) Welche LED zeigt an, was du gerade sendest? Welche LED zeigt an, was dein Calliope gerade über den Bus empfängst?

(b) Wer empfängt die Daten, die von einem Calliope mini gesendet werden?

(c) Was geschieht, wenn mehrere Calliope mini gleichzeitig senden?

(d) Welche Probleme müssen gelöst werden, um einen geregelten Datentransport von einem Calliope mini zu einem anderen Calliope mini über ein gemeinsam zu nutzendes Transportmedium zu realisieren?

Aufgabe 2

An einem Tisch befinden sich mehrere Personen, die miteinander kommunizieren wollen.

(a) Inwieweit entspricht diese Situation der oben gezeigten Bus-Situation? Beschreibe möglichst genau die Analogien.

(b) Wie werden die hier entstehenden Kommunikationsprobleme gelöst? Wie macht Person A klar, dass sie etwas zu Person C sagen möchte? Wie gehen Personen mit der Schwierigkeit um, wenn mehrere gleichzeitig mit dem Reden anfangen? Wie gehen Personen mit der Situation um, wenn sie etwas nicht richtig verstanden haben?