Buses De Interconexión
Resumen
Los
buses de interconexión son un conjunto de conexiones físicas (cable, placa de
circuito, etc) que deben compartirse con múltiples componentes para que se
comuniquen entre sí. El propósito de los buses es reducir el número de rutas
necesarias para la comunicación entre los distintos componentes, al realizar
las comunicaciones a través de un solo canal de datos. Ésta es la razón por la
que, a veces, se utiliza la metáfora "autopista de datos".
Desarrollo
Subconjunto de un bus
En
realidad, cada bus se halla generalmente constituido por entre 50 y 100 líneas
físicas distintas que se dividen a su vez en tres subconjuntos:
El bus de direcciones, (también conocido como bus de memoria) transporta las
direcciones de memoria al que el procesador desea acceder, para leer o escribir
datos. Se trata de un bus unidireccional.
El bus de datos transfiere tanto las instrucciones que provienen del
procesador como las que se dirigen hacia él. Se trata de un bus bidireccional.
El bus de control (en ocasiones denominado bus de comando) transporta
las órdenes y las señales de sincronización que provienen de la unidad de
control y viajan hacia los distintos componentes de hardware. Se trata de un
bus bidireccional en la medida en que también transmite señales de respuesta
del hardware.
Características de un bus
Un
bus se caracteriza por la cantidad de información que se transmite en forma
simultánea. Este volumen se expresa en bits y corresponde al número de líneas
físicas mediante las cuales se envía la información en forma simultánea. Un
cable plano de 32 hilos permite la transmisión de 32 bits en paralelo. El
término "ancho" se utiliza para designar el número de bits que un bus
puede transmitir simultáneamente. Por
otra parte, la velocidad del bus se define a través de su frecuencia (que se
expresa en Hercios o Hertz), es decir el número de paquetes de datos que pueden
ser enviados o recibidos por segundo. Cada vez que se envían o reciben estos datos
podemos hablar de ciclo. (1)
Buses de Entrada/Salida e interfaz
Las
necesidades de comunicación en un ordenador son muy diversas. Por un lado,
tenemos periféricos que necesitan un ancho de banda pequeño (por ejemplo, el
ratón); sin embargo, hay otros, como el disco duro, que necesitan un ancho de banda
lo mayor posible.
Hay
interfaces que se dedican a un único dispositivo (por ejemplo: teclado, ratón,
impresora) y hay otros que se dedican a un amplio espectro de dispositivos.
La
conexión del dispositivo con el bus en algunos casos se realiza en el interior
del ordenador. Para ello hay un lugar especialmente diseñado para insertar la
tarjeta controladora, que se llama ranura de expansión (slot). En cambio, en
otros casos se realiza en el exterior, a través de unos dispositivos que
reciben el nombre de puertos.
Los
puertos reciben el mismo nombre que los buses con los que se comunican a los
periféricos. Los más usuales son:
Ø Serie. Utiliza una única línea para transmitir los datos,
éstos pasan uno detrás de otro. Son lentos, pero muy flexibles. En ellos
podemos encontrar conectados ratones, módemes externos, escáneres, etcétera.
Ø Paralelo: recibe este nombre porque puede transmitir
simultáneamente los bits de datos por medio de diferentes líneas. Es el más
utilizado para las impresoras.
Ø USB (Universal Serial Bus). Como su nombre indica (Bus
Serie Universal), nació como un estándar que permitiera conectar todo tipo de
dispositivos. Es un conector tipo serie que funciona a dos velocidades
diferentes, dependiendo del periférico: una baja, a 1,5 megabits por segundo
(Mbps), y otra alta, a 12 Mbps.
Ø FireWire (IEEE 1934): es muy rápido (funciona a 400 Mbps) y
está pensado para transferencia de vídeo y DVD.
Ø PCI (Peripheral Component Interconnect). La Interconexión
de Componentes Periféricos es un conector tipo paralelo de un ancho de banda de
32. Su capacidad de transferencia llega a 133 Mbps. Se halla en el interior del
ordenador y admite gran variedad de tarjetas controladoras.
Ø AGP (Accelerated Graphics Port). El Puerto de Gráficos
Acelerados se suele utilizar en exclusiva para conectar la tarjeta controladora
del monitor (tarjeta gráfica). Su velocidad de transferencia aumenta
continuamente, superando hoy día 1 Gbps (gigabit por segundo). (2)
Buses
Los
distintos elementos de un computador se interconectan por medio de buses, que
proporcionan un camino de comunicación para el flujo de datos, direcciones y
señales de control/estado entre los distintos elementos. Se presenta el
problema de que cuando se comunican dos elementos a través de un bus, el más
lento establece la velocidad de transmisión, y para solucionarlo y obtener un
buen rendimiento en el funcionamiento global del computador resulta lógico que:
Ø Se utilicen distintos buses en un mismo sistema,
pudiéndose así realizar transmisiones simultáneamente entre distintos elementos
a través de buses diferentes.
Ø Se establezca una jerarquía de buses, en función
fundamentalmente de la velocidad. Cuando la velocidad de transferencia a un
periférico no es elevada se utilice una conexión serie (transmisión bit a bit),
y cuando no sea así se utilice una conexión paralelo (varios hilos conductores
que transmiten simultáneamente 8, 16, 32, 64 o 128 bits, dependiendo del tipo
de bus).
Los
circuitos integrados (chips) de cada
subsistema se interconectan por medio de tarjetas
de circuito impreso o PCB (Printed Circuit Board). Estas tarjetas son
rectangulares, de un material aislante rígido y plano, y contienen las
interconexiones eléctricas realizadas por medio de líneas (pistas) metálicas
(usualmente de cobre) que van trazadas en las dos superficies de la tarjeta y
en capas internas paralelas a su superficie. La tarjeta tiene orificios donde
se insertan los distintos circuitos integrados, y regletas de conectores para
la interconexión de otras tarjetas o elementos externos. Las conexiones
eléctricas de los distintos elementos incluidos se realizan con soldaduras de
estaño a las pistas de conducción (buses) correspondientes. En las regletas se
insertan otras tarjetas (tarjetas de expansión) con las que la conexión
eléctrica se hace por presión, de aquí que los contactos de cada regleta y de
la tarjeta insertada en ella suela ser de un material conductor de muy baja
resistividad (aleaciones con cobre o plata o incluso oro). En los equipos
grandes las tarjetas se instalan en un chasis conectándose unas con otras por
la parte posterior del mismo (panel trasero). (3)
Los Buses Principales
El bus interno o sistema (que
también se conoce como bus frontal o FSB). El bus interno permite al procesador
comunicarse con la memoria central del sistema (la memoria RAM).
El bus de expansión (llamado algunas veces bus de entrada/salida) permite
a diversos componentes de la placa madre (USB, puerto serial o paralelo,
tarjetas insertadas en conectores PCI, discos duros, unidades de CD-ROM y
CD-RW, etc.) comunicarse entre sí. Sin embargo, permite principalmente agregar
nuevos dispositivos por medio de las ranuras de expansión que están a su vez
conectadas al bus de entrada/salida. (4)
Los buses de expansión.
Las
ranuras de expansión, slots en inglés, son conectores de la placa principal en
los que se insertan las tarjetas que sirven de interface entre el
microprocesador y los dispositivos periféricos. Como su nombre lo expresa, sirven
para la expansión de funciones de la computadora. Debido a este concepto, las
computadoras de la plataforma PC pueden ser sistemas abiertos que admiten el
incremento de funciones y la posibilidad de adoptar periféricos diversos y de
cualquier fabricante, siempre que sean "compatibles".
El bus PC-XT
La
IBM PC-XT original fue construida con base en el microprocesador Intel 8088, el
cual es un circuito que trabaja con un bus interno de datos de 16 bits, aunque
su bus externo es de 8 bits. Fue así como quedó definida en 8 bits la longitud
del byte y de los primeros buses de expansión. El slot ISA-8 es un conector con
doble hilera de 31 contactos metálicos, espaciados entre sí a una distancia de
0.1 pulgadas (alrededor de 2.5 mm).
El bus AT
Cuando
se fabricó la primera computadora AT dotada con el procesador 80286 de Intel
dado que este circuito fue capaz de manejar palabras de 16 bits en su bus
externo, duplicando potencialmente la cantidad de información que podía ser
transferida entre el CPU y sus periféricos, fue necesario adaptar la ranura de
expansión para adecuarla a las nuevas prestaciones. Sin embargo, para mantener
la compatibilidad con las tarjetas ya existentes, se respetó la forma y
características del bus ISA-8, pero se le añadió una extensión dedicada al
manejo de las señales correspondientes a los 8 bits adicionales. Por otra
parte, a las tarjetas se les añadió una hilera adicional de terminales
metálicas (36 en total, 18 por cada lado), dando un total de 98 puntos de
conexión.
El bus local PCI
A
la par del lanzamiento del procesador Pentium, Intel presentó un nuevo tipo de
conector de expansión, que es el que ha predominado en máquinas de alto
desempeño en los últimos años. Este nuevo slot recibió el nombre de bus local
PCI (Peripheral Components Interconnect = interconexión de componentes
periféricos). (5)
Conclusión
Los
buses en informática son muy importantes ya que permiten la comunicación entre
diversos periféricos ya sea de entrada como de salida, y gracias a estos buses
se logra la interconexión entre las diferentes componentes que interactúan en
nuestro ordenador.
Bibliografía
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1.
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BENCHMARK GC. ¿Qué es un bus informático? [Online].; 2016 [cited 2016
mayo 25. Available from: http://es.ccm.net/contents/364-que-es-un-bus-informatico.
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2.
|
Duratón MLHFIESHd. Tecnología Informática vachillerato. [Online].
[cited 2016 mayo 25. Available from: http://platea.pntic.mec.es/lherranz/tema2/2dispositivos.htm.
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3.
|
Prieto Espinosa A, Prieto Campos B. Conceptos de informática España:
McGraw-Hill; 2000.
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4.
|
Ecured. EcuRed conocimiento con todos y para todos. [Online]. [cited
2016 mayo 25. Available from: http://www.ecured.cu/BUS.
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5.
|
EcuRed. EcuRed conocimiento con todos y para todos. [Online]. [cited
2016 mayo 25. Available from: http://www.ecured.cu/Buses_de_expansi%C3%B3n.
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