Buses, tipos de Buses y funciones de cada uno

Concepto de Bus

Se denomina bus, en informática, al conjunto de conexiones físicas (cables, placa de circuito impreso, etc.) que pueden compartirse con múltiples componentes de hardware 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".

En el caso en que sólo dos componentes de hardware se comuniquen a través de la línea, podemos hablar de puerto hardware,  puerto serial y puerto paralelo

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 simultánea mente.

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.

De esta manera, es posible hallar la velocidad de transferencia máxima del bus (la cantidad de datos que puede transportar por unidad de tiempo) al multiplicar su ancho por la frecuencia. Por lo tanto, un bus con un ancho de 16 bits y una frecuencia de 133 MHz, tiene una velocidad de transferencia de:

LOS BUSES PRINCIPALES

Por lo general, dentro de un equipo, se distinguen dos 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.

Tipos de buses por su uso.

Bus de Direcciones:

Este es un bus unidireccional debido a que la información fluye es una sola dirección, de la CPU a la memoria o a los elementos de entrada y salida. La CPU sola puede colocar niveles lógicos en las líneas de dirección, con la cual se genera 2n posibles direcciones diferentes. Cada una de estas direcciones corresponde a una localidad de la memoria o dispositivo de E / S.
Los microprocesadores 8086 y 8088 usados en los primeros computadores personales (PC) podían direccionar hasta 1 megabyte de memoria (1.048.576 bytes). Es necesario contar con 20 líneas de dirección. Para poder manejar más de 1 megabyte de memoria , en los computadores AT (con procesadores 80286) se utilizó un bus de direcciones de 24 bits, permitiendo así direccionar hasta 16 MB de memoria RAM (16.777.216 bytes). En la actualidad los procesadores 80386DX pueden direccionar directamente 4 gigabytes de memoria principal y el procesador 80486DX hasta 64 GB.

Bus de Datos:

Este es un bus bidireccional, pues los datos pueden fluir hacia o desde la CPU. Los m terminales de la CPU, de D0 - Dm-1, pueden ser entradas o salidas, según la operación que se esté realizando (lectura o escritura). En todos los casos, las palabras de datos transmitidas tiene m bits de longitud debido a que la CPU maneja palabras de datos de m bits; del número de bits del bus de datos, depende la clasificación del microprocesador.
En algunos microprocesadores, el bus de datos se usa para transmitir otra información además de los datos (por ejemplo, bits de dirección o información de condiciones). Es decir, el bus de datos es compartido en el tiempo o multiplexado. En general se adoptó 8 bits como ancho estándar para el bus de datos de los primeros computadores PC y XT. Usualmente el computador transmite un carácter por cada pulsación de reloj que controla el bus (bus clock), el cual deriva sus pulsaciones del reloj del sistema (system clock). Algunos computadores lentos necesitan hasta dos pulsaciones de reloj para transmitir un carácter.
Los computadores con procesador 80286 usan un bus de datos de 16 bits de ancho, lo cual permite la comunicación de dos caracteres o bytes a la vez por cada pulsación de reloj en el bus. Los procesadores 80386 y 80486 usan buses de 32 bits. El PENTIUM de Intel utiliza bus externo de datos de 64 bits, y uno de 32 bits interno en el microprocesador

Buses ISA:
Las singles significant INDUSTRY STANDARD ARQUITECTURE.
Las primeras computadoras personales estaban equipadas con ranuras de 8 bits, que para la velocidad de aquellos procesadores eran suficiente. Actualmente son lentas para los procesadores que existen.

Buses MCA:
A medida que los procesadores aumentaron su velocidad, los buses ISA debieron mantener su velocidad para permanecer dentro del estándar, desaprovechando los mayores rendimientos de procesadores y dispositivos.
IBM desarrolló la denominada ARQUITECTURA DE BUS MICROCANAL (MCA). Basada en
ranuras de expansión 32 bits, introdujo cambios de diseño y nuevos conceptos de gestión y funcionamiento del bus.
El bus MCA es totalmente incompatible con los demás y de uso exclusivo de IBM. Por ello, quedó prácticamente en desuso.

Buses EISA:
Las siglas significan EXTENDED INDUSTRY STANDARD ARQUITECTURE.
Arquitectura estándar industrial extendida. Tiene características de la ISA en cuanto a su compatibilidad pero con la velocidad de MCA es decir, 32 bits.

Buses VESA:
Las ranuras VESA (VIDEO ELECTRONICA STANDARD ASOCIATION) son una extensión de ISA. Incluye toda la tecnología de EISA, funcionan al ritmo del microprocesador y permiten la transferencia de datos sin necesidad de que estos intervengan permitiendo procesos mucho más rápidos y dejando mayor tiempo libre al microprocesador central. Si bien esta característica lo hace más rápido, lo complejo de su coxionado límite, la cantidad de 2 o 3 ranuras solamente.

Buses PCI:

Las siglas significan PERIPHERICAL COMPONENT INTERCONECT.

Interconexión a componentes perimetrales. Es de características similares a VESA, pero se distingue porque la conexión del bus con el microprocesador se efectúa por intermedio de un chip adicional que simplifica y suprime las limitaciones de la conexión directa.

Permite hasta 10 ranuras de expansión simultánea pero direccional, es decir, no es lo mismo colocar una placa PCI en cualquier ranura, deben tener un orden determinado.

Bus AGP
Las siglas AGP corresponden a Advanced Graphics Port, o Puerto Avanzado de Gráficos. Se trata de un nuevo sistema para conectar periféricos en la placa base del PC; es decir, es un nuevo bus por el que van datos del microprocesador al periférico. 

Su propio nombre nos define este nuevo bus: Puerto, puesto que se comunica con el micro de manera más íntima que otros buses como PCI (a costa de permitir sólo 1 ranura o slot); Avanzado, como corresponde a una tecnología moderna que pretende superar las limitaciones del PCI; y de Gráficos, ya que ha sido diseñado pensando en ese uso exclusivamente.

El objetivo a la hora de crear este bus era conseguir una tasa de transferencia de datos micro-tarjeta gráfica superior a la que ofrece el PCI de 32 bits a 33 MHz, 132 MB/s. Esta tasa resulta suficiente para aplicaciones 2D, pero insuficiente (al menos en teoría) para las nuevas tarjetas 3D, que deben transmitir varios "megas" de texturas para obtener el máximo realismo.

CardBus y PC Card (comúnmente PCMCIA)
Las computadoras portátiles tienen dos slots para adaptadores de "credit card". Esta interface fue llamada "PCMCIA", hoy también se conoce como "PC Card.". Estos son mucho más pequeños, más caros y más lentos que los ISA y EISA.
En un portátil cada conector es en sí mismo un dispositivo de I/O.

Bus de Control:

Este conjunto de señales se usa para sincronizar las actividades y transacciones con los periféricos del sistema. Algunas de estas señales, como R / W, son señales que la CPU envía para indicar que tipo de operación se espera en ese momento. Los periféricos también pueden remitir señales de control a la CPU, como son INT, RESET,

BUS RQ.


Las señales más importantes en el bus de control son las señales de cronómetro, que  
       
generan los intervalos de tiempo durante los cuales se realizan las operaciones. Este tipo 

de señales depende directamente del tipo del microprocesador.


Vídeo de Buses, tipos de buses

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