UNIVERSIDAD LAICA “ELOY ALFARO” DE MANABÌ EXTENSIÓN EL CARMEN

GRUPO # 8

Cadena VanessaMieles SergioMejía Aquiles

TEMA:

Tutor:

Ing. Patricio Quiroz

5to “A”

El Bus es la vía a través de la que se van a transmitir y recibir todas las comunicaciones, tanto internas como externas, del sistema informático.

El bus es solamente un Dispositivo de Transferencia de Información entre los componentes conectados a él, no almacena información alguna en ningún momento.

Los datos, en forma de señal eléctrica, sólo permanecen en el bus el tiempo que necesitan en recorrer la distancia entre los dos componentes implicados en la transferencia.

En una unidad central de sistema típica el bus se subdivide en tres buses o grupos de líneas.

• Bus de Direcciones.• Bus de Datos.• Bus de Control.

Bus de Direcciones

Es un canal de comunicaciones constituido por líneas que apuntan a la dirección de memoria que ocupa o va a ocupar la información a tratar.

Una vez direccionada la posición, la información, almacenada en la memoria hasta ese momento, pasará a la CPU a través del bus de datos.

Para determinar la cantidad de memoria directamente accesible por la CPU, hay que tener en cuenta el número de líneas que integran el bus de direcciones, ya que cuanto mayor sea el número de líneas, mayor será la cantidad de direcciones y, por tanto, de memoria a manejar por el sistema informático.

Bus de Datos

El bus de datos es el medio por el que se transmite la instrucción o dato apuntado por el bus de direcciones.

Es usado para realizar el intercambio de instrucciones y datos tanto internamente, entre los diferentes componentes del sistema informático, como externamente, entre el sistema informático y los diferentes subsistemas periféricos que se encuentran en el exterior.

Una de las características principales de una computadora es el número de bits que puede transferir el bus de datos (16, 32, 64, etc.). Cuanto mayor sea este número, mayor será la cantidad de información que se puede manejar al mismo tiempo.

Bus de Control

Es un número variable de líneas a través de las que se controlan las unidades complementarias.

El número de líneas de control dependerá directamente de la cantidad que pueda soportar el tipo de CPU utilizada y de su capacidad de direccionamiento de información.

Historia

Primera Generación

Bus Backplane del PDP-11 junto con algunas tarjetas

Los primeros computadores tenían 2 sistemas de buses, uno para la memoria y otro para los demás dispositivos. La CPU tenía que acceder a dos sistemas con instrucciones para cada uno, protocolos y sincronizaciones diferentes.La empresa DEC notó que el uso de dos buses no era necesaria si se combinaban las direcciones de memoria con los de los periféricos en un solo espacio de

memoria (mapeo), de manera que la arquitectura se simplificaba ahorrando costos de fabricación en equipos fabricados en masa, como eran los primeros minicomputadores.

Los primeros microcomputadores se basaban en la conexión de varias tarjetas de circuito impreso a un bus Backplane pasivo que servía de eje al sistema. En ese bus se conectaba la tarjeta de CPU que realiza las funciones de arbitro de las comunicaciones con las demás tarjetas de dispositivo conectadas; las tarjetas incluían la memoria, controladoras de diskette y disco, adaptadores de vídeo. La CPU escribía o leía los datos apuntando a la dirección que tuviera el dispositivo buscado en el espacio único de direcciones haciendo que la información fluyera a través del bus principal.

Entre las implementaciones más conocidas, están los buses Bus S-100 y el Bus ISA usados en varios microcomputadores de los 70's y 80's. En ambos, el bus era simplemente una extensión del bus del procesador de manera que funcionaba a la misma frecuencia. Por ejemplo en los sistemas con procesador Intel 80286 el bus ISA tenía 6 u 8 Mhz de frecuencia dependiendo del procesador.

Segunda generación

Jerarquía de diversos buses en un equipo moderno: SATA, FSB, AGP, USB entre otros

El hecho de que el bus fuera pasivo y que usara la CPU como control, representaba varios problemas para la ampliación y modernización de cualquier sistema con esa arquitectura. Además que la CPU utilizaba una parte considerable de su potencia

en controlar el bus. Desde que los procesadores empezaron a funcionar con frecuencias más altas, se hizo necesario jerararquizar los buses de acuerdo a su frecuencia: se creó el concepto de bus de sistema (conexión entre el procesador y la RAM) y de buses de expansión, haciendo necesario el uso de un Chipset para conectar todo el sistema.El bus ISA utilizado como backplane en el PC IBM original pasó de ser un bus de sistema a uno de expansión, dejando su arbitraje a un integrado del chipset e implementando un bus a una frecuencia más alta para conectar la memoria con el procesador.En cambio el bus Nubus era independiente desde su creación, tenía un controlador propio y presentaba una interfaz estándar al resto del sistema, permitiendo su inclusión en diferentes arquitecturas. Fue usado en diversos equipos, incluyendo algunos de Apple y se caracterizaba por tener un ancho de 32 bits y algunas capacidades Plug and play (autoconfiguración), que lo hacían muy versátil y adelantado a su tiempo. Entre otros ejemplos de estos buses autónomos, están el AGP y el bus PCI.

Tercera generación

Los buses de tercera generación se caracterizan por tener conexiones punto a punto, a diferencia de los buses arriba nombrados en los que se comparten señales de reloj, y otras partes del bus. Esto se logra reduciendo fuertemente el número de conexiones que presenta cada dispositivo usando interfaces seriales. Entonces cada dispositivo puede negociar las características de enlace al inicio de la conexión y en algunos casos de manera dinámica, al igual que sucede en las redes de comunicaciones. Entre los ejemplos más notables, están los buses PCI-Express, el Infiniband y el HyperTransport.

Tipos de Bus

Dependiendo del diseño y la tecnología que se utilice para construir el bus de una microcomputadora se pueden distinguir tres arquitecturas diferentes:.

BUS ISA:

Presente en las viejas computadoras XT y AT, pero aún conservado en algunas motherboards más modernas, que usan principalmente un bus PCI como bus principal del sistema, en 1 o 2 instancias para permitir la integración de viejas placas ISA . Es un bus de 8/16 bits y con un ancho de banda máximo de 16 Mbytes/seg. Tensiones de alimentación presentes +5V,-5V,+12V y -12V

BUS ISA:

BUS EISA:

El mismo apareció con los equipos AT como un primer paso de avance hacia transferencia de datos a más alta velocidad y con un ancho de bus mayor, en competencia con el bus MCA lanzado por IBM en sus equipos para los mismos objetivos. Físicamente es difícil de distinguir de un conector ISA, pero sus características y gestión son diferentes. Ancho de bus: 32 bits Ancho de banda máximo teórico de 33 Mbytes/seg si bien en la práctica no superaban los 20 Mb/seg. Tensiones presentes +5V, -5V,+12V y -12V. Soporta, siendo backward compatible, la inserción de placas ISA de 8 y 16 bits.

BUS EISA:

 

MCA BUS:

Este bus está prácticamente limitado al universo IBM y en el "mundo PC" de hoy en día es muy raro encontrar el mismo fuera de dicho contexto de viejos equipos IBM. El mismo es un bus de un ancho máximo de 32 bits y un ancho de banda máximo teórico de 40 Mbytes/seg. Tiene presentes las mismas tensiones que los precedentes, si bien en algunas implementaciones no está presente la conexión de -12V. El mismo resulta físicamente incompatible con otro tipo de placas.

 

PCI BUS:

Por lejos resulta ser por hoy en día el más popular de los buses, si bien muchas motherboards empiezan a traer un creciente número de ranuras de otros tipos como PCI-e (PCI Express) y PCI-X (se debe aquí evitar la tentación de pensar que la X ha sido usada como una abreviación de "express"...pues realmente el PCI-X tiene poco o nada que ver con un PCI-e y la posibilidad de confusión del PCI-X son las ranuras PCI de 64 bits.

El mismo se presenta en dos formatos, de acuerdo al ancho de bus que soportan: PCI de 32 bits y PCI de 64 bits como los presentes en algunos servidores y equipos Mac como el G4 y posteriores. En general una placa PCI de 32 bits suele poder usarse sin problemas en una ranura PCI de 64 bits si tanto placa como ranura han sido correctamente implementadas de acuerdo a las especificaciones. Este bus tiene un ancho de 32 bits o de 64 bits de acuerdo a la versión que se trate y normalmente el más difundido es el de 32 bits, el cual puede alcanzar un ancho de banda máximo de 133 Mbytes/seg para PCI 2.1 o anteriores, 533 Mbytes/seg para PCI 2.2 y posteriores (en los buses de 64 bits estos anchos de banda máximo pasan al doble o sea 266 Mbytes y 1 Gb/seg)

A su vez hay varias variantes en cuanto a las tensiones presentes, estando siempre los +12 V y los -12V, en la gran mayoría están presentes los +5 V si bien dicha tensión desaparece definitivamente en las implementaciones PCI 2.3 y PCI 3.0. Y a partir de las versiones PCI 2.2 y siguientes estará también en forma forzosa presente la tensión de 3,3 V

El siguiente esquema presenta un slot PCI 32 bits

RANURA AGP:

Este tipo de ranura es una ranura especializada para tarjetas de video tipo AGP. La misma tiene un ancho de bus de 32 bits y puede tener un ancho de banda para la transmisión de datos que va desde los 133 Mb/seg para los primeros modelos hasta los 2 Gb/seg en las últimas versiones. Si bien esta ranura fue bastante popular durante un período en que las controladoras de video "abandonaron" las ranuras PCI para tener ranuras específicas y especializadas al procesamiento de video, hoy en día está siendo abandonada por los principales fabricantes de placas de video y placas aceleradoras de video, los cuales se están volcando al bus PCI-X.

Normalmente por su conformación física es dificil el confundirla y dada la variedad de posibilidades solo presentamos una representación esquemática de las principales alternativas:

RANURA AGP:

Normalmente el manual del motherboard indica que tiene una ranura AGP y también normalmente (por lo menos nosotros no conocemos) una ranura AGP no suele estar compañada por ranuras PCI-e o PCI-X con las cuales se pueda confundir (aunque los largos de los tramos entre "keys" son diferentes por lo cual no hay posibilidad de inserción equivocada)

PCI-e (PCI Express)

Este tipo de ranura es la que actualmente va ganando cada vez mas popularidad en las motherboards modernas. Existen distintas variantes basadas sobre la misma idea de utilizar transmisiones seriales por varios hilos o "lane" en paralelo (o sea esto es similar a lo que ha pasado con los discos duros al migrar de ATA/PATA hacia SATA) con un procesamiento inteligente de prioridades por destino y sofisticados algoritmos de arbitraje de las mismas. Una explicación de los principios básicos del bus PCI-e (que insistimos que no debe ser confundido con el

PCI-X, el cual es en cierto modo una evolución del PCI de 64 bits, que sigue operando en base a la idea de una transmisión en "paralelo" de "palabras" de 64 bits) los puede encontrar en los siguientes interesantes documentos de Intel:

El siguiente esquema muestra un PCI-e, un PCI-X y un PCI convencional de 32 bits puestos uno al lado del otro para que vea las diferencias. El PCI-e mostrado es el que corresponde a una placa de 1X como la mayoría de las que ofrecemos nosotros en el sitio

BUS PCI-X

Este bus representa otro tipo de extensión del bus PCI 32 bits a utilizar un ancho de bus de 64 bits pero con un clock mucho más elevado que le permite superar el ancho de banda de los 4 Gbytes/seg en las motherboard implementando la última revisión de PCI-X 2.0.

Físicamente si bien parece similar al conector PCI 64 bits pues tiene el mismo largo y los mismos "tramos" de pines, la posición relativa del "tramo corto" de conectores es distinta en ambos casos, pues en la PCI-X está en un extremo, mientras que en las PCI 64 bits se encuentra en la parte central de la placa.

Insistimos (pues en mucha bibliografía incorrecta se confunde este bus con el PCI-e o PCI Express) en que este bus es diferente al PCI-e no solo por la forma y distribución de conectores, sino por su filosofía de operación, dado que aquí todavía de sigue usando una transmisión "paralela" de información llevada al límite de sus posibilidades pues se comienza a saturar el puente Sur del chipset del motherboard, mientras que en bus PCI-e se ha cambiado el diseño interno del motherboard (ver documentos de Intel linkeados en el párrafo relativo a la PCI-e) y la transmisión es de tipo serial sobre múltiples canales 

RANURA MRS:

Presentamos este slot no debido a que sea un slot relevante por su importancia, sino simplemente porque siendo similar geométricamente a un slot PCI-e, el mismo puede inducir a algún usuario a pensar que su motherboard tiene ranuras PCI-e y no es asi.

Esta ranura conocida como MRS ó AMR ó AMRS (Audio/Módem Riser Slot) es una ranura específica que fue incluida en algunas generaciones de motherboards como una conexión especial para conectar ciertos módems o placas de sonido "bobas" que utilizaban para el procesamiento propio de sus funciones el procesador del sistema en el cual estaban alojadas.

En lo más mínimo es de uso universal dado que sólamente puede ser usada para los dos fines específicos enunciados. Y para distinguirlo se deberá notar que el mismo es levemente más largo que un PCI-e 1X slot

 

OTROS BUSES:

Desde ya que hay otra serie de buses en distintos equipos pues si bien la mayoría del mercado ha tratado de seguir una tendencia de estandarización, ya sea por motivos marketing, de estrategia comercial o necesidades técnicas muy específicas, han surgido una gran variedad de conectores de bus diferentes. En general su presencia es muy poco frecuente y suelen tener aspectos y formatos bastante diferenciados como para que sean confundidos y tratar todos ellos aquí estaría fuera del alcance buscado por esta nota.

El USB (Universal Serial Bus) y el bus 1394 eliminan la necesidad de instalar tarjetas de expansión. El equipo se conecta directamente al puerto (USB o 1394) en la computadora, el que se conecta al bus PCI en el motherboard.

El PC Card bus es el “expansion bus” para el PC Card. Los datos se transfieren del PC Card al procesador a través del PCI bus.

Local Bus Vistos los resultados de los intentos fallidos para renovar y sustituir al bus ISA, surgió este nuevo tipo de bus con un concepto de bus diferente a todos los otros existentes, su mayor consolidación y

aprovechamiento lo tuvo en el área de las tarjetas gráficas, que eran las que más desfavorecidas quedaron con los anteriores buses y velocidades.

Vesa Local Bus VL no se arriesgó a padecer otro intento fallido como los de EISA o MCA, y no quiso sustituir al ISA, sino que lo complementó. Por lo tanto tenemos que para poseer un PC con VL, éste también tiene que tener el bus ISA, y sus respectivas tarjetas de expansión, del VL en cambio, tendremos una o dos ranuras de expansión, y son sólo estas las que son conectadas con la CPU mediante un bus VL; de esta forma tenemos a cada sistema de bus trabajando por su cuenta y sin estorbarse el uno al otro.

El VL es una expansión homogeneizada del bus local, que funcionaba a 32 bits pero podía realizar operaciones de 16 bits. El comité VESA presentó la primera versión del VL-BUS en agosto del 1992, y dado su completa integración y compenetración con el procesador 80486 se extendió rápidamente por el mercado.

Al presentar Intel su nuevo procesador Pentium de 64 bits, VESA empezó a trabajar en la nueva versión de su bus, el VL-BUS 2.0.

Esta nueva especificación comprende los 64 bits posibles direccionables del procesador, y compatibilidad con la anterior versión de 32 bits, su velocidad y la cantidad de ranuras de expansión se aumentó y se estableció en tres ranuras funcionando a 40 MHz, y dos a 50 MHz.

SCSI (S mall C omputer S ystem I nterface ) Se origina a principios de los años ochenta cuando el fabricante de discos desarrolló su propio sistema de E/S nominada SASI (Shugart Asociates System Interface) que dado su éxito y su gran aceptación comercial fue aprobado por ANSI al 1986.

SCSI no se conecta directamente a la CPU sino que utiliza de puente uno de los buses anteriormente mencionados. Se podría definir como un subsistema de E/S inteligente, cumplido y bidireccional. Un solo adaptador host SCSI puede controlar hasta 7 dispositivos SCSI conectados con él.

Una de las ventajas del SCSI en frente a otros es que los dispositivos se direccionan lógicamente en vez de físicamente, este sistema es útil por dos razones:

Elimina cualquier limitación que el conjunto PC-Bios pueda imponer a las unidades de disco.

El direccionamiento lógico elimina la sobrecarga que podría tener el host al maniobrar los aspectos físicos del dispositivo, el controlador SCSI lo controla.

Aunque varios dispositivos (hasta 7), pueden compartir un mismo adaptador SCSI, tan sólo 2 de éstos pueden comunicarse sobre el mismo bus a la vez.