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Concepto y FunciónEs el elemento responsable de establecer una correcta interacción entre los diferentescomponentes del ordenador, es por lo tanto, el dispositivo principal de comunicación.

En un sentido físico, su descripción es: conjunto de líneas de hardware (metálicas o físicas),utilizadas para la transmisión de datos entre los componentes de un sistema informático.

En cambio, en sentido figurado es: una ruta compartida, que conecta diferentes partes delsistema.

Componentes y estructuraUn bus está compuesto por conductos (vías), éstas hacen posible la interconexión de losdiferentes componentes entre sí, y principalmente con la CPU y la memoria. En estos conductosse destacan dos subcategorías, el bus de datos y el bus de direcciones; entre estos existe unafuerte relación, puesto que para cada instrucción/archivo enviado por uno de los dos buses, porel otro va información sobre esta instrucción/archivo.

En lo referente a la estructura de interconexión mediante los buses, existen de dos tipo:

· Bus único : considera a la memoria y a los periféricos como posiciones de memoria, y hace unsímil de las operaciones E/S con las de escritura/lectura en memoria. Todas estas equivalenciasconsideradas por este bus, hacen que no permita controladores DMA (Direct Acces Memory ; deacceso directo a memoria).· Bus dedicado : este en cambio, al considerar la memoria y periféricos como dos componentesdiferentes, permite controladores DMA (dedicando un bus especial para él).

Éste bus especial del bus dedicado, contiene cuatro subcategorías más:

· Bus de datos : transmite información entre la CPU y los periféricos.· Bus de direcciones : identifica el dispositivo a quién va destinada la información que setransmite por el bus de datos.

· Bus de control o de sistema : organiza y redirige la información hacia el bus pertinente para lainformación que se tiene que transmitir. Es el bus encargado de hacer el direccionamiento, quiénrealiza toda la función de direccionar es el controlador, diferente para cada tipo de dispositivo.

La capacidad operativa del bus depende de: la inteligencia del sistema, la velocidad de éste, y la"anchura" del bus (número de conductos de datos que operan en paralelo)

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Aquí tenemos una tabla de los diferentes procesadores que ha habido hasta ahora y su capacidadde bus:

Procesadores

Bus de

direcciones

(bits)

Bus de datos

(bits)

808680186 20 16

808880188 20 8

80286 24 16

80386 SX 32 16

80386 DX80486 SX80486 DX

32 32

PENTIUM PENTIUM II/III/IVAMD K5/K6/K7

AMD ATHLON/THUNDERBIRD

AMD ATHLON XP/MP

32 64

INTEL ITANIUMAMD ATHLON64

32/64 64/128

Tipos de buses

El Bus XT y el Bus ISA (AT)El primero al salir al mercado comercial junto con el primer PC de IBM, fue el bus XT al 1980,

funcionaba a la misma velocidad que los microprocesadores de la época, los 8086 y 8088, a 4.77MHz; y su amplitud de banda era de 8 bits. De aquí que con el 8088 se compenetraranperfectamente, pero con el 8086 (ancho de banda de 16 bits) ya no había tanta compenetración ysurgió el concepto y el hecho de los "cuellos de botella".

El significado del acrónimo que nos indica su nombre es: Industrial Standard Arquitecture, quetraducido sería, Arquitectura Industrial Estandarizada.

Con la introducción del AT, apareció el nuevo bus de datos de 16 bits (ISA), y compatible con suantecesor. También se amplió el bus de direcciones hasta 24 bits, la velocidad de señales defrecuencia también se aumentó: de 4.77 MHz a 8.33 MHz. De nuevo nos encontramos con unatasco de información entre la memoria y la CPU.

A las tarjetas de expansión incluso, se le asignaron una señal en estado de espera (wait state), elcual daba más tiempo a las tarjetas lentas para enviar toda la información a la memoria.

MCA (B us  M icro C hannel  ) En sí no es ningún tipo de bus, más bien es un sistema de canalización, en el que los datos no sonenviadas hacia al receptor con una simple instrucción de direccionamiento si no que es éste, elreceptor, quién tiene que recogerlos. Para que esta tarea se lleve a cabo, se ha de informar alreceptor previamente con la dirección dónde están los datos a recibir, y se le deja un camino(bus) libre para él, para que transporte los datos libremente.

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Surgió cuándo IBM trabajaba para crear una nueva tecnología de bus, la sacó con sus ordenadoresque incorporaban el PS/2, el MCA (Micro Channel Arquitecture) permitía un ratio (transferenciade datos) máximo de 20 Mb/s, por la nueva dirección de 32 bits, y el aumento de velocidad a 10MHz.

IBM incluyó un circuito de control especial a cargo del bus, que le permitía operar

independientemente de la velocidad del bus y del tipo de microprocesador.

Dentro este tipo de bus, la CPU no es nada más que otro dispositivo dónde pueden ir y venir losdatos. La circuitería de control, denominada CAP (punto de decisión central), se enlaza con unproceso denominado controlo de bus para determinar y responder a las prioridades de cada unode los dispositivos dominantes del bus.

Para permitir la conexión de más dispositivos, el MCA especifica interrupciones sensibles al nivel,que resultan más fiables que el sistema de interrupciones del bus ISA. de esta forma es posiblecompartir interrupciones.

Esta estructura era completamente incompatible con las tarjetas de expansión del tipo ISA,concretamente la diferencia que tenían una respeto del otro se debía al tamaño de los

conectores, más pequeños a las del tipo MCA que las del tipo ISA.

EISA (E   xtended  ISA)Este bus es, tal y como nos indica su nombre (Enhanced Industrial Standard Arquitecture), unaextensión del primitivo bus ISA o AT. Tal y como hacía el MCA, su bus de direcciones era de 32bits basándose en la idea de controlar un bus desde el microprocesador. Mantuvo lacompatibilidad con las tarjetas de expansión de su antecesor ISA, motivo por el cual tuvo queadoptar la velocidad de éste (8.33 MHz).

Una de las ventajas que presentaba fue la de que era un sistema abierto, cantidad de compañíascontribuyeron a su desarrollo: AST, Compaq, Epson, Hewlett Packard,, Olivetti, Tandy, Wyse, yZenith.

Fue el primer bus a poder operar con sistemas de multiproceso (integrar al sistema varios busesdentro del sistema, cada uno con su procesador).

Al igual que al MCA, incorporó un chip, el ISP Sistema Periférico Integrado, encargado decontrolar el tráfico de datos señalando prioridades para cada posible punto de colisión o debloqueo mediante reglas de control de la especificación EISA.

Ni MCA ni EISA sustituyeron a su predecesor ISA, a pesar de sus ventajas, estos representabanencarecer el coste del PC (a menudo más del 50%), y no ofrecían ninguna mejora evidente en elrendimiento del sistema, y si se notaba alguna mejora, tampoco era demasiado necesaria puestoque ningun dispositivo daba el máximo de sí, ni en el bus ISA.

Local BusVistos los resultados de los intentos fallidos para renovar y sustituir al bus ISA, surgió este nuevotipo de bus con un concepto de bus diferente a todos los otros existentes, su mayor consolidacióny aprovechamiento lo tuvo en el área de las tarjetas gráficas, que eran las que másdesfavorecidas quedaron con los anteriores buses y velocidades.

Vesa Local BusVL no se arriesgó a padecer otro intento fallido como los de EISA o MCA, y no quiso sustituir alISA, sino que lo complementó. Por lo tanto tenemos que para poseer un PC con VL, éste también

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tiene que tener el bus ISA, y sus respectivas tarjetas de expansión, del VL en cambio, tendremosuna o dos ranuras de expansión, y son sólo estas las que son conectadas con la CPU mediante unbus VL; de esta forma tenemos a cada sistema de bus trabajando por su cuenta y sin estorbarse eluno 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 del1992, y dado su completa integración y compenetración con el procesador 80486 se extendiórápidamente por el mercado.

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

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

PCI (P  eripheral C omponents I nterconnect 

 

 ) Este modelo que hoy en día rige en los ordenadores convencionales, y es el más extendido de

todos, lo inventó Intel y significa: interconexión de los componentes periféricos.

Con la llegada de este nueve bus automatizado en todos sus procesos el usuario ya no se tendráque preocupar más de controlar las direcciones de las tarjetas o de otorgar interrupciones.Integra control propio de todo el relacionado con él: DMA, interrupciones, direccionamiento dedatos.

Es independiente de la CPU, puesto que entre estos dos dispositivos siempre habrá un controladordel bus PCI, y da la posibilidad de poder instalarlo a sistemas no basados en procesadores Intel.Las tarjetas de expansión se pueden acoplar a cualquier sistema, y pueden ser intercambiadascomo se quiera, tan solo los controladores de los dispositivos tienen que ser ajustados al sistemaanfitrión (host), es decir a la correspondiente CPU.

Su velocidad no depende de la de la CPU sino que está separada de ella por el controlador delbus. Solución al problema del VL-BUS, dónde las tarjetas debían aceptar la máxima frecuencia dela CPU o sinó no podían funcionar.

El conector empleado es estilo Micro Channel de 124 pines (128 en caso de trabajar con 64 bits),aunque sólo se utilizan 47 de las conexiones (49 en el caso de tratarse de un conector bus-master), la diferencia se adeuda a las conexiones de toma de tierra y de alimentación.

PCI es la eliminación de un paso al microprocesador; en vez de disponer de su propio reloj, el busse adapta al empleado por el microprocesador y su circuitería, por lo tanto los componentes delPCI están sincronizados con el procesador. El actual PCI opera con una frecuencia de 20 a 33.3MHz.

Las tarjetas ISA no pueden ser instaladas en una ranura PCI convencional, aunque existen equiposcon un puente denominado <<PCI-to-ISA-Bridge>>. Consta de un chip que se conecta entre losdiferentes slots ISA y el controlador del bus PCI, su tarea es la de transportar las señalesprovenientes del bus PCI capo al bus ISA.

Su gran salida y aceptación fue en gran parte por su velocidad, así el hardware se podía adaptar ala contínua evolución y el incremento de velocidad de los procesadores.

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SCSI (S mall C omputer  S ystem I nterface 

 

 ) Se origina a principios de los años ochenta cuando el fabricante de discos desarrolló su propiosistema de E/S nominada SASI (Shugart Asociates System Interface) que dado su éxito y su granaceptación 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 ybidireccional. Un solo adaptador host SCSI puede controlar hasta 7 dispositivos SCSI conectadoscon él.

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

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

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

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

Puede configurarse de tres maneras diferentes que le dan gran versatilidad:

1. Único iniciador/Único objetivo: Es el más común, el iniciador es un adaptador en una ranurade un PC, y el objetivo es el controlador del disco duro. Es una configuración fácil deimplementar pero no aprovecha al máximo las posibilidades del bus, excepto cuando se controlanvarios discos duros.

2. Único iniciador/Múltiple objetivo: Menos común y raramente implementado, es bastanteparecido al anterior excepto que se controlan diferentes tipos de dispositivos de E/S. (CD-Rom yun disco duro)

3. Múltiple iniciador/Múltiple objetivo: Mucho menos utilizado que los anteriores, seaprovechan a fondo las capacidades del bus.

AGP (A ccelerated  G raphics P  ort 

 

 ) Fue creada por Intel para dar pie a la creación de un nueve tipo de PC, al cual prestaron especialatención a los gráficos y la conectividad. Basado en la especificación PCI 2.1 a 66 MHz, incluyótres características para el aumento de su rendimiento: operaciones de lectura/escritura enmemoria con pipeline, demultiplexado de datos y direcciones al propio bus, e incremento de lavelocidad hasta los 100 MHz ( el que supone un ratio de más de 800 Mbytes/s, más de cuatroveces que el PCI).

En su caso, como es un bus especialmente dedicado a los gráficos, no tiene que compartir conotros dispositivos el ancho de banda; otra característica de esta estructura es la de que posibilitala compartición de la memoria principal por parte de la tarjeta gráfica mediante un modelodenominado por Intel como DIME ( DIrect Memory Execute | ejecución directa a memoria), lacual hace posible la obtención de mejores texturas en juegos y aplicaciones 3D, al almacenarestas en la RAM del sistema y transferirlas cuando las pidan otros dispositivos.

Tipos de Buses

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Bus

Es el conjunto de conductores eléctricos en forma de cable o pistas

metálicas impresas sobre la tarjeta madre del computador, por donde

circulan las señales que corresponden a los datos binarios con que opera

el Microprocesador.

Tipos de BUS

PCI: Se utiliza para conectar dispositivos periféricos directamente a la

placa base normalmente tarjetas de expansión.

 Ancho de bus de 32 bits o 64 bits.

Tasa de transferencia de 133 MB’s / 266 MB’s 

PCI-E: Es una mejora del PCI en la que se consigue aumentar el ancho

de banda llegando a ser 32 más rápido hasta 8 GB.

AGP: Se utiliza exclusivamente para conectar tarjetas gráficas.

 Ancho de bus de 32 bits

Tasa de transferencia de 264 MB’s / 2 GB’s 

IDE / ATA (P-ATA): Controla los dispositivos de almacenamiento

masivo de datos, como los discos duros y además añade dispositivos

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como las unidades CD-ROM

 Ancho de bus de 32 bits

Tasa de transferencia de 4MB’s / 133MB’s

S-ATA: Controla los dispositivos de almacenamiento masivo de datos,

como los discos duros, sustituirá al P-ATA

 Ancho de bus 1 bit 

Tasa de transferencia de 1,5 GBit’s / 6 GBit’s

SCSI: Es un interfaz estándar para la transferencia de datos entre

distintos dispositivos del bus de la computadora. Se utiliza

habitualmente en los discos duros y los dispositivos de almacenamiento

sobre cintas.

 Ancho de bus 8 bits

Tasa de transferencia de 5 MB’s / 100 MB’s

USB: Se ha convertido en el método estándar de conexión puede

conectar periféricos como mouse, teclados, escáneres, cámaras

digitales, teléfonos celulares, reproductores multimedia, impresoras,

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discos duros externos, tarjetas de sonido…

 Ancho de bus 1bit 

Tasa de transferencia de 1,5 MBit’s / 600 MBit’s

ISA: Conexión interna para dispositivos como tarjetas de red, tarjetas

SCSI, tarjetas de vídeo, tarjetas de sonido, etc.

 Ancho de bus 16 bit 

Tasa de transferencia de 8,3 MB’s

IEEE-1394: Es un tipo de interfaz que suele utilizarse en cámaras devídeo, discos duros, impresoras, reproductores de vídeo digital, sistemas

domésticos para el ocio, sintetizadores de música y escáneres.

 Ancho de bus 1 bit 

Tasa de transferencia de 400 MBit’s / 800 MBit’s

El bus (también llamado bus interno o en inglés (Front Side Bus (FSB)): conecta el

microprocesador al chipset.

El bus de memoria conecta el chipset a la memoria temporal.

El bus de expansión (también llamado bus I/O): une el microprocesador a los

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conectores entrada/salida y a las ranuras de expansión.Los conectores de entrada/salida que cumplen normalmente con la norma PC 99: estos

conectores incluyen:

Los puertos serie, por ejemplo para conectar dispositivos antiguos.

Los puertos paralelos, por ejemplo para la conexión de antiguas impresoras.

Los puertos USB (en inglés Universal Serial Bus), por ejemplo para conectar periféricos

recientes.

Los conectores RJ45, para conectarse a una red informática.

Los conectores VGA, para la conexión del monitor de la computadora.

Los conectores IDE o Serial ATA I o II, para conectar dispositivos de almacenamiento,

tales como discos duros y discos ópticos.

Los conectores de audio, para conectar dispositivos de audio, tales como altavoces o

micrófono.

Los conectores (slots) de expansión: se trata de receptáculos que pueden acoger

tarjetas de expansión (estas tarjetas se utilizan para agregar características o

aumentar el rendimiento de un ordenador; por ejemplo, un tarjeta gráfica se puede

añadir a un ordenador para mejorar el rendimiento 3D en el monitor). Estos puertos

pueden ser puertos ISA (interfaz antigua), PCI (en inglés Peripheral Component

Interconnect) y, los más recientes, PCI Express.