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4.2 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 4.77 MHz; y su amplitud de banda era de 8 bits.
De aquí que con el 8088 se compenetraran perfectamente,
pero con el 8086 (ancho de banda de 16 bits) ya no había
tanta compenetración y surgió el concepto
y el hecho de los "cuellos de botella".
El
significado del acrónimo que nos indica su nombre
es: Industrial Standard Arquitecture, que traducido
sería, Arquitectura Industrial Estandarizada.
Con
la introducción del AT, apareció el nuevo
bus de datos de 16 bits (ISA), y compatible con su antecesor.
También se amplió el bus de direcciones
hasta 24 bits, la velocidad de señales de frecuencia
también se aumentó: de 4.77 MHz a 8.33
MHz. De nuevo nos encontramos con un atasco 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), el
cual daba más tiempo a las tarjetas lentas para
enviar toda la información a la memoria.
MCA (Bus Micro Channel)
En sí no es ningún
tipo de bus, más bien es un sistema de canalización,
en el que los datos no son enviadas hacia al receptor
con una simple instrucción de direccionamiento
si no que es éste, el receptor, quién
tiene que recogerlos. Para que esta tarea se lleve a
cabo, se ha de informar al receptor 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.
Surgió
cuándo IBM trabajaba para crear una nueva tecnología
de bus, la sacó con sus ordenadores que incorporaban
el PS/2, el MCA (Micro Channel Arquitecture) permitía
un ratio (transferencia de datos) máximo de 20
Mb/s, por la nueva dirección de 32 bits, y el
aumento de velocidad a 10 MHz.
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 los datos.
La circuitería de control, denominada CAP (punto
de decisión central), se enlaza con un proceso
denominado controlo de bus para determinar y responder
a las prioridades de cada uno de 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 posible compartir 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 (Extended ISA)
Este bus es, tal y como
nos indica su nombre (Enhanced Industrial Standard Arquitecture),
una extensión del primitivo bus ISA o AT. Tal
y como hacía el MCA, su bus de direcciones era
de 32 bits basándose en la idea de controlar
un bus desde el microprocesador. Mantuvo la compatibilidad
con las tarjetas de expansión de su antecesor
ISA, motivo por el cual tuvo que adoptar la velocidad
de éste (8.33 MHz).
Una
de las ventajas que presentaba fue la de que era un
sistema abierto, cantidad de compañías
contribuyeron a su desarrollo: AST, Compaq, Epson, Hewlett
Packard,, Olivetti, Tandy, Wyse, y Zenith.
Fue
el primer bus a poder operar con sistemas de multiproceso
(integrar al sistema varios buses dentro del sistema,
cada uno con su procesador).
Al
igual que al MCA, incorporó un chip, el ISP Sistema
Periférico Integrado, encargado de controlar
el tráfico de datos señalando prioridades
para cada posible punto de colisión o de bloqueo
mediante reglas de control de la especificación
EISA.
Ni
MCA ni EISA sustituyeron a su predecesor ISA, a pesar
de sus ventajas, estos representaban encarecer el coste
del PC (a menudo más del 50%), y no ofrecían
ninguna mejora evidente en el rendimiento del sistema,
y si se notaba alguna mejora, tampoco era demasiado
necesaria puesto que ningun dispositivo daba el máximo
de sí, ni en el bus ISA.
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.
PCI (Peripheral Components Interconnect)
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 tendrá que 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 de datos.
Es
independiente de la CPU, puesto que entre estos dos
dispositivos siempre habrá un controlador del
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
intercambiadas como se quiera, tan solo los controladores
de los dispositivos tienen que ser ajustados al sistema
anfitrión (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 del bus. Solución
al problema del VL-BUS, dónde las tarjetas debían
aceptar la máxima frecuencia de la 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 bus se adapta
al empleado por el microprocesador y su circuitería,
por lo tanto los componentes del PCI están sincronizados
con el procesador. El actual PCI opera con una frecuencia
de 20 a 33.3 MHz.
Las
tarjetas ISA no pueden ser instaladas en una ranura
PCI convencional, aunque existen equipos con un puente
denominado <<PCI-to-ISA-Bridge>>. Consta
de un chip que se conecta entre los diferentes slots
ISA y el controlador del bus PCI, su tarea es la de
transportar las señales provenientes 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 a la contínua evolución y el incremento
de velocidad de los procesadores.
SCSI (Small Computer System Interface)
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:
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 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.
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 ranura de un PC, y el objetivo es
el controlador del disco duro. Es una configuración
fácil de implementar pero no aprovecha al máximo
las posibilidades del bus, excepto cuando se controlan
varios discos duros.
2. Único iniciador/Múltiple objetivo:
Menos común y raramente implementado, es bastante
parecido al anterior excepto que se controlan diferentes
tipos de dispositivos de E/S. (CD-Rom y un disco duro)
3. Múltiple iniciador/Múltiple objetivo:
Mucho menos utilizado que los anteriores, se aprovechan
a fondo las capacidades del bus.
AGP (Accelerated Graphics Port)
Fue creada por Intel para
dar pie a la creación de un nueve tipo de PC,
al cual prestaron especial atención a los gráficos
y la conectividad. Basado en la especificación
PCI 2.1 a 66 MHz, incluyó tres características
para el aumento de su rendimiento: operaciones de lectura/escritura
en memoria con pipeline, demultiplexado de datos y direcciones
al propio bus, e incremento de la velocidad hasta los
100 MHz ( el que supone un ratio de más de 800
Mbytes/s, más de cuatro veces que el PCI).
En
su caso, como es un bus especialmente dedicado a los
gráficos, no tiene que compartir con otros dispositivos
el ancho de banda; otra característica de esta
estructura es la de que posibilita la compartición
de la memoria principal por parte de la tarjeta gráfica
mediante un modelo denominado por Intel como DIME (
DIrect Memory Execute | ejecución directa a memoria),
la cual hace posible la obtención de mejores
texturas en juegos y aplicaciones 3D, al almacenar estas
en la RAM del sistema y transferirlas cuando las pidan
otros dispositivos.
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4. El Bus
