DEFINICIÓN DE BUS DE DATOS
Un bus de datos es un dispositivo mediante el cual al interior de una computadora se transportan datos e información relevante.
Para la informática, el bus es una serie de cables que funcionan cargando datos en la memoria para transportarlos a la Unidad Central de Procesamiento o CPU. En otras palabras, un bus de datos es una autopista o canal de transmisión de información dentro de la computadora que comunica a los componentes de dicho sistema con el microprocesador. El bus funciona ordenando la información que es transmitida desde distintas unidades y periféricos a la unidad central, haciendo las veces de semáforo o regulador de prioridades operaciones a ejecutar.
Su funcionamiento es sencillo: en un bus, todos los distintos nodos que lo componen reciben datos indistintamente, aquellos a los que estos datos no son dirigidos los ignoran y, en cambio, aquellos para los cuales los datos tienen relevancia, los comunican.
Desde el punto de vista técnico, un bus de datos es un conjunto de cables o conductores eléctricos en pistas metálicas sobre la tarjeta madre o “mother” del ordenador. Sobre este conjunto de conductores circulan las señales que conduce los datos.
Existen distintos tipos de buses. El bus de direcciones, por ejemplo, vincula el bloque de control de la CPU para colocar datos durante procesos de cómputo. El bus de control, por otro lado, transporta datos respecto de las operaciones que se encuentra realizando el CPU. El bus de datos propiamente dicho, transporta información entre dispositivos de hardware como teclado, mouse, impresora, monitor y también de almacenamiento como el disco duro o memorias móviles.
En diferentes tipos de ordenadores se emplean diversos tipos de buses. Para PC, por ejemplo, son comunes el PCI, ISA, VESA, MCA, PATA, SATA y otros como USB o Firewire. En Mac, en cambio, se utilizan los mismos u otros como el NuBus.
Buses
Bus es el conjunto de conexiones físicas
(cables, placa de circuito impreso, etc.) que pueden compartirse con múltiples componentes de
hardware para que se comuniquen entre sí. Los buses se utilizan principalmente para reducir el número de rutas para la comunicación
entre los componentes, realizando las comunicaciones a través de
un solo canal de datos.
Un
bus se caracteriza por la cantidad de información que
se transmite en forma simultánea. Este volumen se expresa en
bits
Por otra parte, la velocidad del bus se define a través de su frecuencia (Hertz), es decir el número de paquetes de datos que pueden ser enviados o recibidos por segundo. Asi es
se puede determinar
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.
Historia
de los Buses
Primera Generación: 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 entronizaciones diferentes.
Segunda Generacion: Jerarquía de diversos
buses en un equipo relativamente 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 jerarquizar 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
Tercera Generacion: 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 Buses
Existen dos grandes tipos clasificados por el método de envío de
la información: bus
paralelo
o bus serie.
Bus paralelo
Es
un bus en el cual los
datos son enviados por
bytes al mismo tiempo, con
la ayuda de varias líneas que tienen funciones fijas. La cantidad de
datos enviada es bastante grande con una frecuencia moderada y es
igual al ancho de
los datos por la frecuencia de funcionamiento. En
los computadores ha sido usado de manera intensiva, desde el
bus del procesador, los
buses de discos duros, tarjetas de expansión y de
vídeo,
hasta las impresoras.
El
Front side bus de los procesadores
Intel es un bus de este
tipo
y como
cualquier
bus presenta
unas
funciones
en líneas
dedicadas:
-Las Líneas de Dirección
son
las encargadas de indicar la posición de memoria o el
dispositivo con el que se desea establecer comunicación.
-Las Líneas de Control son las encargadas de enviar señales de arbitraje
entre los dispositivos. Entre las más importantes están las líneas de interrupción,
DMA.
-Las Líneas de Datos trasmiten los
bits de forma aleatoria de manera que por lo general
un bus tiene un ancho que
es potencia de 2.
Bus
Serie
En este los
datos son enviados, bit a bit y se reconstruyen por medio de registros o rutinas de
software.
Está formado por pocos conductores y su ancho de banda depende de
la frecuencia. Es usado desde hace menos de
10 años en buses para discos duros, unidades de estado sólido, tarjetas de expansión y para el bus del procesador.
Subconjunto de un Bus
El bus de direcciones, transporta las direcciones de memoria al
que el procesador desea acceder, para leer o escribir datos. Es un bus unidireccional.
-El bus de datos transfiere tanto las instrucciones que provienen del procesador como las
que se dirigen hacia él. Es un bus bidireccional.
-El bus de control transporta las órdenes y
las señales de sincronización que provienen de la unidad de control y viajan hacia los distintos componentes de hardware. un bus bidireccional.
Buses
principales
Se tienen dos
buses principales:
-Bus interno o
sistema :El bus interno permite al procesador comunicarse con
la memoria central del sistema .
- Bus de expansión: 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.
Funcionamiento
En el
bus se encuentran dos pistas separadas, el bus de datos y el bus de direcciones.
La CPU escribe la dirección de
la posición deseada de
la memoria en el bus de direcciones accediendo a la
memoria, teniendo cada una de las líneas carácter binario.
Solo
pueden representar 0 o 1 y de esta manera forman conjuntamente el número de la posición dentro de
la memoria (es decir: la dirección). Cuanto mas líneas haya disponibles, mayor es la dirección máxima y
mayor es la memoria a la cual puede dirigirse de esta forma.
ESTRUCTURACIÓN
DE LOS BUSES
Existen dos organizaciones
físicas de operaciones E/S que tienen que ver con
los buses que son:
-Bus
único
-Bus
dedicado
|
BUS UNICO
|
BUS DEDICADO
|
|
No permite
un controlador
DMA (todo
se controla
desde
la CPU)
|
Soporta
este
controlador
|
|
Considera
a la memoria
y a
los periféricos como
posiciones
de memoria
|
Trata
a la memoria
de manera
distinta
que
a los periféricos
(utiliza
un bus especial)
|
El bus dedicado consta de 4
partes fundamentales:
-Datos: Intercambio de información
entre la CPU y los periféricos.
-Control:
Lleva información referente al estado de los periféricos (petición de interrupciones).
-Direcciones: Identifica el periférico referido.
-Sincronización: Temporiza las señales de reloj.
EL BUS XT
bus de Direcciones : Este es un bus unidireccional debido a que la información fluye es una sola dirección, de la CPU a la memoria ó a los elementos de entrada y salida. La CPU sola puede colocar niveles lógicos en las n líneas de dirección, con la cual se genera 2n posibles direcciones diferentes. Cada una de estas direcciones corresponde a una localidad de la memoria ó 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 ó desde la CPU. Los m terminales de la CPU, de D0 - Dm-1 , pueden ser entradas ó salidas, según la operación que se este realizando ( lectura ó 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 ó información de condiciones ). Es decir, el bus de datos es compartido en el tiempo ó 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 caracter 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 caracter.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.
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.
TIPOS DE BUSES POR SU TECNOLOGÍA
¿Qué son los Buses?
Un bus se puede definir como una línea de interconexión portadora de información, constituida por varios hilos conductores (en sentido físico) o varios canales (en sentido de la lógica), por cada una de las cuales se transporta un bit de información. El número de líneas que forman los buses (ancho del bus) es fundamental: Si un bus está compuesto por 16 líneas, podrá enviar 16 bits al mismo tiempo.
Los buses interconexionan toda la circuitería interna.
Es decir, los distintos subsistemas del ordenador intercambian datos gracias a los buses.
Podemos clasificar a los buses, según el criterio de su situación física:
Buses internos
Buses Externos
Bus Interno: Este mueve datos entre los componentes internos del microprocesador.
Todas las partes del microprocesador están unidas mediante diversas líneas eléctricas. El conjunto de estas líneas se denominan bus interno del microprocesador. Por este bus interno circulan los datos (bus de datos), las señales de control (bus de control) o las direcciones de memoria (bus de direcciones). Cuando se habla de un microprocesador de 32 bits, se esta
diciendo que el número de líneas del bus interno es de 32.El bus interno puede compararse a los vasos sanguíneos del cuerpo humano. Así,por las diferentes líneas fluye la información, llegando o abandonando los registros y las memorias.
Bus Externo: Este se utiliza para comunicar el micro y otras partes, como periféricos y memoria.
Tipos de Buses
La placa madre es la tarjeta más grande que se puede visualizar dentro de una PC y la más importante, ya que la misma contiene todo el circuito lógico principal para que funcione, además de alojar el procesador y otros componentes de suma importancia.Dentro de esta placa los buses de datos comúnmente llamadas ranuras de expansión ocupan gran parte de la misma. Estas ranuras indican la denominada arquitectura de sistema.
Los buses de datos sirven para instalar las placas controladoras que realizan funcion es específicas, como por ejemplo, la tarjeta de vídeo, controladora de disco, placa de sonido, etc.
A través de estos buses circulan datos y direcciones que serán tratados por los dispositivos y el procesador de acuerdo a un régimen de llamadas o interrupciones que indican desde donde provienen los datos o hacia donde deben viajar.
Introducción al 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 o 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 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.
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:
16 * 133.106 = 2128*106 bit/s, o 2128*106/8 = 266*106 bytes/s o 266*106 /1000 = 266*103 KB/s o 259.7*103 /1000 = 266 MB/s
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 entronización 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.
¿PARA QUE SIRVEN LOS BUSES DE DATOS Y DIRECCIONES DE CONTROL?
BUSES DE DATOS:
El bus es la vía de comunicación para los datos y señales de control en la estructura de un computador, entre la cpu y los diferentes órganos que se le deben poner si se tratan de las pistas o cintas de cobre impresas en la placa principal se llama bus del sistema.
El bus esta formado básicamente por tres: bus de datos ,bus de direcciones y bus de control.
BUS DE DATOS: Es el encargado de transmitir los caracteres.
BUS DE DIRECCIÓN: Es el encargado de direccionar los datos a su origen o destino.
BUS DE CONTROL: Es el encargado de conducir las señales IRQ de solicitud de interrupción que hacen los dispositivos al microprocesador.
BUS DE ESPANCION: Se le llama al conjunto de líneas eléctricas y circuitos electrónicos de control encargados de conectar el bus del sistema de la tarjeta madre con los buses de dispositivos accesorios, tal como una tarjeta controladora de disco, una tarjeta de video y MODEM.
bus de direcciones para transformar los datos
Bus del sistema
| Definición de ranura de expansión PCI |
Una ranura de expansión, bus de expansión ó "Slot" es un elemento que permite introducir dentro de si, otros dispositivos llamados tarjetas de expansión (son tarjetas que se introducen en la ranura de expansión y dan mas prestaciones al equipo de cómputo).
PCI proviene de las siglas de ("Peripheral Components Interconect") ó componentes periféricos interconectados. Este tipo de ranura fue desarrollado por Intel® y lanzado al mercado en 1993, se comercializa con una capacidad de datos de 32 bits y 64 bits para el microprocesador Intel® Pentium. -Extraído de InformaticaModerna.com.
Los bits en las ranuras de expansión significan la capacidad de datos que es capaz de proveer, este dato es importante ya que por medio de una fórmula, es posible determinar la transferencia máxima de la ranura ó de una tarjeta de expansión. Esto se describe en la sección: Bus y bus de datos PCI de esta misma página.
Reemplazó del mercado a la ranura de expansión VESA.
Compite actualmente en el mercado contra las ranuras AGP/AGP 8X y PCI-Express.
Figura 1. Ranura de expansión PCI
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