buses de datos
El bus (o canal) es un sistema digital que transfiere datos entre los componentes de una computadora o entre computadoras. Está formado por cables o pistas en un circuito impreso, dispositivos como resistores y condensadores además de circuitos integrados.
En un bus, todos los nodos conectados a él reciben los datos que se vuelcan, pero sólo aquél dispositivo al que va dirigida la información es quien la toma y la procesa, el resto la ignora.
Los conductores eléctricos de un bus pueden ser tanto en paralelo como en serie. El bus de datos de los discos duros IDE (ATA) es paralelo (varios cables); en cambio, en los discos Serial ATA, el bus es serie (una sola vía de datos).
Existen varios tipos:
- Bus de direcciones
- Bus de control
- Bus de datos
En esta imagen tenemos una representación de la arquitectura Northbridge/Southbridge. Las flechas indican buses de datos que comunican los diferentes dispositivos de un ordenador. El chipset de una placa base, formado básicamente por el Northbridge (controlador de puente norte) y el Southbridge (controlador de puente sur), se encarga de gobernar las comunicaciones en los buses, de la misma manera que los semáforos regulan el tráfico en las calles de una ciudad.
El Northbridge es el chip más importante, el núcleo de la placa base; tiene la función de controlar las comunicaciones entre procesador, memoria RAM, tarjeta gráfica y el Southbridge, y servir de conexión central entre los dispositivos mencionados.
El Southbridge es un chip que controla los dispositivos de entrada/salida del sistema (periféricos como disco duro, teclado, ratón, puertos PCI...), se comunica con el resto del sistema mediante el chip principal: Northbridge.
Uno de los buses de datos más importante es el que conecta al procesador (CPU) con el resto del sistema a través del Northbridge, se le conoce como FSB (bus frontal), y transmite toda la información del procesador al resto de dispositivos y viceversa. La frecuencia de un procesador se expresa en términos de la frecuencia del FSB multiplicado por un valor predeterminado por el fabricante, por eso conocer bien el FSB es vital en la práctica del Overclocking (forzar un procesador a trabajar a una velocidad mayor que la de serie).
El resto de buses no tienen un nombre concreto y se les conoce por el dispositivo con el que conectan. El bus de memoria conecta la memoria RAM al sistema mediante el Northbridge (en algunas arquitecturas, como HyperTransport, la memoria RAM se comunica directamente con el procesador sin pasar por el Northbridge), el bus AGP (o PCI-Express) conecta la tarjeta gráfica con el Northbridge. También existe un bus especial que conecta el Northbridge con el Southbridge, ya que estos chips deben pasarse grandes cantidades de datos debido a la naturaleza de los dispositivos que controlan.
En la siguiente imagen mostramos una variación de la arquitectura mencionada anteriormente, aunque sus fundamentos son muy similares. En este caso la memoria se conecta a la CPU directamente mediante un controlador independiente, el resto es similar cambiando algunos nombres. Las flechas y barras de color verde (y negro) indican buses de datos.
Por tanto, el bus de datos y las interconexiones de la placa base, así como su chipset, son esenciales para la eficiencia. De nada serviría un procesador extremadamente rápido, si las tuberías que le abastecen y a través de las cuales debe mandar la información son lentas. De ahí que una buena placa base, con un chipset potente y unas conexiones internas rápidas, sea extremadamente importante al comprar un ordenador a fin de mantener estabilidad y equilibrio entre los componentes.
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.
El Bus de Datos trabaja en conjunción con el Bus de Direcciones para transportar los datos a través del computador. El tamaño del Bus de Datos puede ser de 16, 32 o 64 bits.
El SATA es una conexión en serie, en un cable con un mínimo de cuatro alambres que crea una conexión punto a punto entre dos dispositivos.
El bus SATA funciona a 150mbps y el SATA2 a 300mbps
El bus PCI (Interconexión de componentes periféricos) fue desarrollado por Intel el 22 de junio de 1992. A diferencia del bus VLB, no se trata de un bus local tradicional sino de un bus intermedio ubicado entre el bus de procesador (Puente Norte) y el bus de entrada/salida (Puente Sur).
USB (Universal Serial Bus, Bus Serie Universal), tenía como objetivo conectar periféricos COMO (ratones, impresoras, cámaras digitales, unidades ZIP, etc.Y GUARDAR ARCHIVOS EN ELLAS)
El bus VESA (Video Electronics Standards Association, la compañía que lo diseñó) es un tipo de bus de datos para ordenadores personales, utilizado sobre todo en equipos diseñados para el procesador Intel 80486. Permite conectar directamente la tarjeta gráfica al procesador.
El bus MCA (en inglés, Micro Channel Architecture) es un bus creado por IBM con la intención de superar las limitaciones que presentaba el bus ISA.
El gran problema de este bus es que no era compatible con los anteriores y necesitaba de tarjetas de expansión especialmente diseñadas para su estructura.
EL BUS ISA manejo un bus de direcciones de 20 bits y un bus de datos de 8 bits, permite trabajar con la mayoría de las señales de interrupción del PC e incluso utilizar los circuitos de dma ( direct memory acces)
Ancho de bus
En un instante dado, una línea puede tener señal eléctrica o estar apagada,
lo cual, en términos informáticos, quiere
decir que tiene capacidad para representar 2 bits: el bit 0 (apagado o bajo
nivel) y el bit 1 (encendido o nivel alto).
Con dos líneas se pueden indicar hasta 4
bits: 00, 01, 10 y 11. Con tres líneas se
logran 8 bits (la cantidad se du pli ca con
res pec to a dos líneas). Con cuatro, las
com bi na cio nes de unos y ceros pueden
ser hasta16, y así su ce si va men te, mul ti -
pli can do por 2 cada vez que agre ga mos
otra línea o bit.
Se llama ancho de bus a la cantidad
máxima de bits que se pueden transmitir
a la vez por cada ciclo de reloj. Así, por
ejemplo, con un bus de 8 líneas se pueden enviar paralelamente 8 bits (esto permite hasta 256 combinaciones de unos y
ceros). Pues to que la cantidad de los ca-
rac te res del al fa be to, los sím bo los ma te -
má ti cos y al gu nos ele men tos grá fi cos no
su pe ran esta cifra, se adop tó 8 bits como
el ancho es tán dar para el bus de datos
de los primeros com pu ta do res PC y XT,
en los cuales se transmitía un carácter (8
bits) por cada pul sa ción del reloj lógico
(bus clock).
Algunos procesadores actuales manejan internamente un bus de 32 bits pero se
comunican con los dispositivos externos
mediante un bus de datos de 64 bits (envían o reciben 8 caracteres a la vez por
cada pulsación del reloj).
Los buses de datos, direcciones y control recorren todos los componentes alojados sobre la placa madre y llegan hasta
el microprocesador. Tales buses se prolongan hasta el exterior de la placa madre
mediante los denominados buses o slots
de expansión.
Bus serie y bus paralelo
Bus serie (serial) quiere decir que los
bits de datos se transmiten secuencialmente uno después del otro por un solo cable conductor en cada ciclo del reloj de
transferencia, como las balas por el cañón
Bus paralelo (parallel) signifi ca que
los bits se transmiten simultáneamente
por tandas por varios conductores paralelos, como salen los caballos del partidor en las carreras del hipódromo
Bus de expansión, bus externo (ISA, PCI, AGP, USB, FireWire)
Se llama bus de expansión al con jun to
de líneas eléctricas y circuitos electró-
nicos de control encargados de co nec tar
los buses del sistema (datos, direcciones
y control), líneas de IRQ, canales DMA,
voltajes DC de alimentación y pulsos del
reloj lógico, a las tarjetas electrónicas para
dispositivos accesorios, tal como el de
una tar je ta con tro la do ra SCSI, una tarjeta
grafi cadora (de vídeo), un adaptador de
red, una tarjeta para módem o una controladora de entrada y salida.
Las tecnologías de buses externos más
usadas son: PCI (Peripheral Component
Interconnect), AGP (Acelerated Graphics
Port) exclusivo para la conexión de la
tarjeta de vídeo, USB (Universal Serial
Bus) de mayor auge e implementación en
los últimos años, IEEE 1394 (FireWire)
y el ya obsoleto bus ISA (Industry Standard Architecture)
Bus USB
El USB es un bus externo desarrollado por Compaq,
Hewlett-Packard, Intel, Lucent,
Microsoft, NEC y Phillips, el cual permite
la conexión simultánea de hasta 127 dispositivos. Cuando se llenen los puertos del
computador (tomas de conexión), se debe
añadir uno o más hubs que proporcionen
puertos adicionales. El hub puede ser un
aparato exclusivo para proveer conexiones, normalmente de cuatro o siete, o un
dispositivo periférico con conexión USB
adicional. Algunos teclados de marca, impresoras o escáner disponen de tomas USB
y pueden hacer las veces de hub.
Los dispositivos USB se instalan mediante cables USB que tienen conectores
distintos en los extremos, para evitar una
conexión errada, los cuales se pueden conectar y desconectar sin apagar la computadora. La fun ción Plug & Play los reconoce y confi gura automáticamente.
En la versión USB 2.0 el ancho de banda es 480 Mbps, lo que aumenta hasta un
factor 40 con respecto a la versión USB
1.1. Esto hace posible conectar dispositivos con elevados requerimientos de ancho
de banda, como discos duros, grabadoras
de CD, lectores DVD, etc.
El bus FireWire (se pronuncia “faiir
uair”) fue desarrollado por Apple y posteriormente fue estandarizado bajo la especifi cación IEEE 1394, referido como
un bus serie de altas prestaciones. Alcanza velocidades de transferencia de 400
Mbps y permite la conexión de hasta 63
dispositivos.
Lo mismo que el bus USB, el FireWire
permite conexión/desconexión sin apagar
la computadora. El cable tiene 6 cables
internos (dos para alimentación y dos pares trenzados para datos
Una diferencia fundamental con respecto al bus USB, hace referencia a la topología: en lugar de emplear hubs (concentradores) para los puertos de conexión,
utiliza una confi guración en cadena. Los dispositivos se unen uno a otro (peer to
peer) formando una cadena en la cual es
posible insertar más de una computadora (lo que hace posible que varias computadoras accedan a los dispositivos conectados
FireWire está orientado a dispositivos
con elevados requerimientos de ancho de
banda, y supera con creces a USB 1.1,
pero es muy similar a USB 2.0. En oposición a USB, no requiere la presencia de
un dispositivo anfi trión (el computador).
Por ejemplo, es posible interconectar dos
cámaras mediante FireWire sin necesidad de un PC.
