ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO TEMA: Nombres: Nivel: Fecha:
Buses de comunicación Carlos Capilla Edwin Chicaiza José Pulloquinga VII “A” Mecatrónica 20 de Marzo de 2012
Abstract: Los buses de comunicación son un conjunto de líneas de hardware que se utilizan para la trasmisión de datos entre diversos componentes de un sistema informático, en otras palabras son los caminos o rutas por donde circula la información para llegar de un componente a otro; ya que los buses de datos trasportan mas que información es necesario varios tipos de líneas de buses entre las cuales tenemos, las líneas de datos, las cuales son las encargadas de proporcionar el camino para la trasmisión de datos, además este numero de líneas limita el numero de bits que puede trasmitir el bus simultáneamente; el bus de direcciones, permite la designación de la fuente o el destino dentro del bus de comunicación, además describe el máximo de memoria direccionable del sistema y finalmente las líneas de control, controlan el acceso y el conceso de las líneas del bus de datos. Finalmente existen tres tipos de buses de datos en forma jerárquica son el bus del sistema, los buses locales, y los buses de entrada y salida.
Desarrollo: Definición:1
Bus se refiere al camino que recorren los datos desde una o varias fuentes hacia uno o varios destinos y es una serie de hilos contiguos. En el sentido estricto de la palabra, esta definición sólo se aplica a la interconexión entre el procesador y los periféricos.
Es el conjunto de líneas (cables) de hardware utilizado para la transmisión de datos entre los componentes de un sistema informático. Un bus es en esencia una ruta compartida que conecta diferentes partes del sistema como el procesador, la controladora de unidad de disco, la memoria y los puertos de entrada/ salida, permitiéndoles transmitir información.
Un bus es simplemente un conjunto compartido de pistas trazadas en la placa de circuito principal, al que se conectan todas las partes que controlan y forman el ordenador. Cuando un dato pasa de un componente a otro, viaja a lo largo de este camino común para alcanzar su destino.
Los buses se caracterizan por el número de bits que pueden transmitir en un determinado momento. Un equipo con un bus de 8 bits de datos, por ejemplo, transmite 8 bits de datos cada vez, mientras que uno con un bus de 16 bits de datos transmite 16 bits de datos simultáneamente.
Cada chip de control y cada byte de memoria del PC están conectados directa o indirectamente al bus.
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Cuadra. V. SF. El Bus. p.1. Extraído desde http://www.monografias.com/trabajos28/oper aciones-bus/operaciones-bus.shtml
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Líneas de un bus de comunicación: 2
que es posible mismo tiempo.
Cualquier información que entra o sale de un sistema ordenador se almacena temporalmente en al menos una de las distintas localizaciones que existen a lo largo del bus. La mayor parte de las veces el dato se sitúa en la memoria principal, que en la familia PC está formada por miles de posiciones de memoria de 8 bits. Pero algún dato puede acabar en un puerto, o registro, durante unos instantes, mientras espera que la CPU lo envíe a una posición adecuada.
2.
al
Líneas de direcciones: Las líneas de
direcciones se utilizan para designar (direccionar) la fuente o el destino de los datos situados en el bus de datos. La anchura del bus de direcciones determina la cantidad máxima de memoria (y de dispositivos de E/S) direccionable en el sistema. 3. Líneas de control: Las líneas de control se emplean para gestionar el acceso y el uso de las líneas de datos y direcciones, señalizando peticiones y reconocimientos e indicando qué tipo de información pasa por las líneas de datos. En la Fig. 1 se puede observar los tres tipos de líneas de bus de datos.
Generalmente los puertos y registros almacenan sólo uno o dos bytes de información a la vez, y se utiliza normalmente como lugares de parada intermedia para los datos, que se están enviando de un lugar a otro. Siempre que se utiliza una posición de memoria, o un puerto, como lugar de almacenamiento, su localización está marcada por una dirección que la identifica individualmente. Cuando el dato está listo para ser transferido, se transmite primero su dirección de destino por el bus de direcciones; el dato sigue a la zaga por el bus de datos. Por tanto, el bus transporta algo más que datos. Lleva información de control, tales como las señales de temporización (del sistema reloj), las señales de interrupción, así como las direcciones de las miles de posiciones que forman tanto la memoria como los dispositivos que están conectados al bus.
Figura. 1: Tipos de Buses
Jerarquía de buses3
Bus del sistema (backplane): Los ordenadores antiguos utilizaban una topología de bus único, denominado bus del sistema o backplane, para conectar procesador, memoria y los módulos de E/S, tal
Para diferenciar estas funciones diferentes, el bus está dividido en las siguientes líneas: 1.
transmitir
Líneas de datos: Las líneas de datos del bus proporcionan el camino para transmitir datos entre los módulos del sistema. El número de líneas del bus de datos determina el número máximo de bits
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3
Anónimo. SF. Buses en arquitectura de computadoras. p.4. Extraído desde http://es.scribd.com/doc/39183947/Buses-deComunicacion
Anónimo. SF. Buses de comunicación. p.9-11. Extraído desde http://www.fdi.ucm.es/profesor/jjruz/WEB2/T emas/EC10.pdf
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como la que se muestra en la Fig. 2:
Sin embargo, cuando el número de dispositivos conectados a un bus aumenta disminuye su rendimiento. Esto es debido a dos motivos fundamentales. El primero el aumento del retardo de propagación de las señales debido al aumento de longitud de los conductores que dan soporte al bus. Esto afecta especialmente a la propagación encadenada de la señal de concesión del bus. El segundo el incremento de demanda de acceso que se produce al aumentar el número de dispositivos conectados. Este exceso de dispositivos puede crear un cuello de botella que haga que el rendimiento del sistema se degrade por la espera inútil que se origina cuando tienen que realizar transferencias. Por otra parte, las diferencias en la velocidad de operación de los dispositivos conectados al bus, también repercuten negativamente en su rendimiento. Para evitar la caída de rendimiento, el sistema de buses se jerarquiza, apareciendo dos buses más: el bus local, y el bus de E/S.
Figura. 2: Bus de comunicación local
Buses de E/S o de expansión: El bus de E/S o de expansión reduce el tráfico en el bus del sistema, de manera que el procesador puede acceder a memoria en un fallo de caché mientras realiza una operación de entrada/salida. Los buses de expansión son buses estándar o abiertos (ISA, EISA, PCI, etc.) es decir, independientes del computador y con unas características bien definidas en el correspondiente documento de normalización. La existencia de estos buses permite diseñar una amplia gama de controladores de periféricos compatibles. Para conectar los buses del sistema y de expansión se requiere un Adaptador de Bus, dispositivo que permite adaptar las distintas propiedades de ambos buses: velocidad, carácter síncrono o asíncrono, multiplexación, etc.
Buses normalizados:
Buses locales: Las especificaciones de un bus estándar están perfectamente definidas en un documento de estandarización respaldado por alguna sociedad de prestigio en el área (IEEE, etc.). En las especificaciones se distinguen varios niveles:
El bus local es de longitud pequeña, de alta velocidad, y adaptado a la arquitectura particular del sistema para maximizar el ancho de banda entre el procesador y la caché, por eso suele ser un bus propietario. Este bus aísla el tráfico procesador-caché del resto de transferencias del sistema.
Nivel mecánico, en el que se recoge la forma y tamaño de los conectores, el número de contactos por conector y el número de dispositivos que soporta el bus.
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Nivel
eléctrico,
lentos como teclados y ratones, y a alta velocidad, 12 Mbps, para dispositivos rápidos, como CDROM, módems, etc. Utiliza un cable de cuatro hilos, dos para datos y dos para alimentación.
en el que se especifican los valores de tensión de las diferentes señales, polarización, etc. Nivel lógico, especifica la función de cada señal del bus: direcciones, datos, control, etc.
Nivel de sincronismo,
temporización
El bus USB está organizado en una estructura de árbol descendente, con unos elementos especiales, llamados hubs que encaminan las señales desde un dispositivo al host o viceversa. En la raíz está el host, que es el interfaz entre el bus USB y el bus del ordenador. De él cuelgan los dispositivos USB y los hubs, que también son dispositivos USB. A un hub se puede conectar uno o más dispositivos, que a su vez pueden ser otros hubs.
o
que especifica el protocolo de transferencia empleado Nivel de arbitraje, especifica el protocolo de arbitraje que utiliza el bus.
Bus PCI (Peripheral Interconnect):
Component
El bus PCI es un bus de ancho de banda elevado e independiente del procesador. El estándar actual permite el uso de hasta 64 líneas de datos a 66 MHz, para una velocidad de transferencia de 528 MBytes/s, o 4,224 Gbps. El PCI está diseñado para permitir una cierta variedad de configuraciones basadas en microprocesadores, incluyendo sistemas con uno o varios procesadores. Utiliza temporización semisíncrona y un esquema de arbitraje centralizado.
Cuando se conecta un dispositivo, se detecta la diferencia de tensión en la red USB y procede a determinar las características del dispositivo (vendedor, funcionalidad, ancho de banda requerido, etc.). El host le asigna una dirección única ID para diferenciarlo del resto de los dispositivos de la red USB. Después el SO carga los drivers del dispositivo, solicitándolos al usuario si es necesario. Cuando se desconecta el dispositivo, el host lo detecta y descarga los drivers.
Bus USB (Universal Serial Bus ):
Bus SCSI Iterface):
El bus USB (Universal Serial Bus ) es un bus normalizado para la conexión de periféricos, desarrollado por un conjunto de empresas de informática y telecomunicaciones (7 compañías: Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC y Northern Telecom).
(Small
Computer
System
El bus SCSI se utiliza en ordenadores personales y en muchas estaciones de trabajo. Se trata de una interfaz paralela, con 8, 16 o 32 líneas de datos. Cada dispositivo SCSI tiene dos conectores, uno de entrada y otro de salida, conectándose en cadena. Todos los dispositivos funcionan independientemente, y pueden intercambiar datos entre ellos, igual que con el computador.
Permite conectar de forma sencilla dispositivos periféricos al computador, sin necesidad de reiniciarlo ni de configurar el sistema. Se pueden conectar hasta 127 dispositivos, con una longitud máxima de cable de 5 metros para cada uno, con lo que una conexión en cadena permitiría que el último dispositivo estuviese a 635 metros del ordenador. Trabaja en dos modos, a baja velocidad, 1,5 Mbps, para dispositivos
Por ejemplo, un disco duro puede guardar su contenido en una cinta sin que tenga que intervenir el procesador. Los datos se transfieren mediante paquetes, que componen un mensaje.
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Conclusiones:
El bus de comunicación es un elemento de transmisión de datos entre las diferentes unidades del computador. Las líneas de un bus de comunicación, permiten definir los elementos principales en una transferencia, como son los datos, las direcciones y las señales de temporización e interrupción. Los principales parámetros en un bus de comunicación, son el número de líneas que lo componen, el número de línea de datos, además la velocidad de transferencia y su capacidad de conexión. Las diferentes alternativas se manipulan en los buses para arbitrar la utilización cuando más de una unidad pretende acceder a ellos. La estructura jerárquica que adoptan los buses en un computador tienen el fin de acomodar las diferentes velocidades de las unidades a ellos vinculados.
Recomendaciones:
Buscar más fuentes de consulta, como libros para entender de mejor manera el tema investigado a fin de dominarlo en toda su extensión. Entender la importancia de normalizar las especificaciones de los buses y revisar el funcionamiento de buses estándar. Entender el funcionamiento de los primeros buses de comunicación, para poder integrarse de mejor manera a los nuevos sistemas de interconexión y transmisión de datos mediante líneas.
Bibliografía:
http://www.monografias.com/trabajos28/operaciones-bus/operaciones-bus.shtml http://es.scribd.com/doc/39183947/Buses-de-Comunicacion http://www.fdi.ucm.es/profesor/jjruz/WEB2/Temas/EC10.pdf
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