DEFINICIÓN
Un bus de datos es un
sistema que se encarga de transferir datos entre componentes de una
computadora o red de computadoras.
¿QUÉ PERMITE?
El
bus permite la conexión entre diferentes elementos (o sub sistemas)
de un sistema digital principal, y envía datos entre dichos
elementos. Estos “datos” se encuentran en formas de señales
(digitales) que pueden ser precisamente de “datos”, de
“direcciones” o de “control”.
EVOLUCIÓN O GENERACIONES
Como todo lo
relacionado a la tecnología, y principalmente lo ligado a la
informática, podemos descifrar que elementos como un bus de datos ha
ido evolucionando con el tiempo. Y así es efectivamente. Los
primeros buses de datos se denominaban “paralelos”, por lo cual
la conexión entre elementos de una misma computadora (o sistema
digital) se realizaba mediante cintas que conectaban unos y otros
elementos.
En cambio, los
ordenadores más modernos, a partir del desarrollo de la conexión
USB, los buses de datos ahora se denominan “seriales” y ofrece
este cambio una mayor velocidad de respuesta y eficacia potenciada.
En cuanto a la evolución
de los buses de datos podemos identificar tres “generaciones”:
Primera Generación:
la primera de ellas,
remite a aquellos sistemas digitales o computadores que poseían dos
buses de datos, uno de ellos asignado a la memoria, y el otro
asignado a los demás dispositivos.
Esta primera generación
de buses de datos fue desarrollada entre la década del ´70 y ’80.
Recordemos que los buses siempre enviaban datos a la CPU, y su acción
era en combinación con la misma.
Los primeros computadores tenían dos 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 sincronizaciones diferentes.
La empresa DEC notó que el uso de dos buses no
era necesario si se combinaban las direcciones de memoria con las de
los periféricos en un solo espacio de memoria (mapeo), de manera que
la arquitectura se simplificaba ahorrando costos de fabricación en
equipos fabricados en masa, como eran los primeros minicomputadores.
Los primeros microcomputadores se basaban en la
conexión de varias tarjetas de circuito impreso a un bus Backplane
pasivo que servía de eje al sistema. En ese bus se conectaba la
tarjeta de CPU que realiza las funciones de árbitro de las
comunicaciones con las demás tarjetas de dispositivo conectadas; las
tarjetas incluían la memoria, controladoras de disquete y disco,
adaptadores de vídeo. La CPU escribía o leía los datos apuntando a
la dirección que tuviera el dispositivo buscado en el espacio único
de direcciones haciendo que la información fluyera a través del bus
principal.
Entre las implementaciones más conocidas, están
los buses Bus S-100 y el Bus ISA usados en varios microcomputadores
de las décadas de 1970 y 1980. En ambos, el bus era simplemente una
extensión del bus del procesador de manera que funcionaba a la misma
frecuencia. Por ejemplo en los sistemas con procesador Intel 80286 el
bus ISA tenía 6 u 8 megahercios de frecuencia dependiendo del
procesador
Segunda Generación:
Los buses de segunda
generación, poseen mayor autonomía, algunos integrados al chipset
del sistema y otros con controladores instalados en el propio bus,
que permitía mayor velocidad.
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.
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.
El bus ISA utilizado como backplane en el PC IBM
original pasó de ser un bus de sistema a uno de expansión, dejando
su arbitraje a un integrado del chipset e implementando un bus a una
frecuencia más alta para conectar la memoria con el procesador.
Tercera Generación:
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. 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.
CAPACIDAD:
El sistema de medición
de la capacidad de un bus de datos está ligada a su frecuencia
máxima de envío posee y el ancho de datos. En general, ambas
variables son inversamente proporcionales (cuando asciende una,
descienda la otra, y a la inversa): si el bus de datos posee una alta
frecuencia, el ancho de datos deberá entonces ser pequeño. Por
ello, un bus de datos con pocas señales (o “datos”) puede
funcionar a altas velocidades.
Referencia Bibliográfica:
Definicion.mx:
http://definicion.mx/potencia/
CARACTERÍSTICAS
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.
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 sincronización 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.
BUSES PRINCIPALES
Por lo general, dentro de un equipo, se distinguen
dos buses principales:
- Bus interno o sistema (que también se conoce como bus frontal o FSB). El bus interno permite al procesador comunicarse con la memoria central del sistema (la memoria RAM).
- Bus de expansión (llamado algunas veces bus de entrada/salida) 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. Sin embargo, permite principalmente agregar nuevos dispositivos por medio de las ranuras de expansión que están a su vez conectadas al bus de entrada/salida.
Referencia Bibliográfica:
TIPOS DE BUS
Existen dos tipos que están clasificados por el
método de envío de la información: bus paralelo o bus
serie.
Hay diferencias en el desempeño y hasta hace unos
años se consideraba que el uso apropiado dependía de la longitud
física de la conexión: para cortas distancias el bus paralelo, para
largas el serial.
a). 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 y los indicadores de estado.
- Las líneas de datos transmiten los bits de forma aleatoria de manera que por lo general un bus tiene un ancho que es potencia de 2.
Un bus paralelo tiene conexiones físicas complejas,
pero la lógica es sencilla, que lo hace útil en sistemas con poco
poder de cómputo. En los primeros microcomputadores, el bus era
simplemente la extensión del bus del procesador y los demás
integrados "escuchan" las línea de direcciones, en espera
de recibir instrucciones. En el PC IBM original, el diseño del bus
fue determinante a la hora de elegir un procesador con I/O de 8 bits
(Intel 8088), sobre uno de 16 (el 8086), porque era posible usar
hardware diseñado para otros procesadores, abaratando el producto.
b).Bus serial
En este los datos son enviados, bit a bit y se
reconstruyen por medio de registros o rutinas. 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.
Referencia Biliográfica:
https://es.wikipedia.org/wiki/Bus_%28inform%C3%A1tica%29#Primera_generaci.C3.B3n
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