BUSES DE INTERCONEXION

 BUSES DE INTERCONEXION

RESUMEN

Las distintas unidades funcionales de un  necesitan comunicarse. Por ello, deben existir líneas, que compondrán el bus, para interconectar estos módulos. Por esta razón es por la que decidimos elegir los buses del ordenador como tema de estudio. Existen dispositivos mucho más conocidos que los buses del sistema, pero incluso la tarjeta gráfica más potente del mercado necesitará comunicar los datos con el sistema, y no sólo eso, porque además serán las características del bus las que marcarán el rendimiento de dicha tarjeta.
En este documento se realiza una descripción genérica de los buses de comunicación del computador.
Para comenzar, establecemos una definición detallada de los mismos y su utilización. Seguidamente describimos las diferentes especificaciones que debe cumplir, su jerarquía (clasificación en sus diferentes tipos), la estructura propia del bus, sus características más importantes y además sus políticas de arbitraje correspondientes.
Finalmente, para comprender mejor el funcionamiento del bus, explicaremos y nos centraremos en el funcionamiento de dos tipos de buses, como son el bus serie USB y el bus paralelo PCI que están ampliamente extendidos en la actualidad.

Periféricos e Interfaces
Ingeniería en Informática
Curso 2007 – 2008

Un bus suele estar formado por varias líneas  de comunicación Cada línea tiene un significado o función particular Físicamente, las líneas de comunicación no son sino    un conjunto del conductores eléctricos

Cada línea transmite señales digitales binarias (0,1)
Se puede transmitir una secuencia de dígitos binarios a través de una única línea durante un intervalo de tiempo
Se pueden utilizar varias líneas del bus para transmitir dígitos binarios simultáneamente en paralelo
 Un bus suele estar formado por varias líneas  de comunicación Cada línea tiene un significado o función particular Físicamente, las líneas de comunicación no son sino    un conjunto de conductores eléctricos Cada línea transmite señales digitales binarias (0,1) Se puede transmitir una secuencia de dígitos binarios a través de una única línea durante un intervalo de tiempo
Se pueden utilizar varias líneas del bus para transmitir dígitos binarios simultáneamente en paralelo

 TIPOS DE BUSES

Las líneas de bus se pueden dividir en   dos tipos genéricos:

Dedicadas: están permanentemente asignadas a una función  o a un conjunto de componentes del computador
Un ejemplo típico de dedicación funcional es el uso de líneas separadas para direcciones y datos

Multiplexadas: pueden utilizarse para propósitos diferentes
Direcciones y datos podrían transmitirse por la misma línea si se utilizara una señal de control “Dirección Válida”
Se pone la dirección en el bus y se activa la línea de control, dando un tiempo para que los distintos controladores lean el bus y comprueben si están siendo direccionados

Ciclo de Funcionamiento

Bus de ciclo completo
En un bus de estas características todas las fases a realizar se efectúan una detrás de otra, sin ningún espacio entre ellas.
Normalmente se utiliza en sistemas sencillos, en especial con un único dispositivo que actúe como maestro.
Bus de ciclo partido o de paquetes
El tiempo de ciclo partido se divide en una serie de ranuras, cada una de las cuales permite enviar un mensaje. Estas ranuras pueden tener duración fija y predefinida, y en caso de utilizarse una señal de reloj; es síncrona. Este bus es más rápido que el anterior a costa de complicar los dispositivos que lo integran, por tanto se suele emplear en sistemas multiprocesador.
Algunas consideraciones adicionales sobre el esquema de este último tipo:

• En caso de existir múltiples peticionarios se debe almacenar la identificación de éste.
• Debe disponer de mecanismos de control a la memoria, evitando accesos múltiples.
• Se diseñará de forma que se eviten colisiones, es decir que dos dispositivos puedan acceder a una ranura simultáneamente.

Transferencias síncronas y asíncronas

Transferencia en ciclo completo

En este caso de forma resumida podemos decir que:

• Lectura síncrona. El maestro pone en el bus la dirección deseada, y supone que el esclavo, a su vez, pone el dato en el bus en el tiempo T, momento en el que el maestro lo toma.
• Escritura síncrona. El maestro pone en el bus la dirección y el dato, y supone que el esclavo toma esta información Oliverio J. Santana Jaria
  
  Periféricos e Interfaces
  Ingeniería en Informática
  Curso 2007 – 2008antes de cierto tiempo T.

• Lectura asíncrona. El maestro pone en el bus la dirección deseada, y se queda esperando hasta que el esclavo conteste, confirmando que ha puesto el dato en el bus, o bien hasta que la espera sobrepase determinado tiempo, en cuyo caso se genera una señal de error.

Escritura asíncrona. El maestro pone en el bus la dirección y el dato, y se queda esperando que el esclavo confirme que ha tomado esta información. Si la espera sobrepasa un cierto intervalo, el maestro genera un error.

CONCLUCIONES

La progresión que podemos apreciar es que actualmente los buses están en un proceso de transición de paralelo a serie. Esto es debido a:

• Es más económico, al utilizar un número menor de líneas.
• Al no disponer de distintas líneas muy próximos se evita el ruido cruzado. Es decir una posible modificación del envío de los datos debido a que la señal de una línea puede interferir sobre las líneas más próximas.
• Elimina el Skewing; los datos de algunas de las líneas pueden llegar retrasadas respecto a las otras, debido a la geometría de las líneas, electricidad, ruido, etc.
• Al aumentar el número de líneas para el envío de información se aumenta la intensidad, la potencia, y el calor desprendido será mayor.

Además de todas estas ventajas la última generación de buses responde a las necesidades de un gran número de usuarios que requieren velocidad, versatilidad, facilidad de uso, etc.
Por ejemplo el bus USB cuenta con las ventajas de ser serie, Plug and Play, Hot Plugging, una gran escalabilidad, etc.
En conclusión el USB permite disminuir los costes de los dispositivos periféricos, al no requerir tarjetas adicionales ni transformadores de energía; simplificar su instalación al no tener que configurar cada dispositivo y utilizar un mismo conector para todos y acceder a mejores prestaciones dada la mayor velocidad del bus comparada con las puertas serial y paralela.USB sigue una especificación muy reservada, orientada a la comodidad de los usuarios y a la facilidad de manejo por personas sin formación técnica, así como la flexibilidad para ser adaptable a muchos usos. Con la aparición de este nuevo estándar de comunicación de periféricos, las computadoras tienen acceso a la instalación de periféricos de una forma segura y rápida.

 

REFERENCIAS

http://www.fdi.ucm.es/profesor/ehuedo/EC_IE_0506/Tema5.pdf

http://www.ilustrados.com/tema/346/Estructuras-interconexion-Sistema-computacional.html

Oliverio J. Santana Jaria - Periféricos e Interfaces Ingeniería en Informática
Curso 2007 – 2008

 AUTOR: FREDDY HERBERTH MARCOS CAMIZAN