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Capítulo 6: Arquitecturas de los buses de periféricos

Hola!: ahora que ya sabemos como funcionan los buses, vamos a ver que tipos hay, sus características y como son físicamente.

Como todos sabemos existen distintos tipos de buses de periféricos (esas ranuras que llamamos slots), y esta diversidad se debe obiamente a una cuestion evolutiva: la tecnología va más rápido que los estándares.

Los estándares son varios, por ejemplo los ISA, los PCI, los AGP, y estos a la vez tienen distintas versiones. A estos los diferencian principalmente la cantidad de bits con los que trabajan, (la cantidad de líneas de datos) y la frecuencia a la que trabajan. Que quiere decir esto: que con un bus de 8 bits podemos enviar un byte en una sola instancia mientras que si el bus fuese de 16, tenemos dos bytes en una instancia, esa instancia sería dada a una velocidad constante, o sea a una frecuencia determinada. Entonces, cuanto mayor sea la línea de datos de un bus, a igual frecuencia podrá transmitir más datos en igual tiempo.

La frecuencia del proceso, como vimos ántes, es cada cuanto tiempo se realiza algo. Digamos que yo presiono una tecla cada un segundo, tengo al lado mio un gran reloj con un ruidoso segundero y cada vez que escucho el sonido "click" de esa aguja presiono una tecla; si yo no tuviese esa señal de aviso, no sabría cuando actuar. Algo parecido sucede en la PC, cada parte de la PC trabaja a una velocidad, y esta velocidad depende de cómo sea electrónicamente el hardware. Por eso existe un componente que se llama "clock" y es el que genera regularmente un pulso que le indica al componente en cuestion (por ejemplo al microprocesador) que debe comenzar un proceso. Un truco muy de moda ahora es el de cambiar la frecuencia del clock y hacer que la máquina funcione más rápido (el famoso overclocking) cosa que realmente no recomiendo, ya que si un componenete esta diseñado para trabajar a una velocidad, no vale la pena forzarlo para ganar unos pocos Megahertz que ni siquiera vamos a notar.

Físicamente los slots son simplemente un grupo de contactos metálicos bien ordenados dentro de un encapuchado plástico que permite que una tarjeta sea fácil de colocar en el. Pero funcionalmente son un gran avance, cuando se creo este fue un concepto revolucionario, ya que significo poder modificar muy fácilmente la configuración del equipo.

Veamos los distintos buses, empecemos por el principio...

El bus ISA

Las motherboards de las primeras PC, las ahora antiquísimas XT (8088), utilizaban la arquitectura ISA (Industry Standard Architecture) de 8 bits. Tenían dos hileras de 31 contactos (sumando 62), y ustedes dirán: ¿por qué si maneja ocho bits tiene tantos contactos?... y es una buena pregunta. Como ustedes saben, o deberían saber si repasaron las entregas anteriores, aparte de los datos están las direcciones que en este bus ocupan 20 bits y también las líneas de control y otros datos que ocupan el resto.

En esa época, la frecuencia de trabajo del bus era la misma que la del micro, usaban el mismo clock.

Cuando se diseñó la tecnología AT, con procesadores 80286, se introdujo en la arquitectura ISA el bus de 16 bits, lo cual nos permite duplicar la capacidad de transferencia de información. Cuando se diseño este nuevo bus, se tuvo como criterio importante la compatibilidad de las viejas placas de 8 bits con los nuevs buses de 16. Esto se logro diseñando el bus ISA de 16 bits de la siguiente manera: a un slot de 8 bits, se le agragaba a continuación otro igual pero con sólo dos hileras de 18 contactos (36 en total), por lo cual un slot ISA de 16 bits posee un total de contactos de 62 más 36 que nos da 98 contactos. A la derecha podemos ver como una placa de 8 bits queda en un bus de 16. Algo muy importante que se implemento a partir del bus de ISA de 16 bits fue que la frecuencia de este era independiente de la del microprocesador, y fue fijada en 8,3 MHz, por lo cual el ancho de banda de este bus se estableció en 16 MB/segundos. Pensemos lo anterior: tengo 16 bits, que son 2 bytes, y esa información la tengo disponible 8.300.000 veces por segundo, lo cual nos da 16.600.000 bytes por segundo, aproximadamente 16 Megabytes.

La conexión del bus ISA con el bus del sistema se realiza a través de un chip llamado "Bus controller", que coordina la transferencia de datos, el acceso de cada periférico y evita conflictos (por ejemplo cuando un componente quiere ocupar un espacio de memoria asignado a otro).

El bus local VL VESA

Cuando se invento el microprocesador 80386, que peraba a 32 bits, fue necesario poder tener un bus que aproveche estas características. Por eso en 1992 la VESA (Video Electronics Standards Association) invento el VL bus (Video Local VESA) de 32 bits y con una frecuencia de 33 MHz que nos da un ancho de banda de 132 MB/segundo.

Este estándar agregaba al slot ISA otro a continuación, generalmente de color marrón, con dos hileras de 58 contactos. Se usaba principalmente para placas de video y controladoras de disco.

Se puede hablar un poco más sobre esta tecnología, pero no vale la pena porque su uso fue demasiado limitado porque fue muy prontamente superado por la tecnología PCI, que la desplazó. Por esta razón encontraremos este bus solamente en máquinas 386 y más habitualmente en 486.

El bus PCI

El bus PCI (Peripherical Component Interconnect) es el estándar más usado actualmente. Físicamente es un slot generalmente blanco y más pequeño que los ISA. Puede manejar hasta 64 bits, aunque la mayoría de las placas siguen usando sólo 32. Se vincula al system bus mediante un chip que creó Intel. Es compatible con el bus ISA, no porque se puedan "enchufar" en el las placas viejas, sinó porque esta tecnología trabaja perfectamente junto con la ISA.

Una característica muy importante del bus PCI es que gracias a la tecnología "plug and play" se facilita la configuración de de dispositivos. Esta tecnología permite que los dispositivos sean reconocidos por la PC y su configuración se simplifica mucho.

Otra forma en que también trabaja el bus PCI, es mediante dispositivos "on board" (que están incorporados en la placa mother) como por ejemplo controladoras de disco ó sonido.

La mayoría de los dispositivos modernos son PCI, salvo los adaptadores de video, que cada vez más utilizan la tecnología AGP, un bus diseñado especialmente para ellos.

El bus AGP

Es de uso exclusivo para gráficos, las mother por esta razón sólo incluyen uno (para la placa de video). También tenemos componentes "on board" que usan la arquitectura AGP.

Una de las características más importantes del bus AGP es el uso de DIME (Direct Memory Execute), que significa "Ejecución Directa en  Memoria" que permite que el chip gráfico pueda acceder directamente a la memoria principal de la PC. El bus AGP tiene un gran ancho de banda, que llega hasta el orden de los 500 MB/segundo, según la frecuencia de uso.

Otros buses: MCA y EISA

Como siempre hay tecnología exitosas y otras que quedaron en desuso. Este el caso de las siguientes.

La tecnología MCA fue el invento de IBM para comenzar a trabajar con 32 bits. Esta tecnología se olvidaba del ISA, siendo totalmente incompatible con ella. Pero lo que IBM quería olvidarse con el ISA era la competencia, que usaba la tecnología ISA libremente mientras que con MCA, IBM limitó el uso y así intento controlar el mercado, pero como imaginan le salió mal, y tuvieron que volver por la senda de la compatibilidad. Técnicamente es un bus muy interesante, pero no veremos nada de el porque es realmente poco probable que lleguen a ver uno.

Acerca del EISA (Extended ISA) era compatible con el ISA, pero nunca se uso en forma masiva excepto en algunos servidores. Físicamente era como un ISA de 16 bits pero con doble fila de contactos a distintas alturas. Tampoco lo van a ver.

Durante la transición de tecnologías, existían placas que tenías buses ISA, VESA, PCI y AGP.

Bueno, aquí los dejo hasta la próxima, donde vamos a hablar de los famosos puertos.

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