En la actualidad, los buses de los ordenadores desempeñan un rol fundamental en el funcionamiento de estos, pues a través de ellos se puede establecer la comunicación entre los distintos componentes del ordenador.Existen distintos tipos de Buses, entre ellos tenemos bus serial , bus paralelo,bus de control, bus de direcciones. Cada uno con sus propias características. El funcionamiento de un bus se basa en trasmitir señales eléctricas que son enviadas y recibidas con la ayuda de integrados que poseen una interfaz del bus dado y se encargan de manejar las señales y entregarlas como datos útiles.
DEFINICIÓN
Se denomina bus, en informática, al conjunto de
conexiones físicas (cables, placa de circuito impreso, etc.) que pueden
compartirse con múltiples componentes de hardware para que se comuniquen
entre sí.
(1)
El propósito de los buses es reducir el número
de rutas necesarias para la comunicación entre los distintos
componentes, al realizar las comunicaciones a través de un solo canal de
datos. Ésta es la razón por la que, a veces, se utiliza la metáfora
"autopista de datos".(1)
Funcionamiento
La función del bus es la de permitir la conexión lógica entre distintos subsistemas de un sistema digital, enviando datos entre dispositivos de distintos órdenes: desde dentro de los mismos circuitos integrados, hasta equipos digitales completos que forman parte de supercomputadoras.(2)La mayoría de los buses están basados en conductores metálicos por los cuales se trasmiten señales eléctricas que son enviadas y recibidas con la ayuda de integrados que poseen una interfaz del bus dado y se encargan de manejar las señales y entregarlas como datos útiles. Las señales digitales que se trasmiten son de datos, de direcciones o señales de control.(2)
Los buses definen su capacidad de acuerdo a la frecuencia máxima de envío y al ancho de los datos. Por lo general estos valores son inversamente proporcionales: si se tiene una alta frecuencia, el ancho de datos debe ser pequeño. Esto se debe a que la interferencia entre las señales (crosstalk) y la dificultad de sincronizarlas, crecen con la frecuencia, de manera que un bus con pocas señales es menos susceptible a esos problemas y puede funcionar a alta velocidad.(2)
Todos los buses de computador tienen funciones especiales como las interrupciones y las DMA que permiten que un dispositivo periférico acceda a una CPU o a la memoria usando el mínimo de recursos.(2)
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 rendimiento 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.(2)
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:(2)
- 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.(2)
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.(2)Buses: de control, de direcciones y de datos
Diagrama de bus backplane como extensión del bus del microprocesador
donde se grafican los buses de direcciones, de datos, y de control, que
van desde la CPU a la RAM, ROM, E/S y otros.(2)
Bus de control
El bus de control gobierna el uso y acceso a las líneas de datos y de direcciones. Como éstas líneas están compartidas por todos los componentes, tiene que proveerse de determinados mecanismos que controlen su utilización. Las señales de control transmiten tanto órdenes como información de temporización entre los módulos. Mejor dicho, es el que permite que no haya colisión de información en el sistema.(2)Bus de direcciones
El bus de direcciones es un canal del microprocesador totalmente independiente del bus de datos donde se establece la dirección de memoria del dato en tránsito.El bus de dirección consiste en el conjunto de líneas eléctricas necesarias para establecer una dirección. La capacidad de la memoria que se puede direccionar depende de la cantidad de bits que conforman el bus de direcciones, siendo 2n el tamaño máximo en bits del banco de memoria que se podrá direccionar con n líneas. Por ejemplo, para direccionar una memoria de 256 bits, son necesarias al menos 8 líneas, pues 28 = 256. Adicionalmente pueden ser necesarias líneas de control para señalar cuando la dirección está disponible en el bus. Esto depende del diseño del propio bus.(2)
Las direcciones de memoria
Las direcciones son números naturales (en hexadecimal) que indican la posición de los datos dentro de la memoria principal o del espacio de direcciones de la unidad de entrada/salida. Las direcciones son generadas por la CPU que es quien decide a qué dato se debe acceder en cada momento.(2)Bus de datos
Permite el intercambio de datos entre la CPU y el resto de unidades.(2)Buses multiplexados
Algunos diseños utilizan líneas eléctricas multiplexadas para el bus de direcciones y el bus de datos. Esto significa que un mismo conjunto de líneas eléctricas se comportan unas veces como bus de direcciones y otras veces como bus de datos, pero nunca al mismo tiempo. Una línea de control permite discernir cual de las dos funciones está activa.(2)CARACTERÍSTICAS DE LOS BUSES
- Paralelismo del bus
Un bus puede ser paralelo, multiplexado o serie. Normalmente, el bus paralelo tiene un ancho de palabra que coincide con el ancho de la información a transmitir. (3)
El bus multiplexado se originó como consecuencia de tener que ahorrar conexiones (patas) debido a la necesidad de una alta integración de los componentes del ordenador. Un ejemplo de este uso es comunicar las direcciones de memoria entre el microprocesador y la memoria (en su forma física de chips). Consiste en utilizar los mismos hilos para enviar, en momentos distintos, informaciones distintas, permitiendo con el uso de señales adicionales, identificar la información o tipo de información que circula por el bus en cada momento. Generalmente el resto del sistema exige que el bus no esté multiplexado. En estos casos en los extremos del bus se encontrarán multiplexores para realizar la multiplexación / demultiplexación. (3)
El bus serie esta formado únicamente por un par de hilos, por los que circula la información bit a bit. Durante el envío es necesario dividir la palabra en bits así como realizar un agrupamiento de estos bits para formar una palabra en la recepción.(3)
- Función
Conclusiones
Los buses de los ordenadores, son una de los componentes fundamentales de estos. Por ello debemos tener al menos una noción de la función que desempeñan en nuestras computadoras.Si bien es cierto, hay componentes que son vitales, como el caso del procesador y la memoria RAM, los buses no se quedan atrás pues gracias a ellos se puede establecer la comunicación entre cada componente del equipo.
(2)
Referencias
(1)http://es.ccm.net/contents/364-que-es-un-bus-informatico
(2)https://es.wikipedia.org/wiki/Bus_%28inform%C3%A1tica%29
(3) http://html.rincondelvago.com/buses-de-sistema.html
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