1. Buses y Puertos
El BUS
EI bus puede definirse como el camino por el que los componentes del ordenador, o las unidades
en que éste se divide, se comunican entre sí. El bus puede compararse con una autopista de 8
carriles o vías (suponiendo que el bus sea de 8 bits), donde cada vía está ocupada por un vehículo.
Imaginémonos que esta autopista sale de A y llega a B. Al inicio del recorrido, el control A indica
a cada vehículo si debe ir al control B (un 1 ) o debe quedarse (un o).
Por ejemplo, el control A indica a los vehículos 3, 6 y 7 que deben quedarse permitiendo la salida
de los demás ( byte 00110111 ). A la llegada al control B, éste revisa qué vehículos han entrado
y se da cuenta en seguida que le faltan los vehículos 3, 6 y 7 (esto lo deduce fácilmente porque
cada vehículo va por un carril distinto).
Ahora vamos a sustituir los controles A y B por unidades de un ordenador, por ejemplo, la CPU y
la memoria. Supóngase que la CPU desea enviar una información a la memoria, por
consiguiente, ésta será enviada por el bus de datos. Para ello coloca en el bus el byte que va a
enviar; este byte, una vez controlado, viajará por el bus de datos hasta llegar a la memoria. A la
memoria le llegará la información del byte ya que cada hilo del bus corresponde a un bit. Pero en
este caso no son vehículos que llegan o no los que determinan el 1 o el 0, sino que el estado 1
vendrá determinado en último extremo por la llegada de un impulso de corriente y el estado 0 por
la ausencia de tal impulso. Básicamente, esta es la idea de un bus de datos: el camino o medio
físico a través del cual circula la información.
LAS VIAS DE COMUNICACION DE LA CPU: LOS BUSES
El bus es simplemente una vía de comunicación entre los elementos del ordenador por la que
circula la información. A través de los buses, la CPU se comunica con la memoria y con los
elementos periféricos del ordenador.
Los buses más comúnmente conocidos son:
- Bus de datos.
- Bus de direcciones.
- Bus de control.
Los buses están formados por hilos conductores, uno por cada bit que compone la palabra de
información. La información circula por los hilos del bus en forma de ceros y unos, si pasa
corriente es un uno y si no pasa es un cero. Según la longitud de palabra de información
(8,16,...bits), los buses pueden estar formados por conjuntos de hilos (8,16, ... hilos)
independientes o, como en el caso de los ordenadores con una CPU tipo Intel 8088, los buses de
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datos y de direcciones están compartidos, es decir, el bus de direcciones es de 16 hilos, ocho de
los cuales son empleados también como bus de datos. Ello no quiere decir que estos ordenadores
sean de 8 bits, sino que los ordenadores con esta CPU emplean dos ciclos de reloj para cada
lectura o escritura de datos sobre la memoria. En cambio, los ordenadores dotados con un bus de
datos independiente de 16 bits necesitan un solo ciclo de reloj para la misma transferencia de
información.
* BUS DE DATOS (Data Bus): a través del bus de datos circulan los datos entre los elementos
componentes del ordenador. Estos datos pueden ser de entrada o salida respecto a la CPU.
Comunican a ésta con la memoria y con los controladores de entrada/salida. Este bus también es
conocido como bus de entrada/salida.
* BUS DE DIRECCIONES (Address Bus): la información que circula en este bus son
direcciones de posiciones de memoria. El sentido en que circulan estas direcciones es siempre
desde la CPU hacia la memoria principal.
* BUS DE CONTROL (Control Bus): a través de este bus circulan las señales de control de todo
el sistema. Este bus, al contrario que el de direcciones, es de entrada y salida, debido a que la
CPU envía señales de control a los dispositivos periféricos y estos envían a la CPU información
sobre su estado de funcionamiento.
LA LLEGADA DE LOS SEMICONDUCTORES
La noción de que los electrones sólo podían moverse libremente dentro de los buenos
conductores (o en el vacío), constituyó durante mucho tiempo una teoría indiscutible. Los
científicos norteamericanos J. Bardeen, W.H. Brattain y W. Shockley se ocupaban del estudio de
varios cristales en los laboratorios de la empresa Bell cuando comprobaron cómo además de los
materiales buenos y malos conductores existía una tercera categoría: la de los semiconductores.
Por semiconductores se conocen a un tipo de cristales con un origen determinado (por ejemplo,
cristales de germanio y silicio), a los cuales se les han añadido una cierta cantidad de átomos
extraños de forma selectiva. De esta manera, en los semiconductores se disponía de electrones
sin existir la necesidad de calentarlos (la energía necesaria para extraer los electrones era
proporcionada por la propia temperatura ambiental), si bien el número de electrones disponibles
era más reducido que en el caso de los buenos conductores. Así, se redujo notablemente el
tamaño de los equipos, al no ser ya necesarias las válvulas electrónicas. Los diodos y transistores
fabricados con material semiconductor presentaban una fiabilidad mayor que los componentes
basados en válvulas de vacío, con lo que éstos fueron pasando de forma progresiva a un segundo
plano según avanzaba la nueva tecnología del semiconductor.
COMO OYEN Y HABLAN LOS ORDENADORES
EI hombre fabrica máquinas que realicen los esfuerzos por él, pero, con tan poca imaginación que
lo único que hace es copiar a la naturaleza. Concretamente, en el caso de los ordenadores, lo que
el hombre intenta es emular el sistema nervioso animal. Imaginémonos que el sistema nervioso
del cuerpo humano es un perfecto ordenador de la marca "Paco". La unidad central de proceso de
este ordenador se llama "cerebro" (de ahí el nombre de cerebro electrónico). Imaginemos además
que "Paco" posee una memoria interna de gran capacidad; su fuente de alimentación es el
corazón, sus periféricos de entrada son los ojos, oídos, tacto y gusto; y sus periféricos de salida
son la boca y el sistema muscular. Todos estos elementos están conectados con el "cerebro" por
medio de unos canales de comunicación denominados "nervios". Supongamos, después de
describir a Paco, que éste está en clase de matemáticas atendiendo a las explicaciones del
profesor (la clase trata sobre la suma de números). Las explicaciones del profesor (datos de
entrada) le entran por los ojos y oídos y la almacena en la memoria. Estas explicaciones teóricas
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podrían denominarse "programa de suma de números". Al final de la clase el profesor pone unos
problemas a los alumnos para que apliquen lo explicado en clase; Paco se dispone a ejecutar el
programa e introduce los datos del primer problema leyendo el enunciado: "En una cesta tengo
tres (dato 1) manzanas y en otra tengo cuatro (dato 2), si junto todas las manzanas en una sola
cesta (operación suma) ¿cuántas manzanas habrá en la cesta?" Conforme Paco lee el problema
(introduce la información a través de un periférico de entrada: los ojos), la información que entra
en los ojos es transformada en impulsos eléctricos que llegan al nervio óptico; este nervio lo
transmite a través de todo el entramado del sistema nervioso al cerebro; el cerebro decodifica la
información y almacena en la memoria los datos en el orden en que van llegando, primero los
datos 1 y 2 y después qué es lo que tiene que hacer con ellos: sumarlos. Para esto ejecuta el
programa de suma y extrae de la memoria el dato 1, luego el dato 2 y por último los suma
generando un dato de salida (dato 3) que es el resultado de la ejecución del programa y lo
almacena en la memoria. El profesor pregunta a Paco el resultado del problema. La pregunta
entra a Paco por otro periférico de entrada: el oído. A través de él transforma los sonidos
recibidos en impulsos eléctricos que, a través del sistema nervioso, llegan al cerebro. El cerebro
decodifica estos impulsos y entiende el mensaje (extraer de la memoria el dato 3 y comunicárselo
al profesor). Paco, entonces, extrae de su memoria el dato solicitado y lo transmite por el sistema
nervioso al periférico de salida: la boca. Una vez llegan los impulsos al periférico, éste los
traduce en movimientos musculares y vibraciones de las cuerdas vocales con lo que el dato 3 es
transformado de impulsos eléctricos a sonidos que llegan al oído del profesor. Un entendido en
anatomía podrá comprobar que lo anteriormente relatado está incompleto. Es cierto, el
funcionamiento del sistema nervioso animal es mucho más complejo, pero el proceso relatado
sólo intenta explicar, mediante una comparación, el funcionamiento de las comunicaciones de la
unidad central de proceso de datos con el usuario.
ACCESO A MEMORIA DEL CONTROLADOR DE DMA
EI acceso a memoria realizado por el controlador puede realizarse de dos formas: dedicación
exclusiva y robo de ciclo. De la primera forma, como veremos más detalladamente a
continuación, se mantiene a la CPU haciendo operaciones "inútiles", mientras que de la segunda
manera se permite a la unidad central de proceso proseguir con su trabajo mientras se realiza la
correspondiente operación de entrada o salida de la memoria. Es por este motivo que el modo de
acceso a memoria más empleado es el segundo.
DEDICACION EXCLUSIVA
Mientras dura la transferencia de memoria el microprocesador queda a la espera de que finalice la
operación. Esta forma de acceso es la más simple en lo que se refiere al diseño, pero tiene un
serio inconveniente: mantener la CPU bloqueada en bucles de espera tanto más tiempo cuanto
más lento sea el periférico. Este tiempo muerto de la CPU se denomina "espera activa", es decir,
la CPU ejecuta una serie de instrucciones sin fin "por pasar el rato", entre cada operación de
entrada o salida. Por ejemplo, si dos ciclos de memoria de la CPU suponen 1 ( /s, es decir, que
ejecuta dos instrucciones cada microsegundo, y se tiene una impresora que imprime 120
caracteres por minuto, por cada carácter que se imprima, transcurren 0,5 segundos, lo que
equivale a 500.000( /s. En este período de tiempo la CPU ha necesitado 5 ( /s para ejecutar las
instrucciones necesarias para que la impresora escriba un carácter, con lo que le sobran 495.000 (
/s. Durante este período de tiempo sobrante se mantiene ocupada a la CPU ejecutando un bucle de
espera activa, con lo que le da tiempo para ejecutar aproximadamente 990.000 instrucciones de
espera activa. La expresión "aproximadamente" se debe a que hay instrucciones que ocupan más
tiempo a la CPU en su realización que otras. Si en la ejecución de un bucle de espera activa
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emplea 9 ( /s, es fácil comprobar que ejecutará el bucle de espera 100.000 veces antes de hacer
que la impresora escriba otro carácter.
ROBO DE CICLO
Este sistema de acceso directo a memoria solicita a la CPU un ciclo de acceso para realizar la
transferencia. De esta forma, las dos tareas, procesamiento y acceso a memoria, pueden
evolucionar en paralelo. Para que ello sea posible, un interface con controlador de acceso directo
a memoria deberá tener dos registros adicionales, un registro contador de palabras y un registro
de dirección actual. Cuando se haya de efectuar la transferencia de un bloque de palabras, la CPU
almacenará en el registro contador el número de palabras a transferir y en el registro de dirección
actual la dirección de memoria donde comienza la zona de almacenamiento de las palabras a
transferir. A partir de este momento la CPU queda totalmente liberada de las transferencias. Cada
vez que el controlador de acceso directo a memoria esté preparado para enviar o recibir una
palabra, accederá a la memoria robando un ciclo a la CPU y actualizará por una parte el registro
contador de palabras decrementándolo en uno y por otra, hará lo mismo con el registro de
dirección actual incrementándolo igualmente en uno. La operación habrá finalizado cuando el
registro contador de palabras contenga el valor 0.
COMO SE CONECTAN LOS PERIFERICOS CON LA CPU
La información que se transfiere en las comunicaciones entre la CPU y los periféricos es,
principalmente, datos. Pero para que sea posible realizar esta transferencia de datos hay otras
informaciones que deben intercambiarse. Por una parte, desde el momento en que haya más de
un periférico conectado al ordenador, o cada uno tiene un bus de datos independiente para sus
comunicaciones, o bien, como se hace normalmente por razones económicas, existe un único
camino común a todos los periféricos (bus de entrada salida). En este último caso, en toda
operación de entrada y salida es preciso identificar a cada periférico mediante un número o
"dirección". Por otra parte, el ordenador tiene que conocer el estado del periférico (si está o no
conectado, si está preparado para realizar la operación, etc.) antes de involucrarlo en una
operación. Por último, cuando la CPU direcciona un periférico debe, al mismo tiempo,
informarle sobre la "función" a realizar, es decir, si se trata de una entrada o una salida de datos,
de una comprobación de su estado o de una acción de control. En la parte del ordenador, los
datos pueden dirigirse hacia o proceder de algún registro de la CPU o de una posición de la
memoria principal. En cualquier caso las transferencias suelen hacerse a través de un bus común
que puede ser exclusivo para entrada/salida o el mismo que emplea la CPU para comunicarse con
la memoria (bus de datos).
LOS AYUDANTES DE LA CPU: LOS CONTROLADORES
Los controladores son elementos hardware que forman parte de la estructura de un ordenador.
Estos circuitos ayudan a la CPU a desarrollar y agilizar su labor. La función que realizan los
controladores en unas ocasiones es la de gestionar determinadas operaciones que, si no las
realizaran ellos, sería la CPU la que debería realizarlas; en otras ocasiones su labor es la de
compatibilizar los elementos mecánicos que componen los periféricos con los elementos
electrónicos del ordenador. Según estos dos tipos de funciones los circuitos controladores se
clasifican en:
- controladores de unidades internas del ordenador.
- controladores de unidades periféricas.
Al primer grupo pertenecen los controladores de acceso directo a memoria y los controladores de
interrupciones a la CPU.
El segundo grupo está compuesto por:
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- Controladores de interfaces serie e interfaces paralelo.
- Controladores de unidades de discos flexibles y unidades de disco duro.
- Controladores de teclado.
- Controladores de comunicaciones.
* CONTROLADOR DE ACCESO DIRECTO A MEMORIA (DMA controller): con la
ayuda del controlador de acceso directo a memoria la CPU del ordenador se descarga de sus
funciones de control mientras se está realizando un intercambio de información entre la memoria
interna y una unidad externa o periférico. El controlador de acceso directo a memoria es un
auténtico ayudante de la CPU, pues mientras realiza la transferencia de información entre la
memoria y el periférico, la CPU puede continuar ejecutando el proceso encomendado por el
programa.
Las funciones del controlador son:
- Iniciar una transferencia de datos petición de la CPU o de un periférico.
- Disponer de un registro para direccionamiento de la memoria.
- Sincronizar el desarrollo de la transferencia con la operación de la CPU.
* CONTROLADOR DE INTERRUPCIONES: a este controlador le llegan todos los sucesos
externos a la CPU producidos por los demás controladores de periféricos ( de disco duro, de
teclado, etc. ) que integran el ordenador. A estos sucesos se les denomina "interrupciones". Estas
interrupciones provocan que la CPU detenga el proceso que esté realizando y atienda a los
requerimientos del controlador del periférico que la ha emitido. Un ejemplo: supóngase que la
CPU está ejecutando un programa en el que se requiere una comunicación con una impresora
para una salida impresa de datos, para ello la CPU selecciona el periférico con el que desea
dialogar, en este caso la impresora, poniendo la dirección correspondiente en los hilos de
dirección del bus de entrada/salida. Una vez seleccionado, coloca los datos en los hilos de datos
del mismo bus. El controlador recibe los datos y los envía a la impresora. Esta dispone de un
buffer o memoria intermedia en la que almacena los datos recibidos. Esta memoria es necesaria
por la menor velocidad de impresión de los datos y para una mayor velocidad en el envío de éstos
por parte del controlador. Una vez enviado un paquete de datos a la impresora, la CPU continúa
ejecutando el programa. A su vez, la impresora va leyendo los datos memorizados y los escribe.
En resumen, las dos unidades realizan su trabajo de forma simultánea e independiente. Una vez
que la impresora no dispone de más datos para imprimir, envía a la CPU una señal para indicarle
que ha terminado su trabajo y está lista para recibir más datos. A esta señal se la denomina
"interrupción vectorizada". La interrupción del ejemplo, en realidad, no llega directamente a la
CPU, sino que pasa primero por el controlador de interrupciones. Las interrupciones que atiende
un microprocesador pueden dividirse en:
- Interrupciones vectorizadas : Son sucesos asíncronos que, gestionados por un controlador,
requieren necesariamente la atención de la CPU y son generados normalmente por los
dispositivos periféricos.
- Traps internas o de sistema. Son sucesos síncronos internos al microprocesador que se producen
como resultado de la ejecución de determinadas instrucciones.
Además de estas, la CPU puede reconocer otro tipo de interrupciones como son las no
vectorizadas, las no enmascarables, etc. Al existir diversos tipos de interrupciones que llegan al
controlador de interrupciones procedentes de diversas fuentes, para que no se provoque el caos el
controlador debe asignar prioridades a cada tipo de interrupción.
Las prioridades que normalmente se asignan son:
1ª.- traps internas.
2ª.- interrupciones no enmascarables (NM).
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3ª.- trap de segmento.
4ª.- interrupciones vectorizadas.
5ª.- interrupciones no vectorizadas.
Dentro del mismo orden de prioridad, el controlador ordena las interrupciones por turno de
llegada. Dada la gran variedad de controladores de unidades periféricas y de fabricantes de éstos,
resulta imposible una descripción detallada de los mismos, pero habrá podido deducirse
fácilmente que su misión es la de gestionar la comunicación del interface del periférico con la
CPU solicitándole, mediante una petición de interrupción, que atienda a su periférico y gestione
la operación de entrada o salida requerida.
ALGO TAN MOLESTO COMO LAS INTERRUPCIONES
Esas interrupciones que tanto nos molestan son algo muy normal en el funcionamiento del
ordenador. De hecho, casi todas las operaciones que realiza requieren alguna interrupción en el
proceso de los datos por la unidad central. Mientras se está ejecutando un programa casi siempre
es necesario leer algún dato del teclado o de alguna unidad de almacenamiento de datos, o bien
presentar en la pantalla la información. Resumiendo, siempre es necesario que la unidad central
se comunique de alguna manera con el exterior. La forma en que el programa hace que la unidad
central se comunique con las unidades periféricas no es otra que pidiendo a la unidad central que
interrumpa el proceso que está realizando en ese momento y que ejecute otro programa para
captar las pulsaciones del teclado, leer o escribir en las unidades de almacenamiento de datos o
enviar la información procesada a una impresora. Estos programas los tiene almacenado el
ordenador en una memoria aparte de la principal denominada BIOS (Basic Input-Output System).
Cuando un programa requiere una entrada o salida de datos pide a la unidad central que deje lo
que está haciendo y satisfaga sus necesidades. Para ello, junto con la petición de interrupción le
dice porqué la interrumpe y qué es lo que quiere. Entonces la unidad central busca en la memoria
BIOS el programa adecuado y lo ejecuta. Cuando termina con el programa regresa a lo que
estaba haciendo hasta que de nuevo se le pida otra vez que pare. Pero no siempre es el programa
el que solicita estas interrupciones; hay otras en las que es el mismo sistema el que las pide, por
ejemplo, el controlador de vídeo pide un mínimo de 25 veces por segundo a la unidad central que
envíe el contenido de la parte de la memoria dedicada a contener la información de la pantalla a
ésta. Como ha podido observarse, la ejecución de un programa está llena de interrupciones y
reanudaciones, algo que acabaría con la paciencia de cualquiera, menos del ordenador. El control
de las interrupciones es llevado a cabo por la unidad de control, que atiende y decide sobre ellas
en todo momento.
EL INTERFACE: ENTRE LA CPU Y EL PERIFERICO
En términos generales un interface es un conjunto de convenios que permiten el intercambio de
información entre dos entidades. Se trata de un concepto abstracto, porque estas entidades pueden
ser físicas (una CPU y un controlador de periférico) o no (dos programas). También se llama
interface a un sistema hardware que permite el intercambio de información entre dos entidades
físicas. Otro concepto ligado al de interface es el "protocolo", que podría definirse como la
sucesión en el tiempo de las señales de entrada y salida del interface para que una determinada
operación se ejecute correctamente (aunque el concepto de protocolo es mucho más amplio).
COMO COMUNICA EL BUS A LA CPU CON EL EXTERIOR
Como se ha descrito en la parte media, la CPU emplea para su comunicación con el exterior un
único bus que enlaza a ésta con todos los periféricos y al mismo tiempo con la memoria. Pero
este bus único puede ser el propio bus de datos o un bus dedicado exclusivamente a la entrada y
salida de datos. Veamos como funciona cada uno de ellos.
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CON BUS DE ENTRADA/SALIDA
Empleando un bus especializado de entrada/salida, las transferencias de datos pueden realizarse
sobre un registro de la CPU o sobre la memoria principal. En cualquiera de los dos casos el bus
puede estar compuesto por dos conjuntos de hilos: uno por el que se transfieren los datos y otro
por el que se transfieren las direcciones y señales de control. También puede estar compuesto por
un único conjunto que se emplea tanto para datos como para direcciones y señales de control. En
el caso de que el bus de entrada/salida esté conectado a la memoria principal, los hilos de datos se
conectan con la memoria de igual forma que lo hace el bus de datos del ordenador. La dirección
del periférico seleccionado se transmite sobre los hilos correspondientes del bus de entrada/salida
debiendo ésta ser reconocida por el interface asociado al periférico. El estado puede transmitirse
por hilos exclusivamente dedicados a ello o por los mismos hilos utilizados en la transmisión de
los datos. La función a realizar por el periférico se comunica al interface por otros hilos del bus
de entrada/salida.
CON BUS UNICO
Es el sistema más empleado por sistemas con microprocesador. Consiste en emplear el bus de
datos del ordenador para la transferencia de datos y estado del periférico y el bus de direcciones
para direccionar no sólo la memoria sino también los periféricos, además de transmitir las señales
de control de éstos. El primer sistema que empleó una organización con bus único fue el
miniordenador PDP-11 de Digital Equipment Corporation. Dicho ordenador apareció en 1.969 y
su fabricante lo bautizó con el descriptivo nombre de "Unibus". Este tipo de organización de
sistemas con un bus único aporta una serie de ventajas sobre la organización con bus de
entrada/salida como son, entre otras, la de permitir que se realicen transferencias entre periféricos
de forma directa y la de simplificar la estructura. También presenta inconvenientes, como es el
hecho de no poder simultanearse operaciones sobre memoria y periférico; si se dispone de un bus
independiente de entrada/salida, cuando se lanza una operación de estas características puede
inmediatamente comenzar el ciclo de lectura de la siguiente instrucción.
GESTION DE VARIOS PERIFERICOS
EI ordenador, al tener varios elementos periféricos, y como consecuencia varios controladores,
podría encontrarse en la situación de que algunos de ellos solicitaran al mismo tiempo una
interrupción a la CPU, (Central Processing Unit). Para evitar esa situación, el controlador de
interrupciones establece unas prioridades según el tipo de interrupción recibida y envía una señal
a la CPU con la petición de interrupción que coloca en primer lugar de la "cola". Cuando la CPU
recibe una señal del controlador de interrupciones, memoriza su estado actual y entra en una
rutina o programa de atención a interrupciones. Este programa suele encontrarse almacenado
dentro de una memoria de tipo ROM. Una vez dentro de la rutina de atención a interrupciones, la
CPU envía al controlador de interrupciones una señal indicándole que está lista para atender esa
interrupción. El controlador, una vez recibida la aceptación, envía a la CPU la dirección de
memoria donde se encuentra el programa que permitirá la gestión del periférico. La CPU carga el
programa a que se refiere esta interrupción y lo ejecuta. Una vez finalizada la ejecución del
programa, la CPU recupera los datos de estado en el punto en que abandonó la ejecución del
programa principal y continúa su ejecución quedando el controlador de interrupciones a la espera
de que se produzca otra petición. Mediante la lógica y control de interrupciones es posible
mejorar la gestión de transferencias de información ya que permite:
- Un mejor aprovechamiento del sistema.
- Una sincronización de los periféricos con la ejecución del proceso.
- Una respuesta rápida a un suceso externo.
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- Un alto nivel de descentralización.
TIPOS DE INTERFACES Y PROTOCOLOS
Una primera clasificación puede establecerse atendiendo a la forma de sincronización de las
señales entre el bus de entrada/salida y el interface. En este caso los interfaces pueden ser
síncronos o asíncronos. En los síncronos existe una línea de sincronización en el bus de
entrada/salida por la que se transporta de forma periódica una señal de reloj; el período de esta
señal es lo que determina el denominado "ciclo de bus". Este ciclo se ajusta en su duración de
forma que dentro de él se pueda efectuar cualquier transferencia. En cambio, en un interface
asíncrono, no existe tal señal de reloj, sino que hay una señal de demanda y otra de aceptación.
Otro criterio de clasificación atiende a la forma de comunicación entre el interface y el periférico.
Según este criterio pueden clasificarse en: interface paralelo e interface serie. En el primero los
datos se transfieren de forma que, en cada operación de entrada o salida, se transmiten grupos de
bytes (grupos de 8 bits). En cambio, en el segundo, cada dato se envía o se recibe del periférico
como una sucesión de bits. Como la conexión del interface con el ordenador a través del bus es
normalmente en paralelo, un interface serie debe incluir una serie de circuitos para que los datos
que entran en paralelo sean convertidos en datos en serie y viceversa. Generalmente, aunque no
siempre, tanto los interfaces paralelos como los serie suelen ser asíncronos. Ello es debido a que
se ofrece la posibilidad de detección en el caso que el dispositivo periférico no esté preparado,
cosa que no ocurriría si fuesen síncronos.
* EL INTERFACE PARALELO: en este interface los datos son transferidos al periférico por
unidades de información completas (generalmente grupos de bits denominados bytes) en cada
operación de salida, o leídos de él por la CPU en cada operación de entrada. El empleo más
generalizado de este tipo de interface se encuentra en las comunicaciones con impresoras o con
dispositivos externos de medida. Las dos normas de mayor difusión e interfaces paralelos son:
- IEEE 488: Interface paralelo de uso general pero con un mayor empleo en conexión para
aparatos o instrumentos de medida.
- CENTRONICS-LIKE: Interface paralelo para la conexión con impresoras.
* EL INTERFACE SERIE (O SERIAL): la entrada de información en este tipo de interfaces,
al estar conectados al bus de entrada/salida, se realiza de forma paralela: 8 hilos de datos por los
que viaja cada uno de los bits que componen el dato. Dentro del interface estos 8 bits que entran
a la vez son convertidos en una sucesión de bits a los que se suman otros generados por el propio
interface para:
- separar cada grupo de 8 bits
- comprobar que es correcta la información transmitida (bit de control de paridad)
- indicar el final de la transmisión o recepción (bit de parada).
Este interface es menos costoso que el paralelo, pero presenta la desventaja de ser más lento. En
cambio presenta una ventaja, la de posibilitar la transmisión de información, de una forma
sencilla, a grandes distancias. Ello es debido a que los datos, transformados a sucesiones de bits,
pueden ser transmitidos por un solo hilo y, mediante el uso de módems, pueden ser transmitidos a
través de la línea telefónica a grandes distancias. Los interfaces serie más utilizados son los que
emplean el bucle de corriente y la norma RS232-C; los primeros son empleados en transmisión de
datos por teletipos y los segundos se emplean para comunicaciones entre ordenadores, conexión
con impresoras, plotters, modems, etc.
LOS SENTIDOS DEL ORDENADOR: LOS PERIFERICOS
Este título tan alegórico pretende expresar cuál es la misión de los dispositivos periféricos: la
entrada de información al ordenador y la salida de los datos procesados. Por los sentidos del
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cuerpo humano, el cerebro recibe información del entorno exterior, procesa esta información y
emite unas señales a los órganos del cuerpo para que actúen según éstas. De igual forma, la
información entra al ordenador a través de los dispositivos periféricos de entrada y el ordenador
emite sus resultados procesados a los dispositivos periféricos de salida. El dispositivo de entrada
de información más común es el teclado y los dispositivos de salida de datos más comunes son el
monitor y la impresora. Además de estos, hay otros periféricos que sirven tanto para la entrada
como para la salida de datos como las unidades de almacenamiento de datos (cintas, tarjetas
perforadas, disco magnético, disco óptico).
* EL TECLADO: mediante el teclado pueden introducirse datos al ordenador para que sean
procesados por éste según un programa establecido, o también puede programársele para que
realice las operaciones que nosotros deseemos con los datos que se le suministren. Todos los
teclados para ordenador pueden dividirse fundamentalmente en cuatro grupos de teclas:
- teclado alfanumérico
- teclado de función
- teclado numérico/cursor
- teclas especiales
El teclado alfanumérico es exactamente igual que el de una máquina de escribir convencional con
la salvedad de algunos signos ortográficos que pueden ir colocados en diferente posición según el
fabricante. Algunos de los signos que pueden cambiar de posición son los signos de
interrogación, los acentos o las comillas. El teclado de función está compuesto por 10 o 12 teclas
que suelen ir etiquetadas con F1, F2, F3, etc. Estas teclas son programables y su función cambia
según el programa que las controla. Al inicializarse el ordenador, el sistema operativo les asigna
una función, pero al ejecutarse un programa de aplicación ésta puede cambiar. El teclado
numérico/cursor se encuentra aparte del teclado alfanumérico, ala derecha de éste. Su función
principal es la de mover el cursor por la pantalla cuando el programa que se esté ejecutando así lo
posibilita (procesamiento de textos, diseño asistido por ordenador, etc.). Las teclas que lo
componen son:
-Flechas de movimiento de cursor ARRIBA, ABAJO, DERECHA e IZQUIERDA.
- PAGINA ARRIBA y PAGINA ABAJO.
- ORIGEN y FIN de línea.
- INSERTAR.
- SUPRIMIR.
Las funciones descritas son las más habituales de estas teclas, pero hay aplicaciones en las que se
les asigna una función diferente. Además del movimiento del cursor, estas mismas teclas pueden
servir como teclado numérico alternativo a las teclas de números del teclado alfanumérico. Las
teclas especiales no tienen un lugar fijo dentro del teclado, aunque su disposición dentro de éste
no difiere en gran medida de unos teclados a otros. Las funciones de estas teclas son:
- ESCAPE. Anula la operación de entrada de datos por teclado.
- BLOQUEO DE MAYUSCULAS. Una vez activada esta tecla, todos los caracteres se escribirán
en letras mayúsculas.
- BLOQUEO NUMERICO. Cuando está activada esta tecla, el teclado numérico/cursor sirve
como teclado numérico únicamente.
- BLOQUEO DE DESPLAZAMIENTO. Esta tecla detiene el desplazamiento de la pantalla o
"scrolling".
- CONTROL y ALTERNATIVO. Estas teclas se emplean en combinación con las teclas de
función y, en ocasiones, con las teclas alfanuméricas. La función que realicen dichas
combinaciones puede ser diferentes según el programa de aplicación que se esté ejecutando.
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- PAUSA. Cuando se pulsa esta tecla junto con la tecla CONTROL se provoca la detención de la
ejecución del programa y se regresa al sistema operativo. No es recomendable emplear estas
teclas cuando se está ejecutando un programa de aplicación, porque la salida del programa es
brusca y pueden perderse datos que aún no se hayan salvado.
- IMPRIMIR PANTALLA. Esta tecla hace que el contenido de la pantalla sea enviado al papel a
través de la impresora. Antes de pulsarla es necesario comprobar que la impresora está conectada
y lista para recibir datos.
* EL MONITOR: junto con el teclado, es el periférico más utilizado de todos los que componen
el ordenador. La gran utilidad del monitor es la de presentar de forma rápida tanto la información
de salida procesada por el ordenador como la introducida a éste por medio del teclado. En la
actualidad, el mercado ofrece varios tipos diferentes de monitores según el trabajo a que vayan a
ser destinados, pero pueden agruparse en dos tipos fundamentales:
- Monitor de pantalla de rayos catódicos.
- Monitor de pantalla de cristal líquido (LCD- Liquid Cristal display-).
La pantalla de rayos catódicos apareció a mediados de los años sesenta posibilitándose la
visualización de las imágenes que proporciona el ordenador. Como la permanencia de la imagen
en una pantalla es de corta duración, la información es colocada en una zona de la memoria RAM
dedicada a estos fines y el sistema renueva la imagen de la pantalla cada cierto tiempo (con un
promedio aproximado de 25 veces por segundo). Para formar la imagen se dispone de uno o
varios cañones de rayos catódicos (electrones) que mediante un sistema electromagnético
recorren la pantalla. El recorrido se realiza formando líneas horizontales paralelas que se inician
en la parte superior de la pantalla y finalizan en la parte inferior. Según el tipo de pantalla, el
número de líneas horizontales barridas puede ser de 550, 625, 800, 1024 o 2048 líneas, y la
frecuencia con que se deben barrer estas líneas es, como mínimo, de 25 veces por segundo. Este
haz de electrones atraviesa una máscara perforada e incide en una placa de elementos
fosforescentes emplazada sobre la pantalla. Al incidir el haz sobre estos elementos, emiten luz
fosforescente que es lo que el usuario ve en la pantalla. Los monitores con este tipo de pantallas
reciben la denominación del color del fósforo que las compone cuando éstos son monocromos
(normalmente en estos casos se emplea fósforo ámbar, verde o blanco). El sistema de
funcionamiento de los monitores en color es más complicado debido a que, en el mismo espacio
en que las pantallas monocromas presentan un punto de fósforo de un color, éstos deben presentar
tres puntos: rojo, verde y azul. Estos puntos han de ser lo suficientemente pequeños para que el
ojo humano no sea capaz de diferenciarlos a una distancia normal. La pantalla de cristal liquido
se emplea en ordenadores portátiles por su bajo consumo y su reducido tamaño y peso. El
funcionamiento de una pantalla de cristal líquido está basado en la capacidad del cristal empleado
de bloquear el paso de la luz cuando se le aplica una tensión y de permitirlo cuando esta tensión
no existe permitiendo la visualización de caracteres o gráficos.
* ...PERO HAY MUCHOS MAS: efectivamente, hay otros muchos más periféricos cuya
descripción y funcionamiento es motivo de posteriores capítulos. Por esa razón, a continuación
sólo nos limitaremos a enumerar algunos de ellos. Entre los periféricos de entrada podrían
incluirse el ratón, la tableta digitalizadora, el escáner, el digitalizador de imágenes, las lectoras de
códigos de barras, etc. Como periféricos de salida podemos citar la impresora, el plotter y como
periféricos de entrada/salida el modem, las unidades de almacenamiento de datos, bien de cinta
magnética, o bien de discos (flexibles, duro y ópticos). Como puede observarse, la gran variedad
de periféricos y su complejidad de funcionamiento son motivo suficiente para dedicar un capítulo
completo a cada uno de ellos.
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11. Buses y Puertos
ESQUEMA Y FUNCIONAMIENTO DE UN INTERFACE
En este apartado se describirá un interface bidireccional, es decir, para un periférico de entrada y
salida. Para la realización de una operación de entrada salida, el secuenciador de la CPU produce
una microinstrucción denominada SCC, que hace que la información que contiene el campo de
comando (CC) del registro de instrucción de la CPU se transfiera al bus de entrada/salida y a
través de éste llegue al interface. Ya dentro del interface, esta información entra en un conjunto
de circuitos lógicos que decodifican la información produciendo otras microinstrucciones (ET,
ST, o SE) y las de gobierno del periférico, según sea el comando. La dirección del periférico está
contenida en el campo de dirección (DP) del registro de instrucción. Mediante otra
microinstrucción del secuenciador (SDP) esta dirección pasará a los correspondientes hilos del
bus de entrada/salida, y a través de ellos a todos los interfaces. De todos los periféricos, sólo
deberá actuar aquel cuya dirección coincida con la contenida en el bus. Para ello cada interface
contiene un circuito detector consistente normalmente en una puerta "AND" con tantas entradas
como bits tenga la dirección, que se complementarán o no, de forma que la salida de la puerta sea
1 sólo en el caso en que la dirección depositada en el bus sea igual a del periférico. Otro
elemento del interface consiste en un registro tampón o "buffer" (T) en el que, si la operación es
de salida se carga el dato a transferir al periférico, y si la operación es de entrada se carga el dato
procedente del periférico. A cada condición de estado del interface, corresponde un elemento
biestable; estos elementos agrupados forman el registro de estado (E). Uno de los biestables,
quizás el más importante es el que indica si el interface está o no preparado para una
transferencia. Las funciones que realiza el internarse en las transferencias de datos realizadas en
las operaciones de entrada y salida son:
- Reconocer la dirección contenida en el bus de entrada/salida y activarse sólo si coincide ésta
con la periférico.
- Almacenar temporalmente los datos dirigidos procedentes del periférico, así como el estado de
éste y del propio internarse.
- En ocasiones (integrales serie), adaptar la comunicación serial con el periférico a la
comunicación en paralelo con el bus de entrada/salida.
- Generar las señales de gobierno o microinstrucciones necesarias según el protocolo.
MAS PEQUEÑOS TODAVIA
Con el descubrimiento de la tecnología del semiconductor, el tamaño de los equipos se redujo
notablemente, pero la verdadera microminiaturización de los componentes y circuitos
electrónicos no llegaría hasta la creación del primer "circuito integrado". La difusión de estos
circuitos es tal que, actualmente, ya no se fabrican elementos individuales, sino bloques de
funcionamiento cuyas partes trabajan estrechamente relacionados. La técnica parte de una placa
finísima de silicio (base material de los semiconductores), a la cual se le realiza una aportación de
átomos extraños en todos los lugares donde se desea obtener diodos o transistores. De modo
similar, se les puede dotar de resistencias y condensadores microscópicos. Tras una serie de
complicados procesos que incluyen fotografía, corrosión, difusión y vaporización, necesarios para
que funcionen los microcircuitos, se extraen las obleas de las que posteriormente se extraen los
circuitos integrados o chips tan habituales en nuestros días. Después, estos elementos se incluyen
en una placa de convexiones en la que previamente se han dispuesto los llamados zócalos, que no
son sino conectores especiales para circuitos integrados. Gracias a ellos, los chips son fácilmente
extraíbles en caso de avería, con lo que se facilita enormemente la reparación de los equipos o su
ampliación. Con los espectaculares avances de integración de los componentes y con la vista
puesta en la incipiente tecnología de los superconductores, se abre todo un abanico de
posibilidades para el futuro de los equipos informáticos.
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12. Buses y Puertos
25 VECES POR SEGUNDO
Y ¿por qué 25 veces por segundo? La respuesta es muy sencilla y radica en el ojo humano: para
que el cerebro del hombre pueda retener una imagen necesita una exposición mínima de ésta de
1/25 de segundo; si el tiempo es menor, el cerebro no es capaz de retener la imagen y no detecta
el cambio de una imagen a otra, por lo que, si la imagen se renueva a una velocidad de más de 25
veces cada segundo, el ojo humano no nota esta renovación porque no es capaz de retener las
imágenes. En cambio, si el tiempo de exposición es mayor, hay tiempo suficiente para que el
cerebro asimile la imagen y pueda notar el cambio de una imagen a otra. Este es el principio de
funcionamiento de los proyectores de películas de cine, en los que la velocidad de paso de la
película es de 25 fotogramas por segundo. Con ello el ojo humano no es capaz de retener las
imágenes fijas de cada fotograma y percibe una sensación de movimiento. Lo mismo ocurre con
el barrido de la pantalla. Si hay menos de 25 barridos por segundo, en la pantalla se nota un
parpadeo muy desagradable.
INTERFACES SINCRONO Y ASINCRONO
EI protocolo empleado, de forma genérica, por un interface y bus síncronos en una operación de
entrada comienza cuando el reloj envía un pulso por la línea de sincronización del bus. En ese
mismo momento el secuenciador de la CPU envía la dirección del periférico por las líneas de
dirección del bus y el código de comando por las líneas de comando del bus al interface. Estas
señales se propagan por el bus con una velocidad que depende de sus características físicas. Por
ello el período de tiempo comprendido entre el primero y el segundo pulso del reloj debe ser lo
suficientemente largo como para permitir que la información llegue al interface. En un segundo
pulso del reloj, el interface realiza la extracción del dato contenido en su buffer y lo deposita en
los hilos de datos del bus de entrada salida. Del mismo modo que hay un retardo en la llegada de
la microinstrucción al interface, también lo hay en la llegada del dato a la CPU, por ello debe
existir otro período de tiempo entre el segundo y tercer pulso de reloj lo suficientemente largo
para que pueda realizarse la operación. Este tercer pulso de reloj determina el momento en que se
carga el dato en el registro acumulador de la CPU. El protocolo de transferencia de datos
empleado por un interface y un bus asíncrono no emplea señales del reloj. En su lugar, emplea
unas señales de demanda y de aceptación de demanda. El proceso es el siguiente: la CPU pone,
en un momento T0, el código de comando sobre las líneas de comando del bus y la dirección del
periférico sobre los hilos de dirección. Una vez hecho, espera un tiempo (T0-T1)para poner sobre
el hilo de sincronización la señal de "DEMANDA" (DEM). El motivo por el que existe este
retardo no es otro que para evitar las posibles diferencias de retardo entre los diferentes hilos del
bus. Si la señal de DEMANDA se pusiera sobre el hilo de sincronización del bus al mismo
tiempo que la dirección, podría ocurrir que llegara antes la demanda que la dirección a un
interface direccionado en una operación anterior, la cual se sentiría aludida de forma errónea.
Tras otro retardo por motivos de propagación (T1-T2), cuya duración depende de la distancia
entre los puntos de conexión de la CPU y del interface al bus, la señal llega al interface. Este
responde inmediatamente con una señal de "ACEPTACION DE DEMANDA" (ADEM) y
deposita el dato almacenado en el registro buffer sobre los hilos de datos del bus de entrada
salida. En el instante T3 la señal de ACEPTACION DE DEMANDA llega a la CPU, pero ésta
espera un nuevo intervalo de tiempo (T3-T4), porque puede que el dato llegue algo más tarde.
Una vez transcurrido este tiempo el dato se introduce en el registro acumulador de la CPU y
desaparece la señal de DEMANDA, pero no desaparece todavía la actividad del direccionamiento
del periférico debido a que es necesario que la CPU se asegure de que la señal de DEMANDA es
cero en todos los interfaces antes de que empiece a cambiar el estado de los hilos de dirección.
Una vez finalizado e! direccionamiento del periférico, el interface finaliza las señales de
ACEPTACION DE DEMANDA y la operación carga de datos en el buffer. Los interfaces
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13. Buses y Puertos
síncronos son más sencillos, pero existe el inconveniente de que la CPU no es capaz de
comprobar si el interface ha respondido o no. Esto supone que tras el tercer pulso de reloj lo que
hay sobre los hilos de datos del bus de entrada/salida es el dato de entrada, o que el dato de salida
ha sido recibido por el periférico. Sin embargo, con el sistema asíncrono existe la posibilidad de
detección de fallos del interface. Cuando la CPU emite la señal de DEMANDA, espera la
recepción de la señal de ACEPTACION DE DEMANDA; si esta señal no llega transcurrido un
determinado período de tiempo, significa que algo ha fallado interrumpiendo la CPU el proceso.
El sistema asíncrono es el más utilizado, aunque también se emplean sistemas intermedios entre
el síncrono y el asíncrono.
Algo de Historia
BUSES
Las tarjetas de expansión se conectan a la CPU, memoria y demás, y lo hacen a través de un
conector standard. En primera instancia se lo denominó OMNIBUS porque daba acceso a todos
los circuitos importantes de la computadora. Después se lo recortó a BUS. Se ven en cantidades
de 5 a 8 en cada equipo y con diversa arquitectura. El bus de datos es el camino por donde el
procesador transporta los datos a los dispositivos de entrada y salida, pero los datos no sirven de
nada si no se establece un destino. Para cumplir con ese objetivo aparece el bus de dirección.
Otro más es el bus del sistema o bus de control, que se encarga de administrar la forma en que
serán encargados los procesos a llevar a cabo. Por ejemplo : Administrar si se escribirá a la
memoria o se tomará un de la misma para llevarlo a un dispositivo de salida. Hay varios
componentes que forman el controlador del bus y se encarga de administrar de manera eficaz
todos los conductores que lo conforman. Su función es similar a la de un agente de tránsito :
tratará de dirigir a los datos por el camino correcto para que evitar cualquier tipo de choque.
Diferentes Ranuras de Expansión
Las ranuras de expansión son conectores que se encuentran sobre el motherboard y que se
conectan con el sistema de bus. En éstas se conectan las placas adicionales.
También conocidas como slots de expansión. Tienen diferentes longitudes. Las más pequeñas son
de 8 bits, otras más largas son de 16 bits, que están formadas por un slot de 8 bit más un parche.
Otros poseen un parche más, que los habilita a trabajar con 32 bits. Mucho más tarde apareció el
bus PCI de 64 bits.
PRIMER BUS DE PC
Constituidos en ranuras de 62 líneas de las cuales 8 eran de datos, porque estaban basados en el
8088 cuya ruta de datos es de 8 bits. Significa que este bus es de 8 bits de ancho. Las ranuras que
tienen este bus se llaman ranuras de 8 bits.
EL BUS AT ( ISA = Industrial Standard Architecture - Arquitectura standard de la Industria )
Se podría haber diseñado una AT con bus de 8 bits, pero hubiera sido lamentable. Se creó el bus
de 16 bits, que son los tradicionales de 8 bits más una extensión para los 8 bits restantes y unas
cuantas funciones más. Las tarjetas de 8 bits pueden ocupar perfectamente estas ranuras, aunque
se dejaron ranuras de 8 bits para poder instalarse placas de 8 bits con “falda”. Este bus de 16 bits
se denominó ISA. La velocidad de este bus era buena pero arriba de los 10 Mhz se volvía
intrabajable, por el ruido que podía afectar la transmisión. Entonces ¿Como es que las
computadoras hablan de otras velocidades?. Bueno, se fijó una velocidad para el bus menor, con
lo cual se eliminan conflictos pero en detrimento de la velocidad. Hay casos en que si falla una
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14. Buses y Puertos
tarjeta su reconocimiento, rearrancar sin turbo podría permitir su funcionamiento. El primer
sistema de bus constaba de 62 líneas de comunicación o conectadores en una ranura corta, que
aceptaba 8 bits de datos y 20 bits de dirección, ya que el procesador 8088 tenía la misma cantidad
de bits. Solamente 8 de esos 62 conectores eran de datos y otros 20 formaban el bus de dirección.
El Bus Isa de 16 Bits
Más tarde nace el bus AT, que expande el sistema de bus original hacia un ancho de datos de 16
bits y 24 bits de direccionamiento. Al ser una expansión del bus anterior, es compatible con las
placas de 8 bits, con una ranura de expansión idéntica, pero con el agregado de otra más con los
conectores de datos y dirección Adicionales para alcanzar los nuevos valores. Cuando los buses
tenían velocidades bajas, podían trabajar a la misma velocidad que el procesador, pero a medida
que fue aumentando dicha velocidad surgieron problemas para trabajar con un sistema de bus a la
misma frecuencia. Es por eso que Compaq introduce su bus AT de 12 MHz. Todos copiaron su
idea y así nació el estándar de 16 bits, que se denominó ISA (Industrial Standard Arquitecture –
Arquitectura Industrial Estandarizada ).
EISA ( ENHANCED ISA )
En 1.988 surge el bus EISA (Enhanced Industrial Standard Arquitectura – Arquitectura industrial
estandarizada y ampliada). Este bus ya está normalizado y es una ampliación del bus ISA de 16
bits. En un bus con un ancho de datos de 32 bits y con soporte mastering y configuración por
software. Tiene total compatibilidad con el bus ISA. La frecuencia de reloj sigue siendo de 8
MHz, pero al tener un ancho de datos mayor, adquiere una capacidad de transferencia de datos de
33 megabytes por segundo, más del cuádruple que el ISA de 16 bits. Semejante velocidad de
transferencia de datos por segundo es suficiente para las placas de red(actualmente Fast Ethernet
logra una velocidad de 100 Mbps = 15 MBps, por lo que no sobrepasa la tasa de transferencia de
EISA) y placas controladoras de discos rígidos, ya que hay pocas que pueden llegar superar dicha
transferencia de datos sin buffers o memorias caché de varios megabytes incorporados en la
controladora. Una mayor transferencia de datos puede ser aprovechada por una tarjeta de video
acelerada. Si queremos disponer de una estación gráfica extremadamente rápida, tenemos que
considerar un sistema basado bus local o PCI, ya que ofrecen mayor velocidad de transferencia de
datos. Estos dos últimos sistemas están reemplazando al viejo EISA.
• 32 bits
• bus mastering
• más silenciosos, sus señales son menos susceptibles al ruido
• configuración a través de programas
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15. Buses y Puertos
• más veloces (20 Mhz)
Los Buses de 32 Bits
Con la llegada de los procesadores de 32 bits empezaron a aparecer ranuras para trabajar con el
nuevo ancho de datos, pero no eran estándar y cada fabricante lo adaptaba a su manera. De esa
forma, se conseguían placas para esos conectores directamente de los fabricantes de motherboard,
limitando las posibilidades de aplicación. Era necesario una normalización, con lo buses Micro
Canal (MCA) y EISA. Más tarde se desarrollaron el VESA Local Bus 1.0 y el PCI 1.0.
El Bus MCA
En 1.987 IBM desarrolla el bus MCA (Micro Channel Architecture – Arquitectura Microcanal)
con el fin de acelerar la transferencia de datos y disminuir los niveles de ruido en sus equipos
PS/2. Consiste en un sistema de canalización de datos, en el que se activan canales a medida que
se desea transmitir datos y se transportan por éstos hacia el destinatario, encargándose de esta
tarea el sistema control de bus.
Bus Mastering o Multiusuario
En las PC con un procesador, el bus es controlado por las acciones de éste. Pero en PC con varios
procesadores, en las cuales cada uno de ellos se encarga de controlar tareas específicas, sería
conveniente que todos los procesadores se comuniquen entre sí. Algo muy fácil de implementar
en un bus ISA convencional. Los buses MCA y EISA soportan esta capacidad de posibilitar el
acceso a varios prosadores a un mismo bus. Si el dispositivo que toma el control del mismo tiene
la capacidad suficiente para controlar el bus, no va a quitarle tiempo al procesador.
El Bus Local
Se llama bus local a cualquier sistema de bus que permita que los dispositivos conectados a éste
trabajen a velocidad de reloj alta como la velocidad externa del reloj del microprocesador. En
una PC basada en el bus ISA, la CPU necesita dos caminos electrónicos para transportar la
información: el bus local y el bus de expansión. Los componentes del bus local trabajan a la
misma velocidad que lo hace el procesador externamente y con el mismo ancho de datos. Los
motherboards basados en implementaciones de bus local (PCI o VESA) permiten la conexión de
dispositivos al bus local del CPU, como por ejemplo la tarjeta gráfica, placa controladora de disco
y la tarjeta de red.
VESA LOCAL BUS ( Video Electronic Standard Association ) ( VLB )
Los primeros bus locales no eran estandarizados y las expansiones con esta arquitectura las
fabricaba el mismo fabricante de placa madre, por ello resultaba conveniente comprar lo que
hubiere para cada placa madre al momento de comprar la placa madre. Inicialmente estas
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16. Buses y Puertos
expansiones eran para memoria con mayor velocidad de acceso. Posteriormente, los VLB se
estandarizaron para su aplicación en video y controladores de discos.
• Originalmente para mayor velocidad para tarjetas de memoria.
• Sin configuración por programas
• Sin bus mastering
• Con puentes o dips
• más veloces (33 Mhz)
VESA Bus Local (VL-Bus Versión 1.0 y 2.0)
En un estándar de bus local introducido en 1.993 por un grupo de fabricantes Video Electronic
Standards – Asociación de estándares de video eléctrico. Este sistema de bus posibilita la
conexión de un máximo de tres dispositivos al sistema de bus local de la CPU, es decir, que
trabajarán a la misma velocidad que la velocidad externa del procesador. Esto quiere decir que
aparecen en la motherboard tres conectores ISA con el agregado de un conector de 32 bits similar
al MCA en la línea con el mismo. Esto significa que si no se utiliza un conector de VL-Bus, éste
puede utilizarse para conectar una tarjeta ISA sin problemas de incompatibilidad. Las placas
típicas para VL-Bus se conectaban en el conector de 112 pines estilo MCA en un externo y en el
conector ISA en el otro externo. La parte conectada a ISA maneja el acceso directo a memorias
(DMA) y el acceso a las interrupciones, direcciones de puertos y líneas de alimentación. Mientras
que el conector MCA brinda una línea de datos rápida de 32 bits. El VL-Bus tiene capacidades
mastering al igual que el EISA y MCA. Solamente los sistemas basados en 486 se beneficiaron
del VL-BUS. Se desarrollaron muchas tarjetas de video y controladoras de discos rígidos basado
en VL-BUS, Por lo cual podemos decir que el estándar se había aceptado en su momento, pero
luego PCI lo eclipsó por completo.
PCI ( Peripheral Component Interconnect )
Fue creado por la empresa INTEL. VLB en cierta forma perjudica en lugar de mejorar si se
compara con los beneficios de EISA. Vuelve a quedar la CPU a cargo de cada transferencia,
produciéndose un cuello de botella.
• PCI con su nueva arquitectura presenta :
• Ruta de datos más ancha, bus de 64 bits
• Da soporte a ruta de datos de 32 bits, (p/486 de alto rendimiento)
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17. Buses y Puertos
• Mayor velocidad (desde 66 Mhz en adelante)
• Compatibilidad (los chips que administran PCI, también pueden administrar ISA y EISA)
• Bus Mastering
• Configuración por programas (sin puentes ni dips)
PCI ( Versión 1.0, 2.0 y 2.1 )
Este sistema de bus local fue diseñado por Intel como base de sistema de bus para el Pentium.
PCI ( Peripheral Component Interconnect – Interconexión de componentes Periféricos ) fue
diseñado para acomodar procesadores más rápidos sin necesidad de actualizar constantemente los
dispositivos y rediseñarlos. La arquitectura de bus local es un puente entre el bus local y la CPU
con buffer (memorias temporarias) FIFO (first in, first out – el primero que entra, el primero que
sale). Intel lo denomina un bus intermedio porque está diseñado para desacoplar la CPU del bus
de expansión mientras se mantiene un ancho de datos de 32 o 64 bits y una velocidad de 33 MHz
para comunicarse con los dispositivos. El diseño de PCI requiere que los dispositivos devuelvan
estados de configuración al controlado, lo que significa un rediseño de los chips utilizados en
tarjetas para otros sistemas de bus. También utiliza le técnica de multiplexado para enviar más de
una información en un solo canal eléctrico, con el beneficio de la reducción de pines necesarios
para comunicarse con los chips y una posible reducción en el costo de producción de los mismos.
Este sistema introducido con las primeras PC basadas en el Pentium y se transformó rápidamente
par los siguientes microprocesadores, como Pentium MMX, el Pentium II y III, el Celeron, el K6
y el K7, entre otros. También formó parte de los sistemas 486DX4 de Intel, además de los que le
siguen al Pentium. Su rendimiento es similar al VL-Bus: la máxima transferencia de datos es de
1332 megabytes por segundo y 33 MHz, y con su implementación en 64 bits ha logrado
convertirse en el nuevo estándar. La especificación 2.1 de bus local PCI no incorpora novedades
en cuanto a la velocidad como sí lo hizo la versión 2.0 comparada con la primera, sino que
completa nuevos modos de comunicación de los recursos utilizados por las tarjetas conectoras al
bus y un mecanismo de identificación de las mismas mejorado con respecto a la versión anterior
para ofrecer mayor compatibilidad con el estándar Plug & Play. Además, esta última versión está
preparada para rendimiento del agregado y la remoción de las tarjetas en caliente, se decir,
mientras la PC se encuentra encendida. Aunque el sistema completo debe estar preparado para
soportar esta operaria y la función cumplida por la tarjeta debe justificar su adhesión a esta nueva
modalidad de enchufar y listo.
ISA EISA MCA VL-Bus PCI
Velocidad 8 8 10 o 16 33 o 10 (v 1.0) 33
máxima (MHz) 50 (v 2.0)
Ancho de bus (bits) 16 32 32 32 32 (v 1.0)
64 (v 2.0)
Transferencia 8 33 40 133 (33MHz) 132 (32 b)
máxima 148 (40MHz) 264 (64 b)
(MB/seg.) 267 (50MHz)
Fecha de 1.984 1.988 1.987 1.993 (v 1.0) 1.993 (v 1.0)
aparición 1.994 (v 2.0) 1.994 (v 2.0)
1.997 (v 2.1)
PCMICIA (Personal Computer Memory Card Industry Association)
Básicamente se fabrica este bus para equipos portátiles.
Primero se fabrica para ampliación de memoria (Tipo 1 - 3,3 mm por 68 patas), luego para
modems (Tipo 2 - 5 mm, acepta la ranura las tarjetas de Tipo 1) y finalmente para discos duros
(Tipo 3 - 10,5 mm) como interfase para discos duros removibles. Características:
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18. Buses y Puertos
• Instalación al vuelo (sin apagar el equipo)
• No soporta bus mastering ni DMA
• Configuración por programas
• Por su tecnología una PC podría tener hasta 4080 ranuras de este tipo
• Ruta de datos de 16 bits
• 33 Mhz de velocidad
• Bajo consumo de energía
Tipos de Slots para distintos Buses :
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19. Buses y Puertos
USB - BUS SERIAL UNIVERSAL
INTRODUCCION.- Cada cierto tiempo dentro del mundo de la computación se dan cambios realmente
importantes, cambios que de cierta forma abren nuevos horizontes y mayores posibilidades. Es cierto que
inicialmente es algo molestoso tener que adecuarse a las nuevas tecnologías, pero como todo cambio en
computación e informática, el usuario es siempre el más beneficiado. Algunos cambios relativamente
recientes han sido la introducción de los procesadores Pentium, Pentium Pro
y actualmente el Pentium II; por el otro lado, la arquitectura PCI ha
revolucionado de gran manera la velocidad de las computadoras; los modems
de 33.6Kbps permiten mejores tiempos en el acceso a Internet, etc. De todos
estos y algunos otros quien sabe el Pentium II es la mayor novedad, porque
corta el lazo de la expandibilidad o actualización que brindaban las tarjetas
madres con un zócalo para el procesador estándar como el Nº 7 de la Intel,
ahora el nuevo zócalo UNO (Slot One), deja de ser compatible por completo,
eso significa no poder cambiar un procesador de la línea Pentium MMX a un
Pentium II. Que este preámbulo nos sirva para presentar a una de las
mayores revoluciones en la computación, una nueva tecnología que dejará completamente en el olvido la
forma de interconectar periféricos a las computadoras, la expandibilidad, la sencillez de configuración y
uso del hardware: El Bus Serial Universal - USB.
Ya desde hace más de un año atrás las empresas de noticias e investigación hablaban concentradas sobre
este tipo de bus, para que luego de mucho trabajo y consenso, la especificación USB Versión 1.0 esté
disponible para todas las empresas de fabricación de hardware del mundo, y por cierto estas ya se hallan
ofreciendo, y lo harán mucho más en el futuro próximo, diversos dispositivos que soportan esta
especificación.
La documentación técnica relacionada a USB es realmente abundante y de gran profundidad, no
solamente informática, sino también eléctrica, electrónica y mecánica. Sin embargo y no quepa duda
alguna al respecto, ha de llegar a estar en los oídos de todos durante este año, y particularmente el
siguiente, cuando el mercado se vea saturado de computadoras y dispositivos que soporten esta
tecnología. Por esta razón es altamente recomendable analizarla detalladamente, desde sus orígenes y la
motivación para su actual existencia.
MOTIVACION.- La motivación que ha dado origen al Bus Serial
Universal proviene de tres aspectos fuertemente interrelacionados:
1. CONEXION DE LA PC AL TELEFONO.- Creo que ya a nadie le cabe
duda que la unión entre la computación y las comunicaciones ha de ser la
base de todo tipo de aplicaciones de software y hardware en el futuro, y
que el teléfono es el accesorio más próximo a todos por el que se puede
establecer comunicación prácticamente con cualquier parte del mundo, ya
sea computadora o persona. Por ende, una nueva tecnología de transmisión
de datos debe contemplar a las computadoras y a los teléfonos como dos
elementos indivisibles y mutuamente complementarios.
2. USO SENCILLO.- La falta de flexibilidad en la reconfiguración de toda PC ha sido siempre el
enemigo de todas las personas que sin conocer mucho de computación y hardware, desearían mantener
actualizada su PC. Ciertamente hemos tenido grandes progresos en este sentido, para ello basta nombrar
los adelantos en cuanto a interfases gráficas se refiere; todos sabemos que con Windows 95 configurar
una computadora es mucho más sencillo que con el viejo DOS, y que las arquitecturas de bus nuevas
como PCI, ISA P&P y PCMCIA se han constituido en aliados importantes de todo proceso de
reconfiguración. Sin embargo no todo es autoconfigurable como lo son las tarjetas de video, las
controladoras y las tarjetas de red especialmente. Aún quedan en el mercado muchas tarjetas ISA que al
no demandar altas velocidades de transferencia de datos, son fabricadas bajo esta arquitectura para
abaratar los costos. Más aún, los puertos de la computadora seriales, paralelos y de juegos, no son tipo
P&P. Los usuarios aún tienen problemas al tener que acercarse a una tienda y solicitar un dispositivo,
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20. Buses y Puertos
para que el vendedor le pregunte se desea el mismo interno o externo, para puerto serial o paralelo, en
ISA o PCI. En fin, un serio problema cuya solución viene dada por el nuevo Bus Serial Universal.
3. EXPANSION DE PUERTOS.- Como sea actualmente las computadoras tienen un límite claro de
expandibilidad, generalmente se tienen 4 ranuras PCI, 4 ISA, 2 puertos seriales y 1 paralelo. Un problema
frecuente es contar con dos o más dispositivos que requieren del puerto paralelo: la impresora, un escáner,
un tape backup, por ejemplo. La especificación USB ataca este problema frontalmente, brindando la
posibilidad de conectar a una computadora, más de un centenar de dispositivos, cifra realmente
importante e inalcanzable (por ahora, claro). Más si hablamos que para unir un dispositivo nuevo a la
computadora no ha de hacer más falta que conectarlo a la misma, sin apagar nada, sin reiniciar el equipo,
sin abrirlo siquiera, y lo que es mejor, autoconfiguración inmediata.
Todo este bagaje de beneficios parecerían una utopía,
quien sabe un sueño pero que ya se constituye actualmente
una verdadera realidad. La especificación USB está ya en
el mercado y entre nosotros; aunque muchos no lo sepan
ya tiene el potencial USB incorporado en sus
computadoras: todos aquellos que tengan en su
computadora un BIOS de finales del año pasado o de
inicios de este, tienen un BIOS que soporta Bus Serial
Universal. Claro, poco a poco los dispositivos USB irán
copando el mercado, las empresas que venden hardware y software en Bolivia coparán sus vitrinas y
anuncios de las siglas USB. ¡Ni duda quepa!.
BENEFICIOS.- El trabajo involucrado dentro de la especificación USB es realmente completo, es un
estudio por demás minucioso que comprende aspectos tales como: arquitectura del bus, definiciones de
protocolos, tipos de transacciones, administración del bus, programación de interfases, señales eléctricas,
especificaciones electrónicas, conectores, formas de transmisión, etc. Pero todo esto se puede traducir en
beneficios tangibles para el usuario. A continuación los mismos:
- Fácil expansión de periféricos en la PC, no debe hacer falta más que conectar el periférico y emplearlo.
Ni pensar en abrir la computadora.
- Bajo costo para aplicaciones que demandan por encima de los 12Mbps, particularmente aplicaciones y
hardware multimediales: micrófonos, parlantes, teléfonos, etc.
- Soporte completo para transmisión en tiempo real de voz, audio y video.
- Flexibilidad de protocolos para transmisiones mixtas isocrónicas y asincrónicas (analizaremos el tipo de
transmisión isocrónica más adelante, ya que es el eje de transmisión del Bus Serial Universal y tiene un
nivel de conocimiento y difusión relativamente bajo dada su novedad).
- Cómoda integración de dispositivos de tecnologías y fabricantes diferentes.
- Soporte para plataformas diversas de la línea de las PC compatibles (algunos problemas para Macintosh
como lo veremos posteriormente).
- Posibilitar la producción de nuevos dispositivos capaces de aprovechar sus ventajas
En la anterior parte habíamos arrancado con uno de los temas que ha de significar una verdadera
revolución dentro del mundo de la computación. Así que durante esta segunda edición iremos
profundizando algunos aspectos relacionados al Bus Serial Universal, y dedicaremos las futuras a
completar adecuadamente todos los detalles del mismo.
AMBITO DE APLICACIÓN DEL USB.- Hasta este punto no hemos dicho claramente qué es el Bus
Serial Universal, así que de forma sencilla podemos indicar que USB es una nueva forma de interconectar
periféricos a las computadoras. Estamos hablando de dispositivos tales como: teclados, ratones, teléfonos,
parlantes, digitalizadores, modems, etc. Pero con una característica particular: todos los dispositivos
tienen el mismo conector y sencillez de conexión. Esta es una definición bastante global que iremos
desmenuzando poco a poco. Sin embargo es importante saber que el Bus Serial Universal comprende
como clientes perfectos a todos los dispositivos que requieren velocidades de transferencia bajas o
medias. Las velocidades medias dentro de este bus son del tipo isocrónicas (analizaremos este término en
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21. Buses y Puertos
su momento), y las velocidades bajas son asincrónicas. La Figura 1 muestra comparativamente una tabla
de dispositivos que se benefician con cada una de las velocidades soportadas por USB. Este bus tiene una
velocidad de rendimiento máximo que se halla rondando los 12Mbps, cubriendo las demandas de una
amplia gama de dispositivos seriales del mercado incluyendo a aquellos que requieren velocidades
importantes como los ISDN, elementos de procesamiento de imagen y video, etc.
LISTA DE CARACTERÍSTICAS
DE USB.- En la anterior edición
habíamos indicado cuáles son
algunas de las características y
beneficios de USB, sin embargo
son realmente muchas más, y
aunque algunas revisten ciertos
términos técnicos, vale la pena
enumerar todas las características
de este bus: Todos los
dispositivos USB deben tener el
mismo tipo de cable y el mismo
tipo de conector, más allá de la
función que cumplan. El detalle de
los mismos se puede observar en
la Figura 2.
Los detalles de consumo y
administración eléctrica del
dispositivo deben ser
completamente transparentes para
el usuario.
- El computador debe identificar automáticamente un dispositivo agregado mientras opera, y por
supuesto configurarlo.
Los dispositivos pueden ser también desconectados
mientras el computador está en uso.
- Deben poder compartir un mismo bus tanto
dispositivos que requieren de unos pocos Kbps como
los que requieren varios Mbps.
- Más de 127 dispositivos diferentes pueden estar
conectados simultáneamente y operando con una
misma computadora sobre el Bus Serial Universal.
El bus debe permitir periféricos multifunción, es decir
aquellos que pueden realizar varias tareas a la vez,
como lo son algunas impresoras que adicionalmente
son fotocopiadoras y máquinas de fax.
- Capacidad para manejo y recuperación de errores
producidos por un dispositivo cualquiera.
- Soporte para la arquitectura Conectar y Operar
(Plug&Play).
- Bajo costo.
Vale la pena mencionar que todos los puntos citados anteriormente no son promesas, sino características
disponible del Bus Serial Universal, es decir que los usuarios van a poder beneficiarse de absolutamente
todas estas capacidades. Es importante destacar que esta especificación y como lo veremos en el siguiente
punto, no es un trabajo superfluo, ya que ha sido estudiado hasta el detalle máximo.
RESPALDO DEL BUS SERIAL UNIVERSAL.- Creo que cuando alguien menciona la palabra Intel,
todos tienen la seguridad de estar respaldados por la empresa más grande de fabricación de
microprocesadores del mundo; el mencionar a Microsoft no es nada menos, todo el que haya tenido un
mínimo roce con computadoras conoce este nombre, y sin duda todos hemos empleado algún software
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22. Buses y Puertos
Microsoft; por su parte IBM es y ha sido siempre uno de los mayores colosos de la computación en el
mundo, especialmente en equipos grandes y de alto rendimiento; DEC - Digital Equipment Corporation
es otra de las mayores compañías del mundo que cubre muchos aspectos y
productos de la computación; Compac es una empresa cuyos productos
están distribuidos en todas partes del mundo, y varios de ellos son
reconocidos por su calidad; NEC se ha especializado en equipos de imagen
como monitores, digitalizadores y otros elementos para el diseño gráfico;
finalmente Northern Telecom es una compañía que brinda servicios de
telefonía de larga distancia, transmisión de datos por líneas telefónicas
estándar, dedicadas, satélite e ISDN especialmente en Estados Unidos y
hacia todo el mundo.
Son principalmente estas siete empresas de nivel mundial, y líderes en el
mundo de la computación las que se han unido en un gran esfuerzo, y han
dado vida finalmente al Bus Serial Universal. Con semejante respaldo, la
introducción de USB en el mercado es prácticamente un hecho, y el
conocimiento de esta tecnología es una necesidad.
USB 2.0
Intel habla de un USB de 10 a 20 veces más rápido
Intel dentro de poco anunciará una versión de su Bus de Serie Universal (USB) para los PC's
de mañana, quitando protagonismo al estándar IEEE 1394 usado en dispositivos de consumo.
Hacia la segunda mitad de este año, Intel espera sacar a la luz la especificación del USB 2.0,
una tecnología que promete de 10 a 20 veces la velocidad de la versión de 12 Mbits usada
actualmente por la compañía. Los primeros productos, posiblemente incluyendo un chipset
manufacturado por Intel, se esperan en la segunda mitad del 2000.
En este momento "de 10 a 20 veces más rápido" es una estimación de prestaciones preliminar,
no un intento de proteger información confidencial, dijo Brad Hosler, un ingeniero jefe de Intel.
Se ha fabricado un chip de pruebas fabricado para validar la aproximación. y Hosler habla de
un 90% de certeza en el que la industria sería capaz de alcanzar estas metas de prestaciones.
Los chips USB 2.0 están diseñados para permitir a los periféricos de PCs como cámaras de
videoconferencias, impresoras láser, y scanners incrementar su ancho de banda y prestaciones
a nivel general. Por ejemplo, las cámaras de videoconferencia están limitadas a 25 imágenes
por segundo y generan una imagen menor a la de pantalla completa, un problema que puede
ser resuelto por la nueva especificación, dijo Hosler.
El trabajo en la especificación USB 2.0 continúa la decisión de Intel del pasado año para
eliminar progresivamente el interfaz IEEE 1394 de sus chipsets, lo cual es justificado por la
compañía diciendo que el 1394 no cumple la garantía de integración esperada. De todas
formas, Intel ha permitido el uso de chips fabricados por terceros para las placas base de PCs.
De acuerdo con Patrick Gelsinger, un vice presidente ejecutivo y director general del Grupo de
Productos de Escritorio de Intel, la conexión IEEE 1394 es apropiada para un mercado
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23. Buses y Puertos
concreto, la conectividad "audio-visual", pero no para conectar como forma general los
dispositivos de PC, dijo en una entrevista.
Tanto Gelsinger como Hosler dicen que el interfaz será diseñado para reemplazar el pequeño
mercado del interfaz SCSI, por ejemplo, como una opción de mayores prestaciones para la
unidad de discos removibles ZIP de Iomega. El estándar USB 2.0 satisfará las demandas de
este tipo de almacenamientos, dijo Hostler, aunque no especificó cómo la conexión coexistirá
con los estándares ATA de 33 Mb. y el inminente de 66 Mb. actualmente usados en los
principales controladores de almacenamiento.
Los productos compatibles con USB 2.0 pueden sólo necesitar el chip adicional y usar los
mismos cables y el conector de los antiguos dispositivos USB, los cuales son manufacturados
basados en la actual especificación versión 1.1. La versión 1.1 también puede ser revisada
para el soporte de funciones de ahorro de energía, añadió.
EL IEEE
Que es el IEEE ?
El INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERING ( IEEE )
es una sociedad profesional técnica, que busca el avance de la teoría y práctica de las
ingenierías en electricidad y electrónica y sus respectivos artes y ciencias, incluyendo
los campos de potencia, comunicaciones, computación y ramas de ingenierías
vinculadas.
Los objetivos abrazan todo el espectro de la ingeniería, esto es: la investigación y el
desarrollo, el diseño y la producción, pruebas, instalación, operación y servicio.
El IEEE tiene conformadas al menos 35 Sociedades y Divisiones organizadas en disciplinas comunes, por
mencionar algunas: Aerospace and Electronic Systems, Computers, Power Electronics, Robotics and
Automation, etc. Estas Sociedades pueden tener Capítulos (Chapters), los que se organizan por áreas
geográficas en las cuales puede darse una relación casi diaria de los miembros por estar muy cercanos.
Una importante tarea del IEEE está relacionada con las actividades educacionales, participando en el
mantenimiento y mejoras de los sistemas de educación que preparan a los individuos para entrar en la
profesión y proporcionando a los estudiantes, a través de la ramas estudiantiles, de un mecanismo
participativo para el desarrollo de su personalidad y capacitación técnica en su carrera.
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24. Buses y Puertos
IEEE 1394 Firewire
El nuevo bus para ordenadores, que permitirá conectar 63 dispositivos como
discos duros, y lo que es mejor: vídeos, televisores, cámaras... todo a una
velocidad entre 100 y 400 Mbits por segundo (25
Mbytes/s)
Uno de los principales propósitos de este artículo es dar a conocer
la tecnología que rondará por nuestros ordenadores en los
próximos meses. Muy poca gente conoce las especificaciones técnicas, o, sin ir más lejos, ni le
suena el número de 1394. No existe casi información disponible dónde buscar, por lo que no
les falta razón. Pero para eso está el WEB de Duiops, para arrojar un poco de luz sobre todas
las inminentes tecnologías.
El IEEE 1394, que se dio a conocer debido sobre todo a la lista de tecnologías contenidas en
Windows 98, es un nuevo bus que permite conectar hasta 63 dispositivos con una velocidad de
datos media-rápida. En el fondo es similar al USB, pero, como verás más adelante, tiene
diferencias tanto en aplicaciones como en prestaciones. No se harán competencia uno con otro
y convivirán pacíficamente en un mismo ordenador.
Lo mejor de todo es el tipo de cosas que se pueden conectar. Éstas incluyen discos duros,
DVD-ROMs y CD-ROMs de alta velocidad, impresoras, escáneres... y la novedad: cámaras de
fotos digitales, videocámaras DV, televisiones... Todo esto último es un nuevo hardware que se
está fabricando ya. De hecho, ya hay disponibles muchos elementos. Gracias al 1394, se
podrán conectar cámaras digitales y de DV sin la necesidad de incómodas tarjetas que vienen
opcionalmente con estos aparatos.
Y ahora, te preguntarás cómo se conecta todo esto al ordenador. Por el momento, se hará con
controladoras PCI, y en este artículo os comentamos dos: la Adaptec AHA-8940 y 8945. La
diferencia estriba en que la primera soporta 1394 solamente, y la segunda tanto 1394 como
Ultra Wide SCSI-3. Por tanto, el 1394 está a la vuelta de la esquina, más pronto que lo que
todos creemos.
Y para terminar esta introducción, os mostraremos el cable y el conector que se usa.
Curiosamente, este último está basado en el que se usa para conectar dos Game Boy.
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25. Buses y Puertos
1394 vs. USB
Mucha gente confunde el 1394 y el Universal Serial Bus (USB). Es incomprensible. Ambos son
tecnologías que persiguen un nuevo método de conectar múltiples periféricos a un ordenador.
Ambos permiten que los periféricos sean añadidos o desconectados sin la necesidad de
reiniciar. Ambos usan cables ligeros y flexibles con un empleo sencillo, y conectores duraderos.
Pero allí terminan los parecidos. Aunque los cables de 1394 y USB pueden parecer a la vista
los mismo, la cantidad de datos que por ellos transcurre es bastante diferente. Como muestra
la tabla de abajo, la velocidad y la capacidad de transferencia marca la principal distinción entre
estas dos tecnologías:
IEEE 1394 Firewire USB
Número máximo de dispositivos 62 127
Cambio en caliente (agregar o
quitar dispositivos sin tener que Sí Sí
reiniciar el ordenador)
Longitud máxima del cable entre
4,5 metros 5 metros
dispositivos
Velocidad de transferencia de
200 Mbps (25 Mb/s) 12 Mbps (1,5 Mb/s)
datos
400 Mbps (50MB/s)
Tipos de ancho de banda 800 Mbps (100MB/s) Ninguno
1 Gbps+ (125MB/s+)
Implementación en Macintosh Sí No
Conexión de periféricos interna Sí No
- Videocámaras DV - Teclados
- Cámaras digitales de alta - Ratones
resolución - Monitores
- HDTV (TV de alta definición) - Joysticks
Tipos de dispositivos
- Cajas de conexiones - Cámaras digitales de baja
conectables
- Discos duros resolución
- Unidades DVD-ROM - Unidades CD-ROM de baja
- Impresoras velocidad
- Escáneres - Módems
Hoy por hoy, el 1394 ofrece una transferencia de datos 16 veces superior a la ofrecida por el
USB. Y se ampliará en los próximos meses. Eso es porque el USB fue diseñado para no
prevenir futuros aumentos de velocidad en su capacidad de transferencia de datos. Por otro
lado, el 1394 tiene bien definidos otros tipos de ancho de banda, con velocidad incrementada a
400 Mbps (50 MB/s) y posiblemente 800 Mbps (100 MB/s) esperado para 1998, y 1 Gbps+
(125 MB/s) y más allá en los próximos años. Tantos incrementos en la capacidad de
transferencia de datos serán requeridos para los dispositivos que la requieren, tales como
HDTV, cajas de mezclas digitales y sistemas de automatización caseros que planean
incorporar interfaces 1394.
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26. Buses y Puertos
Todo esto no significa que el 1394 gane la "guerra" de interfaces. No hay necesidad de ello. La
mayoría de los analistas industriales esperan que los conectores 1394 y USB coexistirán
pacíficamente en los ordenadores del futuro. Reemplazarán a los conectores que podemos
encontrar hoy en las partes de atrás de los PC's. USB se reservará para los periféricos con un
pequeño ancho de banda (ratones, teclados, módems), mientras que el 1394 será usado para
conectar la nueva generación de productos electrónicos de gran ancho de banda.
Análisis de algunas controladoras
AHA-8940, Adaptador PCI 1394®
Características principales
• Incorpora el chipset AIC-5800™ para 200 Mbps
• Software 1394Soft™ para Windows® 95, Windows NT™, Mac
OS™ y WDM (Windows Driver Model)
• Tres conectores 1394 de 6 pines
• Administra corriente al bus 1394
• Compatible IEEE-1394 y PCI 2.1
• Rigurosas pruebas de compatibilidad
Introducción
El adaptador Adaptec® AHA-8940 trae la tecnología 1394 de altas prestaciones a los sistemas
PCI. Basado en el chipset Adaptec AIC-5800, el adaptador AHA-8940 es completamente
compatible con la especificación IEEE 1394 y PCI 2.1. El adaptador puede conectar un máximo
de 63 dispositivos y soporte velocidades hasta 200 Mbps (25 Mb/s)
Beneficios clave
Rápida transferencia de datos
El corazón de la AHA-8940 es el chip controlador de conexiones 1394 Adaptec AIC-5800. Este
chip tiene integrado un bus PCI y soporta ratios de transferencia 1394 de 100, 200 y 400 Mbps
(12'5, 25 y 50 Mb/s). También incorpora el chip PHY (interfaz física) AIC-5800 de 200 Mbps
que posee tres conectores 1394 de 6 pines.
Soporte de conexión para dispositivos DV (Vídeo digital)
Con la AHA-8940 puedes transferir vídeo y audio digital de videocámaras DV a tu ordenador.
Esta transferencia mantiene la integridad de los datos digitales por utilizar las características
síncronas del 1394 para asegurar la entrega garantizada de algunos datos críticos para evitar
pérdida de frames y mantener una perfecta sincronización del sonido. Un elemento clave de
esta características es el software de codificación de Adaptec DVSoft™.
Completo soporte de sistema operativo
Los controladores del 1394Soft de Adaptec están disponibles para los entornos operativos más
populares:
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27. Buses y Puertos
1394Soft para Windows 95 y Windows NT es un conjunto de drivers, cuya interfaz permite
aplicar el chipset AIC-5800. El soporte de videocámaras DV para 1394 se consigue con los
controladores I/O de Adaptec y el software de codificación DVSoft, el cual está implementado
en el codificador estándar de Video for Windows.
1394Soft para Macintosh® es una familia de drivers cuya interfaz tiene la arquitectura de la
librería de servicios 1394 de Apple®. Las aplicaciones de vídeo integran los controladores de
DV de 1394 a través del Componente Digitalizador de Vídeo (vdig) del 1394Soft de Adaptec y
del codificador DVSoft el cual está implementado como un componente estándar de QuickTime
1394Soft para WDM es un conjunto de drivers que tienen la interfaz de Bus Class 1394 de
Microsoft, e incluyen un controlador minipuerto para el chipset AIC-5800. Los controlares de
clase DV tienen la interfaz del Streaming Class Driver de Microsoft y provee un soporte para
controladores de DV como cámaras digitales y grabadoras de vídeo. En el entorno WDM, el
codificador DVSoft de Adaptec está implementado cono un filtro de ActiveMovie para la
integración con las aplicaciones para ActiveMovie.
Administra potencia a dispositivos 1394
La AHA-8940 incluye conector de entrada de corriente que puedes conectar a la fuente de
alimentación del sistema. Administra hasta 15 watios de potencia en el bus 1394, para proveer
potencia para los periféricos 1394 como cámaras.
Kit para el desarrollador disponible
Adaptec ofrece un Kit para el desarrollador que incluye la AHA-8940 y una selección de
ejemplos de aplicaciones y un código fuente para el desarrollo de aplicaciones personalizadas.
El soporte de desarrollo se provee vía e-mail y un sitio web dedicado al desarrollo de 1394.
Compatibilidad y calidad del producto
La reputación de Adaptec para las rigurosas pruebas de compatibilidad es bien conocida a lo
largo de la industria. El adaptador AHA-8940, como todos los adaptadores Adaptec, está
probado ampliamente con un gran número de sistemas basados en PCI. La facilidad de
fabricación de Adaptec ha ganado la certificación ISO-9002. Este estándar internacional
certifica un acuerdo con un alto nivel de calidad en la producción, probado y servicio.
Especificaciones técnicas:
Bus utilizado:
PCI (compatible 2.1)
ICs:
Chip de conexiones PCI AIC-5800 (AIC-5800 de Adaptec a 400 Mbps)
PHY de tres puestos AIC-5800 (21S750PFC de IBM a 200 Mbps)
Capacidad de transferencia de datos:
200 Mbps (25 MB/s)
Dispositivos soportados:
Hasta 63 dispositivos de ordenador y de electrónica de consumo.
Soporte de sistema operativo:
Windows 95, Windows NT (3.51 y superior), Mac OS (Requiere Extensión Apple 1394) y
WDM
Características 1394:
Transferencia de datos síncrona y asíncrona
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28. Buses y Puertos
Protocolo de control de funciones (FCP)
Protocolo de gestión de conexiones (CMP)
Conectado en caliente
Administra 15 watios de potencia al bus 1394.
Conectores internos:
1 conector 1394 de 6 pines
1 conector de entrada de corriente de 4 pines (estilo disquetera)
Conectores externos:
2 conectores 1394 de 6 pines
Especificaciones físicas y ambientales
Altura:
2,4 pulgadas
Longitud:
4,7 pulgadas
Temperatura de funcionamiento normal:
5 °C a 55 °C
Máxima temperatura:
0 °C a 70 ° C
Humedad de operación:
20% a 90% no condensado
Voltaje de operación:
5 voltios +/- 5%
MTBF:
Ratio de fallos de la unidad:
2,016.2545
MBTF de la unidad:
495, 969.1
Porcentaje de contribución MTBF:
100.0
AHA-8945 - Adaptador PCI combinado 1394® y Ultra Wide SCSI
Características principales
• Conecta múltiples dispositivos 1394 y SCSI a un único adaptador
• Ahorra un slot PCI
• Velocidad de trasferencia de datos 1394 hasta 200 Mbps (25
Mb/s)
• Velocidad de transferencia de datos Ultra Wide SCSI hasta 40
Mb/s
• Soporte de software para Windows NT™, Windows® 95 y Mac OS™
• Rigurosas pruebas de compatibilidad 1394 y SCSI.
Introducción
El adaptador Adaptec® AHA-8945 conecta tanto periféricos SCSI de altas prestaciones como
productos de electrónica de consumo para 1394 a tu ordenador usando sólo un slot PCI. El
interfaz SCSI de la AHA-8945 permite una cadena hasta de 15 dispositivos SCSI a velocidades
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29. Buses y Puertos
hasta 40 Mb/s, y su interfaz 1394 conecta un máximo de 63 dispositivos hasta 200 Mbps (25
Mb/s).
Beneficios Clave
Conserva un valioso Slot PCI
Los PCs y los ordenadores Macintosh® contienen un limitado número de slots PCI y cada vez
se enchufan más tarjetas. Por combinar interfaces 1394 y SCSI en una única tarjeta basa en
PCI, se ahorra un slot para otros usos.
Conexión a dispositivos digitales de electrónicas de consumo.
Los dispositivos de electrónica de consumo (cámaras, videocámaras, televisiones, grabadoras
de vídeo, etc.) están migrando rápidamente al realismo digital, facilitando su conexión a
ordenadores. Esta anchura del dominio digital guiará al inicio de la ganancia en productividad,
calidad de salida y facilidad de operación tanto en el puesto de trabajo como en el hogar. El
adaptador AHA-8945 será el punto de unión para esta revolución digital, como un puente que
permite que los dispositivos SCSI y 1394 se comuniquen uno con otro a través de un PC o un
Mac.
Rápida velocidad de transferencia de datos
El interfaz 1394 de la tarjeta AHA-8945 puede transmitir datos a velocidades de hasta 200
Mbps (25 MB/s). No es sólo velocidad bruta, sino una velocidad inteligente que distingue
transmisiones 1394. El uso de transferencias síncronas de 1394 garantiza la entrega de datos
sensible al tiempo liberando los recursos del sistema para otras tareas. Para conexiones SCSI,
el adaptador AHA-8945 utiliza un interfaz Ultra Wide, permitiendo transferencia de datos hasta
40 Mb/s, cuatro veces la velocidad de los controladores SCSI estándar
Simples y fáciles conexiones 1394
El ligero y flexible cable usado para conectar dispositivos 1394 es ideal para el uso de una
nueva generación de ordenadores y dispositivos electrónicos de consumo. El cable puede
extenderse hasta 4,5 metros entre los dispositivos, y más de 72 metros entre sus dos
conexiones más distantes. El simple conector 1394 modelo después de usarse en el Game
Boy, hace añadir dispositivos una simpleza. Pueden ser conectados o desconectados de la red
cuando sea, no hay necesidad de apagar el ordenador lo otros productos 1394 cuando se
añada o quite un dispositivo. Y los dispositivos 1394 son instantáneamente reconocidos y
preparados para el uso tan pronto como estén conectados a la AHA-8945
Solución Hardware y Software integrada
El AHA-8945 no es simplemente un adaptador, sino una solución hardware y software
integrada que permitirá la compatibilidad con los nuevos productos 1394 y SCSI del futuro. La
AHA-8945 trabaja en PCs bajo Windows® 95 y Windows NT™, y en Mac. El soporte de
Windows 95 y NT para los productos 1394 utiliza la arquitectura WDM (Windows Driver Model)
de Microsoft®. Bajo este estándar, los productos 1394 funcionarán con toda seguridad bajo
Windows 95 y NT. El software EZ-SCSI® de Adaptec y la utilidad de configuración SCSI
Select® hacen los periféricos fáciles de instalar y operar.
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