La función del Bus es la de permitir la conexión lógica entre distintos subsistemas de un sistema digital, enviando datos entre dispositivos de distintas ordenes: desde dentro de los mismos circuitos integrados, hasta equipos digitales completos que forman parte de supercomputadoras.
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.
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.
Todos los buses de computador tiene funciones especiales como las interrupciones y las DMA que permiten que un dispositivo periferico acceda a una CPU o a la memoria usando el mínimo de recursos.
Tipos de Bus
Existen dos grandes tipos clasificados por el método de envió de la información: bus paralelo o serial. Hay diferencias en el desempeño y hasta hace unos años se consideraba que el uso apropiado dependía de la longitud física de la conexión: para cortas distancias el bus paralelo,para largas el serial.
Bus paralelo
Es un bus en el cual los datos son enviados por bytes al mismo tiempo, con la ayuda de varias lineas 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 lineas dedicadas:
- LasLineas de Dirección son las encargadas de indicar la posición de memoria o el dispositivo con el que se desea establecer comunicación.
- Las Lineas de Control son las encargadas de enviar señales de arbitraje entre los dispositivos. Entre las más importantes están las lineas de interrupción, DMA y los indicadores de estado.
- Las Lineas de Datos trasmiten los bits, de manera que por lo general un bus tiene un ancho que es potencia de 2.
Un bus paralelo tiene conexiones físicas complejas, pero una la lógica es sencilla, que lo hace útil en sistemas con poco poder de cómputo. En el PC IBM original, el diseño del bus fue determinante a la hora de elegir un procesador con I/O de 8 bits (Intel 8088), sobre uno de 16 (el 8086), porque era posible usar hardware diseñado para otros procesadores, abaratando el producto.
Bus serie
En este los datos son enviados, bit a bit y se reconstruyen por medio de registros o rutinas de software. 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, tarjetas de expansión y para el bus del procesador.
Esta arquitectura es original de IBM, cuyas características principales son las siguientes:
-. Soporta de 8, 16 y 32 bits en el bus de datos.
-. Soporta 20, 24, 32 bits en el bus de direcciones.
-. Es una arquitectura asincrónica.
-. Esta arquitectura fue diseñada con el objetivo de poder interconectar futuros microprocesadores cuyo clock es mucho mayor que los actuales sin verse en la necesidad de realizar modificaciones a los periféricos conectados en este tipo de bus, esto significa que esta arquitectura se adapta a la velocidad de respuesta de los periféricos.
-. Los periféricos conectados a este tipo de bus poseen la capacidad de auto configurarse.
-. Las solicitudes de interrupciones de canales de DMA y asignación de Master son todas manejadas por un controlador de asignación de prioridades.
-. Su diseño está basado para satisfacer las necesidades de los sistemas operativos multitasking como lo son: OS/2 y UNIX.
-. Posee 16 canales de interrupciones mascarables, todas ellas controladas por dos IC 8259 y el microprocesador respectivamente.
-. Posee 8 canales de DMA, 4 canales de 8 bits y 4 de 16 bits en el bus de datos respectivamente, con un segmento de 64K y 128K respectivamente.
Arquitectura Local Bus
Es una arquitectura que permite el uso del Bus de datos, control y direcciones que pertenecen al microprocesador del PC, sin que esté de por medio ningún tipo de interfase sino únicamente las señales del microprocesador, logrando así que todo los periféricos conectados en él puedan trabajar a la misma velocidad con que trabaja el microprocesador del PC, obteniendo las siguientes ventajas:
-. No hace falta generar ningún ciclo de espera, para compatibilizar el diagrama de tiempo del microprocesador con el diagrama de tiempo del periférico conectado en el local bus del sistema.
-. Los periféricos conectados en el local bus del PC por lo general son aquellos que determinan la eficiencia del PC, estos son: controlador de video, controlador de disco, controlador de red local ( LAN ).
En realidad este tipo de arquitectura, es una arquitectura cerrada lo que significa que los periféricos básicos se encuentran implementados en el mother board del PC y esto varia dependiendo de cada fabricante. En el mercado existe una arquitectura abierta local bus; es decir que los periféricos pueden hacer uso de ella interconectándose con el mother board por medio de un slot. Este tipo de arquitectura fue diseñada por VESA (Video Electronics, Standard Association), con el objetivo de incrementar la eficiencia de los programas gráficos conocidos comunmente como GUI (Graphics Users Interface). Esta arquitectura esencialmente refleja las señales del microprocesador 80486DX.
Arquitectura PCI
Esta arquitectura es original de Intel y estas son sus características principales:
-. Esta arquitectura fue diseñada con el objetivo de poder interconectar futuros microprocesadores cuyo reloj es mucho mayor que los actuales sin verse en la necesidad de realizar modificaciones a los periféricos conectados a este tipo de bus.
-. El periférico tiene la capacidad de ser el maestro y el mother board del PC el esclavo.
-. Esta arquitectura permite conectar hasta un máximo de 10 periféricos en el bus PCI, incluyendo el controlador de arquitectura ISA, EISA o MCA.
-. Soporta hasta 64 bits en el bus de datos. Permitiendo así el uso del microprocesador Pentium a su máxima capacidad.
-. Esta arquitectura es capaz de auto-configurar las interrupciones, canales de DMA y puertos que utilizan los periféricos conectados en este tipo de bus PCI.
-. No es una arquitectura Local Bus.
Arquitectura Industrial Estandarizada y Ampliada EISA
Las siglas EISA corresponden a la (E)nhanced (I)ndustrial (S)tandart (A)rchitecture, que vendría a ser la arquitectura industrial estandarizada y ampliada. El Bus EISA es una prolongación del Bus AT, desarrollada por los fabricantes de computadoras mas importantes del mundo ( a excepción de IBM) a fin de enfrentar los cada vez más importantes retos planteados por los procesadores de 32 bits. El BUS EISA es un Bus de 32 bits autentico. Esto significa que los 32 conductos de datos de su CPU están disponibles en el slot de expansión correspondiente.El índice notablemente superior de transmisión de datos no es la única ventaja que lo caracteriza frente al BUS ISA. Hay un rasgo mucho más importante y habitualmente menos tomado en cuenta que lo define: la capacidad multiusuario. Esta posibilita el acceso común de varios procesadores a un mismo Bus, con lo cual problemas como la configuración de un computadora en paralelo a través de tarjetas de CPU, tendrían fácil solución.
Arquitectura Industrial Estandarizada ISA
El Industry Standard Architecture (en inglés, Arquitectura Estándar Industrial), casi siempre abreviado ISA, es una arquitectura de bus creada por IBM en 1980 para ser empleado en los IBM PC.
Slot ISA de 8 bits (arquitectura XT)
La arquitectura XT es una arquitectura de bus de 8 bits usada en los PC con procesadores Intel 8086 y 8088, como los IBM PC e IBM PC XT en los 80. Precede al la arquitectura AT de 16 bits usada en las máquinas compatibles IBM Personal Computer/AT.
El bus XT tiene cuatro canales DMA, de los que tres están en los slots de expansión. De esos tres, dos están normalmente asignados a funciones de la máquina.
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