BUS DE DATOS
En arquitectura de computadores, el bus es un
sistema digital que transfiere datos entre los componentes de una computadora o
entre computadoras. Está formado por cables o pistas en un circuito impreso,
dispositivos como resistencias y condensadores además de circuitos integrados.
En los primeros computadores
electrónicos, todos los buses eran de tipo paralelo, de manera que la
comunicación entre las partes del computador se hacía por medio de cintas o
muchas pistas en el circuito impreso, en los cuales cada conductor tiene una
función fija y la conexión es sencilla requiriendo únicamente puertos de
entrada y de salida para cada dispositivo.
Existen diversas especificaciones de
bus que definen un conjunto de características mecánicas como conectores,
cables y tarjetas, además de protocolos eléctricos y de señales.
La tendencia en los últimos años es el uso de
buses seriales como el USB, Custom Firewire para comunicaciones con periféricos
y el reemplazo de buses paralelos para conectar toda clase de dispositivos,
incluyendo el microprocesador con el chipset en la propia placa base. Son
conexiones con lógica compleja que requieren en algunos casos gran poder de
cómputo en los propios dispositivos, pero que poseen grandes ventajas frente al
bus paralelo que es menos inteligente.
FUNCIONAMIENTO (Que es y cómo trabaja el BUS de datos)
En informática, un
bus es un conjunto cableado que sirve para que los dispositivos hardware puedan
comunicarse entre sí. Son rutas compartidas por todos los dispositivos y les
permiten transmitir información de unos a otros, son, en definitiva, las
autopistas de la información interna, las que permiten las transferencias de
toda la información manejada por el sistema.
En un bus, todos los nodos conectados a
él reciben los datos que se vuelcan, pero sólo aquél dispositivo al que va
dirigida la información es quien la toma y la procesa, el resto la ignora.
Los conductores eléctricos de un bus
pueden ser tanto en paralelo como en serie. El bus de datos de los discos duros
IDE (ATA) es paralelo (varios cables); en cambio, en los discos Serial ATA, el
bus es serie (una sola vía de datos).
Existen varios tipos:
- Bus de direcciones
- Bus de control
- Bus de datos
En este artículo nos centraremos en el bus de
datos, debido a que sus conceptos se utilizan más en la informática.
Concretamente el FSB, que es un bus de datos y se suele manipular en la
práctica del Overclocking.
En las arquitecturas de ordenadores
personales, el procesador (CPU), que es el que controla y procesa todas las
operaciones, debe comunicarse con el resto de dispositivos (y algunos entre
ellos también) para poder recibir la información, transmitirla procesada, así
como mandar órdenes a otros dispositivos. Por ese motivo está conectado al chip
Northbridge mediante un bus de datos fundamental: el FSB.
Las
flechas indican buses de datos que comunican los diferentes dispositivos de un
ordenador. El chipset de una placa base, formado básicamente por el Northbridge
(controlador de puente norte) y el Southbridge (controlador de puente sur), se
encarga de gobernar las comunicaciones en los buses, de la misma manera que los
semáforos regulan el tráfico en las calles de una ciudad.
El Northbridge es el chip más
importante, el núcleo de la placa base; tiene la función de controlar las
comunicaciones entre procesador, memoria RAM, tarjeta gráfica y el Southbridge,
y servir de conexión central entre los dispositivos mencionados.
El Southbridge es un chip que controla
los dispositivos de entrada/salida del sistema (periféricos como disco duro,
teclado, ratón, puertos PCI...), se comunica con el resto del sistema mediante
el chip principal: Northbridge.
Uno de los buses de datos más
importante es el que conecta al procesador (CPU) con el resto del sistema a
través del Northbridge, se le conoce como FSB (bus frontal), y transmite toda
la información del procesador al resto de dispositivos y viceversa. La
frecuencia de un procesador se expresa en términos de la frecuencia del FSB
multiplicado por un valor predeterminado por el fabricante, por eso conocer
bien el FSB es vital en la práctica del Overclocking (forzar un procesador a
trabajar a una velocidad mayor que la de serie).
El resto de buses no tienen un nombre
concreto y se les conoce por el dispositivo con el que conectan. El bus de
memoria conecta la memoria RAM al sistema mediante el Northbridge (en algunas
arquitecturas, como Hyper Transport, la memoria RAM se comunica directamente
con el procesador sin pasar por el Northbridge), el bus AGP (o PCI-Express)
conecta la tarjeta gráfica con el Northbridge. También existe un bus especial
que conecta el Northbridge con el Southbridge, ya que estos chips deben pasarse
grandes cantidades de datos debido a la naturaleza de los dispositivos que
controlan.
En la siguiente imagen mostramos una
variación de la arquitectura mencionada anteriormente, aunque sus fundamentos
son muy similares. En este caso la memoria se conecta a la CPU directamente
mediante un controlador independiente, el resto es similar cambiando algunos
nombres. Las flechas y barras de color verde (y negro) indican buses de datos.
Por tanto, el bus de datos y las
interconexiones de la placa base, así como su chipset, son esenciales para la
eficiencia. De nada serviría un procesador extremadamente rápido, si las
tuberías que le abastecen y a través de las cuales debe mandar la información
son lentas. De ahí que una buena placa base, con un chipset potente y unas
conexiones internas rápidas, sea extremadamente importante al comprar un
ordenador a fin de mantener estabilidad y equilibrio entre los componentes.
TIPOS DE BUS
Existen dos grandes tipos clasificados por el método de envío de la información: bus paralelo o bus serie.
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 líneas que tienen funciones fijas. La cantidad de datos enviada es bastante grande con una frecuencia moderada y es igual al ancho de los datos por la frecuencia de funcionamiento. En los computadores ha sido usado de manera intensiva, desde el bus del procesador, los buses de discos duros, tarjetas de expansión y de vídeo, hasta las impresoras.- Las Líneas de Dirección son las encargadas de indicar la posición de memoria o el dispositivo con el que se desea establecer comunicación.
- Las Líneas de Control son las encargadas de enviar señales de arbitraje entre los dispositivos. Entre las más importantes están las líneas de interrupción, DMA y los indicadores de estado.
- Las Líneas de Datos trasmiten los bits de forma aleatoria de manera que por lo general un bus tiene un ancho que es potencia de 2.
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, unidades de estado sólido, tarjetas de expansión y para el bus del procesador.
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