El Bus XT y el Bus ISA (AT)
El primero al salir al mercado comercial junto con el primer PC de IBM, fue
el bus XT al 1980, funcionaba a la misma velocidad que los microprocesadores
de la época, los 8086 y 8088, a 4.77 MHz; y su amplitud de banda era
de 8 bits. De aquí que con el 8088 se compenetraran perfectamente, pero
con el 8086 (ancho de banda de 16 bits) ya no había tanta compenetración
y surgió el concepto y el hecho de los "cuellos de botella".
El significado del acrónimo que nos indica su nombre es: Industrial Standard
Arquitecture, que traducido sería, Arquitectura Industrial Estandarizada.
Con la introducción del AT, apareció el nuevo bus de datos de
16 bits (ISA), y compatible con su antecesor. También se amplió
el bus de direcciones hasta 24 bits, la velocidad de señales de frecuencia
también se aumentó: de 4.77 MHz a 8.33 MHz. De nuevo nos encontramos
con un atasco de información entre la memoria y la CPU.
A las tarjetas de expansión incluso, se le asignaron una señal
en estado de espera (wait state), el cual daba más tiempo a las tarjetas
lentas para enviar toda la información a la memoria.
MCA (Bus Micro Channel)
En sí no es ningún tipo de bus, más bien es un sistema
de canalización, en el que los datos no son enviadas hacia al receptor
con una simple instrucción de direccionamiento si no que es éste,
el receptor, quién tiene que recogerlos. Para que esta tarea se lleve
a cabo, se ha de informar al receptor previamente con la dirección dónde
están los datos a recibir, y se le deja un camino (bus) libre para él,
para que transporte los datos libremente.
Surgió cuándo IBM trabajaba para crear una nueva tecnología
de bus, la sacó con sus ordenadores que incorporaban el PS/2, el MCA
(Micro Channel Arquitecture) permitía un ratio (transferencia de datos)
máximo de 20 Mb/s, por la nueva dirección de 32 bits, y el aumento
de velocidad a 10 MHz.
IBM incluyó un circuito de control especial a cargo del bus, que le permitía
operar independientemente de la velocidad del bus y del tipo de microprocesador.
Dentro este tipo de bus, la CPU no es nada más que otro dispositivo dónde
pueden ir y venir los datos. La circuitería de control, denominada CAP
(punto de decisión central), se enlaza con un proceso denominado controlo
de bus para determinar y responder a las prioridades de cada uno de los dispositivos
dominantes del bus.
Para permitir la conexión de más dispositivos, el MCA especifica
interrupciones sensibles al nivel, que resultan más fiables que el sistema
de interrupciones del bus ISA. de esta forma es posible compartir interrupciones.
Esta estructura era completamente incompatible con las tarjetas de expansión
del tipo ISA, concretamente la diferencia que tenían una respeto del
otro se debía al tamaño de los conectores, más pequeños
a las del tipo MCA que las del tipo ISA.
EISA (Extended ISA)
Este bus es, tal y como nos indica su nombre (Enhanced Industrial Standard Arquitecture),
una extensión del primitivo bus ISA o AT. Tal y como hacía el
MCA, su bus de direcciones era de 32 bits basándose en la idea de controlar
un bus desde el microprocesador. Mantuvo la compatibilidad con las tarjetas
de expansión de su antecesor ISA, motivo por el cual tuvo que adoptar
la velocidad de éste (8.33 MHz).
Una de las ventajas que presentaba fue la de que era un sistema abierto, cantidad
de compañías contribuyeron a su desarrollo: AST, Compaq, Epson,
Hewlett Packard,, Olivetti, Tandy, Wyse, y Zenith.
Fue el primer bus a poder operar con sistemas de multiproceso (integrar al sistema
varios buses dentro del sistema, cada uno con su procesador).
Al igual que al MCA, incorporó un chip, el ISP Sistema Periférico
Integrado, encargado de controlar el tráfico de datos señalando
prioridades para cada posible punto de colisión o de bloqueo mediante
reglas de control de la especificación EISA.
Ni MCA ni EISA sustituyeron a su predecesor ISA, a pesar de sus ventajas, estos
representaban encarecer el coste del PC (a menudo más del 50%), y no
ofrecían ninguna mejora evidente en el rendimiento del sistema, y si
se notaba alguna mejora, tampoco era demasiado necesaria puesto que ningun dispositivo
daba el máximo de sí, ni en el bus ISA.
Local Bus
Vistos los resultados de los intentos fallidos para renovar y sustituir al bus
ISA, surgió este nuevo tipo de bus con un concepto de bus diferente a
todos los otros existentes, su mayor consolidación y aprovechamiento
lo tuvo en el área de las tarjetas gráficas, que eran las que
más desfavorecidas quedaron con los anteriores buses y velocidades.
Vesa Local Bus
VL no se arriesgó a padecer otro intento fallido como los de EISA o MCA,
y no quiso sustituir al ISA, sino que lo complementó. Por lo tanto tenemos
que para poseer un PC con VL, éste también tiene que tener el
bus ISA, y sus respectivas tarjetas de expansión, del VL en cambio, tendremos
una o dos ranuras de expansión, y son sólo estas las que son conectadas
con la CPU mediante un bus VL; de esta forma tenemos a cada sistema de bus trabajando
por su cuenta y sin estorbarse el uno al otro.
El VL es una expansión homogeneizada del bus local, que funcionaba a
32 bits pero podía realizar operaciones de 16 bits. El comité
VESA presentó la primera versión del VL-BUS en agosto del 1992,
y dado su completa integración y compenetración con el procesador
80486 se extendió rápidamente por el mercado.
Al presentar Intel su nuevo procesador Pentium de 64 bits, VESA empezó
a trabajar en la nueva versión de su bus, el VL-BUS 2.0.
Esta nueva especificación comprende los 64 bits posibles direccionables
del procesador, y compatibilidad con la anterior versión de 32 bits,
su velocidad y la cantidad de ranuras de expansión se aumentó
y se estableció en tres ranuras funcionando a 40 MHz, y dos a 50 MHz.
PCI (Peripheral Components Interconnect)
Este modelo que hoy en día rige en los ordenadores convencionales, y
es el más extendido de todos, lo inventó Intel y significa: interconexión
de los componentes periféricos.
Con la llegada de este nueve bus automatizado en todos sus procesos el usuario
ya no se tendrá que preocupar más de controlar las direcciones
de las tarjetas o de otorgar interrupciones. Integra control propio de todo
el relacionado con él: DMA, interrupciones, direccionamiento de datos.
Es independiente de la CPU, puesto que entre estos dos dispositivos siempre
habrá un controlador del bus PCI, y da la posibilidad de poder instalarlo
a sistemas no basados en procesadores Intel. Las tarjetas de expansión
se pueden acoplar a cualquier sistema, y pueden ser intercambiadas como se quiera,
tan solo los controladores de los dispositivos tienen que ser ajustados al sistema
anfitrión (host), es decir a la correspondiente CPU.
Su velocidad no depende de la de la CPU sino que está separada de ella
por el controlador del bus. Solución al problema del VL-BUS, dónde
las tarjetas debían aceptar la máxima frecuencia de la CPU o sinó
no podían funcionar.
El conector empleado es estilo Micro Channel de 124 pines (128 en caso de trabajar
con 64 bits), aunque sólo se utilizan 47 de las conexiones (49 en el
caso de tratarse de un conector bus-master), la diferencia se adeuda a las conexiones
de toma de tierra y de alimentación.
PCI es la eliminación de un paso al microprocesador; en vez de disponer
de su propio reloj, el bus se adapta al empleado por el microprocesador y su
circuitería, por lo tanto los componentes del PCI están sincronizados
con el procesador. El actual PCI opera con una frecuencia de 20 a 33.3 MHz.
Las tarjetas ISA no pueden ser instaladas en una ranura PCI convencional, aunque
existen equipos con un puente denominado <>. Consta de un chip que se
conecta entre los diferentes slots ISA y el controlador del bus PCI, su tarea
es la de transportar las señales provenientes del bus PCI capo al bus
ISA.
Su gran salida y aceptación fue en gran parte por su velocidad, así
el hardware se podía adaptar a la contínua evolución y
el incremento de velocidad de los procesadores.
SCSI (Small Computer System Interface)
Se origina a principios de los años ochenta cuando el fabricante de discos
desarrolló su propio sistema de E/S nominada SASI (Shugart Asociates
System Interface) que dado su éxito y su gran aceptación comercial
fue aprobado por ANSI al 1986.
SCSI no se conecta directamente a la CPU sino que utiliza de puente uno de los
buses anteriormente mencionados. Se podría definir como un subsistema
de E/S inteligente, cumplido y bidireccional. Un solo adaptador host SCSI puede
controlar hasta 7 dispositivos SCSI conectados con él.
Una de las ventajas del SCSI en frente a otros es que los dispositivos se direccionan
lógicamente en vez de físicamente, este sistema es útil
por dos razones:
1. Elimina cualquier limitación que el conjunto PC-Bios pueda imponer
a las unidades de disco.
2. El direccionamiento lógico elimina la sobrecarga que podría
tener el host al maniobrar los aspectos físicos del dispositivo, el controlador
SCSI lo controla.
Aunque varios dispositivos (hasta 7), pueden compartir un mismo adaptador SCSI,
tan sólo 2 de éstos pueden comunicarse sobre el mismo bus a la
vez.
Puede configurarse de tres maneras diferentes que le dan gran versatilidad:
1. Único iniciador/Único objetivo: Es el más común,
el iniciador es un adaptador en una ranura de un PC, y el objetivo es el controlador
del disco duro. Es una configuración fácil de implementar pero
no aprovecha al máximo las posibilidades del bus, excepto cuando se controlan
varios discos duros.
2. Único iniciador/Múltiple objetivo: Menos común y raramente
implementado, es bastante parecido al anterior excepto que se controlan diferentes
tipos de dispositivos de E/S. (CD-Rom y un disco duro)
3. Múltiple iniciador/Múltiple objetivo: Mucho menos utilizado
que los anteriores, se aprovechan a fondo las capacidades del bus.
AGP (Accelerated Graphics Port)
Fue creada por Intel para dar pie a la creación de un nueve tipo de PC,
al cual prestaron especial atención a los gráficos y la conectividad.
Basado en la especificación PCI 2.1 a 66 MHz, incluyó tres características
para el aumento de su rendimiento: operaciones de lectura/escritura en memoria
con pipeline, demultiplexado de datos y direcciones al propio bus, e incremento
de la velocidad hasta los 100 MHz ( el que supone un ratio de más de
800 Mbytes/s, más de cuatro veces que el PCI).
En su caso, como es un bus especialmente dedicado a los gráficos, no
tiene que compartir con otros dispositivos el ancho de banda; otra característica
de esta estructura es la de que posibilita la compartición de la memoria
principal por parte de la tarjeta gráfica mediante un modelo denominado
por Intel como DIME ( DIrect Memory Execute | ejecución directa a memoria),
la cual hace posible la obtención de mejores texturas en juegos y aplicaciones
3D, al almacenar estas en la RAM del sistema y transferirlas cuando las pidan
otros dispositivos.