Tipos de buses y estructura de un sistema informático

Tipos de buses

- Buses de tipo 0: Son los buses internos de las pastillas de los circuitos integrados, son inaccesibles por el usuario, su ancho determina la velocidad de procesamiento en paralelo. A grandes buses internos mejor procesador.

Buses tipo 1: De interconexión entre componentes de placa, características:

• Su dimensión es reducida y no necesitan terminadores.
• Se utilizan buffers para sacar señales al exterior.
• Sincrónicos con un solo maestro.
• El diseño de estos buses es según los circuitos.
• Los buses típicos de este nivel son los 3 que se.

Buses de tipo 2: Interconexión de placas:

• Interconectan varias placas.
• Este bus se convierte en el bus del sistema a menudo.
• Longitud de menos de 1 metro.
• Puede ser de ciclo completo o reducido.
• Ejemplos: Altair 8800 y PCI.

Buses de tipo 3: Interconexión entre módulos:

• También llamado bus del sistema, interconecta varios módulos.
• Suele coincidir con los del tipo 2, la diferencia es su gran longitud de hasta 10 m, lo que puede generar ruido.

Buses tipo 4: Buses paralelos para conexión de periféricos:

• Controladores de periféricos que se conectan al bus del sistema.
• Bus para la E/S.
• Bus reducido para la conexión en paralelo de periféricos.

Buses del tipo 5: Bus serie para conectar periféricos:

• Se usan para cubrir distancias mayores.
• Para conectar periféricos de baja velocidad.
• Pueden ser simples o dobles.
• Los más comunes son (RS 232, RS422, USB).

Plug and Play: Su principal característica es que detectan de manera automática dispositivos y los configuran, los sistemas sin plug and play tienen varios problemas:

• Configuración manual.
• Colisiones entre dispositivos.
• Configuración mediante programa propietario.
• El mapeo de direcciones son asignados dinámicamente cuando arranca el sistema.
• Se pasa a la BIOS información básica como el tipo de placa, requisitos de memoria y de interrupciones.
• PnP es posible ya que cada dispositivo mantiene un espacio de configuración de 256 bytes.

Componentes de un PnP: Tarjetas PnP, Bus PnP, BIOS PnP, Drivers PnP, S.O PnP.

Bus PCI

Bus de nivel 2 creado por Intel para mejorar las limitaciones del bus ISA, de 32/64 bits, es multiplexado.

• Pines del sistema:

• CLK (Proporciona la temporización para todas las transacciones en el bus y es entrada de todos los dispositivos, el resto de señales excepto unas pocas son muestreadas por flanco de subida).
• RST (Fuerza al sistema a un valor inicial).

• Pines de datos y direcciones: AD 31:0 (Señales multiplexadas para datos y direcciones).
• C/BE 3:0 (Están multiplexados en los mismos pines, durante el direccionamiento determina el comando de bus).
• PAR (Paridad par de las líneas AD y C/BE, esta señal es estable y válida con ciclo de reloj de retraso, generada en fases de dirección y escritura por el maestro y por el esclavo en las de lectura).

• Pines de señales de control:

• FRAME (La maneja el maestro para indicar el inicio y la duración de una transacción).
• IRDY: Indica que el maestro está preparado, durante una lectura indica que el maestro está preparado para recibir datos y durante una escritura que hay datos en el AD.
• TRDY (Indica que el esclavo está preparado).
• STOP (El esclavo indica al maestro que desea parar la transacción).
• LOCK (Indica una operación atómica que puede durar varios ciclos de reloj).
• IDSEL (Empleado como chip select en transacciones de configuración).
• DEVSEL (Activada por el esclavo cuando reconoce su dirección).

• Pines de señales de arbitraje:

• REQ (La activa el maestro para solicitar el bus).
• GNT (La activa el árbitro para conceder el bus).

• Pines de señales de error:

• PERR (Se emplea para indicar un error de paridad en todas las transacciones).
• SERR (Indica errores de paridad en dirección u otros errores graves).

Memoria principal

Circuito de memoria: Con su bus de datos, dirección y control, y sus señales de control son:

• CM (Inicia ciclo de memoria).
• L (Ciclo de lectura).
• E (Ciclo de escritura).
• TM (Señal de activación tristate).

Usa dos registros:

• De direcciones (D) (Almacena la dirección de memoria a la que se quiere acceder).
• FD (Señal de flanco que carga en D la información del bus de dirección).
• De Datos (almacena el dato a escribir en MP).
• FLM (Señal de flanco de carga en RM de la salida de la MP).
• FEM (Señal de flanco de carga en RM de la información del bus de datos).
• TRM (Señal de activación tristate que conectado RM con bus datos).

ALU: Emplea los operandos que le aparezcan en X e Y para realizar la operación indicada en OP y sacará un resultado y un estado.

• Señales de selección de datos:

• XX (Entrada del multiplexor X, se selecciona el operando X).
• XY (Lo mismo pero con Y).

• Señales de operación:

• OP (Con estos 4 bits es posible seleccionar la operación a realizar).
• TA (Señal de conexión de la salida de la ALU al bus de datos).
• TD (Lo mismo pero al bus de direcciones).

• Registro auxiliar RA: Conectado a la ALU mediante la entrada 0 del multiplexor X para una posible realimentación de datos.
• TRA (conectado al bus cuando se activa).
• FRA (Señal de flanco de carga del registro RA).

• Registro de estado:

• FEST (señal de flanco de carga del estado de la ALU) (La ALU es un circuito combinacional que no almacena datos).

• Banco de registros:

Formado por un conjunto de registros de propósito general, se tienen 16 registros con dos puertas A y B, señales de direccionamiento (DA y DB), carga de datos (CR).

• Órganos de control:

Se van a necesitar una serie de registros auxiliares de propósito específico:

• PC (contador de programa, con señales -FP, que es señal de flanco, -TP, señal para conectarlo al bus de direcciones. Está conectado a la entrada 2 del multiplexor Y).
• SP (Puntero de pila): Señales: -FS (señal de flanco para cargarlo), -TS (Para conectarlo al bus de direcciones), conectado a la entrada 3 de...

Inconvenientes: Diseño complicado y costoso al ser circuitos complejos. La modificación requiere un rediseño completo.

Ventajas: Es mucho más rápida que la programada.

Instrucción: Señales: -FI (Señal de flanco para cargarlo con el bus de datos), -TI (Señal para conectarlo al bus de datos que permite el paso de los operandos inmediatos).

Estado: -FEST (Señal para cargarlo con el estado generado por la ALU).

RF (Contador que se incrementa con los pulsos de un oscilador maestro) Señales -Reloj y- PO (Pone a cero el contador).

Unidad de control mediante lógica programada

Se la llama micromemoria y cada una de sus palabras microinstrucción.

• Ventajas: Fácil de diseñar, modificar y mantener.
• Inconvenientes: La circuitería es costosa y es más lenta.

Características microprogramación:

• Las unidades de control microprogramadas son lentas.
• Ran sencillez.
• Modificaciones y ampliaciones mucho más fáciles.
• Se pueden incluir funciones del S.O.
• Permite emular otras computadoras.
• Realiza rutinas de diagnóstico.

Estructura básica:

• Memoria de control con capacidad suficiente para almacenar todos los microprogramas.
• Procedimiento que convierta el código de operación en la dirección de comienzo.
• Mecanismo para leer las sucesivas microinstrucciones.
• Mecanismo para realizar la microbifurcación condiciones.