Tipos de buses, tarjetas de expansión y conectores internos en informática

Informática24 mar 2024Actualizado el 7 nov 20265,2 KB

Resumen

Este apunte describe los buses de comunicación entre componentes internos y externos del ordenador, como PCI, PCI-e, AGP e ISA, junto con las tarjetas de expansión y los conectores internos (IDE, SATA, M.2, entre otros). También explica cómo se comunican los periféricos con el procesador mediante módulos de E/S, registros y señales, y repasa los puertos externos más habituales.

Puntos clave

El bus interno (Northbridge) es más rápido, mientras que el bus de expansión (Southbridge) es más lento y sirve para tarjetas de E/S.
PCI-e es una mejora del PCI que transmite en serie, usa carriles (x16) y admite conexión en caliente.
AGP estaba pensado para vídeo, era incompatible con PCI y se usó hasta la aparición de PCI-e.
IDE usaba cables de 40 pines y la función del disco (maestro o esclavo) se definía mediante jumpers; SATA lo sustituyó con conexión punto a punto.
El módulo E/S actúa de controlador de uno o varios periféricos y el procesador lo ve como un espacio de memoria con registros de control, estado y datos.
Los conectores de alimentación ATX (20 o 20+4 pines) alimentan la placa base, y EPS (4 u 8 pines) aporta energía adicional al procesador.

Ponte a prueba

Buses

Comunicación de componentes internos y externos, ancho de banda y frecuencia = velocidad de transferencia, ancho de bus determinado por procesador, bus dedicado (buses de datos, direcciones y control del sistema)

Bus interno: más rápido para comunicarse (Northbridge)

Bus de expansión: más lento, para tarjetas E/S (Southbridge)

PCI (Peripheral Component Interconnect)

Intel / bus estándar / solo permite hardware y tarjetas gráficas / paralelo capaz de transmitir bits simultáneamente

PCI-e (Peripheral Component Interconnect Express)

Mejora del PCI / Altas velocidades / Nomenclatura carriles = x16 / En serie, aumenta velocidad con frecuencia reloj / Conexión caliente

AGP (Accelerated Graphics Port)

Intel / Mejoras PCI / Para video / 1 por placa / Incompatible con PCI / Usada hasta aparición PCI-e

AMR (Audio Modem Riser) "Ubicada encima de AGP"

Intel / Para sonido / No plug and play / Sucedida por CNR y ACR

CNR (Communication and Network Riser)

Intel / Diseño propietario / Módem de audio y tarjetas de red / Incompatible con AMR / Debajo de PCI

AMD y VIA / Compatible con AMR, incompatible con CNR / Estándar abierto / Como un PCI girado 180º

ISA (Industry Standard Architecture)

Intel / En las primeras XT y AT / 16 bits, antiguas 8 bits / Velocidad insuficiente para conectar placas de video

EISA

Intel / Se sucedió por bus VESA y PCI / Mejoras sobre ISA

VESA / Compatible con ISA (mejora respuesta gráfica) / Era extensión ISA de 16 bits / Ranuras largas / Desplazado por PCI

Tarjetas de expansión (Suelen ir en PCI Express)

- De red: wifi o ethernet

- De sonido: uso profesional (en PCI-e x1)

- RAID: workstation y servidores pequeños para configurar discos redundantes y añadir seguridad

- De expansión USB: puertos adicionales a alta velocidad

- Gráfica: en PCI-e x16 (envía la información al monitor / Gran capacidad de cálculo / Microprocesador la incluye para mayor rapidez / Solo se usa si es necesaria)

Conectores internos

- FDD (Floppy): lectura y escritura en disquetes "34 pines"

- IDE: usado por discos duros. Placa base se caracterizaba (bus de datos, conexión molex y jumpers) El rol del disco dependía de jumpers (Maestro -disco principal con el SO-, Esclavo -disco secundario supletorio-, Selección de cable -el sistema decidirá maestro y esclavo, puede originar conflictos-) "40 pines"

- SATA: sustituye a IDE. De punto a punto, no hay maestros y subordinados. Preferencia desde la BIOS u orden de conectores

- SATAe: formado por 2 puertos SATA3 y 1 conector alimentación

- PCI-e: comunicación AHCI o NVMe (mayor capacidad de transmisión)

- M.2: pensados en portátiles. Conexión de forma paralela. Proporcionan energía (no necesitan cables)

- Puertos USB adicionales

- Ventiladores

- Para indicadores y elementos panel frontal

- Conector CD_IN: para salida de audio analógica lector CD

- Conectores de sonido: llevan señal de audio a conectores mini jack 3.5mm en la parte frontal

- Jumpers: pasadores eléctricos en las placas madre, activan o desactivan funciones

- Conectores de alimentación: 2 tipos (ATX placa base - alimentación a la placa para que suministre a los componentes 20 ó 20+4 pines / EPS 12V microprocesador - energía adicional al procesador 4 u 8 pines)

Periféricos

(Entrada: teclado, ratón, escáner...) (Salida: monitor, impresora...) (Ambos: USB, pantalla táctil...)

- Parte mecánica: elementos principales (disco, botón ratón...)

- Parte electrónica: controlador, controla el funcionamiento

Interconexión (módulo E/S es un controlador de uno o varios periféricos, establece interfaz periférico/ordenador)

- De punto a punto es 1 a 1 - Multimpunto 1 controlador varios periféricos

El procesador ve el módulo E/S como espacio de memoria. Conseguimos comunicación lectura y escritura para registros:

- De control - De estado - De datos

Para gestionar la comunicación E/S son necesarias señales:

De control, empezar/parar transferencia
De estado, disponible u ocupado
Datos, información que queremos intercambiar
Direcciones, las pone el procesador en el bus de direcciones y el módulo debe reconocerlas

Componentes externos

- Puesto PS/2, teclado y ratón

- Puesto serie COM o RS232, datos en serie

- Puerto paralelo LPT1, en paralelo

- Puerto USB, plug & play, hasta 127 dispositivos

- Puertos Firewire, IEEE1394 de Apple, conexión en caliente y plug & play (cámaras...) desplazado por 3.0 y Thunderbolt

- Conectores de audio - Thunderbolt ave, Intel y Apple

- Puertos VGA y DVI, señal de imagen

- HDMI (High Definition Multimedia Interface)

- DisplayPort, VESA como reemplazo DVI, video, audio y datos

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Preguntas frecuentes

¿Qué diferencia hay entre el bus Northbridge y el Southbridge?

El bus interno Northbridge es más rápido y se usa para la comunicación interna, mientras que el bus de expansión Southbridge es más lento y se emplea para las tarjetas de entrada/salida.

¿Por qué SATA sustituyó a IDE?

SATA sustituyó a IDE porque es una conexión de punto a punto, sin maestros ni subordinados, lo que evita los conflictos de configuración con jumpers.