El documento describe los conceptos de BUS y ancho de BUS en sistemas digitales. El BUS permite la conexión lógica entre diferentes subsistemas para enviar datos. El ancho de BUS determina la cantidad de bits que pueden transferirse en un tiempo determinado, y cuanto más ancho es el BUS más rápida es la transferencia de datos. El documento también explica los protocolos de arbitraje que garantizan el acceso al BUS cuando varios dispositivos lo comparten.

1. BUS y ancho de BUS

2. BUS y ancho de BUS
1 Representa básicamente una serie de cables mediante
los cuales pueden cargarse datos en la memoria y desde
allí transportarse a la CPU, es la autopista de los datos dentro del PC
que comunica todos los componentes del ordenador
con el microprocesador, se controla y maneja desde la CPU.

3. Funcionamiento
2 La función del bus es la de permitir la conexión lógica
entre distintos subsistemas de un sistema digital,
enviando datos entre dispositivos de distintos órdenes:
desde dentro de los mismos circuitos integrados, hasta
equipos digitales completos que forman parte de
supercomputadoras.
3 La mayoría 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.

4. Funcionamiento
4 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.

5. Funcionamiento
5 Todos los buses de computador tienen funciones especiales
interrupciones y las DMA que permiten que un dispositivo periférico
acceda a una CPU o a la memoria usando el mínimo de recursos.
Nota: Los canales DMA (Direct Memory Access) son rutas del sistema
usados por muchos dispositivos para transferir información
directamente a la memoria en ambos sentidos.

6. ESTRUCTURACIÓN DE LOS BUSES
6 Existen dos organizaciones físicas de operaciones E/S que tienen que
ver con los buses que son:
Bus único
Bus dedicado
La primera gran diferencia entre estas dos tipos de estructuras es que el
bus único no permite un controlador DMA (todo se controla desde la
CPU), mientras que el bus dedicado si soporta este controlador.

7. Ancho de Bus de Datos
7 El Ancho de Bus de Datos, corresponde a la cantidad de
Bits que la Tarjeta Madre suministra a la tarjeta de
video en determinada unidad de tiempo.
Entre mayor sea el ancho del Bus, mas rápida será la
transferencia de datos entre las dos tarjetas. Hay Tarjetas de
16 Bits, si se usa una ranura tipo EISA, o de 32 Bits , si se
utiliza ranura de PCI, que es la más recomendable.

8. 8 El Tipo Bus, tiene que ver con la forma física del Slot o Ranura de la
Tarjeta Madre a la cual se debe conectar la tarjeta de video.
Estos Slots pueden ser:
ISA, PCI, EISA, etc.
SLOT ISA SLOT PCI
SLOT EISA

9. Ancho de Bus de Datos (Tabla)

10. BIOS

11. BIOS
1 Sistema de Entrada/salida básico, la cual contiene rutinas
de bajo nivel que hace posible que el ordenador pueda arrancar
controlando el teclado, el disco y el control del sistema
operativo.
2 Se apoya de la CMOS (llamada así porque suele estar hecha con esta
tecnología), que almacena todos los datos propios de la configuración
del ordenador, como pueden ser los discos duros que tenemos
instalados, número de cabezas, cilindros, la fecha, hora, etc..., así
como otros parámetros necesarios para el correcto funcionamiento
del ordenador.
3 - Primero realiza un reconocimiento y testeo del hardware presente
en el ordenador.
- Posteriormente realiza el arranque del SO, para lo cual debe cargar
en memoria ciertas rutinas a fin de comunicarse con los distintos
dispositivos hardware

12. BIOS
4 Está alimentada constantemente por una batería, de
modo que, una vez apaguemos el ordenador no se
pierdan todos esos datos que nuestro ordenador
necesita para funcionar.
5 Contiene el programa de configuración, es decir,
los menús y pantallas que aparecen cuando accedemos
a los parámetros del sistema, pulsando una secuencia
de teclas durante el proceso de inicialización de la
máquina.

13. BIOS
6 Fabricantes:
- AWARD,
- AMI (American Megatrends),
- PHOENIX
7 También identifica el flujo de corriente que necesitara
cada dispositivo, para funcionar correctamente.
Estos flujos de corriente son denominados IRQ1, IRQ2… etc.
Los números de cada IRQ serán correspondientes a cada
dispositivo que integren nuestra placa base.

14. Ejemplo
1 Presionamos la tecla F1, F12 o SUPR, ESC, F10 depende del
ordenador.

15. Ejemplo Cambiar Fecha Ordenador
BIOS PHOENIX
2 Menú
3
4

16. Arranque o inicialización
del ordenador

17. Arranque o inicialización del ordenador
1 Una vez que el BIOS termina de chequear las condiciones
de funcionamiento de los diferentes dispositivos del ordenador, si no
encuentra nada anormal continúa el proceso de “booting” (secuencia de
instrucciones de inicialización o de arranque del ordenador), cuya
información se encuentra grabada en una pequeña memoria ROM
denominada CMOS.

18. Arranque o inicialización del ordenador
2 Para comenzar el proceso de inicialización, el BIOS localiza
primeramente la información de configuración del CMOS,
que contiene la fecha y la hora actualizada, configuración de los
puertos, parámetros del disco duro y la secuencia de
inicialización o arranque.
Esta última es una de las rutinas más importantes que contiene el
programa del CMOS, porque le indica al BIOS el orden en que debe
comenzar a examinar los discos o soportes que guardan la
información para encontrar en cuál de ellos se encuentra alojado el
sistema operativo o programa principal, sin el cual el ordenador no
podría ejecutar ninguna función.

19. Arranque o inicialización del ordenador
4 En los ordenadores personales actuales, el BIOS
está programado para que el POST se dirija primero
a buscar el "boot sector" o sector de arranque al disco duro.
En el primer sector físico del disco duro (correspondiente también al
sector de arranque), se encuentra grabado el MBR
(Registro Maestro de Arranque) o simplemente
"boot record", que contiene las instrucciones necesarias que
permiten realizar el proceso de carga en la memoria RAM
de una parte de los ficheros del sistema operativo que se
encuentra grabado en la partición activa del disco duro
y que permite iniciar el proceso de carga.

20. ARBITRAJE DEL BUS
Protocolos de Arbitraje
1 Es la política de asignación del bus en el caso de que varios
dispositivos compartan su uso. Es similar a los protocolos de
comunicaciones en redes de área local. La función de estos
protocolos es garantizar el acceso al bus sin conflictos cuando
existen varios dispositivos que pueden actuar como master.
2 • Existen dos tipos básicos:
• Arbitraje centralizado
• Cuando hay un master principal, denominado
árbitro, que controla el acceso al bus.
• Lo realiza un módulo central de arbitraje.

21. ARBITRAJE DEL BUS
Protocolos de Arbitraje
3 Ejemplo:
Un maestro que desea usar el bus activa la señal común de
petición de bus si observa que el bus no está ocupado. El árbitro
activa la señal de bus ocupado. El árbitro concede el bus al
maestro 1.Si este no lo necesita se la pasa al siguiente, y así
sucesivamente hasta que llega al que solicitó el Bus. Al terminarse
se desactiva esta señal de petición de bus, lo que hace que el
árbitro desactive la señal de concesión y la de bus ocupado.

22. ARBITRAJE DEL BUS
Protocolos de Arbitraje
4 Ventajas:
• Sencillez: Podemos añadir nuevos maestros
añadiéndolos a la cadena donde queramos.
Desventajas:
• La prioridad es fija, no es un criterio justo.
• La propagación de señales es lenta.
• Si un maestro falla, los de menor prioridad a este no
tendrían acceso al bus, a no ser que queden puenteadas
las señales correspondientes de petición de bus y
concesión de bus.

23. ARBITRAJE DEL BUS
Protocolos de Arbitraje
5 Arbitraje distribuido
En este arbitraje no existe un maestro que actúe de
árbitro en la gestión de la prioridad, por lo que son los
propios peticionarios quienes se ponen de acuerdo para
decidir quién se queda con el servicio. Cada módulo
tiene un árbitro y un número de arbitraje único.
Cada línea de identificación tiene asignada una prioridad,
de manera que si varios master activan sus líneas
simultáneamente, gana el de mayor prioridad.

24. ARBITRAJE DEL BUS
Protocolos de Arbitraje
6 Un master que quiera tomar el control del bus deberá
activar su línea y comprobar el estado de las demás.
El problema o desventaja de este protocolo es que
tenemos limitado el número de posibles master por el
número de líneas de arbitraje que podamos utilizar.