Conoce la tecnología que contiene el bus de datos

En esta oportunidad te traemos una importante reseña que se orienta específicamente a explicar todo lo relacionado con una importante característica de los computadores, estamos hablando nada mas y nada menos que el bus de datos, ese importante componte que ayuda a poder transferir datos en las distintas partes de la misma, en este artículo te explicaremos la definición, características e importancia del bus de dato, acompáñanos a descubrirlo.

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¿Que es un Bus de datos?

Para darle respuesta a la pregunta de ¿Que es un bus de datos? podemos decir que un bus de datos es un sistema que tiene la función de transferir la información y datos entre componentes de una computadora o red de computadoras. Para dar una definición mas concreta podemos decir que el bus permite la conectividad entre los distintos elementos, sistemas y subsistemas de una configuración digital primaria y puede enviar la información entre dichos elementos correspondientes. Estos “datos” se pueden encontrar en formas de señales (digitales) que pueden ser precisamente de “datos”, de “direcciones” o de “control”.

Ahora bien, como todo lo emparentado a la tecnología, y primordialmente lo ligado al mundo de la informática, debemos apreciar que los elementos como los bus de datos ha ido progresando con el paso de los años, por lo que efectivamente es así. Podemos señalar que los primeros buses de datos se les nombraba “paralelos”, y es por ellos que la conexión entre los componentes  de un mismo ordenador (o sistema digital) se realizaba mediante cintas que conectaban unos y otros elementos, en caso contrario, las computadoras más actualizadas hoy en día, a partir de la construcción de las conexiones del USB, estos buses de datos se definen ahora como “seriales” y ofrece este cambio una mayor velocidad de respuesta y eficacia potenciada, potenciando todos los aspectos de tu ordenador de manera significativa.

Ahora bien, en cuanto a lo que se refiere al sistema de medición de la capacidad de un bus de datos está íntimamente relacionada a su frecuencia máxima de envío que pueda poseer y también al ancho de los datos. De forma común, ambas variables son proporcionalmente inversas lo que quiere decir que cuando asciende una, descienda la otra y viceversa, si el bus de datos tiene una alta frecuencia de funcionamiento, el ancho total de los datos deberá entonces ser mucho menor, es por ello que un bus de datos con escasas señales o información puede fácilmente funcionar a altas velocidades sin problemas.

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Características

En cuanto a lo que se refiere a la evolución de los buses de datos debemos claramente identificar tres diferentes generaciones:

La primera de estas generaciones integra a esos sistemas digitales u ordenadores que podían poseer dos buses de datos, los cuales de distribuían de manera funcional en la PC, uno de ellos era puesto en la memoria, y el otro era dispuesto a los demás dispositivos y componentes de la misma. Se puede decir que esta primera generación de buses de datos fue fabricada entre la década del ´70 y ’80. también es importante señalar que los buses siempre enviaban datos al procesador, y su acción era en combinación con este ultimo.

En cuanto a los buses de segunda generación, podemos reseñar que estos poseen una mayor autonomía que los anteriores, algunos de estos están integrados al chipset de todo el sistema y otros con los controladores instalados en el propio bus, que permitía mayor velocidad en los procesos de transferencia de datos a los componentes de la PC.

Por ultimo tenemos la tercera generación que esta caracterizada por el tipo de buses “seriales”, esto dispositivo tienen como objetivo poder reducir el número de conexiones de cada componente que se conecta al ordenador personal. Se puede decir que el intercambio de datos es directamente entre el dispositivo que esta conectado mediante los puertos del USB, por ejemplo, y el bus de datos que recibe las órdenes del procesador del computador.

Funcionamiento

En lo que se refiere a la función que tiene el bus de datos es poder permitir la conectividad lógica entre las diferentes configuraciones que pueden componer el computador. Podemos decir que en su mayoría los buses están conformados por conductores metálicos los cuales tienen la función de poder trasmitir las señales eléctricas que son enviadas y recibidas con la ayuda de circuitos integrados que pueden manejan un protocolo, esto les permite trasmitir datos útiles de manera eficiente. Además de esto, los datos que el bus trasmite pueden tener otras señales digitales como son las direcciones y señales de control.

La manera de saber como se define la capacidad de un bus es de acuerdo a la frecuencia máxima de envío y al ancho de los datos o información transmitida. Es muy común que estos valores sea inversamente proporcionales: por lo cual si se cuenta con una alta frecuencia, el ancho de datos debe ser reducido. La razón de esta regla se debe a que la interferencia que puede haber entre las señales (crosstalk) y los problemas de sincronización  pueden crecer con la frecuencia de los datos, de forma que un bus que posea limitadas señales es mucho menos susceptible a esos problemas y puede funcionar a un ritmo elevado.

Generaciones en los bus de datos

En cuanto a los buses de datos podemos decir que estos han ido evolucionando a través de los años, por lo cual los mismos se dividen en diferentes generaciones que te reseñaremos a continuación: 

Primera generación 

Podemos reseñar que los primeros ordenadores poseían solo dos sistemas de buses, los cuales se distribuían para la memoria y para los demás componentes sobrantes. El procesador tendría que acceder a dos sistemas indicaciones  para los buses, protocolos y sincronizaciones distintas.

La compañía DEC se percato que el uso de dos buses no era imprescindible si estos se combinaban en las direcciones de memoria con las de los dispositivos periféricos en un solo componente de memoria (mapeo), de forma que la arquitectura se hacia mucho mas sencilla ahorrando costos en el desarrollo de estos equipos fabricados en masa, como eran los primeros minicomputadores.

En cuanto a los primeros ordenadores se estructuraban en la conexión con varias tarjetas de circuito impreso a un tipo de bus Backplane pasivo el cual podía funcionar como el eje vital de todo el sistema. En ese bus se podían conectar la tarjeta de CPU que se encarga de las funciones de intermediario en las comunicaciones con las demás tarjetas del sistema interconectadas; Estas tarjeta podían integrar la memoria, controladoras de disquete y disco, adaptadores de vídeo, entre otros componentes. El procesador escribía o leía la información señalando a la dirección que tuviera el dispositivo buscado en el espacio único de direcciones haciendo que la información fluyera a través del bus principal de manera dinámica.

Por ultimo podemos señalar que entre los usos más conocidos, están los buses Bus S-100 y el Bus ISA usados en varios microcomputadores en los años de 1970 y 1980. En estos, el bus era simplemente una extensión de las conexiones del procesador de manera que operaban a la misma frecuencia. Un ejemplo de esto es en los sistemas con procesador Intel 80286 el bus ISA tenía 6 u 8 megahercios de frecuencia dependiendo del procesador.​

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Segunda generación

Esta generación de dispositivos partió del hecho de que el bus fuera pasivo y que tuviera que usar el procesador  como control de datos, este punto podía representar varios inconvenientes para la ampliación y modernización de cualquier sistema con esa configuración especifica. Además que el procesador utilizaba una parte considerable de su potencia en controlar el bus.

Es entonces que surgió la variable de que los procesadores empezaron a funcionar con frecuencias más altas, por lo cual se hizo necesaria una jerarquizacion de los buses apegado a su frecuencia: se pudo crear el concepto de bus de sistema el cual tenia la función de conectar el procesador y la RAM y de buses de expansión, haciendo necesario el uso de un chipset para una mejor dinámica.

Un ejemplo de esto es el bus ISA el cual fue utilizado como backplane en el PC IBM original, este pasó de ser un bus de sistema a uno de expansión, dejando su función de arbitro a un integrado del chipset que permitía  implementar  un bus a una frecuencia mucho mas alta para conectar la memoria con el procesador.

En contraposición, el bus Nubus era independiente desde su diseño, debido a que integraba un sencillo controlador propio y presentaba una interfaz estándar a todo el sistema asimilado, esto permitía su inserción en diferentes arquitecturas. Fue utilizado en diversos sistemas los cuales incluían, computadores Apple y tenían la característica de tener un ancho de 32 bits y algunas capacidades Plug and Play (autoconfiguración), que lo hacían muy manejable y adelantado a su época, entre otros ejemplos de estos buses de características autónomas, están el AGP y el bus PCI.

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Tercera generación

Por ultimo tenemos a los buses de tercera generación los cuales son conocidos por poseer conexiones punto a punto, esto se diferencia de los buses anteriormente mencionados en los que se comparten señales de reloj. Esto se puede lograr realizando una reducción fuerte en el número de conexiones que puede poseer cada dispositivo usando interfaces seriales. Esto quiere decir que cada uno de estos componentes puede negociar las características de enlace al inicio de la conexión y en algunos casos de forma fluida, al igual que sucede en las redes de comunicaciones. Entre los ejemplos más destacados, están los buses PCI-Express, el Infiniband y el HyperTransport.

Tipos de bus

Actualmente existen dos tipos de bus que están categorizados por el método de envío de los datos: bus paralelo o bus serial.

Es muy obvio que existen muchas diferencias en el rendimiento y hasta hace unos años se consideraba que el uso apropiado de los mismos tenia que depender de la longitud física de la conexión: para cortas distancias el bus paralelo, para largas el serial.

Bus paralelo

Este es un tipo de bus en cual funciona enviando datos por bytes al mismo tiempo, esto se logra con la significativa  ayuda de ciertas líneas que tienen funciones estrictamente fijadas. La cantidad de datos que se puede enviar es bastante significativa con una frecuencia moderada y es igual al ancho del envió de información por la frecuencia de funcionamiento. En los ordenadores esto ha sido utilizado de manera intensiva, desde el bus del procesador, los buses de discos duros, tarjetas de expansión y de vídeo, hasta las impresoras.

El front-side bus de los procesadores Intel es un bus de este tipo y como cualquier bus presenta características y funciones muy definidas que les presentaremos a continuación:

  • Las líneas de dirección: Estas son las encargadas de poder indicar la posición de memoria o el dispositivo con el que se desea establecer la conexión directa.
  • Las líneas de control: Estas lineas se encargan de poder de enviar señales de arbitraje entre los dispositivos conectados. Entre las más significativas están las líneas de interrupción, DMA y los indicadores de estado.
  • Las líneas de datos: Estas lineas pueden transmitir los bits de manera mas aleatoria por lo cual generalmente un bus tiene un ancho que es potencia de 2.

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Otra característica principal de un bus paralelo es que tiene conexiones físicas muy complejas, sin embargo la lógica de estas conexiones es muy sencilla, estas característica la hace muy útil en sistemas con poco poder de cómputo. En los primeros microcomputadores por ejemplo, el bus tenia la función de ser simplemente la extensión del bus del procesador y los demás componentes integrados “escuchan” las línea de direcciones, en espera de poder captar las indicaciones del mismo. Un ejemplo practico de esto es el PC IBM original, el diseño del bus fue muy importante a la hora de escoger un procesador con I/O de 8 bits (Intel 8088), sobre uno de 16 (el 8086), porque era posible usar hardware diseñado para otros procesadores, abaratando el producto.

Bus en serie

En este tipo de bus la información pueden ser enviada bit a bit y se regenera por medio de registros o rutinas establecidas en el procesador y los distintos componentes de la PC . Está formado por unos pocos canales y su ancho de banda depende de la frecuencia de datos que envié el procesador. Aunque originalmente estos fueron usados para poder conectar los dispositivos mas lentos, como lo son el teclado o un ratón, actualmente se están usando para poder hacer las conexiones de dispositivos muchísimo más rápidos como los discos duros, unidades de estado sólido, tarjetas de expansión e incluso para el bus del procesador integrado.

Buses: de control, de direcciones y de datos

En este apartado podremos descubrir los diferentes tipos de buses que hay, y su función especifica para el ordenador, estos se dividen en la siguiente forma:

Bus de control

La característica principal del bus de control es gobernar y controlar el uso y acceso de todas las líneas de datos y de direcciones de información. Como éstas líneas están suelen estar compartidas por todos los dispositivos dentro de la computadora, tienen la posibilidad de mantenerse con determinados mecanismos que puedan controlar su utilización. Las señales de control pueden transmitir a estos dispositivos las órdenes como los datos de temporización entre los módulos. Mejor dicho, es el que permite que no haya colisión de información en el sistema, por lo cual se usa el cable de bus de datos.

Bus de direcciones

Los ejemplos de dispositivos direccionables son la memoria RAM la cual puede ser direccionada por un tipo de bus, de manera que cada celda de memoria posee su propia dirección. Las direcciones constan de un número especifico que puede seleccionar una celda de memoria que esta en el interior de la memoria principal o en el espacio de direcciones de la unidad de entrada/salida.

El bus de direcciones puede ser considerado como un canal del microprocesador el cual es estrictamente independiente del bus de datos donde se establecen las direcciones de memoria del dato en tránsito por el sistema.

En si el bus de dirección trata sobre el conjunto de diferentes lineas eléctricas que son necesarias para poder establecer una dirección requerida para la información. esto consta de la capacidad de la memoria que se puede direccionar, esto va a depender de la cantidad de bits que pueden conforman el bus de direcciones, siendo 2n el tamaño limite en bits del banco de memoria que se podrá direccionar con líneas por una cantidad de tiempo. Por ejemplo, para poder direccionar una memoria de 256 bits, se tiene que usar como mínimo al menos 8 líneas, pues 28 = 256. Adicionalmente a esto pueden ser requeridas líneas de control para poder señalar cuándo la dirección está disponible en el bus. Esto depende del diseño del propio bus.

Bus de datos

Por ultimo podemos decir que el bus de datos nos permite el intercambio de datos entre el microprocesador y el resto de unidades existentes en el equipo . Además de esto puede, controlar el uso y acceso al bus de datos y al bus de direcciones.

En fin, ahora sabemos todo lo que se refiere al bus de datos, sus características, definiciones y tipos, en conclusión, estos funcionan como autopistas de información que pueden conectar distintas fases del computador, aquí es donde radica su real importancia, si te ha gustado este articulo te recomendamos leer también sobre ¿Que es una memoria eprom en sistemas? o también conocer las partes del teclado y su función Gracias por leernos.

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