Conoce las diferentes características de un Slot PCI

En esta oportunidad te traemos una muy importante reseña sobre un sistema relevante en la computación, estamos hablando nada más y nada menos que de Peripheral Component Interconnect o mejor conocido en este ámbito como PCI, este componente es crucial para la conexión de periféricos directamente a la placa base, en este artículo descubriremos que es el PCI, como funciona, sus características y los tipos que existen, ¡Acompáñanos!

¿Qué es un Slot PCI?

En en el mundo de la computación un Peripheral Component Interconnect o PCI se describe como una compleja interconexión de componentes periféricos, lo que se define como un bus estándar de ordenadores que sirve para poder conectar múltiples dispositivos periféricos directamente a la placa base. Dichos componentes descritos anteriormente pueden ser circuitos integrados localizados en la misma lo que es mejor conocido como los dispositivos planares en la especificación de las ranuras PCI, o tarjetas de características expansivas que se acomodan en dichos conectores. Estos componentes son muy comunes en computadoras personales, donde ha desplazado al ISA como bus estándar, pero también se emplea en otro tipo de computadoras mas avanzadas las cuales describiremos mas adelante.

Lo que hace la diferencia de los buses ISA es que el bus PCI puede permitir una configuración más dinámica de todos los dispositivos periférico conectados. Se caracteriza porque en el tiempo de arranque del computador, las tarjetas PCI y el BIOS pueden interactuar y negociar recíprocamente todos los recursos solicitados por la tarjeta PCI.

Esto puede permitir la asignación de las IRQ y las múltiples direcciones del puero todo esto gracias a una acción dinámica diferente del bus ISA, en esta, las IRQ tienen que ser configuradas de manera manual con el uso jumpers externos. Es por ello que las últimas revisiones del sistema ISA y el bus MCA de IBM ya poseen incorporadas en su sistema tecnologías innovadoras que automatizan todo el proceso de configuración de las tarjetas controladoras de los dispositivos periféricos, no obstante el bus PCI pudo demostrar una mayor eficacia en tecnología plug and play. Además de esto, el bus PCI proporciona una descripción detallada de todos los dispositivos PCI conectados a través del espacio de configuración PCI.

Por ultimo podemos decir que la especificación PCI puede cubrir el tamaño físico del bus, características eléctricas, cronómetro del bus y sus protocolos. Igualmente, el “Grupo de Interés Especial de PCI” (PCI Special Interest Group) comercializa copias de la especificación correspondiente.

¿Cómo se originó el sistema PCI?

La primera versión de este sistema fue nombrado el PCI 1.0 este fue lanzado al mercado el 22 de junio del año 1992, este se caracterizaba por ser solamente una especificación a nivel de componentes muy básicos.

Después de esto El PCI 2.1 fue oficialmente lanzado al mercado el 1 de junio de 1995 con configuraciones más complejas.

Luego de importantes desarrollos en el mundo de la informática el Slot PCI fue inmediatamente puesto al uso de los servidores cuyos componentes tienen un alto grado de complejidad, estos se crearon para reemplazar a los buses MCA y EISA como alternativa al bus de expansión.

En los ordenadores fue más lento en reemplazar al sistema VESA Local Bus y no ganó la suficiente aceptación en el mercado hasta después del año 1994 con el desarrollo de la segunda generación de los procesadores Pentium. Para el año de 1996 el VESA se extinguió y las compañías reemplazaron hasta en las computadoras 80486. Apple adoptó el PCI para el Power Macintosh (reemplazando al NuBus) a mediados de 1995 y el Performa (reemplazando a LC PDS) a mediados de 1996.

Por ultimo podemos decir que las nuevas versiones del sistema PCI pudieron añadir mas características y mejoras en el rendimiento de los computadores, esto podía incluir un estándar a 66MHz y 3,3V y otro de 133MHz: llamados PCI-X. Ambos PCI-X 1.0b y PCI-X 2.0 son compatibles con sus predecesores.

Características de configuración del sistema PCI

En cuanto a las características de autoconfiguración podemos decir que el PCI posee dos espacios de dirección los cuales están separados estos pueden ir de 32-bit y 64-bit, estos corresponden a la memoria y la puerto de dirección de entrada/salida de la serie de procesadores de X86. En cuanto al direccionamiento es fácilmente asignado por el software del computador.

Existe un tercer espacio de dirección en este sistema llamado “Espacio de Configuración PCI” (PCI Configuration Space), Este tiene la función de utilizar un esquema de direccionamiento corregido lo cual permite al software determinar la cantidad de memoria y espacio suficiente de direcciones entrada/salida necesarios por cada dispositivo periférico, estas configuraciones permiten un mejor funcionamiento de estos. Cada dispositivo que se conecta puede solicitar hasta seis áreas de espacio de memoria o espacios de puerto entrada/salida a través de su registro de espacio de configuración.

Es importante recordar que en el típico sistema el firmware mejor conocido como sistema operativo puede consultar todos los PCI al inicio de las configuraciones, esto se realiza vía espacio configuración PCI, con el objetivo de averiguar que dispositivos pueden estar presentes y qué recursos se pueden usar, lo que permite decir u ordenar a cada dispositivo cuál es su correcto alojamiento. Se puede decir que el espacio de configuración de PCI también tiene contenida una pequeña cantidad de datos de cada dispositivo periférico los cuales ayudaran al sistema operativo a elegir sus drivers, o al menos tener un diálogo acerca de la configuración del sistema.

En cuanto a los dispositivos periféricos estos pueden tener una tarjeta ROM que posee ciertos códigos los cuales son ejecutables para los x86 o procesadores PA-RISC, un driver Open Firmware o un controlador EFI. Estos son generalmente muy necesarios para dispositivos usados durante el inicio del sistema como por ejemplo el arranque de un computador, antes de que sus controladores sean cargados por el sistema operativo.

Además de este particular dato están los PCI Latency Timers, estos son descritos como mecanismos para que los dispositivos PCI Bus-mastering puedan compartir el bus PCI de manera más justa y equilibrada, optimizando la velocidad de conexión. Entonces se puede decir que en este caso los dispositivos periféricos no usarán una porción tan grande del ancho de banda del bus PCI disponible tal que otros dispositivos no sean capaces de realizar su trabajo. Esto no aplica a PCI-Express los cuales explicaremos más adelante.

Por último, se puede decir que el modo de funcionamiento tiene su razón de ser porque cada dispositivo PCI periférico puede realizar operaciones en el modo “maestro de buses” que es solicitado para poder implementar un reloj, llamado reloj de latencia el cual puede limitar el tiempo que cada dispositivo puede usar el bus PCI. Finalmente, el contador alcanzara el 0 el dispositivo es solicitado para abandonar el bus. Si no hay ningún otro dispositivo esperando la propiedad del bus puede simplemente volver a obtenerlo y transferir más datos, de esta manera se puede configurar este sistema.

Características del Hardware para el sistema PCI

Ahora bien, las siguientes características representan a la versión de PCI usada más generalmente en los ordenadores domésticos:

• Posee un reloj de 33,33 MHz con transferencias síncronas, esto funcionan como sincronizador del sistema.
• El ancho de bus puede ser de 32 bits o 64 bits, esto depende de las especificaciones del equipo.
• La tasa de transferencia máxima es de 133 MB por segundo en el bus de 32 bits (33,33 MHz × 32 bits ÷ 8 bits/byte = 133 MB/s).
• En cuanto a la tasa de transferencia de datos máxima es de 266 MB/s en el bus de 64 bits.
• Espacio de dirección de 32 bits consta de 4 GB.
• Espacio de puertos I/O de 32 bits (actualmente obsoleto).
•  256 bytes de espacio de configuración.
•  3,3 V o 5 V, dependiendo del dispositivo Reflected-wave switching.

Diferentes variantes del sistema PCI

Dentro de las variantes del sistema de transferencia de datos PCI están los siguientes:

• El sistema Cardbus es un formato en versión PCMCIA de 32 bits y 33 MHz PCI.
• El Compact PCI puede utilizar módulos de tamaño Eurocard conectado en una placa hija PCI, ideal para equipos pequeños.
• El sistema PCI 2.2 puede funcionar a 66 MHz (requiere 3,3 voltios en las señales), con un índice de transferencia máximo de 503 MiB/s (533MB/s) tiene la característica de ser rápido.
• PCI 2.3 puede permitir el uso de 3,3 voltios y señalizador universal, pero no soporta los 5 voltios en las tarjetas, posee más capacidad de carga.
• PCI 3.0 es el sistema estándar final oficial del bus, con el soporte de 5 voltios completamente agregado al mismo.
• PCI-X, este sistema posee cambios en el protocolo levemente y aumenta la transferencia de datos a 133 MHz (índice de transferencia máximo de 1014 MiB/s).
• El sistema PCI-X 2.0 posee un ratio de 266 MHz (índice de transferencia máximo de 2035 MiB/s) y a su vez de 533 MHz, expande el espacio de configuración a 4096 bytes, añade una variante de bus de 16 bits y utiliza señales de 1,5 voltios.
• Mini PCI es un nuevo formato ultra compacto de PCI 2.2 para utilizarlo internamente en las computadoras portátiles.
• PC104/Plus es un bus industrial que utiliza las señales PCI con diferentes conectores.
• Advanced Telecommunications Computing Architecture (ATCA o AdvancedTCA) es la siguiente generación de buses para la industria de las telecomunicaciones.
• PXI es la extensión del bus PCI para instrumentación y control.

Dimensiones de las tarjetas del sistema PCI

En cuanto a este punto podemos decir que existen diferentes dimensiones en las tarjetas de este sistema por las cuales podemos describir las siguientes:

Tarjeta de tamaño completo

En cuanto este modelo podemos describir que la tarjeta original PCI de “tamaño completo” posee un grosor de unos 107 mm lo que equivale a 4.2 pulgadas y una largo de 312 mm (12.283 pulgadas). En cuanto a la longitud esta incluye el conector de borde de tarjeta. No obstante, este tipo de tarjetas PCI modernas son de medio cuerpo o más pequeñas que sus antecesoras y a muchos ordenadores personales no se les pueden encajar una tarjeta de tamaño completo, por lo cual debes asegurarte de esto antes de instalarla.

Tarjeta backplate

Aparte de las dimensiones el tamaño del backplate está también estandarizado, por lo cual son medidas muy estrictas. El backplate se caracteriza por ser la pieza de metal situada en el borde que se utiliza para poder instalar el componente al gabinete, a su vez también contiene los conectores externos para los periféricos. Esta tarjeta puede ser de un tamaño mínimo, no obstante la backplate debe ser de tamaño completo y localizado propiamente. Respecto del anterior bus ISA, está situado en el lado opuesto de la placa para evitar errores.

Tarjeta de extensión de medio cuerpo (estándar de facto)

Este tipo de tarjetas está hecha para el estándar práctico en la actualidad, es por ello que la mayoría de las tarjetas modernas PCI son aptas dentro de las siguientes dimensiones:

•  Ancho: 0,6 pulgadas (15,24 mm)
•  Profundidad: 6,9 pulgadas (175,26 mm)
•  Alto: 4,2 pulgadas (106,68 mm)

Tarjeta de perfil bajo (altura media)

Por ultimo podemos definir que la organización PCI ha definido un estándar para tarjetas de perfil bajo, estas generalmente están construidas para las siguientes especificaciones y tipos de equipo:

•  Alto: 1,42 pulgadas (36,07 mm) a 2,536 pulgadas (64,41 mm)
• Profundidad: 4,721 pulgadas (119,91 mm) a 6,6 pulgadas (167,64 mm)

El anaquel se caracteriza por ser reducido en altura a un estándar de 3,118 pulgadas (79,2 mm). La tarjeta de perfil más bajo no encaja en un ordenador personal de medidas estándar. Por lo cual muchos fabricantes pueden solucionar esto suministrando ambos tipos de anaquel (los anaqueles típicamente son atornillados a la tarjeta entonces el cambio de ellos no es difícil).
Estas tarjetas pueden ser conocidas por otros nombres como delgado.

El sistema Mini PCI

El sistema Mini PCI fue añadido a la versión 2.2 PCI con el principal objetivo de incorporarse a los ordenadores portátiles y este también puede usar un bus de 32 bits, de 33 MHz con conexiones alimentadas (3,3 V solo) y con un soporte de bus mastering y DMA. Las dimensiones estándar para tarjetas con la versión Mini PCI es aproximadamente 1/4 de las tarjetas de tamaño completo.

Es por ello que como no hay ningún acceso desde el exterior a la tarjeta de la misma forma que hay para las tarjetas PCI de sobremesa, pueden existir algunas limitaciones en las funciones que del PCI han sido desarrollados, como por ejemplo la red Wi-Fi, Ethernet veloz, Bluetooth, módems (a menudo Winmodems), los hardware de sonido, aceleradores criptográficos, controladores SCSI, IDE/ATA, SATA, tarjetas de combinación entre otros componentes más. Los sistemas regulares PCI suelen ser usados con el hardware Mini PCI-equipado y viceversa, usando de-Mini PCI a PCI y de PCI-a los-Mini PCI convertidores. Mini PCI ha sido reemplazado por PCI Express Mini Card, esto es característica de una gran versatilidad.

Detalles técnicos de tarjetas Mini PCI

Las características técnicas de las tarjetas Mini PCI constan de que poseen un consumo máximo de 2W, el cual en ocasiones también puede limitar la funcionalidad que puede ser realizada en práctica en este factor físico de la misma. Requieren que el sistema también soporte la señal PCI CLKRUN, empleada para arrancar y detener el reloj PCI por motivos de control de energía, este detalle es muy importante para la sincronía de la tarjeta.

También existen tres indicadores de la forma de tarjeta: Tipo I, Tipo II, y Tipo III. El conector de tarjeta utilizado para cada tipo puede incluir las siguientes especificaciones :El tipo I y II pueden utilizar un conector de colocación de alrededor de 100 pines, en contraposición el Tipo III puede emplear un conector de borde de 124 pines, un ejemplo de esto es que el conector para Tipo I y II se diferencian del Tipo III, donde el conector está sobre el borde de una tarjeta, como con un SO-DIMM.

Es por esta razón que los 24 pines que pueden sobrar proporcionan las señales suplementarias requeridas a la ruta de entrada salida en la parte posterior del sistema conector (audio, el eslabón de corriente alterna, el LAN, la interfaz de línea telefónica). El tipo II de tarjetas poseen montados los conectores RJ11 Y RJ45. Estas tarjetas deben ser localizadas en el borde del ordenador o la estación que se atraca de modo que el RJ11 y puertos RJ45 puedan ser montados para el acceso externo.

Otras variaciones físicas

En cuanto a los componentes físicos podemos considerar que los típicos sistemas de consumidores específica “ranuras N x PCI ” sin especificar las los tamaños y medidas reales del espacio disponible en los sistemas ya mencionados. En algunos pequeños sistemas de factor de forma, esto suele no ser suficiente aún para que las tarjetas PCI “de medio cuerpo” entrenen los espacios correspondientes para poder funcionar. A pesar de esta limitación, estos sistemas son todavía útiles porque muchas tarjetas PCI modernas son bastante más pequeñas que las de medio cuerpo.

 

Tarjeta de banco

Estas genéricas tarjetas PCI pueden presentar una o dos muescas claves, esto puede ser un determinante que su voltaje señalado es el adecuado. Las tarjetas que requieren 3.3 voltios tienen una muesca de 56.21mm al frente de la tarjeta (donde están los conectores externos), mientras aquellos requieren 5 voltios tienen una de muesca 104.47mm del frente de la tarjeta. Las llamadas ” tarjetas Universales ” tienen ambas muescas claves y pueden aceptar los dos tipos de señales.

Diferencias entre las ranuras PCI y las ranuras PCI Express

En los inicios de la era computacional, una gran cantidad de información se transmitía a través de conexiones seriales. Los computadores separaron dicha información en paquetes y luego movieron los paquetes de un lugar a otro a la vez. Las conexiones seriales eran confiables pero muy lentas, por lo que los fabricantes comenzaron a usar conexiones paralelas para enviar múltiples datos de manera simultánea.

Resulta que las conexiones paralelas poseen sus propios problemas a medida que las velocidades aumentan cada vez más, unos ejemplos son, los cables que pueden interferir entre sí de manera electromagnética, por lo que ahora el péndulo está rotando hacia conectividades en serie altamente eficientes. Las mejoras en el hardware y en el proceso de separar, etiquetar y reconstruir paquetes han llevado a conexiones en serie más veloces, como USB 2.0 y FireWire.

PCI Express es un sistema en serie que opera más como una red que como un bus. En lugar de un bus que controla información de múltiples fuentes, PCIe posee un interruptor que maneja otras conexiones seriales punto a punto. Estas uniones se extienden desde el ordenador, lo que envía de forma directa a los dispositivos donde deben ir la información. Cada dispositivo posee su propia unión dedicada, por lo que los sistemas ya no comparten el ancho de banda como lo hacen en un bus normal.

Por ultimo Cuando el PC se enciende, PCI programa qué dispositivos están sincronizados a la placa base. Luego obtiene los enlaces entre los dispositivos, creando así un mapa de dónde irá el tráfico y negociando el ancho de cada conexión. Esta identificación de dispositivos y conexiones es el proceso que utiliza PCI, por lo que PCIe no procesa cambios en el software o los sistemas operativos de los equipos. Cada carril de una conexión PCI Express posee dos pares de cables: uno para enviar y otro para captar. Los paquetes de datos se transmiten a través del carril a un ritmo de un bit por ciclo. Un enlace x1, la conexión PCIe más pequeña, tiene un carril conformado por cuatro cables. Lleva un bit por ciclo en cada periférico. Un enlace x2 contiene ocho cables y transmite dos bits a la vez, un enlace x4 transmite cuatro bits, y así sucesivamente. Otras configuraciones son x12, x16 y x32.

De esta manera culminamos esta interesante reseña sobre el sistema de Slot PCI, una importante herramienta de hardware que permite una conectividad eficiente con los dispositivos periféricos, ahora sabes su funciones y características gracias a este interesante articulo, si te interesan lecturas similares a estas también puedes darle un vistazo a que es una red PAN o WPAN o también a conocer todo sobre la Tecnología VoIP, gracias por leernos.