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Clase N° 2
Buses y puertos (PCI, AGP, ISA, VESA. LOCAL BUS, AMR, CNR; puertos serie, paralelo, usb,
ieee-1394)
AGP (Accelerated Graphics Port)
Fue creado por Intel como un nuevo bus especialmente diseñado para producción de gráficos y video de
alto rendimiento. El AGP está basado en el PCI. La especificación 1.0 fue publicada por Intel en Julio de
1996 y definía una frecuencia de reloj de 66 MHz. Con señalización 1x o 2x a 3.3 volts. La versión 2.0 se
dio a conocer en Mayo de 1998 y agregaba una señalización 4x, así como la capacidad de funcionar a 1.5
volts. Es de 32 bits.
En el modo 1x realiza una transferencia por ciclo.
Transferencia en 1x 266 MB/s; 2X 533 MB/S; 4X 1066 MB/s.
PCI (Peripheral Components Interfaz)
En 1992 fue publicada la versión 1.0; en el 93 la 2.0 y en el 95 la 2.1. Este bus tiene una transferencia de
33 MHz. Transfiere datos a una velocidad de 132 MB/s.
ISA (Industry Standard Architecture)
Fue introducida en 1981 con la primera PC IBM como un bus de 8 bits. Mas tarde fue expandido en 1984
a 16 bits. Las últimas versiones funcionan a 16 bits y 8 MHz. La capacidad máxima de transferencia es de
8 MB/S.
VESA. LOCAL BUS
Fue pensado para ser utilizado mayormente por placas de video. Su tasa de transferencia es de 132
MB/S. Al aparecer el bus PCI perdió popularidad muy rápidamente.
AMR, CNR
A fin de proveer una conexión moderna de baja velocidad para reemplazar al ISA en la época de
transición del Pentium III al Pentium IV se crearon dichas normas. Son pequeños slots que sirven para
conectar módems, placas de red y placas de sonido de muy bajo costo. Sin embargo, debido a su poca
versatilidad estos slots tiendes a desaparecer.
Puertos de comunicación
Los puertos de comunicación básicos de un sistema son los puertos seriales y paralelo.
Puerto serie (COM)
La interfaz es serial asincrónica. Es asincrónica porque no hay sincronía, es decir que los caracteres
pueden ser enviados en intervalos arbitrarios, cada carácter enviado a través de una conexión serial está
enmarcado por una señal estándar de inicio y paro; y es serial porque los datos son enviados por un solo
cable, en forma sucesiva, bit a bit. Hay 2 conectores externos para estos puertos los db 9 y db 25. Sirven
para conectar módems y mouse.
UARTs
El corazón del puerto serie es el chip Receptor / Transmisor Universal Asincrónico (UART). Este chip es el
encargado de controlar el proceso de envío y recepción de datos. El UART 16550 y sus derivados
(16550A, 16650 y 16750) permiten transferencias de alta velocidad (de 115 Kbps a 460 kbps).
La configuración estándar se muestra en esta tabla:
COM X
IRQ
COM 1
4
COM 2
3
COM 3
4
COM 4
3
Puerto paralelo
Los puertos paralelos se utilizan generalmente para conectar impresoras a una PC. Originalmente eran de
un solo sentido, pero actualmente pueden enviar y recibir datos. Reciben este nombre porque tienen ocho
líneas para mandar simultáneamente todos los bits que forman un byte.
Hay tres variantes de puertos paralelos:
SPP (Standard Parallel Port)
Es unidireccional. Tiene una transferencia de 150 KB/s.
EPP (Enhanced Parallel Port)
Es una nueva especificación conocida también como Fast Mode. Tiene una velocidad 10 veces mayor que
el puerto paralelo estándar. Fue creado para conectar adaptadores de red, cintas y unidades de disco. Las
transferencias pueden llegar a los 2 MB/s.
ECP (Enhanced Capabilities Port)
Otra variable de alta velocidad similar a la EPP con la salvedad de que esta utiliza un canal DMA. Fue
pensado para escáneres e impresoras de alto desempeño.
USB (Universal Serial Bus)
Es un estándar diseñado para utilizar la capacidad PnP para conectar periféricos externos a la PC. USB
elimina a necesidad de instalar tarjetas, lo que ahorra espacio y recursos (IRQs) del sistema. Permite la
conexión de 127 dispositivos. La versión 1.1 está definida para correr a 12 Mbits/s (1.5 MB/s) sobre una
conexión de 4 hilos. En cambio la versión 2.0 es 40 veces más rápida que la 1.1 y es totalmente
compatible con la anterior.
IEEE 1394 (i.Link o FireWire)
Alcanza velocidades de hasta 400 Mbits/s (50 MB/s). Se utiliza principalmente para conectar cámaras de
video. Apple le ha dado el mayor apoyo a este puerto. En comparación con el USB 1.1 es mucho más
veloz pero respecto del USB 2.0 es similar.
Recursos del sistema (Canales de comunicación)
Los recursos del sis tema son los canales de comunicación, direcciones y otras señales empleadas por los
dispositivos de hard para comunicarse con el procesador. Entre estos recursos se incluyen:
Direcciones de memoria
IRQ
DMA
Direcciones de puertos de e/s.
IRQ (Interruptions ReQuest)
Los canales para petición de interrupción son utilizados por varios dispositivos de hard para avisar al
mother que debe atenderse su solicitud.
Cuando se invoca una interrupción en particular, una rutina especial asume el control del sistema, el cual
primero guarda el contenido de todos los registros del micro en una pila y luego dirige el sistema hacia la
tabla de vectores de interrupción. Esta tabla contiene una lista de direcciones de memoria
correspondientes a los canales de interrupción. Dependiendo de cuál interrupción haya sido invocada, se
ejecuta el programa correspondiente a ese canal.
Después de que la rutina de interrupción termina su trabajo el soft de control de interrupciones regresa el
contenido de la pila a los registros del micro.
A través del empleo de las interrupciones, el sistema puede responder a eventos externos de manera
oportuna. Las interrupciones generalmente son priorizadas por sus números, las de más alta prioridad
tienen los números más bajos.
Técnicamente existen 2 tipos de instrucciones de hard en el sistema: las PCI y las ISA. Para que las
tarjetas PCI funcionen las interrupciones de estas deben ser mapeadas a interrupciones ISA, las cuales no
pueden ser compartidas. La solución a este conflicto es el Control de IRQ PCI, que permite a S.O. PnP,
mapear interrupciones PCI a la misma interrupción ISA.
Interrupciones ISA de 8 bits
Proporciona ocho interrupciones de Hard externo.
Interrupciones ISA de 16 bits
La cantidad de interrupciones fue duplicada a 16 mediante 2 controladores IRQ y canalizando las
interrupciones generadas por el 2 de ellos a través de la IRQ 2, quedando esta inutilizada.
Interrupciones PCI
Generalmente las tarjetas PCI utilizan la interrupción PCI INTA# y mediante el Control de IRQ PCI son
mapeadas a las interrupciones ISA.
DMA
Los canales DMA (Direct Memory Acces) son utilizados por dispositivos que deben enviar y recibir
información a altas velocidades. Un H.D., una placa SCSI y una tarjeta de sonido son ejemplos de estos
dispositivos. Pueden ser compartidos si no se usan de manera simultánea.
DMA ISA de 8 bits
Posee 4 canales DMA. 3 son utilizados para la actualización de RAM dinámica, controlador de H.D. y
controlador de disco flexible, respectivamente. Debido a esto queda sólo un canal disponible.
DMA ISA de 16 bits
Posee 8 canales. Al igual que las IRQ, estos canales utilizan como cascada el DMA 4. Los canales 0 a 3
son de 8 bits, mientras que los de 16 bits son los canales de 5 a 7.
Direcciones de puertos de e/s
Los puertos de E/S permiten la comunicación entre dispositivos y el soft del sistema. Pueden equipararse
a los canales de radio, si desea comunicarse con el puerto serial, necesita saber cuál puerto de E/S
(estación de radio) está “escuchando”. Del mismo modo si desea recibir datos de dicho puerto, necesita
escuchar la misma estación por la cuál está transmitiendo. Los equipos cuentan con abundantes puertos y
son artefactos del diseño del procesador Intel.
Solución de conflictos
Los conflictos se distinguen típicamente xq un dispositivo deja de funcionar o se evidencia algún síntoma
de los siguientes:
Un dispositivo transfiere datos de manera imprecisa
El sistema se cuelga frecuentemente
La placa de sonido no funciona bien
Aparece basura en la pantalla sin razón
La impresora produce garabatos
La PC arranca en modo a prueba de fallos
Procesadores
Introducción
El micro es el cerebro o motor de la PC. Lleva a cabo todos los cálculos y procesamientos del sistema.
Especificaciones de los procesadores
A menudo se hace referencia a especificaciones confusas cuando se habla de procesadores. Estos pueden
ser identificados a través de 2 parámetros principales: su anchura y su velocidad. La velocidad es
bastante simple, se cuenta en megahertz, es decir millones de ciclos por seg.; y en este caso mientras
más rápido mejor. La anchura es un poco más compleja xq hay tres especificaciones que refieren a ella
(Registros internos, Bus de e/s de datos y Bus de direccionamiento de memoria)
Tasa de velocidad
Un oscilador de cristal controla las velocidades de reloj mediante una delgada lámina de cuarzo. Cuando
se aplica voltaje al cuarzo, este comienza a vibrar a una frecuencia armónica determinada por la forma y
el tamaño del cristal. Las oscilaciones que emanan del cristal en la forma de una corriente que se alterna
de acuerdo con su frecuencia armónica. Esa corriente alterna es la señal de reloj, la cual forma la base de
tiempo sobre la cuál opera una computadora. Un sistema actual corre a millones de esos ciclos por seg. El
tiempo entre las crestas de cada onda define la frecuencia.
También varía el tiempo requerido para ejecutar instrucciones:
8086/8088. Les toma un promedio de 12 ciclos ejecutar una instrucción.
286 y 386. Mejoran esta velocidad alrededor de 4.5 ciclos por instrucción.
486. Llega hasta 2 ciclos por instrucción.
Pentium, serie K6. Incluye canales dobles para instrucciones y otras mejoras que permiten el
funcionamiento a una o dos instrucciones por ciclo.
Pentium Pro, Pentium II en adelante. Pueden ejecutar hasta 3 o más instrucciones por ciclo de reloj.
Las diferencias en tiempos de ejecución dificulta la comparación en términos de velocidad solamente.
Velocidades y marcajes de los procesadores
Otro factor de confusión implicado en la comparación de rendimiento es el hecho de que prácticamente
todos los procesadores modernos funcionan a algún múltiplo de la velocidad del mother. Así, si un
procesador corre a 800 MHz. Y sabemos que el bus del mother es de 100 MHz, el multiplicador será 8x.
Es por esto que si trabaja con la memoria caché lo hace mucho más rápido.
Durante el proceso de construcción de un micro el fabricante lo prueba a diferentes velocidades,
temperaturas y presiones. Después de esta fase recibe el sello con la velocidad máxima a la cuál puede
funcionar de forma segura.
El multiplicador de un procesador se puede cambiar por medio de jumpers colocados en la sup. del
mother, y en los modelos más modernos por medio del BIOS. El principal beneficio de elevar la velocidad
del micro mediante el multiplicador es que sólo afecta al micro, pero lo negativo es que el overcloking por
bus brinda mejor rendimiento.
Otro truco consiste en cambiar el voltaje que reciben los micros. Peligroso.
Bus de datos (16, 32, 64 bits)
Tal vez la forma más común de describir a un micro es la velocidad y el ancho de su bus externo de
datos. Esto determina la capacidad que tiene el micro de enviar y recibir información.
Una buena forma de entender el flujo de información es hacer una analogía con una autopista y el
tránsito que permite pasar. Si una autopista tiene un carril por cada sentido, sólo puede pasar un auto en
cierta dirección. Podríamos imaginar a un chip de 8 bits como una autopista de un solo carril, porque sólo
un byte fluye a la vez. El de 16, 2; el de 32, 4 y el de 64, 8.
Registros internos (bus de datos interno)
El tamaño de los registros internos indica la cantidad de información sobre la cual puede operar el
procesador al mismo tiempo; también determina como transfiere los datos dentro del chip. Un registro es
una celda de contención dentro del procesador: por ejemplo, el micro puede sumar 2 números de 2
registros y almacenar el resultado en un tercero. El tamaño del registro determina el tamaño de los datos
que puede manejar un micro. También determinan el tipo de soft que se ejecuta (desde el 386 al Pentium
IV 32 bits).
El pentium tiene 2 canales de 32 bits.
Bus de direcciones (determina la capacidad de manejar memoria)
El bus de direcciones es el que transporta la información de direccionamiento usada para describir la
ubicación de memoria a la cual se está enviando la info. O aquella de donde se está obteniendo, en un
momento dado. El tamaño indica el total de memoria que puede direccionar el micro. 8088 20 bits 220
direcciones o 1 MB. 286, 386 16 MB, 386 DX, 486 4 GB, Pentium en adelante 64 GB (36 bits).