Download MIA-Unidad 4

57
UNIDAD 4
Interfaz del bus
El PC (Personal Computer), es un sistema de propósito general, que puede ser
ajustado a las necesidades del usuario agregando placas con la electrónica
necesaria, acompañadas de software que permita controlarlas. Un posible
ejemplo es el procesamiento de imágenes de video: basta colocar una tarjeta
adquisidora de video y configurar su software controlador para hacer que una
aplicación de procesamiento de imágenes, ejecutándose en el PC, pueda
procesar las imágenes adquiridas con la placa.
Se pueden colocar en un sistema PC, el tipo de interfaz (tarjeta) que uno
desee, para controlar los más variados dispositivos periféricos gracias a las
Ranuras de Expansión o Slots (Conector). Existen varios tipos de Ranuras de
Expansión, de distintas formas y características. Consisten simplemente en
zócalos que sirven para conectar los bordes de las tarjetas interfaces. El
conjunto de esos zócalos, de un cierto tipo se llama Bus de Sistema. Cada
zócalo se denomina SLOT y da lo mismo, para conectar una tarjeta, un slot que
otro ya que se encuentran conectados en paralelo.
Los computadores poseen distintos tipos de buses que proporcionan
comunicación a distintos niveles dentro de la jerarquía del sistema. El bus que
conecta los componentes principales del computador (procesador, memoria y
E/S) se denomina bus del sistema. Las estructuras de interconexión más
comunes dentro de un computador están basadas en el uso de uno o más
buses.
En la unidad 4, se presenta el estudio de la Arquitectura de los buses, y la
interconexión de los periféricos.
Objetivo de la Unidad 4: Resolver problemas de implementación de interfaces
sencillas que se conecten a los buses ISA extendido y/o VESA Local y/o PCI
y/o USB y/o AGP.
Contenido de la Unidad 4: El contenido de la unidad contempla el estudio de
los siguientes temas:
El bus ISA, Arquitectura de los buses ISA extendido (EISA) y
(VESA) Local.
El bus de interconexión de los componentes periféricos (PCI).
El bus serial universal USB.
Puerto grafico acelerado (AGP).
58
Actividades recomendadas para el estudio del contenido de la unidad 4.
1.- Examine la tabla 4.1, en ella puede identificar las lecturas de los temas
contentivos de la unidad 4:
TÍTULO
MATERIAL DE
REFERENCIA
CAPITULO
CONTENIDO
El bus ISA
Arquitectura de los buses
ISA extendido (EISA) y
VESA Local.
Interfaz del bus.
El
texto
Los El bus de Interconexión de
Microprocesadores componentes
periféricos
Intel, B. B. Brey.
(PCI)
El bus
(USB)
Puerto
(AGP)
serial
Universal
gráfico
acelerado
15
Tabla 4.1
1.- Lea los siguientes aspectos teóricos a través de los cuales reforzará los
conocimientos adquiridos:
SLOT
Ranura de la motherboard que permite expandir la capacidad de una
computadora insertándole placas.
http://www.sitiosargentina.com.ar/Help/diccionario%20tecnico.htm#s
MOTHERBOARD
Placa que contiene los circuitos impresos básicos de la computadora, la CPU,
la memoria RAM y slots en los que se puede insertar otras placas (de red, de
audio, etc.).
http://www.sitiosargentina.com.ar/Help/diccionario%20tecnico.htm#s
La interfaz PCI
PCI ("Peripheral Component Interconnect") es básicamente una especificación
para la interconexión de componentes en ordenadores. Ha dado lugar a un
59
bus PCI, denominado también Mezzanine, en español entresuelo [1], porque
funciona como una especie de nivel añadido al bus ISA/EISA tradicional de la
placa-base. Es un bus de 32 bits que funciona a 5 V, 33 MHz, con una
velocidad de transferencia inicial de 133 Mb/s (Megabits por segundo).
Aunque seguiremos llamándolo "bus PCI", en realidad no es un bus local; por
contra, ocupa un lugar intermedio (de ahí el nombre mezzanine) entre el bus
del procesador / memoria / cache y el bus estándar ISA. El bus PCI se
encuentra separado del bus local mediante un controlador que hace de
pasarela. Cuando la UCP escribe datos en los periféricos PCI (por ejemplo un
disco duro), el controlador/pasarela PCI los almacena en su buffer. Esto
permite que la UCP atienda la próxima operación en vez de tener que esperar
a que se complete la transacción. A continuación el buffer envía los datos al
periférico de la forma más eficiente posible.
http://www.zator.com/Hardware/H6_4.htm
Comparación de los tipos de bus
ISA
EISA VESA PCI
8/16
32 32/64 32/64
5.33/8.33 8.33 33/50 33
5.33/8.33 33 132/264 132/264
5.33/8.33 33 132
132
Bus de datos
Velocidad del bus de datos (MHz)
Velocidad de transferencia (MB/s)
Velocidades de transferencia
implementadas (MB/s)
0-8
0-8 0-2
0-4
Número de Slots
No
Si
Si
Si
Soporte de Bus Master
No
No No
Si
Paridad para direcciones y datos
No
No No
Si
Sync, Channel Checks
No
Si
Si
Si
Identificación de dispositivo & Auto
configuración
N/A
N/A Si
Trabaja con ISA/EISA
http://www.zator.com/Hardware/H6_4.htm
AGP
El AGP (Accelerated Graphics Port, Puerto de Gráficos Acelerados) es una
especificación de bus que permite que se desplieguen rápidamente gráficos en
3-D en computadoras personales comunes. El AGP es una interfaz especial
diseñada para transmitir imágenes en 3-D (por ejemplo, de páginas Web o CDROMs) mucho más veloz y ágilmente de lo que es posible hoy en una
ordenador que no sea una costosa estación de trabajo gráfica. La interfaz usa
el almacenamiento principal del ordenador (RAM) para refrescar la imagen del
monitor y soportar el mapeo de texturas, el z-buffering y la mezcla alfa que se
requieren para el despliegue de imágenes en 3-D. El uso que hace el AGP de
la memoria principal es dinámico, lo cual significa que cuando no se está
utilizando para gráficos acelerados, la memoria principal se devuelve para uso
del sistema operativo u otras aplicaciones.
http://www.gamarod.com.ar/recursos/glosario/
60
3.- El ejemplo 4.1 muestra la forma usual de utilizar el bus PCI en un sistema
uniprocesador.
Ejemplo 4.1: Uso de un bus PCI en un sistema uniprocesador
En la figura 4.1 se muestra una configuración usual del bus PCI. En esta
configuración un dispositivo que integra el controlador DRAM y el adaptador
al bus PCI proporciona el acoplamiento al procesador y la posibilidad de
generar datos a velocidades elevadas. El adaptador actúa como un registro
de acople (buffer) de datos, puesto que la velocidad del bus PCI puede
diferir de la capacidad de E/S del procesador.
Procesador
Monitor
Cache
Adaptador/con trolador
de
memoria
DRAM
Audio
Imágenes
en
movimiento
Bus PCI
Gráficos
Adaptador
del bus de
expansión
Dispositivos
de E/S
básicos
CS
Graficador
Bus de expansión
Figura 4.1 Bus PCI en un sistema uniprocesador
5.- El ejemplo 4.2 presenta el uso de una interfaz de bus ISA que se decodifica
en las direcciones 800H y 803H.
Ejemplo 4.2: Interfaz de bus ISA que contiene un 82C55 accedido por
medio de direcciones de puertos.
2.- La figura 5.2 muestra una interfaz ISA decodificada en las direcciones 800H
a 803H:
61
34
SD0
29
SD5
28
SD6
27
SD7
___
IOR
___
IOW
5
4
SA6
5
SA7
6
SA8
7
SA9
8
I1
O1
I2
O2
PA4
D5
PA5
D6
PA6
D7
PA7
40
39
38
37
18
PB2
35
A1
PB3
22
6
RESET
__
CS
PB4
23
PB5
24
PB6
25
PB0
19
20
21
PB7
18
I4
SA11 11
D4
1
19
I3
SA10 9
PA3
A0
8
RESET
SA5
D3
2
PB1
9
SA1
3
PA2
__
RD
__
WR
36
SA0
SA4
D2
3
30
SD4
2
PA1
31
SD3
SA3
D1
32
SD2
1
PA0
33
SD1
SA2
4
D0
17
PC0
16
PC1
15
PC2
14
PC3
13
PC4
12
PC5
15
O3
16
O4
I5
O5
I6
O6
I7
O7
I8
O8
17
13
12
11
PC6
10
I9
I10
14
PC7
82C55
16L8
SA12
SA13
SA14
SA15
Figura 4.2 Interfaz de bus ISA decodificada en las direcciones 800H a 803H
62
Ejercicios propuestos
1.- Explique mediante el uso de un diagrama de tiempos, cómo se realiza la
operación de escritura en un bus PCI.
2.- Desarrolle una interfaz del bus ISA, similar a la del ejemplo 4.2, pero que
sea decodificada en las direcciones 0820H a 0823H.
Consulta en otros libros
[Stallings 2000]
incluye en su contenido la interconexión con buses,
específicamente la descripción del bus PCI.
[Hamacher, 2003]. Contiene el estudio de los buses PCI y USB.
Consulta en la Web
http://www.des.udc.es/~emilioj/ECm2/ecm2_p2_t2-doc.pdf: Presenta de una
manera sencilla la interconexión con buses, toma como ejemplos los buses
PCI y USB.
http://www.die.upm.es/cursos/BUSES1.pdf: Incluye información interesante
sobre la evolución de los buses.
http://www.redeweb.com/microbit/articulos/7107125.pdf: Expone aspectos
relacionados con las aplicaciones del bus PCI.
http://www.terra.es/personal/zyryab/buspci.htm: Es un documento que incluye
el diseño de una interfaz PCI para una aplicación.
Ejercicios de Autoevaluación
Como ejercicios de autoevaluación, se recomienda revisar los problemas
resueltos número 6 y 8, incluidos en el capítulo 15 del
texto Los
Microprocesadores Intel, de Barry B Brey.