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Universidad de las Fuerzas Armadas - ESPE MICROPROCESADORES Tema: Buses Integrantes: - Erick Naula - Aurora Ñacato - Diego Pacheco - Victoria Yánez

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Buses de datos

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Page 1: BUSES

Universidad de las

Fuerzas Armadas - ESPEMICROPROCESADORES

Tema: BusesIntegrantes:

- Erick Naula

- Aurora Ñacato

- Diego Pacheco

- Victoria Yánez

Page 2: BUSES

Buses

Es el elemento fundamental de

interconexión en la arquitectura de von

Neumann

conjunto de cables para conectar

múltiples subsistemas con el microprocesador

Cada cable o línea transmite un único bit de

información en un determinado momento.

Al número de líneas o bits que tiene el bus se

lo conoce como el ancho del bus

Los buses definen su capacidad de acuerdo a la frecuencia máxima de envío y al ancho de

los datos.

Page 3: BUSES

Primera Generación

Los primeros computadores tenían dos sistemas de buses, uno para la memoria y otro

para los demás dispositivos

Bus S-100

Bus ISA

Segunda Generación

Se implementó un bus a una frecuencia más alta

para conectar la memoria con el procesador

AGP

PCI

Nubus

Tercera Generación

tener conexiones punto a punto, a diferencia de los buses arriba nombrados en los que se comparten

señales de reloj.

usando interfaces seriales

PCI-Express

Infiniband

HyperTransport

Page 4: BUSES

Clasificación por su situación Física

Bus Interno

También se conoce como bus frontal o FSB.

El bus interno permite al procesador comunicarse con la memoria central del

sistema (la memoria RAM).

Bus externo

Este se utiliza para comunicar el micro y otras partes, como periféricos y

memoria.

Page 5: BUSES

Tipos de Buses

Paralelo

Direcciones Datos Control

Serial

USB Firewire

Page 6: BUSES

Bus de Direcciones

Conocido como bus de

memoria

Transporta direcciones de

memoria al que el procesador desea acceder, para leer

o escribir datos

Se trata de un bus

unidireccional.

La CPU sola puede colocar niveles lógicos

en las n líneas de dirección, con la cual se genera 2n posibles direcciones diferentes

(Localidades de memoria)

Page 7: BUSES

Bus de Datos

En algunos microprocesadores, el bus de datos es compartido en

el tiempo ó multiplexado, (transfiere datos y direcciones)

transfiere tanto las instrucciones que

provienen del procesador como las

que se dirigen hacia él

Se trata de un bus bidireccional.

del número de bits del bus de datos,

depende la clasificación del microprocesador.

Page 8: BUSES

Bus de Control

Se usa para sincronizar las actividades y

transacciones con los periféricos del

sistema. Los periféricos también pueden remitir señales de control a la

CPU

Denominadobus de

comando

Se trata de un bus bidireccional en la

medida en que también transmite

señales de respuesta del

hardware.

RESET, R/W, ALE

Page 9: BUSES

Bus Serial

Datos enviados bit a bit

Se reconstruyen por medio de registros o rutinas de software

Formado por pocos conductores y

Su ancho de banda depende de la frecuencia

Usado desde hace menos de 10 años en buses para discos duros, unidades de estado sólido, tarjetas de expansión y para el bus del procesador.

Page 10: BUSES

Ancho del Banda

Cuanto más ancho es el bus de datos, mayor cantidad de datos se transmiten por vez

Cuanto mas ancho es el bus de direcciones,

mayor es el rango de posiciones al que se

puede hacer referencia.

Existen dos formas de incrementar el ancho de

banda de un bus de datos:

1. Reducir el tiempo del ciclo del bus

Las señales de las diferentes líneas viajan a

velocidades ligeramente distintas, problema que se

conoce como sesgo de bus.

A medida que el bus se vuelve más rápido, se vuelve

incompatible con la tecnología existente.

2. Incrementar la capacidad del bus de datos

Por ejemplo, la PC IBM y sus sucesoras, pasaron

de 8 líneas de datos a 16 y luego a 32 , con

prácticamente el mismo bus.

Page 11: BUSES

Transferencia Escritura

(maestro a esclavo)

Trasferencia Lectura (esclavo

a maestro)

Tipo de transferencia de datos

Page 12: BUSES

Ventajas y Desventajas

Ventajas

Versatilidad

- Nuevos dispositivos pueden ser añadidos fácilmente

- Los periféricos pueden ser conectados a distintos computadores que van al mismo

bus

Bajo costo

Page 13: BUSES

Ventajas y Desventajas

Desventajas

Se crea un cuello de botella en las comunicaciones

- El ancho de banda de un bus puede limitar el ritmo de transferencia máximo de

E/S.

En el diseño del bus, la velocidad máxima está limitada por cuestiones físicas

- Longitud del bus

- Número de dispositivos conectados.

Page 14: BUSES

Ciclo del Bus (Funcionamiento)

Conjunto de etapas requeridas de parte de un componente para utilizar el

bus del sistema.

Solicitud

Asignación

Transferencia

Liberación

Page 15: BUSES

Solicitud de un Dato (Inicio de Transferencia)

Obtener el uso del bus

Transferir La petición al otro módulo mediante las

líneas de control y dirección apropiadas

Esperar a que el segundo módulo envíe el dato

Responder a una solicitud (Si un módulo desea enviar un

dato a otro módulo)

Obtener el uso del bus

Transferir dato a través del bus

Ciclo del Bus (Funcionamiento)

Page 16: BUSES

Arbitraje del Bus

Arbitraje del bus

Todos los protocolos trabajan básicamente

con 3 señales

Petición del Bus (Bus Request)

Activada por el dispositivo que

requiere acceso al bus

Concesión del Bus (Bus Grant)

Señal que envía el arbitro del bus, indica que tiene concedido el

uso del bus

Bus Ocupado (Busy)Activación de señal

para tomar control del bus

Componente lógico encargado de resolver, en base a

alguna política determinada, las necesidades,

comunicación y conflictos de accesos de los dispositivos

al subsistema de buses.

Page 17: BUSES

Buses NormalizadosBuses

Normalizados

Nivel Mecánico

Tipo de soporte,

número de hilos del bus,

tipo de conector

Altura de las placas,

conectores y posiciones de

éstos

Nivel Eléctrico

Especificar circuito equivalente de los dispositivos que se

conectan a las líneas del bus

Emisores como receptores

Especificar tensiones y corrientes usadas

para establecer valor de señales

Nivel Lógico

Define estáticamente todas las líneas

del bus

Establece equivalencias entre valores eléctricos

de las señales y sus valores lógicos

Hilos 0-7 su nivel alto (5V) equivale

a un 1 lógico.

Hilos 8-15 su nivel activo es bajo

(0V).

Nivel de temporizació

n básica

Establece cronogramas

Realización de la operación

más elemental del bus

Nivel de transferencia elemental

Procedimiento de transferencia de un dato por

el bus

Nivel de transferencia de bloque

Definir protocolo de comunicación empleado para transferencias

de bloques

Codificación de datos para

detección de errores

Procedimiento de recuperación en

caso de error

Identificación del receptor

Un bus debe cumplir las siguientes

especificaciones:

Page 18: BUSES

Estructura Universal del Bus

Conjunto de líneas que se conectan con las diferentes unidades del computador.

Principal función es la transferencia de información.

“master ” unidad que inicia y controla la transferencia de información

“slave” es la unidad sobre la que se realiza la transferencia.

Cuando existen dos o más unidades que pretenden acceder al mismo tiempo en el bus, existe un sistema de arbitraje, que establece la prioridad de la información, el cual garantiza el acceso ordenado al bus.

La sincronización master-slave, establece el tiempo de duración de la transferencia de datos.

Page 19: BUSES
Page 20: BUSES

Características Mécanicas del GPIB

“Conector IEEE 488 Hembra”

GPIB (General Purpose Instrument Bus)

Definido por la IEEE 488.1 en 1975

8 líneas de datos bidireccionales: DIO7...DIO0

3 líneas de control de transferencia (handshaking) entre talker-listener

5 líneas de administración de la interface del bus

Page 21: BUSES

DISTRIBUCIÓN DE PINES FUNCIÓN

PIN1 DIO0 Data input/output bit.

PIN2 DIO1 Data input/output bit.

PIN3 DIO2 Data input/output bit.

PIN4 DIO3 Data input/output bit.

PIN5 EOI End-or-identify.

PIN6 DAV Data valid.

PIN7 NRFD Not ready for data.

PIN8 NDAC Not data accepted.

PIN9 IFC Interface clear.

PIN10 SQR Service request.

PIN11 ATN Attention.

PIN12 SHIELD

PIN13 DIO4 Data input/output bit.

PIN14 DIO5 Data input/output bit.

PIN15 DIO6 Data input/output bit.

PIN16 DIO7 Data input/output bit.

PIN17 REN Remote enable.

PIN18 GND (wire twisted with DAV)

PIN19 GND (wire twisted with NRFD)

PIN20 GND (wire twisted with NDAC)

PIN21 GND (wire twisted with IFC)

PIN22 GND (wire twisted with SRQ)

PIN23 GND (wire twisted with ATN)

PIN24 Logic Ground

Page 22: BUSES

ESTRUCTURACIÓN DE LOS BUSES

Existen dos organizaciones físicas de operaciones E/S

que tienen que ver con los buses que son:

-Bus único

-Bus dedicado

BUS UNICO BUS DEDICADO

No permite un

controlador DMA (todo

se controla desde la

CPU)

Soporta este

controlador

Considera a la

memoria y a los

periféricos como

posiciones de memoria

Trata a la memoria de

manera distinta que a

los periféricos

Page 23: BUSES

En Resumen

Son componentes que proporcionan las rutas de acceso para todas las

partes de la computadora para comunicarse entre si.

Pueden reducir la complejidad de las comunicaciones entre los

componentes del computador.

Contienen los conductos (líneas) de datos, direcciones y control.

Necesitan un protocolo que todos los usuarios usen.

Puede ser un cuello de botella grave si no se diseña y se usa

apropiadamente como un sistema creciente, este necesita evolucionar

jerárquicamente.

Puede ser paralelo o en serie.

Page 24: BUSES

Bibliografía[1] Estructura de Computadores, Facultad de informática, UMC. http://www.fdi.ucm.es/profesor/jjruz/WEB2/Temas/EC10.pdf

[2] Stallings, William. "Organización y Arquitectura de Computadores". 7ma. Edición, Prentice-Hall. 2008.

[3] Universidad Central - Venezuela. (30 de Abril de 2013). Obtenido de Organización y Estructura del Computador II: http://www.ciens.ucv.ve:8080/genasig/sites/organizacion-del-comp-II/archivos/Tema%202%20-%20Clases%201-4.pdf

[4] (9 de 11 de 2005). Obtenido de http://serdis.dis.ulpgc.es/~ii-pint/Recursos/otros/Teoria%200708/Transparencias%20Domingo/T3%28PINT%29-Buses.pdf

[5] Universidad Complutense de Madrid. (22 de 10 de 2013). Obtenido de Estructura de Computadores, Facultad de Infomática: http://www.fdi.ucm.es/profesor/jjruz/WEB2/Temas/EC10.pdf