Buses de Datos: Comunicación entre Componentes de la Placa Base

Los buses de datos son líneas de comunicación que interconectan los distintos componentes de la placa base. Se entienden como las conexiones físicas (cables, circuitos impresos) o slots donde se insertan tarjetas. Los ordenadores manejan una gran cantidad de información, y para transmitirla entre los diversos componentes, se necesitan caminos por los cuales pueda fluir eficientemente. Estos caminos son los buses.

En realidad, son circuitería interna de la placa base que permite el envío de datos entre los distintos componentes. La velocidad del ordenador depende en gran medida de la velocidad de estos buses, ya que una mayor velocidad de envío de datos permite realizar más operaciones por segundo.

Bits de Trabajo

Es la cantidad de datos que se pueden transmitir simultáneamente. Depende del número de bits que el bus puede manejar de una sola vez. Antiguamente, los ordenadores trabajaban con un máximo de 8 bits, luego con 16, 32 y 64 bits.

Tipos de Buses

  • Bus de Direcciones: Transmite la información de dirección desde el procesador a cualquier otro componente, como la memoria o el disco duro.
  • Bus de Control: Transporta información sobre el estado de las operaciones que el procesador está realizando. Esto permite que los paquetes de información lleguen en el orden adecuado para ser interpretados correctamente.
  • Bus de Datos: Interconecta todos los dispositivos del PC con el procesador del sistema (memoria, tarjeta gráfica, etc.).

Funcionamiento

En el bus se encuentran dos pistas separadas: el bus de datos y el de direcciones. La CPU escribe la dirección de la posición de memoria deseada en el bus de direcciones, accediendo a la memoria. Cada línea tiene un carácter binario. Cuantas más líneas haya disponibles, mayor es la dirección máxima y mayor es la memoria a la que se puede acceder.

El bus de direcciones original tenía 20 direcciones, lo que permitía direccionar 1 MB de memoria, que era lo que correspondía a la CPU de la época.

Características y Rendimiento de un Bus

Se miden a través de cuatro parámetros:

  • Ancho de Bus: Cantidad de bits que se pueden transmitir simultáneamente.
  • Velocidad (Frecuencia): Velocidad a la que se transmiten los datos (medida en Hz).
  • Capacidad: Número máximo de dispositivos que se pueden conectar y cómo se conectan.
  • Tipo: Serie o paralelo. En paralelo, cada dispositivo tiene su propia interfaz con el bus. En serie, los dispositivos se conectan en cadena, pero se pueden conectar más dispositivos.

El ancho de bus y la velocidad se usan para determinar el ancho de banda, o la cantidad total de datos que el bus puede transmitir.

Estructuración de los Buses

Existen dos organizaciones físicas de operaciones de E/S relacionadas con los buses:

  • Bus Único: No permite un controlador DMA (acceso directo a memoria), se controla desde la CPU.
  • Bus Dedicado: Soporta un controlador DMA. Trata a la memoria de manera distinta que a los periféricos (usa un bus especial).

El bus dedicado tiene cuatro componentes fundamentales:

  • Datos: Intercambio de información entre la CPU y los periféricos.
  • Control: Lleva información referente al estado de los periféricos.
  • Direcciones: Identifica el periférico.
  • Sincronización: Temporiza las señales de reloj. Permite transferencias simultáneas y es más costoso.

Tipos de Buses de Datos

  • Front Side Bus (FSB): Conecta la mayoría de los dispositivos de un ordenador (RAM, periféricos, etc.). Está conectado a diferentes puertos y controladores (disco duro, DVD, CD).
  • Back Side Bus (BSB): Existe en ordenadores con memoria caché para el procesador de tipo L2 y L3. Interconecta el procesador con esta memoria, que es mucho más rápida que la RAM convencional. Es una mejora sustancial con respecto al FSB, implementado en sistemas Pentium Pro y Pentium II. La transmisión de datos entre la memoria caché y el procesador se lleva a cabo a una velocidad de reloj mucho más rápida que la del resto del sistema y que la del FSB.

El Chipset de una Placa Base

El chipset es un conjunto de circuitos integrados que gestionan las transferencias de datos entre los diferentes componentes del ordenador.

  • Northbridge: Gestiona la memoria RAM, los puertos gráficos y el acceso al resto de componentes a través del Southbridge, así como la comunicación entre estos y el procesador. Del Northbridge depende el tipo de procesador, la frecuencia del FSB, el tipo y frecuencia de las memorias y el tipo de adaptador gráfico.
  • Southbridge: Conectado al procesador mediante el Northbridge, controla la práctica totalidad de elementos de E/S.

Buses Actuales de un Ordenador PC

  • Bus PCI (Peripheral Component Interconnect): Sustituyó a VESA. Es de 32 bits, posee 124 conectores, frecuencia de 33 MHz y velocidad de transferencia de 133 a 264 MB/s. Configura automáticamente las tarjetas con Plug and Play. Administra las tarjetas PCI y las comunica con el procesador central.
  • Bus AGP (Accelerated Graphics Port): Creado para proporcionar a las tarjetas 3D un canal de comunicación con la memoria del PC que superase los 133 MB/s del bus PCI. Es un bus de 32 bits y 66 MHz. Se comunica directamente con el chipset, consiguiendo mayor velocidad en el acceso a la memoria y al procesador. Funciona el doble de rápido que el PCI.
  • Bus PCI Express: Sistema de interconexión serie punto a punto, bidireccional. Una conexión está compuesta por dos canales de datos (uno de ida y otro de vuelta) que transmiten simultáneamente, capaces de transmitir hasta 250 MB/s en cada dirección a una frecuencia de 2.5 GHz. La señal de reloj está mezclada con la información. Gestiona la energía y tiene un único cable para los datos.