Micro Conputador

I. INTERCONEXIONES E/S.

El conjunto de caminos que conectan los diferentes módulos constituye la estructura de interconexión.

E/S a través de la UCP: La UCP y los módulos de E/S comparten la misma vía de acceso a memoria, por lo que la UCP debe parar sus cálculos al tener que controlar todos los intercambios.

E/S a través de memoria: Es posible el acceso directo a memoria principal de dos o más componentes de forma independiente.

E/S mediante conmutador central: Existe un mecanismo de distribución centralizado al cual se unen todos los componentes.

Bus de E/S: Un conjunto de líneas que se comparten por todos los módulos.

Existen dos estructuras de operaciones Entrada/Salida que tienen que ver con los buses, el bus único y el bus dedicado.

El bus dedicado trata a la memoria de manera distinta que a los periféricos (utiliza un bus especial) al contrario que el bus único que los considera a ambos como posiciones de memoria. Este bus especial que utiliza el bus dedicado tiene 4 componentes fundamentales:

Datos: Intercambio de información entre la CPU y los periféricos.

Control: Lleva información referente al estado de los periféricos (petición de interrupciones).

Direcciones: Identifica el periférico referido.

Sincronización: Temporiza las señales de reloj.

La mayor ventaja del bus único es su simplicidad de estructura que le hace ser más económico, no permite que se realice a la vez transferencia de información entre la memoria y el procesador y entre los periféricos y el procesador. El bus dedicado es mucho más flexible y permite transferencias simultáneas. Su estructura es más compleja y por tanto sus costes son mayores.

EL BUS XT y EL BUS ISA (AT): En 1980 IBM fabricó su primer PC. En ese PC colocó un bus de expansión XT que funcionaba a una velocidad de 4.77 Mhz. El ancho de banda de ese bus era de 8 bits. Posteriormente se diseñó el bus AT, que en relación con el bus de datos, tenía finalmente 16 bits (ISA).Era compatible con su antecesor. También se amplió el bus de direcciones, concretamenta hasta 24 bits. Se aumentó la velocidad de cada una de las señales de frecuencia, de manera que toda la circulación de bus se desarrollaba más rápidamente. De 4.77 Mhz en el XT se pasó a 8.33 Mhz. Tenía una velocidad de transferencia máxima de 8 Mbps.

BUS MICRO CHANNEL (MCA): El diseño MCA (Micro Channel Arquitecture) permitía una ruta de datos de 32 bits, más ancha y una velocidad de reloj ligeramente más elevada de 10 Mhz, con una velocidad de transferencia máxima de 20 Mbps. Pero lo que es más importante el novedoso diseño de bus de IBM incluyó un circuito de control especial a cargo del bus, que le permitía operar independientemente de la velocidad e incluso del tipo del microprocesador del sistema. El inconveniente era que la arquitectura de IBM era totalmente incompatible con las tarjetas de expansión que se incluyen en el bus ISA. Esto se debía a que los conectores de las tarjetas de expansión MCA eran más pequeños que las de los buses ISA.

EISA (Extended ISA): El principal rival del bus MCA fue el bus EISA (1987-1988), que también estaba basado en la idea de controlar el bus desde el microprocesador y ensanchar la ruta de datos hasta 32 bits. EISA mantuvo compatibilidad con las tarjetas de expansión ISA ya existentes lo cual le obligó a funcionar a una velocidad de 8.33 Mhz. En una máquina EISA, puede haber al mismo tiempo hasta 6 buses principales con diferentes procesadores centrales y con sus correspondientes tarjetas auxiliares. En este bus hay un chip que se encarga de controlar el tráfico de datos señalando prioridades para cada posible punto de colisión o bloqueo mediante las reglas de control de la especificación EISA. Este chip actúa en la CU como un controlador del tráfico de datos. A pesar de ser mejor que los anteriores, este bus no llegó a sustituirlos porque los sistemas que disponían de él eran de mayor coste y en aquellos tiempos no se necesitaba más velocidad de la que los otros ofrecían.

LOCAL BUS: Al contrario que con el EISA, MCA y PCI, el bus VL no sustituye al bus ISA sino que lo complementa. (se acopla directamente en la CPU). Un PC con bus VL dispone para ello de un bus ISA y de las correspondientes ranuras para tarjetas de ampliación. En un Pc con Bus VL puede haber una, dos e incluso tres ranuras de expansión. El VL es una expansión homogeneizada de bus local, que funciona a 32 bits, pero que pude realizar operaciones a 16 bits. Años más tarde se creó la versión 2.0 Este bus funcionaba a 64 bits y además mantenía toda la compatibilidad con el VL-BUS. Constaba hasta de 3 ranuras a 40 Mhz y dos a 50 Mhz.

PCI (Peripheral Component Interconnect): Usado en la actualidad, el bus PCI, (interconexión de los componentes periféricos) es independiente de la CPU, ya que entre la CPU y el bus PCI se instalará siempre un controlador de bus PCI. El bus PCI no depende del reloj de la CPU, porque está separado de ella por el controlador del bus. El límite práctico en la cantidad de conectores para buses PCI es de tres; como ocurre, con el VL. El actual estándar PCI autoriza frecuencias de reloj que oscilan entre 20 y 33 Mhz.

Conexión de Interfaz de E/S.

Conexión mapeada en memoria

El circuito de interfaz se conecta como si fuera memoria.

Se accede a los registros leyendo o escribiendo una variable en una posición de memoria concreta

Conexión mediante puertos de entrada/salida

El circuito de interfaz se conecta mediante líneas especiales,

Se accede a los registros mediante instrucciones especiales (in, out), especificando un número de puerto.

II. ACCESO DIRECTO A MEMORIA.

El acceso directo a memoria (DMA Direct Memory Access) permite a cierto tipo de componentes de ordenador acceder a la memoria del sistema para leer o escribir independientemente de la CPU principal.

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