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Arquitectura de Computadoras
Clase 9
Bus ISA
• Introducido por IBM, originalmente consistía en un bus de 8 bits que luego fue expandido a 16 bits.
• Originalmente consistía de 62 pines repartidos de la siguiente manera:• Ocho líneas de datos (8 bits paralelos).
• 20 líneas de direcciones.
• 6 líneas de interrupciones.
• Líneas par los canales DMA 1 , 2 y 3.
• Los otros pines corresponden para alimentación y señales de control.
Bus ISA
Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3d/XT_Bus_pins.png
Bus EISA
• Es una expansión al puerto ISA original, como respuesta al bus MCA propuesto por IBM para sus computadoras.
• El ancho del bus para EISA era de 32 bits y la frecuencia clock es de 8.33MHz).
• El bus EISA incluía todos los elementos que existían en el MCA incluyendo transmisión por ráfaga.
Bus EISA
Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9f/EISA_Bus_pins.png
Bus MCA
• El bus MCA fue creado por IBM como una mejora a las limitaciones del bus ISA así como a presiones del mercado en ese momento.
• El bus es de 32 bits al igual que EISA y funcionaba con un clock de 10MHz.
• Algunos elementos interesantes que trajo consigo este bus fue el hecho de tener bus mastering, es decir que cualquier dispositivo podía iniciar una transacción.
• Adicionalmente el MCA permitía el uso de transmisión en modo ráfaga, esto quiere decir que se podían enviar múltiples bytes de datos en una sola transacción.
Bus PCI
• Este bus fue introducido en 1992 y superó grandemente a EISA y MCA en términos de desempeño.
• Alrededor del año 2004 el estándar permitía transmisiones de hasta 64 líneas de datos a 66 MHz, para una tasa de transmisión de 528 Mbytes/S o 4.224 Gbps.
• Este bus está diseñado para integrar de manera fácil y económica periféricos de Entrada/Salida.
Bus PCI
Fuente: Computer Organization and Architecture, William Stallings
Bus PCI
Fuente: Computer Organization and Architecture, William Stallings
Bus PCI: Estructura del bus
• El bus PCI está constituido por los siguientes elementos:• Pines del sistema: incluye las señales de clock y reset.
• Pines de datos y direccionamiento: incluye 32 líneas que son multiplexadas en el tiempo para enviar datos y direcciones por las mismas líneas.
• Pines de interfaz de control: controlan la temporización de las transacciones y provee la coordinación entre dispositivos.
• Pines de arbitración: a diferencia de las otras señales en PCI estas no son compartidas. En lugar de eso cada maestro en el bus PCI tiene sus propias líneas de arbitración que se conectan directamente al árbitro del bus PCI.
• Pines para reporte de errores: usado para reportar errores de paridad y otros tipos de errores.
Bus PCI: Comandos
• Toda transacción requiere del envío de diferentes comandos para las diferentes operaciones:• Interrupt Acknowledge• Special Cycle• I/O Read• I/O Write• Memory Read• Memory Read Line• Memory Read Multiple• Memory Write• Memory Write and Invalidate• Configuration Read• Configuration Write• Dual address Cycle
Bus PCI: Transferencia
Fuente: Computer Organization and Architecture, William Stallings
Bus PCI: Arbitración
Fuente: Computer Organization and Architecture, William Stallings
Bus PCI: Arbitración
Fuente: Computer Organization and Architecture, William Stallings
SCSI
• Small Computer System Interface y pronunciado “Scuzzy” es un grupo de estándares para interconexión de periféricos a un computador.
• El uso principal para SCSI se encuentra en discos duros y cintas de almacenamiento.
• El bus soporta la conexión de hasta 8 o 16 dispostivos.
• El bus en su última versión soporta transferencias de hasta 320 MBps.
SCSI: Versiones
Fuente: http://computer.howstuffworks.com/scsi2.htm
USB
• Universal Serial Bus, es un bus estándar de comunicaciones que define protocolos, cables y conectores para energía, comunicaciones y conexión entre computadores y dispositivos electrónicos.
• Existen diferentes revisiones de USB que modifican principalmente las velocidades de transferencia.
• Todas las revisiones son compatibles con versiones anteriores.
USB
• La topología del bus es asimétrica, consistiendo de un host y varios periféricos, conectados en una topología estrella.
• El bus permite la inclusión de hubs USB lo que permite la formación de una topología en árbol.
• Es posible conectar hasta 127 dispositivos en un mismo bus.
• La comunicación USB está basada en tuberías (canales lógicos), una tubería es una conexión desde el host hasta una entidad lógica, llamada endpoint.
USB
Fuente: http://en.wikipedia.org/wiki/File:USB_pipes_and_endpoints_(en).svg
USB
• Existen dos tipos de tuberías: stream y message.
• Una tubería tipo message es usada para principalmente transferencias de control, es un tipo de comunicación bidireccional.
• Una tubería tipo stream es una comunicación unidireccional que transfiere datos de 3 maneras diferentes:• Transferencias isócronas: es un modo que garantiza una tasa de datos
pero con posibles errores o pérdidas de datos.• Transferencias con interrupción: permite una garantía de respuesta rápida
pero con una posible latencia.• Transferencias bulk: transferencias grandes esporádicas que utilizan todo el
ancho de banda disponible, pero que no contienen ninguna garantía de ancho de banda o latencia.
USB
• Cuando un dispositivo USB es conectado el primer paso es un proceso llamado enumeración, el cual es la asignación de una dirección y la definición del dispositivo.
• El proceso de enumeración empieza al enviar una señal de reset al dispositivo USB, en este punto se determina la tasa de transferencia del dispotsitivo.
• Una vez el proceso de reset termina la información del dispositivo USB es leída por el host y al dispositivo se le asgina una dirección de 7 bits única para ese dispositivo.
• Si el host USB es reiniciado, el proceso de enumeración se repite nuevamente.
USB
Fuente: http://image.pinout.net/pinout_USB_files/usb-pinout-diagram.gif
USB
• USB utiliza una codificación llamada No Return to Zero Inverted (NRZI) que permite una mayor inmunidad al ruido.
• NRZI codifica un ‘0’ al conmutar la línea y codifica un ‘1’ manteniendo la línea en el valor anterior.
• Adicionalmente USB utiliza el concepto de ‘bit stuffing’ esto es colocar un ‘0’ después de detectar 6 ‘1’ consecutivos.
USB
Fuente: http://www.csee.umbc.edu/courses/undergraduate/CMPE310/Spring05/cpatel2/slides/html_versions/images/chap15_lect13_bus15.gif
IEEE 1394
• IEEE 1394 es una interface estándar para un bus serial de alta velocidad.
• Fue desarrollado por Apple y llamado FireWire.
• FireWire puede conectar hasta 63 periféricos en una topología tipo ‘Daisy-Chain’
• Permite comunicación punto a punto entre periféricos sin necesidad de requerir la intervención del procesador o la memoria.
IEEE1394
Fuente: http://www.l-com.com/lcom_emails/2005/032205/firewire_topology.gif
• IEEE 1394 es capaz de funcionar tanto en modo asíncrono como isócrono al mismo tiempo.
• La codificación que se utiliza es llamada Data Strobe Encoding, la cual emplea dos señales NRZI que son usadas para transmitir con un gran nivel de confianza.