miércoles, 4 de diciembre de 2013

Unidad 3 "Buses y Puertos Estándar"

Buses y Puertos Estándar


Podríamos decir que un bus es un conjunto de líneas conductoras utilizadas para la transmisión de datos entre los componentes de un sistema informático. Por lo tanto un bus conecta diferentes partes del sistema, como el microprocesador, la controladora de unidad de disco, la memoria y los puertos de entrada/salida (E/S), para permitir la transmisión de información.
El bus que se encarga de la transferencia de información entre la CPU y el mundo exterior se llama bus del sistema. En él podemos distinguir dos partes separadas, el bus de datos y el bus de direcciones. La CPU escribe la dirección de memoria que va a utilizar en el bus de direcciones. El número de líneas del bus determina el número de bits que se pueden colocar en él y por lo tanto el número de direcciones que puede utilizar. Esto a su vez determina el tamaño máximo de memoria que se puede administrar a través de ese bus.
Algunos buses aparecen en forma de ranuras de expansión o slots en la placa base y se utilizan para conectar diferentes tipos de tarjetas. Podemos citar tres tipos importantes:
PCI (Peripheral Component Interconnection) que se suele utilizar para tarjetas gráficas, de red, modem, etc. El slot o conector es de color blanco.
AGP (Accelerated Graphics Port) que se utiliza desde los Pentium II para tarjetas aceleradoras de gráficos. Cuando se usa una tarjeta gráfica convencional, el micro tiene que hacer numerosos cálculos para enviar los datos de la imagen a la tarjeta. Cuando utilizamos aceleradoras de gráficos, son las tarjetas las que hacen la mayoría de los cálculos y liberan al micro de ese trabajo. Esto produce un aumento del rendimiento. El slot o conector es de color marrón (aunque en la figura aparece en color verde claro). Lleva un mecanismo para enganchar bien la tarjeta.

PCI Express o PCIE Se trata de un nuevo desarrollo del bus PCI. Se comunica con la placa en modo serie, es decir, los bits pasan uno detrás de otro a diferencia de la comunicación paralela del PCI en la que se procesan varios bits simultáneamente. La comunicación en paralelo genera interferencias a partir de ciertas velocidades cuando va por varios hilos y además al tener que sincronizar los bits se complica el enrutamiento de los datos, razón por la que se opta por la comunicación serie que no tiene esos inconvenientes. La velocidad superior de este bus permitirá sustituir a todos los demás AGP y PCI. La idea es tener un solo controlador comunicándose con todos los dispositivos. Ahora se está usando para conectar tarjetas gráficas aprovechando su mayor velocidad.

Evolución de Buses y Transferencia de Información


Primera generación de bus   1 Aug 1970
Tenían 2 sistemas de buses, uno para la memoria y otro para los demás dispositivos. La CPU tenía que acceder a dos sistemas con instrucciones para cada uno, protocolos y sincronizaciones diferentes.

Bus   23 Oct 1970
Son líneas que comunican los distintos componentes de la placa base, con las conexiones slots de tarjetas.

Bus PC   23 Aug 1975
El bus PC se utilizó en los primeros ordenadores IBM PC y en los primeros clónicos

Bus AT o ISA   26 Apr 1978
el bus ISA permite la conexión de tarjetas tipo PC de 8 bits está divido en 2 partes la primera identifica el bus PC y la segunda parte es la amplificación las dos forman el bus ISA este tiene ranuras de 16 bits más largas

Segunda generación de bus  16 Jul 1980
Desde que los procesadores empezaron a funcionar con frecuencias más altas, se hizo necesario jerarquizar los buses de acuerdo a su frecuencia: se creó el concepto de bus de sistema y de buses de expansión, haciendo necesario el uso de un chipset. El bus ISA utilizado como backplane en el PC IBM original pasó de ser un bus de sistema a uno de expansión.

Bus EISA(Extended ISA) 17 Jul 1980
Fue desarrollada como un estándar de los fabricantes de clónicos. es de 32 bits y admite como tarjetas propias de su propio bus como tarjetas ISA mejora el rendimiento por bits de transferencia por segundo

Bus MCA(Micro Channel Architectute) 4 Feb 1983
Surgió al tiempo que el bus EISA éste fue desarrollado por IBM, no es compatible con tarjetas ISA, generan menos interferencias eléctricas con lo cual se reduce la posibilidad de error de los buses de alta velocidad

Bus VESA LV 23 Oct 1990
Fue el primero de los llamados bus local creado por video electronic standars association un grupo de fabricantes de adaptadores de  video. Este bus fue utilizado exclusivamente para conectar directamente el procesador gráfico de la tarjeta de video al procesador central

Bus PCI 23 Jun 1995
Permite configuración dinámica de un dispositivo periférico

Bus PCI Express  9 Apr 2000
Usa los conceptos de programación y los estándares de comunicación existentes pero se basa en un sistema de comunicación mucho más rápido.

Tercera generación de bus 13 Apr 2000
Los buses de tercera generación se caracterizan por tener conexiones punto a punto, a diferencia de los buses arriba nombrados en los que se comparten señales de reloj. Esto se logra reduciendo fuertemente el número de conexiones que presenta cada dispositivo usando interfaces seriales. Entonces cada dispositivo puede negociar las características de enlace al inicio de la conexión y en algunos casos de manera dinámica, al igual que sucede en las redes de comunicaciones. Entre los ejemplos más no.

Universal Serial Bus (USB)


El Universal Serial Bus (USB) (bus universal en serie BUS) es un estándar industrial desarrollado a mediados de los años 1990 que define los cables, conectores y protocolos usados en un bus para conectar, comunicar y proveer de alimentación eléctrica entre ordenadores y periféricos y dispositivos electrónicos. La iniciativa del desarrollo partió de Intel que creó el USB Implementers Forum junto con IBMNorthern TelecomCompaqMicrosoftDigital Equipment Corporation y NEC en 1996 se lanzó la primera especificación (USB 1.0), la cual no fue popular, hasta 1998 con (USB 1.1).
USB fue diseñado para estandarizar la conexión de periféricos, como mouse, teclados, memorias USB,  joysticks, escáneres, cámaras digitales, teléfonos móviles, reproductores multimedia, impresoras, etc.
USB desplazado a conectores como el puerto seriepuerto paralelo, a la consideración de dispositivos obsoletos a eliminar de los modernos ordenadores, pues muchos de ellos pueden sustituirse por dispositivos USB que implementen esos conectores.

Velocidad de transmisión.
Pin
Nombre
Color del cable
Descripción
1
VCC
Rojo
+5v
2
D−
Blanco
Data −
3
D+
Verde
Data +
4
GND
Negro
Masa

Ediciones previas:
El estándar USB evolucionó a través de varias versiones antes de su lanzamiento oficial en 1996: 
·         USB 0.7: Lanzado en noviembre de 1994.
·         USB 0.8: Lanzado en diciembre de 1994.
·         USB 0.9: Lanzado en abril de 1995.
·         USB 0.99: Lanzado en agosto de 1995.
·         USB 1.0 Release Candidate: Lanzado en noviembre de 1995.
Los dispositivos USB se clasifican en cuatro tipos según su velocidad de transferencia de datos:
·         Baja velocidad (1.0): Tasa de transferencia de hasta 1,5 Mbit/s (188 kB/s). Utilizado en su mayor parte por dispositivos de interfaz humana (Human Interface Device, en inglés) como los teclados, los ratones (mouse), las cámaras web, etc.
·         Velocidad completa (1.1): Tasa de transferencia de hasta 12 Mbit/s (1,5 MB/s) según este estándar. . Ésta fue la más rápida antes de la especificación USB 2.0, y muchos dispositivos fabricados en la actualidad trabajan a esta velocidad. Estos dispositivos dividen el ancho de banda de la conexión USB entre ellos.
·         Alta velocidad (2.0): Tasa de transferencia de hasta 480 Mbit/s (60 MB/s) pero con una tasa real práctica máxima de 280 Mbit/s (35 MB/s). El cable USB 2.0 dispone de cuatro líneas, un par para datos, y otro par de alimentación.
·         Superalta velocidad (3.0): Tiene una tasa de transferencia de hasta 4,8 Gbit/s (600 MB/s). La velocidad del bus es diez veces más rápida que la del USB 2.0, debido a que han incluido 5 contactos adicionales, desechando el conector de fibra óptica propuesto inicialmente, y será compatible con los estándares anteriores.
Las señales del USB se transmiten en un cable de par trenzado con impedancia característica de 90 Ω ± 15%, cuyos hilos se denominan D+ y D-. Éstos, colectivamente, utilizan señalización diferencial en half dúplex excepto el USB 3.0 que utiliza un segundo par de hilos para realizar una comunicación en full dúplex. . La razón por la cual se realiza la comunicación en modo diferencial es simple, reduce el efecto del rui   do electromagnético en enlaces largos. D+ y D- suelen operar en conjunto y no son conexiones simples. Los niveles de transmisión de la señal varían de 0 a 0,3 V para bajos (ceros) y de 2,8 a 3,6 V para altos (unos) en las versiones 1.0 y 1.1, y en ±400 mV en alta velocidad (2.0).
El estándar USB, a diferencia de otros estándares también define tamaños para el área alrededor del conector de un dispositivo, para evitar el bloqueo de un puerto adyacente por el dispositivo en cuestión.


Video Graphics Array (VGA)

 El término Video Graphics Array (VGA) se utiliza tanto para denominar a una pantalla de computadora analógica estándar, al conector VGA de 15 contactos D subminiatura, a la tarjeta gráfica que comercializó IBM por primera vez en 1988 o con la resolución 640 × 480. Si bien esta resolución ha sido reemplazada en el mercado de las computadoras, se está volviendo otra vez popular para los dispositivos móviles.
VGA fue el último estándar de gráficos introducido por IBM.
VGA es conocido como un "arreglo" en lugar de un "adaptador", ya que se implementó desde el principio como un solo circuito integrado, en sustitución del controlador de [CRT| tubo de rayos catódicos]] Motorola 6845 y docenas de circuitos de lógica discreta que cubren una longitud total de una tarjeta ISA que los sistemas MDACGA y EGA utilizaban. Esto también permite que se coloquen directamente sobre la placa base del PC con un mínimo de dificultad, ya que sólo requiere memoria de vídeo, un oscilador de cristal y un RAMDAC externo.
Las especificaciones originales de VGA son las siguientes:
Ø  256 KiB de VRAM
Ø  Modos de imagen con paletas de 16 y 256 colores
Ø  Paleta global de 262144 colores (6 bits y por tanto 64 bits para cada uno de los canales rojo, verde y azul mediante el RAMDAC)
Ø  Reloj maestro seleccionable de 25,2 MHz o 28,3
Ø  Máximo de 800 píxeles horizontales
Ø  Máximo de 600 líneas
Ø  Tasa de refresco de hasta 70 Hz
Ø  Interrupción de blanqueo vertical (No todas las tarjetas lo soportan)
Ø  Modo plano: máximo de 16 colores
Ø  Modo píxel empaquetado: en modo 256 colores (Modo 13h)
Ø  Soporte para desplazamiento suave de la imagen.
Ø  Algunas operaciones para mapas de bits
Ø  Desplazado "en barril"
Ø  Soporte para pantalla dividida
Pin 1
RED
Canal Rojo
Pin 2
GREEN
Canal Verde
Pin 3
BLUE
Canal Azul
Pin 4
N/C
Sin contacto
Pin 5
GND
Tierra (HSync)
Pin 6
RED_RTN
Vuelta Rojo
Pin 7
GREEN_RTN
Vuelta Verde
Pin 8
BLUE_RTN
Vuelta Azul
Pin 9
+5 V
+5 V (Corriente continua)
Pin 10
GND
tierra (Sincr. Vert, Corriente continua)
Pin 11
N/C
Sin contacto
Pin 12
SDA
I²C datos
Pin 13
HSync
Sincronización horizontal
Pin 14
VSync
Sincronización vertical
Pin 15
SCLAdfgg
I2Velocidad Reloj


El conector común de 15 pines se encuentra en la mayoría de las tarjetas gráficas, monitores de computadoras, y otros dispositivos, es casi universalmente llamado "HD-15". HD es de "alta densidad", que la distingue de los conectores que tienen el mismo factor de forma, pero sólo en 2 filas de pines.
A partir de 2009 se comienza a reemplazar estos conectores VGA por conectores HDMI.


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