Tarea 3.-Puertos

PCI

Un Peripheral Component Interconnect (PCI, "Interconexión de Componentes Periféricos") consiste en un bus de ordenador estándar para conectar dispositivos periféricos directamente a su placa base. Estos dispositivos pueden ser circuitos integrados ajustados en ésta (los llamados "dispositivos planares" en la especificación PCI) o tarjetas de expansión que se ajustan en conectores.

A diferencia de los buses ISA, el bus PCI permite configuración dinámica de un dispositivo periférico.En el tiempo de arranque del sistema, las tarjetas PCI y el BIOS interactúan y negocian los recursos solicitados por la tarjeta PCI. Esto permite asignación de IRQs y direcciones del puerto por medio de un proceso dinámico diferente del bus ISA, donde las IRQs tienen que ser configuradas manualmente usando jumpers externos.

El bus PCI es independiente de la CPU, ya que entre la CPU y el bus PCI se instalará siempre un controlador de bus PCI, lo que facilita en gran medida el trabajo de los diseñadores de placas. Por ello también será posible instalarlo en sistemas que no estén basados en el procesador Intel si no que pueden usar otros, como por ejemplo, un procesador Alpha de DEC. También los procesadores PowerMacintosh de Apple se suministran en la actualidad con bus PCI.

El límite práctico en la cantidad de conectores para buses PCI es de tres; como ocurre con el VL, más conectores aumentarían la capacitancia del bus y las operaciones a máxima velocidad resultarían menos fiables.

Estas especificaciones representan a la versión de PCI más comúnmente usada en los PC
· Reloj de 33,33 MHz con transferencias síncronas
· Ancho de bus de 32 bits o 64 bits
· Tasa de transferencia máxima de 133 MB por segundo en el bus de 32 bits (33,33 MHz × 32 bits ÷ 8 bits/byte = 133 MB/s)
· Tasa de transferencia máxima de 266 MB/s en el bus de 64 bits.
· Espacio de dirección de 32 bits (4 GB)
· Espacio de puertos I/O de 32 bits (actualmente depreciado)
· 256 bytes de espacio de configuración.
· 3,3 V o 5 V, dependiendo del dispositivo

Una tarjeta PCI de tamaño completo tiene un alto de 107 mm (4,2 pulgadas) y un largo de 312 mm (12,283 pulgadas). La altura incluye el conector de borde de tarjeta.

Además de estas dimensiones el tamaño del backplate está también estandarizado. El backplate es la pieza de metal situada en el borde que se utiliza para fijarla al chasis y contiene los conectores externos. La tarjeta puede ser de un tamaño menor, pero el backplate debe ser de tamaño completo y localizado propiamente

ISA

El Industry Standard Architecture (en inglés, Arquitectura Estándar Industrial), casi siempre abreviado ISA, es una arquitectura de bus creada por IBM en 1980 en Boca Raton, Florida para ser empleado en los IBM PCs.
La versión original era de 8 bits y funcionaba a 4,77 MHz, la misma velocidad que el procesador Intel 8088 empleado en el IBM PC. Posteriormente, cuando se lanzaron nuevos PCs con el procesador Intel 80286, se creó una extensión de 16 bits y se aumentó su velocidad a 8 MHz. Esta extensión es compatible de forma descendente con el puerto ISA de 8 bits.
El ancho de banda máximo del puerto ISA de 16 bits es de 16 MBytes/segundo.
Este ancho de banda es insuficiente para las necesidades actuales, tales como tarjetas de vídeo de alta resolución, por lo que el puerto ISA no se emplea en los PCs modernos (2004), en los que ha sido substituido por el puerto PCI.
Las ranuras del puerto ISA miden 8,5 cm en la versión de 8 bits y 14 cm en la de 16 bits; su color suele ser negro.

EISA

El Extended Industry Standard Architecture (en inglés, Arquitectura Estándar Industrial Extendida), casi siempre abreviado EISA, es una arquitectura de bus para computadora es compatibles con el IBM PC.

EISA amplía la arquitectura de bus ISA a 32 bits y permite que más de una CPU comparta el bus. El soporte de bus mastering también se mejora para permitir acceso hasta a 4 GB de memoria. A diferencia de MCA, EISA es compatible de forma descendente con ISA, por lo que puede aceptar tarjetas antiguas XT e ISA, siendo conexiones y las ranuras una ampliación de las del bus ISA.

Esta arquitectura de bus permite multiproceso, es decir, integrar en el sistema varios buses dentro del sistema, cada uno con su procesador. Si bien esta característica no es utilizada más que por sistemas operativos como UNIX o Windows NT.

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 recibe el nombre de Chip del Sistema Periférico Integrado (ISP). Este chip actúa en la CPU como un controlador del tráfico de datos.

EISA introduce las siguientes mejoras sobre ISA:
· Direcciones de memoria de 32 bits para CPU, DMA, y dispositivos de bus master.
· Protocolo de transmisión síncrona para transferencias de alta velocidad.
· Traducción automática de ciclos de bus entre maestros y esclavos EISA e ISA.
· Soporte de controladores de periféricos maestros inteligentes.
· 33 MB/s de velocidad de transferencia para buses maestros y dispositivos DMA
· Interrupciones compartidas
· Configuración automática del sistema y las tarjetas de expansión

AGP

Accelerated Graphics Port (AGP, Puerto de Gráficos Acelerado, en ocasiones llamado Advanced Graphics Port, Puerto de Gráficos Avanzado) es un puerto (puesto que solo se puede conectar un dispositivo, mientras que en el bus se pueden conectar varios) desarrollado por Intel en 1996 como solución a los cuellos de botella que se producían en las tarjetas gráficas que usaban el bus PCI

El puerto AGP es de 32 bit como PCI pero cuenta con notables diferencias como 8 canales más adicionales para acceso a la memoria RA. Además puede acceder directamente a esta a través del puente norte pudiendo emular así memoria de vídeo en la RAM. La velocidad del bus es de 66 MHz.

El bus AGP cuenta con diferentes modos de funcionamiento.
AGP 1X: velocidad 66 MHz con una tasa de transferencia de 266 MB/s y funcionando a un voltaje de 3,3V.
AGP 2X: velocidad 133 MHz con una tasa de transferencia de 532 MB/s y funcionando a un voltaje de 3,3V.
AGP 4X: velocidad 266 MHz con una tasa de transferencia de 1 GB/s y funcionando a un voltaje de 3,3 o 1,5V para adaptarse a los diseños de las tarjetas gráficas.
AGP 8X: velocidad 533 MHz con una tasa de transferencia de 2 GB/s y funcionando a un voltaje de 0,7V o 1,5V.

Estas tasas de transferencias se consiguen aprovechando los ciclos de reloj del bus mediante un multiplicador pero sin modificarlos físicamente..

El puerto AGP se utiliza exclusivamente para conectar tarjetas gráficas, y debido a su arquitectura sólo puede haber una ranura. Dicha ranura mide unos 8 cm y se encuentra a un lado de las ranuras PCI


PCI – EXPRESS

PCI-Express (anteriormente conocido por las siglas 3GIO, 3rd Generation I/O) es un nuevo desarrollo del bus PCI que usa los conceptos de programación y los estándares de comunicación existentes, pero se basa en un sistema de comunicación serie mucho más rápido. PCI-Express es abreviado como PCI-E o PCIE

Este bus está estructurado como enlaces punto a punto,full-duplex, trabajando en serie. En PCIE 1.1 (el más común en 2007) cada enlace transporta 250 MB/s en cada dirección. PCIE 2.0 dobla esta tasa y PCIE 3.0 la dobla de nuevo.

Cada slot de expansión lleva uno, dos, cuatro, ocho, dieciséis o treinta y dos enlaces de datos entre la placa base y las tarjetas conectadas

PCI-Express está pensado para ser usado sólo como bus local, aunque existen extensores capaces de conectar múltiples placas base mediante cables de cobre o inlcuso fibra óptica. Debido a que se basa en el bus PCI, las tarjetas actuales pueden ser reconvertidas a PCI-Express cambiando solamente la capa física. La velocidad superior del PCI-Express permitirá reemplazar casi todos los demás buses, AGP y PCI incluidos.

La idea de Intel es tener un solo controlador PCI-Express comunicándose con todos los dispositivos, en vez de con el actual sistema de puente norte y puente sur.
Este conector es usado mayormente para conectar tarjetas graficas.

Arquitectura UMA

Uniform Memory Access (UMA) es una arquitectura de memoria de computadoras utilizados en las computadoras paralelas tener múltiples procesadores múltiples y probablemente chips de memoria.

Todos los transformadores de la UMA modelo de compartir la memoria física de manera uniforme. Periféricos también se comparten.

Memoria caché puede ser privado para cada procesador. En una arquitectura de la UMA, el tiempo para acceder a una ubicación de memoria es independiente de la que formule la solicitud procesador o chip de memoria que contiene el objetivo de la memoria de datos. Se utiliza en multiprocesamiento simétrico (SMP).

En sistemas con uniform memory access (acceso a memoria uniforme), cada procesador tiene acceso directo a una sola memoria compartida. Todas las ubicaciones de la memoria son equidistantes (en cuanto a tiempos de acceso) a cada procesador. La mayoría de los sistemas UMA incorpora caché para eliminar las disputas de la memoria pero este mecanismo no se ve desde las aplicaciones.

UMA (Uniform Memory Access) La memoria física es compartida uniformemente por todo procesadores. Todos los procesadores tienen tiempo de acceso igual a la memoria. Se llama también sistema acoplado hermético debido al alto grado de compartir recursos. La interconexión del sistema toma la forma de un bús común, un crossbar switch. El modelo UMA es satisfactorio para aplicaciones de propósitos generales y tiempo compartido para múltiples usuarios.

En sistemas UMA, cada procesador conecta a memoria compartida via un bus de sistema o crossbar. Se puede expandir de 2 a 32 procesadores. Debido al ancho de banda del bus y el ancho de banda de la memoria al procesador unido se restringe la escalabilidad. Acerca del costo, debido a que la expansión esta limitada por el tamaño, el costo es relativamente más alto.

VLB VESA Local Bus

VESA, Video Electronics Standards Association (Asociación para estándares electrónicos y de video) es una asociación internacional de fabricantes de electrónica. Fue fundada por NEC en los años 80 del siglo XX, con el objetivo inicial de desarrollar pantallas de vídeo con una resolución común de 800x600 píxeles. Desde entonces, la VESA ha otros estándares relacionados con funcionalidades de vídeo en periféricos de los IBM PC y compatibles, como conectores, BIOS o características de la frecuencia, transmisión y sincronización de la imagen.

Principales estándares de la VESA:

Bus VESA (VLB), antes usado como un puerto de alta velocidad para vídeo (antes de la aparición del AGP)

VESA BIOS Extensions (VBE), usado para crear un estándar que soportase modos de vídeo avanzados (a alta resolución y miles de millones de colores).

VESA Display Data Channel (DDC), que permite a los monitores autoidentificarse a las tarjetas gráficas a las que están conectados. Sin embargo, el formato actual de identificación es llamado EDID (Extended Display Identification Data).

VESA Display Power Management Signaling, que permite a los monitores comunicar que tipo de modos de ahorro de energía poseen.

Digital Packet Video Link
Una serie de patentes sobre pantallas planas, conectores de video y sincronización del vídeo digital.

Unos de los dispositivos responsable de un mayor tráfico de datos son los adaptadores gráficos. Precisamente por ello son "mapeados en memoria", y ha sido la búsqueda de mejores rendimientos del sistema de video la responsable de la aparición de los primeros buses locales. Precisamente, la aparición del primero, el VLB ("VESA Local Bus") en 1992, está relacionado con la tecnología del video. VESA son las siglas de "Video Electronic Standard Association".

El VLB fue introducido a raíz de la introducción de los 386 con el fin de sacar partido a las posibilidades de las nuevas generaciones de procesadores, en especial a sus buses internos de 32 bits. La solución consistió en conectar directamente con el procesador dos o tres de los dispositivos externos, que necesitaban de una conexión rápida, mediante un bus de 32 bits dotado de unos zócalos especiales.

Los elementos que se solían conectar eran principalmente adaptadores de video, placas controladoras de disco duro (IDE y SCSI) y tarjetas LAN. Sin embargo, causaron bastantes problemas, en especial cuando se utilizaban dos o más de dichas tarjetas a frecuencias elevadas (para la época) de 50/60 MHz.

Los conectores VLB eran de apariencia similar a los antiguos conectores EISA de 16 bits muy extendidos entonces, solo que añadiéndoles una tercera sección de contactos, lo que hacía que estos dispositivos se montaran en placas muy largas y notoriamente difíciles de conectar y desconectar de sus zócalos