Introducir al alumno en el concepto de:

§         Placa Madre, Motherboard, Como sustento fundamental de la PC.

§         El bus, como puente de conexión entre los distintos componentes del sistema.

El concepto de tarjeta del sistema fue una novedad cuando la computadoras personales empezaron a popularizarse. Antes de la miniaturización que se hizo los circuitos alta­mente integrados, las partes individuales de las computadoras estaban montadas en tar­jetas separadas o incluso en secciones separadas, compuestas por varias tarjetas. Sin embargo, ahora la mayoría de los componentes que forman propiamente la computadora están montados en una sola tarjeta de circuito impreso, llamada la tarjeta del sistema ó tarjeta madre.

Los componentes que están montados en la tarjeta del sistema, incluyen la CPU y su circuitería de apoyo, la memoria, y un bus  (que le permite a la CPU comunicarse con los otros componentes que no están integrados en la tarjeta del siste­ma).

Una arquitectura abierta es extremadamente importante para los usuarios y los fabrican­tes que deben diseñar adaptadores que se acoplen en cualquier computadora compatible con IBM. Lo que hace posible esto es un concepto de ingeniería conocido como bus.

Los diversos chips electrónicos y otras partes de la computadora tienen que estar conectados entre ellos para que puedan pasar señales, o “hablar” entre si. Si las conexiones fueran hechas con alambres individuales, yendo de parte a parte conforme se necesitara, sólo podrían comunicarse las partes que estuvieran alambradas entre ellas. Por otro lado, el concepto de bus establece un juego común de alambres (en la tarjeta de circuito, estos juegos se llaman “pistas”) con una serie de conectores que se unen a cada uno de los alambres..

Este sistema de conexiones comunes proporciona una manera de conectar las cosas, de tal forma que cualquier parte, en particular las partes nuevas, pueden “hablar”  con cual­quier otra. Estas nuevas partes se conectan al bus mediante ranuras de adaptador conectadas al bus. Por lo tanto, cualquier cosa que se enchufe en una ranura puede “hablar” con cualquier parte de la PC que use el bus, incluida la memoria y el procesador. Estas ranuras de adaptador (usted las puede pensar como conectores del bus) le proporcionan una manera fácil de conectar equipo opcional. Esto le permite usar prácticamente cualquier combinación de equipo que se desee.

Al principio sólo hubo un diseño de bus, el de la IBM. Posteriormente, otros fabricantes y la IBM introdujeron nuevos diseños de computadora con diferentes configuraciones de bus. El más popular de estos, fue el ISA (Industry Standard Architecture), basado en el diseño de la IBM AT original. Hay otros diseños los principales en las siguientes Secciones.

§         ISA: arquitectura industrial estándar

§       MCA: arquitectura de microcanal

La arquitectura de microcanal (MCA), un diseño de la IBM, presenta un bus completa­mente diferente. Hablando estrictamente, un bus consiste en un conjunto de líneas de señal. La definición de un bus especifica el objetivo de cada línea y las relaciones de temporización de las señales eléctricas. Los canales se refieren a un bus especifico, junto con los protocolos que gobiernan la transferencia de datos por ese bus. Por lo tanto MCA. Es  un juego de especificaciones muy técnicas sobre las cuales están basados varios buses. De manera informal, el nuevo bus de la PS/2 se llama microcanal, y al bus estilo antiguo se le menciona como el bus AT (o bus ISA).

El bus estándar MCA viene en dos versiones. La primera pasa 16 bits de datos a la vez, y la segunda, 32. Estos buses se describen como de 16 y 32 bits, respectivamente. (Para comparación el bus de la PC original fue de 8 bits y el bus de la PC AT  fue de 16)

El bus MCA de 16 bits está diseñado para aceptar adaptadores que tengan 58 patas. Cada pata se conecta en ambos lados para dar un total de 116 conexiones, asignadas de la siguiente manera: 77 líneas de señal, 12 líneas de corriente, 17 líneas de tierra, una línea para tierra de audio, 5 líneas reservadas y 4 posiciones codificadas. De las conexiones restantes, las líneas de señal son las más interesantes. De las 77,  24 son líneas de dirección y 16 son de datos.

§           EISA: la arquitectura industrial estándar extendida

La IBM anuncio al MCA junto con su línea PS/2 de PC e l7 dé abril de 1987. Al principio solamente la IBM fabricaba computadoras MCA. La mayoría de los fabricantes de maquinas compatibles con la IBM inicialmente se resistieron al cambio hacia MCA.

El 13 de septiembre de 1988, un Consorcio de nueve  de estas componías, dirigido por Compaq, anunció que estaba desarrollando una alternativa al MCA. Este consorcio votó para mantener la venta de computadoras del estilo anterior, que estaban basadas en lo que decidieron llamar la arquitectura industrial estándar (ISA), esto es, la arquitectura original de la PC/XT/AT de IBM. La alternativa a MCA fue denominada como la arquitectura industrial estándar extendida (EISA)

Desde el principio estuvo claro  que el desarrollo de EISA estaba basado en las necesida­des de venta y no en las de ingeniería. A partir del día de su publicación, se llevó cerca de dos años  y medio para que los  primeros adaptadores EISA llegaran al mercado. Y a la fecha hay muy pocas máquinas EISA.

Ha tratado de ejecutar dos o tres aplicaciones orientadas a gráficos simultáneamente en el ámbito de Windows de Microsoft en una 386SX de 20 MHz con 2 MB de RAM?

No es muy agradable a la vista. Y aunque si se eliminaran muchas de las restricciones no tangibles que describo en este escenario, ejecutar Windows puede ser una experiencia frustrante. Ahora cuando se trata de añadir vídeo en tiempo real, la respuesta del monitor puede ser desesperantemente lenta.

Una solución a este problema del desplegado, y al problema más general de enviar y recibir datos desde el procesador hacia cualquier dispositivo de ancho de banda grande, es un diseño de bus local. Con los diseños convencionales  todo lo que viene y va del procesador (bueno, casi todo) se envía a través del bus principal del sistema. Cómo se debe mantener compatibilidad, hacia atrás con los diseños anteriores, y debido a que  se tiene que trabajar con un amplio rango de dispositivos periféricos, éste es un bus relativamente lento, con ancho de banda limitado. Incluso los nuevos diseños de bus, que pueden llevar 32 bits de datos, generalmente funcionan a baja velocidad, en comparación con la capacidad del procesador.

Por otro lado, los sistemas de bus local comunican a la velocidad del sistema, 33 MHz u mejor, y siempre manejan paquetes de datos  de 32 ó 64 bits. Los diseños de bus local están llevando a las computadoras actuales  un paso más allá del  camino hacia el alto rendimiento, sin cambiar mucho acerca de la ingeniería básica de la máquina. En esta sección, le mostraré un poco acerca de estos estándares emergentes, VÉSA y PCI.

§           El bus VESA VL

Poseía una tasa de transferencia de 106 MB/Seg., y estaba proyectado a trabajar a un máximo de 260 MB/Seg. en 64 Bits, Funcionaba paralelo al bus ISA.

Los requerimientos mínimos para usar ente bus eran sistemas basados en microprocesadores con un ancho de banda de 16 bits, (80386SX o Sup.).

   Daba soporte a dos tipos de dispositivos:

·       Propietarios (LBM): Se hacia cargo del bus y producían sus propias transferencia de datos.

·       Destino (LBT): Dependían del procesados para la transferencia de datos.

   La configuración del bus era vía Hardware. Trabajaba con una tensión de 5, 3.3, y 2.8 Volts con un consumo máximo de 10 Watt.

§           El bus  local  PCI:

Como se dijo anteriormente, el bus local o bus directo es la manera en que las computadoras actuales están aumentando su rendimiento sin ningún tipo de adelanto real de ingeniería. A la fecha hay dos estándares de bus local: VESA, que fue descrito anteriormente y PCI, sobre el cual hablare aquí:

El estándar PCI está diseñado y mantenido por el Peripheral Component Interconect Special Interest Group, o PCI SIG. El bus PCI puede tener una ruta de 32 y 64 bits para la transferencia de datos de alta velocidad. El foco de PCI SIG es mantener un estándar que pueda crecer con el diseño de hardware y también sea funcional a través de múltiples plataformas que pueda ser utilizado por diferentes tipos de computadoras, como la Macintosh y la PC. Idealmente, al menos PCI puede trabajar con las PC  así como con otros diseños de computadoras. Las mayores necesidades para la utilización de un bus local fueron acelerar el desplegado de gráficos y mejorar el rendimiento de entrada/salida de los discos. Actualmente el bus local ha desplazado al bus estándar el cual se mantiene solo para asegurar la compatibilidad, a él se conectan  vídeo en tiempo real, sonido e interfaces de red, entre otros.

Piense en el bus PCI como una autopista de datos paralelos que corre a lo largo de un bus ISA, EISA ó MCA. El procesador y la memoria se conectan directamente a bus PCI, y hay una conexión separada a través de un puente PCI con el bus estándar  (ISA, EISA ó MCA). Otros dispositivos ,como  adaptadores de vídeo y tarjetas de sonido también se contentan a bus PCI (Véase figura)

El estándar PCI define que los datos de configuración del hardware de los dispositivos deben estar grabados en ROM en los mismos, esto asegura que cualquier aplicación tenga acceso a este dispositivo sin más que conectarlo a un slot PCI, esta característica sentó las bases de la tecnología Plug & Play.

Sus características técnicas eran:

El Bus PCI trabaja a 32 o 64 bits con una tensión de 5.5 V y da soporte a audio, vídeo, discos , redes, etc. Funciona paralelo al bus principal y se conecta con el por medio de Bridges (Puentes), el procesador y la memoria están directamente conectados a él.

   Posee una velocidad de transferencia de 132 y 264 MB/seg. en 32 y 64 bits respectivamente.

   Según el estándar PCI la información de la configuración Hardware de los dispositivos debe estar almacenada en ROM dentro de ellos, por lo que ellos son PNP (Plug and Play).

   Pueden conectarse dispositivos destino y propietarios, con 47 y 49 patas respectivamente. Posee 120 y 184 conexiones en 32 y 64 bits respectivamente, posee diseño multiplexado, mas de una función por pata.

El conector AGP, accelerated Graphics Port,  no es parte de un bus, sino que es una conexión  exclusiva para adaptadores de vídeo, que les brinda una mejor velocidad de acceso a memoria y al procesador, en la prime figura de este apunte se puede ver este conector.

Ancho de banda: cantidad de bits que pueden ser procesados al mismo tiempo.

Velocidad: la velocidad de procesamiento se mide en MHz (Megahertz), que es la cantidad de ciclos de reloj por segundo.

1.        ¿Qué es la placa madre (MOTHERBOARD)?

2.        Enumere los componentes básicos que están montados sobre la placa madre.

3.        ¿Qué es el bus?

4.        ¿Qué es la arquitectura abierta?

5.        ¿Cuáles son los buses estándares?. Explique c/u de ellos.

6.        ¿Cuáles son los buses locales?. Explique cada uno de ellos.

7.        ¿Qué diferencia hay entre un dispositivo destino (LBT) y propietario  (LBM)?

8.        ¿Qué diferencia física presentan estos dispositivos  en el bus PCI?

9.        ¿Qué es el AGP?

10.     ¿El AGP es un bus?