Bus (informática) para niños
En el mundo de las computadoras, un bus (también llamado canal) es como una autopista digital que permite que los diferentes componentes de una computadora se comuniquen y compartan información. Está hecho de cables, pistas en un circuito impreso, y pequeños componentes electrónicos como resistores, condensadores y chips.
Existen dos maneras principales en que los buses transfieren datos:
- Serie: En este tipo, los datos se envían uno por uno, como si fuera una fila. El bus tiene un solo "carril" para transmitir la información.
- Paralelo: Aquí, el bus puede enviar varios datos al mismo tiempo, como si tuviera muchos carriles. Por ejemplo, puede enviar 8 datos a la vez.
Aunque el bus paralelo parece más rápido al principio, tiene algunos desafíos:
- Necesita funcionar a una velocidad más baja.
- Los cables que lo forman no pueden ser muy largos debido a posibles interferencias y ruidos.
Los buses serie modernos han mejorado mucho y ahora pueden tener varios canales, lo que les permite enviar mucha información al mismo tiempo.
Hace muchos años, las computadoras usaban más los buses paralelos. Los buses serie se usaban para cosas más sencillas o dispositivos lentos, como el teclado. Sin embargo, hoy en día, la tendencia es usar buses serie (a menudo con varios canales) porque, aunque son más complejos de construir, permiten transferir datos a velocidades mucho más altas y usar cables más largos.
Contenido
¿Cómo Funciona un Bus?
La función principal de un bus es conectar lógicamente las diferentes partes de la computadora. La mayoría de los buses usan cables metálicos por donde viajan señales eléctricas. Estas señales son enviadas y recibidas por chips que siguen un conjunto de reglas para transmitir información útil. Además de los datos, el bus también lleva otras señales digitales que indican direcciones y controlan el flujo de la información.
La capacidad de un bus se mide por la velocidad máxima a la que puede enviar información (su frecuencia) y por la cantidad de datos que puede enviar a la vez (su ancho). Generalmente, si un bus tiene una frecuencia muy alta, su ancho de datos debe ser más pequeño. Esto es porque, a mayor velocidad, es más difícil evitar que las señales se mezclen o se desincronicen. Un bus con menos señales es menos propenso a estos problemas y puede funcionar más rápido.
Todos los buses de computadora tienen funciones especiales, como las interrupciones y el DMA (Acceso Directo a Memoria). Estas funciones permiten que un dispositivo externo, como una impresora o un disco duro, se comunique con el procesador o la memoria de la computadora de manera muy eficiente, usando la menor cantidad de recursos posible.
La Evolución de los Buses: Primera Generación
Las primeras computadoras tenían dos sistemas de buses separados: uno para la memoria y otro para los demás dispositivos. Esto significaba que el procesador (CPU) tenía que usar diferentes instrucciones y reglas para comunicarse con cada uno.
La empresa DEC se dio cuenta de que no era necesario tener dos buses. Propusieron combinar las direcciones de la memoria y las de los dispositivos en un solo espacio. Esto simplificó mucho el diseño de las computadoras y redujo los costos de fabricación, especialmente para los primeros minicomputadores.
Los primeros microcomputadores se construyeron conectando varias tarjetas de circuito a un bus principal llamado Backplane pasivo. En este bus se conectaba la tarjeta del procesador, que actuaba como el "juez" de las comunicaciones. Otras tarjetas, como la memoria, los controladores de disco y los adaptadores de video, también se conectaban allí. El procesador enviaba o leía datos indicando la dirección del dispositivo deseado en ese espacio único, y la información fluía a través del bus principal.
Algunos ejemplos famosos de estos buses fueron el Bus S-100 y el Bus ISA, usados en muchas microcomputadoras en las décadas de 1970 y 1980. Estos buses funcionaban a la misma velocidad que el procesador. Por ejemplo, en computadoras con un procesador Intel 80286, el bus ISA funcionaba a 6 u 8 megahercios, dependiendo del procesador.
La Evolución de los Buses: Segunda Generación
El hecho de que el bus fuera pasivo y que el procesador tuviera que controlarlo todo, causaba problemas para mejorar y ampliar los sistemas. Además, el procesador gastaba mucha de su energía en controlar el bus.
Cuando los procesadores empezaron a funcionar mucho más rápido, fue necesario organizar los buses según su velocidad. Así nació la idea de un bus de sistema (para conectar el procesador con la RAM) y buses de expansión. Esto hizo necesario el uso de un chipset, que es un conjunto de chips que ayudan a controlar la comunicación.
El bus ISA, que antes era el bus principal en las primeras PC de IBM, pasó a ser un bus de expansión. Su control se dejó a un chip del chipset, y se creó un bus más rápido para conectar la memoria con el procesador.
Otros buses, como el Nubus, fueron diseñados para ser independientes desde el principio. Tenían su propio controlador y una forma estándar de conectarse al resto del sistema, lo que permitía usarlos en diferentes tipos de computadoras, incluyendo algunas de Apple. El Nubus era avanzado para su época, con un ancho de 32 bits y la capacidad de configurarse automáticamente (Plug and Play). Otros ejemplos de estos buses autónomos son el AGP y el bus PCI.
La Evolución de los Buses: Tercera Generación
Los buses de tercera generación se caracterizan por tener conexiones "punto a punto". Esto significa que cada dispositivo se conecta directamente con otro, a diferencia de los buses anteriores donde muchos dispositivos compartían las mismas señales. Esto se logra reduciendo mucho el número de conexiones y usando interfaces serie. Así, cada dispositivo puede "negociar" las características de su conexión al inicio, y a veces incluso mientras funciona, de forma similar a como lo hacen las redes de comunicación.
Tipos de Bus: Paralelo y Serie
Los buses se clasifican principalmente por cómo envían la información: como bus paralelo o como bus serie.
Hay diferencias en su rendimiento. Hace algunos años, se pensaba que el bus paralelo era mejor para distancias cortas y el serie para distancias largas.
Bus Paralelo
En un bus paralelo, los datos se envían en grupos (por ejemplo, de 8 en 8) al mismo tiempo, usando varias líneas que tienen funciones fijas. La cantidad de datos que se envía es grande, aunque la velocidad no sea la más alta. Se calcula multiplicando el ancho de los datos por la frecuencia de funcionamiento. En las computadoras, se ha usado mucho para el bus del procesador, discos duros, tarjetas de expansión y de video, e incluso para impresoras.
El front-side bus de los procesadores Intel es un ejemplo de bus paralelo y tiene líneas dedicadas para diferentes funciones:
- Las líneas de dirección indican la ubicación en la memoria o el dispositivo con el que se quiere comunicar.
- Las líneas de control envían señales para organizar la comunicación entre los dispositivos. Aquí están las señales de interrupción, DMA y los indicadores de estado.
- Las líneas de datos transmiten los bits de información. Generalmente, el ancho de un bus es una potencia de 2 (como 8, 16, 32 bits).
Un bus paralelo tiene muchas conexiones físicas, pero su lógica es sencilla, lo que lo hace útil en sistemas con poca capacidad de procesamiento. En los primeros microcomputadores, el bus era una extensión directa del bus del procesador, y los demás chips "escuchaban" las líneas de direcciones esperando recibir instrucciones. En la PC IBM original, el diseño del bus fue clave para elegir un procesador de 8 bits (Intel 8088) en lugar de uno de 16 bits (el 8086), porque así podían usar hardware ya diseñado para otros procesadores, haciendo el producto más económico.
Bus Serie
En un bus serie, los datos se envían uno por uno, bit a bit, y luego se vuelven a armar usando registros o programas especiales. Tiene pocos cables y su capacidad de envío de datos depende de su velocidad. Aunque al principio se usaban para conectar dispositivos lentos (como el teclado o el ratón), hoy en día se usan para conectar dispositivos mucho más rápidos, como discos duros, unidades de estado sólido, tarjetas de expansión e incluso para el bus del procesador.
Buses: de Control, de Direcciones y de Datos
Bus de Control
El bus de control es como el director de orquesta que decide quién usa y cuándo las líneas de datos y las líneas de direcciones. Como estas líneas son compartidas por todos los componentes, el bus de control tiene mecanismos para evitar que la información choque. Las señales de control transmiten órdenes e información de tiempo entre los diferentes módulos. En resumen, asegura que no haya conflictos de información en el sistema.
Bus de Direcciones
La memoria RAM está organizada como una serie de "casilleros", y cada casillero tiene su propia dirección. Las direcciones son números que identifican un casillero específico en la memoria principal o en los dispositivos de entrada/salida.
El bus de direcciones es un canal del microprocesador que es completamente independiente del bus de datos. Su única función es indicar la dirección de memoria donde se encuentra el dato que se está buscando o enviando.
El bus de dirección está formado por el conjunto de líneas eléctricas necesarias para establecer una dirección. La cantidad de memoria que se puede "encontrar" depende de cuántos bits tenga el bus de direcciones. Si tiene 'n' líneas, puede direccionar hasta 2n ubicaciones de memoria. Por ejemplo, para encontrar una memoria de 256 bits, se necesitan al menos 8 líneas, porque 28 es igual a 256. A veces, también se necesitan líneas de control adicionales para indicar cuándo la dirección está lista en el bus.
Bus de Datos
El bus de datos es el canal que permite que la información (los datos) se mueva entre el procesador (CPU) y el resto de las unidades de la computadora.
Buses Multiplexados
Algunos diseños de computadoras usan líneas eléctricas "multiplexadas" para el bus de direcciones y el bus de datos. Esto significa que el mismo conjunto de cables se usa a veces como bus de direcciones y otras veces como bus de datos, pero nunca al mismo tiempo. Una línea de control especial indica cuál de las dos funciones está activa en ese momento.
Ver también
- Chipset
- HyperTransport
- Bus frontal (front-side bus o FSB)
- Bus trasero (back-side bus o BSB)
Véase también
En inglés: Computer bus Facts for Kids
