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Resumen Universitario: Sistemas de Interconexión y
Jerarquía de Buses
1. Introducción a los Sistemas de Interconexión
En una computadora, la comunicación entre CPU, memoria y dispositivos de entrada/salida (E/S) se realiza mediante un sistema de interconexión denominado bus. Este consiste en un conjunto compartido de líneas físicas que transportan señales binarias. El uso de buses reduce la cantidad de conexiones necesarias entre componentes, haciendo el sistema más eficiente y organizado.
2. Tipos de Transferencias en una Arquitectura con Bus
Existen varios flujos de transferencia:
● De memoria a CPU : la CPU lee datos o instrucciones.
● De CPU a memoria : la CPU escribe datos.
● De E/S a CPU y viceversa.
● De memoria a E/S y viceversa mediante DMA (acceso directo a memoria), sin intervención del procesador.
Los dispositivos conectados al bus pueden actuar como:
● Maestros : inician transferencias (ej. CPU).
● Esclavos : responden a peticiones (ej. memoria).
3. Estructura Funcional del Bus
El bus del sistema se divide en tres conjuntos funcionales de líneas:
● Líneas de datos : Transmiten la información entre módulos. Su número define el ancho del bus.
● Líneas de direcciones : Indican origen o destino del dato.
● Líneas de control : Regulan el uso de las otras líneas, con señales como lectura, escritura, interrupciones, reloj, y reset.
4. Temporización del Bus
Se distinguen dos tipos:
● Sincrónico : Coordinado por una señal de reloj común.
● Asincrónico : No requiere reloj maestro, permitiendo ciclos de duración variable.
5. Arbitraje del Bus
Para evitar conflictos cuando varios módulos desean controlar el bus simultáneamente, se implementan mecanismos de arbitraje:
● Centralizado : Un único componente decide qué módulo usa el bus.
● Distribuido : Cada módulo tiene parte de la lógica de decisión.
6. Tipos de Transferencia de Datos
El bus puede permitir distintos modos:
● Lectura y escritura estándar
● Lectura-modificación-escritura : operación indivisible útil en entornos multiprocesador.
● Transferencia en bloque : múltiples datos seguidos tras una única dirección.
7. Jerarquía de Buses
Para mejorar el rendimiento, los sistemas actuales usan una jerarquía de buses:
- Bus interno (dentro del procesador)
10. Futurebus+: Interconexión Avanzada
Futurebus+ es un estándar de bus avanzado con las siguientes características:
● Multiplexado y asincrónico.
● Compatible con arbitraje centralizado y distribuido.
● Tolerancia a fallos mediante detección de errores y mecanismos de reintento.
● Soporta direcciones de 64 bits y datos hasta 256 bits.
● Diseñado para sistemas multiprocesador, tiempo real y con requisitos de alta fiabilidad.
11. Comparativa Histórica de Buses
Se presenta una evolución tecnológica desde el bus ISA hasta PCIe y USB 3.2, mostrando mejoras en:
● Ancho de bus.
● Velocidad de transmisión.
● Compatibilidad con nuevos dispositivos.
Conclusión
La arquitectura de buses y sistemas de interconexión constituye un aspecto esencial para el rendimiento y escalabilidad de los sistemas computacionales. Desde la jerarquización de buses hasta estándares avanzados como Futurebus+, la evolución tecnológica responde a la necesidad de mayor velocidad, confiabilidad y flexibilidad en la comunicación entre componentes.
