Busos i ports
Introducció de Busos
Anomenem busos [bus] als canals de comunicació realitzats amb cables o línies conductores (pistes) mitjançant les quals s'intercanvien informació entre si les diferents parts del sistema, com el microprocessador, la memòria, els ports d'entrada/sortida i els connectors o slots d'expansió. L'origen del nom és anglès: Bus => transport.
Busos del sistema
Els busos del sistema són els busos que, segons l'arquitectura Von Neumann, connecten la CPU o microprocessador amb la resta d'unitats. La seva funció es classifica en tres tipus de busos:
El bus de dades. Per on circulen les dades/instruccions.
El bus d'adreces. Per on s'adrecen les posicions de memòria o les unitats d'E/S.
El bus de control. Per on s'envien senyals de control i sincronisme entre les diferents unitats.
Busos d'expansio
Busos d'expansió: ens serveixen per expandir o ampliar les característiques d'un ordinador connectant-lo amb diferents dispositius, mitjançant slots o ranures a on s'insereixen targetes electròniques o mitjançant connectors. Anomenem port al cas particular del bus d'expansió que admet la connexió d'un sol dispositiu.
Principals característiques dels busos
Tipus de transmissio
Bus paral-lel: quan es transmeten els bits de dades per línies diferents al mateix instant
Bus sèrie: quan tots els bits de la dada han de passar per una sola línia un bit darrera l'altre.
Amplada del bus
Amplada del bus: Descriu la capacitat de transferència d'un bus (juntament amb la freqüència). El determinen el nombre de línies conductores que el formen.
Ample del bus de dades: Hi ha amples de bus de 8, 16, 32, 64, 128 bits,... Quan més ample sigui, més dades podrà transmetre per senyal de rellotge.
Ample del bus d'adreces: Hi ha amples de busos de 8, 16, 20, 24, 32, 36, 64 bits... Quan més ample sigui, més posicions de memoria o dispositius d'E/S podrem adreg¢ar. Amb 32 bits pot adregar 2°32 = 4 mil milions de posicions de memoria.
Frequéncia de bus
Frequéncia de bus:
*Descriu la capacitat de transferéncia d'un bus (juntament amb I'ample de bus).
Indica el nombre de cicles per segon [Hertz] a que transmet un bus.
*Es mesura en multiples de Hertz. Per exemple: 1Hz-1cicle/seg, 1KHz-1000Hz, 1MHz-1.000.000 Hz, 1GHz-1.000.000.000 Hz
*Quan més gran sigui la frequéncia del bus més informacié podra transmetre per unitat de temps.
*Hi ha busos d'alta freqiiéncia i de baixa freqiiéncia
*Les freqiéncies varien segons el bus utilitzat i son molt variades (33Mhz, 66MHz, 100MHz, 133MHz, 266MHz, 400MHz, 800MHz, 1GHz.
Velocitat o Capacitat de transferència de bus
Quantitat dinformacié per unital de temps que és capag de transmetre un bus. Es mesura en KB/S, MB/s, GB/s,
Es calcula a partir de 'ample del bus i de la freqiiénoia amb qué treballa el bus. A vegades també s'anomena ampla de banda.
Busos
IDE
S'utilitza per connectar discs durs, CD o DVD's IDE.
Al bus IDE també se l'anomena ATA que és I'estandard que suporta
(amb l'aparicié del bus S-ATA 0 Serial ATA a I'IDE també se l'anomena
P-ATA o Parallel ATA ja que és de tipus paral-lel)
SATA
S'utilitza per connectar discs durs, CD o DVD's SATA.
Es un bus série destinat a substituir el bus paral-lel IDE/ATA/P-ATA
(amb el cable série s'eviten el problemes freqiients de ventilacié a la
caixa i es guanya espai)
Hi ha 2 versions i 2 tipus de connectors: SATA | (150MB/s) i SATA II
(300MB/s i suport per multiplicador de port a 15 dispositius enlloc d'1)
SCSI
Tant el dispositiu com la placa mare han de tenir un controlador SCSI (targeta). A una tarja SCSI es poden connectar fins a 15 dispositius.
S'utilitza per connectar dispositius SCSI d'altes prestacions (no només d'emmagatzematge). En principi, la interficie SCSI esta pensada per ser independent del dispositiu i, en teoria, es pot fer qualsevol mena de dispositiu per connectar-lo a un port SCSI.
Mantenen una taxa de transferéncia quasi constant que la fa adient per a servidors de xarxa 0 ordinadors amb molt de treball o que necessitin molts discs durs.
En el passat, era molt popular en tota classe d'ordinadors. Actualment, és més habitual en lloc d'alt rendiment, com servidors i periférics de gama alta.
SAS
Interficie série destinada a reemplagar la interficie paral-lela SCSI i compatible amb SATA.
S'utilitza per connectar dispositius SAS d'altes prestacions (no només d'emmagatzematge), pero també pot connectar dispositius SATA de menys prestacions.
Normalment no esta integrada a la placa base, pero cada vegada es troba més sovint. Es habitual que es proporcioni mitjancant una targeta connectada a un slot PCI-Express 16x
Permet que en una sola interficie es puguin connectar més de 16.384 dispositius (SCSI en permetia 15)
Incrementa la velocitat de I'SCSI paral-lel oferint velocitats seguint l'estandard SATA (1,5 Gbits/s, 3 Gbits/s,...)
Interficie Floppy (FDD)
Permet la connexid a la disquetera (actualment es pot utilitzar el bus USB per disqueteres).
EI connector té 34 pins i és similar al del bus IDE que en té 40 (per distingir-lo es fa un doblec de fabrica entre dos connectors del cable).
Es marca el pin 1 del cable amb un color diferent (vermell) per tal de no equivocar-se al connectar-lo.
S'hi poden connectar fins a 2 disqueteres (La A: sera la de l'extrem i la B: la penultima)
Existeixen cables de fins a 5 connectors ( 2 disqueteres de 5 1/4 obsoletes i 2 de 3 1/2)
PCI
Introduit per Intel el 1993 amb els primers Pentium i successor del bus ISA. Millora la velocitat del bus ISA, que passa de 8MHz a 33MHz, i en versions posteriors, a 66MHz.
A més, es redueix la mida.
Treballa amb 64 bits (la qual cosa és apropiada per als Pentium), encara que suporta rutes de dades de 32 bits.
Sistema de connexi6 mitjangant slot
Permet el Plug&Play (no cal configuracid amb jumpers de recursos ja que BIOS i targeta interactuen en I'arranc) i suporta dispositius d'E/S d'alta velocitat com targetes de video, interficies de disc dur si bé s'ha popularitzat en tots els camps (p.e targes de xarxa)
Inicialment la majoria eren de color blanc
Hi ha varies versions d'slot PCI: Dues versions del bus PCI de 32 bits a 33MHz, amb un ample de banda maxim de 132MB/s (una a 5V i I'altra a 3,3V)
Dues versions més del PCI de 64 bits a 66MHz, amb un ampla de banda maxim de 528MB/s (una a 5V i I'altra 3,3V).
També hi ha una versio per portatil anomenada Mini-PCl i altres versions menys utilitzades (p.e. Compact-PCl).
PCI-Express
Introduit el 2004 i probable successor dels busos PCI i AGP, a que, a part de ser més compacte, permet treballar a frequiéncies i velocitats nés altes.
Model de transmissi6 en série, punt a punt (connexions directes entre els 2lements enllagats) i bidireccional (0 full duplex).
Sistema de connexi6 tipus ranura. Existeixen diferents tipus de connectors a la olaca mare segons el nombre de canals oferts.Cada interficie PCI-E ofereix un ) varis canals de comunicacio als dispositius connectats (multicanal)
Es permeten grups de 1, 2, 4, 8, 12, 16 i 32 canals. Segons el nombre de canals que utilitza el dispositiu es poden tenir diferents velocitats. Cada canal ofereix 256MB/s podent assolir els 8GB/s. (p.e.: PCI-E 1x: 256MB/s, PCI-E 16x: 4GB/s,...)
El PCI-E ha suposat canvis en I'alimentacié de la placa mare (del connector ATX de 20 pins al connector ATX 2.2 de 24 pins)
AGP
Apareix el 1997 amb els Pentium Socket7 i Pentium II Slot1
S'anomena port i no bus perqué només permet comunicar amb un dispositiu i no varis. Hi ha només un slot a la placa mare.
S'utilitza només per targetes de video. Millora les prestacions d'un bus PCI en grafics 3D i aplicacions grafiques d'alta velocitat ja que permet accés rapid a la memoria principal sense intervenir la CPU.
Existeix la versio 32 bits i la de 64 bits
Hi ha varies velocitats que s'especifiquen amb un multiplicador:
* AGP 1x: 66MHz, 266MB/s (3,3V)
* AGP 2x: 133MHz, 533MB/s (3,3V)
* AGP 4x: 266MHz, 1GB/s (3,3V 0 1,5V)
* AGP 8x: 533MHZ, 2GB/s (1,5V 0 0,8V)
Inicialment la majoria eren de color marré café.
Busos obsolets
ISA (Industry Standard Architecture)
Creat el 1982 en el primer IBM PC. Es va convertir en I'estandard de bus durant forza anys. Inicialment en versid 8 bits a 4,7MHz i posteriorment ampliat a 16 bits a 8MHzMicrochannel (MCA)
Creat per IBM el 1987 com a bus propietari de 32 bits ( a partir dela CPU 386). No va agradar el fet de que tingués els drets IBM als fabricants de clonics que van crear el bus EISA. Treballava a 10MHzia 40MB/s. iliEISA (Extended Industry Standard Architecture)
Creat el 1988 per un conjunt de fabricants de clonics per fer front al bus Microchannel (MCA) propietari d'IBM. Amplia el bus ISA a 32 bits. Treballava a 8,33MHz. El bus PCI i el VESA el fan desaparéixer.VESA (Video Electronics Standards Association)
Bus d'extensié del bus ISA. Treballava a un maxim de 66MHz. Molt usat en equips 486, va conviure amb el bus PCI que al final es va imposar, entre d'altres motius perqué les targes VESA eren molt grans.Ports
Introducció a Ports
Un ordinador esta format d'una unitat central. Connectat a la unitat central hi ha diferents periférics d'entrada, de sortida o d'entrada/sortida. Si la connexi6 no és inal-lambrica, aquests periférics es solen connectar mitjangant cables als connectors de port, que son unes interficies que permeten la transferéncia d'informacié entre la unitat central i el periféric. Es sol anomenar port si només permet la connexio d'un periféric i bus si en permet la connexio de varis.
Port PS/2
Port série utilitzat normalment pel teclat i ratoli. El port PS/2 o mini DIN-6 substitueix les antigues connexions DIN-5 de teclat i série DB9 de ratoli.
Normalment és necessari reiniciar l'ordinador després de connectar un dispositiu PS2 (no és Plug&Play).
El connector PS2 de teclat sol ser lila i el connector PS/2 de ratoli sol ser verd per tal de distingir-los ja que no poden funcionar invertits.
Hi ha disponibles adaptador PS2 a USB i PS2 a l'antic DIN-5.
RS-232C
El port série RS-232C, amb el connector DB9, és una interficie antiga per a connectar dispositius lents com ara modems 0 ratolins.
El connector de l'ordinador sempre és mascle.
El control del port série es realitzava amb un xip anomenat UART i podia arribar als 115Kb/s Obsolet amb l'aparicié del bus USB tot i que se sol utilitzar forga en la industria (ex: sistemes de pesatge...). ee
Port paral·lel
El port paral-lel envia un byte sencer enlloc de bit a bit com el série i s'utilitza principalment en impressores, si bé shi poden connectar també altres dispositius externs com ara plotters, escanners, unitats externes d'emmagatzematge....
Hi ha dos tipus de connector: el DB25 (femella al canto de l'ordinador) i el Centronics que té un sistema de bloqueig.
Suporta diferents modes de funcionament (SPP/EPP/ECP) segons si la comunicacié es fa en un sentit/dos/dos simultanis i pot arribar a 2MB/s.
USB
El bus USB (Universal Serial Bus) apareix el 1993 i es popularitza per les seves prestacions per connectar tot tipus de dispositius externs. Pot suportar fins a 127 dispositius. La connexid de més dispositius al port es fa amb hubs. Distancia maxima cable: 5m; amb hub: 30m. Es Plug&Play i permet la connexié en calent. Connexié punt a punt amb necessitat de host o ordinador.
Hi ha 3 tipus de connectors: L'A (ordinador), el B (dispositius) i el mini-USB que permet la connexié Unica sense confusid.
Dos versions: USB 1.1 (12Mbit/s)(Full-Speed) i USB 2.0 (480Mbit/s)(Hi-Speed)
Firewire
El bus Firewire (també anomenat IEEE1394 o Link en el cas del fabricant Sony) és estandard des del 1995 i es tracta d'un bus série de prestacions superiors al USB 2.0. No té la difusid del USB pero és popular en el tractament de video digital.
Pot suportar fins a 63 dispositius.
Distancia maxima entre dispositius: 100 metres.
Connexio punt a punt sense necessitat de host Oo ordinador (p.e. connexié entre video i camera).
Es Plug&Play i permet la connexié en calent. Hi ha 3 tipus de connectors:el de 6 pins, el de 4 pins i el de 9 pins per alta velocitat.
Dos versions: Firewire 400 (400Mbit/s) i Firewire 800 (8OOMbit/s)
Portrs audio
Els ports normalment utilitzats per audio en ‘ordinador son del tipus mini-jack. Aquests solen distingir amb el color la seva funcid:
Els més elementals s6n el blau (linia d'entrada), el verd (linia de sortida) i el rosa (entrada de micrOfon) si bé en plaques mare més sofisticades o amb targetes professionals poden haver-n'hi més sortides (per obtenir s6 envoltant)
També s'utilitzen connectors coaxials tipus RCA (el nom ve de Radio Corporation of America que és qui primer els va utilitzar). Normalment els connectors RCA que porten la senyal d'audio sén el vermell (esquerra) i blanc (dreta) | el groc es sol utilitzar per transmetre video compost (Composite Video).
Si es vol més qualitat hi ha els connectors dptics com el TosLink de Toshiba que permet (ransmetre el so sense interferéncies i amb més qualitat.
VGA
El port VGA 0 subD-15 (Video Graphics Array) permet la connexio d'un monitor extern amb diferents resolucions estandards.
Es un connector femella amb 15 pins que transmet per pins diferents els 3 senyals analdgics de color RGB (Red/Green/Blue) (vermell/verd/blau).
Composite-Video i S-Video
Els ports Composite-Video i S-Video (Separate Video) o Y/C s'utilitzen per transmetre video analogic.
El connector de video compost és un connector RCA (normalment de color groc) EL connector S-Video utilitza un mini-DIN de 4 pins 0 un de no normalitzat de 7 pins (la funcié dels 3 pins addicionals varia de fabricant a fabricant).
El Composite Video (Video Compost) té pitjor qualitat que el S-Video ja que transmet tots els senyals per una linia mentre que en el S-Video el senyal de luminancia (Y: escala de grisos) esta separat de la crominancia (C: color).
Existeixen conversors de S-Video a RCA pero amb aquesta conversio es perd qualitat.
S-Video i C-Video no son adients per imatges d'alta definicié (HD) per les que hi ha els ports DVI o HDMI.
DVI
El port DVI (Digital Visual Interface) s'utilitza principalment per transmetre video digital i esta pensat per augmentar la qualitat de la imatge (ja sigui en projectors digitals o pantalles LCD digitals).
Existeixen varis tipus de connectors, distingint els
DVI-A per senyal analdgica, els DVI-D per només senyals digitals i els DVI-I (Integrated) que pot treballar amb senyals analogiques i digitals alhora. També els que son Dual Link permeten resolucions molt més elevades.
Exemples de models de monitor (single link):
HDTV (1920 x 1080) @ 60 Hz with 5% LCD blanking (131 MHz)
UXGA (1600 x 1200) @ 60 Hz with GTF blanking (161 MHz)
WUXGA (1920 x 1200) @ 60 Hz (154 MHz)
‘SXGA (1280 * 1024) @ 85 Hz with GTF blanking (159 MHz)
Exemples de models de monitor (dual link):
‘QXGA (2048 x 1536) @ 75 Hz with GTF blanking (2x170 MHz)
HDTV (1920 x 1080) @ 85 Hz with GTF blanking (2*126 MHz)
WXGA (2560 x 1600)@ 60 Hz with GTF blanking (2x174 MHz)
WQUXGA (3840 x 2400) @ 33 Hz with GTF blanking (2x159 MHz)
HDMI
El port HDMI (High Definition Multimedia Interface) s'utilitza per transmetre conjuntament audio i video digital.
Disposa d'un mecanisme de proteccié de contingut.
Es va millorant i actualment esta a la versié 1.3. Té un ample de banda de 340 MHz (10.2Gbps) suficient per suportar totes lesresolucions actuals de televisié d'alta resolucié.
També transporta 8 canals d'audio a 192KHz de 24 bits i suporta varis formats com el Dolby Digital i DTS.
Es compatible enrera amb el DVI-I i el DVI-D, o sigui que amb DVI es pot mostrar les imatges a un monitor HDMI pero no escoltar el so.
Hi ha el connector tipus A de 19 pins i s'esta treballant amb un tipus B per més alta resolucio de 29 pins que suporta resolucions superiors a WQSXGA 3200x2048.
Ethernet/RJ45
El port de xarxa Ethernet (sovint anomenat RJ45-Registered Jack 45) utilitza el connector 8P8C (8 posicions+8 conductors) per transmetre informacié mitjangant cable trenat en una xarxa de tipus local.
Aquest connector és similar al connector de telefon o modem RJ11, I'unic que té 8 conductors (4 parells) enlloc de 4 conductors (2 parells).
Es el substitut del connector obsolet de xarxa BNC per cable coaxial.
La connexio dels cables de colors pot variar segons l'aplicacio (TIA-EIA-568 A i TIA- EIA-568 B)
RJ11
El port de modem RJ11 (Registered Jack 11) utilitza el connector 6P4C (6 posicions+4 conductors) per transmetre informacié mitjancant cable trenat.
Aquest port s'acostuma a utilitzar per a connectar un médem (que converteix les senyals digitals a analdgiques) a una linia de teléfon convencional.
Es el tipus de connector que s'acostuma a utilitzar en linies de teléfon convencional. Sovint es connecten només 2 cables dels 4 possibles (els 2 centrals).
La connexid dels cables de colors pot variar segons I'aplicacio.
