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CONEXIÓN ENTRE SUBSISTEMAS: BUSES
Arquitectura de Computadores I 5º tema

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• Objetivo: analizar los elementos de interconexión que unen los diferentes componentes de un computador • Bus: conjunto de líneas de señal que enlaza la CPU, la memoria y los periféricos de E/S, permitiendo la transferencia de información entre ellos
– Líneas de dirección: @ de memoria o de puertos de E/S –Líneas de datos: información a leer o escribir – Líneas de control: + operaciones a realizar: lectura, escritura, ... + control de transferencia: protocolo y temporización + arbitraje: determina qué dispositivo utiliza el bus (CPU, DMA, dispositivos E/S,...) en caso de conflicto

Introducción

• Funcionamiento general: el dispositivo debe obtener el uso del bus y transferir el dato a través del bus,todo ello siguiendo un determinado protocolo • Operaciones en un bus: lectura/escritura (dato/bloque), ReadModify-Write, etc.
Conexión entre Subsistemas: Buses (AC1) 2

Introducción: definiciones
• Ciclo de bus: tiempo necesario para realizar una transferencia elemental de un dato entre dos dispositivos
– Operación básica del bus – Etapas: petición del bus, arbitraje, direccionamiento,transferencia, detección de error, notificación

• Anchura del bus: número de líneas de datos en el bus • Ancho de banda del bus: parámetro que expresa el máximo número de elementos de información (bytes) que se pueden transmitir por el bus en unidad de tiempo
– Ejemplo: 1 MB/s → 106 bytes/s – Velocidad de transmisión: longitud, medio físico, lógica de control, etc.

• Protocolo del bus: pautasque tienen que seguir los dispositivos conectados al bus para lograr una comunicación correcta
Conexión entre Subsistemas: Buses (AC1) 3

Introducción: definiciones
• Maestro y esclavo: – Dispositivo maestro (master): capaz de iniciar una transferencia de bus ya que es el dueño del bus – Dispositivo esclavo (slave): dispositivo pasivo, que espera peticiones – Ejemplos:
Maestro CPU CPU DMAEsclavo Memoria Dispositivos E/S Memoria Operación Búsqueda de inst. y datos Inicializar transferencia Transferencia de datos

– Relación dinámica: el dispositivo A puede ser maestro en una transferencia, pero esclavo en otra. Por ejemplo, el controlador de DMA
Conexión entre Subsistemas: Buses (AC1) 4

Introducción: jerarquía de buses
• Problemas si se conecta un gran número de dispositivosal bus: – mayor retardo de propagación de las señales entre dispositivos – diferencia entre las prestaciones de cada dispositivo: velocidad de funcionamiento, necesidad de ancho de banda, etc. – saturación de la capacidad del bus

bus único: cuello de botella del computador
• Solución: – utilizar varios buses organizados jerárquicamente, cada uno de ellos puede tener distinta anchura y velocidadde transmisión – los dispositivos con el mismo nivel de prestaciones comparten el mismo bus – acercar a la CPU los dispositivos con mejores prestaciones
Conexión entre Subsistemas: Buses (AC1) 5

Introducción: jerarquía de buses
• Bus interno: comunicación interna dentro de la CPU • Bus del procesador: fundamentalmente, comunicación entre la CPU y la cache externa. Ejemplo: bus 400 MHz delP4
– Poca longitud y alta velocidad – Específicos para cada sistema (señales del procesador)

• Bus local: buses para la conexión procesador/DRAM y dispositivos de E/S con altas prestaciones. Pueden ser buses de carácter general, como el PCI, o dedicados, como IDE, SCSI, AGP, USB... • Bus de expansión: conexión de dispositivo de E/S con menores prestaciones (fax, puerto serie, modems,…).Ejemplo: ISA, MCA
– Gran número de dispositivos diferentes, con ancho de banda variable

• Bus del sistema: conexión entre distintos sistemas procesador que forman un mismo sistema. Ejemplo: VME
Conexión entre Subsistemas: Buses (AC1) 6

Introducción: jerarquía de buses
CPU
Bus del procesador

Cache
Bus de expansión

Bus Interno

Interfaz
Video, Gráficos SCSI, etc.

Interfaz
Bus...
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