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Buses, la interfaz interna del sistema
Manuel Alejandro Barranco González. Iván Guardia Hernández.

1.- Introducción
La comunicación entre el ser humano y el sistema se realiza a través de los dispositivos de entrada/salida. Éstos forman la interfaz externa y permiten al usuario interaccionar con él intercambiando información. Sin embargo, debe existir una interfaz interna entre losdiferentes dispositivos de entrada/salida y el resto del sistema, compuesto, básicamente, por el procesador y la memoria principal. Para interconectar los dispositivos de una forma eficaz y con un coste aceptable, es necesario utilizar un medio o línea compartida por la que circule la información. De otro modo, tendríamos que incorporar varias líneas dedicadas para cada dispositivo, incrementando el costee impidiendo la posibilidad de añadir nuevos dispositivos de entrada/salida. A este medio o línea compartida se le llama bus. Los dispositivos conectados a él se comunican a través de transacciones, es decir, mediante lecturas y escrituras de unos a otros. La gran variedad de dispositivos que se pueden interconectar a través de un bus origina toda una serie de problemas. Por un lado, se complicael estudio de los buses, ya que, de hecho, un bus puede ser casi cualquier medio que sea capaz de interconectar dispositivos. Por otro lado, el hecho de que el bus sea compartido y que los dispositivos tengan distintas prioridades y velocidades, requiere un control del mismo. Se ha de decidir como se ocupa el bus durante una transacción, en qué forma deberán acceder los distintos dispositivos parano ocasionar conflictos eléctricos, se ha de especificar el modo de que unos dispositivos dirigen a otros durante una operación, se ha de arbitrar quién puede acceder al bus (atendiendo a las prioridades) en cada momento y se ha de sincronizar a los dispositivos que interaccionan durante una transacción.

La gran diversidad de buses y de dispositivos de entrada/salida que existen en el mercadoorigina la aparición de problemas en el diseño de diferentes buses y dispositivos que sean compatibles. Además de los aspectos de interconexión, debemos tener en cuenta la forma en que el procesador dialoga y se comunica con los dispositivos de entrada/salida. Cuando un proceso (programa en ejecución), a través de una o varias transacciones, realiza una transferencia de salida o entrada de datoscon un dispositivo, se dice que realiza una operación de entrada/salida. Se debe encontrar una manera para que el procesador pueda direccionar los distintos dispositivos e intercambie datos e información de control con ellos. Sin embargo, la responsabilidad que recae sobre el procesador y los dispositivos a la hora de dirigir las operaciones de entrada/salida influye de forma distinta en elrendimiento del sistema. Por otro lado, el sistema operativo se encuentra con una serie de dificultades para gestionar las operaciones de entrada/salida. Éstas están relacionadas con el uso de memoria cache y de memoria virtual, ya que provocan la aparición de datos obsoletos, así como de conflictos en los direccionamientos utilizados para realizar las transferencias. Comenzaremos describiendo el sistemade buses clasificándolo desde diversos criterios, explicando las diferentes técnicas para controlarlos y estudiando algunos estándares. Después, haremos una descripción de los distintos métodos que se han utilizado y se utilizan para establecer una interfaz entre el procesador y el sistema operativo con los dispositivos de entrada/salida.

2.- Buses
El bus es el medio de interconexión entrelos diferentes subsistemas de un sistema. El procesador y la memoria principal se han de comunicar con los dispositivos de entrada/salida, además de estar interconectados entre sí. En definitiva, el bus nos permite tener todos los subsistemas conectados sin la necesidad de tener líneas dedicadas para cada uno de ellos. El bus está compuesto por diversas líneas en paralelo que conectan los...