Material de Clase

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 los diferentesdispositivos 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 coste eimpidiendo 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 complica elestudio 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 para noocasionar 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 datos con
undispositivo, 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
el rendimientodel 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 sistema debuses 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 entre losdiferentes 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
diferentes...