Buses y Chipsets

Integrantes:

Microcomputadoras II

BUSESEl bus es un sistema digital que

transfiere datos entre los componentes de un ordenador

o entre ordenadores. Está formado por cables o pistas en un circuito impreso, dispositivos

como resistencias y condensadores además de

circuitos integrados. Buses de comunicación en un circuito

impreso

Camino de comunicación entre dos o másdispositivos.

Está formado por cables o pistas en un circuitoimpreso, dispositivos comoresistencias y condensadores además de circuitosintegrados

En un período de tiempo se pueden enviar unconjunto de bits.

Las líneas de alimentación pueden no mostrarseLa tendencia en los últimos años es el uso de

buses seriales como el USB, Custom Firewire paracomunicaciones con periféricos y el reemplazo debuses paralelos para conectar toda clase dedispositivos.

Funcionamiento

• La función del Bus es la de permitir la conexión lógicaentre distintos subsistemas de un sistemadigital, enviando datos entre dispositivos de distintosordenes: desde dentro de los mismos circuitosintegrados, hasta equipos digitales completos queforman parte de supercomputadoras.

• La mayoría de los buses están basados enconductores metálicos por los cuales se trasmitenseñales eléctricas que son enviadas y recibidas con laayuda de integrados que poseen una interfaz del busdado y se encargan de manejar las señales yentregarlas como datos útiles. Las señales digitalesque se trasmiten son de datos, de direcciones oseñales de control.

BUS INTERNO

• El bus interno es básicamente una complicadared de pequeños cables y conectores quecomunica a todos los componentes de la PC conel procesador y la memoria.

• Todos los buses poseen dos partes: bus dedirección y bus de transmisión de datos.

• El primero determina la dirección donde debendirigirse los datos y el segundo como su nombrelo indica transfiere la información.

BUS DEL SISTEMA

• Físicamente el bus del sistema es un conjunto decables, que interconecta las unidades masimportantes de una computadora y puedancomunicarse entre sí.

BUS STANDARD

• El Industry Standard Architecture (ArquitecturaEstándar Industrial), casi siempre abreviado ISA, esuna arquitectura de bus creada por IBM en 1980.

• Con la introducción del AT, apareció el nuevo bus dedatos de 16 bits (ISA), y compatible con su antecesor.También se amplió el bus de direcciones hasta 24bits, la velocidad de señales de frecuencia también seaumentó: de 4.77 MHz a 8.33 MHz. De nuevo nosencontramos con un atasco de información entre lamemoria y la CPU.

BUS LOCAL

• Vistos los resultados de los intentos fallidos pararenovar y sustituir al bus ISA, surgió este nuevo tipo debus con un concepto de bus diferente a todos los otrosexistentes, su mayor consolidación y aprovechamientolo tuvo en el área de las tarjetas gráficas, que eran lasque más desfavorecidas quedaron con los anterioresbuses y velocidades.

• Se inició con el llamado Vesa Local Bus (VL-Bus) yno sustituye al bus ISA sino que lo complementa.

BUS DEDICADO

El bus dedicado permite uncontrolador DMA (todo se controladesde la CPU).

El bus dedicado trata a la memoriade manera distinta que a losperiféricos (utiliza un bus especial) alcontrario que el bus único que losconsidera a ambos como posicionesde memoria (incluso equipara lasoperaciones E/S con las delectura/escritura en memoria).

El bus dedicado es mucho másflexible y permite transferenciassimultáneas. Por contra su estructuraes más compleja y por tanto suscostes son mayores.

Tiene 4 componentes fundamentales:

Datos: Intercambio de informaciónentre la CPU y los periféricos.

Control: Lleva información referenteal estado de los periféricos (petición deinterrupciones).

Direcciones: Identifica el periféricoreferido.

Sincronización: Temporiza lasseñales de reloj.

BUS EXTENDIDO

EISA (Enhanced Industrial Standard Arquitecture), una extensióndel primitivo bus ISA o AT. Tal y como hacía el MCA, su bus dedirecciones era de 32 bits basándose en la idea de controlar un busdesde el microprocesador. Mantuvo la compatibilidad con lastarjetas de expansión de su antecesor ISA, motivo por el cual tuvoque adoptar la velocidad de éste (8.33 MHz).

Fue el primer bus a poder operar con sistemas de multiproceso(integrar al sistema varios buses dentro del sistema, cada uno consu procesador).

Compañías que contribuyeron a su desarrollo:AST, Compaq, Epson, Hewlett Packard,, Olivetti, Tandy, Wyse, yZenith.

Visión gráfica de la Jerarquía de buses

Generaciones de Bus

Bus Backplane del PDP-11 junto con algunastarjetas

Los primeros computadores tenían 2 sistemas debuses, uno para la memoria y otro para losdemás dispositivos. La CPU tenia que acceder ados sistemas con instrucciones para cada uno,protocolos y sincronizaciones diferentes.

Primera Generación

La empresa DEC notó que el uso de dos buses no era necesario si secombinaban las direcciones de memoria con los de los periféricos en unsolo espacio de memoria (mapeo), de manera que la arquitectura sesimplificaba ahorrando costos de fabricación en equipos fabricados enmasa, como eran los primeros minicomputadores.

Segunda generación

Jerarquia de diversos buses en un equipomoderno: SATA, FSB, AGP, USB entre otrosEl hecho de que el bus fuera pasivo y queusara la CPU como control, representabavarios problemas para la ampliación ymodernización de cualquier sistema con esaarquitectura. Además que la CPU utilizabauna parte considerable de su potencia encontrolar el bus. Desde que los procesadoresempezaron a funcionar con frecuencias másaltas, se hizo necesario jerararquizar los busesde acuerdo a su frecuencia: se creó elconcepto de bus de sistema (conexión entre elprocesador y la RAM) y de buses deexpansión, haciendo necesario el uso de unChipset para conectar todo tipo decomputadoras no se utiliza el circuitointegrado.

Tercera generación

Los buses de tercera generación secaracterizan por tener conexiones puntoa punto, a diferencia de los buses arribanombrados en los que se compartenseñales de reloj, y otras partes del bus.Esto se logra reduciendo fuertemente elnúmero de conexiones que presentacada dispositivo usando interfacesseriales. Entonces cada dispositivo puedenegociar las características de enlace alinicio de la conexión y en algunos casosde manera dinámica, al igual que

Evolución E/S Bus

Bus Año Bus de Dato

Velocidad del Bus

Maximo Rendimiento

PC and XT 1980-82 8 bit Synchronous with CPU: 4.77 - 6 MHz 4-6 MBps

ISA (AT)Simple bus.

1984 16 bit Synchronous: 8-10 MHz

8 MBps

MCA. Advanced,intelligent bus by IBM.

1987 32 bit Asynchronous:10.33 MHz

40 MBps

EISA.Bus for servers.

1988 32 bit Synchronous:max. 8 MHz

32 MBps

VL. High speed bus,used in 486s.

1993 32 bit Synchronous:33-50 MHz

100-160MBps

PCI. Intelligent,Advanced high speed bus

1993 32 bit Asynchronous:33 MHz

132 MBps

USB. Modern, simple, and intelligent bus.

1996 Serial 1.2 MBps

FireWire (IEEE1394). High-speed I/O bus for

storage, video etc.

1999 Serial 80 MBps

USB 2.0 2001 Serial 12-40 MBps

Evolución Buses

ChipsetsEl Chipset

Determina el tipo y velocidad del procesador y la memoria que puede albergar el motherboard

El CHIPSET

Son un conjunto de chips controladores soldados almotherboard que manejan todos los buses que funcionancon éste.

El NorthBridge se usa como enlace entre elmicroprocesador y la memoria. Controla las funciones deacceso hacia y entre el microprocesador, la memoriaRAM, el puerto gráfico AGP o el PCI Express de gráficos, ylas comunicaciones con el puente sur.

El CHIPSET

• El SouthBridge controla los dispositivosasociados como son la controladora de discosIDE, puertosUSB, Firewire, SATA, RAID, ranurasPCI, ranura AMR, ranura CNR, puertosinfrarrojos, disquetera, LAN, PCI Express 1x yuna lista de todos los elementos que podamosimaginar integrados en la placa madre. Es elencargado de comunicar el procesador con elresto de los periféricos.

Diagrama del chipsets-componentes

Conociendo las partes de la placa base donde se aloja el chipset

Justificación de los chipsets

Si en un arranque de curiosidaddecidiéramos abrir un PC nos encontraríamoscon una placa en la cual están ubicados elprocesador, los módulos de memoria RAM yotros componentes de menor interés ademásde los conectores que la unen con el discoduro, el monitor, etc.

En el núcleo de esta placa, que controla laconexión entre todas las partes del PC,nos encontramos con el Chipset, uno de losprotagonistas de este trabajo de investigacióny el encargado de estas comunicaciones.

Fabricantes de ChipSet

En la actualidad los principales fabricantes de chipsets son AMD, ATI Technologies (comprada en 2006 por AMD), Intel, NVIDIA, SiliconIntegrated Systems y VIA Technologies.

Intel Corporation Es el más grande fabricante de chips semiconductores basado en ingresos.

Advanced Micro Devices, Inc. (AMD) Microprocesadores compatibles x86 (junto a Intel)

ATI Technologies Inc. Procesadores gráficos, tarjetas de video y procesadores.

nVidia Corporation (NASDAQ: NVDA) EUnidades de procesamiento gráfico, ordenadores personales y dispositivos móviles

Silicon Integrated Systems (SiS) Empresa encargada de fabricar chipsets,placas madre y otros.

VIA Technologies (TSE: 2388) Circuitos integrados, chipsets de placas base, GPU , CPU x 86.

Evolución de los chipsets de Intel.

Intel Año DescripciónChipset Intel® 955X 2006 de mayor desempeño y escalabilidad en la familia de procesadores Intel® Xeon® de 64

bitsofrece desempeño optimizado, mayor ancho de banda y flexibilidad, manejabilidad e integración de E/S superiores en comparación a la generación anterior de chipsets MP de Intel.

Intel® 975X Express Chipset2007

Compatible con Intel® Pentium® D Processor 960 (4M Cache, 3.60 GHz, 800 MHz FSB) ofrece compatibilidad con los procesadores Intel de doble núcleo agrega inteligencia que ayuda a gestionar y a asignar prioridades a los subprocesos múltiples (cuádruples) recibidos del procesador.

chipset Intel® X48 Expres 2008 en combinación con el procesador Intel® Core™2 Duo, Intel® Core™2 Quad o Intel® Core™2 Extreme, definen un nuevo estándar de desempeño. El chipset Intel X48 Express, diseñado para expandir los límites, es compatible con el nuevo procesador Intel® QX9770 Core™2 Extreme con bus frontal de 1600 MHz, memoria DDR3 de canal doble XMP de 1600 MHz, interfaz PCI Express 2.0 X16 dual de próxima generación y la tecnología Intel® Extreme Tuning para obtener el máximo desempeño de la plataforma

chipset Intel® G965 2008 Compatible con intel core TM 2duo,pentium ® 4,celeron ® D

Intel® X58 Express 2009 es compatible con la familia Intel Core i7 de 45 nm a velocidades de 6,4 GT/s y 4,8 GT/s mediante la tecnología Intel® QuickPath Interconnect (Intel® QPI). Asimismo, este chipset es compatible con tarjetas para gráficos PCI Express* 2.0 en configuraciones dobles x16 o cuádruples x8 y admite las unidades de disco Intel® de estado sólido de alto desempeño en los SKUs de consumidor ICH10 y ICH10R.

Intel® Q57 Express Chipset(Intel® BD82Q57 PCH )

2010 Compatible con el procesador Intel® Core™ vPro™ 2010 con Intel® Turbo Boostcumplen con la demanda de los ambientes de oficina e incluyen características mejoradas de seguridad y gestión.

La tabla adjunta muestra la evolución previa de los chipsets

mas representantes de Intel.

Chipsets actuales de Intel

Evolución de los chipsets de AMD

Amd Año Descripción

chipset AMD 780G 2008 Destinado a placas madres en formato mATX, cuyas principalescaracterísticas son el soporte para DirectX 10, HyperTransport 3.0,soporte para procesadores AMD Phenom, soporte PCI Express 2.0,UVD (Unified Video Decoder), bajo consumo y soporte para lanueva tecnología gráfica de AMD: Hybrid Crossfire.

Chipset AMD 785G 2009 Cuya principal particularidad es la implementación de una gráficaintegrada, nada más y nada menos que una Ati Radeon 4200 HD.La gráfica es una ATi 4200, quizá poco potente pero más quesuficiente para las tareas más elementales. Gracias a ellas, elequipo podrá ofrecer salidas de vídeo DVI, HDMI y/o DisplayPort,dependiendo del modelo de placa elegido

Chipset AMD 890GX 2010 Tenemos el primero de los chipsets de la Serie 8 de AMD, unatecnología que sirve como base para la tecnología VISION de AMDde las plataformas para ordenadores de sobremesa previstas parael segundo trimestre de 2010 y que son compatibles con el próximoprocesador AMD Phenom II X6 six-core.sirve como base de las plataformas de 2010 que funcionan con lasgráficas ATi Radeon HD 4290, SATA 3.0, conectividad USB 3.0.Este nuevo componente nos dará unaos gráficos excepcionales yuna experiencia de entretenimiento en HD muy interesantes.

Chipsets Actuales de Amd

Evolución de los chipsets ATI Technologies

– IGP 3x0, Mobility Radeon 7000 IGP - Primeros chipsets de ATI. Incluye un procesador degráficos 3D compatible con DirectX 7 .

– 9100 IGP - sistema de segunda generación de chipsets. IXP250 southbridge. ATI se destacó alcompletar el primer chipset propio para placas madre, incluyendo un Southbridge construidopor ATI. Ademá una actualización de procesador gráficos de clase DirectX 8.1. [15]

– Xpress 200/200P - Chipsets PCI Express hechos para Athlon 64 y Pentium 4 . Soporta SATA.

– Xpress 3200 - similar a la Xpress 200, pero diseñado para un óptimo rendimiento deCrossFire. AMD 580X CrossFire chipset - edición AMD del renombrado 3200 Xpress, debido ala adquisición de AMD ATI.

– 690G, Xpress 1250 - Para las plataformas AMD e Intel. Incluye procesador gráficos DirectX 9

– Chipset AMD serie 700 - exclusivamente para procesadores AMD, este chipset es unfenomenal apoyo a la familia y a los entusiasta de la plataforma de procesadores Quad FX(790FX),

Evolución de los chipsets NVIDIA

– NV1El NV1 fue el primer procesador de gráficos desarrollado

por la corporación nVIDIA a partir de la arquitecturaque habían encontrado al adquirir lacompañía 3dfx, que fue la verdadera pionera en larevolución de juegos 3D en ordenadores con su líneallamada Voodoo,

– RIVA 128, RIVA 128ZX

– VANTA LT, RIVA TNT, RIVA TNT 2

– GeForce SeriesGeForce 256, GeForce 2, GeForce 3,GeForce 4, GeForce5, GeForce FX (5), GeForce 6, GeForce 7, GeForce 8, GeForce9, GeForce 200, GeForce 300, GeForce 400

Chipsets Actuales de NVIDIA

Lecturas y referencias

• Stallings, capítulo 3.

• www.pcguide.com/ref/mbsys/buses/

• www.pcguide.com

• http://www.intel.com

• http://www.fayerwayer.com

• www.amd.com