Busos i ports

MP1. Muntatge i manteniment d'equips

NF5. Busos i ports

UF2. Components dun equip microinformtic

UF2.NF5. Busos i ports

Introducci

Anomenem busos [bus] als canals de comunicaci realitzats amb cables o lnies conductores (pistes) mitjanant les quals s'intercanvien informaci entre si les diferents parts del sistema, com el microprocessador, la memria, els ports d'entrada/sortida i els connectors o slots d'expansi.L'origen del nom s angls: Bus => transport.


Introducci

Els busos del sistema sn els busos que, segons l'arquitectura Von Neumann, connecten la CPU o microprocessador amb la resta d'unitats.

La seva funci 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 memria o les unitats d'E/S.

El bus de control. Per on s'envien senyals de control i sincronisme entre les diferents unitats.


Introducci

Busos d'expansi: ens serveixen per expandir o ampliar les caracterstiques d'un ordinador connectant-lo amb diferents dispositius, mitjanant slots o ranures a on s'insereixen targetes electrniques o mitjanant connectors. Anomenem port al cas particular del bus d'expansi que admet la connexi d'un sol dispositiu.


Principals caracterstiques dels busos i ports

Tipus de transmissi:

Bus parallel: quan es transmeten els bits de dades per lnies diferents al mateix instant

Bus srie: quan tots els bits de la dada han de passar per una sola lnia un bit darrera l'altre.



Amplada del bus:

Descriu la capacitat de transferncia d'un bus (juntament amb la freqncia).

El determinen el nombre de lnies conductores que el formen.

Ample del bus de dades:

Hi ha amples de bus de 8, 16, 32, 64, 128 bits,...

Quan ms ample sigui, ms dades podr 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 ms ample sigui, ms posicions de memria o dispositius d'E/S podrem adrear.

Amb 32 bits pot adrear 232 4 mil milions de posicions de memria.



Freqncia de bus:

Descriu la capacitat de transferncia d'un bus (juntament amb l'ample de bus).

Indica el nombre de cicles per segon [Hertz] a que transmet un bus.

Es mesura en mltiples de Hertz. Per exemple:1Hz-1cicle/seg, 1KHz-1000Hz, 1MHz-1.000.000 Hz, 1GHz-1.000.000.000 Hz

Quan ms gran sigui la freqncia del bus ms informaci podr transmetre per unitat de temps.

Hi ha busos d'alta freqncia i de baixa freqncia

Les freqncies varien segons el bus utilitzat i sn molt variades (33Mhz, 66MHz, 100MHz, 133MHz, 266MHz, 400MHz, 800MHz, 1GHz,...).



Velocitat o Capacitat de transferncia de bus:

Quantitat d'informaci per unitat de temps que s capa de transmetre un bus.

Es mesura en KB/s, MB/s, GB/s,...

Es calcula a partir de l'ample del bus i de la freqncia amb qu treballa el bus.

A vegades tamb s'anomena ampla de banda.

Interrupcions i canals d'accs directe a memria

Quan el dispositiu connectat a un bus necessita demanar l'atenci de la CPU, ho fa mitjanant una petici d'interrupci (IRQ Interrupt Request). N'hi ha diferents nivells, i cada nivell t un fil.

Tamb hi ha diversos canals d'accs directe a memria, etiquetats com a DMA.

8 Velocitat (en MB/s) = Freqncia (Mhz) x ample de bus (bits)


Busos


Busos d'expansi interns dedicats a l'emmagatzematge

IDE (Integrated Drive Electronics) [ATA/PATA]:

S'utilitza per connectar discs durs, CD o DVD's IDE.

Al bus IDE tamb se l'anomena ATA que s l'estndard que suporta (amb l'aparici del bus S-ATA o Serial ATA a l'IDE tamb se l'anomena P-ATA o Parallel ATA ja que s de tipus parallel)

Hi ha dos connectors a la placa mare de 40 pins (primari/secundari) i a cada connector s'hi poden connectar un mxim de 2 dispositius, un configurat com a mestre (mster) i l'altre com esclau (slave).

MsterBusEsclau




Consultar el manual de la placa mare o serigrafia per saber quin s el primari (etiquetat com IDE, IDE-0, PRI-IDE o Primary IDE)

Normalment al connector primari hi haur com a mster el disc dur d'arrancada (la configuraci com a mster o esclau es fa mitjanant ponts o jumpers en el propi dispositiu).

Sistema de connexi mitjanant cable pla amb la posici del pin1 indicada en color. (Enlloc de 40 cables en pot tenir 80, ja que se'n poden afegir 40 amb connexi a massa per reduir el soroll elctric a altes freqncies)

Cable de 40 conductorsCable de 80 conductors




Si tenim noms dos dispositius en srie ATA, collocarem un a cada canal

Si dos dispositius amb diferents estndars ATA comparteixen el mateix cable, el ms nou funcionar com el ms antic. Per tant, s millor que un disc nou no comparteixi cable amb un de vell.

Un dispositiu UDMA/66 no pot funcionar a ple rendiment amb un cable de 40 fils i caur al nivell de l'UDMA/33.

Si pensem fer servir dos dispositius de CD o DVD per gravar de disc a disc s millor que no comparteixin cable.

s convenient ajuntar dispositius de s intens amb dispositius d's espordic (disc durs amb lectors de CD o DVD).



SATA (Serial ATA):

S'utilitza per connectar discs durs, CD o DVD's SATA.

s un bus srie destinat a substituir el bus parallel IDE/ATA/P-ATA (amb el cable srie s'eviten el problemes freqents de ventilaci a la caixa i es guanya espai)

Hi ha 2 versions i 2 tipus de connectors: SATA I (150MB/s) i SATA II (300MB/s i suport per multiplicador de port a 15 dispositius enlloc d'1)



SATA (Serial ATA):

Els connectors de la placa mare sn de 7 pins (enlloc de 40) i a cada connector s'hi pot connectar noms un dispositiu si no s'utilitza el multiplicador de ports de SATA II.

No cal configurar dispositius msters o esclaus.

Permet la connexi en calent (no s necessari apagar l'ordinador per connectar i utilitzar un dispositiu SATA)

L'alimentaci de les unitats SATA s'ha canviat respecte les PATA per reduir-ne la mida.



SATA1SATA2

SATA (Serial ATA):



SCSI (Small Computer System Interface):

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 noms d'emmagatzematge). En principi, la interfcie SCSI est 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 transferncia quasi constant que la fa adient per a servidors de xarxa o ordinadors amb molt de treball o que necessitin molts discs durs.

En el passat, era molt popular en tota classe d'ordinadors. Actualment, s ms habitual en lloc d'alt rendiment, com servidors i perifrics de gama alta.




Antics connectors SCSI

SCSI SCA backplane amb connectors SCA de 80 pins que permet la connexi / desconnexi rpida de dispositius SCSI






SAS (Serial Attached SCSI):

Interfcie srie destinada a reemplaar la interfcie parallela SCSI i compatible amb SATA.

S'utilitza per connectar dispositius SAS d'altes prestacions (no noms d'emmagatzematge), per tamb pot connectar dispositius SATA de menys prestacions.

Normalment no est integrada a la placa base, per cada vegada es troba ms sovint. s habitual que es proporcioni mitjanant una targeta connectada a un slot PCI-Express 16x

Permet que en una sola interfcie es puguin connectar ms de 16.384 dispositius (SCSI en permetia 15)

Incrementa la velocitat de l'SCSI parallel oferint velocitats seguint l'estndard SATA (1,5 Gbits/s, 3 Gbits/s,...)



SAS (Serial Attached SCSI):



Interfcie Floppy (FDD) [obsolet]:

Permet la connexi a la disquetera (actualment es pot utilitzar el bus USB per disqueteres).

El connector t 34 pins i s similar al del bus IDE que en t 40 (per distingir-lo es fa un doblec de fbrica 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: ser la de l'extrem i la B: la penltima)

Existeixen cables de fins a 5 connectors ( 2 disqueteres de 5 1/4 obsoletes i 2 de 3 1/2)



Interfcie Floppy (FDD) [obsolet]:

Connexi USB >>Desaparici de la disqueteraI de la interfcie FDD (de 500Kbits/s a 2Mbits/s)


Altres busos d'expansi interns

PCI (Peripheral Component Interconnect):

Introdut 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 ms, es redueix la mida.

Treballa amb 64 bits (la qual cosa s apropiada per als Pentium), encara que suporta rutes de dades de 32 bits.

Sistema de connexi mitjanant slot

Permet el Plug&Play (no cal configuraci amb jumpers de recursos ja que BIOS i targeta interactuen en l'arranc) i suporta dispositius d'E/S d'alta velocitat com targetes de video, interfcies de disc dur si b 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 mxim de 132MB/s (una a 5V i l'altra a 3,3V)

Dues versions ms del PCI de 64 bits a 66MHz, amb un ampla de banda mxim de 528MB/s (una a 5V i l'altra 3,3V).

Tamb hi ha una versi per porttil anomenada Mini-PCI i altres versions menys utilitzades (p.e. Compact-PCI).

NOTA: IBM, HP i Compaq van crear una nova versi de bus de 64 bits anomenada PCI-X (eXtended), compatible amb la PCI de 64 bits, que utilitzava un bus a 133MHz i permetia 1,06GB/s. Cal no confondre aquesta versi amb el bus PCI-Express (PCI-E, PCIe) encara que alguns fabricants l'anomenin PCI-X. El bus parallel PCI-X, ha estat desplaat pel bus serial PCI-E (ms compacte, menys interferncies entre lnies,...).




Aquest bus parallel ha estat substitut pel bus srie PCI-E que s ms compacte i t ms avantatges, com ara que s menys sensible interferncies entre lnies a alta velocitat que els busos parallels i, per tant, pot treballar a freqncies i velocitats ms altes.



PCI-Express (Peripheral Component Interconnect Express / PCI-E / PCIe):Introdut el 2004 i probable successor dels busos PCI i AGP, ja que, a part de ser ms compacte, permet treballar a freqncies i velocitats ms altes.

Model de transmissi en srie, punt a punt (connexions directes entre els elements enllaats) i bidireccional (o full duplex).

Sistema de connexi tipus ranura. Existeixen diferents tipus de connectors a la placa mare segons el nombre de canals oferts.Cada interfcie PCI-E ofereix un o varis canals de comunicaci als dispositius connectats (multicanal)

PCI-E 1xPCI-E 4xPCI-E 16xPCI-E 16xPCI 32bits



PCI-Express (Peripheral Component Interconnect Express / PCI-E / PCIe):

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 l'alimentaci de la placa mare (del connector ATX de 20 pins al connector ATX 2.2 de 24 pins)

Targeta PCI-E 1xTargeta PCI-E 16x



AGP (Accelerated o Advanced Graphics Port):

Apareix el 1997 amb els Pentium Socket7 i Pentium II Slot1

S'anomena port i no bus perqu noms permet comunicar amb un dispositiu i no varis. Hi ha noms un slot a la placa mare.

S'utilitza noms per targetes de video. Millora les prestacions d'un bus PCI en grfics 3D i aplicacions grfiques d'alta velocitat ja que permet accs rpid a la memria principal sense intervenir la CPU.

Existeix la versi 32 bits i la de 64 bits

Hi ha vries 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 o 1,5V)

AGP 8x: 533MHZ, 2GB/s (1,5V o 0,8V)

Inicialment la majoria eren de color marr caf.



AGP (Accelerated o Advanced Graphics Port):



Busos obsolets :

ISA (Industry Standard Architecture)

Creat el 1982 en el primer IBM PC. Es va convertir en l'estndard de bus durant fora anys. Inicialment en versi 8 bits a 4,7MHz i posteriorment ampliat a 16 bits a 8MHz

Microchannel (MCA)

Creat per IBM el 1987 com a bus propietari de 32 bits ( a partir de la CPU 386). No va agradar el fet de que tingus els drets IBM als fabricants de clnics que van crear el bus EISA. Treballava a 10MHz i a 40MB/s.



Busos obsolets :

EISA (Extended Industry Standard Architecture)

Creat el 1988 per un conjunt de fabricants de clnics 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 desaparixer.

VESA (Video Electronics Standards Association)

Bus d'extensi del bus ISA. Treballava a un mxim de 66MHz. Molt usat en equips 486, va conviure amb el bus PCI que al final es va imposar, entre d'altres motius perqu les targes VESA eren molt grans.




Ports o busos externs

Un ordinador est format d'una unitat central.Connectat a la unitat central hi ha diferents perifrics d'entrada, de sortida o d'entrada/sortida.Si la connexi no s inallmbrica, aquests perifrics es solen connectar mitjanant cables als connectors de port, que sn unes interfcies que permeten la transferncia d'informaci entre la unitat central i el perifric.Es sol anomenar port si noms permet la connexi d'un perifric i bus si en permet la connexi de varis.


Ports o busos externs


Ports o busos externs. PS/2 (mini DIN 6 pins)

Port srie utilitzat normalment pel teclat i ratol. El port PS/2 o mini DIN-6 substitueix les antigues connexions DIN-5 de teclat i srie DB9 de ratol.Normalment s necessari reiniciar l'ordinador desprs de connectar un dispositiu PS2 (no s Plug&Play).El connector PS2 de teclat sol ser lila i el connector PS/2 de ratol 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.Smbols habitualsper ratol i teclat

Antic connector de teclat DIN-5per ordinador AT i conversor a PS/2


Ports o busos externs. Port srie RS-232C (DB9)

Smbol port srie(uns i zeros binaris)

El port srie RS-232C, amb el connector DB9, s una interfcie antiga per a connectar dispositius lents com ara mdems o ratolins.El connector de l'ordinador sempre s mascle.El control del port srie es realitzava amb un xip anomenat UART i podia arribar als 115Kb/sObsolet amb l'aparici del bus USB tot i que se sol utilitzar fora en la indstria (ex: sistemes de pesatge...).

DB9

ConversorDB25/DB9


Ports o busos externs. Port parallel (DB25 i Centronics)

Port i cableCentronicsConversor Centronics /USBSmbols connector parallelPort DB25 parallel

El port parallel envia un byte sencer enlloc de bit a bit com el srie i s'utilitza principalment en impressores, si b s'hi poden connectar tamb altres dispositius externs com ara plotters, escnners, unitats externes demmagatzematge,Hi ha dos tipus de connector: el DB25 (femella al cant de l'ordinador) i el Centronics que t un sistema de bloqueig.Suporta diferents modes de funcionament (SPP/EPP/ECP) segons si la comunicaci es fa en un sentit/dos/dos simultanis i pot arribar a 2MB/s.


Ports o busos externs. Bus 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 connexi de ms dispositius al port es fa amb hubs.
Distncia mxima cable: 5m; amb hub: 30m.
s Plug&Play i permet la connexi en calent.
Connexi 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 connexi nica sense confusi.
Dos versions: USB 1.1 (12Mbit/s)(Full-Speed) i USB 2.0 (480Mbit/s)(Hi-Speed)

USBTipus AUSBTipus BMini USBTipus A/B


Ports o busos externs. Bus Firewire o IEEE1394

Firewire 4006 pinsFirewire 4004 pinsFirewire 8009 pins

El bus Firewire (tamb anomenat IEEE1394 o
i-Link en el cas del fabricant Sony) s estndard des del 1995 i es tracta d'un bus srie de prestacions superiors al USB 2.0. No t la difusi del USB per s popular en el tractament de vdeo digital.
Pot suportar fins a 63 dispositius.
Distncia mxima entre dispositius: 100 metres.
Connexi punt a punt sense necessitat de host o ordinador (p.e. connexi entre vdeo i cmera).
s Plug&Play i permet la connexi 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 (800Mbit/s)


Ports o busos externs. Ports udio

Els ports normalment utilitzats per udio en l'ordinador sn del tipus mini-jack. Aquests solen distingir amb el color la seva funci:
Els ms elementals sn el blau (lnia d'entrada), el verd (lnia de sortida) i el rosa (entrada de micrfon) si b en plaques mare ms sofisticades o amb targetes professionals poden haver-n'hi ms sortides (per obtenir s envoltant)Tamb s'utilitzen connectors coaxials tipus RCA (el nom ve de Radio Corporation of America que s qui primer els va utilitzar). Normalment els connectors RCA que porten la senyal d'udio sn el vermell (esquerra) i blanc (dreta) i el groc es sol utilitzar per transmetre vdeo compost (Composite Video).Si es vol ms qualitat hi ha els connectors ptics com el TosLink de Toshiba que permet transmetre el s sense interferncies i amb ms qualitat.


Ports o busos externs. Port de vdeo VGA

El port VGA o subD-15 (Video Graphics Array) permet la connexi d'un monitor extern amb diferents resolucions estndards.
s un connector femella amb 15 pins que transmet per pins diferents els 3 senyals analgics de color RGB (Red/Green/Blue)(vermell/verd/blau).

Smbol Connexi monitor


Ports o busos externs.

Els ports Composite-Video i S-Video (Separate Video) o Y/C s'utilitzen per transmetre vdeo analgic.
El connector de vdeo compost s un connector RCA (normalment de color groc)
EL connector S-Video utilitza un mini-DIN de 4 pins o un de no normalitzat de 7 pins (la funci dels 3 pins addicionals varia de fabricant a fabricant).
El Composite Video (Vdeo Compost) t pitjor qualitat que el S-Video ja que transmet tots els senyals per una lnia mentre que en el S-Video el senyal de luminncia (Y: escala de grisos) est separat de la crominncia (C: color).
Existeixen conversors de S-Video a RCA per amb aquesta conversi es perd qualitat.
S-Video i C-Video no sn adients per imatges d'alta definici (HD) per les que hi ha els ports DVI o HDMI.


Ports o busos externs. Port de vdeo DVI

El port DVI (Digital Visual Interface) s'utilitza principalment per transmetre vdeo digital i est 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 analgica, els DVI-D per noms senyals digitals i els DVI-I (Integrated) que pot treballar amb senyals analgiques i digitals alhora. Tamb els que sn Dual Link permeten resolucions molt ms elevades.Exemples modes monitor (single link):
HDTV (1920 1080) @ 60 Hz with 5% LCD blanking (131 MHz)
UXGA (1600 1200) @ 60 Hz with GTF blanking (161 MHz)
WUXGA (1920 1200) @ 60 Hz (154 MHz)
SXGA (1280 1024) @ 85 Hz with GTF blanking (159 MHz) Exemples modes monitor (dual link):
QXGA (2048 1536) @ 75 Hz with GTF blanking (2170 MHz)
HDTV (1920 1080) @ 85 Hz with GTF blanking (2126 MHz)
WQXGA (2560 1600)@ 60 Hz with GTF blanking (2x174 MHz)
WQUXGA (3840 2400) @ 33 Hz with GTF blanking (2x159 MHz)


Ports o busos externs. Port de vdeo i s HDMI

El port HDMI (High Definition Multimedia Interface) s'utilitza per transmetre conjuntament audio i video digital.
Disposa d'un mecanisme de protecci de contingut.
Es va millorant i actualment est a la versi 1.3.
T un ample de banda de 340 MHz (10.2 Gbps) suficient per suportar totes les resolucions actuals de televisi d'alta resoluci.
Tamb transporta 8 canals d'audio a 192KHz de 24 bits i suporta varis formats com el Dolby Digital i DTS.s compatible enrera amb el DVI-I i el DVI-D, o sigui que amb DVI es pot mostrar les imatges a un monitor HDMI per no escoltar el s.
Hi ha el connector tipus A de 19 pins i s'est treballant amb un tipus B per ms alta resoluci de 29 pins que suporta resolucions superiors a WQSXGA 3200x2048.


Ports o busos externs. Port de xarxa

El port de xarxa Ethernet (sovint anomenat RJ45-Registered Jack 45) utilitza el connector 8P8C (8 posicions+8 conductors) per transmetre informaci mitjanant cable trenat en una xarxa de tipus local.
Aquest connector s similar al connector de telfon o mdem RJ11, l'nic que t 8 conductors (4 parells) enlloc de 4 conductors (2 parells).
s el substitut del connector obsolet de xarxa BNC per cable coaxial.
La connexi dels cables de colors pot variar segons l'aplicaci (TIA-EIA-568 A i TIA-EIA-568 B)

Colors cables EthernetPins connector 8P8C


Ports o busos externs. Port de mdem RJ-11

El port de mdem RJ11 (Registered Jack 11) utilitza el connector 6P4C (6 posicions+4 conductors) per transmetre informaci mitjanant cable trenat.Aquest port s'acostuma a utilitzar per a connectar un mdem (que converteix les senyals digitals a analgiques) a una lnia de telfon convencional.s el tipus de connector que s'acostuma a utilitzar en lnies de telfon convencional.Sovint es connecten noms 2 cables dels 4 possibles (els 2 centrals).La connexi dels cables de colors pot variar segons l'aplicaci.

Colors utilitzats en l'RJ11

Busos i ports

Technology

Transcript of Busos i ports