Un bus, mes un canal de comunicación que las computadoras usan para comunicar sus componentes entre si, por ejemplo para comunicar el procesador con los periféricos, memoria o dispositivos de almacenamiento.

Generalmente el Bus esta integrado a la tarjeta madre, en una tarjeta madre muy posiblemente se encuentre diferentes tipos de buses.

El objetivo de que El bus este conectado a la tarjeta madre es que los dispositivos que se conecten a ella, actúen como si estuvieran directamente conectadas con el procesador.

Bus de Direcciones

Este es un bus unidireccional debido a que la información fluye es una sola dirección, de la CPU a la memoria ó a los elementos de entrada y salida. La CPU sola puede colocar niveles lógicos en las n líneas de dirección, con la cual se genera 2n posibles direcciones diferentes. Cada una de estas direcciones corresponde a una localidad de la memoria ó dispositivo de E / S.

Los microprocesadores 8086 y 8088 usados en los primeros computadores personales (PC) podían direccionar hasta 1 megabyte de memoria (1.048.576 bytes). Es necesario contar con 20 líneas de dirección. Para poder manejar más de 1 megabyte de memoria , en los computadores AT (con procesadores 80286) se utilizó un bus de direcciones de 24 bits, permitiendo así direccionar hasta 16 MB de memoria RAM (16.777.216 bytes). En la actualidad los procesadores 80386DX pueden direccionar directamente 4 gigabytes de memoria principal y el procesador 80486DX hasta 64 GB.

Bus de Datos

Este es un bus bidireccional, pues los datos pueden fluir hacia ó desde la CPU. Los m terminales de la CPU, de D0 - Dm-1 , pueden ser entradas ó salidas, según la operación que se este realizando ( lectura ó escritura ) . en todos los casos, las palabras de datos transmitidas tiene m bits de longitud debido a que la CPU maneja palabras de datos de m bits; del número de bits del bus de datos, depende la clasificación del microprocesador.

En algunos microprocesadores, el bus de datos se usa para transmitir otra información además de los datos ( por ejemplo, bits de dirección ó información de condiciones ). Es decir, el bus de datos es compartido en el tiempo ó multiplexado. En general se adoptó 8 bits como ancho estándar para el bus de datos de los primeros computadores PC y XT. Usualmente el computador transmite un carácter por cada pulsación de reloj que controla el bus (bus clock), el cual deriva sus pulsaciones del reloj del sistema (system clock). Algunos computadores lentos necesitan hasta dos pulsaciones de reloj para transmitir un carácter.

Los computadores con procesador 80286 usan un bus de datos de 16 bits de ancho, lo cual permite la comunicación de dos caracteres o bytes a la vez por cada pulsación de reloj en el bus. Los procesadores 80386 y 80486 usan buses de 32 bits. El PENTIUM de Intel utiliza bus externo de datos de 64 bits, y uno de 32 bits interno en el microprocesador.

Bus de Control

Este conjunto de señales se usa para sincronizar las actividades y transacciones con los periféricos del sistema. Algunas de estas señales, como R / W , son señales que la CPU envía para indicar que tipo de operación se espera en ese momento. Los periféricos también pueden remitir señales de control a la CPU, como son INT, RESET, BUS RQ.

Las señales más importantes en el bus de control son las señales de cronómetro, que generan los intervalos de tiempo durante los cuales se realizan las operaciones. Este tipo de señales depende directamente del tipo del microprocesador.

Otra calcificación que se usa para los buses es por el modo de transmitir la información.

• Bus Unidireccional
• Bus Bidireccional
• Bus Serie
• Bus Paralelo

Bus Unidireccional

Este tipo de bus se caracteriza por que la información que fluye a través de el es en una sola dirección, por ejemplo, El CPU usa un bus de direcciones que es unidireccional, el CPU puede mandar direcciones de memoria hacia la memoria, pero la memoria no puede mandar datos a través de este bus

Bus Bidireccional

Este tipo a contraparte del bus mencionado anteriormente, se caracteriza por que a través de el los datos pueden fluir en cualquiera de los dos sentidos.

Bus serie

En este tipo de bus, la información puede fluir en uno o dos sentidos, la diferencia es que la información se transmite bit por bit, por lo que se puede considerar como lento a comparación del paralelo

Bus Paralelo

En este Bus, toda la información que se transmite se manda a través de varios canales simultáneos, por eso es mas rápido que el bus anterior.

Buses E/S: son abiertos, más lentos y anchos, soportan un número desconocido de dispositivos, y con desempeños muy desiguales.

Buses Síncronos y Asíncronos.

De acuerdo a los ciclos de tiempo en los que ocurre la transferencia de información a través de un bus, es posible dividirlos en:

Bus Síncrono: Las señales ocurren en un número entero de un ciclo de reloj denominado ciclo de bus, cuya frecuencia es propia del bus.

Bus Asíncrono: no existe reloj maestro, la duración de los mensajes es propia del dispositivo.

La primera gran diferencia entre estas dos tipos de estructuras es que el bus único no permite un controlador DMA (todo se controla desde la CPU), mientras que el bus dedicado si que soporta este controlador.

El bus dedicado trata a la memoria de manera distinta que a los periféricos (utiliza un bus especial) al contrario que el bus único que los considera a ambos como posiciones de memoria (incluso equipara las operaciones E/S con las de lectura / escritura en memoria).

La mayor ventaja del bus único es su simplicidad de estructura que le hace ser más económico, pero no permite que se realice a la vez transferencia de información entre la memoria y el procesador y entre los periféricos y el procesador.

Por otro lado el bus dedicado es mucho más flexible y permite transferencias simultáneas. Por contra su estructura es más compleja y por tanto sus costes son mayores.

Otros tipos de buses son los que han ido apareciendo a través de la historia de la computadora, muchos han quedado obsoletos por el poco ancho de palabra y por la velocidad baja a la que operaban, incluso algunos actuales no soportan las velocidades de los procesadores nuevos, esto es muy importante en el rendimiento del computador, ya que se puede tener un procesador muy muy rápido, pero si el bus no soporta esa velocidad, de muy poco servirá la velocidad.

Dada la evolución de los microprocesadores el bus del PC no era ni mucho menos la solución para una comunicación fluida con el exterior del micro. En definitiva no podía hablarse de una autopista de datos en un PC cuando esta sólo tenía un ancho de 8 bits. Por lo tanto con la introducción del AT apareció un nuevo bus en el mundo del PC, que en relación con el bus de datos tenía finalmente 16 bits (ISA), pero que era compatible con su antecesor. La única diferencia fue que el bus XT era síncrono y el nuevo AT era asíncrono. Las viejas tarjetas de 8 bits de la época del PC pueden por tanto manejarse con las nuevas tarjetas de 16 bits en un mismo dispositivo.

BUS MICRO CHANNEL (MCA)

Vistas las limitaciones que tenía el diseño del bus ISA en IBM se trabajó en un nueva tecnología de bus que comercializó con su gama de ordenadores PS/2. El diseño MCA (Micro Channel Arquitecture) permitía una ruta de datos de 32 bits, más ancha, y una velocidad de reloj ligeramente más elevada de 10 Mhz, con una velocidad de transferencia máxima de 20 Mbps frente a los 8 Mbps del bus ISA.

Pero lo que es más importante el novedoso diseño de bus de IBM incluyó un circuito de control especial a cargo del bus, que le permitía operar independientemente de la velocidad e incluso del tipo del microprocesador del sistema.

Bajo MCA, la CPU no es más que uno de los posibles dispositivos dominantes del bus a los que se puede acceder para gestionar transferencias.

EISA (Extended ISA)

El principal rival del bus MCA fue el bus EISA, también basado en la idea de controlar el bus desde el microprocesador y ensanchar la ruta de datos hasta 32 bits. Sin embargo EISA mantuvo compatibilidad con las tarjetas de expansión ISA ya existentes lo cual le obligo a funcionar a una velocidad de 8 Mhz (exactamente 8.33). Esta limitación fue a la postre la que adjudico el papel de estándar a esta arquitectura, ya que los usuarios no veían factible cambiar sus antiguas tarjetas ISA por otras nuevas que en realidad no podían aprovechar al 100%.

Su mayor ventaja con respecto al bus MCA es que EISA era un sistema abierto, ya que fue desarrollado por la mayoría de fabricantes de ordenadores compatibles PC que no aceptaron el monopolio que intentó ejercer IBM. Estos fabricantes fueron: AST, Compaq, Epson, Hewlett Packard, NEC, Olivetti, Tandy, Wyse y Zenith.

Esta arquitectura de bus permite multiproceso, es decir, integrar en el sistema varios buses dentro del sistema, cada uno con su procesador. Si bien esta característica no es utilizada más que por sistemas operativos como UNIX o Windows NT.

Vesa Local Bus

Al contrario que con el EISA, MCA y PCI, el bus VL no sustituye al bus ISA sino que lo complementa. Un PC con bus VL dispone para ello de un bus ISA y de las correspondientes ranuras (slots) para tarjetas de ampliación. Además, en un PC con bus VL puede haber, sin embargo, una, dos o incluso tres ranuras de expansión, para la colocación de tarjetas concebidas para el bus VL, casi siempre gráficos. Solamente estos slots están conectados con la CPU a través de un bus VL, de tal manera que las otras ranuras permanecen sin ser molestadas y las tarjetas ISA pueden hacer su servicio sin inconvenientes.

El VL es una expansión homogeneizada de bus local, que funciona a 32 bits, pero que puede realizar operaciones a 16 bits. VESA presentó la primera versión del estándar VL-BUS en agosto de 1992. La aceptación por parte del mercado fue inmediata. Fiel a sus orígenes, el VL-BUS se acerca mucho al diseño del procesador 80486. De hecho presenta las mismas necesidades de señal de dicho chip, exceptuando unas cuantas menos estrictas destinadas a mantener la compatibilidad con los 386.

PCI

Visto lo anterior, se puede ver que el bus del futuro es claramente el PCI de Intel. PCI significa: interconexión de los componentes periféricos (Peripheral Component Interconnect) y presenta un moderno bus que no sólo está meditado para no tener la relación del bus ISA en relación a la frecuencia de reloj o su capacidad sino que también la sincronización con las tarjetas de ampliación en relación a sus direcciones de puerto, canales DMA e interrupciones se ha automatizado finalmente de tal manera que el usuario no deberá preocuparse más por ello.

El bus PCI es independiente de la CPU, ya que entre la CPU y el bus PCI se instalará siempre un controlador de bus PCI, lo que facilita en gran medida el trabajo de los diseñadores de placas. Por ello también será posible instalarlo en sistemas que no estén basados en el procesador Intel si no que pueden usar otros, como por ejemplo, un procesador Alpha de DEC. También los procesadores PowerMacintosh de Apple se suministran en la actualidad con bus PCI.

SCSI (Small Computer System Interface)

Además de todas las arquitecturas mencionadas anteriormente, también hay que mencionar a SCSI. Esta tecnología tiene su origen a principios de los años 80 cuando un fabricante de discos desarrollo su propia interface de E/S denominado SASI (Shugart Asociates System Interface) que debido a su gran éxito comercial fue presentado y aprobado por ANSI en 1986.

SCSI no se conecta directamente al microprocesador sino que utiliza de puente uno de los buses anteriormente nombrados. Podríamos definir SCSI como un subsistema de E/S inteligente, completa y bidireccional. Un solo adaptador host SCSI puede controlar hasta 7 dispositivos inteligentes SCSI conectados a él.

Una ventaja del bus SCSI frente a otros interfaces es que los dispositivos del bus se direccionan lógicamente en vez de físicamente. Esto sirve para 2 propósitos:

• Elimina cualquier limitación que el PC-Bios imponga a las unidades de disco.
• El direccionamiento lógico elimina la sobrecarga que el host podría tener en manejar los aspectos físicos del dispositivo como la tabla de pistas dañadas. El controlador SCSI lo maneja.

Es un bus que a diferencia de otros buses como el ESDI puede tener hasta 8 dispositivos diferentes conectados al bus (incluido el controlador). Aunque potencialmente varios dispositivos pueden compartir un mismo adaptador SCSI, sólo 2 dispositivos SCSI pueden comunicarse sobre el bus al mismo tiempo.

El bus SCSI puede configurarse de tres maneras diferenciadas que le dan gran versatilidad a este bus:

Unico iniciador / único objetivo: Es la configuración más común donde el iniciador es un adaptador a una ranura de un PC y el objetivo es el controlador del disco duro. Esta es una configuración fácil de implementar pero no aprovecha las capacidades del bus SCSI, excepto para controlar varios discos duros.

Unico iniciador / múltiple objetivo: Menos común y raramente implementado. Esta configuración es muy parecida a la anterior excepto para diferentes tipos de dispositivos E/S que se puedan gestionar por el mismo adaptador. Por ejemplo un disco duro y un reproductor de CD-ROM.

Múltiple iniciador / múltiple objetivo: Es mucho menos común que las anteriores pero así es como se utilizan a fondo las capacidades del bus.

USB

Este bus es muy nuevo, tiene muy pocos años de haber aparecido, es un bus muy interesante por las características que presenta.

En la línea del bus va incluida una línea de corriente, por lo que al conectar el bus con la computadora y el dispositivo, comienza a funcionar al instante, sin cables adicionales.

Otra característica, es que al momento de que se conecta el periférico, la computadora se configura automáticamente y se prepara para usar el software estándar o instalado previamente, esta característica hace que este tipo de bus sea realmente un "PLUG and PLAY" (conecte y use).

Además de las altas velocidades que es capaz de alcanzar, a la línea de entrada de la computadora es posible conectar un concentrador con capacidad de doce entradas mas, y es posible que en cada una de estas entradas se pueda conectar otros concentradores sin que el rendimiento baje, conectados de esta forma es posible soportar hasta 125 periféricos conectados simultáneamente.

Bus AGP

El bus AGP (Advanced Graphics Port) es relativamente nuevo (hace 3-4 años que existe), y es un puerto especialmente diseñado para ser utilizado sólo con tarjetas gráficas (lleven estas aceleradora 3D o no).

Gracias a su gran velocidad de transferencia de datos, el rendimiento comparado con un bus PCI es superior en todo. Hoy en día todas las placas base llevan incorporado uno, que está encima de los PCI, y es de color marrón. Sólo queda mencionar que el bus AGP evoluciona más y más a medida que pasa el tiempo, alcanzando velocidades muy altas.