Puertos y buses
Para la interconexión de elementos en el sistema informático se utilizan diferentes puertos y buses:
- Puerto:
- Un puerto está terminado con un conector o clavija y permite la conexión de un elemento al sistema informático. Un puerto será serie o paralelo según sea capaz de transmitir un sólo bit (uno detrás de otro) o un grupo de bits respectivamente.
Algunos ejemplos de puertos en un PC son: puerto PS/2 para teclado/ratón, puerto VGA para el monitor. - Bus:
- Un bus comunica diferentes elementos propios del sistema informático, externos (periféricos) o entre sistemas informáticos diferentes. A diferencia del puerto, el bus es capaz de realizar la comunicación entre varios elementos utilizando el mismo conjunto de pistas o cables. Los buses también se pueden clasificar en buses série o paralelo según su habilidad para transferir la información bit a bit o en grupos de bits.
Transmisión serie/paralela
Una clasificación evidente de puertos y buses es su modo de funcionamiento: serie o paralelo.
Transmisión serie:
En la transmisión série se transmite bit a bit (de manera secuencial).
Las ventajas de la transmisión serie son:
- Se necesita un menor cableado (muy importante al aumentar la distancia)
- Se simplifica el control de la transmisión
Inconvenientes:
- Un bus o puerto serie debe funcionar a una velocidad mayor que el bus o puerto paralelo equivalente que logra la misma velocidad efectiva
Tradicionalmente se utilizó la tecnología serie para dispositivos lentos (como teclados y ratones) o bien para aquellas ocasiones en las que la distancia a cubrir es significativa. Sin embargo, los nuevos desarrollos en las tecnologias serie han conseguido un aumento espectacular de las velocidades de transmisión manteniendo muchas de sus ventajas iniciales. Estos nuevos buses serie en muchas ocasiones reemplazan a los antiguos buses paralelo.
Buses y puertos série:
Transmisión en paralelo:
Se utilizan varias líneas de comunicación, cada una de las cuales puede transmitir un bit simultáneamente. Así, las comunicación se realiza enviando/recibiendo secuencialmente grupos de bits (por ejemplo 8, 16 o 32 según el ancho del bus o puerto).
Buses y puertos paralelos:
Conectores comunes:
- PS/2
- En 1987 IBM comercializó el Personal System 2 como evolución del tradicional PC. Estos equipos contaban con un nuevo conector para el teclado y el ratón, al conector (que aún se utiliza) se le acabó llamando PS/2. Lor ordenadores suelen contar con dos puertos diferenciados, uno para el teclado y otro para el ratón (se suele utilizar el color verde y lila para diferenciarlos).
- VGA (Video Graphics Array)
- También fué introducida por IBM en 1987. Es la tecnología más común para la visualización de gráficos en los ordenadores personales. La norma evolucionó y actualmente se utiliza la versión SVGA (Super VGA).
- Puerto serie
- Los PCs suelen incluir un bus serie RS-232 que es accesible mediante un conector DE-9, (originalmente se utilizaba un conector DB-25. Existen otros buses serie como el RS-422 que tienen una gran aceptación industrial.
En el puerto serie se suele conectar: modem
Conector DE-9:
- Puerto paralelo
- Los PCs suelen contar con un puerto paralelo IEEE 1284 para conectar una impresora. Este puerto es capaz de transmitir 8 bits de manera simultánea. Se utiliza un conector DB-25.
- Puertos de sonido
- Las targetas de sonido suelen proporcionar entradas y salidas analógicas. Y en el caso de las targetas de más alto nivel entradas y salidas digitales S/PDIF.
- USB
- El Bus Serie Universal permite conectar multitud de elementos al sistema informático.
Define dos conectores diferentes (uno para el PC y otro para el periférico).
Cable:
Conectores: 
- Firewire
- El bus Firewire (también llamado IEEE1394 o iLink), es un bus serie pensado para transmitir a gran velocidad. Permite conectar diferentes perifericos en cadena, y es capaz de manejar adecuadamente datos sensibles al retardo como el audio o el vídeo.
Conector Firewire:
- DVI
- Digital Visual Interface es la nueva conexión para conectar pantallas digitales a los ordenadores.
Conector DVI:
Sobre los buses
En un sistema informático hay buses que están orientados a la interconexión de periféricos que el usuario conecta/desconecta o bien a la interconexión de elementos más o menos fijos (tarjetas de red, dispositivos de almacenamiento). Por esta razón, entre otras características es importante fijarse en si el bus permite el intercambio de dispositivos en caliente (es decir, mientras el sistema está funcionando).
| nombre | int/ext | hot swap | nº con | alimentación | par/ser | velocidad | usos |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| PCI | interno |
no | 3.3V o 5V |
32/64 bits |
133MB/s | Conectar targetas a la placa base |
|
| AGP |
interno |
no |
0.7V, 1.5V, 3.3V |
32 bits |
264MB/s |
Conectar targetas gráficas |
|
| SCSI |
int/ext |
no |
8/16 |
8/16 bits |
5MB/s - 320MB/s |
Disp. almacenamiento, escáneres, RAID... |
|
| IDE/ATA |
interno |
no |
2 |
8 bits |
33MB/s - 100MB/s |
Discos duros, unidades CD/DVD |
|
| SAS |
int/ext |
si |
16384 |
serie |
3Gbit/s |
Disp. almacenamiento |
|
| SATA |
int/ext |
si |
1 |
3.3V, 5V, 12V |
serie |
150MB/s - 300MB/s |
Disp. almacenamiento |
| USB |
ext |
si |
127 |
si |
serie |
12Mbit/s - 480Mbit/s |
Cualquier cosa |
| Firewire |
ext |
si |
63 |
si |
serie |
400Mbit/s - 786Mbit/s |
Audio/Vídeo digital. Cualquier cosa |
SCSI (Small Computer System Interface)
El bus SCSI permite conectar todo tipo de perifericos. Principalmente dispositivos de almacenamiento como discos duros, unidades de cinta o unidades grabadoras de CD/DVD, pero también permite conectar scanners e impresoras. De hecho el bus proporciona independencia del dispositivo, de manera que se puede conectar casi de todo.
En los equipos de gama alta, tradicionalmente se han utilizado discos SCSI en lugar de discos IDE/ATA debido a dos razones:
- Un bus SCSI permite conectar hasta 8 (16 según la versión) dispositivos
- Las operaciones de entrada/salida en el bus las realiza una controladora hardware con muy poca sobrecarga de la CPU
En el bus SCSI los dispositivos cuentan con un identificador numérico, al conectar un nuevo dispositivo a la cadena SCSI es necesario asegurarse de que se le asignará un identificador que no esté en uso. Además, en algunas versiones del bus el último dispositivo debe cerrar la cadena con un elemento denominado terminador SCSI.
IDE/ATA/PATA
IDE/ATA/PATA son diferentes nombres para el mismo bus, en los PCs se ha utilizado masivamente para conectar dispositivos de almacenamiento. El significado de las siglas es:
- IDE: Integrated Drive Electronics
- ATA: Advanced Technology Attachment
- PATA: Parallel ATA (Al desarrollarse el bus SATA se denominó PATA al antiguo bus)
En cada bus IDE se pueden conectar hasta dos dispositivos. Cada dispositivo debe estar configurado en un modo diferente (maestro o esclavo), si sólo hay un dispositivo en el bus, entonces deberá estar configurado como maestro. La configuración de los dispositivos se realiza mediante unos jumpers. Para la conexión de los dispositivos se utiliza un cable de cinta que tiene tres conectores, uno para la placa base y otro para cada dispositivo. A cada dispositivo se le lleva la conexión de datos (IDE/ATA/PATA) y la alimentación de forma separada.
La principal ventaja del bus IDE/ATA es su bajo coste. Actualmente se está reemplazando en la mayoria de equipos el bus IDE (o PATA de acuerdo a la nueva denominación) con el bus SATA.
SAS (Serial Attached SCSI)
SAS es el bus de nueva generación llamado a reemplazar a SCSI. Sus características principales son:
- Tecnología serie
- Utiliza los comandos SCSI
- Gran velocidad de transmisión
- Hasta 16384 dispositivos por puerto
- Compatibilidad con discos SATA
SAS funciona a velocidades de hasta 3Gbit/s, y permite conectar (en caliente) un gran numero de dispositivos por puerto. Además, en un puerto SAS es posible conectar disposistivos SAS o económicos dispositivos SATA. En un puerto SATA no es posible conectar un dispositivo SAS.
SATA (Serial ATA)
SATA es la evolución (utilizando una comunicación serie) de PATA/ATA/IDE. Utiliza un cable con menos conductores y un conector mucho más pequeño. Además, a cada puerto SATA de la placa base se puede conectar un sólo dispositivo.
La principal ventaja de SATA es su velocidad y su reducido coste, lo que está permitiendo reemplazar a muchas soluciones SCSI.
La versión SATA I es capaz de transmitir 150MB/s, la versión SATA II es capaz de transmitir 300MB/s.
USB (Universal Serial Bus)
El bus serie universal está pensado para facilitar la conexión/desconexión (en caliente) de todo tipo de dispositivos. Sus principales caracteristicas son:
- Clavijas pequeñas, robustas y de fácil uso.
- Conexión/desconexión en caliente.
- En un puerto USB se pueden conectar hasta 127 dispositivos (utilizando concentradores, cada concentrador se considera a su vez un dispositivo USB).
- Incorpora tanto el canal de datos como la alimentación (hasta 500mA, 5V). Los dispositivos de mayor consumo necesitan su propia alimentación.
- La conexión de los dispositivos se realiza en forma de árbol. Los dispositivos forman una red de comunicaciones e informan de sus características y necesidades para que el bus las pueda gestionar adecuadamente.
- USB v1 puede transmitir hasta 12Mbit/s, USB v2 (mantiene compatibilidad con USB v1) puede transmitir hasta 480Mbit/s.
- El bus trata de diferente manera a dispositivos con diferentes necesidades. Proporciona calidad de servicio (QoS), de manera que se distingue entre dispositivos con tráfico susceptible al retraso y la transferencia de archivos.
La comunicación se organiza en diferentes flujos de datos, (byte streams o pipes) y cada flujo puede pertenecer a una clase diferente:
- Control transfers - Transferencias cortas para enviar comandos hacia los dispositivos y recibir su respuesta de estado
- Isochronous transfers - Con una determinada velocidad garantizada y el intento (pero no la garantía) de máxima velocidad cuando sea posible. Es posible sufrir una pérdida de datos. (Ej: transmisión de audio/vídeo en tiempo real)
- Interrupt transfers - Para dispositivos que necesitan una respuesta rápida (latencia reducida)
- Bulk transfers - Para grandes transferencias que utilizan todo el ancho de banda disponible. Sin ninguna garantía en cuanto a la latencia ni al ancho de banda utilizado.
Firewire
El bus Firewire (también denominado IEEE1394 o iLink) fué diseñado para la conexión de dispositivos que necesitan transferir grandes canditades de información susceptible al retraso (por ejemplo vídeo en tiempo real).
Utiliza una comunicación serie para conseguir unas características similares al bus USB, sólo que en este caso se consiguen mayores velocidades y una mayor fiabilidad.
Principales caracteristicas:
- Clavijas de reducido tamaño, robustas y fáciles de utilizar
- Conexión y desconexión de dispositivos en caliente
- En un puerto se pueden conectar hasta 63 dispositivos.
- Una cadena de dispositivos FireWire puede estar conectada por los dos extremos a un mismo equipo informático (utilizando dos puertos), de esta manera se consigue redundancia y si en algún momento la cadena se rompe no se pierde la comunicación.
- Proporciona tanto el canal de datos como la alimentación, hasta 45W. Dispositivos de gran consumo pueden requerir de una alimentación própia.
- FireWire transmite hasta 400Mbit/s, la versión FireWire 800 (compatible con dispositivos antiguos) puede transmitir hasta a 786Mbit/s.
- Es posible utilizar cables de hasta 100m entre dispositivos.
- Es posible utilizar la conexión FireWire como un adaptador de red en una red IP. Para tal fin, cada puerto FireWire tiene su propio identificador IEEE EUI-64, una extensión de la dirección física Ethernet MAC.
Para saber más: