Cómo funciona la PCI

Los componentes de su equipo trabajan juntos a través de un bus. Aprende sobre el bus PCI y PCI card, como el anterior.
La potencia y velocidad de componentes de la computadora ha aumentado a un ritmo constante desde computadoras de escritorio fueron primeros desarrollados décadas atrás. Los fabricantes de software crean nuevas aplicaciones capaces de utilizar los últimos avances en la velocidad del procesador y capacidad de disco duro, mientras que rush fabricantes hardware para mejorar los componentes y diseño de nuevas tecnologías para mantenerse al día con las demandas de software de alta calidad.
Hay un elemento, sin embargo, que a menudo se escapa aviso: el autobús. Esencialmente, un bus es un canal o un camino entre los componentes de una computadora. Tener un autobús de alta velocidad es tan importante como tener una buena transmisión en un coche. Si usted tiene un motor de 700 caballos de fuerza combinado con una transmisión barata, no puedes todo ese poder a la carretera. Hay muchos tipos diferentes de autobuses.
La idea de un autobús es simple: le permite conectar componentes al procesador de la computadora. Algunos de los componentes que tal vez quieras conectar incluyen discos duros, memoria, sistemas de sonido, sistemas de video y así sucesivamente. Por ejemplo, para ver lo que está haciendo el equipo, normalmente utilizas una pantalla CRT o LCD. Necesita hardware especial para conducir la pantalla, así que la pantalla está impulsada por una tarjeta gráfica. Una tarjeta gráfica es una pequeña placa de circuito impreso diseñado para enchufar el autobús. La tarjeta gráfica, habla con el procesador mediante bus de la computadora como una vía de comunicación.
La ventaja del autobús es que hace que las piezas más intercambiables. Si desea obtener una mejor tarjeta gráfica, simplemente desconecte la tarjeta vieja del bus y enchufe en uno nuevo. Si quieres a dos monitores de ordenador, tapar dos tarjetas gráficas en el autobús. Y así sucesivamente.
En este artículo aprenderás algunos de esos autobuses. Nos centraremos en el bus conocido como la interconexión de componentes periféricos (PCI). Vamos a hablar sobre lo que es PCI, cómo funciona y cómo se utiliza, y veremos en el futuro de la tecnología bus.

La ilustración anterior muestra cómo los diferentes autobuses que conectan a la CPU.

Bus de sistema de Bus vs PCI

20 o 30 años, los procesadores eran tan lentos que el procesador y el bus se sincronizaron--el autobús pasó a la misma velocidad que el procesador, y había un autobús en la máquina. Hoy en día, los procesadores de correr tan rápido que mayoría de los ordenadores tiene dos o más autobuses. Cada autobús se especializa en un determinado tipo de tráfico.
Una PC de escritorio típica tiene hoy dos autobuses principales:

• El segundo es un autobús más lento para comunicarse con cosas como los discos duros y tarjetas de sonido. Un autobús muy común de este tipo es conocido como el bus PCI. Estos autobuses más lentos conectan el bus de sistema a través de un puente, que es una parte del chipset de la computadora y actúa como un policía de tránsito, integrando los datos de los otros autobuses con el bus de sistema.

Técnicamente hay otros autobuses también. Por ejemplo, el Bus serie Universal (USB) es una forma de cosas como impresoras, escáneres y cámaras de conexión al ordenador. Utiliza un alambre fino para conectar los dispositivos, y muchos dispositivos pueden compartir ese cable simultáneamente. FireWire es otro bus, utilizado hoy en día sobre todo para las cámaras de vídeo y discos duros externos.

Historia PCI

El bus PC original en el IBM PC original (circa 1982) era 16 bits amplia y operados a 4,77 MHz. Oficialmente se conoció como el bus ISA. Este diseño de autobús es capaz de pasar a lo largo de datos a una velocidad de hasta 9 MBps (megabytes por segundo) o algo así, ni lo suficientemente rápido para muchas de las aplicaciones actuales.
Hace varios años, el bus ISA todavía fue utilizado en muchas computadoras. Ese autobús acepta tarjetas de computadora para el IBM PC original se convirtió en la década de 1980. El bus ISA se mantuvo en uso hasta después de las tecnologías más avanzadas disponibles para reemplazarlo.
Hubo un par de razones claves de su longevidad:

• Compatibilidad a largo plazo con un gran número de fabricantes de hardware.
• Antes del surgimiento de la multimedia, algunos periféricos hardware utilizan completamente la velocidad de los nuevos autobuses.

Tecnología avanzada y el bus ISA no lograron mantenerse, se desarrollaron otros autobuses. Clave entre éstos fueron extendidos industria estándar arquitectura (EISA), que era de 32 bits a 8 MHz y Vesa Local Bus (VL-Bus). Lo genial de VL-Bus (nombrada de VESA, la Video Electronics Standards Association, que creó el estándar) es que era de 32 bits de ancho y funcionadas a la velocidad del bus local, que normalmente era la velocidad del procesador se. El VL-Bus esencialmente ligada directamente a la CPU. Esto funcionó bien para un solo dispositivo, o tal vez dos. Pero conectar dos o más dispositivos al VL-Bus introdujo la posibilidad de interferencias con el funcionamiento de la CPU. Debido a esto, el VL-Bus típicamente fue utilizado solamente para conectar una tarjeta gráfica, un componente que realmente se beneficia de acceso de alta velocidad de la CPU.
Durante la década de 1990, Intel introdujo un nuevo estándar de bus para su consideración, el bus de Interconexión de componentes periféricos (PCI). PCI presenta un híbrido de las clases entre ISA y VL-Bus. Proporciona acceso directo a la memoria del sistema para los dispositivos conectados, pero emplea un puente para conectar con el bus frontal y por lo tanto a la CPU. Básicamente, esto significa que es capaz de rendimiento incluso superior de VL-Bus mientras que elimina la posibilidad de interferencia con la CPU.

Tipos del autobús

Bus frontal, trasera autobús y tarjetas PCI

El bus frontal es una conexión física que en realidad se conecta el procesador a la mayoría de los otros componentes de la computadora, incluyendo la memoria principal (RAM), unidades de disco duros y las ranuras PCI. En estos días, el bus frontal generalmente funciona a 400 MHz, con nuevos sistemas funcionando a 800 MHz.
El autobús de la parte trasera es una conexión independiente entre el procesador y la memoria caché de nivel 2. Este bus opera a una velocidad más rápida que el bus frontal, generalmente a la misma velocidad que el procesador, así que todo ese caché funciona tan eficientemente como sea posible. Los autobuses de la parte trasera han evolucionado con los años. En la década de 1990, el autobús parte trasera era un cable que conecta el procesador principal a una caché de chip. Esta caché era en realidad un chip separado que requieren memoria caro. Desde entonces, la caché de nivel 2 se ha integrado en el procesador principal, hacer los procesadores más pequeños y más baratos. Desde la caché está ahora en el procesador de sí mismo, de alguna manera el autobús de la parte trasera ya no es un autobús.
PCI puede conectar más dispositivos que VL-Bus, hasta cinco componentes externos. Cada uno de los cinco conectores para un componente externo puede reemplazarse con dos dispositivos de fijación de la placa base. Además, puedes tener más de un bus PCI en el mismo equipo, aunque esto rara vez se realiza. El chip puente PCI regula la velocidad del bus PCI independientemente de la velocidad de la CPU. Esto proporciona un mayor grado de confiabilidad y asegura que fabricantes de PCI-hardware sepan exactamente qué diseño para.
PCI originalmente operado a 33 MHz con una ruta de 32 bits de ancho. Las revisiones de la norma incluyen aumentar la velocidad de 33 MHz a 66 MHz y duplicando el Conde bit a 64. En la actualidad, PCI-X ofrece para las transferencias de 64 bits a una velocidad de 133 MHz para una asombrosa tasa de transferencia de 1 GBps (gigabyte por segundo).

Tarjetas PCI usan 47 alfileres.
Tarjetas PCI usan 47 pines para conectar (49 pines para una tarjeta de masterización, que puede controlar el bus PCI sin intervención del CPU). El bus PCI es capaz de trabajar con tan pocos alfileres por multiplexación de hardware, lo que significa que el dispositivo envía más de una señal sobre un solo perno. Además, PCI compatible con dispositivos que utilizan 5 voltios o 3.3 voltios.
Aunque Intel propuesto el estándar PCI en 1991, no ha logrado popularidad hasta la llegada de Windows 95 (en 1995). Este repentino interés en PCI era debido al hecho de que Windows 95 apoya una característica denominada Plug and Play (PnP), que hablaremos en la siguiente sección.
El bus PCI fue adecuado durante muchos años, proporcionando suficiente ancho de banda para todos los periféricos que más usuarios quiera conectar. Todos excepto uno: tarjetas gráficas. A mediados de 1990, las tarjetas gráficas obtenía cada vez más potentes, y juegos 3D estaban exigiendo un mayor rendimiento. El bus PCI solo no podría manejar toda la información que transita entre el procesador principal y el procesador gráfico. Como resultado, Intel desarrolló el puerto de gráficos acelerado (AGP). AGP es un bus dedicado completamente a las tarjetas gráficas. El ancho de banda a través del bus AGP no es compartida con ningún otro componente. Aunque PCI continúa siendo el autobús de elección para la mayoría de periféricos, AGP ha asumido la tarea especializada de procesamiento de gráficos. Sin embargo, una nueva tecnología de bus ha golpeado el mercado que sólo podría significar el final para AGP. Más sobre esto más adelante en el artículo, estad atentos...

Plug and Play

Plug and Play (PnP) significa que usted puede conectar un dispositivo o inserte una tarjeta en su computadora y automáticamente es reconocido y configurado para funcionar en su sistema. PnP es un concepto sencillo, pero tomó un esfuerzo concertado por parte de la industria informática para lograrlo. Intel creó el estándar PnP y había incorporado en el diseño para PCI. Pero no fue hasta varios años después que un dominante sistema operativo, Windows 95, proporciona soporte a nivel de sistema para la PnP. La introducción de la PnP había acelerado la demanda de computadoras con PCI, suplantando rápidamente ISA como el autobús de la elección.
Para ser plenamente, PnP requiere tres cosas:
PnP BIOS - la utilidad de la base que permite la PnP y detecta dispositivos PnP. El BIOS también lee el ESCD para obtener información de configuración de dispositivos PnP existentes.
Extendido los datos de configuración de sistema (ESCD) - un archivo que contiene información acerca de instala dispositivos PnP.
Sistema operativo PnP - cualquier sistema operativo, como Windows XP, que soporta PnP. controladores PnP en el sistema operativo completan el proceso de configuración, iniciado por el BIOS para cada dispositivo PnP. PnP automatiza varias tareas claves que típicamente se hicieron ya sea manualmente o con una utilidad de instalación suministrado por el fabricante del hardware. Estas tareas incluyen el establecimiento de:

• Las peticiones de interrupción (IRQ) - un IRQ, también conocido como una interrupción de hardware, es utilizado por las distintas partes de una computadora para atraer la atención de la CPU. Por ejemplo, el ratón envía un IRQ cada vez que se mueve a la CPU que está haciendo algo. Antes de PCI, cada componente de hardware necesita un entorno separado de IRQ. Pero PCI gestiona interrupciones de hardware en el puente de autobús, lo que le permite usar un único sistema IRQ para múltiples dispositivos PCI.
• Acceso directo a memoria (DMA) - esto significa simplemente que el dispositivo está configurado para tener acceso a memoria del sistema sin consultar primero con la CPU.
• Direcciones de memoria - muchos de los dispositivos son asignados a una sección de memoria del sistema para el uso exclusivo por ese dispositivo. Esto asegura que el hardware tendrá los recursos necesarios para funcionar correctamente.
• Configuración de entrada/salida (E/S): esta configuración define los puertos utilizados por el dispositivo para recibir y enviar información.

Mientras que el PnP, resulta mucho más fácil agregar dispositivos al ordenador, no es infalible.
Las variaciones en las rutinas de software utilizadas por desarrolladores PnP BIOS, los fabricantes de dispositivos PCI y Microsoft han llevado a muchos para referirse a PnP como "Plug and Pray". Pero el efecto general de la PnP ha sido simplificar enormemente el proceso de actualizar su equipo para agregar nuevos dispositivos o reemplazar los ya existentes.

Esta placa base tiene cuatro ranuras PCI.

Agregar un dispositivo PCI

Digamos que se ha agregado una nueva tarjeta de sonido basados en PCI para su computadora de Windows XP. Aquí está un ejemplo de cómo funcionaría.

1. Abra la caja del ordenador y conecte la tarjeta de sonido en una ranura PCI vacía en la placa base.
2. Cierra caso y encender la computadora de la computadora.
3. El BIOS del sistema inicia el BIOS PnP.
4. El PnP BIOS escanea el bus PCI para el hardware. Esto se logra enviando una señal a cualquier dispositivo conectado al bus, el dispositivo que está pidiendo.
5. La tarjeta de sonido responde mediante la identificación de sí mismo. El ID del dispositivo se envía a través del autobús a la BIOS.
6. El PnP BIOS comprueba el ESCD para ver si los datos de configuración para la tarjeta de sonido ya están presentes. Puesto que sólo fue instalada la tarjeta de sonido, no hay ningún registro ESCD existente para ello.
7. El PnP BIOS asigna IRQ, DMA, dirección de memoria y ajustes de I/O a la tarjeta de sonido y guarda los datos en el ESCD.
8. Botas de Windows XP para arriba. Comprueba el ESCD y el bus PCI. El sistema operativo detecta que la tarjeta de sonido es un nuevo dispositivo y muestra una pequeña ventana diciendo que Windows ha encontrado nuevo hardware y está determinando lo que es.
9. En muchos casos, Windows XP se identifique el dispositivo, encontrar y cargar los controladores necesarios, y estarás listo para ir. Si no, se abrirá el "Asistente de nuevo Hardware encontrado". Esto te indicará que instalar los controladores en el disco que viene con la tarjeta de sonido.
10. Una vez instalado el controlador, el dispositivo debe estar listo para su uso. Algunos dispositivos pueden requerir que se reinicie el equipo antes de que usted puede utilizarlos. En nuestro ejemplo, la tarjeta de sonido está inmediatamente lista para usar.
11. Quieres capturar un audio de una cinta externa que ha conectado a la tarjeta de sonido. Puede configurar el software de grabación que viene con la tarjeta de sonido y comenzar a grabar.
12. El audio viene en la tarjeta de sonido mediante un conector de audio externo. La tarjeta de sonido convierte la señal analógica a una señal digital.
13. Los datos de audio digitales de la tarjeta de sonido es llevados a través del bus PCI al controlador de bus. El controlador determina qué dispositivo del dispositivo PCI tiene prioridad para enviar datos a la CPU. También comprueba si los datos va directamente a la CPU o memoria del sistema.
14. Desde la tarjeta de sonido está en modo de grabación, el controlador de bus asigna una alta prioridad a los datos procedentes de él y envía los datos de la tarjeta de sonido sobre el puente de bus a bus del sistema.
15. El bus de sistema guarda los datos en la memoria del sistema. Una vez finalizada la grabación, usted puede decidir si los datos de la tarjeta de sonido es guardados en un disco duro o retenidos en memoria para procesamiento adicional.

Las normas de PCI y PCI Express

Como velocidades de procesador suben sostenidamente en la gama GHz, muchas empresas están trabajando febrilmente para desarrollar un estándar de bus de última generación. Muchos sienten que PCI, como ISA, se está acercando el límite superior de lo que puede hacer rápidamente.
Todas las nuevas normas propuestas tienen algo en común. Proponen acabar con la tecnología de bus compartido usado en PCI y trasladarse a una conexión conexión punto a punto. Esto significa que se establece una conexión directa entre dos dispositivos (nodos) en el autobús mientras se están comunicando con el otro. Básicamente, mientras estos dos nodos están hablando, ningún otro dispositivo puede acceder a ese camino. Proporcionando múltiples enlaces directos, tal un autobús permite que varios dispositivos para comunicarse con ninguna posibilidad de ralentizar el uno al otro.
HyperTransport, un estándar propuesto por Advanced Micro Devices, Inc. (AMD), es promocionado por AMD como la progresión natural de PCI. Para cada sesión entre nodos, proporciona dos enlaces punto a punto. Cada enlace puede ser de 2 bits a 32 bits de anchos, apoyando una tasa de transferencia máxima de 6,4 GB por segundo. HyperTransport está diseñado específicamente para conectar componentes de computadora interna mutuamente, no para conectar dispositivos externos como unidades extraíbles. El desarrollo de chips de puente permitirá a los dispositivos PCI acceder el bus HyperTransport.
PCI-Express, desarrollado por Intel (y anteriormente conocido como 3GIO o tercera generación entrada-salida), parece ser la "próxima gran cosa" en tecnología de bus. En el primeros, más rápidos de autobuses fueron desarrolladas para servidores de gama alta. Éstos fueron llamados PCI-X y PCI-X 2.0, pero que no eran convenientes para el mercado de la computadora en casa, porque era muy costoso construir las motherboards con PCI-X.
PCI-Express es una bestia completamente diferente - está destinado al mercado de la computadora en casa y podría revolucionar no sólo el desempeño de computadoras, pero también la misma forma y la forma de sistemas de computadora en casa. Este nuevo autobús no sólo más rápido y capaz de manejar más ancho de banda PCI. PCI-Express es un sistema de punto a punto, que permite para un mejor rendimiento e incluso podría hacer la fabricación de placas base más barato. Ranuras PCI-Express también aceptará mayores tarjetas PCI, que les ayudará a popularizarse más rápidamente de lo que sucedería si todos los componentes PCI servían de repente.
También es escalable. Una ranura PCI-Express básica será una conexión 1 x. Esto proporcionará suficiente ancho de banda para las conexiones de Internet de alta velocidad y otros periféricos. El 1 x significa que hay un carril para llevar los datos. Si un componente requiere más ancho de banda, PCI-Express x 2, x 4, x 8 y x 16 ranuras pueden construirse en las placas base, añadiendo más carriles y permitiendo que el sistema llevar más datos a través de la conexión. De hecho, ya están disponibles en lugar de la ranura de tarjeta gráfica AGP en algunas motherboards ranuras PCI-Express x 16. PCI-Express 16 x tarjetas de video están a la vanguardia, cuesta más de $500. Como bajar los precios y las motherboards construidas para manejar las nuevas tarjetas se vuelven más comunes, AGP podría desvanecerse en la historia.

PCI Express y el futuro

PCI-Express puede significar más que los ordenadores más rápidos. Mientras se desarrolla la tecnología, los fabricantes de computadora podrían diseñar una motherboard con conectores PCI-Express que se conectan a los cables especiales. Esto podría permitir sistema completamente modular, como sistemas estéreo domésticos. Tienes una pequeña caja con la motherboard, procesador y una serie de tomas de conexión PCI-Express. Puede conectar un disco duro externo vía USB 2.0 o PCI-Express. También podrían unir pequeños módulos que contienen las tarjetas de sonido, tarjetas de video y módems. En lugar de una caja grande, el ordenador puede arreglarse como tú quieras, y sólo sería tan grande como los componentes que usted necesita.

Publicado con fines educativos