La estructura de un ordenador personal gira en torno a la CPU que es el elemento fundamental. En base a él se han definido sucesivas arquitecturas de los buses o canales para aprovechar la máxima potencia en cada momento:
- Bus XT en 1981. Tenía 8 bits y funcionaba con frecuencias de 4,77 MHz a 6MHz
- Bus AT en o ISA en 1984. Tiene 16 bits y su frecuencia es de 8 MHz
- Bus PCI en 1993. Tiene 32 bits y su frecuencia es de 33 MHz
Cuando se popularicen los procesadores de 64 bits, que ya se han comenzado a fabricar, aparecerán nuevo estándares de BUS y con ello nuevos tipos de slots, pues los slots no son más que las conexiones o “enchufes” donde se pueden conectar tarjetas adicionales al ordenador.
La frecuencia del bus fue la misma que la de la CPU hasta la aparición de los 486, momento en el que los procesadores comenzaron a ir al doble DX2 o al cuadruple que el BUS DX4. Posteriormente la aparición del Chipser SUR independizó la velocidad del BUS de la CPU de la del BUS de los slots.
DEFINICIÓN
Los slots o ranuras de expansión son conectores de plástico con contactos eléctricos que permiten introducir distintas tarjetas de expansión para ampliar las funcionalidades de nuestro ordenador (tarjetas de vídeo, de sonido, de red, ...). Las tarjetas de expansión, por una parte liberan a la CPU de trabajo (por ejemplo, entrada y salida de datos, etc.) y por otra permiten al usuario disponer, completar o mejorar algunas características principales del ordenador (por ejemplo, sonido, video, etc.) o incluir accesorios nuevos (por ejemplo, sintonizadora de TV, módem, red local, etc.).
Las tarjetas de expansión se conectan a los buses mediante ranuras (conectores alargados que se encuentran soldados a la placa base). Hay que recordar que los Buses son conexiones paralelas, cada bit que compone una palabra va por un hilo diferente. Cuando los buses conectan periféricos que están físicamente separados se denominan también canales. Y mientras sean estas conexiones de cobre y dependiendo de la placa base y del procesador tendrán 16, 32 o 64 hilos.
CARACTERÍSTICAS
Tipos de ranuras:
- ISA ( negras y largas, con dos grupos de conectores separados por un espacio miden unos 14 cm (existe una versión más vieja de sólo 8,5 cm): Son ranuras de 16 contactos-bits. Eran las únicas que había en ordenadores 486. Todavía hay placas base que incorporan un par de estas ranuras para recuperar placas antiguas. En la actualidad solamente se fabrican tarjetas de red para este tipo de ranuras. Funcionan a una frecuencia de reloj máxima de 8Mhz y proporcionan un máximo de 16 Mb/s de transmisión de datos, suficiente para conectar un módem o una tarjeta de sonido, pero poco para tarjetas de vídeo con prestaciones a partir de 256 colores (aunque admiten viejas tarjetas CGA a 16 colores).
- Ranuras Vesa Local Bus: Se empezó a usar en los procesadores 486 y desapareció con los primeros Pentium. Se desarrolla a partir de la tecnología ISA, pudiendo ofrecer velocidades de transmisión de hasta 160 Mb/s a una frecuencia máxima de 40 Mhz. Son muy largas, unos 22 cm repartidos en tres partes, y su color suele ser negro, aunque a veces el conector del extremo es marrón o de otro color.
- PCI (Miden unos 8,5 cm y son de color blanco, mas cortas que las ISA, con los contactos más juntos que la ISA y una pequeña mella): Las ranuras PCI tienen 32 contactos-bits con una frecuencia de trabajo de 33 Mhz hasta los 133 Mhz dependiendo de la placa base. Estas ranuras son de propósito general y son multidestino y multimaestras, son las que predominan en este momento. Se está desarrollando el estándar PCI64, que permitirá 64 bits a 66 Mhz, que permitirán a los procesadores de 64 bits trabajar utilizando toda la capacidad y velocidad que tienen.
- AGP (Accelerated Graphics Port; x1, x2, x4 y x8) ( miden unos 8 cm son marrones, más largas que las PCI y más cortas que las ISA y están separadas del borde de la placa base): Este tipo de conexión permite el acceso directo de la tarjeta a la memoria principal del ordenador y se dedica exclusivamente a conectar tarjetas de vídeo 3D, por lo que suele haber sólo una.. Permiten una velocidad de transferencia de 264 Mb/s a 533MB/s sobre 32 bits, dependiendo de la placa base. Desde Windows95 y NT 4.0 están soportadas y son las que se utilizan desde hace ya un par de años para las tarjetas de video ( controladoras de video). En 2002 empezaron a estar disponibles las primeras placas base con AGP X8.
- CNR ( marrones más cortos que los PCI): Se están empezando a utilizar para comunicaciones avanzadas.
Además de las ranuras las placas base llevan puertos o conectores de buses para periféricos que están en el propio equipo como son las disquetera, los discos duros internos y lectores/regrabadoras de CD y DVD:
- SCSI (Small Computer System Interface): En desuso para conexiones internas, se mantiene para conexiones externas de dispositivos ( discos y regrabadoras externas). Permite velocidades de transferencias de 40 MB/s.
- Ultra 2 SCSI: Permitirá conexiones de hasta 80 MB/s. (Duplica al SCSI tradicional).
- ATA/IDE (PIO Mode 4 y DMA Mode 2): Permite velocidades de transferencias de 16,6 MB/s.
- Ultra DMA/33: dobla la velocidd del IDE y además incorpora un código de detección de errores de tipo CRC ( Cycling Redundancy Chek). Los discos duros DMA son aquellos que permiten usar este tipo de conexión frente a la clásica IDE.
- Ultra DMA/66: duplica la velocidad del anterior.
- Ultra DMA/100: triplica la velocidad del Ultra DMA/33.
Para periféricos exteriores se usan los siguientes tipos de puertos o conectores:
- Puertos USB: modem, scanner, mandos de juegos, etc.
- Puertos Paralelo: impresora, conexión LAPLINK.
- Puerto Serie: modem.
- Puerto PS/2: teclado y ratón.
- Puerto MIDI: teclados o secuenciadores y mandos de juegos.
Para saber más:
MANTENIMIENTO
Pasos para la instalación o sustitución de una tarjeta de expasión:
- Antes de conectar o desconectar una tarjeta o placa debe desconectar el ordenador de la red eléctrica, en caso contrario puede peligrar el estado de la tarjeta.
- Hay que quitar la placa metálica que tapa la salida posterior de la placa.
- Conectar los cables.
- Instalar los drives que dependen de la tarjeta y de la versión del sistema operativo.
- Configurar la placa
IRQ
Si todas las tarjetas se conectan al mismo bus ISA o PCI ¿Cómo se organizan para que una no reciba los datos destinados por la CPU a otra? Pues se hace gracias a un sistema de interrupciones llamado IRQ (Interrupt ReQuest).
Los primeros PCs solamente tenían 8 interrupciones, pero en la actualidad gracias a un pequeño truco cuentan con 16, aunque una se pierde en el "truco". Es por esta razón que los PCs no tienen 200 ó 300 slots para tarjetas,con cinco ya van justitos para el tema de las IRQ.
Cada IRQ tiene asociado un espacio en memoria para almacenar una dirección , a este tipo de reserva se llama vector, y la dirección que se almacena es la correspondiente al lugar de la memoria donde se encuentra cargada la rutina o programa (IRR Interrupt Response Routine) que debe tratar las interrupciones correspondientes. (Un programa para que lo pueda ejecutar la CPU debe estar en memoria). Es por esta razón que dos puertos no pueden trabajar simultáneamente con la misma IRQ y en caso de compartirse debe cargarse cada vez el programa de tratamiento.
Las tarjetas ISA no son capaces de compartir IRQ, por lo que si se queda sin IRQ, es una buena idea sustituir una tarjeta ISA por una PCI.
Los sistemas Plug & Play ("enchufar y funcionar") son capaces de reconocer que hay una nueva tarjeta, asignarle un IRQ y localizar los drivers o programas de tratamiento. El problema es que cuando no encuentra ningún IRQ vacío, Windows asigna uno cualquiera, y pasa a ser "plug & pray" ("enchufar y llorar"). En estos casos hay que entrar y ajustar los IRQ de forma manual (Windows advierte de ello con el signo ! ).
En Windows en:
Inicio-> programas -> accesorios -> herramientas del sistema -> información
se puede ver las asignaciones de las IRQ. Un ejemplo de las IRQ de mi PCs:
0 Cronómetro del sistema
1 Teclado estándar de 101/102 teclas o MS Natural Keyboard
2 Controlador programable de interrupciones (Es la que se pierde en el truco)
3 Puerto de comunicaciones (COM2), también se suele asignar el COM4
4 Puerto de comunicaciones (COM1), también se suele asignar el COM3
5 Marcador IRQ para manejo de PCI, también suele asignar a la LPT2
5 Creative SB Live! Value
6 Controlador estándar de disquetes
7 Puerto de impresora ECP (LPT1)
8 Sistema CMOS/reloj en tiempo real
9 Controlador de host universal VIA VT83C572/VT82C586 PCI a USB
9 Marcador IRQ para manejo de PCI
10 Marcador IRQ para manejo de PCI
10 Controlador de host universal VIA VT83C572/VT82C586 PCI a USB
11 Realtek RTL8139/810X Family PCI Fast Ethernet NIC
11 Marcador IRQ para manejo de PCI
11 S3 Inc. Savage3D (6.13.10)
12 Puerto de mouse compatible con PS/2
13 Procesador de datos numéricos
14 Controlador primario IDE (FIFO doble)
14 Controlador VIA Bus Master PCI IDE
15 Controlador secundario IDE (FIFO doble)
15 Controlador VIA Bus Master PCI IDE
En negrita los defectos que no hay que tocar en ningún caso
Recordar que a los programas no hay que indicarles el IRQ, sino el nombre del puerto, como por ejemplo COM1.
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