Buses: Autopistas de datos

Los ordenadores requieren el manejo de una gran cantidad de información. Para poder transmitirla entre los diversos componentes son necesarios unos caminos por los cuales pueda fluir con la mayor soltura posible. Estos "caminos" se denominan Buses. En realidad son circuitería interna de la placa base que permite el envío de datos entre los distintos componentes y que define en gran medida la velocidad del ordenador en sí, ya que cuanto más rápido envíe esos datos, mayores operaciones podrá realizar por segundo.

Bits de trabajo

La cantidad de datos posible a transmitir depende del número de bits que puedan manejar de una sola vez. Antiguamente sabemos que los ordenadores y equipos informáticos trabajaban con un máximo de 8 bits de forma simultánea; posteriormente aparecieron los ordenadores de 16 bits, actualmente muy extendidos los de 32 bits y cada día son más populares los sistemas de 64 bits, es decir que los Buses pueden transmitir bloques de datos de 64 bits cada uno.

Tipos de Buses

En general podemos hablar de 3 tipos de buses:

El Bus de direcciones: se encarga de transmitir la información ordenada desde el procesador (al cual está conectado directamente) a cualquier otro componente como la memoria o el disco duro.

El Bus de control: transporta información acerca del estado de las diferentes operaciones que el procesador está realizando, lo que permite que todos los paquetes de información lleguen en el orden adecuado para ser interpretados de la forma correcta.

El Bus de datos: interconecta todos los dispositivos que tenemos en nuestro PC con el procesador del sistema, como por ejemplo la memoria, tarjeta gráfica, discos duros, ratón, monitor,...  También conocemos de manera más popular los conocidos como Buses de Expansión (ver imagen), es decir, los conectores físicos donde se insertan las tarjetas (como la gráfica, ya sea PCI, AGP o PCI Express).

Por lo general se pueden distinguir dos tipos de Buses de datos: el FSB (Front Side Bus) y el BSB (Back Side Bus). Veamos en qué consiste cada uno.

Front Side Bus

(Bus de la Parte Frontal). Es un Bus de Datos mediante el cual están conectados la mayoría de los dispositivos de un ordenador o equipo informático, como la RAM, periféricos externos, etc. Este Bus a su vez está conectado con diferentes puertos y controladores como aquellos que permiten la transmisión de datos provenientes del disco duro, DVD, CD,...

Back Side Bus

(Bus de la Parte de Atrás). Únicamente existe en ordenadores con memoria caché para el procesador (del tipo L2 o L3) y es el Bus que interconecta el procesador con este tipo de memoria, mucho más rápida que la memoria RAM convencional. Se trata de una mejora sustancial con respecto al FSB mucho más antiguo, ya que el BSB empezó a implementarse en sistemas Pentium Pro y Pentium II. Debido a estas características de velocidad, la transmisión de datos que circula entre la memoria caché y el procesador se suele llevar a cabo a una velocidad de reloj mucho más rápida que la del resto del sistema y por supuesto, que la del FSB. Esto permite que las operaciones de cálculo que el procesador necesita realizar se realicen sin formar los conocidos "cuellos de botella" ya que no tiene que depender de la memoria RAM convencional para realizarlos, si no que usa un "atajo" (el BSB) para llegar a una memoria mucho más rápida.

El chipset de una placa base

Es el guardia, el policía que gobierna el flujo de datos por los Buses y suele estar formado por dos componentes denominados "Northbridge" (puente norte) y "Southbridge" (puente sur). Como era de esperar, todas las conexiones que deben ser más rápidas van conectadas al Northbridge y las que no requieren una velocidad muy elevada van al Southbridge.

Northbridge

¿Qué componentes son los que requieren una velocidad muy alta de comunicación con el procesador? aquellos que son esenciales para la transmisión interna muchos datos de forma simultánea. Una tarjeta gráfica tiene que mover una cantidad enorme de datos para poder mostrar, por ejemplo, a los juegos de última generación en movimiento, con todas esas sombras, luces, nieblas, transparencias, polígonos... (ver imagen). Si esta tarjeta estuviera conectada al Southbridge, el proceso de cálculo sería mucho más lento, porque los datos le llegarían al procesador con "cuentagotas". Los dos Buses de Expansión que están conectados al Northbridge son el AGP y el PCI Express, precisamente los que controlan los gráficos del PC.

Otro componente que no podría estar conectado a otro sitio es la memoria RAM del sistema, que aunque más lenta que la caché que comentábamos antes, necesita una vía directa con el procesador para permitir el intercambio de información lo más rápido posible.

Ejemplo de tarjeta aceleradora de gráficos en conexión AGP o PCI Express

Una de las preguntas que mucha gente nos hace con respecto a la caché y la RAM es: Si la caché es más rápida ¿por qué no se usa siempre memoria caché en los PC y dejamos de usar la RAM convencional?. La respuesta es la de siempre, problemas de dinero. La caché es muy cara y subiría mucho los precios de un equipo informático. Por eso se usa una caché relativamente pequeña (256 Kb más o menos) que permita almacenar y enviar datos rápidamente cuando sea necesario y el resto de operaciones en las que se necesite memoria, usamos la RAM, mucho más barata.

Southbridge

Los componentes conectados a este lado del chipset son los antiguos Buses de Expansión PCI o PCI Express 1x, USB, Firewire, Red, Teclados, Ratón, puertos Serie y Paralelo, SCSI, IDE y en general todos los que no vayan conectados al Northbridge que ya hemos visto antes.

A continuación podemos ver de forma gráfica lo que hemos explicado en los párrafos anteriores.

Viendo esta imagen podemos apreciar lo que hemos aprendido hasta ahora. En la parte superior se encuentra el procesador (en este caso un Pentium 4) conectado directamente al Northbridge del chipset (Memory Controller Hub), que va directamente al Slot o Bus de Expansión del tipo AGP (de velocidad 4x) y también tiene conexiones con la memoria RAM convencional del tipo RDRAM. Si nos dirigimos más abajo, hacia el Southbridge del chipset (I/O Controller) vemos que están los Buses de Expansión PCI, los puertos USB, el conector de red 10/100 Ethernet, los discos duros y otros periféricos.

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