Buses... 2 Jerarquía de Buses... 2 Buses de datos, direcciones y control... 3 Características de los Buses... 3 Buses Locales... 4 Tipos de Buses de

Buses... 2 Jerarquía de Buses... 2 Buses de datos, direcciones y control... 3 Características de los Buses... 3 Buses Locales... 4 Tipos de Buses de Sistema... 5 SCSI... 5 USB... 6 Firewire... 7 FireWire 400... 7 FireWire 800... 7 Fibre Channel... 7 Ejercicios... 8 Solución Ejercicios... 11

Buses Este tema se complementa con las notas del curso de Arquitectura de Rafael Gómez. Los componentes al interior del computador deben poder hablar entre si. La mayoría de componentes internos, incluyendo el procesador, el caché, la memoria y los dispositivos de entrada/salida hablan entre si a través de uno o más buses. Un bus, en términos computacionales, es simplemente un canal sobre el que fluye información entre dos o más dispositivos. Un bus normalmente tiene puntos de acceso que son los lugares en los que se pueden conectar dispositivos para hacerse parte del bus. Los dispositivos entonces envían y reciben información de otros dispositivos a través del bus. El concepto de bus es común en el mundo de los computadores y en el mundo real. Así por ejemplo, el cableado telefónico que llega a un hogar es un bus: La información fluye a través del cable que llega a la casa y es posible conectarse al bus a través de una toma telefónica. En esta sección nos concentraremos principalmente en los buses de Entrada/Salida (E/S) también llamados buses de expansión. Jerarquía de Buses El computador tiene diferentes tipos de buses. Los computadores modernos tienen por lo menos 4 buses diferentes. Se les considera una jerarquía porque cada bus se conecta al nivel superior a él dentro del computador integrando así todas las partes del computador. Cada uno es generalmente más lento que el que se encuentra sobre él (siendo el bus del procesador el más rápido tratándose de que este es el dispositivo más rápido del computador) Bus Interno: Es el nivel más alto en la jerarquía. Es el bus que comunica las partes internas del procesador. Bus del Procesador: Es usado para enviar información desde y hacia el procesador. Bus del Caché: Es un bus dedicado que se tiene en algunas arquitecturas para acceder el caché. En otras arquitecturas el caché se conecta directamente al bus de memoria. Bus de Memoria: Este bus conecta la memoria al procesador. En algunos sistemas los buses de memoria y del procesador son básicamente los mismos. Bus Local de E/S: Este es un bus de alta velocidad de entrada/salida y es usado para conectar periféricos cuyo desempeño es crítico (tarjetas de video, discos, redes

de alta velocidad) con la memoria y el procesador. Los más conocidos son los buses VESA y PCI. El Bus estándar de E/S: Este es un bus usado para conectar dispositivos de E/S de baja velocidad (ratón, módems, tarjetas de sonido). Para dispositivos de video existe también el bus AGP (Accelerated Graphics Port). Este no es propiamente un bus en el sentido que no puede ser compartido por varios dispositivos, sino que sólo permite conectar a él dos dispositivos (por esto su nombre de puerto). Buses de datos, direcciones y control Cada bus se compone de tres partes distintas. El bus de datos, el de direcciones y el de control. El bus de datos es al que la mayoría de personas se refiere cuando habla de un bus. Estas son las líneas que llevan los datos que se transfieren. El bus de direcciones es el conjunto de líneas que transportan la información del sitio en la memoria de donde o hacia donde se transfieren los datos. Finalmente, el bus de control como su nombre lo indica, lleva las señales que controlan las funciones y operación del bus. Características de los Buses Ancho del Bus: Un bus es un canal por el que fluye la información. Entre más ancho sea el bus, más información puede fluir por el canal, así como una autopista ancha puede conducir más vehículos que una angosta. El bus original del PC (ISA) era un bus de 8 bits de ancho, el bus ISA Universal es de 16 bits de ancho, el PCI es de 32 bits. El ancho del bus de direcciones se especifica de manera independiente del ancho del bus de datos. El ancho de este bus determina cuántas posiciones de memoria pueden direccionarse. Así, si el bus tiene n líneas permitirá direccional hasta 2 n posiciones diferentes. Velocidad del Bus: La velocidad del bus determina cuántos bits de información pueden enviarse por cada línea del bus por Segundo. La mayoría de buses transmiten un bit de datos por línea por ciclo de reloj. Algunos buses como el AGP pueden transmitir más de un bit por ciclo de reloj. En buses antiguos como el ISA solo podían transmitir un bit por cada dos ciclos de reloj. Ancho de Banda (bandwidth) El ancho de banda, también llamado throughput, se refiere a la cantidad de datos que teóricamente pueden transmitirse por el bus por unidad de tiempo. Usando una analogía con una autopista, el ancho del bus es el número de carriles en la autopista y la velocidad del

bus se refiere a la velocidad por la que circulan los vehículos por cada carril. El ancho de banda es entonces el producto del ancho por la velocidad del bus y refleja el tráfico que el canal puede conducir por segundo. La siguiente tabla muestra el ancho de banda teórico de algunos buses de E/S. Se habla de ancho de banda teórico ya que la mayoría de buses no pueden transmitir a esta velocidad máxima por diferentes overheads que son necesarios para la operación del bus. Bus Ancho(bits) Velocidad Bus (MHz) Ancho de Banda (MiBytes/sec) 8-bit ISA 8 8.3 7.9 16-bit ISA 16 8.3 15.8 EISA 32 8.3 31.66 VLB 32 33 125.8 PCI 32 33 125.8 64-bit PCI 2.1 64 66 503.54 AGP 32 66 251.7 AGP (x2 mode) 32 66x2 503.54 AGP (x4 mode) 32 66x4 1,007.8 Buses Locales El cambio de aplicaciones basadas en caracteres a aplicaciones gráficas a comienzos de los 90s supuso un aumento en la información que debía moverse entre el procesador, la memoria y el video. (Una pantalla monocromática de texto de 25 filas por 80 columnas requiere 4000 bytes de información: 2000 para los caracteres propiamente dichos y 2000 para atributos representación en la pantalla. Una pantalla gráfica de color verdadero con resolución de 1600x1200 pixels requiere 5.4 MiB de información por pantalla!!!) Este hecho tuvo varios impactos, uno de los cuales fue mayor demanda de ancho de banda. Por esta razón se creó un bus más rápido que aumentaba la velocidad de los buses en uso en ese momento (ISA). Este bus se colocaba sobre o más cerca al bus del procesador para permitir que este bus llegara a velocidades cercanas a la velocidad externa del procesador permitiendo el flujo de datos entre estos dispositivos y el procesador sin pasar por el bus ISA. Al ubicar estos dispositivos cerca al procesador se dio nacimiento al bus local.

Tipos de Buses de Sistema Industry Standard Architecture (ISA) Bus: Fue el tipo de bus más usado durante mucho tiempo. Permaneció invariable por mucho tiempo desde su creación hasta su ampliación a 16 bits en 1984. El bus ISA original era un bus de 8 bits que corría a 4.77 MHz que coincidía con la velocidad del Intel 8088. Con la salida del IBM AT, el bus se aumentó a 16 bits y su reloj pasó a 8 Mhz. Bus de Micro Canal (MCA): Este fue un intento de IBM por reemplazar el bus ISA por algo mejor y más rápido. Fue un bus de 32 bits pensado en dar soporte a los procesadores Intel de 32 bits (80386). Este bus era plug and play de manera que se auto configuraban sin necesidad de ajustar jumpers o switchs sobre las tarjetas. MCA tuvo un gran potencial. No obstante IBM tomó dos decisiones que ocasionaron su fracaso en el mercado. En primer lugar era incompatible con ISA de manera que los dispositivos ISA ampliamente disponibles en el mercado, no podían funcionar sobre MCA. La segunda razón fue que IBM decidió hacer de este un bus propietario de manera que su fabricación requería de licenciamientos y acuerdos con IBM. Estos dos factores aunados al costo que tenían estos dispositivos ocasionaron el fin de su uso en arquitecturas de PC (MCA es aún usado en ortas familias de computadores). Bus Extended Industry Standard Architecture (EISA): Fue la respuesta de Compaq al bus MCA de IBM. No obstante Compaq superó los dos problemas que hicieron fracasar a MCA en el mercado. En primer lugar era compatible con ISA y en segundo lugar abrieron el diseño a otros fabricantes en lugar de mantener un diseño propietario, creando así un comité abierto encargado de diseñar y estandarizar el bus EISA. Al igual que en el caso de MCA este era un us plug and play.. Bus Local Video Electronics Standards Association (VESA): Fué el primer bus local en ganar popularidad. Fue introducido al mercado en 1992 y como se mencionó anteriormente, buscaba mejorar el desempeño de video. Es un bus de 32 bits que de alguna manera era una extensión directa del bus de memoria del 486. Normalmente funcionaba a 33 Mhz. Este bus permaneció hasta el advenimiento del Pentium con su bus local PCI. Peripheral Component Interconnect (PCI) Local Bus: Es el bus más usado en la actualidad. Fue diseñado e introducido al mercado por Intel en 1993. Al igual que el bis VESA era un bus de 32 bits que operaba a 32 bits a 33 Mhz. La principal ventaja sobre el VESA era que contaba con una circuitería propia independiente de la del procesador lo que facilitaba su control y mejoraba su desempeño. SCSI SCSI (Small Computer System Interface) es un conjunto de estándares para conectar y transferir físicamente datos entre computadores y periféricos. Los estándares SCSI definen los comandos, protocolos y las interfaces electrónicas y ópticas. Es usado principalmente

para conectar discos duros pero puede usarse para conectar un amplio número de dispositivos (escaners, impresoras, CD, DVD, etc.) SCSI está disponible en una gran variedad de interfaces. La primera y más común fue el SCSI paralelo también llamado SPI que usa un diseño paralelo a través de una interfaz electrónica. Esta interfaz está migrando hacia el SCSI serial que lo convierte en un mecanismo de conexión punto a punto pero manteniendo algunos aspectos de la tecnología original. iscsi es una nueva variante que cambia toda la implementación física y usa TCP/IP como mecanismo de transporte Intefaz Nombre Alternativo Ancho (bits) Reloj Máximo Throughput Dispositivos SCSI-1 8 5 MHz 5 MB/s 8 Fast SCSI 8 10 MHz 10 MB/s 8 Fast-Wide SCSI 16 10 MHz 20 MB/s 16 Ultra SCSI Fast-20 8 20 MHz 20 MB/s 8 Ultra Wide SCSI 16 20 MHz 40 MB/s 16 Ultra2 SCSI Fast-40 8 40 MHz 40 MB/s 8 Ultra2 Wide SCSI 16 40 MHz 80 MB/s 16 Ultra3 SCSI Ultra-160 16 40 MHz DDR 1 160 MB/s 16 Ultra-320 SCSI 16 80 MHz DDR 320 MB/s 16 Ultra-640 SCSI 16 160 MHz DDR 640 MB/s 16 USB Universal Serial Bus (USB) es un bus serial estándar. Fue diseñado originalmente para computadores pero su uso es cada día más común y hoy se emplea en juegos, PDA, DVD, celulares etc. Un bus USB consiste de un controlador y una serie de dispositivos (hasta 127) que pueden conectarse al bus. Fue diseñado para permitir que dispositivos hot swapable 2. Cuando se conecta un dispositivo por primera vez, el host reconoce y carga el driver requerido para la operación del dispositivo. USB soporta tres velocidades de transferencia: Low Speed: Hasta 1.5 Mbit/s (187.5 kb/s) que es la usada por la mayoría de dispositivos para manejo de interfaz humana (ratones, joysticks, teclados). 1 Double Data Rate: Bus en el que las transferencias de datos se dan tanto en los bordes de subida como en los de bajada del reloj, prácticamente doblando la tasa de transmisión. 2 Este término designa la posibilidad de conectar y desconectar dispositivos sin necesidad de apagar o reiniciar el sistema.

Full Speed: Hasta 12 Mbit/s (1.5 MB/s). Esta fue la velocidad más alta hasta antes de la aparición de USB 2.0. Los dispositivos Full Speed dividen el ancho de banda en un esquema FIFO y no es raro que al conectar varios dispositivos isocrónicos al mismo tiempo al bus, este no alcance a atender a todos con las exigencias de un tráfico isocrónico. Hi-Speed: Hasta 480 Mbit/s (60 MB/s). Este es el estándar conocido como USB 2.0. No todos los dispositivos USB 2.0 alcanzan esta velocidad y por eso se anuncian como hasta 480Mbit/seg). La mayor velocidad alcanzada a 2006 por un dispositivo USB 2.0 es de cerca de la mitad del máximo teórico (i.e 30MB/seg). Firewire FireWire es un nombre registrado por Apple Inc.'s para la interfaz IEEE 1394. Es un estándar de bus serial de alta velocidad que permite la transmisión de información de caracter isocrónico. Firewire ha reemplazado el bus SCSI en muchas aplicaciones debido a que tiene costos menores. Es el estándar adoptado por la High Definition Audio-Video Network Alliance (HANA) para conexión de dispositivos de audio/video. FireWire 400 Tiene un conector de 6 pines 3 y puede transferor datos a 98.304 Mbits/seg, 196.608 Mbits/seg, y 393.216 Mbit/s, ie (12.288, 24.576 y 49.152MBytes / seg respectivamente). Estos modos de transferencia son comúnmente referenciados como S100, S200, y S400. La longitud del cable está limitada a 4.5 metros aunque pueden conectarse hasta 16 cables usando repetidores activos u otro tipo de dispositivo. FireWire 800 Es la implementación de Apple del estándar IEEE 1394b. Tiene un conector de A 9 pies. Esta nueva especificación permite ratas de transferencias de hasta 786.432 Mbit/seg con compatibilidad con Firewire 400. El estándar completo de IEEE 1394b permite conexiones hasta de 100 metros y tasas de transferencia de hasta 3.2 Gbit/seg. Fibre Channel 3 Existe una versión de 4 pines para laptops

El Canal de Fibra es una tecnología de red a velocidad de gigabit principalmente utilizada para redes de almacenamiento. l. A pesar de su nombre, la señalización del Canal de Fibra puede funcionar tanto sobre pares de cobre, como sobre cables de fibra óptica. El protocolo del Canal de Fibra (FCP) es el protocolo de interfaz de SCSI sobre Fibre Channel. Un enlace en el Canal de Fibra consiste en dos fibras unidireccionales que transmiten en direcciones opuestas. Cada fibra está unida a un puerto transmisor (TX) y a un puerto receptor (RX). Dependiendo de las conexiones entre los diferentes elementos, podemos distinguir tres topologías Fibre Channel principales: Punto a punto: Dos dispositivos se conectan el uno al otro directamente. Es la topología más simple, con conectividad limitada a dos elementos. Anillo arbitrado: En este diseño, todos los dispositivos están en un bucle o anillo, similar a una red token ring. El añadir o quitar un elemento del anillo hace que se interrumpa la actividad en el mismo. El fallo de un dispositivo hace que se interrumpa el anillo. Al igual que en las redes en amillo, existen concentradores de Fibre Channel que conectan múltiples dispositivos entre sí y que pueden puentar los dispositivos que han fallado. Un anillo también se puede hacer conectando cada puerto al siguiente elemento formando el anillo. Permite hasta 127 dispositivos en el anillo. Medio conmutado: Todos los dispositivos o bucles de dispositivos se conectan a conmutadores (switches) de Fibre Channel, conceptualmente similares a las modernas implementaciones ethernet. Los conmutadores controlan el estado del medio físico, proporcionando interconexiones optimizadas. Permite interconectar hasta 2 24 (16.777.216) dispositivos. Las implementaciones de Fibre Channel están disponibles a 1 Gbps, 2 Gbps y 4 Gbps. Un standard a 8 Gbps está en desarrollo. Un desarrollo a 10 Gbps ha sido ratificado, pero en este momento sólo se usa para interconectar switches. No existen todavía iniciadores ni dispositivos de destino a 10 Gbps basados en el estándar. Los productos basados en los estándar a 1, 2, 4 y 8 Gbps deben ser interoperables, y compatibles hacia atrás; el estándar a 10 Gbps, sin embargo, no será compatible hacia atrás con ninguna de las implementaciones más lentas. Ejercicios 1. Se desea transmitir vídeo con las siguientes características: cada imagen tiene 1024x1024 puntos (pixels), cada punto se representa por 3 bytes y se transmiten 24 imágenes por segundo. a) Qué capacidad de transmisión (ancho de banda), expresada en bytes por segundo, se necesita para esto? Puede expresarlo en MiBytes o KiBytes.

b) Si se está usando un bus paralelo sincrónico de 64 bits de datos, en el cual cada transacción toma 4 ciclos de reloj, Cuál debe ser la velocidad del reloj en MHz para soportar el ritmo de transmisión? c) Si se está usando un bus serial sincrónico, Cuál debe ser la velocidad del reloj, en MHz, para soportar el ritmo de transmisión? 2. Se está haciendo transmisión serial a 100.000 bps. Suponiendo que la señal viaja a la velocidad de la luz, cuánto mide un bit? Es decir, desde que se empieza a emitir un bit, hasta que se acaba de emitir, cuánto alcanza a avanzar la señal? a) Se tiene una fibra óptica intercontinental (10.000 Km a Europa) que puede transmitir a 1 Gigabit. La señal va a la velocidad de la luz. Si se transmite un paquete de 1 Megabit, qué porcentaje del cable ocupará el megabit? b) Nota: tome Megabit = 10 6 bits, y Gigabit = 10 3 Megabits. c) Se tiene un bus (bus A) paralelo de 32 bits, que funciona a una frecuencia de 33 MHz, y transmite cada dato en un ciclo de reloj; se tiene otro bus B de 64 bits y 66MHz. Cuántos ciclos de reloj debe gastar el bus B para transmitir cada dato para que su velocidad de transmisión (Bytes/segundo) sea la misma del bus A? 3. Supongamos los siguientes datos: Para transmitir voz digitalmente es necesario realizar 8000 muestreos por segundo de la onda de voz. Cada muestreo es de 8 bits (un número entre 0 y 255). Los muestreos se envían serialmente. El TiVo es un nuevo dispositivo con la misma funcionalidad de un VHS pero almacena la información en un disco duro. El TiVo puede grabar en tiempo real, lo cual permite que esté, al mismo tiempo, grabando el programa y reproduciéndolo solo que con un desfase en el tiempo. De esta manera, es posible activar el TiVo y alejarse del televisor mientras se está emitiendo un programa, para retomar el programa en el punto en que uno se encontraba antes de alejarse. Una transmisión digital de televisión envía 24 imágenes/seg., cada imagen tiene 1024x1024 pixels y puede representar 16 Mega colores. La transmisión se efectúa serialmente. En una típica conversación telefónica con Pedro el escamoso circulan 4800 KiBytes por la línea. Si usted está viendo televisión, y le llega una típica llamada de Pedro el escamoso, De cuánto espacio de debe disponer en el disco duro de su TiVo con el fin de que no se pierda nada del programa? Expréselo en MBytes. 4. El USB es un bus serial que, entre otras características, permite la conexión simultánea de varios dispositivos al mismo bus.

a) Sabiendo que el reloj de transmisión del bus USB oscila a una frecuencia de 12 MHZ, Cuál es el ancho de banda teórico de un bus USB? (Expréselo en Mega Bytes / seg) b) Un bus ULTRA SCSI 2 ofrece un ancho de banda teórico de 80MB/seg con un ancho del bus de 16 bits. A qué frecuencia oscila el reloj del Bus? c) En una teleconferencia se transmite voz y video simultáneamente hacia un auditorio. Para transmitir voz en formato digital, es necesario tomar 8000 muestreos por segundo de la onda de voz. Cada muestreo mide 8 bits. Para una transmisión de video de baja calidad se requiere el envío de 10 imágenes por segundo. Cada imagen es de 800x 600 pixels y cada pixel se representa en 1 byte. Cuántas teleconferencias simultáneas se pueden transmitir a través de un bus USB y cuántas a través de un bus ULTRA SCSI 2? 5. Se tiene un disco duro con 100 sectores por pista, cada uno de 512 bytes. El disco gira a 3600 RPM (Revoluciones Por Minuto). A la cabeza de lectura le toma 3 ms (milisegundos) pasar de una pista a la siguiente. El disco se está leyendo continuamente (un sector tras otro y una pista tras otra). a) Cuántos bytes por segundo está generando el disco? b) Se tiene un bus paralelo de 8 bits y con una frecuencia de reloj de 12 MHz. Cada transacción de bus toma 4 ciclos de reloj. Cuál es su ancho de banda (expresado en bytes por segundo)? c) Puede el bus de la parte b transportar la información generada por el disco de la parte 1 sin rezagarse o perder información? Explique su respuesta, arguméntela y discútala. 6. Se tiene una memoria cuyo tiempo de lectura es 10 ns (nano segundos). La memoria se conecta a un bus en el cual todas las transacciones toman 5 ciclo de reloj Cuál es la frecuencia máxima del reloj para que la memoria pueda funcionar correctamente en ese computador? 7. Un bus de 32 bits trabaja a 100 Mhz, cada operación de memoria requiere 2 ciclos de reloj. Todas las instrucciones del computador ocupan 4 bytes y todos los operandos de memoria son de 4 bytes. Además, se sabe que en promedio el 25% de las instrucciones leen un dato de memoria. En promedio, cuántas instrucciones por segundo puede ejecutar esta máquina? Nota: desprecie el tiempo de procesamiento; tenga en cuenta solo el tiempo de lectura de instrucciones y datos. 8. Un bus ULTRA SCSI 2 es un bus paralelo con 16 líneas de datos y con un ancho de banda de 80 millones de Bytes/seg. a) Cuál es la frecuencia del reloj del Bus? b) En una teleconferencia se transmite voz y video al tiempo. La voz con calidad telefónica, y el video a 10 imágenes por segundo, cada una de 800x600 pixels (cada pixel ocupa 1 byte). Cuántas teleconferencias simultáneas se pueden transmitir a través de un bus ULTRA SCSI 2?

Solución Ejercicios 3. Se desea transmitir vídeo con las siguientes características: cada imagen tiene 1024x1024 puntos (pixels), cada punto se representa por 3 bytes y se transmiten 24 imágenes por segundo. d) Qué capacidad de transmisión (ancho de banda), expresada en bytes por segundo, se necesita para esto? Puede expresarlo en MiBytes o KiBytes. e) Si se está usando un bus paralelo sincrónico de 64 bits de datos, en el cual cada transacción toma 4 ciclos de reloj, Cuál debe ser la velocidad del reloj en MHz para soportar el ritmo de transmisión? f) Si se está usando un bus serial sincrónico, Cuál debe ser la velocidad del reloj, en MHz, para soportar el ritmo de transmisión? Ancho de Banda: 1024*1024*3*24 = 75.497.472 bytes = 72 MiB/ seg Velocidad de Reloj: Regla de tres Cada 4 ciclos 8 Bytes X 75.497.472 X = 37.748.736 Ciclos = 37.7 MHZ Velocidad Bus Serial: Cada 1 ciclo1 X 1 Bit 75.497.472 x 8 bits X = 75497472 * 8 = 603.979.776 Hz = 603.9 MHz 3. Se está haciendo transmisión serial a 100.000 bps. Suponiendo que la señal viaja a la velocidad de la luz, cuánto mide un bit? Es decir, desde que se empieza a emitir un bit, hasta que se acaba de emitir, cuánto alcanza a avanzar la señal? Longitud de un bit: 100.000bps 1 bit toma: 1 / 100000 seg A la velocidad de la luz avanza: 300000 km/seg / 100000 = 3 Km d) Se tiene una fibra óptica intercontinental (10.000 Km a Europa) que puede transmitir a 1 Gb/seg (Gigabit). La señal va a la velocidad de la luz. Si se transmite un paquete de 1 Mb, qué porcentaje del cable ocupará el megabit?

Nota: tome Megabit = 10 6 bits, y Gigabit = 10 3 Megabits. Cuánto toma transmitir el Mb? Regla de tres: 1 Seg X 10 6 bits 10 3 bits X = 10-3 seg En ese tiempo la luz avanza 300000 km/seg * 10-3 seg = 3000 Km = 30% del cabler e) Se tiene un bus (bus A) paralelo de 32 bits, que funciona a una frecuencia de 33 MHz, y transmite cada dato en un ciclo de reloj; se tiene otro bus B de 64 bits y 66MHz. Cuántos ciclos de reloj debe gastar el bus B para transmitir cada dato para que su velocidad de transmisión (Bytes/segundo) sea la misma del bus A? Velocidad Bus A: 4 bytes * 33.000.000 = 132.000.000 bytes/seg 8 Bytes * 66.000.000 / X (ciclos/tran) = 132.000.000 bytes/seg X = 4 ciclos / transacción 4. Supongamos los siguientes datos: Para transmitir voz digitalmente es necesario realizar 8000 muestreos por segundo de la onda de voz. Cada muestreo es de 8 bits (un número entre 0 y 255). Los muestreos se envían serialmente. El TiVo es un nuevo dispositivo con la misma funcionalidad de un VHS pero almacena la información en un disco duro. El TiVo puede grabar en tiempo real, lo cual permite que esté, al mismo tiempo, grabando el programa y reproduciéndolo solo que con un desfase en el tiempo. De esta manera, es posible activar el TiVo y alejarse del televisor mientras se está emitiendo un programa, para retomar el programa en el punto en que uno se encontraba antes de alejarse. Una transmisión digital de televisión envía 24 imágenes/seg., cada imagen tiene 1024x1024 pixels y puede representar 16 Mega colores. La transmisión se efectúa serialmente. En una típica conversación telefónica con Pedro el escamoso circulan 4800 Kbytes por la línea. Si usted está viendo televisión, y le llega una típica llamada de Pedro el escamoso, De cuánto espacio de debe disponer en el disco duro de su TiVo con el fin de que no se pierda nada del programa? Expréselo en MBytes.

Ancho Banda requerido para Voz: 8000 * 8 = 64000 bps Duración de la llamada : 4800 * 1024 * 8 / 64000 = 614.4 segundos Ancho Banda Video: 24 * 1024 * 1024 * 3 = 75.497.472 bytes/seg Espacio requerido : 75.497.472 bytes/seg * 614.4 seg = 46.385.646.796,8 = 43.2GB 5. El USB es un bus serial que, entre otras características, permite la conexión simultánea de varios dispositivos al mismo bus. d) Sabiendo que el reloj de transmisión del bus USB oscila a una frecuencia de 12 MHZ, Cuál es el ancho de banda teórico de un bus USB? (Expréselo en Mega Bytes / seg) e) Un bus ULTRA SCSI 2 ofrece un ancho de banda teórico de 80MB/seg con un ancho del bus de 16 bits. A qué frecuencia oscila el reloj del Bus? f) En una teleconferencia se transmite voz y video simultáneamente hacia un auditorio. Para transmitir voz en formato digital, es necesario tomar 8000 muestreos por segundo de la onda de voz. Cada muestreo mide 8 bits. Para una transmisión de video de baja calidad se requiere el envío de 10 imágenes por segundo. Cada imagen es de 800x 600 pixels y cada pixel se representa en 1 byte. Cuántas teleconferencias simultáneas se pueden transmitir a través de un bus USB y cuántas a través de un bus ULTRA SCSI 2? 12.000.000 ciclos/seg * 1bit / ciclo = 12.000.000 bits / seg = 11.44 Mibits/seg Ancho Banda = 80 * 1024 * 1024 * 8 = 671.088.640 bits/seg En cada ciclo se envían 16 bits se requieren entonces 671.088.640 / 16 = 41.943.040 Hz 5. Se tiene un disco duro con 100 sectores por pista, cada uno de 512 bytes. El disco gira a 3600 RPM (Revoluciones Por Minuto). A la cabeza de lectura le toma 3 ms (milisegundos) pasar de una pista a la siguiente. El disco se está leyendo continuamente (un sector tras otro y una pista tras otra). d) Cuántos bytes por segundo está generando el disco? e) Se tiene un bus paralelo de 8 bits y con una frecuencia de reloj de 12 MHz. Cada transacción de bus toma 4 ciclos de reloj. Cuál es su ancho de banda (expresado en bytes por segundo)? f) Puede el bus de la parte b transportar la información generada por el disco de la parte 1 sin rezagarse o perder información? Explique su respuesta, arguméntela y discútala. T Rotación = 60 / 3600 = 0.0167 seg

a) T Lectura Total = 0.003 + 0.0167 seg = 0.0197 seg Información de un track = 512 * 100 sectores = 51200 bytes/sector AB = 512*100 / 0.0197 seg = 2.598.984,7 Bytes / Seg = 20791877,6 bits/seg c) Transmite 8 bits cada 4 ciclos de reloj 12.000.000 / 4 = 3.000.000 transferencia por seg AB = 3.000.000 * 8 = 24.000.000 Bits/seg 8. Se tiene una memoria cuyo tiempo de lectura es 10 ns (nano segundos). La memoria se conecta a un bus en el cual todas las transacciones toman 5 ciclo de reloj Cuál es la frecuencia máxima del reloj para que la memoria pueda funcionar correctamente en ese computador? 10 ns == > 1 / 10ns = 100.000.000 lecturas / seg Se requieren entonces 500.000.000 ciclos / seg para poder responder al procesador 9. Un bus de 32 bits trabaja a 100 Mhz, cada operación de memoria requiere 2 ciclos de reloj. Todas las instrucciones del computador ocupan 4 bytes y todos los operandos de memoria son de 4 bytes. Además, se sabe que en promedio el 25% de las instrucciones leen un dato de memoria. En promedio, cuántas instrucciones por segundo puede ejecutar esta máquina? Nota: desprecie el tiempo de procesamiento; tenga en cuenta solo el tiempo de lectura de instrucciones y datos. 10. Un bus ULTRA SCSI 2 es un bus paralelo con 16 líneas de datos y con un ancho de banda de 80 millones de Bytes/seg. d) Cuál es la frecuencia del reloj del Bus? e) En una teleconferencia se transmite voz y video al tiempo. La voz con calidad telefónica, y el video a 10 imágenes por segundo, cada una de 800x600 pixels (cada pixel ocupa 1 byte). Cuántas teleconferencias simultáneas se pueden transmitir a través de un bus ULTRA SCSI 2?