1. ¿QUÉ SON RANURAS DE EXPANSIÓN? Son ranuras ubicadas

RANURAS (SLOTS) DE EXPANSIÓN.
1. ¿QUÉ SON RANURAS DE EXPANSIÓN?
Son ranuras ubicadas dentro de la consola de una computadora, diseñadas para contener
tarjetas de expansión y conectarlas al bus del sistema. La mayoría de los equipos
informáticos personales tiene entre 3 y 8 ranuras de expansión (en inglés, slots). Estas
ofrecen un medio para añadir características nuevas o mejoradas al sistema, así como
también memoria.
Los slots están compuestos por conectores de plástico con contactos eléctricos que permiten
introducir distintas tarjetas de expansión para ampliar las funcionalidades del ordenador
(tarjetas de vídeo, de sonido, de red, etc.). Las tarjetas de expansión, por una parte liberan a
la CPU de trabajo (entrada y salida de datos, etc.) y por otra permiten al usuario disponer,
completar o mejorar algunas características principales del ordenador (sonido, video, etc.) o
incluir accesorios nuevos (sintonizadora de TV, módem, red local, etc.).
El intercambio de información entre las tarjetas de expansión y el sistema, se realiza a través
de las ranuras de expansión de la tarjeta madre (conectores alargados que se encuentran
soldados a la placa base); es allí donde se conectan las tarjetas de expansión a los buses del
sistema (Un bus es un subsistema que transfiere datos o electricidad entre componentes del
ordenador).
2. TIPOS DE RANURAS DE EXPANSIÓN.
Cada ranura es compatible con uno o más estándares de buses. Comúnmente los buses
disponibles incluyen: ISA (Industry Standard Architecture), EISA (extended ISA), MCA (Micro
Channel Architecture), VESA (Video Electronic Standards Association), PCI (Peripheral
Component Interconnect), y AGP (Advanced Graphics Port).
2.1 ISA (Industry Standard Architecture).
Son las más antiguas, aunque hoy en día casi no se utilizan, sin embargo algunas tarjetas
madres las incorporan para insertar dispositivos antiguos. Este slot fue reemplazado desde el
año 2000 por PCI. Los componentes diseñados para ISA eran muy grandes y fueron de los
primeros slots en usarse en los ordenadores personales. Hoy en día no se fabrican estas
ranuras de expansión, fue hasta los modelos de los primeros Pentium III que se incluyeron
este tipo de puertos.
Las ranuras de expansión ISA tienen su origen en las computadoras IBM. Esta compañía
comienza a implementar 5 slots de 8 bits en el modelo 5150 de la serie PC, una de las
primeras microcomputadoras fabricadas por IBM, pues anteriormente sólo fabricaban
Mainframes y minicomputadoras. Esto fue alrededor del año 1980. Posteriormente, en el año
de 1983, el modelo 5160 de la serie PC XT incluyen 8 puertos de 8 bits con Bus ISA; es con
este ordenador que los slots ISA empiezan a ser reconocidos mundialmente.
ISA fue ampliado a un canal de 16 bits en 1984, cuando IBM lanzó al mercado el PC/AT.
Estas máquinas además de empezar a utilizar procesadores Intel 80286, contenían 8 ranuras
de expansión, 2 de las cuales seguían siendo ISA de 8 bits, y las 6 restantes eran ISA de 16
bits.
El slot de expansión del XT, de 8 bits, consta de 62 terminales en un conector hembra, 31
por cada cara. La cara A es la de los componentes; por la B sólo hay pistas. Viendo las
tarjetas por arriba (por la cara de componentes) y con los conectores exteriores a la derecha,
la numeración comienza de derecha a izquierda. Su ancho de bus de datos es de 8 bits y su
velocidad de bus es de 4.77 Mhz. Físicamente este slots esta compuesto por una sola pieza
corta y de color negro.
En los AT el slot de 16 bits consta de 36 terminales más, distribuidos en grupos de 18 en dos
nuevas caras (C y D). La mayoría de las máquinas AT poseen slots de 8 y 16 bits, aunque lo
ideal sería que todos fueran de 16 (en los de 16 bits se pueden insertar también tarjetas de 8
bits, dejando la otra mitad al aire). Su ancho de bus de datos es de 16 bits y su velocidad de
bus es de 8 Mhz. Este slots es compatible con su antecesor de 8 bits. Físicamente este slots
esta compuesto por dos piezas una corta y otra mas larga de color negro.
SLOT ISA 8 BITS.
SLOT ISA 16 BITS.
2.2 MCA (Micro-Channel Architecture).
Fue un bus paralelo de 16 ó 32 bits creado por IBM en la década de los 80’s para usar en sus
nuevas computadoras PS/2. Esta arquitectura fue creada por un ingeniero de IBM de nombre
Chet Heath. Primeramente fue introducida en la serie de computadoras PS/” en 1987; y
lentamente se extendió a la línea entera de computadoras de la compañía. Por un tiempo,
MCA podía encontrarse en PS/2, RS/6000, AS/400 y en algunos mainframes de la serie
System/370. Sin embargo, la mayoría de esos sistemas fue rediseñado posteriormente para
incorporar PCI. MCA no fue muy usada en los nuevos diseños.
MCA fue primeramente un bus de 32 bits, pero el sistema también soportaba 16 bits, un
modo diseñado para aminorar el costo de los conectores y la lógica de las máquinas basadas
en Intel como la IBM PS/2.
La situación nunca fue simple, esto debido a que ambas versiones (la de 16 bits y la de 32
bits) inicialmente tenían un número adicional de conectores para tarjetas de memoria las
cuales resultaban un gran número de tarjetas incompatibles para añadir al bus de la
memoria. Es por esto que la memoria fue movida al bus local del CPU, pudiéndose eliminar el
problema.
¿Por qué MCA no fue adoptada ampliamente?
Aunque MCA fue superior a ISA en mejoras técnicas, no fue introducida y comercializada
apropiadamente por IBM. La implementación en sus productos fue limitada a una porción de
las computadoras IBM, de los servidores Midrange y del hardware de los Mainframes como
Apricot, Tandy y Olivatti, haciendo de las máquinas con MCA sólo una parte pequeña de su
producción en vez de una línea entera. MCA no era compatible con ISA, por lo que las
tarjetas anteriores no podían ser usadas con esta arquitectura.
Esto significaba que si el MCA se convertía en un Standard único para computadoras, las
millones de tarjetas ISA existentes no podían ser usadas en maquinas MCA. La carencia de
portabilidad era el primer problema cuando los usuarios actualizaban sus máquinas, pues la
mayoría de las tarjetas permanecían en el sistema viejo. De esta forma, dos estándares
existentes en el mercado forzaron la industria para dividir sus recursos del desarrollo entre
ISA y el MCA. A diferencia de ISA, el desarrollo de las tarjetas MCA fue dejado por parte de
IBM a los terceros, es por esto que el mercado nunca avanzó. Por lo tanto, la mayoría de las
tarjetas del MCA eran simplemente diseños modificados de ISA sin más función. Además, con
ISA y el MCA compitiendo, los reveladores de la tarjeta tuvieron que crear a menudo un
sistema único de los conductores de software para cada bus. Entonces obligaron a los
vendedores del sistema operativo a llevar ambos sistemas.
Las tarjetas del MCA entonces fueron vendidas solamente para un número comparativamente
más pequeño de las máquinas del MCA. Como se deben recuperar los costos de las tarjetas
con las ventas, el mercado era pequeño y tenía precios altos.
A principio de los años 90, la IBM sustituyó sistemas del MCA por los sistemas estándares del
PCI usando una solución de la canalización vertical de MCA/PCI. Esto proporcionó una
trayectoria de la transición para sus clientes del MCA. La generación siguiente de los sistemas
de la IBM era PCI solamente. Los clientes podían permanecer con la IBM o emigrar a otras
marcas de fábrica para las ventas futuras.
El MCA no fue tomado en cuentas en gran parte por los fabricantes de PC, excepto por la
IBM que produjo 15 millones de computadoras. MCA desapareció unos años después de la
introducción del PCI que proporcionó funcionalidad muy similar.
Comparación entre ISA y MCA.
2.3 EISA (Extended ISA).
Es un bus estándar para las computadoras compatibles de la IBM. Fue anunciada en finales
de 1988 por los vendedores de clones de PC (denominado "The gang of nine", conformada
por AST Research, Compaq Computer, Epson, Hewlett-Packard, NEC, Olivetti, Tandy, WYSE,
y Zenith Data Systems.) como un competidor de la arquitectura propietaria de IBM Micro
Channel (MCA) en su serie PS/2.
Este bus es, tal y como nos indica su nombre, es una extensión del primitivo bus ISA o AT.
Tal y como hacía el MCA, su bus de direcciones era de 32 bits basándose en la idea de
controlar un bus desde el microprocesador. Mantuvo la compatibilidad con las tarjetas de
expansión de su antecesor ISA, motivo por el cual tuvo que adoptar la velocidad de éste
(8.33 MHz).
EISA amplía la arquitectura del bus de ISA a 32 bits y permite que más de una CPU comparta
el bus. El bus master soporta un enlace que proporcionar el acceso a 4 GB de la memoria. A
diferencia de MCA, EISA puede aceptar a viejas tarjetas ISA ya que las líneas y las ranuras
para EISA son un subconjunto de ISA.
Aunque algo es inferior a MCA, EISA fue favorecido mucho por los fabricantes debido a la
naturaleza propietaria del MCA, y la IBM produjo máquinas que la apoyaban. Era algo
costoso poner en ejecución (sin embargo no tanto como el MCA), así que nunca llegó a ser
particularmente popular en las PC desktops. Sin embargo, era razonablemente acertada en el
mercado del servidor, tales como pues fue satisfecha mejor a las tareas anchura de bandaintensivas (el acceso del disco y establecimiento de una red). La mayoría de las tarjetas de
EISA producidas eran SCSI o tarjetas de la red.
Una de las ventajas que presentaba fue la de que era un sistema abierto, cantidad de
compañías contribuyeron a su desarrollo. Fue el primer bus a poder operar con sistemas de
multiproceso (integrar al sistema varios buses dentro del sistema, cada uno con su
procesador). Al igual que al MCA, incorporó un chip, el ISP Sistema Periférico Integrado,
encargado de controlar el tráfico de datos señalando prioridades para cada posible punto de
colisión o de bloqueo mediante reglas de control de la especificación EISA.
Slot EISA.
2.4 VLB (VESA Local Bus).
A pesar de los avances realizados por los slots ISA, las necesidades de las personas seguían
creciendo. Por un lado, la creación de los procesadores Intel 80486 y por otro la invasión en
el mercado de los sistemas gráficos como Windows hicieron necesario la aparición de un
nuevo tipo de bus (y por tanto de ranuras de expansión) que estuviesen a la altura de estos
hitos.
Al manejarse gráficos en color se producían grandes cuellos de botella al pasar del
procesador al bus ISA (el 80486 funcionaba a 33 Mhz y el bus ISA a 8.33 Mhz). La solución
era enlazar el adaptador gráfico y otros periféricos seleccionados directamente al
microprocesador. Es aquí donde surgen los buses locales. Fue VESA (Video Electronics
Standards Association, un organismo de estandarización de dispositivos de vídeo) quién
presentó el primer tipo de bus local. Se le llamó VESA LOCAL BUS (VLB). Este tipo de bus
revolucionó el mercado ya que permitía una velocidad de 33 Mhz pudiéndose alcanzar una
máxima de 50 Mhz y su ancho de banda era de 32 bits (aunque en su especificación 2.0 se
alcanzan los 64 bits).
Es un modelo de vida efímera. 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. 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.
Este slot es compatible con su antecesor de 8 bits y 16 bits. Físicamente esta compuesto por
tres piezas dos de estas, iguales a los slots de su antecesora de 16 bits de color negro y una
nueva pieza adicional de color marrón. Hoy en día VLB es obsoleto para nuevos sistemas,
incluso las tarjetas madres posteriores a 486 usaban PCI, y todos los Pentiums también.
SLOT VLB.
2.5 PCI Express.
El PCI Express fue introducido para superar las limitaciones del bus PCI original. Desarrollado
y lanzado por Intel hace más de una década, el bus PCI original opera a 33MHz y 32 bits con
un pico teórico de ancho de banda de 132 MB por segundo. Usaba una topología de bus
compartida – el ancho de banda del bus es compartido a través de múltiples dispositivos –
para establecer comunicación entre los diferentes dispositivos del bus. A medida que los
dispositivos evolucionaron, nuevos dispositivos con una mayor demanda del ancho de banda
comenzaron a desplazar a otros dispositivos en el mismo bus compartido. Para proporcionar
el ancho de banda requerido por estos dispositivos modernos, fue desarrollado el PCI Express
por un consorcio industrial de PC y vendedores periféricos que comenzaron a distribuirlo en
computadoras de escritorio estándar en 2004. Para ese entonces, la mayoría de las máquinas
de escritorio, de principales vendedores, incluían al menos una ranura PCI Express.
El avance más notable de PCI Express sobre PCI es su tecnología punto a punto de la
topología del bus. El bus compartido usado para PCI es reemplazado por un interruptor
compartido, el cual proporciona a cada dispositivo un acceso directo al bus. Y a diferencia de
PCI que divide el ancho de banda entre los dispositivos del bus, PCI Express proporciona a
cada dispositivo con su propia línea de datos. Los datos son enviados en paquetes a través
de pares de señales de transmisión y recepción llamadas líneas, que permiten 250 MB/s de
ancho de banda por dirección, por línea. Líneas múltiples pueden agruparse en ancho de
líneas x1 (“por uno”), x2, x4, x8, x12, x16, y x32 para incrementar el ancho de banda de la
ranura.
PCI Express mantiene la compatibilidad de software con el PCI tradicional, pero reemplaza el
bus físico con un bus serial de alta velocidad (2.5 Gb/s). Debido a este cambio de
arquitectura, los conectores por sí mismos no son compatibles. Sin embargo, durante la
transición de PCI a PCI Express, la mayoría de las tarjetas madre proporcionarán una
combinación de conectores PCI y PCI Express. Dispositivos con conexiones más pequeñas
pueden conectarse a ranuras más grandes en las tarjetas madre, mejorando la
compatibilidad y flexibilidad del hardware. Sin embargo, no puede soportarse una conexión
con conectores de menor tamaño.
La compatibilidad de software también es asegurada por la especificación de PCI Express. La
programación y configuración de los dispositivos PCI Express se mantienen sin cambio
respecto a PCI tradicional. Durante la secuencia de inicio, el sistema operativo puede
descubrir todos los dispositivos PCI Express presentes y destinar después recursos del
sistema como lo es la memoria, espacio de E/S, e interrupciones para crear un ambiente de
sistema óptimo. Y debido a que la capa física de PCI Express es transparente para el
software de aplicación, los programas originalmente escritos para dispositivos PCI pueden
ejecutarse sin cambios en los dispositivos PCI Express que tienen la misma funcionalidad,
adicionalmente, los dispositivos PCI y PCI Express pueden utilizarse simultáneamente en el
mismo sistema. Esta característica de compatibilidad del software PCI Express con PCI es
crítica para preservar inversiones de software tanto de vendedores como de usuarios.
Slots de PCI Express.
2.6 PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association).
La adición de nuevos elementos a una portátil le agrega peso y ocupa espacio. Para resolver
este problema la Asociación Internacional de Memoria para Computadoras Personales
(PCMCIA) ha diseñado la tarjeta PC, para agregar nuevos elementos a las computadoras
portátiles. A las tarjetas PC también se le llama la tarjeta PMCIA Una tarjeta PC le permite
agregar nuevos elementos como estos a su portátil: Módem, la capacidad de las Redes,
espacio adicional del disco duro, sonido con calidad digital.
Se puede insertar una tarjeta PC dentro de una ranura PC. Las mayorías de las computadoras
portátiles poseen dos receptáculos que aceptan tarjetas PC. Esto le permite insertar: Dos
tarjetas tipo I, ó dos tarjetas tipo II, ó una tarjeta tipo III.
Los Tipos de Tarjetas PC.
Tipo I: De 3,3 mm de espesor, esta tarjeta PC se utiliza para agregar memoria a la portátil.
Tipo II: De 5,0 mm de espesor esta tarjeta PC se utiliza para agregar a la portátil capacidad
de módem, capacidades de red o sonido de calidad digital.
Tipo III: De 10,5 mm de espesor, esta tarjeta PC se utiliza para agregar dispositivos más
grandes tales como unidades de disco duro removibles.
Algunas tarjetas PC contienen funciones múltiples. Una tarjeta PC simple puede brindar, por
ejemplo calidad de sonido digital y capacidades para módem.
Las tarjetas Tipo I en un inicio fueron usadas para agregar memoria, pero están siendo
reemplazadas por las nuevas tarjetas de memoria Flash (en tamaño Tipo II) que permiten
almacenar imágenes de una cámara digital, estas tarjetas se pueden insertar en una portátil
para hacer la transferencia de datos más fácil.
La mayoría de las PC Cards son de tamaño Tipo II, los dispositivos más populares son los
módems y las tarjetas de red. Las tarjetas del Tipo II son usadas también como una interfase
para periféricos externos, estas tarjetas están conectadas a un cable, simplemente se inserta
la tarjeta a la portátil para establecer la conexión. Los adaptadores Ethernet Tipo II también
están disponibles permitiendo la interfase con una infraestructura corporativa más fácil.
La primera interfase PCMCIA (aun en uso) tiene un bus de datos de E/S de 16 bits. Conforme
la tecnología avanzó PCMCIA desarrollo una interfase de 32 bits llamada CardBus. Las
tarjetas que no son CardBus trabajan en un slot de 32 bits, pero no pueden tomar ventaja de
los beneficios de la nueva interfase. La tarjeta CardBus provee un mejor almacenamiento de
energía y corre a 3.3 voltios en lugar de 5 voltios si se usa una tarjeta de 16 bits. Las tarjetas
de 16 bits corren a 8 MHz con un ancho de banda de 20 a 30 Mb/s, en tanto que las CardBus
operan a 33 MHz con 400 a 600 Mb/s de ancho de banda.
Slots PCMCIA.
Tarjetas PC.
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