Bus PCMCIA
Bus PCMCIA PCMCIA (Personal Computer Memory Card lnternational Association; Asociación Internacional de Tarjetas de Memoria para Ordenadores Personales) es una asociación con más de 575 fabricantes que ha creado un estándar para tarjetas de entradakalida de pequeño tamaño (como una tarjeta de crédito), tales como discos duros, módem, fax, conectores SCSI. Por tanto, la especificación PCMCIA está al mismo nivel que las ranuras de expansión ISA, ElSA o MCA y con ellas ha de luchar. En realidad, todavía no existe una confrontación directa entre ellas, pues por ahora el estándar PCMCIA se ha centrado únicamente en los portátiles y no en los ordenadores de sobremesa, pero también se podría utilizar en dichos ordenadores de sobremesa.
Sumario
Creación de la asociación PCMCIA
Cuando se creó la asociación PCMCIA, en 1989, su objetivo era crear estándares hardware y software para la conexión entre tarjetas de memoria removibles y sus receptáculos. En esta época, la PCMCIA y su especificación sólo se ocupaban de tarjetas de memoria removibles de uso general. En los años posteriores PCMCIA ha incluido definiciones para todos los periféricos que se conectan habitualmente en un PC.
El propósito final de PCMCIA es permitir al usuario conectar y desconectar fácilmente las tarjetas de su portátil, así como cambiar las funciones y características en un instante, sin importar el fabricante y el tipo de portátil. Las tarjetas PCMCIA actuales incluyen tarjetas de memoria (SRAM, DRAM, ROM, memoria flash, etc.), discos duros, dispositivos de comunicaciones (módem, fax, comunicación inalámbrica), adaptadores LAN (Ethernet y Token Ring), conectadores SCSI, tarjetas de sonido, puertos serie RS-232-C, etc.
Los beneficios de las Tarjetas PCMClA
- Tamaño pequeño.
- Inserción de conexión sencilla.
- Alto rendimiento.
- Independencia del host.
- Tecnología de Ejecución en el Lugar (XIP).
- Intercambio Rápido.
- La tecnología PCMCIA coloca a los poderosos periféricos en la palma de su mano literalmente.
- Estas tarjetas clasificadas son un enlace para las computadoras portátiles con el mundo exterior.
Estándares PCMCIA
La norma PCMCIA especifica un dispositivo removible que mide 2.126'. x 3.37'(5.4 x 8.6 cm). Básicamente, ese es el tamaño de tres tarjetas de créditos amontonadas. Las tarjetas PCMCIA tienen asignaciones de 68 números de identificación personal, e interconexión con buses tanto de 8 como de 16 bits. También soportan puerto físico de hasta 64 MB de memoria.
Las tarjetas PCMCIA le dan una capacidad de expansión universal para laptops, y pueden soportar una variedad de funciones incluyendo fax en radio y en líneas de cables y capacidades de módem, almacenamiento masivo y extensión de memoria.
Ranuras PCMClA
Hay tres tipos de ranuras PCMCIA, y pronto llegará una cuarta. Estas ranuras son identificadas por el espesor de las tarjetas que se adapta en ellas. Todos los tipos son compatibles inversamente.
Tarjetas del Tipo 1: Son de 3.3 mm de espesor. Son usadas principalmente en Asistentes Personales Digitales (PDAs) y dispositivos portátiles como RAM, FLASH memory, memoria de sólo lectura electrónicamente programable (EEPROM), y memoria programable una vez (OTP).
Elementos de Arquitectura y Seguridad Informática Tarjetas del Tipo II: Son de 5 mm de espesor y tienen totalmente capacidad 110. Las puede usar para ampliación de memoria o para aspectos 110 en modems, conexiones de red y comunicaciones.
'Tarjetas del Tipo III: Miden 10.5 mm de espesor. Están diseñadas principalmente para unidades duras removibles y dispositivos de radiocomunicación que requieren un mayor tamaño. También pueden ser usadas para almacenamiento de memoria.
Tarjetas del Tipo IV: Aún no han sido ratificadas por el consorcio PCMCIA. El tamaño exacto se espera que sea de 18 mm de espesor. Las tarjetas del tipo IV se usarán para unidades duras de gran capacidad.
Forma de trabajar las tarjetas PCMCIA
La norma PCMCIA define seis estándares fundamentales de hardware y software: para la tarjeta misma, la interconexión conectorladaptador, servicios de conector, servicios de tarjeta, la estructura de información de tarjeta (CIS) y el software.
La tarjeta PCMCIA se conecta en un conectorladaptador host en el tablero matriz de la computadora o conectado a su luz de expansión. El lado del conector tiene la interconexión estándar de 68 agujas para la tarjeta. El lado adaptador traduce las señales de interconexión PCMCIA para comparar los estándares del bus de la computadora.
Socket Services ("Servicios de Conector") se refiere a la interconexión de software entre la tarjeta, el conector y el adaptador al bus de la computadora. La interconexión estándar de los Servicios de Conector, es lo que permite el uso de cualquier tarjeta PCMCIA en cualquier PC equipada con un conectorladaptador.
La interface programadora para PCMCIA es llamado servicios de tarjeta. Envía las señales para enlazar los servicios de conector al sistema operador de PCs y hardware. Los servicios de tarjetas pueden ser ejecutados, ya sea como un programa de instrucciones periféricas, o en el sistema operacional como lo es IBM DOS 6.0. La estructura de información de tarjeta (CIS) contiene información sobre las funciones de la tarjeta, su tamaño, sus necesidades eléctricas, etc. Al ser insertada la tarjeta, pasa esa información identificadora al sistema host. El sistema software lee los datos CIS en la inserción, instala los circuitos de instrucciones adecuados, notifica los recursos de sistema relevantes y pone las iniciales a la tarjeta para que esté disponible para ser usada por el host.
Las tarjetas PCMCIA son dispositivos móviles en los que no sólo es importante un tamaño pequeño y un peso ligero, sino que existen otros factores fundamentales como la potencia consumida y las técnicas empleadas para proteger un producto móvil. Y en estas cuestiones las tarjetas PCMCIA responden a la perfección. La mayoría.de las tarjetas PCMCIA se pueden desconectar cuando no están en uso, de forma que consuman apenas 0.1 watios. Casi todas las tarjetas de memoria flash (memoria grabable y no volátil) son dispositivos de 12 voltios, pero actualmente están apareciendo tarjetas de 5 voltios que reducirán dramáticamente la potencia consumida.
Las tarjetas PCMClA también son resistentes a los problemas inherentes a los dispositivos móviles. Si se cae una tarjeta PCMCIA al suelo, sufrirá pocos o ningún daño. Por ejemplo, la mayoría de los discos duros PCMCIA pueden sufrir golpes de cientos de g's, mientras que los discos duros normales apenas aguantan un choque de 1OOg.
Características físicas
Todos los tipos de PC Card usan el mismo conector de 68 pines donde los contactos están ordenados en dos hileras paralelas de 34 pines. Las tarjetas tienen medidas standard, así como está estandarizado la posición del switch de protección de escritura ( si lo tiene ) y de la batería (si la necesita ). La batería se recomienda colocarla con el terminal positivo hacia fuera. Para la correcta alimentación de las tarjetas, las conexiones de alimentación y de tierra son más largas (3.6 mm ) que el resto de las señales ( 3.2 mm ). La interface para tarjeta de memoria se convirtió en ranura PCMCIA tipol. Una ranura tipol es de 3.3 milímetros de espesor, con un conector para 68 patas. La mayor parte de las tarjetas tipo 1, son de memoria, ya sea RAM normal o tarjetas de memoria especiales que incluyen un programa( Ej: lotus 1-2-3 y Word Perfect existen disponibles en este tipo de tarjetas). La necesidad de un módem interno, condujo a la ranura tipo II. Al desarrollar la ranura tipo II, se desarrollo un componente standard para programas llamado Card Services y Socket Servises ( Servicios de Tarjetas y Servicios de Receptáculo). Las tarjetas tipo II pueden diseñarse para funcionar como un objeto que se coloca directamente en espacio de direcciones de la memoria de la PC.
Si compra un programa en una tarjeta tipo I como el caso citado de WP, la PC tendría que copiar los datos de la tarjeta tipo I a la memoria de la PC antes de poder correr el programa contenido en la tarjeta. Eso toma tiempo y usa algo de la memoria de la PC, con los de tipo II, no es necesario, con lo cual el arranque es mas rápido y aumenta la cantidad de memoria libre disponible.
Las tarjetas tipo II son de 5 milímetros de grueso, lo cual les da más espacio para circuitos complejos. Las tarjetas tipo I trabajan en ranuras tipo II. Más recientemente PCMClA ha definido una especificación tipo III, suficientemente flexible para dar soporte a discos duros removibles. La principal novedad de los tipos lll es que es mucho más gruesa, las tarjetas tipo III pueden ser de 10.5 mm de grueso. Al comprar tarjetas tipo III asegúrese de que lo' que compre se apega al standard, cuídese de discos duros mal llamados tipo III que tenían 13 mm de espesor.
PCMCIA da soporte a la capacidad de rutas y de instalar tarjetas PCMCIA al vuelo. Todos los demás buses requieren que se apague la computadora antes de instalar o quitar una tarjeta, por lo contrario, PCMCIA da soporte a cambios andando. La computadora da soporte a esta capacidad con dos niveles de programas de soporte.
Elementos de Arquitectura y Seguridad Informática
Señales y Operaciones
El standard del conector PCMCIA 2.0 permite dos variaciones de PC cards: solo de memoria (las cuales conforman esencialmente la versión 1 .O del standard ) y tarjetas 110. Cuatro señales de la tarjeta de memoria están definidas diferente para las tarjetas I/O (pines 16, 33, 62, 63); tres señales de tarjeta de memoria están modificadas para funciones 110 y tres pines reservados en tarjetas de memoria son usados por tarjetas 110. En operaciones de memoria, 2 setiales Card Enable (pin 7 y 42) establece el ancho del bus.
Para direccionar 64 Mb de datos se usan 26 Iíneas de direcciones.
Las áreas de memoria son independientes para cada tarjeta, esto significa que cada tarjeta puede definir su propio rango de direcciones como su Comrnon Mernory. En adición con la Common Memory, cada tarjeta tiene un segundo espacio de direcciones dedicada a Attribute Memory que contiene la información del setup de las tarjetas.
Activando la señal Register Select (pin 61) se conmuta las 26 Iíneas de direcciones usadas para direccionar la Cornrnon Mernory, para localizaciones especificas en Attribute Mernory.
Para abrir o cerrar el acceso al dato leído desde una PC card, el micro principal activa la señal de la tarjeta Output Enable Line (pin 9). La línea Ready IBusy (pin 16) en tarjetas de memorias indican cuando ellas están ocupadas procesando y no pueden aceptar operaciones de transferencia de datos. Este mismo pin es usado en tarjetas 110 para hacer peticiones de interrupciones al sistema principal. Durante el setup, las tarjetas de 110 pueden redefinir el pin 16 como función Ready IBusy.
El pin Write Protec (pin 33) transmite el estado del switch de proteccón de escritura al sistema principal. En tarjetas de 110 este pin indica que el puerto de 110 dado tiene 16 bit de ancho. Los pines 62 y 63 en tarjetas de memoria muestran el estado de la batería. El pin 63 indica el estado de la batería: cuando esta activada, la batería está en buenas condiciones; cuando no está activado, indica que la batería necesita ser reemplazada. El pin 62 indica si el nivel de batería es suficiente para mantener la tarjeta de memoria sin errores. Cuando no está activada indica que la integridad de la tarjeta está comprometida.
Los pines 18 y 52 proveen valores de voltaje superiores cuando se necesitan para reprogramar los chips de la Sprom memory. Las mismas 26 Iíneas usadas para direcciones al Common y Atribute Memory, sirven como direcciones de selección de puertos en la tarjeta 110. Dos pines 110 read (44) y 110 write (45) indican que los pines de direcciones son usados para identificar puertos y las operaciones de lectura o de escritura.La especificación PCMCIA requiere que todos los PC card sean capaces de generar las interrupciones activadas por marginalidad y las interrupciones activads por nivel. Cada tarjeta se conforma a los requerimientos del sistema principal.
Una línea de salida de audio es disponible en la tarjeta 110. Esta conexión no usa sonidos de alta calidad.
PCMCIA 2.0 contempla también el uso de PC card que opera al standar TTL-5volt y el nivel de voltaje reducido de 3,3 v.
Interface de software
Para unir las PC cards con el micro de la PC de arquitectura Intel, PCMCIA ha definido un interface de software llamado Socket Sewices. Se llama a la interrupción 1A ( la cual el Socket Sewices comparte con el CMOS time-of -day clock ) y el software puede acceder a las características de la PC card sin conocimiento específico del hardware subraqdo. En otras palabras, el Socket Sewices hace el acceso al hardware independiente de la PC cards. En realidad, Socket Sewices están diseñados de forma tal que pueden ser construidos dentro del BlOS de la PC. Socket Sewices puede ser también implementado en forma de controlador de dispositivos, por lo que esa funcionalidad de PCMCIA puede ser adicionada a las PC existentes.
Usando Socket Sewices el micro principal puede direccionar directamente memoria o registros. Alternativamente, a través llamadas de funciones de Sockte Sewices pueden ser leídos o escritos uno o múltiples bytes.
En septiembre de 1992, PCMCIA aprobó un Standard de Sewices Cards, que define un programa de interface para acceder a las PC cards. Este standard establece una serie de llamadas de programas que unen a estos Socket Sewices independiente del sistema operativo principal.
Setup Automático
PCMCIA desarrolló un sistema contenido en el mismo. a través del cual la información básica de la tarjeta del Setup puede ser pasada al sistema principal sin hacer caso de la estructura del dato en las tarjetas de almacenaje o del sistema operativo del sistema principal.
Conocida como Estructura de Identificación de Tarjeta ( Card ldentification Structure - CIS ), el sistema de configuración de PCMCIA trabaja a través de una sucesión de estratos compatibles para establecer la unión necesaria entre las PC cards y el sistema principal.
Solamente el primer estrato, Estrato de Compatibilidad Básica (Basic Compatibility Layer) es obligatorio bajo PCMCIA. Este estrato indica como es organizado el almacenaje en la tarjeta. Solo dos tipos de información son relevantes: las estructuras del dato usadas por el mismo estrato e información standard y física de Elementos de Arquitectura y Seguridad Informática dispositivos tales como: número de cabezas, cilindros, sectores del disco físico o emulado.
El siguiente estrato conocido como: Estrato del Formato del Dato Grabado (Data Recording Format Layer), como es organizado el dato almacenado en el nivel de bloque. Cuatro formatos de datos son soportados: bloques no chequeados , bloques con correción del checksum, bloques con chequeo de error de redundancia cíclica y datos que no se corresponden con la organización del disco (Ej: el acceso aleatorio al dato, tal como es permitido para la memoria).
El tercer CIS es el Estrato de Organización del Dato (Data Organization Layer), y especifica como la información es lógicamente organizada en la tarjeta, se especifica el formato del sistema operativo para conformar el dato. PCMCIA reconoce cuatro posibilidades: DOS, Microsoft's Flash File System for Flash Ram, ejecución propia del PCMCIA en (o XIP) Rom imagen, y organización de aplicación específica. Flash File System es un sistema operatiw especialmente disefiado para restringir la memoria Flash. Esto miniminiza la rescritura de áreas específicas de memoria para extender la vida límite del medio y permitir la actualización rápida de bloques de escritura requeridos.
La ejecución propia en (XIP) Rom imagen permite al programa de códigos en memoria ROM ejecutarse sin ser cargado en la memoria del sistema principal (RAM). La organización de la aplicación específica permite a los creadores de tarjetas desarrollar una organización única de los datos a sus productos e implementar las características especiales.
El cuarto estrato CIS a un sistema standard específico que se conforma con un ambiente operativo particular Ej : el standard XIP define como los códigos de programas en tarjetas ROM van a ser leídos y ejecutados.
La información del Setup para todos estos estratos es almacenada en un área reservada de la tarjeta llamada Attribute Memory. Esta área está separada del área de almacenaje común de las tarjetas llamado Common Memory. La información del CIS es estructurada como cadenas unidas de bloques de datos llamados tuples que pueden ser de hasta 128 bytes. Para dar a todos los sistemas un punto común de partida para buscar los datos CIS, el primer tuple se localiza en la primera dirección del Attribute Memory. Como el sistema CIS puede trabajar en cualqier PC u otro sistema principal, la tarjeta asume que la memoria puede ser accedida solamente en anchos de byte. Los primeros dos bytes de cada typle están estrictamente definidos. El primer byte codifica la función del tuple y los parámetros que el describe. El segundo byte se une con el siguiente tuple de la cadena ( si lo hay ), él especifica el número de bytes del dato en el tuple.
La especificación PCMCIA 2.0 define las opciones disponibles para varios tuples comunes. Los diseñadores en PC cards están libres para adicionar sus propios tuples para almacenar información para tarjetas que contienen características propias.
=Comparación de PCMCIA con otros buses
Espacio de direcciones de memoria: PCMCIA da soporte a 64-MB de posibles direcciones, esto se debe a que el bus usa 26 bits para direccionar y2 elevado a la potencia 26 es aproximadamente 64 millones.
Bus mastering: PCMCIA no da soporte a bus mastering ni a DMA. Configuración Conector y Operador: PCMCIA permite- requiere que las configuraciones de equipo se hagan con programas en virtud de las pequeñas dimensiones físicas de las tarjetas PCMCIA, nunca se verán presentes Switches ni puertas en ella.
Número Posible de Ranuras PCMCIA es un solo Sistema: La mayor parte de los otros buses no dan soporte a más de 16 ranuras. PCMCIA teóricamente puede dar soporte a 4,080 ranuras PCMCIA en una PC.
Ruta de Datos: La ruta de datos de PCMCIA es de solo 16 bits.
Velocidad: PCMCIA esta limitado a una velocidad de reloj de 33 Mhz, el tamMo pequeño de las tarjetas PCMCIA, a su pequeño consumo de energía hace que el nuevo bus sea muy atractivo, no únicamente para Laptop, sino para las llamadas PC " Verdes" diseñadas para consumir tan poca energía como sea posible. Por esta razón, PCMCIA puede convertirse en una norma importante de computadoras de escritorio así como portátiles Laptop.
