lunes, 17 de abril de 2017
Temas De Arquitectura Del Computador
Primer Tema
INTRODUCCION A LA ARQUITECTURA
La arquitectura de computadoras es el diseño conceptual y la estructura operacional fundamental de un sistema que conforma una computadora, el cual explica la situación de sus componentes y permite determinar las posibilidades de un sistema informático. La arquitectura básica de cualquier ordenador completo está formado por: procesador, memoria RAM, disco duro, dispositivos de entrada/salida y software.
Conceptos
Iniciales de la Arquitectura de Computadores.
Un
computador es un sistema secuencial síncrono complejo que procesa información binaria, utilizando solamente los dígitos de
valores lógicos ‘1’ y ‘0’.
Procesador
Es el
cerebro del sistema, encargado de procesar todos los datos e informaciones. Para su correcto funcionamiento necesita algunos componentes más como: memorias,
unidades de disco, dispositivos de entrada/salida y los programas.
Arquitectura Clásica de un Computador Modelo Von Neuman.
Una computadora tiene que realizar 3 funciones: Procesamiento de Datos ,Almacenamiento de
Datos y Transferencia de Datos,tal que
un PC (Personal Computer) debe procesar datos, transformando la información
recibida, de igual forma tiene que almacenar datos, como resultado final de
estas.
ESTRUCTURA BÁSICA DE UNA COMPUTADORA.
CPU (por el acrónimo en inglés de
central processing unit) : La unidad central de proceso es el corazón del
computador. Controla el flujo de datos, los procesa, y gobierna el secuencia
miento de las acciones en todo el sistema.
- Memoria: es la responsable del almacenamiento de datos.
- Entrada/Salida: transfiere datos entre el entorno exterior y el computador.
- Sistema
de interconexión: Buses; es el mecanismo que permite el flujo de datos entre la
CPU, la memoria y los módulos de entrada/salida.
- Periféricos: estos dispositivos son los que permiten la entrada de datos al computador, y la salida de información una vez procesada.
Unidad Central de Procesamiento
Controla el funcionamiento de los elementos
de un computador. La CPU es la parte más importante del procesador, debido a
que es utilizado para realizar todas las operaciones y cálculos del computador.
ESTRUCTURA
DE LA CPU Y SU CONEXIÓN CON LA MEMORIA.
- Unidad de Control (UC): La unidad de control se encarga de leer de la memoria las instrucciones que debe de ejecutar y de secuenciar el acceso a los datos y operaciones a realizar por la unidad de proceso.
·
Unidad Aritmética Lógica o ALU (por su acrónimo en ingles Arithmetic
Logic Unit): Es la parte de la CPU encargada de realizar las
transformaciones de los datos.
·
Registros Internos: se almacenan en registros internos la
configuración interna del CPU o la información durante la última operación de
la ALU.
Memoria
En la
memoria se almacena el programa y los datos que va a ejecutar el CPU.
Entrada/Salida
Una computadora tiene dispositivos de entrada
y salida como son los que contiene el gabinete, disco duro, placa madre,
unidades de CD o DVD, etc. , estos también necesitan una interfaz de cómo
se van a entender con el CPU.
Sistema de Interconexión: Buses.
Un bus se define como un enlace de
comunicación compartido que usa múltiples cables para conectar subsistemas.
Segú su criterio de funcionalidad los buses se dividen en :
·
Buses de datos: Es el que se utiliza
para transmitir datos entre los diferentes dispositivos del computador.
·
Buses de Direcciones: sirve para indicar la posición del dato
que se requiere acceder.
·
Bus de Control: sirven para seleccionar al emisor y al receptor en una
transacción del bus.
·
Bus de alimentación: sirve para proporcionar a los
dispositivos voltajes distintos.
Son
todos aquellos dispositivos que son necesarios para suministrar datos a la
computadora o visualizar los resultados. Entre los periféricos de entrada
tenemos al teclado, ratones, pantallas, digitalizadoras , terminales de video y
las tarjetas graficas.
1.3.1 Circuitos de Memoria.
. Los parámetros más importantes para medir los
circuitos de memoria son:
Tiempo de Acceso: es el tiempo necesario para poder recuperar la información de los dispositivos de memoria.
Tiempo de Acceso: es el tiempo necesario para poder recuperar la información de los dispositivos de memoria.
·
Densidad de información:
depende de la tecnología utilizada ya que ocupan un espacio distinto por cada
bit de información.
·
Volatilidad: se refiere a la
pérdida de información si no se mantiene en alimentación al circuito, esta
información debe de recuperarse de forma automática cuando se conecte de nuevo
la alimentación y comience el funcionamiento de la computadora.
a) RAM estática asíncrona: Es
una memoria volátil, de acceso rápido que puede almacenar y leer información su
característica es que la hace ideal para ser memoria principal en los
ordenadores.
b) RAM estática síncrona : Utiliza la misma tecnología que las SRAM,
con lo que son volátiles y de rápido acceso. La diferencia es que existe una
señal de reloj que sincroniza el proceso de lectura y escritura.
c) RAM Dinámica :Tiene capacidades que accede con un solo transistor,
en vez de celdas con varios transistores y aparte son lentas comparadas con la
SRAM.
d) Memorias ROM :Las memorias de solo lectura una vez se suelen
utilizar para almacenar el código que permite arrancar a los sistemas.
Hay 3 tipos de memorias ROM que pueden ser
programadas en el laboratorio, o pueden ser borradas.
Memoria PROM: son memorias ROM programables eléctricamente mediante un
programador especial que genera picos de alta tensión, que funden físicamente
unos fusibles grabando en el dispositivo de forma permanente.
Memoria EPROM: se programan también con un
dispositivo de programación conectado al ordenador la diferencia con la PROM es
que estas si se pueden borrar.
Memoria EEPROM: son memorias programables y borrables mediante un
dispositivo especial que se conectara al ordenador.
e) Memoria FLASH: Son memorias
que tienen un comportamiento igual a una SRAM, pero en su escritura es
diferente, este tipo de memorias tienen internamente un registro de instrucción
y una maquina de estados que genera las señales necesarias para borrar/escribir
en un bloque o en toda la memoria.
SEGUNDO TEMA: LA PLACA BASE Y SUS COMPONENTES
La Placa Base y Componentes
Es una placa de circuito impreso sobre la
que hay montada una seria de componentes electrónicos, también llamada tarjeta
madre es el componente que se utiliza para conectar los demás componentes
esenciales de una computadora.
Formatos de las Placas Base
La placa base del PC ha sufrido numerosas
variaciones desde su aparición. Por orden cronológico, la evolución de estos
formatos viene marcada por los modelos AT, Baby-AT, ATX y micro-ATX. A .
El estándar de placa (B)AT.
Mini Baby y Baby AT, también conocidas como
placas BAT o BAT Boards. Fue el estándar absoluto durante años. Se basa en el
formato original de IBM PC-AT, pero de dimensiones más reducidas (una placa de
215 x 326 mm), con unas posiciones determinadas para el conector de teclado,
los slots de expansión y los agujeros de anclaje en la caja.
El estándar de placa ATX.
Es
el más moderno, el que mayores ventajas ofrece, y físicamente incompatible con
los formatos previos. El ATX mejora la ventilación y reduce los cables de mas
que tenían las Baby-AT, debido a la nueva situación de los componentes.
Micro-ATX
Es
una versión reducida del formato ATX que se puede acoplar a su misma carcasa.
Los componentes de la placa base.
la placa base contiene distintas partes que
lo conforman .Cabe mencionar que sin estos componentes conectados entre sí
nuestro equipo de computo no operaria de forma correcta .
Zócalo del microprocesador
Es el lugar donde se inserta el
"cerebro" del ordenador.
Ranuras de memoria
Son los conectores de la memoria principal
del ordenador, la RAM.
Chipset de control
El "chipset" es el conjunto (set)
de chips que se encargan de controlar determinadas funciones del ordenador,
como la forma en que interacciona el microprocesador con la memoria o la caché,
o el control de puertos PCI, AGP, USB....
La BIOS
La BIOS realmente no es sino un programa
que se encarga de dar soporte para manejar ciertos dispositivos denominados de
entrada-salida (Input-Output). Además, la BIOS conserva ciertos
parámetros como
el tipo de disco duro, la fecha y hora del sistema, etc. .
Slots para tarjetas de expansión
Son unas ranuras de plástico con conectores
eléctricos (slots) donde se introducen las tarjetas de expansión (tarjeta de
vídeo, de sonido, de red...).
Memoria caché
Se trata de un tipo de memoria muy rápida
que se utiliza de puente entre el microprocesador y la memoria principal o RAM,
de tal forma que los datos más utilizados puedan encontrarse antes, acelerando
el rendimiento del ordenador, especialmente en aplicaciones ofimáticas. También
se la conoce como caché externa, secundaria o de segundo nivel (L2), para
diferenciarla de la caché interna o de primer nivel que llevan todos los
microprocesadores desde el 486 (excepto el 486SX y los primeros Celeron).
Conectores externos.
Se trata de los conectores para periféricos
externos: teclado, ratón, impresora,etc .En las placas Baby-AT lo único que
está en contacto con la placa son unos cables que la unen con los conectores en
sí, En las ATX los conectores están todos agrupados entorno al de teclado y
soldados a la placa base.
Conectores internos
Bajo esta denominación englobamos a los
conectores para dispositivos internos, como puedan ser la disquetera, el disco
duro, el CDROM o el altavoz interno, e incluso para los puertos serie, paralelo
y de joystick si la placa no es de formato ATX.
Conector eléctrico
Es donde se conectan los cables para que la
placa base reciba la alimentación proporcionada por la fuente.
Pila
La pila del ordenador, o más correctamente
el acumulador, se encarga de conservar los parámetros de la BIOS cuando el
ordenador está apagado. Sin ella, cada vez que encendiéramos tendríamos que
introducir las características del disco duro, del chipset, la fecha y la hora.
Elementos integrados variados
En las placas base modernas resulta muy
común que ciertos componentes se incluyan en la propia placa base, en vez de ir
en forma de tarjetas de expansión.
TERCER
TEMA: RAM CMOS
RAM CMOS.
Es un tipo de memoria en que se guardan los
datos que se pueden configurar del BIOS y contiene información básica sobre
algunos recursos del sistema que son susceptibles de ser modificados como el
disco duro, el tipo de disco flexible, etc.
El SETUP del BIOS
La BIOS contiene un programa de
configuración al que hay que acceder cuando se termina el montaje, o cuando se
haya modificado su configuración (instalación de una nueva tarjeta, cambio de
disco duro o conexión de una segunda unidad, etc.) antes de poder utilizar el
ordenador.
El Juego de Chips – Chipset
Las Funciones del Chipset
Este controla la memoria, los dispositivos
IDE, la disquetera, el controlador DMA, las ranuras PCI, el teclado, el ratón,
los puertos seria, paralelo, USB, prácticamente todo. Al igual que el chipset determina las
características de una placa base, también influye directamente en el
rendimiento del ordenador.
El Chipset por dentro.
Los chipsets actuales están formados por
dos componentes principales, North Bridge o Puente Norte y South Bridge o
puente sur. El Puente Norte es el más importante, y en la mayoría de las
ocasiones es el que marca la diferencia entre un chipset y otro. Interviene en
la mayoría de la circuitería de la placa, puesto que está conectado
directamente al procesador, incluye el controlador de memoria, la
implementación del bus AGP y la del bus PCI.
El Puente Sur está conectado al Norte a
través del bus PCI y es el encargado de las funciones que no son
imprescindibles para el funcionamiento del sistema. Controla los dispositivos
IDE, los puertos serie, paralelo, USB, teclado, ratón y, en general los accesos
a periféricos y demás funciones secundarias.
La Memoria Caché.
Las
memorias SRAM son muy rápidas, debido a que no necesitan ciclo de refresco para
mantener los datos, pero su precio es muy elevado comparado con la DRAM. Al
principio, la caché venia fuera del microprocesador (caché del nivel 2), pero
en la actualidad dos microprocesadores incorporan una pequeña caché dentro de
la propia CPU (caché de nivel 1) y una caché de mayor tamaño de nivel 2.
CUARTO TEMA TEMA: LOS SISTEMAS DE BUS
Los Sistemas de BUS
Los buses son el mecanismo más común para
la comunicación entre los dispositivos del computador. Físicamente son
conductores por donde viajan señales eléctricas.
Jerarquía de buses:
Para mejorar el rendimiento del bus, las
jerarquías de buses fueron implementadas cada vez más, una primera aproximación
a una jerarquía de bus básica.
Primero tenemos un bus local, de alta
velocidad que conecta el procesador a la cache. Luego tenemos el bus del
sistema, al cual está conectada la memoria y por debajo el bus de expansión, al
cual se pueden conectar una amplia diversidad de dispositivos. Debajo de este
bus tenemos el bus de expansión, más lento conectado mediante otro adaptador.
Temporización:
La temporización clasifica al método
utilizado para coordinar los eventos dentro del bus. Según la temporización
usada podemos clasificar los buses en 2 grupos.
Temporización síncrona: Todos los eventos
del bus se rigen a través del reloj del computador.
Temporización asincrónica: Acá los eventos
no se rigen por la línea del reloj, en general todo evento es disparado por
otro evento anterior.
Anchura del bus:
La anchura del bus es simplemente la
cantidad de líneas que posee, y está directamente relacionado con el
rendimiento del sistema, cuanto más ancho el bus de direcciones, mayor va a ser
la cantidad de direcciones posibles utilizadas para direccionar memoria y
dispositivos de E/S, y cuanto más ancho el bus de datos, mayor será la cantidad
de bits que se va a poder transmitir en paralelo.
El
bus PCI
A
diferencia de su predecesor el VESA Local Bus (VLB), el Peripheral Component
Interconnect (PCI) no es un complemente
de una arquitectura de bus ya existente, sino que define su propio estándar de
componentes, para el que son necesarios unos chipsets especiales.
Tarjeta de bus PCMCIA
Desde
el año de 1989 se ofrecen tarjetas de memoria para ordenadores portátiles que
se encuentran bajo las siglas PCMCIA, que provienen de Personal Computer Memory
Card International Association .Si bien las tarjetas de memoria siguen siendo una aplicación, como por ejemplo
para cámaras digitales, actualmente también se pueden obtener tarjetas de
fax/modem, tarjetas RDSI, discos duros y otros dispositivos PCMCIA.
Accelerated Graphics Port – AGP
El
Accelerated Graphics Port (traducido como puerto gráfico acelerado y abreviado
AGP) forma parte de las placas base desde mediados de 1997, en las que se monta
en forma de ranura para instalar exclusivamente tarjetas graficas AGP.
Los Puertos COM del PC.
Habitualmente
ordenadores tienen dos puertos COM instalados. Se trata de interfaces seria
definidas en el estándar RS232. Los puertos COM del PC solo representan una
pequeña parte de las implementaciones definidas en el estándar RS232, lo que
significa que no está garantizado en absoluto que se puedan comunicar entre sí,
sin más, dos dispositivos por el hecho de pertenecer a la normativa RS232.
Firewire
El
estándar IEEE-P1394 se denomina también Firewire, aunque en realidad Firewire,
no es más que una de las implementaciones posible que obedecen a este estándar. No
obstante es actualmente la única variante interesante de IEEE-1394 con
posibilidades de conseguir un terreno propio en el segmento del Comercio. Apple
lo desarrollo en 1987.
DVI (Digital Visual Interface)
El DDWG diseñó una nueva
interfaz de comunicación para transmitir, sin molestas conversiones, la señal
de vídeo 100% digital desde la tarjeta gráfica del PC hasta el
monitor.Bautizado como DVI, este sistema está basado en una tecnología
denominada TMDS (Transition Minimized Differential Signaling) que utiliza
cuatro canales de datos para la transmisión de la señal.
Universal Serial Bus (USB)
Universal
Serial Bus (USB) es un conjunto de especificaciones de conectividad
desarrollada por Intel en colaboración con los líderes de la industria. USB
permite alta velocidad y fácil conexión de periféricos a un PC. USB
la interconexión mas exitosa en la historia de la computación personal y ha
migrado a la electrónica de consumo (CE) y productos móviles.
.
QUINTO TEMA: LOS PROCESADORES
Los
Procesadores
El
procesador es el componente básico de cualquier PC.
El coprocesador aritmético
Todos
los procesadores de la familia x86, son básicamente procesadores de números
enteros. Sin embargo, necesitan utilizar valores numéricos de mayor precisión,
así como funciones matemáticas más complejas para realizar sus tareas. La
función del coprocesador aritmético es justamente ayudar al procesador en el
cálculo de funciones complejas.
Del
8086 al Pentium
Intel 8086
Microprocesador
Intel 8086 es un primer miembro de la familia de procesadores x86. Anunciado
como una "fuente de código compatible" con Intel 8080 y 8085 de
procesadores Intel,
El 8086
completa la arquitectura de 16 bits de los registros internos, 16-bit de datos
de autobuses, y un bus de direcciones de 20 bits (1 MB de memoria física).
Intel 8088
El
microprocesador Intel 8088 fue lanzado en 1979, o un año después de la CPU
Intel 8086.La CPU 8088 utiliza dos ciclos
consecutivos de bus para leer y escribir 16 bits de datos en lugar de un ciclo
de bus para el 8086, que hace que el procesador 8088 sea más lento. El
microprocesador 8088 tiene registros de 16 bits; 16 bits de datos internos en
el bus y un bus de direcciones de 20 bits, lo que permite que el procesador
direccionara la información hasta 1 MB en la memoria.
Intel 80186.
Microprocesador
Intel 80186, a veces llamado i186, es una versión mejorada del procesador Intel
8086 de 16 bits. Con la excepción de los componentes integrados, el
microprocesador Intel 80186 no es muy diferente del 8086, y, por ello, la 80186
puede ser considerada como una versión integrada de 8086.
.
INTEL 80188.
El microprocesador Intel 80188 es una versión
mejorada del procesador Intel 8088. Al igual que el 8088, el 80188 tiene
arquitectura de 16 bits internos y 8 bits externos en el bus de datos. Con la
excepción de los componentes integrados, el microprocesador 80188 no es muy
diferente del 8088, y, por ello, puede considerarse como una versión integrada
de los 8088.
Intel 80286.
La
segunda generación de procesadores x86 de 16-bits, Intel 80286, fue lanzado en
1982. La nueva característica importante del microprocesador 80286 fue el modo
protegido.. 80286 es un microprocesador de 16 bits. Aunque en
modo protegido la CPU puede direccionar hasta 16 MB de memoria, esto se llevó a
cabo utilizando los segmentos de memoria. El tamaño máximo de segmento de
memoria era todavía 64 KB.
Intel 80376
Intel
80376 (i376) es un microprocesador de 32 bits integrados, basado en la
microarquitectura Intel 80386. Funcionalmente, el i376 está muy cerca de Intel
80386SX de la CPU. Al igual que el 80386SX, el 80376 tiene datos de 16-bit de
bus y bus de direcciones de 24-bits. El procesador tiene una unidad de gestión
de memoria (MMU) que proporciona la traducción de direcciones lógicas y
protección, pero no admite la paginación.
Intel 80386.
La
tercera generación de microprocesadores x86, fue el Intel 80386 (i386) un
microprocesador de 32 bits compatible con generaciones anteriores de
procesadores 80x86. El 80386 incluye el modo de juego
completo de registros de 32 bits y de instrucciones de 32 bits. El procesador Intel 80386
se produjo a velocidades de hasta 33 MHz, AMD produce aún más rápido ya que
tiene una versión de 40 MHz.
Intel 80486
Los
microprocesadores Intel 80486 producía velocidades de hasta 100 MHz. AMD
produce aún más rápido con versiones de 120 y 133 MHz de la 80486, y fabricado
en pequeñas cantidades, de 150 MHz y, posiblemente, versiones de 166 MHz.
Intel Pentium
La
quinta generación de la familia x86 de Intel microprocesador Pentium fue el
primer procesador x86 súper escalar.Intel Pentium
utiliza la predicción de saltos para mejorar la eficacia de la arquitectura de
canalización. Para reducir el consumo de energía de la CPU
el voltaje principal se redujo en todos los Pentium MMX. Fue producida para
computadoras móviles, de escritorio, y procesadores integrados. Las características de administración de
energía y el Sistema en Modo de Administrador (SMM) se convirtieron en una
característica estándar del procesador.
Intel Pentium II
Intel
Pentium II se basa en la sexta generación de procesadores x86. La línea de
procesadores Intel Pentium II se compone de 6 familias diferentes: Pentium
Pro - versión de alto desempeño. La familia Pentium Pro fue sustituida por la
familia de Pentium II Xeon. Pentium II - de la familia de escritorio. Mobile Pentium II - versión móvil de procesador Pentium II. Pentium II Xeon -
versión de alto rendimiento. Desktop Celeron - versión de bajo costo. Mobile Celeron - versión móvil de procesador Intel Celeron.
Intel Celeron.
Todos
los procesadores Intel Celeron se basaron en el paquete PPGA en el núcleo de
Mendocino. Mendocino fue el primer núcleo Intel x86 con caché de nivel 2
integrada con el núcleo.
Para
trabajar con el paquete PPGA Celeron Intel diseñó sockets de 370 pines, o
PGA370.
Intel Timna
Intel Timna
La familia de microprocesadores Timna fue
anunciado por Intel en 1999. Timna fue planeado como un microprocesador de bajo
costo con gráficos integrados y la unidad de controlador de memoria diseñado
para trabajar con la memoria Rambus. Después de eso, la empresa comenzó el rediseño del integrado
a partir de cero, pero debido a los continuos problemas con el recientemente
renovado MTH, la familia de Timna fue cancelada el 29 de septiembre de 2000
Intel Pentium III.
Familia
de microprocesadores Pentium III fue una actualización evolutiva de los Pentium
II.
El
primer núcleo Pentium III, Katmai, presentó el conjunto de instrucciones SSE,
que permitió que las aplicaciones procesaran hasta cuatro números de un solo
punto flotante de precisión a la vez. Otros núcleos de Pentium III añade otras
características, como 256 y 512 KB memoria caché L2 y el menor tamaño del
paquete.
Intel Pentium IV.
Los
microprocesadores Intel Pentium IV se basaron en la nueva micro arquitectura
NetBurst.Una
de las características clave del procesador Pentium IV es la tecnología
Hyper-Threadind, que era dos veces más que en la generación anterior de
procesadores Pentium. Para mejorar la eficiencia de la tubería muy profunda, los
procesadores Pentium IV incluyeron otras características como: Execution Trace
Cache, Advanced Transfer Cache, Enhanced predicción de saltos, Quad Data Rate
bus y la tecnología Hyper-Threading.
Pentium D
La primera generación de procesadores
Pentium D fue construido en el núcleo
Smithfield, que era esencialmente dos Prescott Pentium 4 en un solo paquete. En
cada núcleo del Pentium D había un rastro de caché de instrucción, con
aproximadamente 12 mil micro operaciones, de nivel 16 de 1 KB de caché de datos
y 1 MB de nivel 2 de caché. Los microprocesadores Pentium D
fueron fabricados en la tierra del paquete LGA 775, y que por lo general
compatible con socket 775. El procesador Pentium D
con el núcleo de Smithfield se ofrecían en las frecuencias de hasta 3,2 GHz y
que el consumo de energía era notablemente superior al procesador Pentium 4.
Intel Core Solo
De
la familia de microprocesadores Intel Core Solo, es una familia de procesadores
de núcleo único, basados en la mejora de móviles (Pentium M). Los
microprocesadores Core Solo tiene todas las
características de base de los Pentium M Dothan: 32 KB de instrucciones y datos
de caché de nivel 1, nivel 2 de caché de 2 MB, soporte para instrucciones SSE y
SSE2, y el ahorro notable de energía. Los Microprocesadores Core Solo también
incluyen la tecnología de virtualización y soporte para las instrucciones SSE3.
Intel Core Duo.
Intel Core Duo es una familia de
procesadores dual-core móvil basándose en la microarquitectura de los procesadores
para móviles (Pentium M). Core Duo integra dos núcleos, mientras que cada
núcleo tiene su propio nivel de 32 KB, uno de los núcleos como administrador de
instrucciones y otro de ellos como los
datos de caché, ambos comparten los mismos núcleos de 2 MB de caché de
nivel. Las nuevas características de los
microprocesadores Core Duo son el conjunto de instrucciones SSE3 y tecnología
de virtualización.
INTEL CORE 2 DUO.
La última generación de procesadores Intel
compatibles con x86, de la familia de microprocesadores Core 2 Duo, fue
presentado el 27 de julio del 2006. Los procesadores Core 2 Duo incluyen dos
núcleos, cada núcleo tiene 32 KB de datos de nivel 1 y 32 KB de código caché en
nivel 1.
Intel Atom
Los microprocesadores Intel Atom
tienen las siguientes características:
32 KB de caché de instrucciones y 24 KB
de datos almacena en caché. 512 KB nivel 2 de caché. Bombeo cuaternario
desde un lado del bus, funcionando de manera efectiva a 400 o 533 Mhz. Soporte para todas las extensiones SIMD hasta SSE3 y de consulta SSE3.
Todos los microprocesadores Atom son
fabricadas en pequeño factor de forma de micro paquete FCBGA 13mm x 14mm para
la serie Z 5XX y 22mm x 22mm para todos los demás.
Intel Core i5
Intel Core i5 es una familia de procesadores con un rendimiento de nivel
medio en comparación con el Core i7. Los procesadores i5 incluyen
características que podemos encontrar en las CPUs Core i7 Nehalem; matriz única
de cuatro centrales de diseño, en chip controlador de memoria DDR3, el
protocolo punto a punto utilizado para comunicarse con dispositivos de
entrada/salida, 256 KB nivel 2 de caché (por núcleo), 8 de nivel 3 MB de caché
de instrucciones SSE4, y soporte para características tales como la tecnología
de virtualización y la tecnología Turbo Boost.
SEXTO TEMA: LOS COMPONENTES
La Memoria RAM.
La memoria principal o RAM (acrónimo de
Random Access Memory, Memoria de Acceso Aleatorio) es donde el ordenador guarda
los datos que está utilizando en el momento presente. La diferencia entre la
RAM y otros tipos de memoria de almacenamiento, como los disquetes o los discos
duros, es que la RAM es mucho más rápida, y que se borra al apagar el
ordenador, no como éstos.
Tipos de RAM
DRAM: Dinamic-RAM, o RAM a secas, ya que es "la original", y
por tanto la más lenta .Usada hasta la época del 386, su velocidad de refresco
típica es de 80 ó 70 nanosegundos (ns), tiempo que tarda en vaciarse para poder
dar entrada a la siguiente serie de datos. Físicamente, aparece en forma de
DIMMs o de SIMMs, siendo estos últimos de 30 contactos.
Fast Page (FPM): a veces llamada DRAM (o sólo "RAM"), puesto
que evoluciona directamente de ella, y se usa desde hace tanto que pocas veces
se las diferencia. Algo más rápida, tanto por su estructura (el modo de Página
Rápida) como por ser de 70 ó 60 ns. Usada hasta con los primeros Pentium,
físicamente aparece como SIMMs de 30 ó 72 contactos (los de 72 en los Pentium y
algunos 486).
EDO: o EDO-RAM, Extended
Data Output-RAM. Evoluciona de la Fast Page; permite
empezar a introducir nuevos datos mientras los anteriores están saliendo, lo
que la hace algo más rápida (un 5%, más o menos). Muy común en los Pentium MMX
y AMD K6, con refrescos de 70, 60 ó 50 ns.
EDO: o EDO-RAM, Extended Data Output-RAM. Evoluciona de la Fast Page; permite empezar a introducir nuevos datos mientras los anteriores están saliendo, lo que la hace algo más rápida (un 5%, más o menos). Muy común en los Pentium MMX y AMD K6, con refrescos de 70, 60 ó 50 ns.
EDO: o EDO-RAM, Extended Data Output-RAM. Evoluciona de la Fast Page; permite empezar a introducir nuevos datos mientras los anteriores están saliendo, lo que la hace algo más rápida (un 5%, más o menos). Muy común en los Pentium MMX y AMD K6, con refrescos de 70, 60 ó 50 ns.
PC100: o SDRAM de 100 MHz. Memoria SDRAM capaz de funcionar a esos 100
MHz, que utilizan los AMD K6-2, Pentium II a 350 MHz y micros más modernos;
teóricamente se trata de
unas especificaciones mínimas que se deben
cumplir para funcionar correctamente a dicha velocidad, aunque no todas las
memorias vendidas como "de 100 MHz" las cumplen...
PC133: o SDRAM de 133 MHz. La más moderna (y recomendable).
SIMMs y DIMMs
Se trata de la forma en que se juntan los
chips de memoria, del tipo que sean, para conectarse a la placa base del
ordenador. Son unas plaquitas alargadas con conectores en un extremo; al
conjunto se le llama módulo.
SIMMs: Single In-line
Memory Module, con 30 ó 72 contactos. Los de 30
contactos pueden manejar 8 bits cada vez, por lo que en un 386 ó 486,Los SIMMs de 72 contactos, más modernos, manejan 32 bits, por lo que se
usan de 1 en 1 en los 486; en los Pentium se haría de 2 en 2 módulos (iguales),
porque el bus de datos de los Pentium es el doble de grande (64 bits).
DIMMs: más alargados (unos 13 cm), con 168 contactos y en zócalos
generalmente negros; llevan dos muescas para facilitar su correcta colocación.
Pueden manejar 64 bits de una vez, por lo que pueden usarse de 1 en 1 en los
Pentium, K6 y superiores. Existen para voltaje estándar (5 voltios) o reducido
(3.3 V).
Otros tipos de RAM
BEDO (Burst-EDO): una evolución de la EDO, que envía ciertos datos en
"ráfagas". Poco extendida, compite en prestaciones con la SDRAM.
Memorias con paridad: consisten en añadir a cualquiera de los tipos
anteriores un chip que realiza una operación con los datos cuando entran en el
chip y otra cuando salen.
ECC: memoria con corrección de errores. Puede ser de cualquier tipo, aunque sobre todo EDO-ECC o SDRAM-ECC. Detecta errores de datos y los corrige; para aplicaciones realmente críticas. Usada en servidores y mainframes.
ECC: memoria con corrección de errores. Puede ser de cualquier tipo, aunque sobre todo EDO-ECC o SDRAM-ECC. Detecta errores de datos y los corrige; para aplicaciones realmente críticas. Usada en servidores y mainframes.
Discos Duros.
Un disco duro o disco rígido (en inglés
hard disk drive) es un dispositivo no volátil, que conserva la información aun
con la pérdida de energía, que emplea un sistema de grabación magnética
digital.
Direccionamiento
Hay varios conceptos para referirse a zonas
del disco:
Plato: cada uno de los discos que hay dentro del disco duro. Cara: cada uno de los dos lados de un plato.
Cabeza: número de cabezales;
Pista: una circunferencia dentro de una cara; la pista 0 está en el borde exterior.
Cilindro: conjunto de varias pistas; son todas las circunferencias que están alineadas verticalmente (una de cada cara).
Plato: cada uno de los discos que hay dentro del disco duro. Cara: cada uno de los dos lados de un plato.
Cabeza: número de cabezales;
Pista: una circunferencia dentro de una cara; la pista 0 está en el borde exterior.
Cilindro: conjunto de varias pistas; son todas las circunferencias que están alineadas verticalmente (una de cada cara).
Sector : cada una de las divisiones de
una pista. El tamaño del sector no es fijo, siendo el estándar actual 512
bytes.
. Tipos de conexión
IDE: Integrated Device Electronics ("Dispositivo con electrónica
integrada") o ATA (Advanced Technology Attachment), controla los
dispositivos de almacenamiento masivo de datos, como los discos duros y ATAPI
(Advanced Technology Attachment Packet Interface).
SCSI: Son discos duros de gran capacidad de almacenamiento . Se
presentan bajo tres especificaciones: SCSI Estándar (Standard SCSI), SCSI
Rápido (Fast SCSI) y SCSI Ancho-Rápido (Fast-Wide SCSI).
Un controlador SCSI puede manejar hasta 7 discos duros SCSI (o 7
periféricos SCSI) con conexión tipo margarita (daisy-chain). A diferencia de
los discos IDE, pueden trabajar asincrónicamente con relación al
microprocesador, lo que los vuelve más rápidos.
SATA (Serial ATA): Nuevo estándar de conexión que utiliza un bus serie
para la transmisión de datos. Notablemente más rápido y eficiente que IDE. A
partir del 2004 contamos con dos versiones, SATA 1 de hasta 1,5 Gigabits por
segundo (192 MB/s) y SATA 2 de hasta 3,0 Gb/s (384 MB/s) de velocidadde transferencia.
Discos Flexibles o Disquetes (floppy
disk)
Son de menor capacidad que los discos
duros, pero debido a su fácil transportabilidad, permiten el intercambio de
información entre un ordenador y otro.
Discos Ópticos.
Consisten en una lámina circular de
plástico de 12 centímetros de diámetro. 1’2 milimetros de grosor y un agujero
central de 15 milimetros de diámetro. La información se encuentra almacenada en
el disco en una única pista en forma de espiral que va del interior al
exterior.
CD-ROM
Un CD-ROM (siglas del inglés Compact Disc-
Read Only Memory, "Disco Compacto - Memoria de Sólo Lectura"), es un
disco compacto utilizado para almacenar información no volátil, el mismo medio
utilizado por los CD de audio, puede ser leído por un computador con lectora de
CD.
CD-R
Estos CD’s se pueden grabar una sola vez.
Se coloca capa orgánica grabable entre la capa de plástico protectora y la capa
reflectora de oro, para que cuando el láser caliente un punto y lo decolore, lo
haga pasar como un pit para la lectora.
CD-RW
Los discos CD-RW han tomado la idea de los
discos CD-R un paso más adelante, están construidos en una función “borrable”
de tal forma que uno puede grabar encima de datos viejos que uno ya no
necesita.
DVD
El DVD, cuyas siglas corresponden a Digital
Versatil Disc o Disco Versátil Digital, es un dispositivo de almacenamiento
óptico cuyo estándar surgió en 1995. El nombre de este dispositivo hace
referencia a la multitud de maneras en las que se almacenan los datos: DVD-ROM
(dispositivo delectura únicamente), DVD-R y DVD+R (sólo pueden escribirse una
vez), DVD-RW y DVD+RW (permiten grabar y borrar las veces que se quiera).
También difieren en la capacidad de almacenamiento de cada uno de los tipos.
Blu-Ray
Blu-ray (también conocido como Blu-ray Disc
o BD) o Disco azul como está en estudio por la RAE, es un formato de disco
óptico de nueva generación de 12 cm de diámetro (igual que el CD y el DVD) para
vídeo de alta definición y almacenamiento de datos de alta densidad.
Memoria USB
Una memoria USB (de Universal Serial Bus;
en inglés pendrive, USB flash drive) es un dispositivo de almacenamiento que
utiliza memoria flash para guardar la información que puede requerir y no
necesita baterías.
Memoria SD
Secure Digital (SD) es un formato de
tarjeta de memoria. Se utiliza en dispositivos portátiles tales como cámaras
fotográficas digitales, PDAs,teléfonos móviles e incluso videoconsolas (tanto
de sobremesa como la Wii como de mano como la GP2X), entre muchos otros. Estas
tarjetas tienen unas dimensiones de 32 mm x 24 mm x 2'1 mm.
MMC (MultiMediaCard)
Multi Media Card o MMC es un estándar de
tarjeta de memoria. Su forma está inspirada en el aspecto de los antiguos
disquetes de 3,5 pulgadas. Actualmente ofrece una capacidad máxima de 4 GB.
Monitor
El monitor es la pantalla en la que se ve
la información suministrada por el ordenador. En el caso más habitual se trata
de un aparato basado en un tubo de rayos catódicos (CRT) como el de los
televisores, mientras que en los portátiles y los monitores nuevos, es una
pantalla plana de cristal líquido (LCD).
Teclado
Un teclado es un dispositivo compuesto por un sistema de teclas que permiten
introducir datos y comandos a un ordenador, computadora o artefacto con
tecnología digital. Un teclado está compuesto por
distintos tipos de teclas: alfanuméricas (letras y números), de puntuación
(signos como la coma, punto, dos puntos, punto y coma y otros), y especiales(de
función, control y otras operaciones particulares como las mayúsculas).
Mouse
Mouse significa ratón en inglés, este
dispositivo utilizado en todas las PC .El mouse es un dispositivo de hardware
periférico que permite al ser humano controlar un puntero mediante el cual se
realizan diferentes acciones.
Impresoras
Impresoras
Una impresora es un periférico de ordenador
que permite producir una copia permanente de textos o gráficos de documentos
almacenados en formato electrónico, imprimiéndolos en medios físicos,
normalmente en papel o transparencias, utilizando cartuchos de tinta o
tecnología láser.
Scanner
Se le llama
scanner al dispositivo de entrada que permite digitalizar imágenes, datos,
señales y otro tipo de información con el propósito de leerla y hacer uso de
ella para diversos fines.
Uno de los más
conocidos es el escáner de ordenador o computadora, el cual se emplea para
digitalizar imágenes y datos a partir de papeles, libros, fotografías,
diapositivas y todo tipo de objetos.
Tarjeta grafica
Tarjeta grafica
La tarjeta gráfica
es una placa de circuito electrónico ubicada en el ordenador que permite
interpretar la información que procede del microprocesador y transformarla en
impulsos eléctricos que encienden y apagan los píxeles del monitor formando las
imágenes y el texto.
El
procesador de la tarjeta gráfica
El procesador de
la tarjeta gráfica llamado también GPU (de sus siglas en ingles Graphics
Processing Unit) es el encargado de procesar los gráficos y optimizar los
cálculos en coma flotante de las funciones 2D y 3D, su potencia se mide en
megahertzios y también por el número de unidades pipelines encargadas de
transformar las imágenes 3D en vértices y líneas.
Tipos de conexión
Tipos de conexión
Existen distintos
tipos de conexión de la tarjeta gráfica con la placa base, desde los primitivos
slots ISA hasta los modernos PCIexpress ISA: arquitectura de bus de 16 bits a
8 MHz EISA: arquitectura de 32 bits, 8.33 MHz VESA: extensión de ISA de 32
bits, y con una velocidad de 33 MHz. PCI: arquitectura de 32 bits y una
velocidad de 33 MHz, permitía una configuración dinámica de los dispositivos
conectados
Tarjetas Gráficas AGP: bus dedicado, de 32 bits como PCI, a una velocidad de 66 MHz. PCIe: interfaz serie que dobla el ancho de banda del que ofrecen las tarjetas gráficas AGP.
Tarjetas Gráficas AGP: bus dedicado, de 32 bits como PCI, a una velocidad de 66 MHz. PCIe: interfaz serie que dobla el ancho de banda del que ofrecen las tarjetas gráficas AGP.
RAMDAC
El procesador
RAMDAC es un conversor de señal digital a analógica, su cometido es transformar
la señal digital de la CPU a una señal analógica interpretable por la pantalla.
Tipos de
salidas en las tarjetas gráficas
Nos podemos
encontrar en nuestras gráficas varios tipos de salida al monitor o televisor,
como pueden ser las siguientes:
- SVGA: estándar analógico diseñado para monitores de tubo.
- DVI: Es el sustituto del anterior en digital y está especialmente diseñado para conectarlo a las pantallas TFT.
- S-Video: Salida de video para conectar directamente a un televisor, proyector o videotape.
- Vídeo Compuesto: Salida analógica de baja resolución con conector RCA.
- Vídeo Compuesto: Salida analógica de baja resolución con conector RCA.
- HDMI: Nueva tecnología digital para el nuevo estándar de video en alta definición.
DirectX y
OpenGL
Para poder
programar los juegos a través de las distintas tarjetas gráficas y sus
complicadas funciones surgieron los distintos interfaces; a continuación
presentamos dos de los más importantes y conocidos:
Direct3D: Es
propietaria Microsoft y está formado por la librerías DirectX, funcionan en
Windows y en la mayoría de juegos. Los chips de las primeras tarjetas gráficas
agp empezaron a integrar instrucciones que optimizaban el resultado de las
librerías direc3d dando lugar a las tarjetas gráficas aceleradoras 3d.
OpenGL: Lo
crearon la casa Silicon Graphics y funcionan especialmente para entornos de CAD
y RVirtual.
SEPTIMO TEMA: CPU
CPU
Es un
conjunto de transistores conectados entre ellos por cables, y ordenados de
manera que forman puertas lógicas, y poder así, hacer operaciones de toda
clase.
Función
Se encarga
del control y el procesamiento de datos en todo el ordenador.
Para esta tarea es necesario que le ayuden otros
elementos capaces de realizar funciones
específicas y así liberar de trabajo costoso y difícil al microprocesador.
- Unidad Aritmético-Lógica (ALU): Lleva a cabo las funciones de procesamiento de datos.
- Unidades Funcionales: se encargan de operaciones matemáticas específicas, y así sacan y facilitan el trabajo al microprocesador. (sumas, multiplicaciones, dividir por números enteros, etc.)
- Registros: Almacenan datos durante cierto tiempo, dentro la CPU.
La UC en cambio,
es la encargada de controlar y dar órdenes (qué órdenes pasan y por dónde,
quien va primero, como se ha de operar, etc.).Estas órdenes son en el
interior de la instrucción a ejecutar, por lo tanto podemos deducir que todas
las instrucciones primero pasan por la UC y de aquí hacia la UP.
Hay diferentes
tipos de operaciones:
- De transferencia de datos: Es la más típica, implica mover datos desde un sitio a otro. Se ha de especificar la dirección de entrada y la dirección de destino, y la longitud a transferir.
- Aritméticas: Cuando se usan las operaciones básicas (suma, resto, multiplicación y división). También hay de otros tipos como coger el valor absoluto de un número, negar (invertir) el operando.
- Lógicas: Realizan operaciones bit a bit, lo hace intermediando operaciones booleanas NOT, AND, OR, XOR, etc. tienen múltiples utilidades, sobre todo si se combinan con operaciones que muevan bit a bit.
- De conversión: Se cambia el formato de los datos, puede ser necesario involucrar alguna operación de: transferencia, aritméticas, lógicas, etc. ..
- De Entrada/Salida: Tienen que ver con la gestión de los dispositivos de E/S, a menudo utilizan interrupciones.
- De control del sistema: Tienen ciertos privilegios sobre los otros tipos de operaciones, por lo general solamente pueden ser ejecutadas por el Sistema Operativo.
- De transferencia de control: Cambian el orden secuencial normal de la ejecución de un programa. la operación que indique estas instrucciones es el cambio del contador del PC (memoria interna de la CPU) a la siguiente dirección a procesar. se usan para acortar la longitud de programas.
Tipos de
Procesadores
Básicamente
existen dos tipos de estructura de procesador, que constituyen hoy en día la
diversidad de chips en el mercado (el caso más claro y con más éxito es el de
AMD e Intel).
De una parte
tenemos microprocesadores RISC los cuales se basan en instrucciones simples y
por lo tanto la complejidad total de la CPU es menor.Por otro lado, los
microprocesadores CISC (Complex-Instruction-SetComputing) contienen
instrucciones complejas, ocupan más tamaño, dedicando más tiempo por
instrucción con menos instrucciones.
Comparación
Cuando se ejecuta
un programa difícil, o extenso, los CISC son más rápidos y eficaces que los
RISC. En cambio cuando tenemos en ejecución un conjunto de instrucciones
sencillas, cortas y simples, tenemos que los RISC son más rápidos.
En un procesador
normal, sin segmentar, tenemos que empieza las operaciones sólo cuando el
anterior ya ha acabado, en cambio en los procesadores segmentados, las
operaciones se intercalan entre ellas, el que se respeta es la duración de una
etapa, acto seguido se usan las interrupciones para dejar pasar primero a una
en lugar de otra.
- Etapa 1: Transporte de la instrucción, desde la memoria al procesador.
- Etapa 2: Decodificación de la instrucción y lectura de los operandos a los registros.
- Etapa 3: Ejecución de los cálculos con los operandos a la ALU.
- Etapa 4: Etapa de acceso a la memoria. Etapa 5: Escritura del resultado de la ejecución de la instrucción.
8. Unidad Aritmético Lógica (ALU)
Introducción:
Introducción:
Muchas de estas
instrucciones consisten en la transformación de datos mediante la realización
de operaciones lógicas o aritméticas. Para realizar estas operaciones existe un
bloque especial de la CPU denominado Unidad Aritmético Lógica (ALU). Gobernada
por la unidad de control, la ALU tiene como entradas os datos almacenados en
los registros internos de la CPU. Adicionalmente, la ALU tiene como salida los
indicadores de estado que señalan las características del resultado de la
última operación (por ejemplo, si el resultado ha sido cero, negativo, etc.).
La ALU a su vez está compuesta por diversos
circuitos especializados en realizar una transformación particular de los
datos, típicamente una operación aritmética o lógica.
Los criterios más
habituales que van a caracterizar los módulos de la ALU son:
Módulo combinacional o secuencial.
En el caso de módulos
combinacionales se tiene un circuito digital combinacional, sin elementos de
memoria. Si se modifica uno de los operandos el resultado se modifica con un
retraso que vendrá dado por la suma de los retrasos de todas las puertas que
intervienen en la operación.
Número de operandos del módulo. Hay módulos que solamente emplean un
operando, como es el de la negación, pero habitualmente la mayoría de los
módulos realizan operaciones que utilizan dos operadores, como son la suma,
división o AND lógico.
- Incorporación de paralelismo al módulo. El primero es de tipo secuencial y requiere tantas fases como dígitos tengan los operandos, mientras que el segundo es de tipo paralelo.
- Operación aritmética o lógica. La operación realizada puede ser de tipo lógico (AND, OR, etc). O de tipo aritmético (suma, multiplicación, etc).
- Operación aritmética o lógica. La operación realizada puede ser de tipo lógico (AND, OR, etc). O de tipo aritmético (suma, multiplicación, etc).
- Integración en la CPU. Puede ocurrir que parte de los módulos de la ALU estén integrados en la CPU (típicamente los que realizan operaciones lógicas o aritméticas con números enteros), y otros sean externos a la CPU debido a que son muy complejos y ocupan mucha superficie de silicio. Es el caso de los coprocesadores matemáticos que se utilizaban en procesadores.
La
principal ventaja del operador serie es que es más pequeño y por tanto ocupa
menos superficie de silicio. La desventaja de este módulo es que es más lento
que el operador paralelo.
Estructura y operaciones de la ALU
La ALU está formada por un conjunto de
operadores, un conjunto de registros que van a almacenar los operandos fuente y
resultados parciales y unos biestables de estado.Las operaciones más complejas no se
implementan con circuitos combinacionales, ya que requerirían una gran
superficie de silicio. Será la unidad de control la que se encarga de generar
la ejecución secuencial de los algoritmos de las operaciones complejas.
En algunas CPU existe un registro especial llamado
acumulador que recibe los resultados del operador y ciertas operaciones sólo
pueden realizarse sobre el contenido del acumulador.
Las operaciones más frecuentes que
implementan los operadores de la ALU son las siguientes:
- Desplazamientos: lógicos, circulares y aritméticos
- Operaciones lógicas: NOT, AND, OR, XOR.
- Operaciones aritméticas: suma, resta, multiplicación y división.
Familia Intel 8086 8088
Familia Intel
El 8086 y el 8088 ejecutan el mismo conjunto de instrucciones. Internamente
son idénticos, excepto que el 8086 tiene una cola de 6 bytes para instrucciones y el
8088 de sólo 4.
El 8088 fue el microprocesador usado para
la primera computadora personal de IBM la IBM PC,
que salió al mercado en agosto de 1981.
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