Arquitectura del Computador2 CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 3 ÍNDICE Presentación Red de contenidos UNIDAD DE APRENDIZAJE 1: SISTEMAS DIGITALES TEMA 01 TEMA 02 : Sistemas digitales. : Compuertas lógicas. 7 18 5 6 UNIDAD DE APRENDIZAJE 2: LA FUENTE DE ALIMENTACIÓN Y LA MAINBOARD TEMA 03 TEMA 04 : La fuente de alimentación. : La mainboard. 29 35 UNIDAD DE APRENDIZAJE 3: MEMORIAS TEMA 05 TEMA 06 : Tipos de memorias. : Memoria RAM. 47 61 UNIDAD DE APRENDIZAJE 4: EL CPU TEMA 07 TEMA 08 TEMA 09 TEMA 10 : El CPU. : La estructura del CPU y de la memoria. : Sesión integradora. : Diagrama en bloques del CPU. 70 79 89 92 UNIDAD DE APRENDIZAJE 5: COMPONENTES DE LA MAINBOARD TEMA 11 TEMA 12 : El chipset y buses de la mainboard. : Los puertos de la mainboard. 105 117 UNIDAD DE APRENDIZAJE 6: DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO TEMA 13 TEMA 14 : El disco duro. : Interfaces del disco duro. 128 148 UNIDAD DE APRENDIZAJE 7: DISPOSITIVOS DE SALIDA TEMA 15 : Sistema de video. 160 CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES 4 TEMA 16 TEMA 17 : Dispositivos de salida. : Sesión integradora 171 180 CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . dinámicas individuales o grupales. se menciona el tema y contenido a desarrollar.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 5 PRESENTACIÓN Arquitectura del Computador pertenece a la línea de tecnología. En ese sentido. los alumnos deberán transferir lo aprendido mediante ejercicios dirigidos. se especifica el logro que deben alcanzar los alumnos al final de la unidad. se propicia la activa participación del alumno y la constante práctica con el objetivo de lograr una mejor interpretación del funcionamiento de las partes del computador. Redes y Comunicaciones. las cuales se desarrollan durante un período determinado. recurre a técnicas de metodología activa y trabajo cooperativo. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . las cuales les permitirá reforzar lo aprendido en la clase. las actividades se complementan con presentación de diapositivas. Se dicta en las carreras de Computación e Informática. Por último. y tareas que se encuentran en el material de estudios desarrollado para el curso. El curso aplica la metodología de taller. y Administración y Sistemas. De este modo. En cada una de ellas. después del desarrollo de cada tema. Inmediatamente. muestra de componentes o de equipos completos para un mejor entendimiento. asimismo. El curso brinda un conjunto de conocimientos y estrategias técnicas que permitirán a los alumnos comprender el funcionamiento del computador y cómo utilizarlo adecuadamente en aplicaciones personales y profesionales dentro de una empresa. El manual para el curso ha sido diseñado bajo la modalidad de unidades de aprendizaje. se indican las actividades que deberán desarrollar los alumnos en cada sesión. Por esa razón. 6 RED DE CONTENIDOS Arquitectura del Computador Sistemas Digitales CPU (Microprocesador) Componentes internos del computador Compuertas Lógicas CPU Procesadores actuales RAM y ROM Mainboard Dispositivos de Almacenamiento Dispositivos de Salida Disco duro y SSD Interfaces de disco Impresora Sistema de video CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 7 UNIDAD DE APRENDIZAJE 1 TEMA 1 SISTEMAS DIGITALES LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE Al término de la unidad, el alumno, de manera individual, diseña e implementa sistemas digitales básicos mediante el uso de simuladores, dentro de los cuales están el sumador flip - flop y registro. TEMARIO Introducción a los sistemas digitales. Computadores analógicos y digitales. El bit y el byte. Medidas de almacenamiento de datos. ACTIVIDADES PROPUESTAS Los alumnos reconocen diferencias entre los sistemas digitales y analógicos. Los alumnos reconocen diferencias entre los tipos de computadores. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES 8 1. INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DIGITALES En el mundo que nos rodea, se suele encontrar dos tipos de sistemas bastante conocidos: Sistemas analógicos Sistemas digitales Para poder entender cómo trabajan los sistemas digitales y analógicos, es necesario entender, primero, el concepto de sistema. Sistema es un conjunto de componentes que interactúan entre sí y que tienen un mismo objetivo, es decir, todos los componentes trabajan para el mismo objetivo. También, es necesario entender, primero, a las variables digitales y analógicas. Las variables analógicas toman diferentes valores y cambian de manera continua, como lo hace, por ejemplo la temperatura. Las variables digitales sólo toman dos valores posibles: encendido y apagado. 1.1 Los Sistemas Analógicos (SA) Los sistemas analógicos están formados por un conjunto de componentes que interactúan entre sí para lograr el mismo objetivo o utilidad de ese sistema. Un sistema para que sea analógico debe usar variables de entrada y de salida analógicas. 1.2 Los Sistemas Digitales (SD) Los sistemas digitales se caracterizan porque sus variables de entrada y salida sólo tienen dos estados posibles. Estos estados pueden tomar los siguientes valores: Verdadero Falso Alto Bajo Cerrado Abierto 5 voltios 0 voltios 1 0 Existen diversos ejemplos de sistemas digitales y analógicos, que se encuentran en diversas aplicaciones que se usan, pero cómo se puede reconocer si el sistema es analógico o digital. Esto se puede lograr si se determina, antes, cómo son sus variables de entrada y salida. Por ejemplo, si el sistema tiene variables de entrada y de salida digitales, se puede asegurar que es un sistema digital. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC 3 Computadores analógicos Los primeros computadores. mientras que el de la derecha es totalmente mecánico. Su programación se encuentra cableada en los circuitos que lo integran y tiene sólo una aplicación. si sus variables de entrada y de salida son digitales. sus variables de entrada son teclas. es un sistema analógico o digital. En este sistema. los cuales están formados por 7 segmentos o “focos” que están encendidos o apagados (variable digital). Por lo tanto. En el siguiente gráfico. las cuales están presionadas o no están presionadas (variable digital). El siguiente sistema a analizar es el computador. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . siempre dentro de un rango.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 9 Uno de los sistemas que se debe analizar. es la calculadora. fueron analógicos y estaban implementados con componentes mecánicos. Las variables de entrada mediante potenciómetros fijan algún valor dentro de un rango y las de salida pueden obtener una determinada temperatura o un determinado nivel de líquido. mientras que los actuales son digitales. ante la pregunta si es analógico o digital. muchos años atrás. se puede apreciar dos ejemplos de computadores analógicos. Sus variables de entrada y salida son analógicas. y su variable de salida es un display con dígitos. ésta es la máquina diferencial 2 de Babbage (1891) utilizado sólo para un cálculo matemático. donde la pregunta es la misma. se puede asegurar que la calculadora es un sistema digital. 1. eléctricos y electrónicos. El primero de ellos tiene componentes electrónicos. La respuesta es ambos en el sentido que los primeros computadores fueron analógicos. que lo tenía desde 2002 con el Earth Simulator. Los computadores usados. es capaz de realizar 1. − Búsqueda de yacimientos petrolíferos. Actualmente.4 Computadores digitales Los computadores digitales son aquellos que permiten su programación por medio de lenguajes. − Estudio y predicción del clima de cualquier parte del mundo. Esta máquina se dedicará principalmente al almacenamiento y transmisión de datos entre diversos sistemas informáticos.000 millones de habitantes del planeta usaran un computador personal y trabajaran 24 horas por día. − Estudio y predicción de tornados.10 1. Debido a su elevado precio. Para dar una idea de la velocidad del supercomputador. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . Está instalado en el laboratorio estadounidense Lawrence Livermore. los supercomputadores se construyen en poca cantidad en un año. Blue Gene se convirtió. para ello. Todo ello es posible gracias a que el computador digital acepta diversos programas. Los computadores analógicos son historia. se les debe cambiar de software o programa. que el computador más rápido del mundo. − Elaboración de maquetas y proyectos de la creación de aviones. Asimismo. Usan variables digitales y éstas toman sólo dos valores posibles. EEUU volvió a encabezar la lista de países con las máquinas más potentes del mundo. con lo cual le arrebató ese título a Japón. son las más caras. en el 2005. La importancia de los computadores digitales es que se le puede dar uso en diferentes aplicaciones. Estas máquinas están diseñadas para procesar enormes cantidades de información en poco tiempo y son dedicadas a una tarea específica. expertos de IBM señalaron que si cada uno de los 6. Un ejemplo es el Supercomputador Blue Gene/L desarrollado por IBM para Lawrence Livermore National Laboratory. Los computadores digitales se clasifican de la siguiente manera: Supercomputadores Los supercomputadores son el tipo de computador más potente y más rápido que existe en el mundo. a los cuales se les llama software. Científicos estadounidenses develaron. llamado Roadrunner (“correcaminos”). etc. es común que se use el computador para escuchar música. en los cuales se usan códigos binarios (0`s y 1`s). conocido popularmente como “ladrillo”. asociados al 0 y al 1. el 9 de junio del 2008. donde ya nadie quiere usar un celular analógico. tal como ocurre con el uso de los celulares. en el supercomputador más rápido del mundo. Gracias a este computador. simuladores de vuelo. que es la parte flexible o modificable del computador. como también para la comunicación a través de Internet o para ver películas. les demoraría 46 años concretar lo que Roadrunner hace en un solo día. ya que sus precios alcanzan los cientos de millones de dólares.000 billones de cálculos por segundo y su propósito central será trabajar con armas nucleares. dado que están construidos con miles de microprocesadores que permiten alcanzar enormes velocidades de procesamiento. son digitales. hoy en día. Los supercomputadores se utilizan para tareas específicas como las siguientes: − Control de la energía y armas nucleares. Está equipado con más 12. además. para la videoconsola Sony Playstation 3. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . originalmente. Actualmente. cuenta con 6. También. éstos han sido mejorados y diseñados.000 procesadores tipo PowerXCell 8i que están colocados en paralelo.912 procesadores Opteron de AMD. Ha sido diseñado conjuntamente por IBM y el personal del laboratorio. es el supercomputador más rápido (junio del 2008).ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 11 Roadrunner (“correcaminos”) es un supercomputador del Laboratorio Nacional Los Álamos en Nuevo México. Los mainframes tienen un costo que va desde 350. un minicomputador es un sistema multiproceso (varios procesos en paralelo). AS/400 de IBM fue comercializado por primera vez en 1988 y sigue fabricándose. Es una versión más pequeña del macro computador. Minicomputadores En 1960. un mainframe ocupaba habitaciones completas o hasta pisos enteros de algún edificio. porque como está orientado a tareas específicas. surgió el minicomputador. así como cientos de dispositivos de entrada y salida. no necesitaba de todos los periféricos que necesita un mainframe. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . Esta distribución es para ocultar los cientos de cables de los periféricos. por lo que las empresas bancarias usan estos sistemas para su seguridad. este minicomputador es para todo tipo de empresas y departamentos. simultáneamente. En general. El AS/400 es un ordenador de IBM de gamas baja y media. Esto ayudó evidentemente a reducir el precio y los costos de mantenimiento. hoy en día. actualmente.12 Macrocomputadores Los macrocomputadores son. que es capaz de soportar desde 10 hasta 200 usuarios simultáneamente. Los macro computadores soportan varios programas simultáneamente. En el pasado. además. debido a que son sistemas cerrados con hardware y software propios. sin embargo. que son capaces de controlar cientos de usuarios. Un ejemplo actual de minicomputador es el AS/400 de IBM. Los minicomputadores utilizan sistemas seguros. Los mainframes son grandes. su temperatura tiene que estar controlada mediante sistemas de aire acondicionado. bajo el nombre de i5 (anteriormente eServer iSeries). que llega a compararse con los grandes host y con los pequeños servidores Windows y Linux.000 dólares hasta varios millones de dólares. No son atacados por virus. rápidos y utilizan sistemas costosos. conocidos como mainframes. es parecido a una hilera de archivadores en algún cuarto con piso falso. es decir. también. actualmente. se encuentran en las oficinas. se les llama también “PC´s” por ser de uso personal. escuelas y hogares. el cual se convirtió en un tipo de computador ideal para uso “personal”. aunque podían ejecutar el mismo tipo de programas. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . que no son compatibles con el PC de IBM. Los computadores actuales más usados son los microcomputadores conocidos como PC. pero que. Desde ese momento. como el Macintosh®.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 13 Microcomputadores (PC) Los microcomputadores o Computadores Personales (PC´s) tuvieron su origen con la creación de los microprocesadores. en muchos de los casos. El término PC se deriva del modelo “IBM PC” que la empresa IBM sacó a la venta en el año 1981. Los PC´s son computadores para uso personal. el término “PC” se estandarizó y los clones que sacaron posteriormente otras empresas fueron llamados “PC´s compatibles”. Estos últimos usaban procesadores del mismo tipo que los de IBM. pero de un costo menor. Existen otros tipos de microcomputadores. Son relativamente baratos y. El curso de Arquitectura del computador está referido a éste y se tratará como un sistema digital para conocer cómo procesa los ceros y unos. 6 Unidades de medida de almacenamiento de la información Es importante tener en cuenta que la información se mide en bits o en bytes.024 KB aproximadamente 1 millón de bytes.024 GB aproximadamente un millón de MB. se puede tener 4 estados diferentes: 00 01 10 11 Si se usa 3 bits. = 1.. = 1.024 MB aproximadamente mil millones de bytes. se requiere del uso de factores. = 1. es necesario conocer los valores de cada factor y la relación entre el bit y el byte.. se debe conocer el concepto de BIT... son básicamente dos: el bit y el byte. encendido o apagado).. Con un bit sólo se pueden definir 2 estados.. Para realizar las conversiones entre unidades de medida... 11111110 Si se tiene n bits.. se hace uso de la combinación de bits. pero cuando se trabaja con cantidades muy grandes. cerrado o abierto. Por ejemplo: Si se usan 2 bits..024 bytes. 11111111 1. el cual es la unidad básica de la información digital. se puede tener 8 estados diferentes: 000 001 010 011 100 101 110 111 Si se usa 8 bits. Para ello. a los cuales se les llama BYTES..5 El BIT (Binary digit) Para trabajar con los sistemas digitales. los cuales son los siguientes: Kilo = Mega = Giga = Tera = K= M= G= T= 1024 1024 x 1024 1024 x 1024 x 1024 1024 x 1024 x 1024 x 1024 De esta manera. se puede expresar la cantidad de información en: KiloByte (KB) MegaByte (MB) GigaByte (GB) TeraByte (TB) = 1. que se utilizan para determinar la cantidad de datos o información que se guarda en algún medio de almacenamiento. Se representa con un “0” o con un “1”...14 1. Por ejemplo: a) Convertir 60 bytes a bits: 60 bytes = 60 x 8 bits = 480 bits CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . se puede tener 256 estados diferentes: 00000000 00000001 . se pueden obtener 2n estados diferentes.. − Bit: unidad básica y puede tomar los valores: 0 ó 1. Es usual trabajar con conjuntos de 8 bits. Las unidades de medida. El bit puede estar representado en la práctica por uno de los dos estados que toma la variable digital (alto o bajo. pero los sistemas de cómputo usan innumerables estados. − Byte: conjunto de 8 bits. para no alterar el resultado. por lo que. Entonces. solo bastó reemplazar el factor K por su equivalente 1024 x 1024. e) Se tiene una memoria RAM de 256 MB. esta cantidad puede ser reemplazada por: CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES .ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 15 Se aprecia que sólo se reemplazó el valor del byte por 8 bits. b) Convertir 129 024 bytes a KB: 129 024 bytes = 129 024 bytes x K = 126 KB 1024 Como se solicita expresar la cantidad de datos en KB. se necesita agregar el factor K. se agrega K/1024 = 1. c) Convertir 100 MB a bytes: 100 MB = 100 x 1024 x 1024 bytes = 104 857 600 bytes Este caso fue más sencillo. esta memoria tendrá lo siguiente: = 256 x 1024 KB = 256 x 1024 x 1024 bytes = 256 x 1024 x 1024 x 8 bits f) Si un archivo tiene 1 000 000 000 bits. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . ¿Qué características tienen los supercomputadores? Determine dos diferencias entre microcomputador y minicomputador.16 Autoevaluación Indique si los siguientes sistemas son digitales o analógicos: Un termómetro Una calculadora Una guitarra eléctrica Un monitor de PC Determine dos diferencias entre computadores digitales y analógicos. Indique ¿porqué se considera al PC como un sistema digital? Dé cinco ejemplos de sistemas digitales e identifique sus variables de entrada y salida. podrás visitar el museo de computadores antiguos.com/museum/computer. El Byte es un conjunto de 8 bits Si deseas saber más acerca de estos temas. se pueden obtener 2n estados diferentes. puedes consultar las siguientes páginas. http://www. actualmente.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 17 Resumen Los primeros computadores fueron analógicos. http://www. son digitales. podrás ver el ranking de los supercomputadores.asp?c=286 En esta página.top500. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES .old-computers.org/ En esta página. pero. Si se tiene n bits. ACTIVIDADES PROPUESTAS Los alumnos completan las Tablas de verdad de las compuertas lógicas. Los alumnos establecen diferencias entre bits y bytes. el alumno explica las características de los sistemas digitales y determina la medida en bits y bytes. Propiedades del álgebra de Boole.18 UNIDAD DE APRENDIZAJE 1 TEMA 2 COMPUERTAS LÓGICAS LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE Al término de la unidad. TEMARIO Compuertas lógicas. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . Los alumnos comprenden las funciones de cada una de las compuertas. Tabla de verdad. Si A = 1 lógico. otras multiplican lógicamente e. la entrada original. que se comportará como un buffer. COMPUERTAS LÓGICAS. entonces Z = 1 lógico.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 19 1. las cuales permiten realizar operaciones lógicas. después de dos compuertas. Se ven. La respuesta es que. pero el valor de salida será opuesto al de entrada. es llamada inversora. Las compuertas NOT se pueden conectar en cascada y lograr. para lograr el objetivo del sistema. pueden comparar e invertir valores. entonces Z = 0 lógico. TABLA DE VERDAD Y ÁLGEBRA DE BOOLE 1.1 Inversor o compuerta NOT La compuerta lógica NOT tiene una variable de entrada y otra de salida. cada una de ellas: 1. si A = 0 lógico. también. incluso. Por otro lado. como las que se verán más adelante. a continuación. Éstos son procesados y entregan variables de salida. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . algunas suman lógicamente. Existe un conjunto de compuertas digitales. Por ejemplo. Debido a este comportamiento. La función lógica es la siguiente: Z=Ā Representación gráfica Tabla de Estado A es la variable de entrada y Z es la variable de salida. por lo que ingresan al sistema ceros y unos. esta compuerta. Todas las compuertas lógicas tienen una representación matemática (algebraica) y una representación gráfica.1. La pregunta es qué hay dentro del sistema que procesa los bits. como ceros y unos. está formado por componentes básicos llamados compuertas digitales.1 Compuertas lógicas Los sistemas digitales tienen variables de entrada digitales. cada una de ellas desarrolladas para una determinada aplicación. qué componentes tienen para que frente a un ingreso de bits puedan generar una salida de bits. también. 1. Si se necesita una AND de 3 entradas y no hay disponible. puede tener dos o más variables de entrada. para llenar la tabla de estado. Una compuerta AND puede tener muchas entradas. por ello. y B es igual a 1 lógico. es fácil crearla con dos compuertas AND. y una de salida. Una AND de múltiples entradas puede ser creada conectando compuertas simples en serie. y la salida es Z.2 AND La compuerta lógica AND multiplica las variables de entrada.1. Visto de otra forma. su función lógica se representa así: Z=A. por lo que. y una de salida. Esta compuerta multiplica las variables de entrada. se debe multiplicar las entradas. Su función lógica se representa así: Z=A+B Representación gráfica Tabla de Estado CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC .B Representación gráfica Tabla de Estado Las variables de entrada son A y B. 1. si tanto A o B o ambas son iguales a cero lógico. entonces Y es igual a cero lógico. por ello. La ecuación lógica indica que Z es igual a 1 lógico sí y sólo sí A es igual a 1 lógico.20 1. como se muestra en el siguiente diagrama.3 OR La compuerta lógica OR suma las variables de entrada. puede tener dos o más variables de entrada. Para el caso de dos entradas. ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 21 La ecuación lógica indica que Z es igual a 1 lógico si A es igual a 1 lógico o B es igual a 1 lógico. Visto de otra forma. o tanto A como B son iguales a 1 lógico. o ambas son iguales a 0 lógico. Z es igual a 1 lógico sí y sólo sí A es igual a 0 lógico y B es igual a 0 lógico. o ambos son iguales a 1 lógico. Las variables de entrada son A y B.1. Visto de otra forma. Su función lógica es la siguiente: Representación gráfica Tabla de Estado Esta compuerta surge de la conexión de una compuerta OR y un inversor en cascada. 1. Visto de otra forma. 1. La ecuación lógica indica que Z es igual a 0 lógico si A es igual a 1 lógico y B es igual a 1 lógico. Nótese que esta compuerta es lo contrario a la compuerta OR. Z es igual a 0 lógico sí y sólo sí A y B son iguales a 0 lógico. La ecuación lógica indica que Z es igual a 0 lógico si A es igual a 1 lógico o B es igual a 1 lógico. Su función lógica es la siguiente: Representación gráfica Tabla de Estado Esta compuerta surge de la conexión de una compuerta AND y una NOT en cascada. Las variables de entrada son A y B. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES .5 NAND La compuerta lógica NAND multiplica y niega las variables que están en su entrada. y la salida es Z.4 NOR La compuerta lógica NOR suma y niega a las variables que tiene a la entrada. y la salida es Z.1. entonces Z es igual a 1 lógico. Nótese que esta compuerta es lo contrario a la compuerta AND. si tanto A o B. La salida Z es 1 lógico sí y sólo sí A es diferente de B. las entradas son A y B. Si la entrada es X y la salida es la negación de X. Su función lógica es la siguiente: Representación gráfica Tabla de Estado Las variables de entrada son A y B. y la salida es Z. se puede usar para comparar las entradas. se aprecia la compuerta NAND de dos entradas. Incluso. 1. y la salida es Z.22 La compuerta NAND puede ser usada para implementar una compuerta NOT. Se va a explicar la posibilidad de usar la compuerta NAND de dos entradas como una compuerta NOT o inversor. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . donde Z es el producto negado de A y B.6 OR Exclusive o Ex OR La compuerta lógica OR Exclusive o Ex Or.1. las dos entradas fuesen iguales a la entrada X (A = B = X). cuando tiene dos entradas. se puede desarrollar todo un sistema digital con sólo compuertas NAND. tal como se muestra en el siguiente gráfico. o ambas son 1 lógico. Si en lugar de tener dos entradas diferentes A y B. la salida Z sería el producto negado de X y X. En el gráfico. si A y B son ambas 0 lógico. entonces Z es igual a 0 lógico. esta compuerta se está comportando como la compuerta NOT. y la salida es Z. se construyen de un número muy grande de circuitos muy simples (compuertas digitales). o "Off" y "On". si usamos interruptores. 1. entre otros. La lógica booleana está compuesta por una serie de operaciones que se aplican sobre las variables booleanas. microcontroladores. se necesita determinar el circuito lógico. 1 ó 0. éstos pueden tomar. flip-flops. etc. se procesarán los bits. microprocesadores. En realidad. La salida Z es 1 lógico sí y sólo sí A y B son iguales. compara las variables de entrada cuando éstas son dos: A y B. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES .7 OR Exclusive negado o Ex NOR La compuerta lógica OR Exclusive negado o Ex NOR. Su función lógica es la siguiente: Representación gráfica Tabla de Estado Las variables de entrada son A y B. Los sistemas digitales pueden resultar muy complejos. lo cual fue posible. OR. etc. Los sistemas digitales están representados a través de circuitos digitales. gracias al matemático inglés George Boole (1810-1864).1. entonces Z es 0 lógico. cerrado o abierto. codificadores.). dan lugar a una función booleana. también. ya sea que ambas sean 0 lógico o ambas sean 1 lógico. dos estados posibles: "abierto" y "cerrado". desarrolló el álgebra de Boole. En este circuito lógico. etc. NOT. Asimismo. Para implementar un sistema digital. también. El sistema digital es un conjunto de componentes que interactúan entre sí y que tienen un objetivo. memorias. las cuales sólo pueden tener dos valores o estados: verdadero o falso. es decir. se tuvo que desarrollar la matemática necesaria. quien desarrolló la teoría en la que se basan los computadores para manipular los datos. se hace efectivo el “1” y el “0” a través de voltajes. que al combinarse dan a lugar a otros tipos de elementos digitales como compuertas complejas. las cuales solamente toman dos valores posibles: "0" y "1". el cual va a ser desarrollado por un conjunto de compuertas interconectadas. es decir. donde cada una de ellas realizará alguna operación lógica para cumplir lo establecido en el álgebra de Boole. cuando actúan sobre las variables de entrada booleanas.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 23 1. set o reset. pero siempre trabajan con variables digitales. donde el estado abierto corresponde a “0” y el estado cerrado corresponde a “1”. Estos componentes son las compuertas digitales (AND.2 Álgebra booleana Para trabajar con los sistemas digitales. Para ello. se usan dos niveles de voltajes fijos: un nivel alto para el “1” y un nivel bajo para el “0”. Las operaciones lógicas. Si A y B son diferentes entre sí. 1. que afectan a los sistemas digitales.24 Los posibles estados de las variables de entrada.B=B . se pueden representar en una tabla de estado.A A+B=B+A Ley de involución: Ley Distributiva: A + (B · C) = (A + B) · (A + C) A · (B + C) = (A · B) + (A · C) Absorción: A +Ā. también.3 Propiedades del álgebra de Boole Les presentamos algunas propiedades del álgebra de Boole: Ley de Idempotencia. Identidades del álgebra de Boole: CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . Es la propiedad para realizar una acción determinada varias veces y aún así conseguir el mismo resultado. Ley de las equivalencias que nos permiten trabajar con una sola compuerta.A=A A+A=A Ley Asociativa: (A+B)+C= A+(B+C) (A ·B)· C= A· (B ·C) Ley Conmutativa: A . A . por ejemplo una NOR en lugar a usar dos inversores y una compuerta AND.B = A + B Leyes de Morgan. llamada tabla de estado. Se usará. Por otro lado. las cuales pueden ser una o más.4 La Tabla de verdad o Tabla de estado La Tabla de verdad describe el funcionamiento del sistema digital. tiene las columnas de las variables de salida. la Tabla de estado de la compuerta OR de dos entradas. por lo tanto 8 estados. 2ⁿ es igual al número de combinaciones en la Tabla de verdad Donde n es el número de las variables de entrada de la Tabla de verdad. hacer el circuito lógico en base a las compuertas lógicas. debajo de ellas. tal como se puede apreciar en las dos tablas siguientes: 22 = 4 combinaciones o estados 23 = 8 combinaciones o estados Para desarrollar un sistema digital. En la Tabla de estado. las cuales tienen todas las combinaciones posibles de las entradas. se puede apreciar las variables de entrada A y B. Por ejemplo. a la izquierda. lo cual depende del sistema.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 25 1. se puede generar la función lógica de la salida. se va a explicar en base a un ejemplo sencillo. los estados de las entradas. en ella. además. Ésta puede tener varias columnas en la entrada. Para determinar la función lógica de la salida. porque. tendrá 22 estados. la función lógica simplificada y. las variables de entrada y. de acuerdo al sistema digital. se debe haber establecido cómo debe responder cada una de las salidas frente a cada estado de entrada. si la tabla tiene dos variables de entrada. entonces tendrá 23 = 8 combinaciones. o sea. las cuales generan 4 estados diferentes. La tabla presenta. se observa que la salida Z es igual a “0” en el estado “00” (cuando A=0 y B=0) y “1” en los tres estados restantes. para ello. Si se tiene la Tabla de estado. se debe tener en cuenta CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . Se puede trabajar con una tabla para cada salida o una sola tabla para todas las salidas. Para comprender fácilmente esto. se debe partir de su Tabla de estado o Tabla de verdad. 4 estados. La salida tomará el valor de cero o uno en cada estado. si la tabla tiene 3 variables de entrada. finalmente. lo cual depende de la cantidad de variables de entrada. antes. el cual. Z = ∑ (m1. el término será Ā. se ha obtenido la función lógica simplificada de Z y ésta va a servir para obtener el circuito lógico. la cual se determina simplemente como una suma de términos. como el obtenido a continuación. se debe conocer las propiedades e identidades del álgebra de Boole. se trata de una compuerta OR. esta expresión no debe ser usada para implementar el circuito lógico. la determinación de la función lógica es sencilla. En el ejemplo anterior. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . donde la cantidad de términos depende de la cantidad de unos que tenga la salida. lo complicado es la simplificación y. para ello.B. Luego de haber determinado la función lógica. donde resulte un circuito con el menor número de compuertas. por ejemplo. Como se ve.26 que ésta se obtiene como una suma de términos. m2. donde A toma el valor cero. porque. para el estado 01. para este caso. se puede decir que la función lógica de la salida Z es igual a la suma de términos. Cada término depende del producto de las variables de entrada y del estado en el cual la salida vale “1”. para el desarrollo de un sistema digital. se debe simplificar y. Para cada estado. para ello. m3) Si se resume. Finalmente. se necesita conocer el álgebra de Boole. el producto de las variables se verá afectado si para ese estado la variable vale cero. con cuyas identidades se puede obtener una expresión más sencilla. donde Z vale “1”. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES .ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 27 Autoevaluación ¿Cuál es la compuerta lógica que suma? ¿Cuál es la compuerta lógica que multiplica? ¿Cuál es la compuerta lógica que compara? ¿Para qué se utiliza la compuerta lógica buffer? Conecte dos inversores para crear un buffer. En cada una de las expresiones. determine a qué es igual: Dado los siguientes circuitos lógicos: Determine la Tabla de verdad y la función lógica equivalente. Realice las conexiones de una compuerta lógica NOR para convertirla en un inversor. hallarás información de compuertas y podrás ver cómo funcionan. http://www. se debe tener en cuenta que ésta se obtiene como una suma de términos.surrey. Cada término depende del producto de las variables de entrada y del estado en el cual la salida vale “1”.ee. Byte es un conjunto de 8 bits.uk/Projects/Labview/gatesfunc/index. donde la cantidad de términos depende de la cantidad de unos que tenga la salida. http://www.ac.28 Resumen Bit: unidad básica que puede tomar los valores 0 ó 1. Las Tablas de verdad describen el funcionamiento del sistema digital. hallarás información de compuertas y podrás ver cómo funcionan.profesormolina. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . Identidades del álgebra de Boole: Las compuertas lógicas vienen en chips.html#andgate Aquí. Si deseas saber más acerca de estos temas.htm Aquí.ar/electronica/componentes/int/comp_log. Para determinar la función lógica de la salida.com. puedes consultar las siguientes páginas. Las compuertas digitales son los componentes básicos de los sistemas digitales. el alumno. TEMARIO Voltaje. El case. explica las características de la fuente de alimentación y describe la función principal de la mainboard e identifica sus componentes. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . ACTIVIDADES PROPUESTAS Los alumnos diferencian el voltaje de la corriente. Los alumnos reconocen los diferentes voltajes de la fuente de alimentación.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 29 UNIDAD DE APRENDIZAJE 2 TEMA 3 LA FUENTE DE ALIMENTACIÓN LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE Al finalizar la unidad. Representación de bits con voltajes. corriente y potencia en un computador. su función y tipos. La fuente de alimentación. Por ejemplo los procesadores actuales son de mayor potencia por lo que necesitan buen sistema de enfriamiento o cooler. LA FUENTE DE ALIMENTACIÓN 1. usando voltaje alterno de 220 voltios. que se mueven siempre del polo negativo al polo positivo de la fuente de energía. Si la corriente aumenta o el voltaje aumenta. La Fuente de Alimentación La fuente de poder o de alimentación es un dispositivo que se monta en el gabinete de la computadora y que se encarga básicamente de transformar la corriente alterna de la línea eléctrica comercial en corriente directa o continua. El voltaje es la energía que desplaza a los electrones a través de los circuitos. la fuente de alimentación convierte la corriente alterna de 220v (o 110v según el país) a corriente continua con voltaje adecuados para la PC.. Para poder tener una idea de que potencia es necesaria existen simuladores tal como el que ofrece Asus en su sitio Web que nos ayuda a elegir correctamente la potencia necesaria en función de los componentes. por lo que se incrementa la potencia al haber más componentes. se hace uso e la fuente de alimentación.aspx?SLanguage=e s-es 1. no es fácil saber cual será la potencia necesaria de la alimentación.30 1. Cuando uno decide ensamblar uno mismo su computador. La corriente se mide en amperios. impulsa a los electrones a lo largo de un conductor. y también nuestra computadora esta energía se reparte a cada domicilio. por que el producto de los dos determina otro parámetro importante que es la potencia eléctrica. refrigeradoras. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . Lo que conocemos como corriente eléctrica no es otra cosa que la circulación de cargas o electrones a través de un circuito eléctrico cerrado. estos voltajes continuos o voltajes DC son apropiados para los circuitos digitales. Todos los componentes que forman parte del computador y que tiene chips y motores. Otras funciones son las de suministrar la cantidad de corriente y voltaje que los dispositivos requieren así como protegerlos de subidas de voltajes en el suministro eléctrico.1 Voltaje. esta energía nos venden para que funcionen nuestros equipos de la casa. también aumenta la potencia y al aumentar la potencia aumenta el calentamiento. etc. la cuál es utilizada por los elementos electrónicos y eléctricos de la computadora. Los voltajes DC (Direct Current o corriente directa) son proveídos por las pilas o baterías. corriente y potencia en un computador El voltaje es la magnitud física que. conduce la corriente eléctrica con mayor o menor potencia. http://support. La potencia eléctrica es la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado.2. Es decir.com/PowerSupplyCalculator/PSCalculator. unidad que nos permite determinar si estamos consumiendo mucha corriente. en un circuito eléctrico. Cuando leemos las especificaciones de los equipos hacen referencia al voltaje y a la corriente. como televisores.asus. consumen energía. En nuestra PC. pero para no tener que gastar en pilas. 3V DC. con el cual al cambiar sus estado da la orden de apagado o encendido. la cual transforma la energía recibida de 220V AC a voltajes adecuados para el PC. es necesario del uso de la fuente de alimentación. se ha producido un cambio a 24 pines con el objeto de poder entregar un nivel mayor de corriente. es importante mantenerlo en 230. sin embargo. es decir. sino se “quemará” la fuente por exceso de energía. sino dispone de un botón. En algunos casos. Las potencias de estas fuentes han alcanzado valores de hasta 750 watts en comparación a fuentes de 150 a 200 watts de años atrás.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 31 Como los componentes internos del CPU trabajan con corriente continua y con voltajes pequeños. Asimismo. ±12V DC y 3. algunas fuentes disponen de un interruptor. se muestra un selector para cambiar entre 115 y 230 voltios. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . no utiliza un switch que conecta y desconecta la energía. con el cual se puede apagar completamente la fuente. En la parte trasera de la fuente. lo que implica que su encendido es lógico. aunque. Los voltajes DC son entregados mediante un conjunto de cables y un conector principal de 20 pines. No obstante. el cual es necesario para disipar el calor generado en todo el proceso. se debe tener en cuenta que las fuentes son del tipo ATX. como +5V DC. destaca visiblemente uno de los componentes de la fuente de alimentación: el ventilador. en los modelos actuales. también. La diferencia entre los antiguos llamados AT y los actuales ATX estriba en el conector de alimentación. a la mainboard. Puertos de Sonido. junto con ellos. etc. Mid Tower. se encuentra la fuente de alimentación o fuente de poder. de 5¼ y 3½. disquetera. como ya se mencionó. Actualmente. lectoras/grabadoras de CD o DVD. El gabinete o case permite alojar. En cambio. En la bahías de 5¼. Asimismo. presenta bahías de dos tamaños. 123456- Botón de Encendido. el cual presenta diferentes medidas. Lector de Memorias. El Case Todos los componentes del computador se protegen dentro de un gabinete metálico. El sentido común indica que un gabinete de un tamaño y calidad adecuados puede resolver muchos problemas posteriores de ampliación y mantenimiento del equipo.grabadora de CD/DVD y. uno son más grande que otros. en las de 3½. los actuales CPU´s se pueden apagar y encender directamente desde la red. Lector de CD-DVD. los gabinetes verticales ofrecen mejor ventilación y mayor espacio para ampliación. Full tower. por ejemplo la lectora . en los case ATX. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . discos duros. tal como se aprecia en la siguiente figura. Además. el apagado se hace mediante el sistema operativo. Los tipos de gabinete más comunes son los siguientes: Mini Tower. Para ello. Por otra parte. los gabinetes son del tipo ATX.3. Desktop y Slim. se instala. algunos están en posición vertical y otros en posición horizontal. es decir. Botón de Reseteo. Puertos USB. se instalan los discos duros.32 1. ¿Qué características tienen las fuentes de alimentación? Determine dos diferencias entre un case desktop y minitower.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 33 Autoevaluación ¿Qué permite el voltaje? Determine los tipos de case más usados. ¿Qué diferencia hay entre el voltaje DC y el AC? CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . html En esta página.net/ggabinetes. Si deseas saber más acerca de estos temas. son digitales. http://www.letheonline. El voltaje es la energía que desplaza a los electrones a través de los circuitos Todos los componentes del computador se protegen dentro de un gabinete metálico llamado case.hispazone. podrás ver características de la fuente de alimentación. podrás visitar una galería de case. actualmente. http://www. puedes consultar las siguientes páginas.htm En esta página. pero.34 Resumen Los primeros computadores fueron analógicos. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC .com/Guia/98/Fuentes-de-Alimentacion-tipos-caracteristicase-instalacion. Tipos de mainboard. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . ACTIVIDADES PROPUESTAS Los alumnos diferencian los tipos de mainboards por el factor de forma. Los alumnos reconocen los diferentes tipos de puertos y slots.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 35 UNIDAD DE APRENDIZAJE 2 TEMA 4 LA MAINBOARD LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE Al finalizar la unidad. explica las características de la fuente de alimentación y describe la función principal de la mainboard e identifica sus componentes. el alumno. Componentes del mainboard. TEMARIO Definición y funciones de la mainboard. En la siguiente figura. dentro de los cuales está el microprocesador. o Un slot o ranura PCI para las tarjetas antiguas o Dos slots PCI express 1X para tarjetas de red. se puede apreciar algunos de estos componentes de una mainboard que acepta microprocesadores Core 2 Duo en el zócalo 775. están los buses de conexión. la ROM. donde se inserta el microprocesador y otros más. Está el zócalo. a través del cual recibe los diferentes voltajes que entrega la fuente. Veamos las características de este mainboard: o Compatibilidad con memoria DD3-1333MHz o Dos ranuras para hasta 8GB de memoria RAM del sistema. y las ranuras o zócalos (slots) que permiten conectar tarjetas controladoras que necesitan adicionarse al computador. también.36 1. o Controlador de sonido Intel de alta definición (HD). o Un slot PCI express 16X para video CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . LA MAINBOARD 1. Definición y funciones de la Mainboard La mainboard es llamada. Es una tarjeta de circuitos impresos del computador. donde se aprecian los componentes modernos la Desktop Board Intel® DH55PJ en factor de formato microATX ofrece un equilibrio entre las características tradicionales y las premium en un nuevo diseño con bajo consumo de energía. motherboard. o Controlador de red Intel PRO10/100/1000 Mb/s integrada. en la mainboard. que están implementados mediante pistas sobre las superficies del circuito impreso.1. los controladores de diferentes dispositivos. las ranuras para conectar la RAM del sistema. Sirve como medio de conexión entre los diferentes componentes del CPU. Otro ejemplo es la siguiente tarjeta madre. con sonido envolvente 5. integrada. Está el conector de 24 pines. placa base o placa madre. sonido que permitan reemplazar a las que están integradas. Asimismo.1. ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 37 Esta placa es compatible con los procesadores Intel Core i7. Es en la mainboard donde se alojan los principales componentes de una PC y se conectan las tarjetas de expansión. así de esta manera. pudiendo en algunos casos denominárselo conector. Core i5. fabricadas en peltrax. en toda PC tendremos un puerto para el teclado. Desktop Board Intel® DH55PJ 1. los cuales permite conectar dispositivos. etc. además. Los componentes básicos que se encuentran en la placa son: Zócalo del Microprocesador: éste es el zócalo donde se coloca el microprocesador. El componente en el que se conecta una tarjeta se le denomina. Esta board cuenta con conectores VGA y DVI-D y es compatible con visualización doble independiente para procesadores con Gráficos Intel HD. Las medidas y la cantidad de contactos varían según el tipo de procesador utilizado. slot o zócalo. un puerto para el monitor. Core i3 e Intel Pentium en el paquete LGA1156. dependiendo del tipo de controlador que tenga la placa. en forma genérica. cada una de las cuales está destinada a cumplir una función específica. un derivado de la fibra de vidrio.2 Componentes de la mainboard Toda PC está formada por una placa base y una serie de placas de expansión o tarjetas controladoras. se encuentra los puertos. Posee los anclajes necesarios para la colocación del cooler. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . Más allá de las diferencias originadas por las distintas generaciones. en todos los mainboard encontraremos una serie de componentes comunes. es el encargado de proporcionar el bus del procesador y controlar la memoria. También llamado “Puente Norte”. sobre todo los de menor velocidad. a los puertos USB. al bus PCI. este chip es cubierto por el disipador de aluminio y por ello no se aprecia el chip. genera mucho calentamiento. confirma lo expresado para ambos chipset. En la actualidad. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . a los puertos del teclado. entre otros. al PCI express. Como es un dispositivo de alta velocidad. Su función principal es interconectar a tres elementos importantes de alta velocidad: el procesador. También llamado “Puente Sur”. la RAM y la tarjeta de video. por lo que usa un disipador para liberar el calor. ya que el puente norte se reserva la conexión de los tres elementos más rápidos. Lleva integrados diferentes controladores y por ello decimos que controla a los discos duros. El diagrama en bloque que a continuación se muestra.38 Chipset Northbridge. así como de administrar el tráfico con el bus AGP o PCI Express. red. Chipset Southbridge. es la parte del chipset encargada de brindar conectividad entre el resto de dispositivos. en algunas modelos de PC´s este chip ha sido absorbido e integrado en el propio CPU o procesador. Ambos son totalmente incompatibles.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 39 Slots de Expansión PCI. por lo que. En el gráfico se puede mostrar dos slots PCI express 16X. Fue el zócalo de expansión más usado. la versión antigua es AGP. la versión actual es PCI express 16X. en la mainboard se encuentra solo uno solo de ellos. de color rojo y azul. acompañado de dos slots PCI y dos slots PCI express 1X. los módems y otros dispositivos de múltiples usos. Se trata de un slot de conexión especialmente diseñado para conectar las tarjetas de video. siendo estos los más pequeños. En estas ranuras se insertan las placas de sonido. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . pero en la actualidad ha sido reemplazado por el PCI Express. Slot de Expansión AGP y PCI Express 16X. está el SETUP. se los llama también puertos del mainboard. aquí es donde se alojan los módulos de RAM indispensables para el funcionamiento de la PC. que le permite al sistema operativo comunicarse con el hardware. se agrega sonido y conector estándar para controladores de juego. Por ejemplo. slot DIMM. La RAM CMOS necesita una batería para mantener los datos de CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . teclado y mouse PS/2. Los motherboards que respetan la norma ATX incorporan un grupo de conectores estándar: serie.40 Conectores. los cuales se guardan en una memoria RAM pequeña llamada RAM CMOS. paralelo. como resultado de la configuración se generan datos. DDR2. en la mayoría de los casos actuales. DDR. Zócalos de Memoria. Generalmente. Pila. DDR3. Este chip alberga el software básico del motherboard. Antes eran memorias ROM estándar donde no permitían se modifique su contenido sin retirarlo del mainboard. RIMM. Memoria ROM BIOS. el cual permite configurar al mainboard. Dentro de los programas que tiene el BIOS. Además. pero actualmente se usan memorias EPROM del tipo flash (EEPROM) que permiten que se pueda modificar los contenidos a través de la actualización del BIOS. los distintos tipos de zócalos reciben el nombre correspondiente al tipo de memoria que aceptan. ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 41 la configuración (Setup) y la fecha y hora del sistema. Es necesario cambiarla cada tres o cuatro años. se proporciona al mainboard la energía eléctrica necesaria. incorporan un icono para distinguir su uso específico. El conector del cable plano es el de tipo IDE o ATA y el conector pequeño de la derecha es el SATA. proveniente de la fuente de alimentación. Aquí se conecta los cables que permiten la conexión con los discos duros y las lectoras/grabadoras de CD/DVD. Conectores PS/2 para mouse y teclado. Conector de alimentación. En la actualidad se usa el SATA ya que es de mayor velocidad. A través de este conector ATX. Conectores IDE – SATA. Conectores externos de una Mainboard 1. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . 3. de 4 contactos. 7. Red. Fue el primer cambio importante en muchos años en el que las especificaciones técnicas fueron publicadas por Intel en 1995 y actualizadas varias veces desde esa época. 6. 1. Puerto serie. la versión más reciente es la 2. 1. las mainboards modernas incluyen “on board” una tarjeta de sonido con todas sus conexiones. 3. generalmente las mainboards de última generación incorporan una placa de red on board y la conexión correspondiente. esta diversidad depende de diferentes factores.2 publicada en 2004.6"). Una placa ATX tiene un tamaño de 305 mm x 244 mm (12" x 9. ATX El estándar ATX (Advanced Technology Extended) se desarrollo como una evolución del factor de forma de Baby-AT. para mejorar la funcionalidad de los actuales E/S y reducir el costo total del sistema. Actualmente es reemplazado por el puerto USB. Tipos de Mainboard Existen diversos tipos de mainboards. el cual es de 24 (20+4) contactos que permiten una única forma de conexión y evitan errores como con las fuentes AT y otro conector adicional llamado P4. como los escáneres o las cámaras digitales.2 AT A la tarjeta madre AT de tamaño completo se le llama así debido a que corresponde al diseño de la tarjeta madre original de la IBM AT. otro puerto de alta velocidad empleado por muchos dispositivos externos. No todos las mainboards cuentan con una conexión de este tipo. Presentamos solo tres factores de forma: 1. respecto a las dimensiones y forma del mainboard. puerto utilizado por la impresora. Esto permite que en algunas cajas ATX quepan también placas microATX. 5. Esto permite una tarjeta muy grande de hasta 12 pulgadas de ancho por 13.42 2. Este fue creado por Intel en 1995. Conectores de sonido. 4. Puerto paralelo. Otra de las características de las placas ATX son el tipo de conector a la Fuente de alimentación.8 pulgadas de CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC .3. utilizado para mouse y conexiones de baja velocidad entre PCs. en este caso buscaremos la diferencia usando el factor de forma o dicho de otra manera. puerto de alta velocidad empleado por muchos dispositivos externos.1. También poseen un sistema de desconexión por software. Puerto USB.3. Puerto FireWire. 3.4 Configuración de la mainboard Toda mainboard necesita ser configurada. Las tarjetas LPX se distinguen por varias características particulares. definió un conector de potencia formado por dos partes. La más notable consiste que las ranuras de expansión están montadas sobre una tarjeta de bus vertical que se conecta en la tarjeta madre 1. Esta configuración se hace por CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . 1984 AT 305 × 305 mm (IBM) Baby AT: 216 × 330 mm AT: Es uno de los formatos más grandes de toda la historia del PC (305 × 279–330 mm).ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 43 largo. lo cual permitía instalar tarjetas de expansión “acostadas”. hardware y software. El conector del teclado y los conectores de ranuras deben apegarse a requerimientos específicos de ubicación para ajustarse a las aperturas del gabinete.3 LPX El factor de forma LPX y mini LPX es un diseño parcialmente de propietario. la mayoría de los fabricantes ya no las producen. Fue usado de manera extensa de 1985 a 1995. significan de bajo perfil. Estas tarjetas fueron empleadas en sistemas con gabinetes tipo slim y tipo torre. Las iniciales LP. de LPX. desarrollado originalmente por Western Digital para algunas de sus tarjetas madre. Este tipo de tarjeta sólo se ajusta en los gabinetes populares Baby-AT o minitorres y debido a los avances en la miniaturización en cómputo. porque este diseño incorporaba ranuras paralelas a la tarjeta madre. 1. Este tipo de mainboard se encuentra en equipos desarrollados principalmente por Compaq y Packard Bell. se debe. tal como contraseña. Luego. tal como se muestra luego. Si ningún jumper está colocado sobre los pines. se debe pasar el jumper a los pines 2 y 3 durante 5 segundos. tiempo y parámetros de la configuración del sistema. Por último. La configuración por hardware es muy limitada en la mayoría de los mainboards. se debe usar la información del manual de usuario. primero. Los datos incluyen información de la configuración del sistema. como la limpieza de la RAM CMOS (Clear CMOS). donde se ha tomado las indicaciones de un mainboard Asrock. fecha. apagar el computador. sobre todo. Esta configuración se hace mediante jumpers de la siguiente manera: o o Cuando el jumper está colocado sobre los pines. el jumper está “SHORT”.44 1. el jumper está colocado sobre estos 2 pines. el jumper está “OPEN”.4. o Limpiar RAM CMOS El restablecimiento de la CMOS permite que se limpien los datos de la RAM CMOS. es decir. reconfigurar los parámetros del sistema a la configuración de fábrica. cuyo pin1 y pin2 están “SHORT”. retornar el jumper a su posición inicial. Para limpiar y. La ilustración muestra un jumper de 3-pines. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC .1 Configuración por hardware Para la configuración por hardware. pines 1 y 2. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . ¿Qué características tiene el chip set norte? ¿Qué tipo de memorias se instalan en un mainboard? Indique cuáles son los puertos más usados del mainboard. Indique cómo se puede conectar los discos duros al mainboard.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 45 Autoevaluación Indique cuál es la aplicación del mainboard. Determine dos diferencias entre mainboard ATX y LPX. actualmente es reemplazado por el puerto USB.46 Resumen El factor de forma LPX y mini LPX es un diseño parcialmente de propietario. http://historia-mainboard. La RAM CMOS necesita una batería para mantener los datos de la configuración (Setup) Si deseas saber más acerca de estos temas. podrás los diferentes tipos de mainboards. podrás ver diferentes tipos de mainboards. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC .com/products.html En esta página. http://www. desarrollado originalmente por Western Digital El puerto paralelo es utilizado por la impresora.com/ En esta página.blogspot.ibase-usa. puedes consultar las siguientes páginas. a través de la observación de una mainboard. Tipos de memorias según su ubicación. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . determinan las memorias que usa.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 47 UNIDAD DE APRENDIZAJE 3 TEMA 5 TIPOS DE MEMORIAS LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE Al término de la unidad. TEMARIO Tipos de memorias en el PC. explica la función de de los diferentes tipos de memorias y sus características básicas. Clasificación de las memorias: RAM y ROM. Los alumnos comparan los tipos de memorias RAM y ROM. el alumno. Función de las memorias. ACTIVIDADES PROPUESTAS Los alumnos. Clasificación de las memorias Las memorias dentro de la computador constituyen elementos muy importantes para su funcionamiento de la PC. cuando está descargado. necesita de mucho espacio en la pastilla de silicio. se debe refrescar estas memorias cada cierto tiempo. EDO. Se dice que esta memoria es volátil. se asume que hay un “0”. 1. porque si no se refresca la memoria. su función es la de almacenar datos e información. todo lo que tenía almacenado desaparece. Las memorias se clasifican en dos tipos: RAM y ROM. ya sea temporal o permanentemente. donde se necesita que haya un espacio muy grande que almacene a todo el SO y a las aplicaciones. tal como se aprecia en el siguiente cuadro. pero. Las memorias SRAM son RAM estáticas (Static RAM). Las memorias DRAM evolucionaron para buscar mejoras. Por ello. Para poder mantener la carga en los condensadores que tiene almacenado un “1”. Sus celdas de memoria son FF’s-D. por ello. Esta memoria se clasifica por la forma de sus celdas en dos tipos: SRAM y DRAM. se interpreta que hay un “1” y. para su fabricación. Las celdas de memorias están formadas por placas metálicas que hacen el papel de un condensador. BEDO hasta las actuales SDRAM o RAM Dinámica Sincrónica. donde se almacenan las instrucciones de los programas y los datos. se usan para la implementación de la RAM principal. Las memorias DRAM son RAM dinámicas (Dynamic RAM). desde FPM. La nomenclatura de sincrónica es para indicar que está controlada por una señal de reloj. por ello. se pierde la información. Son usadas para almacenar grandes cantidades de información.1 La memoria RAM La memoria RAM es una memoria de acceso aleatorio utilizada como almacén temporal.48 1. se usan para la implementación de la memoria caché. el cual guarda por un tiempo la carga eléctrica. con las cuales consigue mejorar la velocidad de lectura y grabación. que es donde van los chips. si se apaga el computador. estas memorias son llamadas dinámicas. por ello. esto depende de la aplicación y del tipo de memoria. Son usadas para trabajar a altas velocidades. Cuando el condensador está cargado. debido a que necesita energía para mantener lo almacenado. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . Las memorias PROM (Programmable Read-Only Memory) están fabricadas y desarrolladas con todos sus fusibles intactos (todos en “1”). esta ventana está cubierta con una etiqueta de cualquier clase y por una buena razón: el chip se puede borrar. pero si no deja pasar la corriente. Éstos pueden ser quemados (“0”). a causa de la luz ultravioleta de alta intensidad que entra por la ventana. entre otros. Este proceso se conoce normalmente como el "quemado" de la PROM. uno por uno. se necesita de un hardware y software especial. en los discos duros. se usan poco estas memorias. se mantienen guardados en los chips del ROM sin necesidad de energía. ni actualizar el programa que lleva dentro. La PROM se parece mucho al CD-R que permite grabar una sola vez. Las UVEPROM (Ultraviolet Erasable Programmable Read-Only Memory) son fáciles de distinguir de los otros chips. según las necesidades del software que se va a codificar en el chip. no se puede modificar. pero se pueden retornar a sus condiciones iniciales (“1”). Por esta razón. por ejemplo si deja pasar la corriente. La memoria ROM usa circuitos para formar una matriz de elementos que actúan como fusibles.2 La memoria ROM La memoria ROM es una memoria de sólo lectura (Read Only Memory). Cada “fusible” es una celda que puede almacenar un bit. es decir. pero no puede escribir en ella. Los programas almacenados en ROM no se pierden al apagar el computador. Las celdas de esta memoria están formadas por semiconductores que se comportan como fusibles. El usuario puede leer y ejecutar los programas de la memoria ROM. es decir. por el contrario. La memoria ROM es ideal para almacenar las rutinas básicas a nivel de hardware. se dice que no es una memoria volátil. porque tienen una pequeña ventana transparente en el centro de la cápsula. Los efectos de quemar la PROM son permanentes. dejan pasar la corriente. vale “0”. Un ejemplo del uso de estas memorias son las ROM BIOS. por ejemplo el programa de inicialización o de arranque de procesadores. Se emplea una máquina especial llamada programador de PROM o quemador de PROM para fundir los fusibles. para la grabación. En la actualidad. Por ello. se las expone a la luz ultravioleta durante una hora aproximadamente. Invariablemente. en la tarjeta de video. esta memoria se encuentra en la mainboard. Sin embargo. vale “1”. Por ello. Las EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory) son memorias ROM programables y borrables. para borrar estas memorias. Esta memoria se clasifica en PROM y EPROM.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 49 1. Hay dos tipos de memorias EPROM: UVEPROM y EEPROM. impresoras. tiene la memoria caché internamente. con lo cual se hizo más popular el nombre de memoria FLASH.50 Las EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read-Only Memory) son memorias programables y fáciles de borrar eléctricamente. se encuentra en las cámaras fotográficas. Posteriormente. posteriormente. que se han creado diversos medios de almacenamiento para diferentes equipos. se encuentra el chip que almacena el BIOS. Ha sido tan alto el éxito alcanzado de la memoria FLASH. sino FLASH BIOS. como se sabe. la tecnología permitió que el borrado y la escritura sean a 5 voltios. se verá que ha sido cambiado por otro chip de memoria FLASH. al cual se ha llamado ROM BIOS y que. como se sabe. en módulos. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . 1. en la mainboard. La primera aplicación de estas memorias fue reemplazar los ROM BIOS de las mainboards. el cual. como los siguientes: La tarjeta de video donde se encuentra la memoria VRAM o RAM de video. en particular en uno de sus chips del chipset (puente sur). en donde se conecta diferentes componentes. En la mayoría de los CPU´s. en los celulares. estas memorias están en las memorias USB y en los discos de estado sólido (SSD). El CPU o microprocesador. que son superiores a los voltajes usados en el PC. por lo que las actuales mainboards ya no usan ROM BIOS. con lo cual se hizo muy popular. Por ejemplo. Por último. el borrado era posible aplicando voltajes de 25 voltios. se va a comenzar identificando cuáles son ellas para tratar de entender su función como parte del PC. que se inserta en los zócalos o sockets para la RAM. se observa una mainboard que. otra memoria que viene integrada en la mainboard. Conectado directo. en el siguiente gráfico. se le llama RAM CMOS. En la actualidad. etc. La RAM principal.3 Tipos de memorias según su ubicación Para conocer sobre las memorias que existen en el computador. es uno de los componentes más importantes del computador. Para ello. En las primeras EEPROM. se disponen de dos memorias identificadas con L1 y L2. La información de las imágenes está almacenada como un conjunto de bits. a través de conector. En cuanto a la cantidad de memoria que disponen las tarjetas actuales.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 51 1. los cuales corresponden a la VRAM. Esta CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . ya que.1 RAM de video o VRAM Las tarjetas de video necesitan usar memoria RAM. se le ha llamado. simplemente. 1.4. hasta ahora. y el procesador de video es el que se encarga de convertir los ceros y unos en señales para enviarlas al monitor. todos los programas a ser ejecutados deben ser cargados a la memoria RAM. los cuales corresponden a la imagen digitalizada.4 Función de las memorias 1. RAM.4. La imagen siguiente muestra los cuatro chips en la tarjeta de video. probablemente.2 La RAM Principal La RAM principal es la memoria que. Ésta se usa para almacenar los gráficos que se deben mostrar en el monitor. esta cantidad siga incrementándose. ésta va desde 256 MB a 1 GB de VRAM y. la cual se llama VRAM (RAM de video). de acuerdo al diseño del computador. Su función es almacenar el sistema operativo y las aplicaciones. entre los cuales se encuentra: el POST.4. ya que con la memoria RAM no lo puede conseguir. IBM. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . La memoria caché ha sido fabricada de manera diferente a los chips de memoria de la RAM principal. su capacidad se ve limitada. y la otra parte. se aprecia a la memoria caché L1 que está dividida en dos: una parte almacena las instrucciones de los programas que se están ejecutando. En el gráfico. la memoria caché L3. 1. como se necesita que estén dentro del CPU. Esta memoria permite que el CPU pueda trabajar a su velocidad de proceso. en los últimos tiempos. dentro de las cuales las más importantes son AMI y AWARD. Como se ha visto. están tomando importancia el BIOS de Compaq. que es de mayor capacidad que L1 y L2. también. INTEL. ya que. los datos. El BIOS es un sistema básico conformado por un grupo de programas. entre otros. las velocidades de los módulos de RAM son inferiores a la velocidad del CPU. Sin embargo. Se vio que esta memoria es importante en el momento del encendido. Esto se explicará cuando se desarrolle la clasificación de memorias.4 La ROM BIOS La memoria ROM es una memoria no volátil. También.4. La mayoría de los procesadores actuales usan. el BOOT y el SETUP. las instrucciones del programa MS-Word deberán estar en L1 (parte de instrucciones). el programa que tiene. si se está escribiendo una carta. que son resultado de la ejecución del programa.3 La Memoria caché La memoria caché es un almacén temporal de alta velocidad y de baja capacidad. Por ejemplo. se puede ver a la memoria caché L2 del CPU de AMD. en la cual se almacena el BIOS (Sistema Básico de Entrada / Salida). en L1 (parte de datos). se detallarán los diferentes modelos y características más importantes. Ha sido desarrollado por diferentes empresas. 1. y el contenido de la carta. también.52 memoria ha evolucionado mucho y se ha tratado de mejorar su capacidad de almacenamiento como. éstas ocupan mucho espacio y. permite al CPU realizar la carga del sistema operativo del disco duro a la memoria RAM. Sin embargo. su velocidad. Más adelante. anteriormente. por la forma de generar las celdas para memoria caché. por lo que recurre al uso de una secuencia de pitidos. no tiene forma de avisar la presencia de dicho error a través de la pantalla. caracteres como los que se pueden apreciar en la siguiente figura de una mainboard MSI.com. En algunas mainboard modernas.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 53 El POST (Power On Self Test) es el programa que permite hacer un autodiagnóstico en el momento del encendido. el POST podrá informar en la pantalla: “Keyboard Error”. tal como lo muestra el siguiente gráfico. el sistema del POST es mucho más sofisticado y de ayuda más directa. en el POST. Ahora. cuenta con LEDS. que aparece luego de haber concluido el POST satisfactoriamente.bioscentral. con ello. es el siguiente: “MSI”. por ejemplo si el teclado tiene problemas. la cual debe estar codificada y grabada. No obstante. se puede recurrir a la página: http://www. Verifica el funcionamiento de los componentes de la mainboard. previamente. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . los diferentes mensajes se mostrarán de manera resumida en la siguiente tabla. Para conocer los códigos del POST para diferentes fabricantes de BIOS. los cuales le permiten dar mejor los mensajes y generar. Para ello. Se aprecia que el mensaje. si la falla está en la tarjeta de tarjeta de video. Generalmente. incluso. debe identificar de dónde el CPU va a cargar dicho sistema. lo hace el sistema operativo. se aprecia que el objetivo es cargar el SO a la RAM para que el CPU pueda trabajar bajo el control de este sistema. de donde se puede cargar el SO a la RAM. en el diagrama en bloque. se debe tener. desde el cual se define la CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . En cambio. tanto en hardware como en software. Esto se hace mediante el otro programa llamado SETUP. pero hay situaciones en que el SO es tomado desde un CD. Por lo tanto. que toma las instrucciones del BOOT. En el siguiente gráfico. a estos dispositivos se les dice que son “booteables”. se muestra otros dos dispositivos. Asimismo. Un disco duro puede tener instalado el SO Windows XP. éstos deben tener instalado o preparado un SO. ya que el CPU por sí solo no es nada. un CD o DVD puede ser el de instalación del Windows y tiene los archivos de sistema para que pueda “bootear”. si se tiene varios dispositivos booteables. El control del computador. Primero. desde una memoria USB. el sistema operativo (SO) se encuentra en el disco duro. Esta tarea es realizada por el CPU. se muestra el proceso de carga del sistema operativo del disco duro a la RAM. DVD o. también. para que se pueda cargar el SO de alguno de estos dispositivos de almacenamiento. Por lo tanto. para ello. De otro lado. la forma de indicar de dónde se quiere cargar el SO.54 El BOOT Boot es el programa que le permite al CPU cargar el sistema operativo en la RAM. Para ingresar al SETUP. también. el gráfico anterior tiene como alternativas en su menú lo siguiente: Standard CMOS Features Este menú se usa para la configuración básica del sistema. con diferentes sistemas de menús. y en la mayoría. nadie puede usar el computador si no conoce dicha contraseña). F2. la tecla DEL o suprimir. etc. F10. Mediante éste. la secuencia de inicio (booteo). entre otros. se debe elegir al CD ROM como primer dispositivo y como segundo al disco duro.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 55 secuencia de booteo o secuencia de arranque. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . tal como fecha. Ahí. disquetera. al culminar. CD. Cada vez que se enciende el computador. establecer contraseña (de esta manera. El SETUP SETUP es el programa que permite configurar los componentes instalados en la mainboard. muestra un mensaje que invita a ingresar al SETUP. hora. Dispositivo removible Disco duro CD ROM Red En el caso de que se quiera instalar el sistema operativo en el disco duro. luego al segundo y así sucesivamente. se puede configurar la fecha. se debe determinar al primer dispositivo de almacenamiento. en otros. Por ejemplo. la hora. en algunos casos. como en la lista que aparece. se indica presionar F1. se ejecuta el POST y. para configurar. el tipo del disco duro. Los diferentes fabricantes de BIOS presentan el programa. Si se elige la secuencia de arranque. Integrated Peripherals Este menú se usa para configurar a los periféricos integrados. se puede apreciar lo siguiente. como el CPU. chipset y secuencia de arranque.56 Advanced BIOS Features Este menú se usa para configurar las características especiales de algunos componentes. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . permite la configuración de la mainboard. 1. la memoria ROM ha cambiado por la memoria FLASH (tipo especial de ROM). sólo se debe ejecutar un programa desde Windows. generalmente. ahora. se puede ver a los dos tipos de memorias. La memoria Flash ha sido elegida porque tiene la posibilidad de ser escrita sin necesidad de sacar el chip de la mainboard. lleva a cabo la carga del SO. En la actualidad.5 Flash BIOS El BIOS es un sistema importante. se llama ROM BIOS.4. De esta forma. a diferencia del ROM BIOS que es sólo de lectura. Por lo tanto. en una memoria FLASH. Este programa está almacenado en la memoria ROM. Luego. puede ser actualizado por una nueva versión. se descarga y guarda el archivo de actualización del BIOS Express en un directorio temporal en el equipo de destino. se le llama FLASH BIOS. no se necesita extraer el chip de la mainboard. se ejecuta siguiendo las instrucciones del programa. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . En el siguiente gráfico. Para ello. Primero. sobre todo. Save & Exit Setup Esta opción permite guardar la configuración y salir del SETUP. Además. Luego.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 57 Bios Setting Password Este menú se usa para configurar la contraseña. realiza el diagnóstico inicial. por lo que. Un ejemplo de ello es el caso de actualización de BIOS Express de Intel. en el momento del encendido del computador. el BIOS. Para esta actualización. por lo que se recurrió a usar memorias hechas con CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). también. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC .58 Después que se reinicia el computador. Estas memorias. En 70H. Para acceder al contenido de la RAM CMOS. Estos datos deben ser guardados en una memoria que consuma muy poca energía. son volátiles. 1. como la RAM principal. deben usar una pila o batería con la intención de mantener los datos almacenados en ella cuando el computador esté apagado. Cuando ésta ha terminado. que informa la culminación del proceso. se utilizan los puertos de entrada/salida 70H y 71H. no se debe apagar hasta que concluya la actualización. en la etapa del POST. el cual mantiene actualizadas la hora y fecha. en 71H. por lo tanto. también. se generan datos.4. se escribe la dirección y. se lee y escribe en la RAM CMOS. aparecerá la siguiente ventana. los cuales se deben guardar en una memoria especial llamada RAM CMOS. Además. Estos datos son utilizados. La RAM CMOS es una memoria pequeña de 64 ó 128 bytes. donde se guardan los datos de la configuración de la mainboard.6 La RAM CMOS Como resultado de la configuración. trabaja junto a un reloj de tiempo real. La memoria SRAM es dinámica. a. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de tener un FLASH BIOS? Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas (V) o falsas (F). ( ) ) CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . ( ) g. ( b.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 59 Autoevaluación Indique dos diferencias entre las memorias ROM y memoria Flash. En el caso de ser falsa. La DRAM es más rápida que la SRAM. ( ) c. La ROM es una memoria de acceso aleatorio. ¿Qué tipo de memorias podemos encontrar dentro del microprocesador? ¿Qué formas tiene la RAM principal y qué tipo se usa actualmente? ¿Qué programas tiene el BIOS? ¿Cómo mantiene sus datos la RAM CMOS? ¿Cuáles son los tipos de ROM? Indique las diferencias entre RAM dinámica y RAM estática. La RAM CMOS guarda el programa SETUP del BIOS. mencione la información verdadera. La RAM CMOS permite guardar la configuración del BOOT. La RAM es más rápida que la ROM. ¿Por qué la RAM estática es más rápida que la dinámica? El BIOS ¿es hardware o software? Explique. ( ) f. Las RAM dinámicas necesitan ser refrescadas. ( ) d. ( ) e. en la cual se almacena el BIOS. hallarás los códigos del POST. Si deseas saber más acerca de estos temas. Las memorias SRAM son RAM estáticas (Static RAM) y son usadas para trabajar a altas velocidades. hallarás la página Web del principal fabricante de memorias RAM y FLASH. Las memorias DRAM son RAM dinámicas (Dynamic RAM) y son usadas para almacenar grandes cantidades de información. El BOOT es el programa que le permite al CPU cargar el sistema operativo en la RAM. http://www. http://www. puedes consultar las siguientes páginas.kingston.60 Resumen La VRAM (RAM de video) es usada para almacenar los gráficos.com En esta página. El POST (Power On Self Test) es el programa que permite hacer un autodiagnóstico en el momento de encendido.bioscentral. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . La memoria ROM es una memoria no volátil.com/esroot/ Aquí. determinan las memorias que usa.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 61 UNIDAD DE APRENDIZAJE 3 TEMA 6 MEMORIA RAM LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE Al término de la unidad. TEMARIO Módulos de memoria RAM. DDR2 y DDR3. Instalación de la memoria RAM ACTIVIDADES PROPUESTAS Los alumnos. el alumno. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . a través de la observación de zócalos de RAM. Tipos de memorias: DDR. explica la función de de los diferentes tipos de memorias y sus características básicas. Los alumnos comparan los tipos de módulos de memorias RAM. se puede ver a una memoria de 1 GB DDR2 de 533 MHz y la memoria antigua de 128MB DIMM de 100 MHz. Para darnos cuenta de qué tipo de memoria es el módulo. Se aprecia que son pequeñas tarjetas con chips de RAM y a cada una de ellas se le conoce como módulo de memoria RAM. los módulos RIMM. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . buscando que sean lo más rápidos y de mayor capacidad de almacenamiento. Por ejemplo. dos cortes en el centro. por ejemplo los módulos DDR tienen uno casi en medio. incluyendo los programas del sistema operativo. Con este detalle. La capacidad. en primer lugar. MÓDULOS DE MEMORIA RAM La memoria RAM es uno de los elementos más importantes del computador. de los módulos de memoria ha ido aumentando. a continuación. en el gráfico. nos encontramos que ella está implementada en módulos. en MB o GB. y. dos cortes separados. se muestra algunos de los diferentes tipos de módulos de memoria RAM que se han usado en el computador. está el módulo RIMM. se debe apreciar la parte donde se conecta. se evita conectar los módulos de forma inapropiada. ya que en ella se almacenan todos los programas que va a ejecutar el CPU. y los módulos DIMM. Estos módulos han evolucionado. se encuentra el módulo DDR2. por lo que su elección es un punto importante en la compra de una PC. Cuando identificamos a la memoria RAM. actualmente en nuestros computadores se está usando los DDR3. han sufrido diversos cambios. pero estos últimos ya no son aceptados en las mainboards por lo que han sido dejados de usar. Esta memoria debe tener la capacidad necesaria para almacenar toda esta información. En el siguiente gráfico. como pequeñas tarjetas que se insertan en sócalos dispuestos en la mainnboard para tal fin. es decir. finalmente. los cortes que presenta en el borde.62 1. el módulo DIMM. Tal como se aprecia. como también su velocidad. porque éstos doblan la tasa o velocidad de transferencia de datos. están basados en módulos DIMM. como 64. Estos módulos tienen 184 contactos. Cabe destacar que las memorias DDR3 no son compatibles con DDR2. Su presentación es a través de módulos DIMM de diferentes capacidades. Las memorias SDRAM trabajan a 66. Estos módulos son de 168 contactos. Módulos DDR. dentro de las cuales están las memorias DDR3 de 1600 MHz y de 1800 MHz. Los módulos DDR están compuestos por memorias SDRAM. a los de 133 se les llama PC133. Los módulos RIMM y DIMM fueron desplazados por los módulos de memoria DDR (Double Data Rate). pero los hacen trabajar al doble de velocidad. la empresa Rambus crea los módulos RIMM. porque ofrece diversos modelos de memorias. 100 y 133 MHz. ya que son de mayor velocidad. 1. acrónimo de Rambus Inline Memory Module. los cuales pueden trabajar a frecuencias mayores de hasta 533 MHz. El siguiente gráfico muestra algunas de las memorias DDR y sus versiones de mayor velocidad. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . Módulos RIMM. se puede apreciar un módulo de memoria PC100 de 128MB SDRAM. además. Kingston es uno de los fabricantes de memorias más importantes. con características superiores.1 Clasificación por el tipo de módulos de memorias: Módulos DIMM. En la figura. han dejado de ser usados por ser muy caros. A los módulos de 100 MHz se les llama PC100. Sin embargo. 128. DDR2. 256 y 512 MB.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 63 La memoria DDR3 ha reemplazado a su versión anterior. Para reemplazar a los módulos DIMM. debemos considerar el producto de la frecuencia efectiva por 8 bytes = 1600 MHz.65v de voltaje para procesadores Intel Core i7 de triple canal e Intel Core i5 de doble canal. La memoria HyperX DDR3 La memoria HyperX DDR3 es la última generación de la tecnología de memorias. Para calcular el ancho de banda de esta memoria. Estas memorias son identificadas como PC2 6400. Alcanzan velocidades de hasta 2133 MHz y se ofrecen en kits de 8 GB doble canal y de 12 GB de tres canales. Para determinar el ancho de banda de las memorias tomaremos dos ejemplos: La memoria DDR2-800 utiliza una frecuencia real de 400 MHz y su frecuencia efectiva es de 800 MHz ya que estas memorias trabajan al doble de la velocidad. según lo afirma su fabricante Kingston. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . menor latencia y menor consumo de energía. Las memorias DDR3 ofrecen altas velocidades. tal como se puede apreciar en el gráfico comparativo. por lo que. Además. La memoria DDR3-1600 utiliza una frecuencia real de 800 MHz y su frecuencia efectiva es de 1600 MHz ya que estas memorias trabajan al doble de la velocidad. Los módulos DDR. no son compatibles. Están disponibles en kits de memoria de único. 8bytes = 6400 MB/s. debemos considerar el producto de la frecuencia efectiva por 8 bytes = 800 MHz. Para calcular el ancho de banda de esta memoria. siendo 6400 el ancho de banda en MB/s. en cualquier de los tipos de memoria DDR se pueden guardar o extraer 64 bits en cada ciclo (8 bytes). siendo 12800 el ancho de banda en MB/s.64 Las nuevas memorias DDR3 tienen la misma cantidad de pines. DDR2 y DDR3 se diferencian debido a que tienen diferentes configuraciones de pines y necesidades de voltaje. doble y triple canal. pero sus contactos tienen diferente distribución. Estas memorias son identificadas como PC2 12800. por estas razones. Este tipo de memoria se ha desarrollado para cumplir requerimientos rigurosos en el PC. ambos tienen su bus de datos de 64 bits. 8bytes = 12800 MB/s. Por otro lado. usan 1. ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 65 Si tenemos un módulo de memoria PC2-4200, 4200 representa su ancho de banda en MB/s o la capacidad de transferencia de la memoria. Si a 4200 se lo divide entre 8, se determina la frecuencia efectiva, en este caso 4200 / 8 = 525 que es aproximadamente a 533, por lo tanto, la memoria es un módulo DDR2-533 Para el caso de un módulo de memoria PC3-8500, 8500 representa su ancho de banda en MB/s. Si a 8500 se lo divide entre 8, se determina la frecuencia efectiva, en este caso 8500 / 8 = 1062.5 que es aproximadamente a 1066, por lo tanto, la memoria es un módulo DDR3-1066. 1.2 Instalación de la memoria RAM Antes de instalar los módulos de memoria RAM en la mainboard, consulte el manual, hardware, o en un CD de instalación y por último, si no está, acceda al sitio Web del fabricante para asegurarse de que la memoria RAM sea compatible con la tarjeta principal, lo recomendable es que primero veamos las características de la RAM que debemos comprar. Para el caso de que queramos aumentar la RAM, adicionando los módulos, recurriremos al manual para observar si acepta y como debe hacer la instalación. El proceso de instalación de un módulo de memoria debe seguir los siguientes pasos: 1. Desbloquee una ranura DIMM presionando las sujeciones de agarre hacia fuera. 2. Alinee una DMM en la ranura de forma que la muesca de la DIMM encaje con la abertura de la base 3. Inserte firmemente la DIMM en la ranura hasta que las sujeciones de agarre vuelvan a encajar en su sitio y la DIMM quede asentada apropiadamente. Asegúrese de que las pestañas laterales traben al módulo de RAM. Haga una inspección visual para determinar la existencia de contactos expuestos. Repita estos pasos si hay más módulos de memoria hasta completar la instalación de todos ellos. Es importante que siga las instrucciones, tal como se muestra en el siguiente gráfico, donde indica donde se debe instalar los módulos de RAM. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES 66 Para este ejemplo y en particular para el caso de este mainboard, nos indica donde debemos poner los módulos, si se trata de uno solo o dos o cuatro módulos. Muchas mainboards permiten utilizar las memorias en varios canales, las primeras computadoras usaban un solo canal de acceso a la RAM, luego se mejoró la transferencia creando dos canales de acceso para duplicar la velocidad de transferencia. En los modelos actuales se ha mejorado teniendo hasta cuatro canales de acceso a la RAM. - Single Memory Channel: En este caso, todos los módulos de memoria intercambian información con el procesador a través de un sólo canal, para ello dispone de uno o más slots. En este caso hay un solo camino por donde la información puede ir desde el módulo RAM hacia el procesador, transmitiendo 64 bits por ciclo. - Dual Memory Channel: Se reparten los módulos de memoria entre los dos grupos de slots diferenciados en la placa base, y pueden intercambiar datos con el procesador a través de dos canales simultáneos, uno para cada grupo. En este caso existe un segundo camino para poder proveer al procesador con datos, enviando en total por los dos caminos 128 bits por ciclo. Esto quiere decir que si antes el ancho de banda de la memoria RAM era de 4,200 MB/s al usar dual channel se tendrá 8,400 MB/s. Los módulos de memoria DDR2 y DDR3 cuentan con el sistema Dual Channel System, lo que significa que el procesador puede trabajar con dos flujos de datos al mismo tiempo, siempre y cuando se instalen los módulos de memoria por parejas. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 67 En el gráfico se puede observar los dos canales en le chip set norte y también lo vemos en los mainboards. Cada uno de los canales se diferencian por el color de los sócalos, por lo general, un módulo va al zócalo de un color y el otro al color diferente, para la instalación de los módulos de memoria se recomienda ver las especificaciones del mainboard. En el gráfico siguiente, vemos un mainboard que puede trabajar con hasta cuatro canales, dependiendo de cómo se instalan los módulos, el caso de la izquierda está usando tres canales, poniendo dos módulos de memoria por cada canal y el de la derecha usa cuatro canales La posibilidad de tener cuatro canales solo se logra con los últimos modelos de procesadores, tal como se muestra en el siguiente gráfico del procesador Core i7 de segunda generación. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES 68 Autoevaluación ¿Qué entiende por módulo de memoria? Indique las características de la memoria DDR2. Explique que entiende por triple channel. Establezca dos diferencias entre los módulos DDR2 y DDR3. Indique las características de la memoria DDR3. los componentes lo elige usted. Realice un diagrama en bloques de una PC donde se use dual channel. ¿Qué precaución se debe tener al instalar un módulo de memoria? CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . Si deseas saber más acerca de estos temas. Las memorias DRAM son RAM dinámicas y son usadas para trabajar en los módulos de memoria RAM. http://www.kingston. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . puedes consultar las siguientes páginas.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 69 Resumen El módulo DDR3 es usado.com/esroot/ Aquí. en nuestros computadores. Los módulos de memorias RAM son usadas para almacenar grandes cantidades de información. hallarás la página Web del principal fabricante de memorias RAM y FLASH. actualmente. TEMARIO Definición.70 UNIDAD DE APRENDIZAJE 4 TEMA 7 EL CPU LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE Al finalizar la unidad. Múltiples núcleos ACTIVIDADES PROPUESTAS Los alumnos comparan las características de los diferentes procesadores. Evolución de los Microprocesadores INTEL y AMD. explica las características y el funcionamiento interno del microprocesador (CPU) cuando ejecuta los procesos. Zócalos de los Microprocesadores. el alumno. Función y Características de los Microprocesadores. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . empleando el sistema operativo de la computadora y de programas diagnosticadores. Los alumnos comparan los diferentes tipos de zócalos. Disipación de potencia: Este valor indica el calor que genera el procesador al permanecer operativo. es decir. realizando operaciones aritméticas y lógicas simples. EL CPU (UNIDAD CENTRAL DE PROCESO) 1. desde el sistema operativo hasta las aplicaciones de usuario. el microprocesador es el CPU. En esta unidad. multiplicar. Abanico de salida: es la cantidad de señales eléctricas que el microprocesador es capaz de manejar entre su circuitería interna y el sistema informático exterior al que se conecta. Cabe adicionar que los fabricantes de microprocesadores no son muchos. las lógicas binarias y accesos a memoria. Se van a explicar sus características más importantes en los diferentes modelos que se han desarrollado hasta ahora. esto es. a modo de ilustración. Características de los Microprocesadores Los procesadores se pueden diferenciar por sus características físicas y lógicas: Características lógicas: Longitud de la palabra procesada. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES .1 Definición. En el computador. Repertorio de instrucciones a nivel máquina que puede procesar. número de bits procesados en el mismo ciclo de reloj. Es un circuito integrado constituido por millones de componentes electrónicos. Capacidad de acceso a la memoria o la cantidad de memoria que puede manejar. restar. sólo ejecuta instrucciones programadas en lenguaje de bajo nivel. desarrollado con millones de compuertas lógicas y que procesa a altas velocidades. su velocidad de proceso. por lo que se nombraran los microprocesadores de ambas compañías. Función y Características de los Microprocesadores El microprocesador (o simplemente procesador) es el circuito integrado central y más complejo de un sistema informático. dividir. se va a desarrollar el conocimiento acerca de los microprocesadores. se tiene a dos como los más importantes: Intel y AMD. se le suele asociar por analogía como el «cerebro» de un computador.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 71 1. Características físicas: Retraso de propagación de la señal eléctrica: representa el tiempo que tarda la señal en tomar uno u otro valor dentro del circuito. tales como sumar. es uno de los sistemas digitales más complejos. Velocidad de ejecución de instrucciones. Es el encargado de ejecutar los programas. tanto al introducirlo como extraerlo. Tipos de Zócalos: PGA (Pin Grid Array) Es un conector cuadrado. ZIF (Zero Insertion Force) (Zero Insertion Force – Cero fuerza de inserción) Eléctricamente es como un PGA. la diferencia es que posee un sistema mecánico que permite introducir el chip sin necesidad de presión alguna. eliminando la posibilidad de dañarlo. o esté corrompida por una señal proveniente del exterior. Una de las principales limitaciones de los actuales microprocesadores es el abanico de salida de señales debido al limitado número de patillas de conexión con la placa principal que aquéllos pueden tener. 1. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . El número de patillas del microprocesador limita o permite el manejo de mayor o menor cantidad de señales desde y hacia el microprocesador. la aparición de los Pentium II cambió un poco este panorama.72 Márgenes de ruido: indican la fiabilidad de que la señal eléctrica que contiene la información generada por el microprocesador al realizar sus operaciones se propague correctamente a través de sus circuitos. lo que facilita o perjudica su capacidad en el manejo de la información necesaria para realizar los diferentes procesos.2 Zócalos de los Microprocesadores Es el lugar donde se inserta el "cerebro" del ordenador. una pastilla de plástico negro con patitas. introduciendo los conectores en forma de ranura (slot). la cual tiene orificios muy pequeños en donde encajan los pines cuando se coloca el microprocesador a presión. se introducía con mayor o menor facilidad. Durante más de 10 años consistió en un rectángulo o cuadrado donde el "micro". Zócalos de los Microprocesadores INTEL y AMD Intel PGA-ZIF Micros soportados Socket 3 (237) Socket 4 (273) Socket 5 (320) Socket 7 (321) Socket 8 (321) Socket 370 Socket 423 Socket 478 Socket 775 Intel 486DX. AMD 5x86. Core I5. Celeron D 22602930. Cyrix 5x86. Pentium 60-66 MHz Pentium 75-166 MHz Intel Pentium 75-200 MHz. Celeron 366-1400 Intel P4 1300-2000 Intel P4 1400-3400. 6x86MX AMD K5 75-200. 6x86. Pentium M 900-2000P4 13002000 Intel P4 2800-3600.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 73 LGA (Land Grid Array) o Socket T La LGA se utiliza como una interfaz física de los microprocesadores donde no existen las patillas en el chip. en lugar de las clavijas son pastillas de desnudo de cobre chapado en oro que toque las patillas en la placa madre. Celeron M 800-1500. Core I7 Intel Core I7 Extreme Intel Core I3. Celeron 1700-2800. Celeron D 2530-2800 LGA 1156 LGA 1366 LGA 1155 Intel Core I3. K6 166-300. 486SX. 486DX4. Pentium OverDrive 63 y 83. K6-3 333-400 Intel Pentium Pro 150-200 Intel P3 450-1400. 486DX2. Core I7 Segunda Generación AMD PGA-ZIF Micros soportados CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . Core I5. Pentium MMX 133-300. K6-2 200-400. Athlon 64 FX53 3800+2400 Socket 454 Socket 754 Socket 939 Socket 940 (para servidores) Socket AM2 y AMD Athlon 64. Athlon 64 2800+1800-3700+2400 AMD Athlon 64. que incluyen sistemas de comunicaciones. Sempron.74 Socket Super 7 AMD K6-2 300-550. También. Los procesadores Intel de doble núcleo representan el primer paso de esta transición. K7 Athlon 500-1400. Estas prestaciones presentarán una nueva era de rendimiento y flexibilidad de los servidores. Todos estos núcleos funcionan a la misma frecuencia y están conectados en un único zócalo de procesador. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . que ofrecerá a las empresas plataformas que puedan gestionar volúmenes de trabajo escalables. como extracción de datos. Un procesador de múltiple núcleo presenta dos o más unidades de ejecución completas o núcleos en un único procesador físico. Un ejemplo de este tipo de procesadores es el Core 2 Extreme. Asimismo. El primer procesador Intel de doble núcleo se incorporó a los equipos de escritorio en el 2005. K6-3 333-450 Socket A (462) AMD K7 Duron 600-1800. Athlon 64 FX51 3500+2200. lo que permite que las plataformas de servidor realicen más tareas. Athlon 64 X2. Athlon MP 2000+-2800+ AMD Athlon XP 1500-3400. K6-2+ 450-550. uno de estos cambios es el de los procesadores de múltiple núcleo. Esta empresa genera los cambios importantes en el diseño de los microprocesadores. servidor y cliente. subprocesos de software o aplicaciones al mismo tiempo. comparten la misma interfaz de plataforma. Sempron 1. Turion 64 AMD Athlon 64 3500+2200-3800+2400. K7 Athlon XP 1500+1333-3200+2200. Opteron y AM2+ Phenom. Un procesador de múltiple núcleo para servidores cuenta con dos o más núcleos de ejecución por procesador físico. Sempron 3100+1800. la cual los conecta con la memoria. Intel está trabajando en el desarrollo de estos procesadores y fabricándolos para todas las gamas de plataformas. el cual tiene cuatro núcleos que comparten 8 MB de memoria caché L2. hay planes para desarrollar núcleos especializados y configurables que ofrecerán un rendimiento optimizado para algunas tareas fundamentales del mañana. Phenom II. Sempron 2200+1500-2800+2000. Athlon 64 FX. con la E/S y con los recursos de almacenamiento. Athlon 64 FX53 3800+2400 AMD Opteron 1400-2000. Intel ya está trabajando en una arquitectura de múltiple núcleo que a la larga podría incluir decenas o incluso cientos de núcleos de procesador en un único chip. (940 contactos) Socket AM3 (941-938) AMD Athlon II.3 Microprocesadores de múltiples núcleos El fabricante principal de microprocesadores es Intel. imágenes avanzadas y procesamiento de voz. Los procesadores de múltiple núcleo ofrecen beneficios comparables con los complejos entornos de servidores de hoy. El procesamiento de múltiple núcleo es un ejemplo de paralelismo que consiste. implica que el servidor estará trabajando con 16 núcleos. Es como si se pudiera duplicar. el tráfico va a poder fluir mucho más rápido y los carriles individuales se pueden asignar para cada uno de los diferentes requisitos de tráfico: un carril rápido. cuadriplicar el número de carriles de una autopista. tal como se puede apreciar en el siguiente gráfico de cuatro procesadores Xeon Quad-Core de Intel.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 75 Con múltiple núcleo. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . etc. en la capacidad de procesar varias tareas al mismo tiempo. Entonces. hay cuatro núcleos. incluso. lo cual le permitirá acelerar la ejecución de los procesos. un carril de emergencia. un carril lento. se ha preparado la mainboard con los chips que permiten la interconexión de estos procesadores. Otro ejemplo de procesadores de múltiple núcleo es el Xeon. Para poder trabajar con varios procesadores. Entonces. un único procesador puede realizar más tareas en paralelo durante cada ciclo de reloj. Con el lanzamiento de la tecnología Hyper-Threading (HT). Además. se inició el paralelismo en los procesadores. permiten mayores niveles de rendimiento para mejorar la flexibilidad de las aplicaciones y admitir a muchos usuarios al mismo tiempo. el cual es utilizado en servidores donde se utilizan mainboards que aceptan instalar varios procesadores. triplicar o. como su nombre lo indica. en cada procesador. si la mainboard permite la instalación de cuatro procesadores Xeon. simplemente. La tecnología HT permite que un único procesador Intel admita dos subprocesos de software al mismo tiempo. Esto permite que se use mejor el recurso de ejecución y se aumente el rendimiento en un 30%. Un ejemplo de procesadores que usan esta tecnología es el Pentium 4 HT. donde cada uno tiene internamente cuatro núcleos. más adelante. incluso. Intel tiene procesadores con cuatro núcleos y. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . Un ejemplo de ello es la salida del procesador con seis núcleos. cada procesador puede ejecutar 4 subprocesos al mismo tiempo. éstos tendrán 8 e. cuyo nombre clave es procesador Dunnington.76 Los múltiples núcleos son una evolución natural hacia un paralelismo de procesador. más. al utilizar los procesadores de Intel de doble núcleo para un servidor con tecnología HT. así como un excelente complemento para la tecnología HT. Por ejemplo. tal como aparece en el siguiente gráfico. Determine dos diferencias entre el zócalo ZIF y el LGA. ¿El microprocesador Pentium MMX usaba el mismo zócalo que el Pentium Pro? ¿Qué ventajas tiene un procesador de múltiple núcleo? CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES .ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 77 Autoevaluación Indique cuáles son las características físicas de un procesador para poder diferenciarlo de otro. Porqué se le llama zócalo ZIF. net/hardware/componen/microproc/ciscrisc.htm Aquí.com/espanol/products/desktop/processors/index.com/la/products/desktop/processors/Pages/desktopprocessors. hallarás información sobre microprocesadores AMD CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . hallarás información sobre microprocesadores http://www. Aquí. http://www.78 Resumen El primer procesador Intel de doble núcleo se incorporó a los equipos de escritorio en el 2005.mundopc. Los zócalos de los Microprocesadores son los lugares donde se inserta el "cerebro" del computador.php Aquí. hallarás información sobre microprocesadores Intel http://www.intel. hallarás información sobre el flip-flop.amd.aspx Aquí. Los alumnos analizan el comportamiento de las memorias y del CPU.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 79 UNIDAD DE APRENDIZAJE 4 TEMA 8 ESTRUCTURA DEL CPU Y DE LA MEMORIA LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE Al finalizar la unidad. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . empleando el sistema operativo de la computadora y de programas diagnosticadores. Interacción del CPU y la memoria ACTIVIDADES PROPUESTAS Los alumnos realizan cálculos para determinar la capacidad de direccionamiento del CPU. explica las características y el funcionamiento interno del microprocesador (CPU) cuando ejecuta los procesos. el alumno. Definición y estructura de la memoria mediante registros. TEMARIO Estructura del microprocesador. Elementos del microprocesador y los buses. otras veces. lo cual significa que es trasladada de la RAM a la unidad de control a través del bus de datos. saber qué componentes lo conforman y le permiten realizar el procesamiento.80 1. en especial con la memoria RAM. Para la ejecución. unidad aritmética lógica y registros. el cual ha sido desarrollado para ese fin. porque. a continuación. deben estar los programas a ser ejecutados. ésta es leída. tal como se puede apreciar en la siguiente figura. se necesita guardar datos temporalmente. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . La instrucción. Procesa datos y genera diferente tipo de información. Un programa es un conjunto de instrucciones mediante el cual el CPU puede procesar. Como el tipo de computador que se usa es el microcomputador. Controla los buses a través de los cuales se comunica con el resto de componentes del computador. para ello usa el ALU. Este procesamiento lo hace gracias a que puede ejecutar un programa. 1. luego.1 Estructura del microprocesador Unidad de control La función de la unidad de control es coordinar todas las actividades del computador. ejecutada. Es interesante conocer al CPU por dentro. allí. ESTRUCTURA DEL CPU El CPU es la Unidad Central de Procesamiento. necesita realizar cálculos. Una vez ubicada la instrucción. esto lo hace a través de su bus de direcciones. al CPU se le llama microprocesador. a veces. ya sea aritméticos o lógicos. que como su nombre lo indica se encarga del procesamiento. para ello se usan los registros. es interpretada o decodificada y. Esta unidad direcciona a la memoria RAM para buscar su instrucción u orden. Este CPU tiene tres componentes básicos: unidad de control. Unidad de Aritmética Lógica – ALU (Arithmetic Logic Unit) En el ALU. Para poder CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . interpreta y ejecuta. substracción. interpreta y ejecuta. lee. Esta unidad interpreta las instrucciones de los programas que ejecuta. que le dicen a la CPU cómo ejecutar las instrucciones. direcciona. Registros Los registros son el medio de almacenamiento temporal para los datos de las instrucciones. dispone de un decodificador de instrucciones a través de un microprograma. Para la ejecución de los programas. Estos códigos son instrucciones básicas o microinstrucciones. NOT. utiliza su bus de direcciones. en estos registros. donde cada instrucción está acompañada por un código. por ejemplo 16. así como la ALU necesita el uso de registros para poner los datos a operar. etc. la ejecuta. su capacidad.) entre dos números. finalmente. lee la instrucción ubicada. debe buscar la instrucción y. Se aprecia que la tarea de un CPU sólo se resume en ejecutar instrucciones.) y operaciones lógicas (como OR. la cual se mide en bits. y así sucesivamente. Luego. debe direccionar la siguiente instrucción. Lo importante es reconocer. para ello. la función de la unidad de control es la siguiente: Es la que supervisa. La unidad de control contiene una lista de todas las operaciones que puede realizar el CPU. se necesita de registros para poner los datos y las direcciones. 32 y 64 bits. el cual es el resultado de realizar alguna operación aritmética o lógica. en otras partes de la CPU. También.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 81 Todos los recursos del CPU son administrados por la unidad de control. controla las demás partes del computador y regula el trabajo que deben realizar. un conjunto de instrucciones. es un sistema digital complejo diseñado para que pueda recibir como entrada dos números y dar como resultado una salida. Para resumir. Como se ve. etc. XOR. Luego. la interpreta o decodifica para saber qué tiene que hacer y. Para ello. lee. Luego. se realizan operaciones aritméticas (como adición. Una vez que termina de ejecutar la instrucción. o sea. en un gráfico anterior. toda la información y programas desaparecen. están los programas que le van a permitir al CPU tener las instrucciones iniciales en el momento de encendido del computador. hay nombres. lo cual significa que. tal como se ve en el gráfico. Para entender mejor el funcionamiento del CPU y su interrelación con el resto de componentes. como AX. BX. el CPU no puede hacer nada. Como se vio. es necesario que el CPU tenga contacto con la memoria RAM. además.82 ubicarlos. La memoria RAM tiene que tener almacenados los programas a ser ejecutados por el CPU. que permite almacenar grandes cantidades de información y no es volátil. pero como éstas no contienen al sistema operativo. etc. El SO está almacenado en el disco duro. para solucionar este problema. A manera de ejemplo. Para identificarlos mejor. en la memoria RAM. la mayoría de nuestros computadores tiene que tener. sí tienen un pequeño sistema básico llamado BIOS (Sistema básico de entrada / salida). En este diagrama. en los microprocesadores de nuestro computador. Sin embargo. CS. es una memora no volátil. cada uno de ellos tiene asignado su nombre. los cuales llevan el control del funcionamiento del computador. el cual es otro elemento importante del computador. el CPU no toma las instrucciones directamente del disco CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . el SO Windows para que pueda funcionar. la cual. de direcciones y de control. si se apaga el computador. De acuerdo al diseño del computador. por lo que. lo cual es posible a través de un conjunto de cables a los cuales se llaman buses. Este conjunto de programas se llama Sistema Operativo (SO). a diferencia de la RAM. no hay nada. estos buses se han clasificado. se debe trabajar con otra memoria. debe tener un conjunto de programas. 1. los cuales van a permitir la comunicación entre los diferentes componentes del computador. de direcciones y de control. En la memoria ROM. de acuerdo a su aplicación. Sin embargo. así por ejemplo. La memoria RAM tiene una característica especial: se dice que es volátil. en buses de datos. se usará el siguiente diagrama en bloques.2 Elementos el CPU y los Buses. se ve al CPU. al encender nuevamente el computador. Para que el CPU acceda a la RAM. se dispone de los buses de datos. estas instrucciones deben estar en la memoria RAM. llamada memoria ROM. el cual tiene como función ejecutar instrucciones. en la memoria RAM. Dada esta característica. con el cual el CPU va a poder cargar el sistema operativo en la RAM. también. Se ve que el disco tiene. por lo que el teclado. pero. el cual es conocido como controlador del disco duro. deben ser trasladadas a la RAM. Este es controlado por el CPU. se dispone de diferentes medios. los buses le permiten al CPU comunicarse con los componentes del computador ya mencionados. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . Bus de direcciones El bus de direcciones permite transportar la dirección de origen o destino de la información que se transmite sobre el bus de datos. Para ingresar datos. el cual. sólo utiliza 16 bits. Como se ve. el CPU puede acceder a los programas que se encuentran en las memorias. Estas instrucciones están en el BIOS. por lo que debe haber una etapa intermedia que le sirva de nexo.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 83 duro. Esta transferencia lo realiza el CPU. se ve que el bus de direcciones ha sido incrementado para logra una mayor capacidad de direccionamiento. el resto de componentes del computador necesitan de controladores para su conexión con el bus principal y tener contacto con el CPU. tiene su bus diferente al principal. dicho de otra forma. debe usar un controlador llamado controlador de teclado. En los diferentes microprocesadores que se han desarrollado. para ubicar. controlar un Bus Master o Controlador de DMA con el consentimiento del CPU. El CPU puede direccionar a la memoria para ubicar un registro de un byte. cuando se enciende el computador. y comunicarse con los controladores. su bus. necesita de las instrucciones que le indiquen cómo hacerlo. pero no es el único. lo puede. para ello. en su bus. de direcciones y de control. Mediante los buses de datos. El CPU genera una dirección. Esta etapa debe servir de adaptador o interfaz. tal como aparece en la siguiente figura. pero. para su conexión. también. pero éste es diferente al bus principal. porque el acceso a éste es lento. también. para ello usa todas sus líneas de direcciones. para direccionar a estos registros. De igual manera. También. para poder manejar mayor cantidad de RAM. por ello. direcciona a los dispositivos de entrada y salida (E/S). por ejemplo una instrucción que se encuentra en la RAM. el CPU va directo al ROM BIOS. como la RAM y la ROM. En el caso del disco duro. como el teclado. éste no se conecta directamente al bus del microprocesador. Por ello. en cuyos controladores hay registros de un byte. controla la comunicación con los controladores. lo que nos indica que estos dispositivos tienen más de 4 mil millones de registros. la cantidad exacta es 232 registros. De esta forma en la actualidad se tienen memorias de 4Gbytes. por ejemplo si tiene 64 cables. se necesitaría 256 registros de 8 bits. los cuales permiten almacenar 8 bits o un byte. para determinar su capacidad. a través de este bus.3 Definición y estructura de la memoria mediante registros. 1. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . Bus de control Mediante el bus de control. en los microprocesadores. Determina la cantidad de información transferida en cada instante. el CPU transportar las señales de reloj y controla la ejecución de los ciclos completos. Para poder almacenar una gran cantidad de información. para ello depende de la cantidad de líneas que utiliza. se requiere. si se quiere implementar una memoria de 32 MBytes. El ancho del bus de datos. transporta 64 bits en cada instante. como se aprecia en el gráfico siguiente. Determina cuándo un dispositivo puede ser leído o escrito. por ejemplo si se quiere implementar una memoria de 256 bytes. ha sido incrementado. ya sea en la memoria o en los dispositivos de E/S y. se necesitaría más de 32 millones de registros. con el objetivo de aumentar la velocidad de transferencia. pero ¿Cómo podríamos lograrlo mediante compuertas lógicas? La respuesta es mediante el uso de sistemas digitales llamados Registros. dependerá de la cantidad de registros que tenga la memoria. ahora. ingresan y salen datos del CPU. esto significa que el bus de datos es bidireccional.84 Bus de datos El bus de datos permite transportar los datos desde el CPU al dispositivo direccionado y en sentido contrario. lo que se llama memoria. principalmente. se usa el sistema hexadecimal. 4. es decir. de esta forma las direcciones van desde 000H hasta 3FFH. se necesita 1 M direcciones y esto se logra con 20 bits. Si la memoria es de 1024 bytes. por lo tanto. 64M. Para expresar mejor estas direcciones. 32K. 2. Con n bits. 512. porque con 4 bits se generan 24 direcciones. Esta cantidad de direcciones se consiguen con n bits. 512K. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . 8. 64. 1024M ó 1G 1G = 1024M = 230 Si la memoria es de 1 MB. 512M. se tiene que tener en cuenta las potencias de 2. se necesita 1024 direcciones. 16K. donde 2n es igual a 1024. 1 Kbytes. es decir. Se debe considerar la siguiente secuencia: 1. 128M. n es igual a 10. Por ejemplo. 1024 ó 1K 1K = 1024 = 210 1K. 256. saber calcular 2n. 4K. 64K. 128. 1024K ó 1M 1M = 1024K = 220 1M. Por lo tanto. el CPU deberá generar las direcciones desde 00000 hasta FFFFF. ya que 220 es igual a 1 M. 16M. 2K. 8K. 256K. las cuales se pueden generar con 4 bits. se debe tener en cuenta lo siguiente: Cuando se trabaja con bits. Para poder determinar la cantidad de bits usados en las direcciones. Cada registro debe tener su propia dirección y ésta deberá estar escrita en el sistema binario mediante n bits. Este número o código es su dirección. como las que venden ahora. 16. Si la memoria es de 1 GB. 8M. se necesitan 30 bits para direccionar desde 00000000 hasta 3FFFFFFF. 128K. o sea. 32M. se necesita 230 direcciones. 4M. lo cual depende de la cantidad de registros que tiene la memoria. que es igual a 16 direcciones. 256M. si la memoria es de 16 bytes. se puede generar una tabla con 2n estados. significa que tiene 16 registros y se necesitan 16 direcciones. Las direcciones se iniciarán con 0000000000 hasta 1111111111.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 85 Direcciones de memoria (Bus de direcciones) Lo complicado de la memoria es que cada registro debe estar identificado con un número para poder ser ubicado. 2M. 32. el CPU debe indicar la dirección mediante n bits y cada bit debe llegar a la memoria en un cable. el CPU puede seleccionar un registro y grabar. se puede ver que una memoria tiene un bus de datos. tal como aparece en la siguiente figura. millones de registros.4 Interacción del CPU y la memoria Mediante las direcciones. donde cada uno de estos bits viaja en un cable. se pueden identificar de D7 a D0. bus de direcciones y. las direcciones llegarían en 20 cables. por lo tanto. Este conjunto de cables se llama bus de datos. en la parte interna. que salen del registro. por lo que se necesitan 8 cables para trasladar los 8 bits. Si la memoria es de 1 MB. Por otro lado. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . llegan n cables y a este conjunto de cables se le llama bus de direcciones. denominados desde A19 hasta A0.86 1. De manera sencilla. un byte o leer el contenido de cada uno de los registros direccionados. en él. Estos 8 bits. ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 87 Autoevaluación ¿Qué diferencias hay entre el bus de direcciones y el bus de datos? ¿Dónde guarda el CPU los resultados de los procesos? Explica ¿cómo se ejecuta una instrucción desde que se encuentra en la memoria? ¿Cuántas líneas de direcciones necesita una memoria de 1 MBytes? Determine ¿cuál es la función de un registro dentro de un microprocesador? CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . php Aquí. etc.) y operaciones lógicas (como OR. substracción. El registro de 8 bits estará formado por 8 FF. Si deseas saber más acerca de estos temas.88 Resumen El registro es un conjunto de FF-D. NOT. El CPU es la Unidad Central de Procesamiento.net/hardware/componen/microproc/ciscrisc.mundopc. etc. ya que 220 es igual a 1M. XOR. En el ALU. se realizan operaciones aritméticas (como adición. el cual permite guardar información en una cantidad limitada de bits. puedes consultar las siguientes páginas. se necesita 1 M direcciones y esto se logra con 20 bits. Si la memoria es de 1 MB.). hallarás información sobre microprocesadores CISC CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . http://www. el alumno. empleando el sistema operativo de la computadora y de programas diagnosticadores. Para ello. explica las características y el funcionamiento interno del microprocesador (CPU) cuando ejecuta los procesos. Los alumnos analizan un diagrama en bloques.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 89 UNIDAD DE APRENDIZAJE 4 TEMA 9 SESIÓN INTEGRADORA LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE Al finalizar la unidad. TEMARIO Sesión Integradora ACTIVIDADES PROPUESTAS Los alumnos relacionan todos los conceptos desarrollados. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . siguen las pautas de su profesor. a través del cual se determina las funciones de cada uno de los componentes y su interrelación. .................................................................................. Asimismo.......................... SESIÓN INTEGRADORA Los alumnos deberán explicar la interconexión del CPU con las memorias......................................................... En el diagrama............................ En el diagrama........... ......................... mediante los conceptos de voltaje....... ...................................................................... El desarrollo del diagrama en bloques deberá ser guiado por el profesor interactuando con el alumnado.............................................. Diagrama en bloques del computador: ................................................................. Es........................................ a través de un diagrama en bloques.................................... Además.... ...................................................... deben explicar brevemente la función de cada uno de los componentes......................... ............................................................................... CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC .......................90 1........................................ .......................................... se indicará mediante líneas los buses.. también................................ debe estar la mayoría de los componentes estudiados en sesiones anteriores.......................... se indicará como están presentes los bits en cada línea.......................................................................... ................... interesante que diferencien una línea que tiene un bit con otra que tiene una señal de reloj............................ ........................................................................................................................ ................................. ........................................................................ ................................................................................................................................................... ............. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................................. ............................................................... ..................................... ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ .......................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 91 ........................................................................................................................................................................................ ................................................ .................................................................................................................................................. ................................................................................................... ................................................. .......................................................................................................................................... ............................................... CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES ............................................................................. . ................................................................................................................................................................................................................................................... ......... .................... ....... ....................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ................. ........................ Los alumnos determinan las diferencias entre los microprocesadores de Intel y AMD. empleando el sistema operativo de la computadora y de programas diagnosticadores. el alumno. Hypertransport y Quick Path Tecnologías utilizadas en microprocesadores Intel y AMD Actuales procesadores Intel y AMD ACTIVIDADES PROPUESTAS Los alumnos identifican las velocidades internas y externas del CPU. Los alumnos relacionan las características del microprocesador con su funcionamiento. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . Memoria caché. TEMARIO Velocidad interna y externa del CPU.92 UNIDAD DE APRENDIZAJE 4 TEMA 10 DIAGRAMA EN BLOQUES DEL CPU LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE Al finalizar la unidad. explica las características y el funcionamiento interno del microprocesador (CPU) cuando ejecuta los procesos. porque éste resulta demasiado rápido para el resto de chips instalados en la mainboard. por lo que se nombraran los microprocesadores de ambas compañías. se tiene a dos como los más importantes: Intel y AMD. si la frecuencia es de 1 GHz. lo que significa que todas sus partes funcionan de forma acompasada a través de una o más señales de reloj. Estas señales están presentes en el bus de control y son generadas por el generador de clock o reloj. un procesador que trabaja a una frecuencia de reloj de 200 MHz (VCPU = 200 MHz) puede que esté trabajando con una frecuencia de 66 MHz cuando se comunica con la RAM a través del bus (FSB = 66 MHz). algunos componentes del computador no pueden funcionar al mismo ritmo que el microprocesador. DIAGRAMA EN BLOQUES DE LA CPU En esta unidad. recibiría mil millones de pulsos. se debe tener en cuenta que los microprocesadores trabajan con dos velocidades: una es la velocidad de proceso o velocidad de CPU (VCPU). Un CPU actual ejecuta las instrucciones bajo el control de la VCPU. que debe ser 3 para este caso (factor = 3). el generador de reloj debe generar dos velocidades: la primera de 66 MHz y la segunda de 200 MHz. 1. Para lograr esto. Si el generador de clock le entrega un millón de pulsos en un segundo se dice que recibe una frecuencia de 1 mega Hertz. En general. Cabe adicionar que los fabricantes de microprocesadores no son muchos.1 Velocidad interna y externa del CPU Las computadoras son máquinas sincrónicas. Analizaremos su interacción con el resto de componentes a través de sus buses. se debe tener en cuenta la siguiente relación: VCPU = Factor x FSB CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . donde esta última se va a generar en base a la primera (FSB) multiplicándose por un factor. Por ello. A partir de la introducción de las versiones finales de los microprocesadores 486 (486DX2 y 486DX4). Entonces. el cual genera genera pulsos para el microprocesador. esta es la velocidad interna y la otra es la velocidad de bus o FSB (Front Side Bus). se utiliza frecuencias inferiores. esta es la velocidad externa.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 93 1. se van a explicar sus características más importantes de los diferentes modelos de microprocesadores que se han desarrollado hasta ahora. Por ejemplo. pero su comunicación con la memoria RAM y demás controladores es a la velocidad de bus o FSB. en la placa principal. además. el factor que se debe establecer es de 7. Si por ejemplo. Otro ejemplo se puede apreciar en los resultados mostrados por el programa Everest. En los procesadores actuales. se aprecia que hay modelos de diferentes velocidades de CPU y FSB. Por ejemplo. Ahí. En particular. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC .5 x 400 = 3000. que trabaja a 400 MHz. se fija la velocidad del CPU y el FSB en base a una frecuencia de reloj menor. Se debe tener en cuenta que el CPU podría trabajar a 800 MHz en el bus.5. tal como lo muestra la tabla del siguiente gráfico. pero si se le pone una RAM DDR 400.94 Un ejemplo interesante. donde esta frecuencia se obtiene en base a la frecuencia de 200 MHz y el factor igual a 8. el cual trabaja a 1600 MHz. se tiene un Pentium 4 de 3 GHz y el FSB es de 400 MHz. implica que la velocidad del bus sea de 400 MHz. en el caso anterior. se aprecia el procesador Sempron de AMD. lo cual se puede generar en base a una señal de reloj de 200 MHz. el FSB se obtiene del producto 2 x 200. es decir. se puede tener con el microprocesador Pentium 4. el cual permite ver las características de los componentes del computador. ya que 7. se necesita un FSB de 400 MHz. Intel ha fabricado distintos modelos de Pentium 4. el CPU necesita 3000 MHz y esta frecuencia se obtiene del producto 15 x 200. para analizar las características de doble velocidad. con diferentes velocidades. Esta memoria adicional se llama memoria caché. Para conseguir las diferentes velocidades de CPU. Entonces. conocer su velocidad y el FSB.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 95 Para un procesador Core 2 Quad. se trabaja con diferentes factores. se notan sus dos valores posibles de FSB. se tiene un CPU de 3 GHz. este inconveniente puede ser solucionado al adicionar memorias de alta velocidad entre el CPU y la RAM. No obstante.2 Memoria caché Como se ha analizado anteriormente. 1. Por ejemplo. por lo tanto. 7. deben estar los programas a ser ejecutados por el CPU. se presenta su tabla de configuración de velocidades. etc. en la memoria RAM. donde se aprecia que hay algunos modelos de procesadores que trabajan con una frecuencia base de 333 MHz y otros con 400 MHz. se concluye que el CPU no va a poder ejecutar los tres mil millones de instrucciones. También. Para poder interpretar los códigos que aparecen en el CPU y. se asume que puede ejecutar tres mil millones de instrucciones simples en un segundo. se tiene el siguiente gráfico que identifica cada código. estas instrucciones deben ser extraídas de la memoria RAM. 1333 MHZ y 1600 MHz. Los factores posibles son 6. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . Sin embargo. de la cual sólo se puede extraer 400 millones de instrucciones en un segundo. 7.5. en particular. pero de baja capacidad. y ofrece un enlace (o bus) avanzado de alta velocidad y alto desempeño. se CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . con lo cual reduce la latencia de memoria. la memoria RAM es una memoria de alta capacidad. Por el contrario. Algunos procesadores tienen memoria caché L3. Se dice que la memoria caché es un almacén temporal de alta velocidad. Cuando se acaban estas instrucciones.96 Gracias a la memoria caché. y. se incrementan mucho más. Como resultado.3 HyperTransport™ technology HyperTransport es una tecnología de comunicaciones bidireccional. como es el caso de algunos modelos de Pentium 4. Los valores de L1 son. Esta tecnología aumenta el rendimiento al conectar el procesador directamente a la memoria.6 GHz. lo cual le permite alcanzar un máximo de 5200 millones de transferencias por segundo cuando funciona a su máxima velocidad (2. Esta tecnología se aplica. Puede funcionar desde los 200 MHz hasta 2. tal como se puede apreciar en el siguiente gráfico. 1. el CPU ejecuta sus instrucciones desde la memoria caché L1 o nivel 1.6 GHz). que ofrece un gran ancho de banda en conexiones punto a punto. los valores de L2 varían entre 128 KB a 1 MB. pero baja velocidad. soporta tecnología DDR que se usa en las memorias RAM. son repuestas con nuevas instrucciones desde L2 y si se terminan las instrucciones de L2. en el gráfico anterior. También. en la mayoría de los casos. el CPU puede trabajar a su velocidad. la cual tiene 3 MB. en los últimos modelos de Core 2. en la comunicación entre chips de un circuito integrado. las siguientes son extraídas de la RAM principal. de 32 KB. siempre y cuando la memoria esté fabricada dentro del mismo chip del microprocesador. ya que estas memorias pueden trabajar a la misma velocidad del CPU. Como se ve. Este tipo de operaciones son empleadas. tal como se puede apreciar en el diagrama en bloque que aparece a continuación. no fue hasta la versión 3.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 97 mejora grandemente en muchas aplicaciones. 1. en operaciones que son realizadas sobre un vector de datos.6 GB/seg. Con el procesador Core i7 se puede alcanzar velocidades de transferencia de hasta 25. En el siguiente gráfico se puede apreciar al bus hypertransport que sale del procesador AMD y que permitirá una conexión directa con los controladores de la PC. con ello se mejorado el ancho de banda. es decir. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . medios de comunicación digitales y juegos en 3D. frecuentemente. La tecnología QuickPath de Intel es parecida al hypertransport de AMD.1 Extended 3DNow! 3DNow! es el nombre que recibe una extensión multimedia creada por AMD para sus procesadores.4. Sin embargo.4 Tecnologías utilizadas 1. por muchas aplicaciones multimedia. sobre todo la memoria en las aplicaciones intensivas.0 cuando varios fabricantes de chipsets decidieron utilizar HyperTransport para sustituir el FSB con excelentes resultados. la cual se adicionó al tradicional conjunto de instrucciones x86 para obtener más rendimiento en el procesamiento de vectores. incrementándose el rendimiento de la PC y también se ven los reducidos los tiempos de espera. El desarrollo de HyperTransport se hizo sobre la base de querer eliminar el FSB (Front Side Bus). tarjeta de video. y dependiendo de la fabricación. sonido. podremos forzar más o menos nuestro procesador. b. fue desarrollado originalmente como una mejora del conjunto de instrucciones MMX de Intel.98 Sin embargo. únicamente permiten la modificación del FSB. etc. Posteriormente. a.2. Técnicas para implementar el overclocking: a. Intel creó un conjunto de instrucciones (SSE) similares a las 3DNow! de AMD. Siendo así. ya que los Intel Pentium tienen el multiplicador bloqueado de fábrica. Overclocking Es la técnica que permiten forzar los componentes de un sistema informático para que trabajen a más velocidad de la original. Podemos modificar el factor. que era para manejar datos con coma flotante además de enteros. el proceso es muy similar al anterior. Aumentar FSB y factor. pero éste no es el único.) que use un reloj interno y tenga posibilidad de modificación. esto sólo puede ser realizado en procesadores AMD (actualmente también están empezando a ser bloqueados). El aumento de frecuencia es posible debido a que los microprocesadores se fabrican con una especie de margen de tolerancia en la frecuencia. La modificación de ambos parámetros se debe realizar desde la BIOS del sistema al ingresar al setup. hay que tener especial cuidado ya que al aumentar FSB también estamos forzando la frecuencia del bus PCI y AGP. Aumentar la frecuencia del bus frontal (FSB) b. hay que seguir los mismos CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . tal como lo muestra la siguiente imagen. Para aumentar la frecuencia del bus frontal (FSB). Sólo podremos aplicar ambas técnicas a la vez en procesadores AMD (y no en todos los modelos). si estos buses no pueden soportar el aumento que apliquemos al FSB tendremos problemas de estabilidad.4. Para ello hay que saber aprovechar ciertos recursos y aceptar el riesgo que genera. Aumentar el valor del factor (VCPU = FSB x factor) c. Para el cambio debemos entrar al setup y buscar donde está la opción de cambio. se puede aplicar a cualquier dispositivo (RAM. y por tanto. SSE es incompatible con 3DNow! 1. Se suele aplicar al microprocesador. 4. Cuando el procesador funciona por debajo de los límites de energía y temperatura. En la siguiente imagen podemos ver dos modalidad de modificación del factor y consecuentemente la velocidad del procesador. 1. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . Además. mientras no se alcancen los límites especificados de energía y temperatura. para ofrecerle el desempeño que necesita. Esta tecnología se activa cuando el sistema operativo solicita el estado de máximo desempeño del procesador. utiliza una tecnología similar llamada Turbo Core. la frecuencia del procesador (VCPU) se incrementará de 133MHz en 133 MHz a intervalos breves y regulares hasta alcanzar el límite superior o la cantidad máxima posible de núcleos activos. AMD. en el momento y en el lugar en que lo necesita. Aumentamos el valor y guardaremos los cambios. En cambio. luego verificaremos en el arranque que el nuevo valor de la frecuencia es el correcto. cuando se alcanza alguno de los límites de energía o temperatura o se los supera.3. por su parte. y la carga de trabajo del usuario exige mayor desempeño. la frecuencia del procesador disminuirá de forma automática en intervalos de 133 MHz hasta restablecer el funcionamiento del procesador dentro de sus límites operativos. el tiempo durante el cual el procesador se mantiene en este estado depende de la carga de trabajo y del entorno operativo. con la cual incrementa de forma automática la velocidad de procesamiento de los núcleos por encima de la frecuencia operativa básica. La máxima frecuencia alcanzada dependerá de la cantidad de núcleos activos. A diferencia del FSB. Tecnología Turbo Boost / Turbo Core La tecnología Intel Turbo Boost es una de las muchas tecnologías que Intel ha integrado a la nueva generación de procesadores.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 99 pasos como si fuéramos a modificar el FSB pero ahora buscaremos el factor multiplicador. el aumento del factor multiplicador no conlleva problemas con otros buses. 1. No obstante. sólo se aceptan las memorias DDR3 a través de tres canales. los cuales van a poder dar soporte a este cambio y otros más que a continuación se seguirán detallando. este cambio ha obligado a Intel a desarrollar nuevos chipset. Además.5. Intel provee las siguientes especificaciones de su procesador Core i7: . Es la familia de procesadores más rápida que existe para equipos de sobremesa. el cual es una conexión punto a punto de los controladores con el procesador.100 1. Uno de los cambios importantes es el reemplazo del FSB por la interfaz QuickPath. El otro cambio importante es la conexión con la memoria RAM. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . Representa un gran cambio en la arquitectura de los procesadores de Intel.5 Actuales procesadores Intel y AMD 1. los nuevos procesadores Intel® Core™ i7 ofrecen un avance increíble en rendimiento para PCs.Gracias a una tecnología multi-núcleo inteligente. Intel Core i7 Intel Core i7 es uno de los últimos procesadores de cuatro núcleos de la arquitectura Intel x86-64. Este cambio lo hizo para poder competir con el HyperTransport que usan los procesadores AMD. En los modelos anteriores. que aplica la capacidad de proceso más rápido en donde es más necesario. se usaban dos canales y no de manera directa al CPU. la cual está conectada directamente al procesador. lo cual mejora el acceso a la memoria e incrementa la velocidad de transferencia. incluye en el chip a los controladores de video y de memoria. Z510. Características Sus características se pueden resumir en la siguiente tabla. Con todos estos cambios. Z520. Son procesadores de arquitectura x86 fabricados en 45 nanómetros con los transistores más pequeños del mundo. El procesador Core i7 incorpora 3 canales de memoria ("Triple Channel") permitiendo el acceso a la memoria RAM con 192 bits de bus de datos (3 x 64). Permite una duración de batería prolongada. dispositivos portátiles. donde se detalla valores del FSB y la frecuencia del procesador. donde se muestra algunos modelos del procesador Atom Z5xx (Z500. el procesador necesita de muchos más pines para intercomunicarse con el resto del sistema. Core i7 está conformado por 731 millones de transistores bajo un proceso de fabricación de 45nm. para la transferencia de datos o instrucciones desde tres módulos DDR3. 1. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . PC básicas entre otros. Es por esto que el nuevo socket es el LGA 1366.2. posee 1366 pines que son los encargados de la comunicación del CPU hacia el subsistema.5.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 101 El procesador Core i7 elimina el concepto de FSB (Bus Frontal o Front Side Bus) en su reemplazo usa la tecnología QPI (Intel QuickPath Interconnect) e integra directamente en el procesador al controlador de memoria soportando triple channel DDR3. tablet. Z530 y Z540). y como su nombre lo indica. llegando a tener 47 millones de transistores en una superficie de 25 milímetros cuadrados. Además. para que pueda permanecer conectado más tiempo mientras se traslada. Intel Atom El procesador Atom de INTEL está orientado para ser usado en: teléfonos inteligentes. netbooks. al ser un enlace directo (por no tener que pasar por intermediarios tal como el puente norte del chip set) la eficiencia del ancho de banda disponible aumenta en un 40% en promedio. 0. para hacerle frente a los modelos más potentes del Intel Core i7. Este chip set tiene compatibilidad con los buses USB 3. además de trabajar con DDR3 y otras tecnologías como Hypertransport 3. de los más altos que podemos encontrar. En el caso del modelo 1090T.0 y SATA 6 Gbps de forma nativa. el AMD 890FX. Además. Ésta es una tecnología similar al Turbo Boost de Intel. y trae implementado lo que denominan Turbo CORE. todos los AMD Phenom II X6 utilizarán el socket AM3. del reloj también nos encontraremos con seis L2 de 512 KB.6 GHz.2 GHz. Características: Cuenta con un reloj a 3. el 1090T puede alcanzar los 3. AMD Phenom II X6 El AMD Phenom II X6 es un microprocesador de seis núcleos.102 1. aunque también se podrán instalar en los AM2+ pero perdiendo determinadas funcionalidades. su TDP (diseño de energía térmica) es de 125 vatios. y permite configurarse automáticamente para aportar un mayor o menor rendimiento según las exigencias puntuales del equipo y el software.3. en lo posible su nuevo chip set. A continuación se muestra algunos de sus modelos de AMD Phenom II X6 CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . a través de Turbo CORE. el cual está preparado para trabajar con este procesador. Se recomienda usar una placa de última generación. más una L3 de 6 MB para coordinar todos los seis núcleos del chip. lo cual no es recomendable. Por supuesto.5. Según AMD. ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 103 Autoevaluación Explique la aplicación de la memoria caché y ¿cuántas memorias caché se usan? Mediante un diagrama en bloques indique las velocidades de trabajo y las capacidades de las memorias (L1. L2 y RAM) si tenemos un microprocesador Pentium MMX de 233 MHz trabajando con 512 KB de caché y 32 MB de RAM PC66. En el procesador Core 2 duo ¿qué indica los valores que aparecen en la cubierta del chip: xxxGHZ / xxM / xxxx? Repetir la pregunta anterior para los siguientes procesadores: Pentium IV 3 /512/800 con 512 MB de RAM PC3200 ¿Qué significa FSB y a qué se refiere? ¿Qué cambios se han desarrollado para mejorar el uso del FSB? ¿Cuándo se debe usar overclocking y qué precauciones se debe tener? CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . intel. puedes consultar las siguientes páginas. hallarás la página Web de Intel. el fabricante más importante de microprocesadores. hallarás la página Web de AMD. http://www. fabricante de microprocesadores. Si deseas saber más acerca de estos temas. pero de baja capacidad. Un procesador de múltiple núcleo para servidores cuenta con dos o más núcleos de ejecución por procesador físico. El procesamiento de múltiple núcleo es un ejemplo de paralelismo que consiste.104 Resumen Se debe tener en cuenta la siguiente relación: VCPU = Factor x FSB. la memoria RAM es una memoria de alta capacidad. simplemente.com/espanol/business/index.com/la-es/ Aquí. http://www. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . pero baja velocidad. en la capacidad de procesar varias tareas al mismo tiempo.amd.htm?iid=hdr-LA+work Aquí. Se dice que la memoria caché es un almacén temporal de alta velocidad. Por el contrario. ACTIVIDADES PROPUESTAS Los alumnos identifican los componentes de la mainboard.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 105 UNIDAD DE APRENDIZAJE 5 TEMA 11 EL CHIPSET Y BUSES LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE Al término de la unidad. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . TEMARIO El Chipset Intel y AMD Arquitectura de buses. programas de diagnóstico y el propio computador. el alumno. Los alumnos reconocen los distintos tipos de buses a través de tarjetas controladoras. Tipos de arquitecturas de bus. Tipos de slots de expansión. describe los componentes internos del computador mediante el uso de diagramas en bloque. de manera individual. también. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . Chipset (se encuentra debajo de su sistema de ventilación). las ranuras para conectar la RAM del sistema. 3. Chipset. En la siguiente figura. 10. se puede apreciar algunos de estos componentes. donde se aprecian los componentes de una mainboard que acepta microprocesadores Core 2 Duo en el zócalo 775. Zócalo ZIF para el microprocesador. 11. se puede identificar los siguientes componentes: 1. Está el conector de 24 pines. la ROM. Conector de la disquetera. Puertos. Conectores para los discos IDE. están los buses de conexión. 8. los controladores de diferentes dispositivos. EL CHIPSET Y BUSES DEL MAINBOARD La mainboard es llamada. y 12. 5. que están implementados mediante pistas sobre las superficies del circuito impreso. en la mainboard. Conector de fuente. Slots PCI. Es una tarjeta de circuitos impresos del computador. Ranuras para la RAM. Batería. 7. dentro de los cuales está el microprocesador. Sirve como medio de conexión entre los diferentes componentes del CPU. Otro ejemplo es el siguiente gráfico. 2. En esta mainboard. y las ranuras o zócalos (slots) que permiten conectar tarjetas controladoras que necesitan adicionarse al computador. Flash BIOS. Asimismo. 6. a través del cual recibe los diferentes voltajes que entrega la fuente. placa base o placa madre. Slot AGP. donde se inserta el microprocesador y otros más. Está el zócalo. 4. motherboard.106 1. 9. Hay otros fabricantes. Firewire. la memoria RAM. El SouthBridge o puente sur controla los dispositivos asociados. también. En un principio tenía. de puerto paralelo y serial. debe desarrollarse un chipset que lo soporte y pueda ayudarlo en el procesamiento. Este chip es el encargado de comunicar al procesador con el resto de los periféricos. etc.com. El chipset es un componente muy importante para el funcionamiento del PC. desarrolla los chipsets de las mainboards actuales. las cuales usan sus procesadores x86. el puerto gráfico AGP o el PCI Express de gráficos. pero esa funcionalidad ha pasado al puente sur. SATA. también. El chipset se ha desarrollado para ayudar al trabajo del procesador cuando éste controla los distintos puertos y buses. como VIA.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 107 1. Intel. dos) que integra a una serie de controladores. LAN. Ejemplos de estos chips son los desarrollados por Intel. Intel ha desarrollado diversos chipsets. Controla las funciones de acceso hacia y entre el microprocesador. el control de PCI. cada vez que aparece un nuevo microprocesador. controlador de buses: PCI. PCI Express 1x y una larga lista de todos los elementos que se pueden imaginar integrados en la placa madre. AGP o PCI Express. ya que integra a la mayoría de los controladores usados para su comunicación con el CPU. disquetera. SIS y NVIDIA. de memoria caché. y otros más. como controlador de USB. RAID. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . como son la controladora de discos IDE. Intel no es el único que fabrica estos chips. PC Chips. puertos infrarrojos.intel. ranuras PCI. AMD. puertos USB. se notan los cambios realizados. como fabricante de microprocesadores. AMD. por lo cual su elección es muy importante.1 El chipset Intel y AMD El chipset de la placa base es un conjunto de chips (generalmente. En cada nuevo chipset. Ejemplos de estos cambios son los siguientes tomados de su página web: www. Los chipsets o circuitos integrados constan de 2 circuitos o chips: El NorthBridge o puente norte se usa como puente de enlace entre el microprocesador y la memoria. ranura CNR. y las comunicaciones con el puente sur. ranura AMR. porque. el chipset 865 ha implementado dos canales de acceso a la RAM. puede trabajar con dos memorias DDR400.4 GB/s.108 En el diagrama en bloques anterior. se nota un cambio importante: el 848 controla un canal de acceso a la memoria RAM tipo DDR. con lo que aumenta la potencia del manejo de video. se trabaja sólo con memorias RAM DDR2 en dual channel. El chip set X58 es solo para Core i7. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC .7 GB/s. acepta dos tarjetas de video PCI Express 16X. con lo cual consigue una velocidad de transferencia de 3. y parecer que tiene una memoria DDR800. se ve que tiene un procesador Core 2 Extreme (cuatro núcleos). Por ejemplo. Además. si el CPU tiene un FSB de 800 MHz. Por el contrario. En el chipset X38. se ve al chipset 848 y al 865. aunque se tiene la alternativa de usar doble tarjeta de video. como el P55. con lo que aumenta la velocidad a 10. El uso de doble canal en la RAM o dual channel mejora la velocidad del computador y se aprovecha la velocidad de bus o FSB del procesador. En el chipset 975. cada una de ellas de 8x. En el siguiente diagrama en bloques. También. se notan los siguientes cambios. el video es PCI Express 16x. note que hay un solo chip. que usan dual channel. que utilizan un bus AGP 8X. con lo cual duplica la velocidad de transferencia a 6. asimismo. Además.2 GB/s. se nota el uso de memorias RAM DDR2 o DDR3 en dual channel. por el lado de la memoria. Para los procesadores Core i5 y Core i7 se utilizan nuevos chip sets. a continuación se muestra un ejemplo: Existen Fabricantes de mainboards que crean sus propios chipsets. apropiados para sus diferentes tipos de microprocesadores. pero mayormente usan los chips creados por AMD o Intel. permitiendo usar en sus mainboards un procesador Intel y también desarrollan chipsets para aceptar procesadores AMD. no se usa los chipset desarrollados por Intel. Para los procesadores AMD. en la cual se nota la presencia de un solo chip (el puente sur). por lo que AMD ha desarrollado sus propios chipset. las funciones del puente norte los tiene el microprocesador Atom. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . tal como se aprecia en la siguiente figura.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 109 Para el procesador Atom se ha desarrollado su propio chipset. conserva características similares de los chipset norte y sur desarrollados por Intel. + Señales de reloj para los diferentes buses y dispositivos. Las líneas de voltaje son para dar energía a los circuitos integrados que se encuentran en las tarjetas controladoras. de manera sincronizada. es necesario un bus diferente al bus principal. se ve varios slots para conectar tarjetas controladoras. Bus de control El bus de control transporta una serie de señales de control como las siguientes: + La línea de RESET para iniciar. En la actualidad. incluso si su conexión cambia de paralelo a serial. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC .110 2. todos los controladores y el CPU. Para poder conectar una tarjeta. Se diseñó con la intención de adicionar alguna capacidad al computador. que es donde se insertan las tarjetas controladoras. Bus de alimentación El bus de alimentación cuenta con líneas para los voltajes de +5V. El diseño de este bus se le llama arquitectura de bus. Cada uno de los slots. En el gráfico siguiente. posee contactos. la tendencia es usar conexiones seriales dúplex y se adicionan enlaces seriales para aumentar la velocidad de transferencia. ya que no todos tienen la misma velocidad. +3. por ejemplo si se quiere trabajar con discos SCSI. que se observan. Los primeros diseños de buses utilizaron conexiones paralelas de 32 y 64 bits. Bus de direcciones El bus de direcciones permite ubicar al periférico. existen líneas conectadas a tierra o cero voltios. es necesario agregar una tarjeta controladora SCSI que pueda manejar a estos discos. ARQUITECTURA DE BUS La arquitectura de bus se refiere al diseño de los slots o zócalos. Además. cada uno de estos contactos tiene una función que se puede resumir en cuatro grupos principales: Bus de datos El bus de datos permite el intercambio de información entre el CPU y los periféricos. los cuales forman parte del bus. Además.3V y +12V. puede ofrecer 266 MB/s. Según el modo de funcionamiento. + El sistema de acceso directo a memoria DMA (Direct Memory Access) es. porque tiene servicio propio de interrupciones y de control. por lo que sólo suele haber uno.1. Soporta bus mastering. 2.1. + IOR orden de lectura para dispositivo E/S conectado al bus. 532 MB/s y CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES .2 Bus AGP El bus AGP está dedicado exclusivamente a conectar tarjetas de video 3D. se logró. también. Además. Corre hasta 66 Mhz y llega hasta 133 MBps de transferencia. que es para transferir información sin necesidad del CPU. que debe colocar un dato en el bus de datos.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 111 + Las líneas IRQ (Interrupt ReQuest) que juegan un papel fundamental en el funcionamiento del ordenador. Fue desarrollado por Intel. Los cambios que se han dado eran para asegurar que el bus trabaje más rápido y.1 Tipos de arquitecturas de bus Las arquitecturas de bus han evolucionado desde su inicio hasta la actualidad. Se configura automáticamente a través del PnP. efectivamente. Ha sido desplazado por el PCI Express 1X. su propia estructura impide que se utilice para todos los propósitos. muy importante.1 Bus PCI (Peripheral Component Interconnect) 1993 El bus PCI 1993 fue el más usado en los computadores. ya que la tecnología de los ordenadores modernos se basa en un sistema de interrupciones. por lo que se utiliza como una ayuda para el PCI. que debe leer el dato situado en el bus. 2. + IOW orden de escritura para dispositivo E/S. Dentro de las arquitecturas más importantes se tiene: ISA (Industria Standard Architecture) EISA ( Enhanced ISA ) MCA ( Micro Chanel Architecture ) VL-BUS ( Vesa Local Bus ) PCI ( Peripheral Component Interface ) AGP (Accelerated Graphics Port) PCI EXPRESS 2. Este bus fue diseñado a 32 y 64 bits de datos. Sus características más importantes son las siguientes: El bus usa 5 voltios para los PC´s desktops y 3.3 voltios para las portátiles. 3 Bus PCI Express El bus PCI Express maneja casi el doble de velocidad de bus del AGP 8X. 4X. El bus AGP es un bus exclusivo para video. No comparte el ancho de banda con otros componentes. SATA y SAS. Mide unos 8 cm y se encuentra bastante separado del borde de la placa. emplea la tecnología serial de alta velocidad similar al Giga Ethernet.1. 8X y 16X.1 GB/s para AGP 8X. No es compatible con la arquitectura PCI ni AGP. Soporta bus mastering.1 GB/s. y permite manejar tecnología HD (Alta Definición). Asimismo.112 llega hasta 2. Gran ancho de banda. 2X. Sus características más importantes son las siguientes: Alcanza velocidades de hasta 2. Enlace dedicado (punto a punto). Baja latencia o retardo. 2. PCI Express 16X es utilizado en las tarjetas de video En el siguiente gráfico. Existen diferentes conectores: PCI Express 1X. por lo que alcanza una velocidad de 4GB/s para el PCI Express 16X. Sus características son las siguientes: Tecnología serial de alto rendimiento. pues se comunica directamente con el chipset. Soporta bus mastering. se muestra un PCI Express 16X y dos PCI Express 1X. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . se muestran. debido a que la conexión es paralela. el bus es compartido. la velocidad del bus se tendrá que dividir entre las tarjetas que están conectadas. llamada punto a punto. ejemplos de controladores que usan bus PCI Express. se tiene que la velocidad de cada tarjeta controladora PCI será de 133/4 MB/s. debido a que su bus es serial. El bus PCI Express 1X supera al PCI y PCI Express 16x supera al bus AGP. en PCI Express. es decir. se puede comparar la velocidad del bus PCI Express con las demás arquitecturas de bus. se puede encontrar en la forma del bus. El bus PCI utiliza muchas líneas. cada tarjeta tiene su bus. tiene conexión directa. mientras que. se usa pocas líneas. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . cada tarjeta controladora se conectará a 250 MB/s. mientras que. En el ejemplo gráfico. En el caso del bus compartido.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 113 Mediante la siguiente tabla. A continuación. además de velocidad. Si se compara el bus PCI con el bus PCI Express. se puede encontrar una diferencia importante. en la siguiente figura. Otra diferencia. el bus elegido es el PCI Express para video y para otras aplicaciones. en PCI Express 1X. En el PCI. en PCI Express 1X. mientras que. Por lo expuesto. 114 PCI Express es una tecnología que no se ha quedado estática. Versión PCI Express 1. se inicia en su primera versión con una velocidad de de 250 MBps en cada una de sus líneas seriales. por lo contrario.0 PCI Express 4.0 x line 250MBps 500MBps 1GBps 2GBps 16 line 4 GBps 8 GBps 16 GBps 32 GBps CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . pero cuando pasa a la versión 2 se duplica su velocidad.0 PCI Express 2. está evolucionando a través de sus diferentes versiones.0 PCI Express 3. El slot AGP ha sido reemplazado por el ISA Express.b. ( ) Grafique e indique las partes o componentes de una mainboard moderna o actual. puede existir como máximo 3 slots AGP. ( ) El componente que define el tipo de memoria. tipo de microprocesador. ¿Qué es un chipset y qué hay dentro de él? CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES .d. En el caso de ser falsa. tarjeta de red PCI Express 1X y tarjeta de video PCI Express 16X.c.. Mediante un diagrama en bloques indique las características de un chipset actual de Intel. velocidad de bus y capacidad máxima de memoria del computador es el PIC. ( ) En una mainboard.. mencione la información verdadera. ( ) f. donde se conecta una tarjeta de sonido PCI. a.El bus AGP es más rápido que el PCI Express 1X. puedo conectar una tarjeta de red de alta velocidad.En el slot AGP. ( ) El bus PCI Express se usa solo para video.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 115 Autoevaluación ¿Qué es arquitectura de bus? ¿Cuáles de los slots son bus master y qué significa? ¿Cuáles son los slots más usados actualmente? ¿Qué diferencias existen entre PCI y AGP? Dibuje un diagrama en bloques. ( ) e. ¿Por qué no existe una sola arquitectura bus en una mainboard? ¿Por qué se usaba más el puerto AGP para las tarjetas de video y no el PCI? Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas (V) o falsas (F). com/bricolaje_informatica_pc_1.htm En esta página.com/ En esta página. http://www.intel. hallarás al fabricante MSI que le informará de lo último de sus mainboards. puedes consultar las siguientes páginas.htm En esta página. Si deseas saber más acerca de estos temas. http://www.msimiami. por lo que alcanza una velocidad de 4GB/s. hallarás cientos de fotos de procesos de ensamblaje de una PC.116 Resumen El bus AGP está dedicado exclusivamente a conectar tarjetas de video. El uso de doble canal en la RAM o dual channel mejora la velocidad del computador. http://www. puedes consultar las siguientes páginas. El bus PCI Express 16X maneja casi el doble de velocidad de bus del AGP 8X. El bus PCI el bus es compartido. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . hallarás los últimos chipsets de Intel.pasarlascanutas. la memoria y la tarjeta de video. Si deseas saber más acerca de estos temas.com/espanol/products/chipsets/index. El puente norte se usa como puente de enlace entre el microprocesador. ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 117 UNIDAD DE APRENDIZAJE 5 TEMA 12 LOS PUERTOS DE LA MAINBOARD LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE Al término de la unidad. programas de diagnóstico y el propio computador. Los alumnos reconocen los distintos tipos de puertos de los mainboards. el alumno. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . TEMARIO Puertos Tipos de puertos Tecnología plug and play ACTIVIDADES PROPUESTAS Los alumnos identifican los recursos de los dispositivos instalados en la mainboard. de manera individual. describe los componentes internos del computador mediante el uso de diagramas en bloque. es decir. PUERTOS Los puertos son vías para comunicar al PC con algunos dispositivos. 1. es necesario primero ir al SETUP y elegir el tipo o modo de trabajo del puerto paralelo: SPP: Puerto Paralelo Estándar EPP: Puerto Paralelo Ampliado ECP: Puerto con Capacidad Extendida CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . 1.1 Los puertos PS/2 Los puertos PS/2 son para el mouse y el teclado.118 1. Mediante los puertos. generalmente. se instala una impresora paralela o cualquier dispositivo paralelo. Para configurar un puerto paralelo.3 Puerto eSATAII El puerto eSATAII permite la conexión de discos SATA de forma externa con una velocidad de transferencia de hasta 3. en el cual.0 Gb/s. 1.4 Puerto paralelo Un puerto paralelo se caracteriza porque recibe y transmite información por un bus de 8 líneas de datos.2 Puertos de audio Los puertos de audio son los siguientes: entrada de audio (8). El computador tiene por defecto un solo puerto paralelo conocido como LPT1. se puede transmitir datos de un extremo a otro. transmite de byte en byte. 5 Side Speaker (gris) 6 Rear Speaker (negro) 7 Central / Bass (naranja) 9 Front Speaker (verde) 8 Line In (azul claro) 10 Microphone (rosado) 1. micrófono (10) y las salidas a los parlantes. como impresoras o con otro computador. 1. mandos. se utilizó la versión 1. Su comunicación es serial.6 Puerto USB (Universal Serial Bus) El puerto USB se caracteriza por ser plug and play. Actualmente. Además.0 que transmite hasta 480 Mbits/s ó 60 Mbytes/s y es la que. un medio de acceso de información alternativo. se transmite en forma serial y. las mainboards traen de 6 a 8 puertos USB. Fue el primer tipo de puerto en donde la comunicación era unidireccional. Mediante dos cables. memorias USB. aunque tecnológicamente es bastante diferente. Fue usado para los mouses seriales antiguos y el módem analógico.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 119 SPP (Puerto Paralelo Estándar) es compatible con la interfaz Centronics. bit a bit. las cuales se conectan en forma bidireccional. es decir. superior al del puerto paralelo y serie. Esto ha permitido que estas impresoras sean plug and play. apareció la versión 2. EPP (Puerto Paralelo Ampliado) es usado para poder conectar lectoras de CD. actualmente. de esa manera. Con el tiempo. mantiene la compatibilidad con la especificación actual. como teclados. impresoras.0 de 480Mbit/s ó 60 MB/s. Mantiene también el mismo diseño de conector. es decir.1. ya que fue uno de los primeros medios de comunicación del computador. En el mercado.5 Mbytes/s. mouses. significa que tienen la capacidad de enviar y recibir información. está la versión 3. El sistema operativo lo reconoce como COM1. dispositivos inalámbricos. USB 3. pero.8Gbits/s ó 600 Mbytes/s gracias a la intervención de Intel. En fase experimental.0 soporta flujo de datos full duplex. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . ECP (Puerto con Capacidad Extendida) está diseñado para conectar impresoras de última generación. 1.0 incrementa el ancho de banda de la especificación actual USB 2. es utilizado para conectar diversos dispositivos. cuya velocidad de transferencia fue de 12 Mbits/s ó 1. con lo cual se tiene. con los otros dos.5 Puerto serie La comunicación por el puerto serie es bit a bit. Es posible conectar hasta 127 dispositivos. etc. ya que mientras el flujo de datos del USB 2.0 con la que se intenta alcanzar una transferencia de 4. para lo cual se puede hacer uso de concentradores.0 es del tipo half duplex. se entrega +5 voltios. pero de alta velocidad. llegando hasta los 5Gbps ó 625MB/s. se puede apreciar la función de cada uno de los pines del cable USB. En el gráfico anterior. escáneres. estamos usando. discos duros y cintas al computador. discos. Se emplea para configurar impresoras de matriz de puntos. USB 3. está incorporado en cámaras de video de bajo costo y elevada calidad permitiendo la creación de video profesional en una PC o en una Macintosh. será conocido comercialmente como SuperSpeed USB y los primeros controladores aparecerán en la segunda mitad del 2009. Suele utilizarse para la interconexión de dispositivos digitales.2 Gbit/s.2 Gbit/s. + FireWire s3200 tiene una velocidad de 3. Los primeros dispositivos USB SuperSpeed serán dispositivos de almacenamiento Flash. + 1394b o FireWire 800 tiene una velocidad de 800 Mbits/s. Soporte Plug-and-play. cámaras digitales. como cámaras digitales y videocámaras al computador. En este mismo tema la nueva interfaz proveerá la energía suficiente para que dispositivos como discos duros externos de alta velocidad.7 El puerto 1394 o FireWire El puerto 1394 o FireWire permite la transferencia de datos a alta velocidad. presenta las siguientes características generales: Soporta la conexión de hasta 63 dispositivos con cables de una longitud máxima de 425 cm con topología en árbol. sino sólo el propio cable USB. 1. Sleep (Reposo) y Suspend (Suspendido). combinando así las ventajas de Ethernet con Firewire800.6 y 3.120 A nivel de consumo. Además de las características mencionadas anteriormente. Permiten un ancho de banda de 1. a la vez que utilizan el mismo conector de 9 pines. no requieran de fuente de alimentación adicional. FireWire s1600 y s3200 (IEEE 1394-2008) Es la última versión de este tipo de puerto utilizado en la edición de video digital. USB 3.0 incluye una nueva característica de administración de energía que soporta estados: Idle (sin carga). cuadruplicando la velocidad del Firewire 800. esto con el fin de hacer un óptimo uso de la energía de la interfaz.0. superior a la del USB. mientras que productos comerciales aparecerán en el 2010. Soporta comunicación peer-to-peer que permite el enlace entre dispositivos sin necesidad de usar la memoria del sistema o la CPU La versión FireWire s800T (IEEE 1394c-2006) aporta mejoras técnicas que permite el uso de FireWire con puertos RJ45 sobre cable CAT 5. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . y reproductores de música digitales. discos duros externos. Existen varias versiones: + 1394a o FireWire 400 tiene una velocidad de 400 Mbit/s. USB 3. en la pantalla del computador. Tecnología Plug-and-play Plug and Play (PnP) es la tecnología que permite a un dispositivo periférico ser conectado a un computador sin tener que ser configurado manualmente. mediante el cable UTP. Si los computadores tienen tarjetas de red que no coinciden en velocidad.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 121 1. es decir. si alguno de ellos no lo está. el mensaje que dice “ya puede usar el dispositivo”. el sistema operativo con el que funciona el computador debe tener soporte para dicho dispositivo. ni proporcionar parámetros a sus controladores.8 Puerto de red El puerto de res es el puerto a través del cual el computador puede comunicarse con otros computadores y formar una red de área local. el sistema operativo y el propio dispositivo están preparados para esta tecnología. La frase plug-and-play se traduce como “enchufar y usar”. Las velocidades de comunicación pueden ser las siguientes: + 10 Mbps + 10/100 Mbps + 10/100/1000 Mbps + 10 Gbps Conviene comprar una tarjeta de red con la posibilidad de que pueda trabajar con una de las tres velocidades posibles. mediante jumpers o el software del fabricante. Si la tarjeta tiene la última opción. se debe conocer cómo se hacen las configuraciones de los dispositivos y qué parámetros se deben asignar. Sin embargo. en este puerto. El conector usado. se tiene el ejemplo de la memoria USB. Por otro lado. Cuando ésta es insertada en el puerto USB del PC. finalmente. 2. será necesario comprar una tarjeta de red llamada NIC (Network Interface Card). pero si no lo tuviera. porque. Para que esto sea posible. no funcionará el PnP. El plug and play es factible si el mainboard. Esta CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . debe tener incorporado su controlador o driver. aparece el mensaje “reconociendo hardware” que indica que se está realizando la configuración y. el sistema operativo lo solicitará. no se puede establecer la comunicación. En la mayoría de los computadores viene este puerto. es el RJ-45 y. se puede conectar con los otros computadores de la red. si no funciona el PnP. como parte del chipset. ésta se acomoda a cualquiera de las otras tres velocidades. en el caso de que no se tenga o se quiera tener otro puerto de red. Para que se entienda mejor. El IRQ0 es la interrupción de más alta prioridad. Estos tres elementos constituyen los recursos que le asigna el sistema operativo a cada dispositivo o controlador conectado al CPU aparte de la memoria. por lo tanto. No obstante. desde IRQ 0 hasta IRQ 23. que deben ser únicos para cada dispositivo del sistema. 2. direcciones de entrada/salida y canales de DMA. Es una línea de hardware. el sistema operativo asigna un conjunto exclusivo de recursos del sistema al dispositivo que se instala. debido a que cada PIC está programado para que acepte las interrupciones de mayor prioridad. El chip que controla los pedidos de atención es el PIC (controlador de interrupciones programable). En el siguiente gráfico. mediante la cual el dispositivo puede llamar la atención del procesador. se pueden atender hasta 16 interrupciones a la vez.1.122 configuración se basa generalmente en la asignación manual de los IRQ´s. En los computadores existen 2 PIC´s. algunos computadores tienen 3 PIC´S. se muestran los recursos asignados a los dispositivos.1 Solicitud de interrupción (IRQ) Una interrupción es una solicitud de atención generada por un periférico al microprocesador. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . por lo cual tienen 24 interrupciones. el cual tiene la capacidad de recibir hasta 8 interrupciones a la vez.1 Recursos asignados a los dispositivos Durante el proceso de configuración. Entre esos recursos se pueden incluir los siguientes: 2. el microprocesador le delega al DMA el control del sistema. junto con el PIC. Este controlador se encuentra. además. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . mientras él realiza operaciones internas. en el computador. el DMA le devuelve el control al CPU. se nota que. Esto se debe a que. se pueden compartir algunos IRQ´s. hay 24 IRQ´s. 2. es empleado básicamente por el floppy disk drive y el puerto paralelo en modalidad ECP. dentro del chipset. por lo tanto. Cuando termina la transferencia. durante la transferencia de información.1. Además. gracias a la versión del sistema operativo. se rescatan los IRQ´s de un PC y se puede apreciar que.2 Acceso Directo a Memoria (DMA) El CDMA (Controlador de acceso directo a memoria) es un circuito integrado que se encarga de transferir la información de un periférico a la memoria y viceversa.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 123 Mediante el programa Everest. En sistemas operativos más antiguos. en dicho computador. todavía existen componentes lentos como el disk drive. la asignación de IRQ’s debía ser exclusiva. Los demás dispositivos tienen su propio controlador de DMA cuando tienen necesidad de acceder a la memoria para realizar la transferencia de información sin intervención del microprocesador. el rango asignado de direcciones es mayor. Se aprecia que. para el controlador de video. a través de estos registros. no sólo se asigna una dirección de E/S a un controlador.1. se deben distribuir las direcciones de E/S. un conjunto de registros. donde cada uno de ellos es de un byte de capacidad.124 2. no se generan conflictos en la asignación de direcciones de E/S. se establece una conversación entre el CPU y los controladores. puede grabar algún dato en él o leer algún mensaje de parte del controlador. lo cual es llamado el recurso de direcciones E/S. sino un rango de direcciones (de 0378 a 037B). Generalmente. la cual puede servir como medio de extraer o ingresar información si se trata de un controlador de entrada/salida. En algunos controladores. dado que la cantidad de direcciones posibles es de 64 KB y el CPU usa sólo 16 bits para estas direcciones. por ejemplo. en su arquitectura. uno de sus intervalos es de 6000 a 60FF. Como hay muchos controladores. en el diseño del computador. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . es decir. Cuando lo ubica. Estos registros sirven para que se pueda intercambiar información entre el controlador y el CPU. se le asignan 256 direcciones. Como se ve.3 Direcciones de entrada / salida Los controladores de los periféricos o dispositivos tienen. en el gráfico. A cada uno de estos registros se le debe asignar una dirección de entrada/salida para que el CPU lo pueda ubicar. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES .2 Cambios en las PC´s con los procesadores Core I5 – 7 Es importante notar que los últimos procesadores han generado algunos cambios en los recursos del PC. los IRQ´s varían de 00 a FF. Por ejemplo. que acepta 256 interrupciones. la cantidad de memoria es 128 MB. Según se ve. en el gráfico anterior. en el siguiente gráfico. se puede calcular determinando la cantidad de bits que varía. El principal cambio es el uso de un nuevo controlador de interrupciones. es decir. con lo cual se ha cubierto la deficiencia que tenían los modelos anteriores.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 125 2.4 Intervalos de direcciones de memoria Parte de la memoria del computador. 27 bits están cambiando. por lo tanto. se puede asignar a un dispositivo. lo que genera 227 direcciones. se tiene como resultado 7FFFFFF. la tarjeta de video tiene asignado el intervalo de memoria C00000000 – C7FFFFFF. Para determinar la cantidad de memoria asignada.1. Al hacer la diferencia. 2. 126 Autoevaluación Indique tres características del puerto USB. ¿Cómo se configura el puerto paralelo? Dónde y qué tipos de puertos se pueden generar. Mediante un diagrama en bloques del PC, indique tres arquitecturas modernas que usa una mainboard. Adicionalmente, para cada una de ellas, determine qué tarjetas allí se pueden insertar. ¿Qué parámetros se deben configurar manualmente cuando no funciona el plug and play? ¿Cómo accede el controlador de DMA al BUS? Explique gráficamente. Explique cómo trabaja el controlador de interrupciones. ¿Cuál es el IRQ de más alta y más baja prioridad en el computador? CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 127 Resumen Los puertos son vías para comunicar a la PC con algunos dispositivos, como impresoras o con otro computador. La versión USB 2.0 permite transmitir hasta 480 Mbits/s ó 60 Mbytes/s. El FireWire 800 ó 1394b tiene una velocidad de 800 Mbits/s. La tarjeta de red es llamada NIC (Network Interface Card) y transmite a 10 ó 100 ó 1000 Mbits/s. El bus AGP está dedicado exclusivamente a conectar tarjetas de video. Si deseas saber más acerca de estos temas, puedes consultar las siguientes páginas. http://www.informaticamoderna.com/Los_puertos.htm En esta página, hallarás una galería de puertos. http://www.pasarlascanutas.com/bricolaje_informatica_pc_1.htm En esta página, hallarás cientos de fotos de procesos de ensamblaje de una PC. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES 128 UNIDAD DE APRENDIZAJE 6 TEMA 13 EL DISCO DURO LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE Al término de la unidad, el alumno, de manera individual, describe e instala los dispositivos de almacenamiento del computador. TEMARIO Definición y función de un disco duro. Estructura física del disco duro. La Unidad de Estado Sólido (SSD). Estructura lógica del disco duro. Formato de disco y sistemas de archivo ACTIVIDADES PROPUESTAS Los alumnos reconocen las partes internas del disco duro a través de la exposición y reconocimiento de éstas. Los alumnos calculan la capacidad de almacenamiento de un disco duro en base a parámetros. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC pero la finalidad es la misma: almacenar la mayor cantidad de información de la manera más rápida y segura. Los procesos de grabación pueden ser magnéticos. materia de nuestro estudio. Los discos duros se pueden dividir para su análisis en dos partes: la tarjeta controladora y la unidad de almacenamiento. La memoria RAM tiene capacidad reducida comparada con el disco duro. la RAM es de 2 GB y el disco de 500 GB. no se ejecuta directamente del disco duro. como cuando se graba en las memorias USB o discos SSD. pero éste debe ser instalado y no. Como se ha visto anteriormente. por ejemplo. es decir. es decir. De igual manera.1 Disco duro El disco duro permite el almacenamiento de grandes cantidades de información. Tanto los discos duros como la memoria RAM son áreas de trabajo del computador. es uno de los dispositivos de almacenamiento más importantes. se dice que el disco es el principal dispositivo de almacenamiento. tape backup. pero debe recurrir al disco duro cuando necesite más datos o almacenar de forma permanente lo que ha variado. copiado. dentro de la cual están los componentes que leen. en un PC actual. se pierde toda la información almacenada. ya que la memoria principal es la RAM. debe estar el sistema operativo. como en el disco duro y disquete. están los programas que van a ser ejecutados por el CPU. se puede apreciar una tarjeta o CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . Por ello. porque se necesita que trabaje a alta velocidad y esto sólo es posible en la RAM. se graba sobre la superficie de los platos de información digital (ceros y unos). en el disco duro. Se puede apreciar una caja de aluminio. El disco duro es el principal dispositivo de almacenamiento que permite almacenar el sistema operativo y aplicaciones. La memoria RAM es rápida. cada una de las aplicaciones debe ser instalada. además. se emplea un sistema de grabación magnética digital. ya que se graba en las memorias flash o EEPROM. pero presentan importantes diferencias: La memoria RAM es volátil y. Al lado derecho. La memoria RAM contiene los datos utilizados en cada momento por el computador. ópticos. escriben y almacenan los datos en forma magnética. ya que está conformada por componentes electrónicos. entre los más conocidos se tiene el disco duro. Los discos duros forman parte de la memoria secundaria de un computador. tal como se puede apreciar en la siguiente figura. mientras que el disco no lo es. mientras que el disco duro tiene componentes mecánicos que lo hace lento. DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO Los dispositivos de almacenamiento son aquellos que permiten guardar información para su posterior uso. cuando se apaga el computador. DVD. entre otros. simplemente. En los discos duros. cada programa debe pasar a la memoria RAM. 1. para que esto se lleve a cabo. ya que se usa luz láser. CD. eléctricos. como en el CD y DVD. En el disco duro. Sin embargo. Las tecnologías y formas de almacenamiento de los dispositivos varían de acuerdo con cada dispositivo.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 129 1. discos removibles. memoria USB. La unidad de almacenamiento es la misma para todas las interfaces controladoras. Esta tarjeta controladora debe estar relacionada con el controlador de disco duro. Se va a estudiar esta unidad para conocer sus partes. Los platos disponen de dos superficies donde se graba la información en forma CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . en cuanto a su diseño. Esta tarjeta sirve como medio de control del proceso de grabación y lectura de los datos en la unidad de almacenamiento. es el medio de comunicación entre el disco duro y la mainboard que se da a través de un cable. otros. con cuatro platos. PLATOS: convencionalmente. para lo cual se usará un gráfico donde se resalte cada uno de sus componentes. algunos. con dos o tres. los discos duros están compuestos por varios platos. algunos vienen con un solo plato.130 circuito impreso con una serie de chips sobre ella. que se encuentra en la mainboard. por ello. además. SCSI).2 Estructura física del disco duro EJE CENTRAL: actúa como soporte. existen varios tipos de tarjetas controladoras (IDE. 1. difiere en la velocidad y medidas de seguridad. SATA. las cuales se desarrollarán en otras sesiones. los discos tenían dimensiones mayores por lo que era posible que tengan mucho más platos. sin embargo. incluso. sobre el cual están montados y giran los platos del disco. Antiguamente. los cuales giran a la vez. tiene cuatro caras y cuatro cabezales. se puede apreciar que el disco duro tiene dos platos. donde cada uno de ellos está numerado. Su intención es mover a los cabezales en conjunto. Dentro de la unidad de almacenamiento. de tal forma que se pueda acceder a toda la superficie donde se va a leer y escribir. IMPULSOR DE CABEZALES: es el sistema que mueve las cabezas de lectura y escritura sobre la superficie de los platos. 3 millonésimas de milímetro. por acción del viento que generan los platos al girar a alta velocidad. porque se mantienen flotando muy cerca. puede causar muchos daños en el disco duro. Se debe notar que a mayor cantidad de platos. En la punta de dichos brazos. se comienza por el cabezal cero. En el gráfico anterior. Los dos platos están fijos al eje central y giran por acción de un motor. CABEZAS DE LECTURA / ESCRITURA: permiten leer y escribir los datos en el disco duro en forma magnética. debido a que como los platos giran muy rápido. Los cabezales están sostenidos por un conjunto de brazos alineados verticalmente. mayor será la capacidad de almacenamiento del disco duro. se encuentran varios platos de aluminio. están las cabezas de lectura/escritura que gracias al movimiento del cabezal pueden leer. debe tener cuatro cabezales. y superficie o cara cero. hay un cabezal que lee la cara superior y otro que lee la cara inferior del plato.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 131 magnética. tanto zonas interiores. Los cabezales de lectura/escritura no tocan el disco duro durante el funcionamiento. Son pequeñas pastillas que se van a comportar como pequeños imanes cuando se les aplica una corriente eléctrica. si un disco duro tiene dos platos. los puede rayar gravemente. Si algún cabezal llega a tocar la superficie. como exteriores del disco duro. unos 7200 revoluciones por minuto (RPM). que se mueve hacia dentro o fuera según convenga. Por ejemplo. para cada plato. es decir. Los cuatro cabezales son desplazados simultáneamente por el impulsor. por lo tanto. el cual funciona a alta CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . a 7200 RPM. inclusive. se ha adicionado una capa de óxido de hierro que deja su superficie de color marrón rojizo. la cual lo hace parecer cromado y con la que se consigue tener una superficie extremadamente dura. muchos. a 10000 y 15000 RPM. en este caso. en este caso. Esto se usa. como los que vienen en los computadores portátiles. Estos cabezales están en dos posiciones importantes. el disco duro quedaría inservible. si un cabezal hiciera contacto en la pista cero.132 velocidad. los cabezales no hacen contacto con la superficie. Todos los platos son de aluminio sobre los que se ha adicionado una sustancia magnética. es decir. como los que tienen los computadores de escritorio. Primero. en el lado derecho de la imagen. se aprecia un disco de tres platos y seis cabezales. zona de parqueo. que se identifican como de 10K y 15K RPM respectivamente. Esto se usó en los discos duros antiguos. se ve que los cabezales están junto al eje central. pero si hicieran contacto con la superficie. en los discos duros actuales. se ha adicionado una película fina de color brillante. que se hace mediante deposiciones al vapor. ésta se dañaría. los cabezales descansan sobre la superficie de los platos. track cero o pista cero. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . para que puedan funcionar mucho tiempo más y lograr altas capacidades de almacenamiento. es decir. porque están flotando y los platos están girando a 7200 RPM. En la imagen anterior. Esta sustancia tiene partículas magnéticas que han sido depositados de dos formas: Discos duros de medio recubierto. lo cual es posible cuando el disco duro está apagado. Segundo. Discos duros de medio metalizado. Algunos discos duros vienen preparados para trabajar a 5400 RPM. en el lado izquierdo de la imagen. se aprecia que los cabezales están muy cerca del borde de los platos. como los que requieren los servidores. y otros. cada una de las caras está numerada. un cilindro es el conjunto de pistas generadas por los cabezales en una determinada posición. El cabezal. El número de pistas refiere a la cantidad de pistas que pueden generarse en una cara. cada una de las pistas está dividida en pequeñas porciones y cada porción se llama sector. una pista es una circunferencia dentro de una cara. pero.3 Parámetros del disco duro Se deben tener en cuenta algunos parámetros del disco. dividido CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . la cara es cada uno de los dos lados de un plato. las cuales son orientadas en sólo dos posiciones por acción del cabezal. un conjunto de seis pistas 3000 y se le llama cilindro 3000. sobre la superficie de los platos. por lo que el número de caras debe ser el doble del número de platos en el caso de que todas sean usadas. En algunos discos duros de servidores. Si el impulsor mueve a los cabezales a la pista 3000 y el número de cabezales es seis. se comienza con la pista 0 que se halla en el borde exterior (track 0). es magnético. Por ello. Esto se debió al sistema operativo DOS. Las pistas están numeradas y.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 133 El proceso de grabación. El número de cilindros coincide con el número de pistas en una cara. que determinó que el disco debería estar dividido en porciones. Es la trayectoria generada por un cabezal cuando escribe o lee. se comporta como un imán y orienta las partículas a una posición. siempre. como los siguientes: Número de platos. En otras palabras. pero. se encuentran partículas de hierro. no se utiliza la primera cara como medida de seguridad. se trabaja sólo con dos orientaciones. en ese momento. Número de pistas. el primer SO usado en los computadores personales o PC´s. se tiene. en un disco duro. para ello el cabezal debe estar estático y el plato en movimiento. orienta las partículas hacia la otra posición. al recibir una corriente. se refiere a la cantidad de cabezales y será coincidente con la cantidad de caras en uso. se refiere a cuántos platos hay dentro del disco duro. Número de cabezales. Siempre. donde una de ellas representa al “1” y la otra al “0”. Número de cilindros. Número de sectores. 1. al cambiar el sentido de la corriente. Número de caras. se comienza con el número cero. es decir. por lo que el número de caras se ve reducido en 1. Por esta razón. Más adelante. antiguamente. la capacidad se calcula de la siguiente manera: Capacidad del disco duro = Número de sectores LBA x 512 bytes Esta fórmula se usa cuando el estándar. lo cual hacia desaprovechar el espacio significativamente. Este sistema es el que se usa actualmente. Si se usa el direccionamiento con los parámetros C. del disco duro = Número de sectores LBA x Número de bytes por sector CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . Sin embargo. se creó otro sistema más sencillo: LBA (direccionamiento lógico de bloques). en cada sector. el tamaño del sector no es fijo. En la actualidad. Entonces. El primer sistema de direccionamiento que se usó fue el CHS (cilindrocabeza-sector). el número de sectores por pista era fijo. se puede calcular la capacidad total de un disco duro mediante la siguiente fórmula: Capacidad del disco duro = C x H x S x 512 bytes Donde: C = número de cilindros H = número de cabezales S = número de sectores por pista Si se usa el direccionamiento LBA. que consistía en dividir el disco duro entero en sectores y asignarle a cada sector un único número. apareció la tecnología ZBR (grabación de bits por zonas) que aumentó el número de sectores en las pistas exteriores y usó más eficientemente el disco duro. Además. en cada sector. la fórmula general sería la siguiente: Cap. H y S. El número de sectores se refiere a la cantidad de sectores que tiene una pista o cantidad de porciones en que se ha dividido el disco duro. ya que algunas empresas utilizan diferente cantidad de bytes por sector. se estableció que. pero el estándar que usa la mayoría es de 512 bytes. a los cuales se les designó con el nombre de sector. ya que se podían almacenar más sectores en las pistas exteriores que en las interiores. Esta división generó que cada una de las pistas se vea dividida en pequeños arcos.134 como cuando uno parte una torta. ya que con estos tres valores se podía situar un dato cualquiera del disco. es de 512 bytes. se almacenen 512 bytes. mediante el producto de 77545 por 63. el cilindro tendrá 16 pistas. a esta parte se le llama ID (identificación). se tendría el siguiente resultado: Capacidad disco duro = 78165360 * 512 bytes = 40 020 664 320 bytes En base a los parámetros de un disco duro recabados por el programa Everest. y cada sector. se debe dividir el resultado entre 10243. En éste. se puede ver las características de un disco duro. Capacidad disco duro = (40 020 664 320 / 10243) GB = 37. Resp = 16 x 63 sectores ¿Cuántos bytes tiene un plato? Un plato tiene dos caras. primero. para determinar la cantidad de bytes en un plato. tal como aparece en el siguiente gráfico. 512 bytes. 77545 pistas. S = 63 sectores por pista ¿Cuántos sectores tiene un cilindro? Si un cilindro tiene 16 cabezas y cada una de ellas describe una pista. el resultado anterior se multiplica por 2. el cual tiene los siguientes parámetros: C = 77545 cilindros H = 16 cabezas S = 63 sectores por pista Ahora. Por lo tanto.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 135 Si se usa el programa Everest. de caras. si se quiere calcular su capacidad. Finalmente. porque el plato tiene dos caras. se pueden hacer algunas preguntas para entender mejor la organización interna de éste. ésta se determina de la siguiente manera: Capacidad disco duro = 77545 * 16 * 63 * 512 bytes = 40 020 664 320 bytes Si el cálculo se quiere determinar en GB. H = 16 cabezas. Resp = 77545 x 63 x 512 x 2 bytes Los parámetros C / H / S de un disco se utilizan para: Permitir calcular la capacidad del disco duro.27 GB Si se utiliza la otra forma de direccionamiento. Determinar la estructura del disco duro. se aprecia que el primer CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . como el producto de 16 por 63. LBA. cada pista. conocer la cantidad de cilindros. Por ejemplo. H y S escritas en cada sector. Permitir identificar a cada sector con las coordenadas: ID = C. en la imagen. Si cada pista está dividida en 63 sectores. se puede calcular la cantidad de sectores en un cilindro. las cuales son las siguientes: C = 77545 cilindros. tiene 63 sectores. se debe determinar la cantidad de sectores que hay en una cara. etc. se observa las características del disco duro Fujitsu. cada cara. El resultado obtenido se multiplica por 512 para determinar la cantidad de bytes en una cara. como ya se vio. se puede ver muchas ventajas que tiene el SSD sobre el HDD. porque SSD no significa disco de estado sólido. porque si se comparan. Se estima que.5 pulgadas). lo cual reduce ostensiblemente el tiempo de búsqueda. Los SSD son considerados como “discos” de estado sólido. en la cara 0 y en el sector 1. los SSD mantienen su información cuando desaparece la energía. no requieren baterías. Esta información está basada en la comparación realizada por Samsung. ya que no tiene partes móviles. sino drive o unidad de estado sólido.4 El Drive de Estado Sólido (SSD) La unidad de estado sólido o SSD (solid state drive) es un dispositivo de almacenamiento de datos que usa memorias flash en lugar de los platos y cabezales que se encuentran en los discos duros convencionales. lo que nos indica que el primer sector está en el cilindro 0. técnicamente. por un lado el disco tradicional llamado HDD y el otro es el disco de estado sólido. lo cual permite a los fabricantes replicar tamaños estándar del disco duro (1.8 pulgadas. también conocidos como discos flash. aunque. no lo son. 1.136 sector de un disco duro está identificado por el 0. latencia y otros retardos electromecánicos inherentes a los discos duros convencionales. 0.5 pulgadas y 3. Además. Los SSD basados en flash. Esto último hace que se pueda pensar en reemplazar a los discos tradicionales por los discos flash. Comparación entre HDD y SDD La comparación se realiza entre dos discos de una portátil. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . fabricante de ambos tipos de disco. 2. la tendencia será reemplazar a los discos duros (HDD Hard Disk Drive) por discos flash (SSD). implementado con memorias flash. con el pasar de los años. Otra característica importante es que estos dispositivos de almacenamiento son muy rápidos. porque no son volátiles. 1. ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 137 Peso Velocidad de carga del SO Velocidad de lectura de un archivo de 25MB Abrir un archivo de 40MB de Photoshop Tiempo de demora en apagar la PC Prueba de vibración Precio HDD 60gr 1 min 03 seg 0 min 12 seg 0 min 20 seg 0 min 13 seg SDD 40 g4 0 min 37 seg 0 min 04 seg 0 min 13 seg 0 min 09 seg No soporta.5” precio = $ 300 Ventajas de los discos de estado sólido frente a los Discos Duros mecánicos: Arranque más rápido. gracias a carecer de elementos mecánicos. Gran velocidad de escritura y lectura. Sin embargo esto está cambiando. golpes y vibraciones sin estropearse y sin descalibrarse como pasaba con los antiguos discos duros.Resultado de la mayor velocidad de lectura y especialmente del tiempo de búsqueda. Desventajas de los discos de estado sólido frente a los Discos Duros mecánicos: Los precios de los discos SSD son más altos y es la principal razón de su baja demanda. Sin ruido debido a la carencia de partes mecánicas. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . mientras que en un disco duro normal que sufre daño mecánico los datos son frecuentemente recuperables usando ayuda de expertos.Después de un fallo mecánico los datos son completamente perdidos pues la celda es destruida.Resultado de no tener elementos mecánicos. Baja latencia de lectura y escritura. Menor peso y tamaño que un disco duro tradicional de similar capacidad.Soporta caídas. dado que el tiempo de acceso es constante y no necesita la desfragmentación. al no tener platos que necesiten alcanzar una velocidad constante. Resistente . Menor capacidad de recuperación . El rendimiento no se deteriora mientras el disco se llena. Menor consumo de energía y producción de calor . Ejecución de las aplicaciones en menor tiempo . falla No le afecta la vibración Western Digital 320GB Kingston de 128GB de SATA precio = $ 60 2. cientos de veces más rápido que los discos mecánicos. dar inicio al proceso de carga del sistema operativo. El MBR y la tabla de particiones son creados en el momento de dividir en particiones el disco duro. se pueden identificar tres espacios diferentes en el disco: Sector de arranque Espacio particionado Espacio sin particionar Sector de arranque El sector de arranque es el primer sector de todo disco duro ubicado en el cilindro 0. Un caso particular es que un cluster tiene 4 sectores cuando se usa un sistema de archivos FAT 32. es decir. se puede decir que un cluster es un grupo de sectores. cabezal 0. el sistema operativo permite verlo de manera lógica. El MBR es un pequeño programa. El sistema operativo presenta el disco duro como un área rectangular organizado en particiones.5 Estructura lógica del disco duro Se ha visto el disco duro desde el punto de vista físico. Sin embargo. almacena la tabla de particiones. el CPU necesita ejecutar las instrucciones que están en el MBR para poder llegar CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC .138 En la actualidad los discos SSD tienen menor capacidad máxima que la de un disco duro convencional. se debe recordar que el BOOT está en el BIOS de la mainboard. El SO muestra al disco como un rectángulo dividido en pequeñas celdas llamadas clusters. usado por el CPU para que pueda bootear. sector 1. Específicamente. se encuentra un pequeño programa de inicialización llamado Master Boot Record (MBR). además. Cuando el disco duro está dividido en particiones. En este sector. 1. que llega a superar los 3 Terabytes. Si se relaciona a los clusters con los sectores. con sus pistas y sectores. se necesita saber desde qué partición se va a cargar éste. se producirá un error en el momento del encendido del computador. se instale un sistema operativo. para lo cual se usa algún sistema de archivos (FAT 32. se va a cargar el SO. etc. la partición que tiene el SO que se quiere cargar debe estar como ACTIVA. Sólo pueden haber particiones primarias y una de ellas debe figurar como ACTIVA en un determinado momento. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES .ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 139 hasta el disco duro e iniciar el proceso de carga del SO. lo cual indicará que. Es el espacio del disco duro que no ha sido asignado para ser usado por ningún sistema operativo. luego.5. los cuales deben estar anotados en una tabla que permita ubicarlos (FAT – File Allocation Table). formateada lógicamente. desde ahí. para ello. Esta tabla se encuentra al inicio de la partición. En esta tabla.1 Tipos de particiones Partición primaria La partición primaria es un espacio del disco duro separado para que. se usa la tabla de particiones que está en el mismo sector. 1.) El sistema de archivos va a permitir controlar los archivos que se almacenan en el disco duro. ext3. Esta partición deberá ser. no puede ser usado. es decir. porque si no figura una partición como activa. Además. Espacio sin particionar El espacio sin particionar es el espacio del disco duro que ha sido dejado de lado. Se pueden crear varias particiones primarias para tener instalados varios sistemas operativos. NTFS. Espacio particionado El espacio particionado es un espacio del disco duro que ha sido asignado para ser utilizado por un sistema operativo determinado. en él. Por lo tanto. etc. Fue ideada para romper la limitación de tener sólo 4 particiones primarias en un disco duro físico. por ejemplo no permite hacer modificaciones de los tamaños ya asignados a cada partición. En este caso. se activa la única que existe. que es un programa comercial válido para MSDOS. Sin embargo. cuya orientación es para el sistema operativo. Otro programa usado es el Disk Manager. Windows.5. es el único tipo de partición que no soporta un sistema de archivos directamente. Linux y OS/2. Partición lógica La partición lógica ocupa un espacio de la partición extendida o la totalidad de la misma. También. tal como aparece en la siguiente imagen. NTFS. Desde el sistema operativo Windows XP. se encuentran separados de éste. 1. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . vienen incorporados en el software de instalación del sistema operativo. El caso más simple de partición de un disco duro es cuando todo el espacio de éste se separa para la partición primaria. Estas particiones lógicas o unidades lógicas se utilizan para guardar datos a diferencia de la partición primaria. Sin embargo. Normalmente. Sin embargo.140 Partición extendida La partición extendida es un tipo de partición que actúa como una partición primaria y sirve para contener infinidad de unidades lógicas en su interior. por defecto. ext2. se puede particionar el disco duro mediante el Administrador de discos. como el Partition Magic. Desde ahí. se puede particionar y formatear lógicamente. no habría partición que activar.2 Aplicaciones para particionar Existen diferentes aplicaciones para particionar un disco duro. la administración de las particiones está limitada.). sólo puede existir una partición de este tipo por disco duro y sirve únicamente para contener particiones lógicas. La cantidad de unidades lógicas está limitada por las letras del abecedario y deben estar formateadas con un tipo específico de sistema de archivos (FAT32. pues. el cual es proporcionado por el fabricante del disco duro. también. se puede realizar las particiones a un disco duro desde el propio sistema operativo. así como activar una de las particiones. sí permite asignarle más espacio a alguna de las particiones existentes. se puede hacer modificaciones del tamaño de las particiones después de ya haber estado trabajando con una configuración específica. si es necesario por alguna razón. porque. puede variar el tamaño del cluster de una partición sin variar su contenido. se puede agregar una partición más para instalar otro sistema operativo. donde se aprecia una partición primaria (C:) y una partición extendida (D:). HPFS. Por ejemplo.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 141 En el sistema operativo Windows 7. Luego de los cambios. tal como lo muestra la siguiente imagen. en este SO. EXT2 o EXT3 en LINUX. se tendrá las tres particiones. es decir. crear una nueva partición. en este espacio. como el NTFS. se debe reducir los tamaños de las particiones para dejar un espacio sin particionar y. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . se encuentra una mejora sustancial en la administración de las particiones. Para realizar estos cambios. con el Partition Magic. Partition Magic es un programa que permite variar el tamaño de una partición sin que se pierdan los datos. Es compatible con un buen número de formato de archivos. tal como lo muestra la siguiente imagen. Incluso. si se tiene un disco con dos particiones. se puede crear una nueva partición y cambiar su tamaño según las necesidades de espacio que se tengan.142 Mediante el Partition Magic. El formato puede ser realizado desde el mismo sistema operativo en forma gráfica. 1. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . Desde el sistema operativo. tal como se puede apreciar en las siguientes imágenes. El formato puede ser realizado desde diferentes programas. se puede dar formato a una partición con la siguiente línea de comando: FORMAT D: /q “D:” es el nombre de la unidad La opción “/q” indica que se debe realizar el formato rápido (quick). esa parte del disco duro no podrá ser usada por el SO e indicará el siguiente mensaje de error: “el medio no es válido”. Si solamente se realiza la partición y no se formatea. por ejemplo el Partition Magic permite particionar y dar formato. El formato puede ser rápido si es que se marca esta opción. en el disco duro. Esto se puede observar en la imagen siguiente que muestra el Norton Partition Magic de la empresa Symantec. es necesario dar formato a cada una de ellas.5 Formato de un disco duro Después que se han realizado las particiones. El formato prepara a la partición para que pueda ser usada por el sistema operativo. Sin embargo. durante el proceso de instalación. si se trabaja comprimido. para ello. 2. las cuales corresponden a 1. Para ello.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 143 También. al finalizar la instalación. con lo cual se puede ganar espacio en el disco duro a cambio de velocidad. se puede modificar las particiones. se puede habilitar compresión. se pierde algo de tiempo para la compresión y descompresión. que. 1024. además. Después de crear la partición. tal como se muestra en las siguientes imágenes. se tienen las siguientes alternativas: 512. se puede elegir una de las cuatro opciones que muestra la siguiente imagen. 4 y 8 sectores respectivamente por cluster. En este caso. Si se instala el sistema operativo desde el CD de instalación de Windows XP. En la siguiente imagen. se debe formatear. El sistema operativo Windows 7 se puede instalar en una sola partición del disco duro y. 2048 y 4096 bytes. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . se puede crear la partición donde se ubicará el SO y darle formato a dicha partición. Si seleccionamos NTFS. Se aprecia. para el sistema de archivos NTFS. se aprecia que se puede crear y eliminar particiones. Windows puede usar FAT32 o NTFS. se puede elegir el tamaño del cluster. se puede elegir el sistema de archivos. CD u otros. Windows XP utiliza los dos. el tamaño del cluster no depende del tamaño de la partición. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . Por otro lado. EXT3: Es un formato empleado en el S. el tamaño del cluster depende del tamaño de la partición. FAT32 y NTFS. lo cual es muy importante. posee comprobación de consistencia en casos específicos donde se determinan errores de hardware ante fallas eléctricas. pero no puede manejar NTFS. y coloca los fragmentos en un mismo lugar. Linux. Mantenimiento del disco duro Comprobación de errores. permite reconocer nombre de archivos largos. ya sea disco duro. pero no puede manejar el sistema de archivos EXT3 empleado en Linux. pero el tamaño del cluster es menor que las versiones anteriores de FAT. mientras que otros no lo pueden hacer. Es una herramienta que provee el disco duro y permite explorar la unidad seleccionada para comprobar si está dañada. El disco duro no se puede utilizar mientras esta herramienta se esté utilizando.6. Desfragmentación. memoria USB. por ello es más seguro. Características de algunos ejemplos de sistemas de archivos: FAT32: acepta un tamaño de partición de hasta 2TB. Es una herramienta que se encarga de buscar los archivos y carpetas fragmentados de los volúmenes locales. NTFS: es un formato que tiene 8 niveles de control. optimiza el movimiento de los cabezales en un disco duro.O. Windows 98 utiliza FAT32. La mayoría de los sistemas operativos poseen su propio sistema de archivos y son capaces de manejar algunos sistemas de archivos. El tiempo de comprobación del disco demora mucho si la unidad tiene demasiados archivos.144 Los sistemas de archivos (File System) permiten llevar el control de los archivos guardados en algún dispositivo de almacenamiento. 1. Se puede acceder a estas herramientas desde las propiedades del disco duro. Por ejemplo. Con este software. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . restaurarla. guardarla y. Esto se puede hacer con el Norton Ghost. se podría reponer en muy poco tiempo. Esto ahorra tiempo. No obstante. va a tomar muchas horas. en nuestra época. se puede crear la imagen del disco duro. si se ha guardado la imagen del disco duro. ya que si se intenta formatear e instalar todas las aplicaciones de nuevo.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 145 Imagen del disco duro Una de las necesidades indispensables. cuando sea necesario. es hacer una copia de respaldo del disco duro. ¿Cuál es la dirección o identificación del primer y último sector? e.¿Cuántos clusters tiene este disco? f.¿Cuántos GB tiene el disco duro? Mencione 2 diferencias entre los sistemas de archivos FAT 32 y NTFS. Indique gráficamente lo que contiene el disco duro cuando se ha dividido en dos particiones... ¿Para qué se divide en particiones un disco duro? Defina los siguiente conceptos: El formato lógico Formato físico Partición activa Unidad lógica Cluster MBR Tabla de particiones Indique ¿qué es un sistema de archivos? CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC .¿Cuántos sectores tiene un cilindro? b.. determine lo siguiente: a.. ¿Qué es el tiempo de acceso en un disco duro? ¿Es lo mismo cilindro que pista? Explique. Si los parámetros de un disco son los siguientes: C =10000 / H = 10 / S = 63. H cabezales y S sectores. Escriba 3 características de un disco duro..146 Autoevaluación Se sabe que los parámetros físicos de un disco duro son C/H/S. Define y dibuja un cilindro en un disco duro.¿Cuántos bytes tiene un plato? c.¿Cuántos cilindro tiene el disco duro? d. Dibuja las partes internas del disco duro e indica brevemente la función de cada uno de ellos. donde C son Clusters. una para sistema operativo y otra para datos.. seagate. permite almacenar el sistema operativo y aplicaciones. dividido en pequeñas celdas llamadas clusters. Capacidad del disco = C x H x S x 512 bytes Capacidad del disco = Número de sectores LBA x 512 bytes El SO muestra al disco como un rectángulo. los cabezales no hacen contacto con la superficie. El SSD (solid state drive) es un dispositivo de almacenamiento de datos que usa memorias flash. puedes consultar las siguientes páginas.com/www/en-us/products/desktops/ En esta página. http://www. La partición primaria es un espacio del disco duro separado para que se instale un sistema operativo. sector 1. Si deseas saber más acerca de estos temas. http://www. porque están flotando y los platos están girando a 7200 RPM. el cabezal descansa sobre la superficie del plato. cabezal 0.com/es/mx/norton/partitionmagic En esta página. Impulsor de cabezales es el sistema que mueve las cabezas de L/E sobre la superficie de los platos. hallará información de cómo es internamente el disco. hallará las especificaciones del programa Partition Magic. En la zona de parqueo.php En esta página.net/hardware/componen/hdd/index.symantec.mundopc. El formato lógico prepara a la partición para que pueda ser usada por el sistema operativo. http://www. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . En el track cero. además. El sector de arranque es el primer sector de todo disco duro ubicado en el cilindro 0.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 147 Resumen El disco duro es el principal dispositivo de almacenamiento. hallará a uno de los fabricantes de discos más importante. el alumno describe e instala a los dispositivos de almacenamiento del computador. TEMARIO La interfaz IDE La interfaz Serial ATA La Interfaz SCSI La interfaz SAS Preparación de los discos duros Unidades de Respaldo en Cinta Magnética ACTIVIDADES PROPUESTAS Los alumnos establecen las diferencias entre las distintas interfaces de de disco duros. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . Los alumnos determinan cómo se debe preparar los discos y en que se puede hacer copias de respaldo.148 UNIDAD DE APRENDIZAJE 6 TEMA 14 INTERFACES DEL DISCO DURO LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE Al término de la unidad. Modos de transferencia Existen 3 modos de transferir datos al disco duro a través de una interfaz IDE: modo PIO. Ambas interfaces son paralelas. Con EIDE. es más usada la interfaz SATA. con los cuales puede obtener las capacidades máximas permitidas. dentro de las cuales se encuentran la interfaz IDE o ATA. Ahora. se le llama. la cual permite reconocer discos de hasta 8. éste modo depende del procesador para lograr el traslado de la información. la mejora se ha logrado con EIDE (Enhanced IDE). el procesador encarga al controlador de DMA el traslado de la información. 66. además. como SATA y SAS. debido a que. 66 MB/s. Modo DMA.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 149 1. 100 y 133.4 GB y tener una velocidad de transferencia de datos a 10 MB/s. además. en ese caso. se van a presentar las características más importantes de cada una de ellas. se caracteriza por tener un conector de 40 pines por donde fluyen las señales de control y los datos a transferir. El controlador de esta interfaz se encuentra integrado en el chipset puente sur. De otro lado. En la actualidad. Sin embargo. éste aprovecha las prestaciones de los chipset. se habilitó la posibilidad de instalar unidades de CD-ROM y cinta magnética. por ello. IDE permitía una transferencia de datos a 4 MB/s. Esta interfaz es paralela.Dispositivos Electrónicos Integrados) o ATA (Advanced Technology Attachment) controla los dispositivos de almacenamiento masivo de datos. en la actualidad. y SCSI. permite instalar otro tipo de dispositivo. cada vez mayores. Bus Master DMA. INTERFACES DEL DISCO DURO Se han desarrollado varios tipos de interfaces de disco duro. los cuales aumentan la velocidad a 33 MB/s. 1. se está trabajando con las interfaces seriales de alta velocidad. el IDE primario y el IDE secundario. después de algunos cambios posteriores que se hicieron. aparecieron el Ultra DMA 33. también. PATA ha evolucionado desde que fue creado por Westwer Digital. PATA (Paralelo ATA). Se sabe que.1 La interfaz IDE La interfaz IDE (Integrated Device Electronics . Sin embargo. como una unidad de CD-ROM. modo DMA y Bus Master DMA. inicialmente. A continuación. como los discos duros y ATAPI (Advanced Technology Attachment Packet Interface). implementó 2 sistemas de direccionamiento de los discos duros: CHS y LBA. para lograr el control casi total y aumentar la velocidad de transferencia a 16 MB/s con el Fast DMA. Modo PIO (Programmed I/O). Estos cambios de velocidades se pueden resumir en la siguiente tabla: CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . El DMA hace la transferencia a 4 MB/s. Además. se incrementó la capacidad de poder atender hasta 4 periféricos. 100 MB/s y 133 MB/s respectivamente. se puede decir que hay diferentes configuraciones. cuando éste se retira. Asimismo. y como slave. la configuración como master se hace cuando se coloca el jumper. En el caso de la configuración por jumpers. tal como aparece en el siguiente gráfico. se debe elegir entre MASTER (principal) o SLAVE (esclavo). primero. luego. se debe verificar que el disco IDE sea reconocido. En la mayoría de los discos IDE. En el SETUP. se debe configurar. Incluso.150 Configuración de los discos IDE o ATA Para la instalación de los discos IDE. a través del SETUP. con jumpers y. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . es importante considerar lo siguiente: La configuración como master y slave depende del disco duro. Otros discos tienen una posición específica para que sean reconocidos como master y otra para slave. El S-ATA proporciona mayor velocidad. Si se comparan las interfaces SATA y PATA. desarrollados. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . dispositivos de almacenamientos actualizables de manera más simple y configuración más sencilla.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 151 1. manejar y conducir la adopción de especificaciones estandarizadas de Serial ATA. Los usuarios de la interfaz SATA se benefician de mejores velocidades. mayor longitud del cable de transmisión de datos y capacidad para conectar discos duros sin necesidad de apagar el computador. La Organización Internacional Serial ATA (SATA-IO) es el grupo responsable de desarrollar. se encuentran muchas mejoras a favor de SATA. todavía. Serial ATA sustituye al tradicional Paralelo ATA. que está próxima a salir. Las velocidades de transferencia son de 150 MB/s. Esta información se aprecia en el siguiente cuadro. 300 MB/s y 600MB/s. se debe usar sus propios cables de datos y el de energía que. como puede ser el disco duro u otros dispositivos de altas prestaciones que están siendo. como se ve. las cuales se pueden resumir en la siguiente tabla comparativa. Para la conexión de discos SATA.2 La interfaz serial ATA Serial ATA o SATA es una interfaz de transferencia de datos entre la mainboard y algunos dispositivos de almacenamiento. son diferentes a los usados en discos ATA. mejor rendimiento cuando se tienen varios discos duros. cualquier dispositivo puede ser SCSI. dicha tarjeta no está supeditada a las limitaciones del BIOS del ordenador.3 La interfaz SCSI La interfaz SCSI (Small Computers System Interface . De hecho. grabadoras de CD y unidades de DVD. unidades CD-ROM. Los dispositivos SCSI son inteligentes. teóricamente. lo que significa que. ya que poseen un controlador y su propia ROM. En el gráfico.152 1. asimismo. es necesario una tarjeta controladora SCSI y cables para poder conectar 7 ó 14 dispositivos. que trabajan en binario. de 0 a 6. cada disco duro es identificado sin necesidad de ingresar al SETUP de la máquina. cada uno de los cuales debe ser configurado a través de jumpers para determinar su número de dispositivo. Se utiliza habitualmente en los discos duros y otros dispositivos de almacenamiento. Si el disco se debe configurar como CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . la cual posee su propio BIOS. interconecta una amplia gama de dispositivos que incluye escáneres. donde almacenan sus parámetros de funcionamiento. cuando se enciende el computador. Estos dispositivos usan una tarjeta controladora. como cintas magnéticas o tape backup. De esta manera. Para esta configuración se usan tres jumpers con pesos 1. los cuales pueden ser internos o externos. 2 y 4.Sistema de Interfaz para Pequeños Computadores) es un estándar para la transferencia de datos entre distintos dispositivos y el CPU. se aprecia una tarjeta controladora SCSI que acepta 7 discos duros. Para poder conectar los dispositivos SCSI. incluso existen impresoras que utilizan esta interfaz. el estándar SCSI promueve la independencia de dispositivos. por lo tanto. de 15 K RPM y hot plug. la interfaz SCSI está limitada sólo a 16 dispositivos. y el 4 no estar presente (como se observa en la gráfica anterior). En el siguiente gráfico. con una velocidad de 300 MB/s. se ve a dos discos SAS. puede utilizar estos discos duros para aplicaciones con menos necesidad de velocidad. mantiene una velocidad constante para cada uno de ellos. en la interfaz SCSI. El conector de la interfaz SAS es el mismo que el de SATA. es decir. por ejemplo. los discos SATA pueden ser utilizados por controladoras SAS. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . Incluso. SAS 300. a finales de 2003. por ello. los 320 MB/s deben ser compartidos entre todos los dispositivos conectados al cable. apareció. 1. con lo cual se ahorran costos. Las interfaces SCSI han evolucionado para mejorar la velocidad de transferencia. una controladora SATA no reconoce discos duros SAS. es una interfaz de transferencia de datos en serie que mantiene los comandos SCSI para interaccionar con los dispositivos SAS. la cual es muy superior a los 133 MB/s de velocidad máxima que alcanzó la interfaz ATA. pero no a la inversa. La interfaz SAS tiene una característica importante que se debe considerar: aumenta la velocidad de transferencia al aumentar el número de dispositivos conectados. La primera versión. llamada SAS 600. sucesor de la interfaz paralela SCSI. los jumpers deben estar en 1 y 2. La última de ellas es la ULTRA 320 que alcanza una transferencia de 320 MB/s. se espera llegar a una versión que alcance la velocidad de 1200 MB/s en el año 2010. Además. que pueden ser conectados en pleno funcionamiento. alcanza una velocidad de 600 MB/s. mientras que la interfaz SAS a 128. En otras palabras. En cambio. La siguiente.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 153 número 3. pero ello dependerá del tipo de arreglo.4 La interfaz SAS Serial Attached SCSI o SAS. Sin embargo. aumenta la velocidad y permite la conexión y desconexión en forma rápida. no hay redundancia de información. También. un arreglo es un disco lógico creado con varios discos físicos. que se pueden hacer particiones lógicas en los discos. se multiplicará por 5 la velocidad. Sin embargo. Para ello. se pierde toda la información. RAID 0 (arreglo de discos sin tolerancia a fallas) RAID 0 usa la técnica “STRIPING”. Ahora. RAID 1 (arreglo espejo) RAID 1 aplica la técnica “MIRRORING” o espejo. se logra menor tiempo en el acceso al aumentar la velocidad de grabación. RAID 1. evita pérdida de información e interrupciones del sistema. Asimismo. es decir. Se vio. éste debe ser preparado para poder ser usado por el sistema operativo. anteriormente. Se sabe que una partición es un disco lógico creado dentro de un disco físico. pero esto no le hace ganar velocidad. por lo que. por lo tanto. Un RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks . En este tipo de arreglo. desperdicia el 50 % de la capacidad. debido a fallas del disco. RAID 5 y RAID 10. pero los más usados son RAID 0. que distribuye la información entre los diferentes discos y aumenta la capacidad de almacenamiento. la velocidad y la seguridad de los sistemas de almacenamiento.Arreglo Redundante de Discos Baratos) es un conjunto de discos agrupados. que permite incrementar la capacidad. ésta se llama RAID o arreglo de discos.154 1.5 Preparación de los discos duros de servidores Sin importar el tipo de disco duro. se presentará otra forma de hacerlo. se requiere un mínimo de 2 discos duros. Existen diversos arreglos. si se utiliza 5 discos. si alguno de los discos se malogra. que consiste en duplicar la información de un disco en otro. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . Tape Library (Quantum Scalar 10K) son Librerías para empresas que necesitan almacenar y hacer backups. Las características de algunos de los sistemas de respaldo de grabación en cinta magnética son las siguientes: Súper DLT (Quantum DLT – 54): capacidad 800 GB sin comprimir y 1600 GB comprimido. etc.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 155 RAID 5 RAID 5 permite alta capacidad. 16 slots con lo que duplican su capacidad. alta velocidad y seguridad en un disco duro. como lo muestra el siguiente gráfico. donde la grabación es lineal.6 TB. otros. Por ejemplo. El proceso de grabación más utilizado es el tipo DLT (Digital Linear Tape). Este sistema de respaldo de información es usado para los casos donde se quiere guardar grandes cantidades de información. Velocidad de transferencia: 122 MB/s Autoloader: posee 1 drive y dispone de 8 slots para instalar las cintas. se puede grabar 1600 GB en una sola cinta magnética. La capacidad máxima que consigue es de 11. Puede almacenar hasta 25. por ejemplo si un disco se malogra. La diferencia con los discos es que su sistema de grabación y lectura es secuencial y utiliza un medio magnético similar a una cinta de grabación de audio o de video. Escalable desde 700 hasta 13. web.884 slots y puede llegar a tener hasta 324 drives. usa la paridad distribuida. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . 1. específicamente es el Súper DLT. correo electrónico. será reemplazado y recuperada toda su información por parte del sistema operativo.6 Unidades de respaldo en cinta magnética (TAPE BACKUP) El TAPE BACKUP es un dispositivo que se utiliza para respaldar la información de los discos duros. Para la seguridad.386 TB. Este tipo de arreglo es el más usado en servidores de base de datos. 5 GB y el de DVD de dos caras y doble capa almacena hasta 17. conocido popularmente como CD. Los MiniCD tienen 8 centímetros y permite almacenar hasta 24 minutos de audio o 214 MB de datos. El disco compacto. el Blu-Ray Disc. el Digital Versatile Disc o DVD. es de 780 nm). El DVD es un disco óptico de almacenamiento de datos cuyo estándar surgió en 1995. Los soportes de almacenamiento que hacen uso de este tipo de almacenamiento son el Compact Disc o CD. Los CD estándar tienen un diámetro de 12 centímetros y pueden almacenar hasta 80 minutos de audio (o 700 MB de datos). imágenes. documentos y otros datos). Los DVD de capa simple puede guardar hasta 4. Emplea un láser de lectura con una longitud de onda de 650 nm (en el caso de los CD. el UMD y el HD DVD. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . es utilizado para almacenar cualquier tipo de información (audio.7 Almacenamiento óptico El Almacenamiento óptico. es una variante de almacenamiento de datos que consiste en la lectura y escritura a través de haces de luz láser. Sus siglas corresponden con Digital Versatile Disc.156 1. Los DVD se dividen en dos categorías: los de capa simple y los de doble capa.7 gigabytes en alrededor de siete veces más que un CD estándar.1 GB. vídeo. El DVD de una cara y doble capa almacena 8. Su capacidad de almacenamiento llega a 25 GB por capa. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . igual que el CD y el DVD. es un formato de disco óptico de nueva generación de 12 cm de diámetro.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 157 Blu-ray disc también conocido como Blu-ray o BD. aunque Sony y Panasonic han desarrollado una nueva tecnología que permitiría ampliar la capacidad de almacenamiento de 25 a 33. para vídeo de gran definición y almacenamiento de datos de alta densidad. .4 GB por capa. 158 Autoevaluación Indique los pasos a seguir para instalar 2 discos duros. ¿Cuánto se puede almacenar en una sola cinta magnética? ¿Dónde se deben usar los Tape Library? Indique dos diferencias entre DVD y BD CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . Indique diferencias entre SCSI y ATA. Determine la diferencia entre RAID 0 y RAID 1. Explique qué es un arreglo o RAID. ¿Qué entiende por master y slave? Indique diferencias entre IDE y SATA. Mencione las características de los discos SAS. que permite incrementar la capacidad. el controlador DMA se encarga del traslado de la información de la RAM al disco duro o viceversa. El Súper DLT puede almacenar en una cinta 1600 GB. hallará información de almacenamiento por red. En modo DMA.com/sp/ En esta página.com/nas/home. que fue uno de los creadores de la interfaz IDE. http://www. hallará información de interfaces de disco duro. En Modo PIO. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . encontramos muchas mejoras a favor de SATA. http://www.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 159 Resumen La interfaz IDE (Dispositivos Electrónicos Integrados) es lo mismo que ATA (Advanced Technology Attachment). Si deseas saber más acerca de estos temas. Un RAID es un conjunto de discos agrupados.htm En esta página.wdc. el procesador se encarga del traslado de la información de la RAM al disco duro o viceversa.duiops.html?en-us En esta página. La interfaz SCSI permite conectar 7 ó 14 dispositivos SCSI.net/hardware/discosd/discosd. Si comparamos las dos interfaces SATA y PATA. velocidad y seguridad de los sistemas de almacenamiento. http://iomega. puedes consultar las siguientes páginas. hallará al fabricante de discos Wester Digital. el alumno. y tipos Generación de imágenes en los monitores ACTIVIDADES PROPUESTAS Los alumnos revisan el funcionamiento del sistema de video. Los alumnos reconocen las diferencias entre el video de texto y gráficos.160 UNIDAD DE APRENDIZAJE 7 TEMA 15 SISTEMA DE VIDEO LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE Al término de la unidad. Función. de manera individual. describe e instala los dispositivos de salida del computador. TEMARIO Componentes del sistema de video Estándares de video Monitores. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . La información de video se genera en la memoria principal (RAM). en una línea de barrido. • Los drivers. es decir. Están formados por un conjunto de programas que le permiten al microprocesador interactuar con la tarjeta de video para la transferencia de información de memoria principal a la CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . acrónimo de “picture element” o "elemento de imagen". la envía al monitor para poder convertir la señal en puntos luminosos sobre una pantalla. así continúa de manera permanente desde que se pone en funcionamiento hasta que se apaga. a su vez. Luego. fotograma de video o gráfico. la imagen digital procesada en la memoria principal. La imagen está formada por miles de puntos sobre la pantalla. ya sea ésta una fotografía. Los drivers se refieren al software que necesita todo sistema. que. Componentes del Sistema de Video El sistema de video está formado por: • La tarjeta o controlador de video. vuelve a la primera fila e inicia uno nuevo hasta cubrir toda la pantalla nuevamente. con ellas. SISTEMA DE VIDEO Para poder manejar las señales de video en el computador. hace un recorrido línea por línea desde la parte superior hasta completar toda la pantalla. se llama píxel. El término “píxel” proviene de su denominación en inglés: píxel. Cada fila es llamada línea de barrido y cada posición. Esta imagen digital (ceros y unos) debe ser convertida a una secuencia de señales analógicas por parte del procesador de video y ser enviada al monitor. Cada vez que se quiera actualizar la imagen de la pantalla. La tarjeta de video es la tarjeta controladora que recibe. los cuales están arreglados en filas y columnas. se debe recibir la nueva imagen digital desde la RAM principal y convertirla en tres señales analógicas (R G B) que deben ser enviadas monitor. va generando puntos luminosos sobre la pantalla.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 161 1. se necesita de un sistema de video mediante el cual se haga factible la visualización de las imágenes. El píxel es la menor unidad homogénea en color que forma parte de una imagen digital. se pasa a la memoria de la tarjeta de video o VRAM. • El monitor. para su visualización. en su memoria RAM o VRAM. Después que ha completado todo el recorrido. El monitor recibe las señales analógicas y. Si el sistema operativo no tiene el driver de la tarjeta de video. Además. En la tarjeta de video. que es el que controla a todo el hardware del PC. la tarjeta de video no va a funcionar adecuadamente. parecido al que tiene la mainboard. y una resolución de 640x480 ó 800x600. Sólo podría funcionar bajo una configuración mínima. la cual permite generalmente 16 ó 256 colores. busca dentro de su lista de drivers y le asigna uno de ellos para que pueda manejar a la tarjeta. se almacena la imagen digital. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . se ve que las tarjetas de video actuales tienen 256. por lo que se necesita mayor cantidad de VRAM. porque si no es así. no se podrían ver los avances de encendido del computador. se encarga de actualizar los contenidos de la VRAM a través de su controlador de acceso directo a memoria. conocido como la VRAM. Este software debe ser instalado en el sistema operativo. El objetivo es que el controlador de video tenga el programa apropiado desde el momento en que se enciende el computador. pero depende de la aplicación que se esté utilizando. se aprecia a los chips de VRAM. cantidades de colores y mayor capacidad de trabajo en tres dimensiones (3D). para ello. En la VRAM. en dos o tres dimensiones. La mayoría de juegos del computador está en 3D. Por esta razón. En el siguiente gráfico. El controlador de video es el encargado de generar señales analógicas para enviarlas al monitor.162 memoria de video. aunque sea con mínimas prestaciones. será capaz de manejar mayores resoluciones.1 Tarjeta de video Toda tarjeta de video tiene RAM de video. En el caso de que no se tenga los drivers respectivos. A este tipo de tarjeta se le llama aceleradora gráfica. usa un conversor digital analógico (DAC). 512 ó 1024 MB de VRAM. Cuanto más memoria tenga la tarjeta de video. se encuentra un ROM BIOS. 1. ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 163 La tarjeta que se observa en la imagen presenta dos tipos de salida: VGA. Probablemente. se hace uso de sistemas gráficos duales. Por esta razón. Tenía capacidad de color y la cantidad de VRAM que manejaba era de 64 y 128 KB. se obtiene máxima calidad de visualización en pantallas digitales. la cual debe ser mayor a 1MB. verde y azul. salida analógica para conectar los monitores RGB. por lo tanto. envía los valores en binario. tales como los monitores de cristal líquido y los proyectores digitales. 256. en esa época. donde cada color tiene un cable que transmite la intensidad correspondiente para cada píxel. que. pero donde una de ellas trabaja como master y la otra como slave. Nuevas tecnologías En la actualidad. fue una mejora de la CGA. MDA fue una de las primeras tarjetas de video que trabajaba exclusivamente en modo texto. pero se le ha incorporado funciones de 3D que requieren mayor cantidad de memoria VRAM. VGA (VÍDEO GATE ARRAYS) VGA fue la tarjeta de video con mayor capacidad gráfica en su momento. también. han desarrollado sus propias tecnologías. Este envío es en forma analógica. 64. Disponía de 16 KB de memoria. SVGA utiliza mayor cantidad de memoria. DVI (Digital Visual Interface) es una salida utilizada para conectar monitores digitales. su memoria se incrementó cada vez más: 32. donde se puede usar dos tarjetas de video al mismo tiempo para aumentar la capacidad gráfica. Los fabricantes de tarjetas de video.1. 128. se trabaja. Nvidia tiene la tecnología SLI que duplica la capacidad gráfica con dos tarjetas de video iguales. pero esta transmisión es digital. Luego. todo símbolo o figura lo tomaba como un conjunto de caracteres ASCII. su capacidad de memoria siga aumentando en las próximas tarjetas de video. se fue mejorando y se le llamó súper VGA (SVGA). CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . Las primeras versiones manejaron 256 KB ó 512 KB de VRAM. 1. Por esta salida. La capacidad de memoria que manejó esta tarjeta de video fue de 4 KB. se sigue usando el estándar SVGA. una para cada color. EGA (ENHANCED GRAPHICS ADAPTER) EGA fue la tarjeta de video desarrollada por IBM. Su unidad básica fue el píxel. En la actualidad. Este tipo de tarjeta manejaba 15 pines y sus señales de video era analógicas. como Nvidia y ATI. Por otro lado.1 Tipos de tarjeta de video MDA (MONOCROMATIC DISPLAY ADAPTER). 512 y 1024 MB. es decir. CGA (COLOR GRAPHIC ADAPTER). ATI ha desarrollado la tecnología llamada Crossfire que puede hacer uso de dos tarjetas no necesariamente iguales. con los tres colores: rojo. En este tipo de interfaz. En este sistema. Mediante un conjunto de píxeles. CGA fue la primera tarjeta de video gráfica y a color. se envían las intensidades correspondientes al rojo. podía representar cualquier curva para dar la idea de una forma más real en comparación con el caracter en modo texto. verde y azul para cada píxel. si en lugar de reiniciar desde el disco duro. para lo cual se debe haber definido la cantidad de píxeles que va a tener la pantalla. En el computador. es a través de rectángulos. Luego. se hace desde un disco de inicio. pasa al modo gráfico cuando se carga el sistema operativo Windows. en cada línea se muestran 80 caracteres.164 Los siguientes gráficos muestran cómo están interconectas las tarjetas que usan la tecnología Crossfire. se observan las dos tarjetas conectadas a la mainboard. donde aparecen caracteres ASCII. Sin embargo. el sistema de video trabajará en modo texto. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . Luego.3 Modos de funcionamiento del video Toda representación gráfica o de texto se hace a través de píxeles. a los cuales se les llama modos de trabajo y son los siguientes: Modo texto En el modo texto. en el monitor. este modo de trabajo es usado en el momento del encendido. Todos los caracteres ocupan el mismo espacio en la pantalla y es frecuente usar 25 líneas. 1. se muestra un diagrama en bloques.1. la visualización. Primero. Existen dos formas para mostrar los gráficos o textos. negrita. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . por el contrario. cada carácter sólo utiliza 2 bytes de la memoria RAM. tanto los gráficos como los propios caracteres. Se indica la resolución como un producto. por ello. por ejemplo si la resolución es de 800x600 píxeles. se dice que usa mapa de caracteres. Otros ejemplos de resoluciones son 640x 480. habrá 480000 píxeles. debido a que. etc. los expertos en Linux o Unix se acostumbran a trabajar en modo texto. Cuando se trabaja en modo gráfico. ya no estarán restringidos a ser representados con 9x14 píxeles. Con un byte se indica el código ASCII que le corresponde al carácter y el otro byte es para un atributo (subrayado. se debe dar la resolución como un producto. el sistema es más estable y no se “cuelga” como puede ocurrir en el modo gráfico. en total. En el caso de los caracteres. en este modo. sino que. siempre. como en el modo texto. indica que cada fila de la pantalla tiene 800 píxeles y que hay 600 filas. se trabaja todo con píxeles. es decir. parpadeo.) Modo gráfico En el modo gráfico. por lo tanto. podrán elegirse diferentes tamaños y formas.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 165 Por otro lado. entre otros. 1024x768. En este modo. se deben definir los siguientes conceptos: Resolución Resolución es la cantidad de píxeles que usa la pantalla. 166 En el siguiente gráfico, se ve que se puede configurar la resolución de la pantalla, desde “propiedades de la pantalla”. En el ejemplo, se establece una resolución de 1280x1024 y, en la parte superior, se informa cómo se verá la pantalla después de aceptar esa resolución. Color Cada píxel tiene su propio color. El color de éste estará definido por la elección de la cantidad de bits que se ha asignado a cada píxel en la memoria VRAM. Por ejemplo, si se le ha dado 2 bits, implica que la cantidad de colores distintos que puede haber sólo será de 4, pero si se le ha asignado 8 bits, puede haber hasta 256 colores distintos. Cuando se trabaja en modo gráfico, se procesan las imágenes como “mapa de bits”, ello implica que a cada píxel se le ha asignado un conjunto de bits de longitud determinada, lo que se llama calidad de color. Por ejemplo, puede asignarse un Byte (8 bits) a cada píxel, de manera que cada píxel admite 256 colores distintos. No obstante, en las imágenes de color verdadero, se suele usar tres Bytes para definir un color, es decir, se tiene 16.777.216 de colores distintos (224). CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 167 A mayor variedad de colores, mayor será la cantidad de memoria VRAM necesaria; por lo tanto, la memoria VRAM depende de los colores y de la resolución. La cantidad usada de memoria de video se calcula así: Memoria VRAM = Resolución x Colores (en Bytes) Por ejemplo, si se tiene una resolución de 800x600 y usa color verdadero (24 bits). Memoria VRAM = 800 x 600 x 3 Bytes Aproximadamente 1.5 MB Cuando se utiliza 24 bits, se dice que se trabaja con color verdadero, lo cual indica que se tiene 16 millones de colores distintos en cada píxel. La razón de que se denomine true color o color verdadero se debe a que es aproximadamente el número de colores que el ojo humano puede detectar. Las imágenes de color verdadero son algunas veces representadas por valores de 32 bits por píxel. Los 8 bits extra, normalmente, no afectan a la precisión del color, pero permiten incorporar un canal alfa que representa la transparencia de cada píxel. Como, en los últimos años, la potencia del CPU y las tarjetas de video ha aumentado, la versión de 32 bits ha llegado a ser muy popular en los PC´s, porque permite mostrar efectos, como ventanas traslucidas, sombreados, etc. En muchas ocasiones, los computadores están preparados para trabajar más rápido en 32 bits que en 24, por lo que, si no se necesitan los 8 bits del canal alfa, simplemente son ignorados. Para tener una idea del canal alfa, se muestra una imagen donde se aprecia un trabajo hecho con Photoshop. En éste, el canal alfa interpreta las zonas negras como transparentes y las blancas opacas, es decir, se comporta como una máscara, de esa forma se pueden unir las dos imágenes. 1.2 Monitor Los monitores son equipos que se caracterizan por tener una pantalla donde se puede visualizar los datos que se están procesando. Existen varios tipos, los más populares son monitores de tubo de rayos catódicos (TRC), monitores LCD y monitores de plasma. Los monitores de tubos de rayos catódicos (TRC) presentan, sobre la capa interna de la pantalla, una capa de fósforo, la cual, al ser impactada por un conjunto de electrones, genera un punto luminoso del color del fósforo. Si el fósforo es verde, el punto será verde. Los primeros monitores eran monocromáticos, por lo que la pantalla estaba pintada internamente de fósforo, que podía ser blanco, ámbar o verde. Sin embargo, ahora, se utilizan monitores a color. Para poder generar los colores diversos en la pantalla, se mezclan tres colores: rojo, verde y azul (red, green y blue - RGB), para lo cual, en la pantalla, se han CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES 168 pintado celdas muy pequeñas de rojo, verde y azul, a las cuales se les llama triadas. Las triadas permiten generar cualquier color en base a la combinación de sus tres colores. Para poder impactar electrones, en la triada, se hace uso de tres cañones que disparan electrones. Cada cañón debe impactar en su respectiva celda. Como esto es difícil, se hace uso de una hoja de metal llamada máscara de sombra, que tiene miles de agujeros y se ubica detrás de la pantalla del monitor. Ésta define la resolución máxima del monitor. La cantidad de agujeros coincide con el número de triadas. Las imágenes se forman con píxeles, los cuales son puntos en la pantalla y cada píxel debe tener una o más triadas para que tenga definido un color; por lo tanto, un píxel no puede ser más pequeño que una triada o, en todo caso, el píxel más pequeño tiene el tamaño de una triada. Se considera que, en estos monitores, las triadas son tres celdas pintadas con fósforo rojo, verde y azul. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC un arreglo con 5 discos SCSI. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES .ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 169 Autoevaluación Explique cómo trabaja el sistema de video en mapa de bits y mapa de caracteres. ¿Es mejor tener el video incorporado en la placa? Explique. una impresora USB. Determine qué es velocidad de refresco de un monitor. un teclado y mouse USB. Mencione la función de los componentes del sistema de video. ¿Cómo se determina la cantidad de memoria de video usada si la resolución es 800x600 y usa 16 millones de colores? Dibuje el diagrama en bloques del PC donde figuren los siguientes componentes: un disco SATA. un monitor LCD. com/pe/consumer/type/type. de ahí su nombre.170 Resumen El píxel es un “picture element” o "elemento de imagen". CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . La resolución es la cantidad de píxeles que usa la pantalla. se trabaja todo con píxeles. En modo texto. Toda tarjeta de video tiene su RAM de video conocido como VRAM. hallará a los monitores Samsung. La memoria VRAM se determina como el producto de la resolución con los colores expresados en Bytes. Si deseas saber más acerca de estos temas. La salida VGA es analógica y se utiliza para conectar los monitores RGB. http://www. puedes consultar las siguientes páginas.samsung.do?group=computersperipherals&type=monitors En esta página. la visualización en el monitor es a través de caracteres. En modo gráfico. el alumno. describe e instala los dispositivos de salida del computador. de manera individual. TEMARIO Tecnologías para la fabricación de monitores Impresoras Tipos de impresoras y suministros ACTIVIDADES PROPUESTAS Los alumnos reconocen las diferencias entre los tipos de monitores. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . Los alumnos reconocen las diferencias entre los modelos de impresoras.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 171 UNIDAD DE APRENDIZAJE 7 TEMA 16 DISPOSITIVOS DE SALIDA LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE Al término de la unidad. es una pantalla delgada y plana que utiliza una fuente de luz. la emisión de rayos X. lo que empieza a fallar cuando pasan estas horas es la backlight. Por otro lado. LCD (Liquid Crystal Display). Este tipo de monitores generan un determinado grado de campo electromagnético que no es perjudicial al usuario. 1. de las cuales vemos que en el mercado actual predomina la fabricación y venta de monitores LED. Tiene bajo consumo eléctrico. más de 15 mil voltios.2 Monitores de cristal líquido (LCD) Un monitor o pantalla de cristal líquido. si los electrones caen en la celda verde de la triada. se hace uso de un dispositivo elevador de voltaje. Las características más importantes de los monitores LCD son: No perjudica tanto la vista debido a la reducida emisión de luz. debido a la presencia del fósforo de ese color. Existen en diferentes tamaños medidos en pulgadas. que pasa a tener un 50 % CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . Los monitores de TFT han desplazado a la tecnología de TRC y están generalmente disponibles en tamaños de 12 a 30 pulgadas. Además. para ello.Liquid Crystal Display). Su tiempo de vida útil es de 50000 a 60000 horas. los cuales al estrellarse en la pantalla producen un efecto visible. Una desventaja es que los más económicos son de baja resolución: 1024x768. es necesario que la pantalla tenga una elevado voltaje. también. TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN DE MONITORES Presentaremos cinco tecnologías usadas en la fabricación de monitores. Éstas son una variante de la pantalla de cristal líquido (LCD) que usa tecnología de transistor de película delgada (TFT) para mejorar su calidad de imagen. Estos monitores utilizan un tubo de rayos catódicos que genera un flujo de electrones. por lo que no son portátiles. Las pantallas más usadas son las TFT-LCD (Thin Film Transistor . Ocupa poco espacio físico debido a que es una pantalla plana. Para poder generar los haces de electrones. está controlada. se genera un punto de luz verde. verde y azul.1 Monitores de tubos de rayos catódicos (TRC) Una de las características de los monitores de tubos de rayos catódicos (TRC) es que ocupan mucho espacio.172 1. cristal líquido. y triadas basadas en filtros de luz de color rojo. 1. Por ejemplo. son de bajo consumo de energía y no producen radiación. que se conoce como flyback. limitando la visualización de las imágenes. Samsung.77 millones de colores. Estos son de 160 grados (tanto vertical como horizontal). El gas. Fujitsu. si esta luz incide sobre la celda de fósforo verde. Estos monitores están basados en el principio de que ciertos gases emiten luz cuando son sometidos a una corriente eléctrica. Por ejemplo. 1. etc. Este es el formato que tiene la televisión de Alta Definición (HDTV). hagan que vayan quedando imágenes de cuadros anteriores. como ocurre con el haz de electrones en los monitores TRC. No les afecta los campos magnéticos. caso contrario generan imágenes fantasmas. y generalmente contienen las películas de DVD. El formato es panorámico ó 16:9. se generará un punto luminoso de ese color. Permiten un amplio ángulo de visión. que hace que los movimientos o cambios rápidos de la imagen. se convierte eléctricamente en plasma. Cuando sucede esto se dice que terminó su vida útil. esta desventaja ha sido mejorada usando diversos diseños de las matrices que contiene a los transistores que generan la luz y al cristal líquido. Esto logra que una mayor cantidad de personas puedan aprovechar de una buena calidad de imagen en una misma sala.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 173 menos de brillo que con el que viene de fábrica. no debe ser mayor de 16 ms. el cual provoca que los fósforos emitan luz. por parte de los diferentes fabricantes como: Hitachi. Se ahorra mucho espacio con los desplayes de Plasma. El Tiempo de respuesta es importante a considerar. Las características más importantes de los monitores Plasma son: Los controles del monitor plasma son capaces de reproducir 16. A diferencia de los sistemas de proyección posterior. por lo tanto. 50. Consta de miles de triadas de fósforo entre paneles de cristal que contienen una mezcla de gases nobles (neón y xenón). que se ven afectados por la luz del medio ambiente donde se encuentran. donde se necesitan grandes dimensiones (32. éstos van a emitir una luz ultravioleta que incidirá sobre una capa de fósforo.3 Características de los monitores de plasma Una pantalla de plasma es un tipo de pantalla plana usada como televisor y monitor. Reducido ángulo de visión. mucho más extenso que el de los monitores LCD. proporcionando una nitidez y realismo del color y una graduación sutil entre colores. produce lo que se llama ghosting. El brillo que tiene el monitor plasma es uniforme en toda su superficie. 60 pulgadas). 42. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . en las celdas. la cual es capaz de mostrar las imágenes con 16. se muestra un monitor OLED.5 pulgadas y 160x120 píxeles de resolución. La tecnología de luz orgánica (OLED) es superior a la tecnología usada en las pantallas de cristal líquido (LCD) y de plasma. Tienen mayor contraste y puede soportar todo el espectro de luz visible.4 Las pantallas OLED Oled es la tecnología de diodos orgánicos que darán vida a la nueva generación de pantallas con un menor grosor. Si consideramos la membrana que permite mostrar las imágenes. ya que no necesitan luz de fondo. Todo dependerá de factores. además. A diferencia de la pantalla de cristal líquido (LCD). esta tiene un 75% de transparencia al apagarla.174 1. En la siguiente imagen. no les afecta la temperatura. Los OLED son muchas veces más rápido que los LCD y aún más rápido que los CRT. menor consumo. ofreciendo más de 16 millones de colores al mismo tiempo en cualquier punto de la pantalla. como su precio y el crecimiento del tamaño de las pantallas. esta tecnología se hará esperar y tardará algunos años en tener un importante impacto en el mercado. esta tecnología no requiere iluminación posterior. Debido a que las estructuras de OLED emiten su propia luz. Esta es una característica importante para muchos dispositivos portátiles que pueden ser utilizados al aire libre en diversas condiciones ambientales. la pantalla OLED flexible de 2. consumen mucho menos energía que las otras pantallas. Las pantallas OLED utilizan componentes orgánicos que contienen carbono y emiten luz cuando se les aplica electricidad. más calidad de imagen y flexibilidad. porque la supera en velocidad de respuesta y consumo de energía. lo que hace a las pantallas OLED más delgadas y de menor consumo. Se enciende al instante y puede funcionar entre -55 º C y 130 º C. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . Presenta mayor ángulo de visión.7 millones de colores. Las características más importantes de los monitores OLED son: Es flexible con lo que se le pude dar diversas aplicaciones. Sin embargo. como bombillas o diodos luminiscentes. facturación y actividades relacionadas con la contabilidad. Consume menos energía y muestra mejores colores en comparación con los LCD. 2. al no necesitar iluminación trasera. IMPRESORAS Una impresora es un dispositivo de salida que convierte las señales que el computador le envía en texto y en gráficos sobre papel. Las antiguas impresoras se conectaban a través del puerto paralelo. sino para pantallas de teléfonos móviles y demás equipos portátiles de electrónica de consumo. Los nanotubos sustituyen las fuentes de luz convencionales. Son económicas en cuanto a sus insumos. Las ventajas que presentan respecto a una pantalla LCD son: Su bajo consumo. Samsung experimenta con modos de bajar el coste y el rendimiento de TV´s LCD añadiendo nanotubos de carbono. se conectan a un switch. y las impresoras usadas por las empresas se conectan usando una interfaz de red. Utilizan un cabezal de impresión que se mueve de izquierda a derecha sobre el papel.1 Tipos de impresoras y suministros 2. este tipo de monitor usa las técnicas de los monitores de tubo de rayos catódicos y de los monitores LCD. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . tal como se conecta una computadora. para ello se usan miles de nanotubos disparan electrones sobre una pantalla fosforescente para iluminar imágenes. imprimen generalmente texto y no están orientadas a los gráficos. Son ruidosas. Estos dispositivos se conectan al CPU a través de sus puertos. por ello a estas impresoras se les llama impresoras de red.4. pero el precio de la impresora es elevado.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 175 1. Los nanotubos de carbono son moléculas huecas de átomos de carbono que conducen la electricidad mejor que el metal.1. Se puede conseguir pantallas muy delgadas y flexibles. son más fuertes que el acero y pueden emitir luz. El cabezal contiene diminutas agujas que se usan para generar los caracteres mediante una serie de puntos. además de tener velocidades de refresco que son muy superiores.1 Impresora de matriz de puntos Las impresoras de matriz de puntos imprimen a base de impactos.1. Todas estas ventajas hacen que esta tecnología sea muy buena no solo para fabricar una nueva generación de libros electrónicos más flexibles. 2. y la posibilidad de verlas sin problemas con luz solar directa. Son elegidas por las empresas para aplicaciones de planillas. para iluminar imágenes en la pantalla. las actuales impresoras se conectan a través del puerto USB. Características de los monitores FED El FED (Field-Emitter Displays) es una tecnología que utiliza un conjunto de nanotubos de carbono para emitir los electrones necesarios que activan los puntos de fósforo y así crear la imagen. Los elementos consumibles son los cartuchos de tinta. Estas impresoras.2 Impresora de inyección de tinta Las impresoras de inyección de tinta (también conocidas como impresoras de chorro de tinta) contienen una cabeza de impresión muy similar a la de matriz de puntos. se cambia solo la tinta.3 Impresora láser Las impresoras láser tampoco son de impacto y son muy similares a una fotocopiadora. magenta. pero su CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . también. los cuales pueden ser nuevos. en algunos modelos se cambia el cabezal con la tinta en una sola unidad. son muy silenciosas y producen una excelente calidad de impresión. debido a que no son de impacto y producen una alta calidad de impresión.1. encintados y también entintados. Estas impresoras son muy silenciosas. pero en lugar de tener diminutas agujas que forman puntos en el papel a base de golpes. en otras. Existen impresoras de color. amarillo y negro.176 Las impresoras matriciales utilizan cartuchos de cinta. de acuerdo al color que se haya terminado. vienen en cuatro colores diferentes: cyan. El costo de encintado y de entintado es bajo. tienen unas diminutas toberas que inyectan gotas microscópicas de tinta contra el papel.1. 2. 2. vinil. Por el contrario. en total cuatro para la impresora láser de colores y un solo cartucho de tóner negro para la impresora láser monocromática. consiguen impresiones de gráficos de alta calidad y gran tamaño. Asimismo. también. para ello. usan tintas especiales para exteriores y las impresiones las hacen con cuatro pasadas para una mayor duración y calidad en el gráfico. Los plotters actuales han cambiado la pluma por un cabezal de inyección de tinta y. es decir. Los trazadores modernos pueden elaborar dibujos en varios colores. El material consumible en este tipo de impresoras es el tóner. el cual es un polvo fino. Un ejemplo de estos plotters se muestra en la siguiente imagen. El tóner viene en un cartucho para cada color.4 Plotter Las primeras versiones de plotters se basaban en una pluma que se mueve (algunas veces.1. utilizan diversos materiales. 2. como los utilizados en dibujos arquitectónicos. translucido. llamada también tinta seca. el papel puede desplazarse verticalmente en los dos sentidos. se puede enrollar o desenrollar. Su aplicación está en la publicidad exterior. es más común el uso de estas impresoras con sólo tóner negro y su aplicación se ha extendido a todas las empresas. como banner. En algunos plotters.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 177 precio es elevado. el desplazamiento horizontal es tarea de la pluma (o plumas) de escritura. Existen diseños de tambor giratorio o placa plana. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES . por lo tanto. con ello. se mueve el papel) y crea gráficos de alta calidad. etc. llamado normalmente gigantografía. una impresora USB. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . un teclado y mouse USB.178 Autoevaluación ¿Qué diferencias hay entre los monitores LCD y plasma? Indique diferencias entre impresoras de inyección de tinta y láser. un monitor LED. Indique tres diferencias entre los monitores LED y los de TRC. ¿Es mejor tener el video incorporado en la placa? Explique. Dibuje el diagrama en bloques del PC donde figuren los siguientes componentes: un disco SATA. Si deseas saber más acerca de estos temas. hallará impresoras para diseño gráfico. puedes consultar las siguientes páginas. http://www.do?group=computersperipherals&type=monitors En esta página.com/pe/consumer/type/type. hallará información sobre impresoras HP y sus suministros.samsung.com. hallará a los monitores Samsung. http://welcome. CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES .com/country/pe/es/solutions/home_homeoffice.hp.ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 179 Resumen Las pantallas más usadas son las TFT-LCD y LED Oled es la tecnología de diodos orgánicos que dan vida a la nueva generación de pantallas.html En esta página. http://www.ar/ En esta página.lcdag. TEMARIO Sesión Integradora. ACTIVIDADES PROPUESTAS Los alumnos relacionan todos los conceptos desarrollados y siguen las pautas del profesor. Los alumnos elaboran un diagrama en bloques del computador a través del cual determinan las funciones de cada uno de sus componentes y su interrelación.180 UNIDAD DE APRENDIZAJE 7 TEMA 17 SESIÓN INTEGRADORA LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE Al término de la unidad. de manera individual. describe e instala los dispositivos de salida del computador. el alumno. CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC . ............................. ....... .............................................. .............................................................. deben estar la mayoría de los componentes estudiados en sesiones anteriores.......................................................... ...................................... ................................................................................................................................................................................................................ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 181 1....... ................................................... ................ ...... El desarrollo del diagrama en bloques deberá ser guiado por el profesor con participación del alumnado..................................................................... En el diagrama............... además.......................................................................................................................................................................................................................................................................... Diagrama en bloques del computador: ........................................................... CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES ............... deben explicar brevemente la función de cada uno de ellos.............................................................................................................................. SESIÓN INTEGRADORA Los alumnos deberán explicar la interconexión de los dispositivos de salida con el CPU a través de un diagrama en bloques del computador...................................................................................................................... ...................... ................................................................. ................................................................................................. .............................................. ................................................................................................................................................................................................................................................................................................. ......................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................ ...................................................................................................................................... CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC ................... ............................................................................................................... ..................... .................................................................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ........................ ..................................................................................................................................................................................................................................... ........................................................................................................ ....................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................. ........................................................ ............................................. ........................................................................................ .......................... ...................................................................................................................182 ...................................................................................................................................... ..................................................................................... .......................................................................................................................................................................................................................................................................... ...............
Report "Manual 2013-I 01 Arquitectura Del Computador (0029)"