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Informatica basica

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    Cap2 Cap2 Presentation Transcript

    • Materia: Informática Docente: Ing.Carlos J. Archondo O. Cap II hardware de computadoras
    • 2.1 Arquitecturas Computacionales
      • Se entiende como arquitecturas computacionales a las estructuras y organizaciones que poseen los sistemas informáticos en su interior
      • La arquitectura de un sistema informático está definida por el microprocesador
        • Es la pieza fundamental de toda la estructura
        • En base a este se desarrollan los demás elementos
      • Una computadora es un conjunto de dispositivos electrónicos, organizados de acuerdo a una cierta arquitectura la cual ha sido definida de acuerdo a las características del procesador que utilice
      Materia: Informática Docente: Ing.Carlos J. Archondo O.
    • 2.2 Unidad Central de Procesamiento
      • El CPU (Central Process Unit), es el cerebro de la computadora, la pieza fundamental
      • Un microprocesador está conformado fundamentalmente por un gran número de transistores
        • Estos se conectan a una serie de memorias que le sirven como soporte para el manejo de datos y programas
      • El (Los) procesador(es) y las memorias se conectan por medio de circuitos denominados buses
      • Normalmente los equipos poseen un sólo procesador, sin embargo también existen los sistemas multiprocesador
      Materia: Informática Docente: Ing.Carlos J. Archondo O.
    • 2.2.1 Componentes Básicos de un Microprocesador
      • Un microprocesador está compuesto por una gran gama de dispositivos que permiten su correcto y óptimo funcionamiento
      • Tenemos entre otros las memorias cache, los componentes de control, la ALU, los registros, el coprocesador matemático y la unidad de control
      • Sus 3 componentes
      • fundamentales son:
      Materia: Informática Docente: Ing.Carlos J. Archondo O.
    • 2.2.2 Modelos de CPUs
      • Transmeta Crusoe
      • AMD Athlon XP
      • Intel Itanium
      • AMD Athlon K7
      Materia: Informática Docente: Ing.Carlos J. Archondo O.
    • 2.2.3 Características de los CPUs
      • Las características más importantes de un CPU están dadas por su:
        • Marca
        • Modelo
        • Frecuencia interna de funcionamiento dada en Hz (ciclos por segundo)
        • Frecuencia externa de funcionamiento dada en Hz. También conocida como Front Side Bus
        • Memoria Cache de niveles 1, 2 y 3
      • Por ejemplo
        • Microprocesador Intel Itanium 3 GHz, Bus de 800 MHz, cache L1 de 8 KB, L2 de 512 KB
      Materia: Informática Docente: Ing.Carlos J. Archondo O.
    • 2.2.4 Componentes de Control
      • Los componentes de control sirven como apoyo al funcionamiento del microprocesador, ya que le ayudan a descargarse de algunas tareas
      • Son componentes especializados en realizar determinados tipos de operaciones
        • Al descargar al microprocesador de estas, le permite mayor rapidez y efectividad en el manejo del sistema informático
      • Los componentes controladores más importantes son:
        • Controlador de Interrupciones
        • Generador de Reloj
        • Controlador de Acceso Directo a Memoria (DMA)
      Materia: Informática Docente: Ing.Carlos J. Archondo O.
    • 2.3 Tarjeta Madre
      • Es un circuito impreso donde se conectan los elementos básicos de la computadora: microprocesadores, BIOS, chipset, buses, memorias, tarjetas de expansión, discos, disqueteras, lectores de CDs, etc.
      • Para su funcionamiento requiere señales digitales, las cuales son provistas por la fuente de alimentación eléctrica de la computadora en los niveles de voltaje de:
        •  5V y  12V para proveer energía a los distintos dispositivos
        • 3V y 3.3V para control (fuente ATX)
      Materia: Informática Docente: Ing.Carlos J. Archondo O.
    • 2.3.1 Componentes de una Tarjeta Madre Materia: Informática Docente: Ing.Carlos J. Archondo O. También denominadas: motherboard ó desktopboard
    • 2.3.2 Características de una Tarjeta Madre
      • Las características más importantes de una tarjeta madre están definidas por:
        • La marca de esta (por ejemplo Intel, VIA, DFI, SOYO, etc.)
        • Modelo de chipset (por ejemplo Intel 865 PERL, PC-Chips M920, etc.)
        • Controladores que posea incorporados
        • Cantidad de bancos de memoria físicamente disponibles
        • Tamaño físico de esta, que podría ser ATX (tamaño estándar), micro ATX (tamaño reducido) ó wide ATX (tamaño extendido)
      Materia: Informática Docente: Ing.Carlos J. Archondo O.
    • 2.4 Memoria
      • Las áreas de memoria de un sistema informático pueden ser divididos en memorias:
        • ROM
        • RAM
        • De video
        • Cache
        • Virtual
        • Auxiliar
      Materia: Informática Docente: Ing.Carlos J. Archondo O. MEMORIA RAM / VRAM CACHE AUXILIAR RAM EDO DRAM SDRAM SRAM RDRAM FPM NIVEL 1 NIVEL 3 NIVEL 2 HARD DISK DVD CD ROM TAPE BACKUP FDD FLASH ROM VIRTUAL BIOS CMOS Setup
    • 2.4.1 ROM BIOS
      • Uno de los elementos más
      • importantes presentes siempre
      • en una tarjeta madre es el ROM BIOS
      • Está compuesto básicamente de 2 áreas:
        • La parte de control ó BIOS propiamente dicho
        • La parte del CMOS Setup ó área de configuración de parámetros de dispositivos, a la cual los usuarios tienen acceso (generalmente al arranque) mediante una interfase tipo consola ó gráfica
      Materia: Informática Docente: Ing.Carlos J. Archondo O.
    • 2.4.1.1 BIOS V.S CMOS Setup
      • ROM BIOS
        • O parte de control, posee rutinas para configuración de frecuencias del microprocesador, front side bus ó frecuencia a la que trabajan los elementos presentes en la tarjeta madre, memoria RAM, cache (en algunos casos), además de configuración de parámetros de teclado, pantalla, discos duros, disqueteras, puertos, interrupciones, canales DMA, hora y fecha entre otros
        • Es un programa escrito en hardware (firmware) y actualmente puede ser actualizado mediante programas de bajo nivel provistos por los fabricantes, tal el caso de los BIOS de tipo flash ó EPROM
        • Por otra parte el BIOS es el encargado de cargar el sistema operativo y entregarle el control al arranque
      • CMOS Setup
        • Es la parte energizada continuamente por una batería (tipo reloj de pulsera) conectada a la tarjeta madre
        • Permite que el usuario tenga acceso a la configuración de los parámetros a conectarse en la tarjeta madre
      Materia: Informática Docente: Ing.Carlos J. Archondo O.
    • 2.4.2 Memoria RAM
      • La memoria RAM ó memoria de acceso aleatorio es el elemento de almacenamiento temporal donde se ejecutan los programas de la computadora
      • Sin memoria no hay forma de que una PC pueda arrancar
      • Está compuesta por:
        • Datos de procesador
        • Programas
        • Instrucciones
      • La memoria de video tiene las mismas características de la RAM, tanto así que existen algunos equipos que comparten la RAM para el video (tarjetas con video incorporado)
      Materia: Informática Docente: Ing.Carlos J. Archondo O.
    • 2.4.3 Memoria Cache
      • Intel, desarrolló la memoria cache (386DX: L1, hoy en día hasta L3)
      • Es un “buffer” de memoria
        • Es una memoria intermedia entre el microprocesador y la RAM
      • Para procesar un dato de la memoria RAM, el microprocesador debía realizar una espera por cada instrucción
        • Para evitar esto se colocó entre la RAM y el procesador un “buffer” de memoria que almacenará la instrucción para que así el microprocesador la pidiera directamente y en forma más rápida
      • El procesador está permanen-
      • temente buscando datos de la
      • cache, esta agiliza los procesos
      • de extracción de datos de la
      • RAM, ya que “jala” trozos de
      • programas que se encuentran
      • en ejecución:
        • El microprocesador antes de buscar en la RAM, buscará en la cache
          • Si encuentra el dato en la cache se dice que ha sucedido un hit , si no un mess
      Materia: Informática Docente: Ing.Carlos J. Archondo O.
    • 2.4.4 Memoria Virtual
      • Para mejorar el rendimiento del sistema se utiliza una técnica adicional que consiste en la utilización de memoria física de disco duro para crear una memoria virtual a ser utilizada como la RAM
      Materia: Informática Docente: Ing.Carlos J. Archondo O.
      • La memoria auxiliar está compuesta por todos los dispositivos que permiten un almacenamiento de la información para que esta sea portable en algunos casos o para que pueda permanecer a salvo en otros
        • Un disco duro es un dispositivo de almacenamiento auxiliar de información, que permite almacenar grandes cantidades de datos
        • El controlador de disco
        • más utilizado es el EIDE,
        • siendo su “competencia”
        • el SCSI, el cual es muy
        • utilizado en equipos
        • servidores donde el
        • tiempo de acceso a los
        • datos es un factor
        • primordial
        • Para almacenar/leer la información posee dispositivos electromecánicos que le permiten tener acceso a todos los datos
        • Tanto para lectura como escritura utiliza principios electromagnéticos sobre superficies dispuestas exclusivamente para estos fines
        • Sus parámetros más importantes aparte de su capacidad de almacenamiento son: cilindros, cabezas y sectores
      2.4.5 Memoria Auxiliar Materia: Informática Docente: Ing.Carlos J. Archondo O.
    • 2.5 Chipsets
      • Los chipsets son los dispositivos (chips)
      • que definen las bondades particulares
      • de cada tarjeta madre
      • Por ejemplo si mencionamos el modelo de tarjeta madre Intel 865 PERL, estaremos hablando en realidad de los chipsets que estas poseen y sus posibilidades
      • Por importancia el microprocesador es el principal elemento del sistema informático, luego están el BIOS y los chipsets
      • Los demás elementos son también importantes, pero ninguno tanto como la memoria RAM, sin embargo el tamaño máximo de esta depende del microprocesador y su tecnología del soporte de este y los chipsets
      Materia: Informática Docente: Ing.Carlos J. Archondo O.
    • 2.6 Buses
      • Los buses son canales de transmisión eléctrica entre dispositivos
      • C onectan al microprocesador con el resto de los componentes
      • Mediante estos llegan al procesador las solicitudes de trabajo del exterior y se entregan los resultados de las rutinas realizadas
      • Los buses están presentes en tarjeta madre, tarjetas controladoras y cables de conexión de señales para periféricos (34 hilos para una disquetera, 40 hilos para dispositivos IDE, etc.)
      • La arquitectura de bus de una computadora está compuesta por la interconexión de: microprocesador(es), bancos de memoria y unidades de control de periféricos
      • Los buses se clasifican lógicamente en:
        • Buses de dirección: indican a donde va el dato
        • Buses de datos: portan la información
        • Buses de control: sincronizan datos y dirección
      Materia: Informática Docente: Ing.Carlos J. Archondo O.
    • 2.7 Slots de Expansión
      • Las arquitecturas de buses estándar, operan con un ancho de: 8, 16, 32, 64 y 128 bits. (Por el momento)
      • Normalmente funcionan a distintas velocidades interna y externamente
      • El encargado de regular
      • la frecuencia, es el
      • generador de reloj
      Materia: Informática Docente: Ing.Carlos J. Archondo O.
    • 2.7.1 Tipos de Slots de Expansión Materia: Informática Docente: Ing.Carlos J. Archondo O. Tipo de Slot Ancho Frecuencia Velocidad de Transferencia de Datos ISA-8 8bits 8.33MHz ISA-16 16bits 8.33MHz EISA 16/32bits 8.33MHz MCA 32bits 10MHz VLB 32/64bits 33-66MHz 66-533 Mbits/s PCI 32/64bits 33-66MHz 132-264 Mbits/s AGP 64/128bits 66-133MHz “ PCI Express 1 200MB/seg(16X)-4GB/seg)32X) 10 Gbits/s
    • 2.8 Puertos Seriales y Paralelos
      • Las computadoras poseen básicamente dos tipos de comunicaciones con dispositivos periféricos: seriales y paralelas
      • Existen sin embargo otros tipos de conexiones como el caso de la señal de video, la cual es tratada independientemente de estos tipos
      • Puertos Seriales:
        • Transmiten datos en secuencia, un dato a la vez. Los ratones y los módems son dispositivos seriales. RS-232 es el estándar para conexión serial. Utiliza conectores macho: DB25 (25 pines) y DB9 (9 pines). Sólo una línea es utilizada para la transmisión de los datos
      • Puertos Paralelos:
        • Transmiten datos simultáneamente. Son conocidos como Centronics. Se transmite 1 byte por vez en 8 vías, las demás vías son para control. Utilizan un conector DB25 hembra. Los datos viajan más velozmente que en un puerto serial
      Materia: Informática Docente: Ing.Carlos J. Archondo O.
    • 2.9 Otros Estándares
      • EIDE: Estándar orientado al control de discos duros y unidades de CD y DVD (R/W). Es el controlador más económico para este tipo de dispositivos
      • SATA: Estándar de comunicación serial que va a sustituir a los EIDE
      • PCMCIA: Utilizada normalmente en notebooks y palmtops. Son utilizadas como modems, RAM, unidades lógicas, etc.
      • SCSI: Utilizado comúnmente en servidores de red. Permiten la conexión de 7 dispositivos por bus (y 7 por dispositivo haciendo un total de 49 dispositivos en SCSI 2). Poseen una tarjeta controladora: HBA (Host Bus Adapter) . Su controlador le permite ejecutar varias tareas a la vez, en distintos discos duros. Su rendimiento es superior a EIDE
      • USB: El controlador de puerto permite la conexión de hasta 127 periféricos (teóricamente). Es “hot-pluggable”, eso quiere decir que se pueden conectar los periféricos a una computadora encendida sin riesgo de daños. Su velocidad de transferencia es muy superior a la serial con optimizaciones de software
      • FIREWIRE 1394: De características similares al USB pero más veloz
      Materia: Informática Docente: Ing.Carlos J. Archondo O.
    • 2.10 Conectores y Puertos de una PC
      • En la figura podemos apreciar conectores y puertos (de izq. a der.) PS/2, USB, seriales (9 pines),paralelos (25 y 15 orificios respectivamente), sonido (conectores stereo para parlantes, micrófono y auxiliar)
      Materia: Informática Docente: Ing.Carlos J. Archondo O.
    • 2.11 Fuente de Alimentación
      • Uno de los elementos importantes en el momento de adquirir, armar ó actualizar un equipo es la fuente de la computadora
      • La fuente es la encargada de recibir la señal de
      • energía eléctrica de la
      • empresa distribuidora y
      • transformar, rectificar,
      • filtrar y regular además de
      • proteger esta para el
      • correcto funcionamiento del sistema informático
      Materia: Informática Docente: Ing.Carlos J. Archondo O.
    • 2.12 Tarjetas Controladoras y Periféricos Materia: Informática Docente: Ing.Carlos J. Archondo O.
      • Tanto los dispositivos periféricos como los de comunicación requieren para su funcionamiento controladores de hardware. Estos a su vez requieren de controladores de software (drivers) para que las aplicaciones por intermedio de los sistemas operativos puedan manejarlos
      B I O S CONTROLADOR DE TECLADO CONTROLADOR DE PUERTOS CONTROLADOR DE VIDEO CONTROLADOR DE SONIDO CONTROLADOR DE COMUNICACIONES COMUNICACION PARLANTES, AUXILIARES MONITOR, DATA DISPLAY PUERTOS SERIALES Y PARALELOS TECLADO CONTROLADOR DE … PERIFÉRICO Ó COMUNICACIÓN
      • Algunos de los periféricos de
      • mayor uso:
        • Discos duros
        • Disqueteras
        • CD-ROM/RW
        • DVD-R/RAM
        • Impresoras
        • Mouse
        • Teclado
        • Plotter
        • Joystick
        • Scanner
        • Monitor
        • Lectores de código de barras
        • PDA
        • Cintas Magnéticas
        • Parlantes y micrófonos
        • Fax Modem
        • Red
      2.12.1 Periféricos de uso Común Materia: Informática Docente: Ing.Carlos J. Archondo O.
    • 2.13 Modelo Computacional Actual Materia: Informática Docente: Ing.Carlos J. Archondo O. Memoria Interna de almacenamiento/entrada Memoria externa de almacenamiento/entrada Interfaz de entrada Interfaz de salida Microprocesador S i s t e m a d e B u s Unidad Aritmético Lógica Comunicaciones internas Registros Sección de Control RAM Lectura/escritura ROM Sólo lectura Dispositivos de entrada: Teclado, ratón, joystick, lápiz óptico, scanner, etc. Dispositivos de salida: Monitor, impresora, plotter,etc. Unidad de disco flexible, unidad de disco duro, CD-ROM/RAM, DVD-ROM/RAM, Cinta Magnética, flash memory, hojas impresas, etc.