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Arquitectura de
Computadoras I
Hardware
Definición de Arquitectura de Computadoras
¿Qué es un BUS de Datos?
Puente Norte y Sur
Memoria Caché
FSB y DMI
Repaso de los nuevos procesadores Intel Core
Arquitectura de computadoras
La arquitectura de computadoras es el diseño conceptual y la
estructura operacional fundamental de un sistema
de computadora. Es decir, es un modelo y una descripción
funcional de los requerimientos y las implementaciones de
diseño para varias partes de una computadora, con especial
interés en la forma en que la unidad central de proceso (UCP)
trabaja internamente y accede a las direcciones de memoria.
Arquitectura de la PC Según Von
Neumann
5 Grupos Primarios de una PC:
- CPU
- Input (Entrada)
- Output (Salida)
- Almacenamiento para trabajo
- Almacenamiento Permanente
Microprocesador
Teclado, Mouse, Cámara Digital
Monitor, Impresora
Memoria RAM
Disco Duro
La PC es un procesador de datos
digitales
01001101 01001001 01000011 01010010 01001111 01010011 01000001
Las PC’s interpretan TODA la información como bits (ceros y unos). Esto incluye
el texto que digitamos, las imágenes, lo que mandamos a imprimir, el
Software, las instrucciones que reciben el CPU, y la información que
intercambian los componentes internos, que se mueve a través de los distintos
BUSES
BUS de Datos
Es un sistema digital que transfiere datos entre los componentes de
una computadora.
INTERFAZ: es el puerto (circuito físico) a través del que se envían o
reciben señales desde un sistema o subsistemas hacia otros.
Hay varios Buses en una Tarjeta madre. Todos están conectados!
Ancho de Bus: Corresponde al tamaño del paquete de datos que se
está transfiriendo en cada ciclo de trabajo. Por ejemplo, 8, 16, 64, 128,
256 bits
Ancho de Banda (Bus): la capacidad de transferencia de los datos en un
determinado tiempo (en un segundo)
INTERFAZ
BUS
Ancho de Bus:
8 bits
8 bits
0
1
0
1
0
0
1
0
Velocidad:
1333 MHz
Ancho de
Banda:
1.3 GB/s
Velocidad 1333 MHz
El BUS mas importante es el FSB
(Front Side Bus), o Bus Frontal
Lateral. Comunica al CPU con la
RAM, a través del Puente Norte.
Mayor tráfico de datos.
Puente Norte y Puente Sur
El puente Norte y el puente
Sur, realizan el trabajo de
administrar el tráfico de
datos en la tarjeta madre
Bus
Buses de Puente Norte
Buses Entrada/Salida (Puente Sur)
Nombre
FSB, RAM, AGP, PCI Express X16 PCI, PCI Express, USB, ATA, SATA, FireWire
Conecta:
CPU, RAM, Video
Todos los otros dispositivos
Frecuencias:
66 - 1066 MHz
Entre 10-33 MHz.
Transfer max:
> 3 GB/seg.
Entre 20-500 MB/seg por bus
Distintos BUSES en la PC
CPU Intel Core 2 Duo E7500
Bus Frontal es de 1066MHz
64 bits (Ancho de Bus)
RAM es DDR3 a 800 MHz
6.4GB/s
2.1GB/s
8.5GB/s
3GB/s
Los Anchos de Banda señalados son
una velocidad de transferencia
TEORICA! Hay otros factores que
alteran esta velocidad
CPU
Memoria Cache
El gráfico anterior nos muestra que hay un Conflicto de Velocidad entre
el CPU y la memoria RAM. La velocidad del reloj del CPU no la puede
alcanzar la RAM.
El CPU trabaja con 2 tipos de elementos: las instrucciones y los datos. El
CPU busca estos elementos en la RAM. Para reducir el tráfico de datos,
se crea la memoria Caché
Memoria Cache
La memoria Caché es el remedio para los cuellos de botella ocasionados
por el GRAN tráfico de datos entre el CPU y la memoria RAM
Sin memoria
Caché
Con memoria
Caché
Para acelerar los accesos del CPU y aumentar el rendimiento
del sistema se usa la memoria cache.
Memoria Cache
•La Caché es muy pequeña.
•Está incluida en el interior del microprocesador.
•Esta se organiza en niveles.
•Cuanto más cercana este al procesador es más rápida.
•Al momento, existen cache de nivel 1, nivel 2 y nivel 3.
FSB y puente Norte
Con DMI
DMI
Por sus siglas, “Direct Media Interface”, originalmente
su funcion es interconectar el Puente Norte de una
PC con el Puente Sur.
Actualmente, la nueva arquitectura de las tarjetas
madres con los procesadores nuevos Intel Core
(i3,i5,i7), elimina el Puente Norte, ya que ahora es
parte del CPU, e interconecta el CPU directo al
Puente Sur.
DIFERENCIA PRINCIPAL
FSB Y DMI
En la nueva arquitectura, el CPU se comunica con la
Memoria a través de un canal exclusivo, con el PCI-E
a través de otro canal exclusivo, y utiliza el DMI para
el resto de componentes
Anteriormente, los CPU C2D utilizaban el FSB
primero, para luego pasar al MCH, que comunicaba
con la RAM, el PCI-E, o el DMI
NUEVOS PROCESADORES INTEL CORE
La nueva familia de procesadores incluye los:
Core i3 – gama baja
Core i5 – gama media en desempeño
Core i7 – desempeño de gama alta
Rating de procesadores Intel: de 3 a 5 estrellas
En comparacion:
los Celeron
1 estrella
Los Pentium 2 estrellas
NUEVOS PROCESADORES INTEL CORE
Core i3
Diseñados para alto rendimiento en la ejecución de
videos de alta definición y tareas con gráficos 3D
Arquitectura diseñada para trabajar directo con DMI
Todos son doble núcleo
Tecnología Hyper-Threading habilitada
Tiene TurboBoost deshabilitado
Tienen GPU integrado (Unidad de Procesamiento Gráfico)
NUEVOS PROCESADORES INTEL CORE
Core i5
Alto rendimiento en videos y tareas 3D.
Arquitectura diseñada para trabajar directo con DMI
La mayoría son de 4 núcleos para las PC escritorio
Tecnología Hyper-Threading deshabilitada
Tiene TurboBoost habilitado
Tienen GPU integrado (Unidad de Procesamiento Gráfico)
NUEVOS PROCESADORES INTEL CORE
Core i7
Familia de CPU’s Intel con mejor rendimiento
Arquitectura diseñada para trabajar directo con DMI
(anterior generación utilizaba QPI)
La mayoría son de 4 núcleos para las PC escritorio
Tecnología Hyper-Threading habilitada
Tiene TurboBoost habilitado
Tienen GPU integrado (Unidad de Procesamiento Gráfico)
TURBO BOOST
Permite aumentar Dramáticamente la velocidad
del Reloj del CPU, de acuerdo a la demanda.
Los incrementos se realizan en pasos de 133MHz
http://www.youtube.com/watch?v=J8DqJ5kcbn4
http://www.youtube.com/watch?v=N3H39LZBCVs&feature=channel
TECNOLOGIA HYPER THREADING
Ejecuta múltiples Hilos (threads) de manera
simultánea o paralela, para Programas Preparados,
todo dentro de un único CPU
Aumenta el rendimiento en un 30%
http://www.youtube.com/watch?v=kkrqyEpINSQ
TECNOLOGIA DE
VIRTUALIZACION VT-x
• Permite tener múltiples Sistemas
Operativos corriendo de manera
simultánea con un CPU.
TECNOLOGIA DE
VIRTUALIZACION VT-d
Permite tener diferentes Programas corriendo con
un solo CPU, pero con salidas de video distintas.
EJEMPLO: Equipo de Recepcion. se puede aplicar la presentación de
Productos MICROSA en una pantalla, mientras que en la otra
pantalla del escritorio se está trabajando con SigPyME y contactos
telefónicos con Outlook
http://www.youtube.com/watch?v=EiqMR5Wx_r4
QPI (QuickPath Interconnect)
Sustituye al FSB (Bus Frontal), en la arquitectura
de los procesadores Core i7
En la segunda generacion de procesadores Core i7 (la
actual), el QPI no se implementa y solamente se trabaja
con el DMI
Nuevas Generaciones de Intel Core
Un Caché Nivel 3 mas grande
Mejor rendimiento multimedia
Mejor edición de videos
Tecnología WiDi (Wireless Display)
Utilizan la arquitectura de Chips Sandy Bridge
Los de la primera generacion eran chips “Nehalem”