Download Arquitectura de computadoras

Tema: Componentes físicos
de un Computador
Tema: Componentes físicos de un Computador
Recordando …
¿Dónde se lleva a cabo el procesamiento de los datos en un
Computador?
En la Unidad Central de Procesamiento (CPU)
¿Qué unidades conforman el procesador?
• Unidad Aritmética-Lógica (UAL)
• Unidad de Control (UC)
Tema: Componentes físicos de un Computador
Recordando …
¿La Unidad Central de Procesamiento forma parte del
hardware?
¡Claro que sí!
La CPU o procesador es un componente físico, un chip
Tema: Componentes físicos de un Computador
Recordando …
¿Cuál es la función de la UAL?
Ejecutar las operaciones aritméticas y lógicas con los
datos.
¿Cuál es la función de la UC?
• Administrar los recursos del Computador.
• Dirigir el flujo de datos hacia la UAL.
Tema: Componentes físicos de un Computador
Recordando …
¿Cuáles son las dos categorías de memoria principal?
ROM
RAM
Tema: Componentes físicos de un Computador
Recordando …
Características de la memoria ROM
• Permanente
• El fabricante graba información en ella, que no puede
ser borrada o alterada.
Contenido de la memoria ROM
Instrucciones para iniciar la operación del Computador.
¿Porqué se llama “firmware” a la memoria ROM?
Porque es resultado de la integración de hardware y
software.
Tema: Componentes físicos de un Computador
Recordando …
Características de la memoria RAM
• Volátil
• Su contenido cambia constantemente según se
ejecutan diferentes programas y se procesan nuevos
datos.
• La localización de los datos es aleatoria.
Contenido de la memoria RAM
Todos los programas y datos que se están procesando en
un momento específico, porque ellos deben ser
transferidos a la memoria RAM para poder ejecutarse.
Tema: Componentes físicos de un Computador
Recordando …
Representa gráficamente la Arquitectura de VON NEWMANN
Dispositivos
de Entrada
Procesador
(CPU)
Memoria
Principal
Dispositivos
de Salida
Almacenamiento Secundario
Tema: Componentes físicos de un Computador
Objetivos
Identificar los elementos de hardware que
influyen en la velocidad de procesamiento de
un Computador.
Explicar el funcionamiento e implicaciones de
esos elementos.
Describir la función de la tarjeta madre y sus
componentes.
Tema: Componentes físicos de un Computador
Contenidos
Factores que afectan la velocidad
procesamiento de un Computador:
Memoria RAM
Memoria caché
Tamaño del registro
Reloj del sistema
Buses
Tarjeta madre (motherboard) de
Computador y sus componentes.
de
un
Tema: Componentes físicos de un Computador
Los usuarios queremos un Computador que responda
rápido ...
… Más rápido ...
… Más rápido ...
… Más rápido !!!
Factores que
afectan la
velocidad de
procesamiento
Tema: Componentes físicos de un Computador
¿Qué hace rápida a un Computador?
1. Reducción de la distancia entre los transistores que
conforman el chip de la CPU.
2. Otros componentes:
• Memoria RAM
• Memoria Caché
• Tamaño del registro
• Reloj del sistema
• Buses (datos y direcciones)
Tema: Componentes físicos de un Computador
Cantidad de memoria RAM
Unidad de medida: Megabytes, Gigabytes, etc.
Si el Computador tiene poca memoria RAM, la frecuencia
de transferencia de datos y programas entre la RAM y el
disco duro es más alta.
Este proceso de transferencia se llama paginación
(Swapping) y reduce la velocidad de procesamiento.
Tema: Componentes físicos de un Computador
Memoria Caché (L1/L2)
Unidad de medida: Kilobytes
• Almacena los programas y datos referenciados
más reciente y frecuentemente.
• Más rápida que la memoria RAM.
• Está ubicada directamente en el CPU o entre el
CPU y la RAM => menor distancia.
Es muy cara, por la tecnología con que está hecha.
Tema: Componentes físicos de un Computador
Tamaño del registro
Unidad de medida: bits
UAL: incluye localidades de memoria de alta velocidad
que conservan los datos procesados en cada momento.
Estas localidades se conocen como:
Registros
Tema: Componentes físicos de un Computador
Tamaño del registro
Unidad de medida: bits
Indica la cantidad de datos con los que puede trabajar el
Computador en cualquier momento.
Procesadores de 32 bits o de 64 bits.
Mientras más grande es el registro, más rápido es el
procesamiento.
Tema: Componentes físicos de un Computador
Reloj del sistema
Unidad de medida: Megahertz (MHz)
• El reloj del sistema controla los impulsos eléctricos en
un determinado período de tiempo, permitiendo medir
las operaciones de procesamiento del Computador.
• Un ciclo del reloj del sistema es el tiempo que le toma
a un transistor apagarse y encenderse de nuevo.
• Hertz = ciclos por segundo.
• Megahertz (MHz): Millones de ciclos por segundo.
Tema: Componentes físicos de un Computador
Buses
Rutas o caminos físicos (cables) entre los componentes
de un Computador. Los buses han evolucionado de
acuerdo a los avances de los Computadores, para
ayudar a la velocidad de procesamiento.
Tipos de buses:
• Bus de datos.
• Bus de direcciones.
Tema: Componentes físicos de un Computador
Bus de Datos
Conjunto de pistas (cables) por las cuales viajan datos o
pulsos, desde y hacia el procesador. Estos cables
conectan la CPU con la memoria y el resto de los
dispositivos de hardware.
Bus de Direcciones
Pistas (cables) por donde viajan las direcciones de
memoria, que permiten acceder a los datos y programas
del Computador. Estos cables conectan la CPU y la
memoria RAM.
Tema: Componentes físicos de un Computador
Tarjeta madre (Motherboard / Mainboard)
Es el elemento principal de todo Computador.
A ella se conectan todos los demás dispositivos.
Tema: Componentes físicos de un Computador
Tarjeta madre (Motherboard / Mainboard)
Conector eléctrico
Es donde se conectan los cables para que la tarjeta
madre reciba la alimentación eléctrica proporcionada por
la fuente de poder.
Tema: Componentes físicos de un Computador
Tarjeta madre (Motherboard / Mainboard)
Pila
La pila o acumulador se encarga de conservar los
parámetros de la BIOS cuando el Computador está
apagado. Sin ella, al encender el Computador
tendríamos que introducir las características del disco
duro, del chipset, la fecha y la hora, etc.
Tema: Componentes físicos de un Computador
Tarjeta madre (Motherboard / Mainboard)
Conectores internos
Bajo esta denominación
englobamos todos los
conectores para dispositivos
integrados (internos), tales
como la unidad de disquete,
el disco duro, el CD-ROM o el
altavoz interno.
Tema: Componentes físicos de un Computador
Tarjeta madre (Motherboard / Mainboard)
Conectores externos
Se trata de los conectores para dispositivos periféricos,
es decir, dispositivos que se encuentran fuera de nuestra
computadora y que deben conectarse a ella para
ejecutar sus funciones.
Estos conectores también reciben el nombre de
“puertos” y algunos ejemplos son:
Puerto para teclado
Puerto para ratón
Puerto para impresora.
Tema: Componentes físicos de un Computador
Tarjeta madre (Motherboard / Mainboard)
Conectores externos
Cada dispositivo periférico debe conectarse a uno de los
“puertos” (conector externo) que están en la parte posterior
del Computador.
Existen diferentes puertos, con distintas capacidades y usos.
Vamos a verlos en detalle
Teclado
Conectores
Externos
Puerto
paralelo
(LPT1 )
Bien para clavija DIN ancha, propio de
las placas Baby-AT, o mini-DIN en
placas ATX y muchos diseños
propietarios.
En los pocos casos en los que existe
más de uno, el segundo sería LPT2. Es
un conector hembra de unos 38 mm,
con 25 pines agrupados en 2 hileras.
Puertos
serie
(COM o
RS232 )
Son conectores macho, suelen ser dos:
uno estrecho de unos 17 mm, con 9
pines (habitualmente "COM1"), y otro
ancho de unos 38 mm, con 25 pines
(generalmente "COM2").
Puerto
para ratón
PS/2
En realidad, un conector mini-DIN como
el de teclado; el nombre proviene de su
uso en los ordenadores PS/2 de IBM.
Puerto de
juegos
O puerto para joystick o teclado midi.
De tamaño algo mayor que el puerto
serie estrecho, de unos 25 mm, con 15
pines agrupados en 2 hileras.
Puerto
VGA
Incluyendo las modernas SVGA, XGA...
pero no las CGA o EGA. Aunque lo
normal es que no esté integrada en la
placa base sino en una tarjeta de
expansión, vamos a describirlo para
evitar confusiones: de unos 17 mm, con
15 pines agrupados en 3 hileras.
USB
Bus Serial Universal. USB .2.0
Tema: Componentes físicos de un Computador
Tarjeta madre (Motherboard / Mainboard)
Puertos
Puerto serial: Transmite 1 bit a la vez (Ejemplos son los
puertos para ratón y modem).
Puerto paralelo: Transmite 8 bits a la vez (Ejemplo es el
puerto para impresora).
Puerto FireWire: Conexión para dispositivos de alta velocidad
de transferencia (cámaras de video).
Puerto USB: Conexión para cualquier periférico. El dispositivo
debe disponer de conector para USB. Más rápido que los
puertos paralelos y seriales comunes.
Tema: Componentes físicos de un Computador
Tarjeta madre (Motherboard / Mainboard)
Ranuras (slots) para tarjetas de expansión
Si requerimos conectar un dispositivo y no hay un puerto
disponible, se debe instalar una tarjeta de circuitos, que
incluya el puerto necesario.
A estas tarjetas se les llama “Tarjetas de expansión” y se
insertan en ranuras disponibles en la tarjeta madre.
Estas ranuras son extensiones del bus del Computador,
que permiten agregar nuevos componentes de hardware.
Tema: Componentes físicos de un Computador
Tarjeta madre (Motherboard / Mainboard)
Ranuras (slots) para tarjetas de expansión
Son unas ranuras de plástico con conectores eléctricos
(slots) donde se introducen las tarjetas de expansión
(tarjeta de video, tarjeta de sonido, tarjeta de red, etc.)
Tipos de ranuras:
• Ranuras ISA
• Ranuras PCI
• Ranuras AGP
Tema: Componentes físicos de un Computador
Tarjeta madre (Motherboard / Mainboard)
Ranuras ISA
Arquitectura Estándar de la Industria
Son las más veteranas, un legado de los primeros
tiempos del PC.
Funcionan a unos 8 MHz y ofrecen un máximo de 16
MB/s, suficiente para conectar un módem o una tarjeta
de sonido, pero muy poco para una tarjeta de video.
Tema: Componentes físicos de un Computador
Tarjeta madre (Motherboard / Mainboard)
Ranuras PCI
Interconexión de Componentes Periféricos
Es el estándar actual.
Pueden dar hasta 528 MB/s a 66 MHz, lo que es
suficiente para casi todo tipo de tarjetas de expansión,
excepto quizá para algunas tarjetas de video 3D. Miden
unos 8,5 cm y generalmente son blancas.
Tema: Componentes físicos de un Computador
Tarjeta madre (Motherboard / Mainboard)
Ranura AGP
Puerto Gráfico Acelerador
Se dedica exclusivamente a conectar tarjetas de video
3D, por lo que sólo suele haber una.
Su propia estructura impide que se utilice para todos los
propósitos, por lo que se usa como una ayuda para las
PCI.
Tema: Componentes físicos de un Computador
Tarjeta madre (Motherboard / Mainboard)
Tema: Componentes físicos de un Computador
Tarjeta madre (Motherboard / Mainboard)
Instalación de tarjetas de expansión en Computadores
personales de escritorio
Tema: Componentes físicos de un Computador
Tarjeta madre (Motherboard / Mainboard)
Instalación de tarjetas de expansión en Computadores
personales portables
Las tarjetas de expansión de los
Computadores portátiles, se
denominan tarjetas PC (o
PCMCIA) y son dispositivos, del
tamaño de una tarjeta de crédito,
que se insertan en una ranura, en
la parte lateral o posterior del
Computador.
Tema: Componentes físicos de un Computador
Tarjeta madre (Motherboard / Mainboard)
El Chipset
Es el conjunto (set) de chips que controlan funciones
especiales del computador, tales como la forma en que
interactúa el procesador con la memoria RAM o con la
memoria Caché, el control de los puertos y ranuras.
De la calidad y características del chipset dependerán:
• La obtención del máximo rendimiento del
procesador.
• La posibilidad de actualización del Computador.
• El uso de ciertas tecnologías más avanzadas para
memorias y periféricos.
Tema: Componentes físicos de un Computador
Concepto: Son cada una de líneas metálicas de los
circuitos impresos, por aquí circula todo tipo de
información, que va de un dispositivo a otro
 Función: Es el elemento responsable de establecer
una correcta interacción entre los diferentes
componentes del Computador, es por lo tanto, el
dispositivo principal de comunicación.

e) Chipset
Son microprocesadores y están situados cerca de la CPU.
Controlan el intercambio de datos entre las diferentes unidades
de la placa madre.
f) Interface IDE
Configuran las unidades de memoria.
Gobiernan el uso y prioridad en el arranque de las diferentes
unidades de memoria, es muy útil en el caso de tener que
formatear alguna unidad.
Se suele configurar para que arranque inicialmente la unidad A:
o D: con discos de arranque.
g) Fuente de alimentación.
Un Computador funciona a nivel de placa base a unos
5 voltios de corriente continua (baterías de los
portátiles). A mas voltaje las diferentes unidades se
quemarían.
Para adecuar el voltaje de 240v en c. alterna a 5v de
c. continua se colocan las fuentes de alimentación
(transformador).
Como se calientan suelen llevar un ventilador anexo.
PERIFERICOS ALMACENAMIENTO (E/S)
-magnéticos
-láser
-flash o pendrive
DISCOS MANGNÉTICOS
La estructura física de los discos magnéticos es similar en todos
ellos, con algunas pequeñas diferencias. A continuación, se
indican algunos conceptos básicos:
Caras; son las superficies superior e inferior de cada disco.
Pistas; son los círculos concéntricos en que se divide cada cara
del disco.
Sectores; son las divisiones que se hacen en cada pista; todos los sectores
de un mismo disco tienen la misma capacidad.
Cilindros; en el caso de discos duros, y puesto que estos tienen varios
discos, aparece el concepto de cilindros para designar los distintos
conjuntos de pistas situadas en la misma posición de cada disco.
MAGNÉTICOS
Discos Duros (ROM): Están formados por un conjunto
de discos apilados con un eje común; entre ellos están
situadas las cabezas de lectura-escritura de manera
que puedan leer y escribir en las dos caras de cada
disco. ( 20Gb a 1 Tb actual).
Pueden ser internos o externos.
Discos flexibles: 5 ¼ y 3 ½. Son de plástico, recubiertos
con óxidos metálicos. De esta forma es posible grabar
y transportar información. (1,44Mb) casi en desuso.
LÁSER
CD-ROM: Utiliza tecnolgia láser. (Read only memory, solo lectura). La
información en el CD se almacena en forma de pequeñas hendiduras
creadas en la superficie del disco, siguiendo una pista circular. Cada hueco
representa el número binario 1, y su ausencia representa el número 0. (700
Mb)
DVD: Igual que los CD, pero con una capacidad de almacenamiento mucho
mayor. (4,7 Gb). Como un disco DVD tiene muchas más hendiduras por
unidad de superficie grabada que un CD, la unidad lectora de DVD dispone
de un láser mas fino para poder leer con precisión los datos almacenados,
también lee CD.
8Gb de doble capa.
Blue-Ray: Mayor capacidad todavía 25 Gb. Está empezando, también de
doble capa.
Flash o pendrive
Versátiles por su fácil transporte (son diminutas) y por sus
conexiones sin necesidad de apagar o reiniciar equipo. También
llamada memoria USB por su conector.
Son baratos.
Almacenamiento digital de caracteres mediante puertas lógicas.
Actualmente hasta 256 Gb.
CONECTORES
Serie  Larga distancia. Puertos que solo transmiten un dato a la vez, por lo
que resultan lentos; suelen utilizarse para conectar dispositivos como
módems externos, ratones,…
Paralelo  Corta distancia. Pueden transferir más información que los puertos
serie, por lo que son más rápidos. Suele haber un solo puerto paralelo que se
utiliza para conectar la impresora o el escáner.
USB  Poseen una velocidad de transferencia de información muy alta.
Además, permiten conectar y desconectar los dispositivos sin necesidad de
apagar el Computador. Los puertos USB pueden alimentar electricamente a
otros dispositivos. Si son HUB conectan hasta 8 dispositivos distintos en el
mismo puerto.
Con puertos USB (impresora, escáner, ratón, cámara digital,…)
Firewire  Tienen una velocidad de transferencia similar a los USB 2, y
también permiten conectar y desconectar los dispositivos sin necesidad de
apagar el Computador. Suelen utilizarse para transferir video desde una
videocámara digital.
Infrarrojos(IrDA)  se suelen utilizar para intercambiar información con
teléfonos móviles, Computadores de bolsillo,...
PS2 de ratón y teclado clásicos.
RCA para dispositivos de sonido y video.