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El Microprocesador
Introducción
La unidad central de proceso, procesador central o CPU (Central Process Unit) constituye el
componente más importante de cualquier placa base. Es realmente el elemento principal de proceso de
información.
La CPU gestiona cada paso en el proceso de los datos. Actúa como el conductor de supervisión de los
componentes de hardware del sistema. Está unida directa o indirectamente está conectada con todos los
demás componentes de la placa principal (placa base o placa madre). El procesador está equipado con
buses de direccionamiento, de datos y de control, que le permiten llevar acabo sus tareas. Estos sistemas
de buses están configurados de forma distinta según sea la categoría del procesador.
Memoria caché
La memoria caché (también memoria buffer) es una memoria rápida que permite reducir los tiempos de
espera de las distintas informaciones almacenada en la RAM (Random Access Memory o Memoria de
Acceso Aleatorio). En efecto, la memoria principal del ordenador es más lenta que la del procesador.
Existen, sin embargo, tipos de memoria que son mucho más rápidos, pero que tienen un costo más
elevado. Los últimos modelos de computadoras poseen muchos niveles distintos de memoria caché:
La Memoria caché nivel 1 (denominada L1 Cache) se encuentra integrada directamente al procesador.
La memoria caché nivel 2 (denominada L2 Cache) se encuentra ubicada en la carcasa junto con el
procesador (en el chip). La caché nivel 2 es un intermediario entre el procesador con su caché interna y
la RAM. Se puede acceder más rápidamente que a la RAM, pero no tanto como a la caché nivel 1.
Diagrama de bloques de la CPU
Bus del sistema
Introducción
El bus viene a ser algo así como el sistema de correo de una computadora. Asume todas las tareas
relacionadas con la comunicación que van dirigidas a la placa base, desde el envío de paquetes de datos
hasta la puesta a punto, pasando por la devolución de información cuando el receptor esta ausente o se
retrasa.
El bus vincula la CPU con la placa madre o con las tarjetas de expansión hacia los periféricos. A través
de él se reproducen caracteres en el monitor o se escriben informaciones procedentes de un escáner
directamente en la memoria de trabajo, esquivando la CPU.
El bus puede, por ejemplo, abastecer una tarjeta de audio con datos en forma de música desde la
memoria de trabajo, liberando al procesador de esa tarea. Asimismo se encarga de interrumpir sus
operaciones si el sistema registra algún error, ya sea que un sector de la memoria no pueda leerse
correctamente o que la impresora, que como no también opera bajo su dirección, se haya quedado sin
papel. En pocas palabras, el bus es el elemento responsable de la correcta interacción entre los diferentes
componentes de la computadora. Es, por tanto, su dispositivo central de comunicación.
De de la capacidad operativa del bus dependerá en buena medida el rendimiento general de la máquina.
Los componentes del bus
Un bus esta compuesto ni más ni menos que de conductos. En efecto, buena parte de las conexiones de la CPU
no son sino conductos del bus. Si se exceptúan algunas funciones adicionales, estos conductos constituyen la
única vía de contacto del procesador con el mundo exterior.
A través de las mencionadas vías, la CPU puede acceder a la memoria de trabajo para interpretar las instrucciones
de un programa ejecutable o para leer, modificar o trasladar los datos ahí ubicados. Los conductos especialmente
destinados al transporte de datos reciben el nombre de buses de datos.
No basta con que el procesador escriba en el bus de datos sus informaciones cualquiera que sea su formato, es
necesario también que establezca cual va a ser el destino de los mismos. Esta operación se lleva a cabo a través de
otro grupo de conductos conocido como el bus de direcciones.
A los dos mencionados ha de añadirse el llamado bus de sistema o bus de control. Su participación es necesaria
porque al bus se hallan conectados otros dispositivos, aparte de la CPU y la memoria.
Bus del Sistema
Placa base
La "placa base" (mainboard), o "placa madre" (motherboard), es el elemento principal de todo ordenador, en el
que se encuentran o al que se conectan todos los demás aparatos y dispositivos.
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el microprocesador, "pinchado" en un elemento llamado zócalo;
la memoria, generalmente en forma de módulos;
los slots o ranuras de expansión donde se conectan las tarjetas;
diversos chips de control, entre ellos la BIOS.
Slots de expansión
Son unas ranuras de plástico con conectores eléctricos (slots) donde se introducen las tarjetas de expansión
(tarjeta de vídeo, de sonido, de red...). Según la tecnología en que se basen presentan un aspecto externo
diferente, con diferente tamaño y a veces incluso en distinto color.
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Ranuras ISA: son las más veteranas, un legado de los primeros tiempos del PC.
Ranuras Vesa Local Bus: un modelo de efímera vida: se empezó a usar en los 486 y se dejó de usar en
los primeros tiempos del Pentium.
Ranuras PCI: el estándar actual. Pueden dar hasta 132 MB/s a 33 MHz, lo que es suficiente para casi
todo, excepto quizá para las nuevas tarjetas de vídeo. Miden unos 8,5 cm y generalmente son blancas.
Ranuras AGP: ya que se dedica exclusivamente a conectar tarjetas de vídeo, por lo que sólo suele
haber una;
Ranura PCI expres: se utilizan para conectar las nuevas tarjetas aceleradoras graficas.
Las placas actuales tienden a tener más conectores PCI, por motivos de compatibilidad con tarjetas antiguas
algún AGP para el vídeo. Y ranuras PCI-E
Chipset de control
El "chipset" es el conjunto (set) de chips que se encargan de controlar determinadas funciones del ordenador,
como la forma en que interacciona el microprocesador con la memoria o la caché, o el control de puertos PCI,
AGP, USB...
Antiguamente estas funciones eran relativamente sencillas de realizar, por lo que el chipset era el último
elemento al que se concedía importancia a la hora de comprar una placa base, si es que alguien se molestaba
siquiera en informarse sobre la naturaleza del mismo. Sin embargo, la llegada de micros más complejos como
los Pentium o los K6, además de nuevas tecnologías en memorias y caché, le ha hecho cobrar protagonismo, en
ocasiones incluso exagerado. Debido a lo anterior, se puede decir que el chipset de un 486 o inferior no es de
mayor importancia (dentro de un límite razonable), pero en los equipos actuales es de suma importancia para el
rendimiento.
Tarjeta de expansión
Las tarjetas de expansión son dispositivos con diversos circuitos integrados, y controladores que, insertadas en
sus correspondientes ranuras. Muchos de los componentes que vienen en forma de tarjeta y se encuentran
integrados en el chipset, por lo tanto el agregar una tarjeta sirven para ampliar las capacidades o mejorar un
componente. Es necesario saber los pasos para colocar una tarjeta de expansión: conocer el tipo de interfaz
(que ranura tiene), verificar disponibilidad, tener el equipo totalmente desconectado (se pueden quemar muy
fácilmente), y poseer los driver adecuados para su funcionamiento en el sistema operativo que este instalado.
Tarjeta de sonido
Una tarjeta de sonido o placa de sonido es una tarjeta de expansión para computadoras que permite la
entrada y salida de audio
Las operaciones básicas que permiten las tarjetas de sonido convencionales son:
• Grabación: La señal acústica procedente de un micrófono u otras fuentes se introduce en la
tarjeta por los conectores. Esta señal se transforma convenientemente y se envía al computador.
• Reproducción: La información de onda digital existente en la máquina se envía a la tarjeta. Tras
cierto procesado se expulsa por los conectores de salida para ser interpretada por un altavoz u
otro dispositivo.
• Síntesis: El sonido también se puede codificar mediante representaciones simbólicas de sus
características (tono, timbre, duración...), por ejemplo con el formato MIDI.
•
ADC (Conversor analógico-digital) Se encarga de transformar la señal de sonido analógica en
su equivalente digital. Esto se lleva a cabo mediante tres fases: muestreo, cuantificación y
codificación. Como resultado se obtiene una secuencia de valores binarios que representan el
nivel de tensión en un momento concreto.
•
DAC (Conversor digital-analógico) Su misión es reconstruir una señal analógica a partir de su
versión digital. Para ello el circuito genera un nivel de tensión de salida de acuerdo con los
valores que recibe, y lo mantiene hasta que llega el siguiente. En consecuencia se produce una
señal escalonada, pero con la suficiente frecuencia de muestreo puede reproducir fielmente la
original.
Tarjetas Gráficas
Una tarjeta gráfica o de vídeo, también conocidas como placa, es una tarjeta de expansión para una
computadora, encargada de procesar los datos provenientes de la CPU y transformarlos en información
comprensible y representable en un dispositivo de salida, como un monitor.
Componentes: GPU, Memoria de vídeo, RAMDAC, Salidas, Interfaces con la placa base, Dispositivos
refrigerantes, Alimentación
La GPU (Graphics Processing Unit), que significa Unidad de Procesado de Gráficos: es un procesador
dedicado al procesamiento de gráficos.
• En el mercado de las tarjetas gráficas hay que distinguir dos tipos de fabricantes:
• De chips: generan exclusivamente la GPU. Los dos más importantes son:
– ATI
– NVIDIA
• De tarjetas: integran los chips adquiridos de los anteriores con el resto de la tarjeta, de diseño propio.
De ahí que tarjetas con el mismo chip den resultados diferentes según la marca.
Driver
Son un programa informático que permite al sistema operativo interactuar con un periférico, haciendo
una abstracción del hardware y proporcionando una interfaz -posiblemente estandarizada- para usarlo.
Se puede esquematizar como un manual de instrucciones que le indica al sistema operativo, cómo debe
controlar y comunicarse con un dispositivo en particular. Por tanto, es una pieza esencial, sin la cual no
se podría usar el hardware
Aplicaciones S
o
f
S.O
t
w
Driver
a
r
e
Hardware
Todo el hardware necesita de un driver, de algunos es necesario instalarlo manualmente y otros los
instala el sistema operativo. Podemos determinar que driver necesitamos accediendo al administrador de
hardware del equipo (en Windows) o por medio de un software como por ejemplo el Everest o el aida32