Download 4 Informática (06-05-11) Las 2 clases

Tema 4
ESTRUCTURA INTERNA DEL COMPUTADOR DIGITAL (TEMA IMPORTANTE)
Se abre la caja (torre del ordenador) para ver que componentes existen. Cuando abrimos la
caja se ven varios componentes y un lio de cables.
Fuente de alimentación
Pila
Unidades de almacenamiento
Controlador de unidades de
almacenamiento
Placa base
Reloj
Controlador de video
Microprocesador
RAM, ROM
Slot de expansión
Otros
Etc.
En el interior de la caja hay:




Fuente de alimentación es la que proporciona a partir de la red eléctrica, la energía
eléctrica que precisa el ordenador.
Existe también una pila que proporciona energía al ordenador cuando este está
apagado, la pila proporciona energía a una minuorden llamada CMOS que es una
memoria de semiconductores que es una memoria de tipo RAM ya que la CMOS
pierde su contenido si no está continuamente alimentada. CMOS contiene
información que define al ordenador (hora de sistema, día, etc.) es la unidad de
inicio del sistema operativo. El contenido de la memoria se pierde si se apaga la pila
de botón que permanentemente alimenta esta memoria.
Unidades de almacenamiento de memoria masiva (memoria secundaria) el disco duro,
la unidad de síntesis que todavía se monta en algunos equipos, la unidad de DVD.
Tarjeta grafica o de video que hace posible visualizar a través del monitor la
información. Otras tarjetas como puede ser la tarjeta de sonido, el equipo multimedia
la tarjeta de red para conectarse a una red, las controladoras de almacenamiento.
Todo esto dentro de una placa base que es uno de los elementos fundamentales del
ordenador.
La placa base controla el movimiento de datos entre el procesador y el resto de
componentes. En la placa base se coloca el procesador, los módulos de memoria RAM, la
ROM-BIOS, el reloj (que marca el tiempo de funcionamiento del procesador), el
microprocesador, las ranuras de expansión para tarjetas, etc. Normalmente se le llama
CPU.
Es un elemento muy importante en la conformación de un ordenador, ya que la elección
de la placa base indica la elección del procesador y de los demás componentes porque
todos tienen que estar en sincronía.
La placa base integra los principales componentes del ordenador permitiendo la
comunicación de unos componentes con otros para garantizar el funcionamiento del
sistema. SIMIL: la placa base actúa como un semáforo que regula el paso de información,
de datos, de instrucciones de unas unidades a otras.
En la placa base se coloca:
-
Zócalo del procesador
Ranura AGP para anclar la tarjeta grafica.
Ranuras de expansión PCI que sirven para enganchar tarjeta de sonido, de red.
Ranuras para módulos de memoria RAM
Ventilador que abajo tiene 2 chips que son el elemento principal de la placa base ya
que permite la comunicación de unos elementos con otros.
Conector desde la fuente de alimentación a la placa base
Conectores ID donde se colocan los buses que vienen desde las unidades de
almacenamiento masivas (disco duro, unidad de disco accesible, DVD) son conectores
externos (USB, conectores paralelos (ya casi han desaparecido), serie).
El procesador no se cuenta como un elemento de la placa base.
Componentes principales de la placa base:

Chip set:
 Elemento más importante de la placa base.
 Conjunto de chips que tiene como misión enlazar y gestionar los
distintos buses (hilos que conducen corriente y por los cuales fluye la
información, instrucciones y datos de unas unidades a otras).
 Controla la relación que establece entre si los distintos elementos
que forman parte de la arquitectura de un computador digital
(ordenador).
 La mayoría están formados por dos tipos de chips que se denominan
puente de enlace norte que se encarga de comunicar con los
elementos que tiene un requerimiento de velocidad mayores
(procesador, memoria RAM) y puente de enlace sur para
requerimiento menores. El puente de enlace norte se encarga de
interactuar con el bus del sistema (el que conecta al procesador, a la
memoria RAM a la unidad mayor). Se trata de interaccionar con el
bus del sistema, con la memoria principal y con el bus AGP (a través
del cual conecta con la memoria RAM, va a la ranura AGP de
expansión).El puente de enlace sur su función es interconectar
dispositivos más lentos (como los que van a dispositivos ID(canales ID
para unidades de almacenamiento masivo o canales USB))
El zócalo que es donde va conectado el procesador y que tiene una serie de contactos
para sujetar las patillas del procesador, y tiene también contactos eléctricos para que
le llegue la energía a través de la placa base al procesador.
La tarjeta grafica va a la ranura AGP, la ranura hace que conecte con el chip set de la
placa base a través de un bus AGP. El bus del sistema es la forma de enlazar a través de
la placa base el chip set (gestiona) con el procesador o con la memoria principal que es
el bus principal que tiene requerimientos mayores.
Las ranuras de memoria son donde se colocan los módulos de memoria RAM (hace
años eran de 206, después de 512 y ahora de 4Gbits de memoria RAM). En 2008 la
memoria RAM estaba en 2Gbits aproximadamente. Antes eran memorias de tipo
DDR2 y ahora de DDR3.
La memoria RAM es muy importante para el funcionamiento del ordenador y que si
deja de llegarle energía se estropea, viene en forma de módulos que se conecta en
ranuras.

ROM-BIOS del sistema
o Es una pequeña memoria en la que se almacenan los códigos básicos que
retiene el sistema para que arranque el ordenador, programa de arranque
del ordenador.
o Es una memoria de tipo ROM, solo lectura no se puede modificar.
o Una función es la ejecución de una serie de pruebas para detectar fallos o
problemas del sistema, llamado POS (comprobación automática del
encendido)



o Incorpora el programa de arranque del propio BIOS.
La C-MOS es una memoria de semiconductores que tiene que estar
permanentemente alimentada por una pila de botón, por lo que es de tipo RAM
Conectores externos los más utilizados son los USB(los conectores paralelos ya casi no
se montan), los conectores de ratón y teclado siguen en los ordenadores pero ya son
sustituidos por USB.
Los conectores internos llevan la energía de la fuente de alimentación a la placa base o
conectores ID que son las unidades de almacenamiento masivo
El procesador
Es el autentico cerebro del ordenador, es el elemento central que regula todas las acciones
en el ordenador.
El microprocesador es el concepto tecnológico del diseño en una única pastilla de silicio de la
unidad de control de la unidad aritmética, etc.
La misión del procesador es interpretar y ejecutar las instrucciones de cada programa y realizar
todas las operaciones aritméticas y lógicas que sean precisas.
Cada instrucción que realiza un ordenador pasa por la memoria principal y por el procesador.
El ritmo con el que un procesador ejecuta
las instrucciones es constante y viene
marcado por un reloj, por lo que en la
placa base hay un reloj que es un oscilador
de cuarzo (que oscila a una velocidad de 2
ó 3 GHz, muy rápido, de manera que las
oscilaciones se transmiten en forma de
señales eléctricas), lo que maneja es el
ritmo de trabajo del procesador.
El esquema es un poco antiguo, ahora las tres partes principales del procesador es:
-
-
-
-
Unidad de control: tiene como misión controlar el resto de las unidades de la CPU, se
encarga de interpretar las instrucciones del programa y desencadenar las operaciones
necesarias para la ejecución de estas instrucciones. El ordenador es una máquina, y la
función que realiza depende del programa que ejecute en cada momento.
Unidad aritmética, se encarga de todas las operaciones aritméticas necesarias así
como de las comparaciones (que son las operaciones lógicas, uso de operadores
lógicos). Ejemplo: esto and esto, el and
Banco de registros es una sección encargada de retener los datos que se están
procesando en cada momento, existen registros generales que van a registrar
resultados intermedios en el procesamiento y registros específicos de cada unidad o
de alguna. Tipos de registros:
o Contador de programas, es un registro que pertenece a la unidad de control
y contiene la dirección de memoria de la siguiente instrucción a ejecutar de
un programa.
o Registro de instrucción, pertenece a la unidad de control y contiene la
instrucción que se está ejecutando el procesador.
o Acumulador, pertenece a la unidad aritmética y almacena los resultados de
las operaciones aritméticas.
La unidad de interface del bus recibe cada una de las instrucciones de la memoria
RAM.
La unidad de búsqueda previa es una unidad donde las instrucciones de interface del
bus van, mantiene en cola las instrucciones para ir ejecutando una por una.
La unidad decodificadora la transforma en código master para que sean ejecutadas.
El procesador no es más que una diminuta pastilla de silicio en la que se ha grabado mediante
un procese de tipo foto-químico un gran número de minúsculos circuitos. Estos microcircuitos
que componen la arquitectura del procesador equivale a millones de transistores. El
procesador es una pastilla de silicio con un núcleo que esta engastado en una capsula cerámica
donde están los contactos eléctricos tanto su conexión para la placa base como par su
conexión con el zócalo de la placa base.
Estos procesadores se fabrican a partir de obleas de silicio que se cortan para obtener los
procesadores.
En la disección de un procesador se observa:
-
El núcleo dentro del núcleo del procesador en el esquema se hace referencia a dos
tipos de memoria que es la caché. La memoria caché son memorias especiales que se
encuentran en el procesador y que tienen una gran importancia en el rendimiento
general del procesador. Sus características son:
 Pequeña cantidad de memoria
 Muy rápida
 Esta incorporada en los procesadores
Su importancia es que almacenan datos e instrucciones que se prevé que serán
utilizadas a continuación en la ejecución de un programa, son los datos a los que el
procesador accede a mayor frecuencia por lo que no es necesario que el procesador
acceda a la memoria RAM cada vez que la necesite y es mucho más rápido
obtenerlas de la memoria caché. Tipos:
o Memoria caché L1, es más pequeña que la de segundo nivel por lo que es
más rápida
o Memoria caché L2 tiene mayor capacidad (4-8 MBits)
Las memorias caché aceleran la adquisición de datos por parte del procesado si el
procesador necesita un dato primero lo busca en Memoria caché L1 si no lo
encuentra lo busca en la Memoria caché L2 y si no está ahí lo busca en la memoria
principal.
El procesador trabaja a una frecuencia 3,2 GHz es porque viene marcada por un
oscilador de cuarzo, las oscilaciones se traducen a señales externas. Pero no es
equivalente a la velocidad del procesador ya que una cosa es la frecuencia de trabajo
y otra la velocidad (ya que esta depende de más cosas como la placa base, la
memeoria RAM)
-
Circuitos que conectan el procesador con las patillas de conexión.
Patillas de conexión del zócalo de la placa base
MEMORIAS
Las memorias son elementos capaces de almacenar información. Las clasificamos en:
- Memoria principal (interna o central): son pastillas de circuitos integrados, como por
ejemplo, las memorias RAM.
- Memorias secundarias (externa o auxiliar): son memorias de almacenamiento
masivo, como por ejemplo, los discos duros, dvd.
Diferencia fundamental entre memoria principal y secundaria: el contenido de la
memoria secundaria no puede ser procesado directamente por la CPU, sino que el
procesador sólo accede a contenidos almacenados en la memoria principal.
Y por eso cuando encendemos el ordenador, se producen todos los pasos que
estudiamos el otro día. Entre otras cosas, parte del sistema operativo se copia a la
memoria principal del ordenador, a la memoria RAM.
Los programas que se han almacenado en el disco duro, cuando abro un powerpoint,
lo que hago es copiar el documento desde la memoria secundaria a la memoria RAM.
Entonces, el procesador accede ahora al contenido de la memoria RAM y podemos
modificar el contenido de esta memoria RAM. Una vez que hemos creado un
documento de texto o hemos modificado una presentación o hemos procesado una
imagen y queremos guardar los cambios, tenemos que copiar los archivos de nuevo a
la memoria secundaria (disco duro). El contenido de la memoria RAM es volátil y se
pierde cuando se apaga el ordenador.
Memorias principales
Hay dos tipos:
- Memoria ROM. Read Only Memory. Memoria de solo lectura. Características:
- Tiene programas grabados por el fabricante. En realidad, las memorias ROM
son memorias EEPROM (programables y borrables electrónicamente, pero por
el fabricante).
- La ROM no se puede modificar (en principio).
- Es de acceso aleatorio.
- No es volátil.
- Memoria RAM. Random Access Memory. Memoria de acceso aleatorio. Cuanto
mayor sea la memoria RAM, mayor es la velocidad del procesamiento. Hoy en día, las
memorias RAM tienen unos 3 o 4Gb. Sus características son (examen):
- Es una memoria de acceso aleatorio. Tenemos que distinguir entre acceso
secuencial y acceso aleatorio. Un símil: una memoria de acceso secuencial
sería como un radiocassette, que para escuchar una canción habría que pasar
la cabeza de lectura del radiocassette por todas las pistas anteriores a esa
canción concreta. Traducido a un ordenador, el acceso secuencial implicaría
que el procesador tendría que pasar por todas las fracciones de memoria
previas a la información que nos interesa. Si utilizamos un símil para la
memoria de acceso aleatorio, hablaríamos de que sería un tocadiscos, donde
se puede colocar la aguja directamente en la pista que nos interesa. Entonces,
la memoria RAM y ROM son memorias de acceso aleatorio. El procesador
accede a una porción de la memoria RAM directamente sin pasar por las
anteriores.
- Permite operaciones de lectura y escritura.
- Es volátil, es decir, el contenido se pierde cuando se apaga el ordenador.
Cuando el ordenador está apagado, la memoria RAM no tiene contenido. Por
eso hay que guardar los documentos.
TARJETAS
Por ejemplo: la tarjeta de sonido, la tarjeta gráfica.
CONEXIONES DE UN ORDENADOR
En la parte trasera de un ordenador vemos el
ventilador de la fuente de alimentación, los
conectores, etc.
TIPOS DE BUSES
El chipset que está situado en la placa base, es elemento fundamental de la placa
base, y es el semáforo que controla los flujos de información de unos elementos a
otros de la placa base. El chipset se comunica con el procesador y con la memoria
principal RAM a través del bus del sistema (en el esquema, bus de la CPU). El chipset
también comunica con los distintos buses de expansión con las distintas tarjetas (con
las ranuras o slots de expansión).
Los buses son los cables por los que va la corriente y por los que fluyen las
instrucciones o los datos de unos elementos a otros del sistema.
CIRCUITOS
PLACA BASE
MEMORIA PRINCIPAL RAM
MICROPROCESADOR CPU
Bus de la CPU
CHIPSET
Bus de expansión
Bus de expansión
RANURAS DE EXPANSIÓN (SLOTS)
Buses normalizados más comunes (no le da importancia)
Los buses de expansión más comunes: ISA, EISA, …
- Buses de expansión.
- Buses de periféricos.