Download 4 Informática (06-05-11) Las 2 clases
Document related concepts
no text concepts found
Transcript
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.