Estructura de un Ordenador 1. Unidad Central de Proceso (CPU) 2. Memoria Principal 3. El Bus: La comunicación entre las distintas unidades 4. La unión de todos los elementos: la placa Base

Estructura de un Ordenador

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Estructura de un Ordenador MEMORIA MASIVA

MEMORIA PRINCIPAL Datos e instrucciones

ENTRADA

SALIDA UNIDAD DE CONTROL

ALU Unidad Aritmético Lógica

PROCESADOR CENTRAL (CPU)

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Unidad Central de Proceso

• Función: realiza las operaciones más importantes, además de sincronizar el funcionamiento del resto de unidades. Es el “cerebro del ordenador”.

• Componentes: – Unidad Aritmético-Lógica (A.L.U.) – Unidad de Control (U.C.)

• Denominación: – C.P.U. – Procesador – Microprocesador (todo integrado en la misma pastilla) (ALU, UC, memoria caché, coprocesador matemático (FPU))

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Microprocesador

• Parámetros principales: – Frecuencia de reloj: es la velocidad a la que trabaja un –

microprocesador (medida en MHz o GHz). Longitud de palabra: especifica el tamaño o número de bits de los datos con los que opera la ALU.

– Memoria interna: registros, caché de prime nivel (L1) y la caché de segundo nivel (L2). Buses internos: capacidad línea de comunicación interna.

– – Repertorio de instrucciones: CISC o RISC. – Paralelismo a nivel de instrucción: posibilidad de –

simultanear la ejecución de varias instrucciones a la vez Tecnología de integración: indica la distancia mínima entre los elementos que componen un transistor.

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Microprocesador

• Compatibilidad: – Dos microprocesadores son compatibles si el software escrito para uno de ellos puede ser ejecutado en el otro. Ejemplo: la familia de microprocesdores de Intel y AMD son compatibles, no con los de PowerPC (utilizados en Macintosh).

• Rendimiento: – Velocidad con la que el procesador manipula la información. El rendimiento global viene determinado por la velocidad del reloj, la arquitectura del procesador, el tamaño de la palabra de CPU Estructura de un Ordenador

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Microprocesador •

Overclocking: – La práctica de poner a trabajar a un micro por encima de su velocidad estándar. Su éxito depende de la calidad del sistema de refrigeración que empleemos.

•

Sistema multiprocesador: – Aquel que tiene más de un procesador y éstos pueden estar trabajando en paralelo.

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Evolución de Microprocesadores Familia

Modelo 8088 8086 80286 80386 (DX, SL, SX) 80486 (SX, DX, DX/2/4)

Intel

Pentim Pentium Pro Pentium II Celeron (Mendocino) Pentium III Pentium IV K5

AMD

K6 (2, III) Duron Athlon (Thunderbird, XP)

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Memoria Principal • Función: unidad donde se almacenan los datos y los programas. Celda de memoria (bit) Palabra de memoria

Acceso a nivel de palabra Dirección de memoria = posición asociada a cada palabra

• Parámetros: – Tiempo de Acceso – Tiempo de Ciclo – Ancho de Banda Estructura de un Ordenador

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Memoria Principal

• Tipos – RAM (Random Access Memory): • • • • •

Memoria de acceso directo Memoria de lectura/ Escritura Volátil Almacena programa y datos para ejecutarse Tecnología: DRAM (DDR SDRAM o DDR)

– ROM (Read Only Memory) • Acceso Directo • Memoria de sólo lectura • Programas de encendido, carga S.O y BIOS (actualmente en una memoria flash)

– Caché • Acelera la transferencia de datos con la CPU. • Tecnología: SRAM

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Memoria

• Jerarquía de Memoria Registros CPU Capacidad

Caché Nivel 1

Tiempo de acceso

Caché Nivel 2 RAM

Precio Ancho de Banda

M. Masiva

• Memoria Virtual: Técnica de Gestión de memoria

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Buses • Bus: camino para el flujo de información entre los distintos elementos que forman el ordenador. • Transmisión: – Serie – Paralelo • Tipos según el tipo de información: – Bus de Datos: datos e instrucciones – Bus de Direcciones: dirección de memoria o periférico (n bits direccionan 2n) – Bus de Control: señales de estado y control Estructura de un Ordenador

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Buses • Tipos según el nivel de jerarquía – Buses internos – Buses de placa • Buses dependientes del equipo: (bus local, FSB) • Buses independientes del equipo: – Buses de expansión: (PCI) – Buses dedicados: (IDE o SCSI, AGP, ATA, Serial ATA) – Buses externos: (interfaz paralelo, el serie, el bus USB, Firewire/IEEE1394) Estructura de un Ordenador

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Buses Procesador

Cache

Bus local Controlador local de E/S

Memoria principal

Bus del sistema

Red

SCSI

Interfaz con el bus de expansión

Modem

Serie

Bus de expansión

Jerarquía de buses antigua Estructura de un Ordenador

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Buses

Jerarquía de buses actual Estructura de un Ordenador

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La Placa Base

• Es el elemento al que se conectan todos los demás componentes. (ATX)

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La Placa Base

• Zócalo de microprocesador: PGA: son el modelo clásico, usado en el 386 y muchos 486 ZIF: Zero Insertion Force (socket),

Slot 1 y Slot A

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La Placa Base

• Zócalos de memoria: lugar donde se conectarán los módulos (conjunto de chips) de memoria RAM Módulos SIMM y DIMM (actuales)

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La Placa Base

• Chipset: – Conjunto de chips que se encargan de controlar las funciones de los buses y los dispositivos conectados a ellos (CPU, memoria principal y caché, tarjetas, …).

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La Placa Base

• La BIOS: – Programa que se encarga de dar soporte para manejar ciertos dispositivos denominados de entrada-salida (InputOutput). Físicamente se localiza en un chip como el de la imagen.

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La Placa Base • SETUP de la BIOS: – Utilidad para configurar muchos parámetros del equipo (tipo de disco duro, la fecha y hora del sistema, etc.)

• CMOS: – Memoria donde se guardan dichos parámetros – Es de muy bajo consumo y está mantenida con una pila cuando el ordenador está desconectado.

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La Placa Base

• Slots para tarjetas de expansión (Bus de expansión): Donde se introducen las tarjetas de expansión (tarjeta de video, de sonido, de red,….) • Ejemplos: – – – –

Ranuras ISA Ranuras Vesa Local Bus (se deja de usar a partir de los Pentium) Ranuras PCI Ranura AGP (vídeo)

• Tendencia en la placas actuales a tener el mayor número posible de PCI, alguna ISA por compatibilidad con tarjetas antiguas y uso de AGP para el vídeo.

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La Placa Base

• Memoria Caché: – Memoria muy rápida que se utiliza de puente entre el microprocesador y la memoria principal o RAM.

• Tipos: – Interna o de primer nivel (L1) – Externa o de segundo nivel (L2) (Actualmente ambas integradas en la CPU)

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La Placa Base

• Conectores Externos (Puertos): – Conectores para periféricos externos como ratón, teclado, impresora

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La Placa Base

• Conectores Internos: – Conectores para dispositivos internos, como puedan ser la disquetera, el disco duro o el CDROM.

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La Placa Base Slots para tarjetas de expansión (Bus de expansión) (tarjeta de vídeo, sonido, red,…)

PCI AGP Teclado Puerto Paralelo (LPT1) Puertos Serie (COM o RS232)

Conectores externos (Puertos) (teclado, ratón, impresora,…)

Puerto para ratón PS/2 Puerto de juegos Puerto VGA USB Firewire Estructura de un Ordenador

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La Placa Base IDE/ATA original EIDE(ATA-2/Fast ATA) Conectores internos (disquetera, disco duro, CR-ROM,…)

IDE

UDMA (Ultra ATA, Ultra EIDE) S-ATA SCSI WI-FI

Tecnología inalámbrica BLUETOOTH

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La Placa Base

• En las placas base modernas es común la integración de componentes. Los más comunes son: – Controladoras de dispositivos. – Tarjeta de sonido. – Controladora de vídeo.

• Ventajas de un alto grado de integración: placas más baratas y más cómodo • Inconvenientes: no siempre son componentes de alta gama (sobre todo en tarjetas de sonido y vídeo), además de que cualquier fallo importante en la placa nos deja sin casi nada que poder aprovechar del ordenador. Estructura de un Ordenador

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