Hardware y software

• Hardware: dispositivos físicos.

• Cada vez más rápido y con mayor capacidad de

procesamiento y almacenamiento.

• Software: instrucciones que dirigen el

funcionamiento de los dispositivos físicos.

• Surgen nuevas aplicaciones que aprovechan mejor

el hardware o lo hacen de forma distinta.

Arquitectura básica• CPU (central processing unit o Unidad central

de proceso) o microprocesador que interpreta

las instrucciones y procesa los datos

• Memorias que almacenan las instrucciones,

los datos y los resultados.

• Periféricos de entrada y salida, permiten

interactuar con el usuario.

• Dispositivos de almacenamiento, en los que

se guardan los datos de forma permanente.

• Buses, por los que circula la información y que

interconectan los dispositivos

La placa base• El componente más determinante.

• Contiene:

• Un conjunto de chips: chipset, "tarjeta" gráfica

integrada, tarjeta de sonido…

• Ranuras (slots) y zócalos para conectar más

componentes: microprocesador, tarjetas de

expansión, fuente de alimentación...

• Buses o pistas para interconectar todos los

dispositivos.

El chipset

• Gestiona las comunicaciones del

microprocesador con el resto de

componentes.

• Se puede comparar con la médula espinal

• Puente norte (Northbridge)

• Puente sur (Southbridge)

Northbridge

Southbridge

Ejemplos de chipset Intel

Ejemplos de chipset Intel

Ejemplos de chipset Intel

Ejemplos de chipset AMD

El chipset• No incluye todos los circuitos integrados

• Los demás chips realizan funciones

especificas como red, sonido...

El microprocesador

El microprocesador

• El cerebro del ordenador.

• Es la auténtica CPU (unidad central de

proceso).

• Consta de:

• Unidad de control (UC)

• Unidad aritmético lógica (ALU)

• Registros

Funcionamiento del microprocesador

• La Unidad de control (UC) recibe una

instrucción (número binario) de la memoria

principal (la RAM, que ya veremos).

• La UC decodifica la instrucción, que, por

ejemplo, resulta ser la suma de dos números

que están guardados en memoria.

• La UC transfiere esos números a los registros,

pequeñas memorias muy rápidas incluidas

dentro del microprocesador.

Funcionamiento del microprocesador

• La UC ordena a la Unidad aritmético lógica

(ALU) que realice la suma de los números, y le

dice dónde están en los registros.

• La ALU realiza la operación y devuelve el

resultado en una celda del registro, avisando

a la ALU de dónde está el resultado.

• La UC almacena el resultado en la memoria

principal y espera una nueva instrucción.

Funcionamiento del microprocesador

• Cada una de estas fases se realiza en uno o

varios ciclos de CPU.

• La duración de estos ciclos viene

determinada por la frecuencia de reloj.

• El microprocesador se conecta a un circuito

de la placa capaz de generar pulsos a un ritmo

constante, de modo que genera varios ciclos

(o pulsos) en un segundo.

Funcionamiento del microprocesador

• Si el reloj genera un pulso en un segundo, se

dice que la velocidad del microprocesador es

1 hertzio.

• Los procesadores actuales trabajan a

velocidades máximas de unos 4Ghz, que

serían 4.000.000.000 pulsos en un segundo.

• Se recurre a procesadores de varios núcleos

para poder trabajar a menores velocidades

con mayor rendimiento (core 2 duo, quad…)

El microprocesador

• Se conecta en el “socket” de la placa base.

• El socket implica el tipo de procesador(es) que

soporta la placa.

• Encima se coloca un disipador, y un ventilador.

Socket

El microprocesador

Socket

El microprocesador

Para ver un resumen de la evolución de los

microprocesadores, y ver los modelos actuales, consulta la

página de Intel y la de AMD, pero también le puedes echar

un vistazo antes a la wikipedia:

http://es.wikipedia.org/wiki/Microprocesador

Actividades

Realiza un estudio de 4 procesadores actuales (2

AMD y 2 Intel) y realiza un documento de texto

(word, writer) con la siguiente información de

cada uno de ellos: Nombre completo, número de

núcleos, velocidad de reloj, socket y precio.

Ahora busca una placa base compatible con cada

uno de ellos, y justifica dicha compatibilidad.

Actividades

Crea una línea de tiempo en timerime sobre la

evolución de los procesadores Intel y AMD en los

últimos 10 años.

Los conectores de la placa base

Permiten “enchufar” algunos elementos.

Northbridge

Southbridge

Socket

Botones y leds de la caja

SATA (discos duros)

Cables IDE o ATA (cd, discos duros…)

Fuente de alimentación

Disquetera

Las ranuras de expansiónSirven para conectar tarjetas de expansión que

permitan mejorar el ordenador

Memoria RAM

PCI-Express x1

PCI

PCI-Express x16

Las ranuras de expansión

• ISA, en desuso, sustituido por PCI

• PCI, tarjetas de sonido, de red… excepto

gráficas.

• AGP para tarjetas gráficas, en desuso,

sustituido por PCI-Express

• PCI-Express, para tarjetas gráficas.

ISA

• ISA, Industry Standard Architecture.

• El ancho de banda máximo del bus ISA de 16

bits es de 16 Mbytes/segundo.

PCI

• PCI, Peripheral Component Interconnect .

• Ancho de bus de 32 bits o 64 bits

• Tasa de transferencia máxima de 133 o 266

MB/segundo respectivamente.

AGP

• AGP, Accelerated Graphics Port.

• AGP 8X: tasa de transferencia de 2 GB/s

• Exclusivamente para tarjetas gráficas, y sólo

puede haber una ranura en la placa base.

AGP

AGP

PCI- Express

• Principalmente para tarjetas gráficas, aunque

se quiere que sustituya a las PCI

• X1, 512 MB/s sustitutas de las PCI

• X4, 1 GB/s

• X8, 2 GB/s

• x16, 4 GB/s. para las tarjetas gráficas.

• x32, 8 GB/s

PCI- Express

PCI-Express x4

PCI-Express x1 PCI-Express x16

PCI

Memorias

• RAM

• Caché

• Virtual

• ROM-BIOS

• RAM CMOS

Memoria RAM

• Almacena instrucciones y datos para que los

procese la CPU.

• Es de acceso aleatorio (Random Access)

• A ella llegan tres tipos de buses

• Datos

• Direcciones

• Control

Memoria RAM

� ¿Dónde?

� Se conecta en las ranuras DIMM de la placa base

� ¿Cuánta?

� Varios gigas, 2 – 4 GB

� ¿Cómo es de rápida?

� Mucho más que el disco duro, aunque es la más

lenta de las memorias que veremos.

Tipos de RAM• SDR SDRAM

• “dinámica de acceso síncrono de tasa de datos

simple”.

• DIMM de 168 contactos.

• Hasta el pentium III.

• DDR SDRAM

• “doble tasa de transferencia de datos”

• Envía los datos dos veces por cada ciclo de reloj.

• Trabaja al doble de velocidad del bus del sistema

• DIMM de 184 contactos

Tipos de RAM• DDR2 SDRAM

• Durante cada ciclo de reloj se realicen cuatro

transferencias.

• Módulos DIMM de 240 contactos.

• DDR3 SDRAM

• Transferencias de datos ocho veces mas rápido

• Módulos de hasta 16 GB

• Módulos DIMM de 240 contactos.

Doble canal• Acceso simultáneo a dos módulos distintos

de memoria

• Bloques de 128 bits, en lugar de los 64 bits

• Se consigue mediante un segundo

controlador de memoria en el puente norte.

• Se debe tener dos módulos de memoria de la

misma capacidad, velocidad y tipo DDR,

DDR2 o DDR3

Memoria virtual

• Uso del disco duro como si fuera una RAM

• Windows: archivo de paginación

• Linux: partición SWAP

Memoria Caché

• Almacena instrucciones y datos que acaba o

va a utilizar el microprocesador.

• ¿Dónde?

• En el propio microprocesador

• L1 y L2, primer y segundo nivel.

• ¿Cuánta?

• Del orden de MB

• ¿Velocidad?

• Mucho más rápida que la RAM. La L1 aún más.

ROM – BIOS y RAM CMOS

• De sólo lectura

• Almacena la BIOS

• En la RAM CMOS se guarda la información de

la configuración de la BIOS.

• Al arrancar se compara el resultado del

chequeo con el almacenado.

• La RAM CMOS lleva una pila para que no se

borre la información de la BIOS y la fecha.