viernes, 30 de agosto de 2013

Clasificación del hardware

Microcontrolador Motorola 68HC11 y chips de soporte que podrían constituir el hardware de un equipo electrónico industrial.Una de las formas de clasificar el hardware es en dos categorías: por un lado, el "básico", que abarca el conjunto de componentes indispensables necesarios para otorgar la funcionalidad mínima a una computadora; y por otro lado, el hardware "complementario", que, como su nombre indica, es el utilizado para realizar funciones específicas (más allá de las básicas), no estrictamente necesarias para el funcionamiento de la computadora. Así es que: un medio de entrada de datos, la unidad central de procesamiento (C.P.U.), la memoria RAM, un medio de salida de datos y un medio de almacenamiento constituyen el "hardware básico". Los medios de entrada y salida de datos estrictamente indispensables dependen de la aplicación: desde el punto de vista de un usuario común, se debería disponer, al menos, de un teclado y un monitor para entrada y salida de información, respectivamente; pero ello no implica que no pueda haber una computadora (por ejemplo controlando un proceso) en la que no sea necesario teclado ni monitor; bien puede ingresar información y sacar sus datos procesados, por ejemplo, a través de una placa de adquisición/salida de datos. Las computadoras son aparatos electrónicos capaces de interpretar y ejecutar instrucciones programadas y almacenadas en su memoria; consisten básicamente en operaciones aritmético-lógicas y de entrada/salida.[9] Se reciben las entradas (datos), se las procesa y almacena (procesamiento), y finalmente se producen las salidas (resultados del procesamiento). Por ende todo sistema informático tiene, al menos, componentes y dispositivos hardware dedicados a alguna de las funciones antedichas;[10] a saber: 1.Procesamiento: Unidad Central de Proceso o CPU 2.Almacenamiento: Memorias 3.Entrada: Periféricos de entrada (E) 4.Salida: Periféricos de salida (S) 5.Entrada/Salida: Periféricos mixtos (E/S) Desde un punto de vista básico y general, un dispositivo de entrada es el que provee el medio para permitir el ingreso de información, datos y programas (lectura); un dispositivo de salida brinda el medio para registrar la información y datos de salida (escritura); la memoria otorga la capacidad de almacenamiento, temporal o permanente (almacenamiento); y la CPU provee la capacidad de cálculo y procesamiento de la información ingresada (transformación).[11] Un periférico mixto es aquél que puede cumplir funciones tanto de entrada como de salida; el ejemplo más típico es el disco rígido (ya que en él se lee y se graba información y datos). Unidad central de procesamientoArtículo principal: CPU. Microprocesador de 64 bits doble núcleo, el AMD Athlon 64 X2 3600.La CPU, siglas en inglés de Unidad Central de Procesamiento, es el componente fundamental del computador, encargado de interpretar y ejecutar instrucciones y de procesar datos.[12] En los computadores modernos, la función de la CPU la realiza uno o más microprocesadores. Se conoce como microprocesador a una CPU que es manufacturada como un único circuito integrado. Un servidor de red o una máquina de cálculo de alto rendimiento (supercomputación), puede tener varios, incluso miles de microprocesadores trabajando simultáneamente o en paralelo (multiprocesamiento); en este caso, todo ese conjunto conforma la CPU de la máquina. Las unidades centrales de proceso (CPU) en la forma de un único microprocesador no sólo están presentes en las computadoras personales (PC), sino también en otros tipos de dispositivos que incorporan una cierta capacidad de proceso o "inteligencia electrónica", como pueden ser: controladores de procesos industriales, televisores, automóviles, calculadores, aviones, teléfonos móviles, electrodomésticos, juguetes y muchos más. Actualmente los diseñadores y fabricantes más populares de microprocesadores de PC son Intel y AMD; y para el mercado de dispositivos móviles y de bajo consumo, los principales son Samsung, Qualcomm y Texas Instruments. Placa base de una computadora, formato µATX. Placa base del teléfono móvil Samsung Galaxy Spica, se pueden distinguir varios "System-on-a-Chip" soldados en ellaEl microprocesador se monta en la llamada placa base, sobre un zócalo conocido como zócalo de CPU, que permite las conexiones eléctricas entre los circuitos de la placa y el procesador. Sobre el procesador ajustado a la placa base se fija un disipador térmico de un material con elevada conductividad térmica, que por lo general es de aluminio, y en algunos casos de cobre. Éste es indispensable en los microprocesadores que consumen bastante energía, la cual, en gran parte, es emitida en forma de calor: en algunos casos pueden consumir tanta energía como una lámpara incandescente (de 40 a 130 vatios). Adicionalmente, sobre el disipador se acopla uno o dos ventiladores (raramente más), destinados a forzar la circulación de aire para extraer más rápidamente el calor acumulado por el disipador y originado en el microprocesador. Complementariamente, para evitar daños por efectos térmicos, también se suelen instalar sensores de temperatura del microprocesador y sensores de revoluciones del ventilador, así como sistemas automáticos que controlan la cantidad de revoluciones por unidad de tiempo de estos últimos. La gran mayoría de los circuitos electrónicos e integrados que componen el hardware del computador van montados en la placa madre. La placa base, también conocida como placa madre o con el anglicismo board,[13] es un gran circuito impreso sobre el que se suelda el chipset, las ranuras de expansión (slots), los zócalos, conectores, diversos integrados, etc. Es el soporte fundamental que aloja y comunica a todos los demás componentes: Procesador, módulos de memoria RAM, tarjetas gráficas, tarjetas de expansión, periféricos de entrada y salida. Para comunicar esos componentes, la placa base posee una serie de buses mediante los cuales se trasmiten los datos dentro y hacia afuera del sistema. La tendencia de integración ha hecho que la placa base se convierta en un elemento que incluye a la mayoría de las funciones básicas (vídeo, audio, red, puertos de varios tipos), funciones que antes se realizaban con tarjetas de expansión. Aunque ello no excluye la capacidad de instalar otras tarjetas adicionales específicas, tales como capturadoras de vídeo, tarjetas de adquisición de datos, etc. También, la tendencia en los últimos años es eliminar elementos separados en la placa base e integrarlos al microprocesador. En ese sentido actualmente se encuentran sistemas denominados System on a Chip que consiste en un único circuito integrado que integra varios módulos electrónicos en su interior, tales como un procesador, un controlador de memoria, una GPU, Wi-Fi, Bluetooth, etc. La mejora más notable en esto está en la reducción de tamaño frente a igual funcionalidad con módulos electrónicos separados. La figura muestra una aplicación típica, en la placa principal de un teléfono móvil. Memoria RAM Módulos de memoria RAM instalados.Artículo principal: Memoria RAM. Del inglés Random Access Memory, literalmente significa "memoria de acceso aleatorio". El término tiene relación con la característica de presentar iguales tiempos de acceso a cualquiera de sus posiciones (ya sea para lectura o para escritura). Esta particularidad también se conoce como "acceso directo", en contraposición al Acceso secuencial. La RAM es la memoria utilizada en una computadora para el almacenamiento transitorio y de trabajo (no masivo). En la RAM se almacena temporalmente la información, datos y programas que la Unidad de Procesamiento (CPU) lee, procesa y ejecuta. La memoria RAM es conocida como Memoria principal de la computadora, también como "Central o de Trabajo"; [14] a diferencia de las llamadas memorias auxiliares, secundarias o de almacenamiento masivo (como discos duros, unidades de estado sólido, cintas magnéticas u otras memorias). Las memorias RAM son, comúnmente, volátiles; lo cual significa que pierden rápidamente su contenido al interrumpir su alimentación eléctrica. Las más comunes y utilizadas como memoria central son "dinámicas" (DRAM), lo cual significa que tienden a perder sus datos almacenados en breve tiempo (por descarga, aún estando con alimentación eléctrica), por ello necesitan un circuito electrónico específico que se encarga de proveerle el llamado "refresco" (de energía) para mantener su información. La memoria RAM de un computador se provee de fábrica e instala en lo que se conoce como “módulos”. Ellos albergan varios circuitos integrados de memoria DRAM que, conjuntamente, conforman toda la memoria principal. Memoria RAM dinámicaEs la presentación más común en computadores modernos (computador personal, servidor); son tarjetas de circuito impreso que tienen soldados circuitos integrados de memoria por una o ambas caras, además de otros elementos, tales como resistores y condensadores. Esta tarjeta posee una serie de contactos metálicos (con un recubrimiento de oro) que permite hacer la conexión eléctrica con el bus de memoria del controlador de memoria en la placa base. Los integrados son de tipo DRAM, memoria denominada "dinámica", en la cual las celdas de memoria son muy sencillas (un transistor y un condensador), permitiendo la fabricación de memorias con gran capacidad (algunos cientos de Megabytes) a un costo relativamente bajo. Las posiciones de memoria o celdas, están organizadas en matrices y almacenan cada una un bit. Para acceder a ellas se han ideado varios métodos y protocolos cada uno mejorado con el objetivo de acceder a las celdas requeridas de la manera más eficiente posible. Memorias RAM con tecnologías usadas en la actualidad.Entre las tecnologías recientes para integrados de memoria DRAM usados en los módulos RAM se encuentran: SDR SDRAM: Memoria con un ciclo sencillo de acceso por ciclo de reloj. Actualmente en desuso, fue popular en los equipos basados en el Pentium III y los primeros Pentium 4. DDR SDRAM: Memoria con un ciclo doble y acceso anticipado a dos posiciones de memoria consecutivas. Fue popular en equipos basados en los procesadores Pentium 4 y Athlon 64. DDR2 SDRAM: Memoria con un ciclo doble y acceso anticipado a cuatro posiciones de memoria consecutivas. DDR3 SDRAM: Memoria con un ciclo doble y acceso anticipado a ocho posiciones de memoria consecutivas. Es el tipo de memoria más actual, está reemplazando rápidamente a su predecesora, la DDR2. Los estándares JEDEC, establecen las características eléctricas y las físicas de los módulos, incluyendo las dimensiones del circuito impreso. Los estándares usados actualmente son: DIMM Con presentaciones de 168 pines (usadas con SDR y otras tecnologías antiguas), 184 pines (usadas con DDR y el obsoleto SIMM) y 240 (para las tecnologías de memoria DDR2 y DDR3). SO-DIMM Para computadores portátiles, es una miniaturización de la versión DIMM en cada tecnología. Existen de 144 pines (usadas con SDR), 200 pines (usadas con DDR y DDR2) y 240 pines (para DDR3). Memorias RAM especialesHay memorias RAM con características que las hacen particulares, y que normalmente no se utilizan como memoria central de la computadora; entre ellas se puede mencionar: SRAM: Siglas de Static Random Access Memory. Es un tipo de memoria más rápida que la DRAM (Dynamic RAM). El término "estática" deriva del hecho que no necesita el refresco de sus datos. Si bien esta RAM no requiere circuito de refresco, ocupa más espacio y utiliza más energía que la DRAM. Este tipo de memoria, debido a su alta velocidad, es usada como memoria caché. NVRAM: Siglas de Non-Volatile Random Access Memory. Memoria RAM no volátil (mantiene la información en ausencia de alimentación eléctrica). Hoy en día, la mayoría de memorias NVRAM son memorias flash, muy usadas para teléfonos móviles y reproductores portátiles de MP3. VRAM: Siglas de Video Random Access Memory. Es un tipo de memoria RAM que se utiliza en las tarjetas gráficas del computador. La característica particular de esta clase de memoria es que es accesible de forma simultánea por dos dispositivos. Así, es posible que la CPU grabe información en ella, al tiempo que se leen los datos que serán visualizados en el Monitor de computadora. De las anteriores a su vez, hay otros subtipos más. PeriféricosArtículo principal: Periféricos. Se entiende por periférico a las unidades o dispositivos que permiten a la computadora comunicarse con el exterior, esto es, tanto ingresar como exteriorizar información y datos.[10] Los periféricos son los que permiten realizar las operaciones conocidas como de entrada/salida (E/S).[11] Aunque son estrictamente considerados “accesorios” o no esenciales, muchos de ellos son fundamentales para el funcionamiento adecuado de la computadora moderna; por ejemplo, el teclado, el disco duro y el monitor son elementos actualmente imprescindibles; pero no lo son un escáner o un plóter. Para ilustrar este punto: en los años 80, muchas de las primeras computadoras personales no utilizaban disco duro ni mouse (o ratón), tenían sólo una o dos disqueteras, el teclado y el monitor como únicos periféricos. Dispositivos de entrada de información (E) Teclado para PC inalámbrico. Ratón (Mouse) común alámbrico.De esta categoría son aquellos que permiten el ingreso de información, en general desde alguna fuente externa o por parte del usuario. Los dispositivos de entrada proveen el medio fundamental para transferir hacia la computadora (más propiamente al procesador) información desde alguna fuente, sea local o remota. También permiten cumplir la esencial tarea de leer y cargar en memoria el sistema operativo y las aplicaciones o programas informáticos, los que a su vez ponen operativa la computadora y hacen posible realizar las más diversas tareas.[11] Entre los periféricos de entrada se puede mencionar:[10] teclado, mouse o ratón, escáner, micrófono, cámara web , lectores ópticos de código de barras, Joystick, lectora de CD, DVD o BluRay (sólo lectoras), placas de adquisición/conversión de datos, etc. Pueden considerarse como imprescindibles para el funcionamiento, (de manera como hoy se concibe la informática) al teclado, al ratón y algún dispositivo lector de discos; ya que tan sólo con ellos el hardware puede ponerse operativo para un usuario. Los otros son más bien accesorios, aunque en la actualidad pueden resultar de tanta necesidad que son considerados parte esencial de todo el sistema. Impresora de inyección de tinta.Dispositivos de salida de información (S)Son aquellos que permiten emitir o dar salida a la información resultante de las operaciones realizadas por la CPU (procesamiento). Los dispositivos de salida aportan el medio fundamental para exteriorizar y comunicar la información y datos procesados; ya sea al usuario o bien a otra fuente externa, local o remota.[11] Los dispositivos más comunes de este grupo son los monitores clásicos (no de pantalla táctil), las impresoras, y los altavoces.[10] Entre los periféricos de salida puede considerarse como imprescindible para el funcionamiento del sistema, al monitor. Otros, aunque accesorios, son sumamente necesarios para un usuario que opere un computador moderno. Dispositivos mixtos (E/S de información) Piezas de un Disco duro.Son aquellos dispositivos que pueden operar de ambas formas: tanto de entrada como de salida.[11] Típicamente, se puede mencionar como periféricos mixtos o de Entrada/Salida a: discos rígidos, disquetes, unidades de cinta magnética, lecto-grabadoras de CD/DVD, discos ZIP, etc. También entran en este rango, con sutil diferencia, otras unidades, tales como: Tarjetas de Memoria flash o unidad de estado sólido, tarjetas de red, módems, tarjetas de captura/salida de vídeo, etc.[10] Si bien se puede clasificar al pendrive (lápiz de memoria), memoria flash o memoria USB o unidades de estado sólido en la categoría de memorias, normalmente se los utiliza como dispositivos de almacenamiento masivo; siendo todos de categoría Entrada/Salida.[15] Los dispositivos de almacenamiento masivo[10] también son conocidos como "Memorias Secundarias o Auxiliares". Entre ellos, sin duda, el disco duro ocupa un lugar especial, ya que es el de mayor importancia en la actualidad, en el que se aloja el sistema operativo, todas las aplicaciones, utilitarios, etc. que utiliza el usuario; además de tener la suficiente capacidad para albergar información y datos en grandes volúmenes por tiempo prácticamente indefinido. Los servidores Web, de correo electrónico y de redes con bases de datos, utilizan discos rígidos de grandes capacidades y con una tecnología que les permite trabajar a altas velocidades como SCSI incluyendo también, normalmente, capacidad de redundancia de datos RAID; incluso utilizan tecnologías híbridas: disco rígido y unidad de estado sólido, lo que incrementa notablemente su eficiencia. Las interfaces actuales más usadas en discos duros son: IDE, SATA, SCSI y SAS; y en las unidades de estado sólido son SATA y PCI-Express ya que necesitan grandes anchos de banda. La pantalla táctil (no el monitor clásico) es un dispositivo que se considera mixto, ya que además de mostrar información y datos (salida) puede actuar como un dispositivo de entrada, reemplazando, por ejemplo, a algunas funciones del ratón o del teclado. Hardware gráfico GPU de Nvidia GeForce.Artículo principal: Tarjeta gráfica. El hardware gráfico lo constituyen básicamente las tarjetas gráficas. Dichos componentes disponen de su propia memoria y unidad de procesamiento, esta última llamada unidad de procesamiento gráfico (o GPU, siglas en inglés de Graphics Processing Unit). El objetivo básico de la GPU es realizar los cálculos asociados a operaciones gráficas, fundamentalmente en coma flotante, [16] liberando así al procesador principal (CPU) de esa costosa tarea (en tiempo) para que éste pueda efectuar otras funciones en forma más eficiente. Antes de esas tarjetas de vídeo con aceleradores por hardware, era el procesador principal el encargado de construir la imagen mientras la sección de vídeo (sea tarjeta o de la placa base) era simplemente un traductor de las señales binarias a las señales requeridas por el monitor; y buena parte de la memoria principal (RAM) de la computadora también era utilizada para estos fines. Dentro de ésta categoría no se deben omitir los sistemas gráficos integrados (IGP), presentes mayoritariamente en equipos portátiles o en equipos prefabricados (OEM), los cuales generalmente, a diferencia de las tarjetas gráficas, no disponen de una memoria dedicada, utilizando para su función la memoria principal del sistema. La tendencia en los últimos años es integrar los sistemas gráficos dentro del propio procesador central. Los procesadores gráficos integrados (IGP) generalmente son de un rendimiento y consumo notablemente más bajo que las GPU de las tarjetas gráficas dedicadas, no obstante, son más que suficiente para cubrir las necesidades de la mayoría de los usuarios de un PC. Actualmente se están empezando a utilizar las tarjetas gráficas con propósitos no exclusivamente gráficos, ya que en potencia de cálculo la GPU es superior, más rápida y eficiente que el procesador para operaciones en coma flotante, por ello se está tratando de aprovecharla para propósitos generales, al concepto, relativamente reciente, se le denomina GPGPU (General-Purpose Computing on Graphics Processing Units). La Ley de Moore establece que cada 18 a 24 meses la cantidad de transistores que puede contener un circuito integrado se logra duplicar; en el caso de los GPU esta tendencia es bastante más notable, duplicando, o aún más, lo indicado en la ley de Moore.[17] Desde la década de 1990, la evolución en el procesamiento gráfico ha tenido un crecimiento vertiginoso; las actuales animaciones por computadoras y videojuegos eran impensables veinte años atrás. Tarjetas Gráficas: montaje de un pc - Parte 1/2 . CLASE Nº 1 Historia de las PC (Computadoras Personales) La computadora digital moderna es en gran medida un conjunto de interruptores electrónicos que se utilizan para representar y controlar el recorrido de los datos denominados bits (dígitos binarios). Representación gráfica de los dígitos binarios El desarrollo del transistor fue uno de los inventos más importantes para la revolución de las computadoras personales. El transistor fue inventado en 1948 en los laboratorios Bell. Funciona como un interruptor de estado sólido y sustituyó a la tecnología de tubos de vacío, que era mucho menos adaptable. La conversión a transistores provocó la tendencia hacia la miniaturización, que continúa hoy en día. En 1959, los ingenieros de Texas Instruments inventaron el circuito integrado o chip, un semiconductor que contiene más de un transistor sobre la misma base y que conecta los componentes sin necesidad de cables. El primer CI tenía seis transistores. Para dar una idea, en comparación, el microprocesador Pentium Pro de Intel, que se usa en muchos de los sistemas actuales, tiene mas de 5.5 millones de transistores, y la memoria caché de algunos de estos procesadores contiene hasta 32 millones de transistores adicionales. Hoy son muchos los chips que tienen transistores en dicha cantidad. Ha transcurrido más de medio siglo desde que se inventó la primera computadora. Por lo tanto, la historia de las computadoras debe medirse no tanto en términos de tiempo sino en función de los avances tecnológicos. Cómo medir los avances tecnológicos de las computadoras Una computadora está formada por dos elementos con el mismo nivel de importancia: el equipo físico (hardware) y los programas con los que funciona (software), lo cual significa que su gran avance debe considerarse en ambos sentidos. Es decir, el desarrollo de las computadoras se da en: - Circuitos, y tecnología electrónica. - Programas básicos con los que opera, incluyendo lenguajes, sistema operativo, etc. Desde la invención de la primera computadora, se han producido avances en términos de "generaciones". Primera generación Abarca desde los comienzos de los ‘50 hasta unos diez años después, período en el cual la tecnología electrónica era a base de tubos de vacío, y la comunicación era en términos del nivel más bajo que puede existir, conocido como lenguaje de máquina. Estas máquinas: - Estaban construidas con electrónica de tubos de vacío - Se programaban en lenguaje de máquina Un programa es un conjunto de instrucciones para que la máquina realice alguna tarea; el lenguaje más simple en el que puede especificarse un programa se llama lenguaje de máquina (porque el programa debe escribirse mediante códigos binarios). La primera generación de computadoras y sus antecesores, se describen en la siguiente lista de los principales modelos en que constó: 1947 ENIAC. Primera computadora digital electrónica de la historia. Fue una máquina experimental. Tampoco era programable en el sentido actual. Por su tamaño, ocupaba todo un sótano en la universidad. Constaba de 18.000 bulbos, consumía varios KW de potencia eléctrica y pesaba algunas toneladas. Era capaz de efectuar cinco mil sumas por segundo. Fue hecha por un equipo de ingenieros y científicos de la universidad de Pennsylvania, Estados Unidos. 1949 EDVAC. Primera computadora programable que fue un prototipo de laboratorio, pero ya incluía en su diseño las ideas centrales que conforman a las computadoras actuales. Incorporaba las ideas de Von Neumann. 1951 UNIVAC I. Fue la primera computadora comercial. Se fundó la compañía Universal Computer, cuyo primer producto fue esta máquina. El primer cliente fue la oficina del censo de Estados Unidos. 1953 IBM 701. Para ingresar los datos, estos equipos empleaban las llamadas tarjetas perforadas, que habían sido inventadas en la época de la revolución industrial (finales del siglo XVIII) por el francés Jacquard y perfeccionadas por Hollerith en 1890. La IBM 701 fue la primera de una larga serie de computadoras de esta compañía, que luego se convertiría en la número uno en ventas. En 1954, IBM continuó con otros modelos que incorporaban un mecanismo de almacenamiento masivo llamado tambor magnético, que más tarde evolucionaría y se convertiría en disco magnético. Segunda generación Recién a finales de los años 50, los transistores reemplazaron a los tubos de vacío en los circuitos computacionales. Las computadoras de la llamada segunda generación ya no son de esta tecnología sino de transistores, son más pequeñas y consumen menos electricidad que las anteriores. La forma de comunicación con estas computadoras era mediante lenguajes más avanzados que el lenguaje de máquina, los cuales reciben el nombre de lenguajes de alto nivel o lenguajes de programación. Características de las computadoras de la segunda generación: a) Estaban construidas con electrónica de transistores. b) Se programaban en lenguajes de alto nivel. Esta segunda generación duró pocos años, porque hubo nuevos avances en los dos aspectos mencionados. Tercera generación Esta nueva generación fue inaugurada con la presentación comercial de la llamada "Serie 360"de IBM. Esta firma se dedicó a los aspectos de ingeniería, comercialización y mercadotecnia de sus equipos, logrando en corto tiempo que la noción de las computadoras deje los laboratorios y las universidades y se instale como un componente imprescindible de la sociedad industrial moderna. Las computadoras de la tercera generación tienen ventajas cualitativamente importantes, debido a dos factores fundamentales: a.Están hechas a base de agrupamientos de transistores miniaturizados en paquetes conocidos como circuitos integrados. b.aunque se seguían programando en lenguajes de alto nivel, ahora había una forma de comunicación con el programador que resultaba más fácil de emplear que la anterior. La electrónica de las computadoras de la tercera generación (circuitos integrados) era más compacta, rápida y densa que la anterior, y la comunicación se establecía mediante una interfaz (intermediario) conocida como sistema operativo. Así, los dos criterios que definen a las computadoras de la tercera generación son: - Están construidas con electrónica de circuitos integrados. - La comunicación es asistida a través de los sistemas operativos. Cuarta generación El nacimiento de las microcomputadoras tuvo lugar en Estados Unidos, a partir de la comercialización de los primeros microprocesadores de la firma Intel, a comienzos de los ‘70. La Historia de la Computadora y Computacion-Documental Completo Durante esta década se impusieron dos tendencias: la de los sistemas Apple, y después comenzó la verdadera explosión comercial masiva, con la introducción en 1981 de la Personal Computer (PC) de IBM. Esta máquina (basada en el microprocesador Intel 8088) tenía características interesantes, en especial su nuevo sistema operativo estandarizado (MS-DOS, Microsoft Disk Operating System); su capacidad gráfica mejorada la hacía más atractiva y fácil de usar. Existe una familia completa de computadoras personales que se conoce con las nomenclaturas XT, AT y PS/2. Algunos hitos importantes ocurridos durante la cuarta generación: 1972 Aparece el microprocesador Intel 8008. Circuito de alta integración que iniciaría la era de las microcomputadoras. 1975 Se lanza al mercado la microcomputadora Apple. Aparece el microprocesador Zilog Z80, disparando el auge de la microcomputación. 1981 IBM lanza la computadora personal (PC), luego conocida como PC-XT. 1984 IBM ofrece la computadora personal PC-AT, basada en el microprocesador Intel 80286. 1988 IBM presenta la serie de computadoras personales PS/2, algunas de las cuales incorporan el microprocesador 80386. Surge una gran cantidad de computadoras con ese y otros procesadores de similares características. 1991 Aparecen microprocesadores de muy alto rendimiento: el 80486 de Intel, el 68040 de Motorola, la tecnología RISC, etc., incluso surge el Power PC (Performace Optimization With Enhanced RISC PC), resultado de la alianza entre Apple, IBM y Motorola. 1993 Intel presenta un procesador conocido como Pentium. En la actualidad, el avance de los circuitos integrados permite contener secciones completas de la computadora, o a veces la computadora en su totalidad (excluyendo desde luego los medios de almacenamiento y comunicación). El criterio de las ayudas para la comunicación sigue siendo básicamente el mismo que en la tercera generación pero con mejoras muy importantes. No obstante, esto no justificaría un cambio de denominación a una nueva generación. **La quinta generación de computadoras fue un proyecto que apareció durante los ‘80s y se llevó a cabo en Japón, pero se circunscribió a proyectos de inteligencia artificial y no prosperó debido al estancamiento en las investigaciones de campo, puesto que se intentó generar máquinas inteligentes desde el hardware.** Actualmente existe una computadora para cada uso. Echemos un vistazo a las clases de computadoras que hay, en base a los niveles generales de su funcionamiento. Supercomputadoras Son la cumbre de la tecnología y del costo. Se utilizan para trabajos que requieren cantidades enormes de cálculos, como el pronóstico del tiempo, diseños y pruebas de ingeniería, descifrado y cifrado de claves, pronósticos económicos, mapas genéticos, reconstruir cadenas de ADN, etc. Sus precios alcanzan los 30 millones de dólares y más, y cuentan con un control de temperatura especial para disipar el calor que algunos componentes llegan a alcanzar. Debido a su precio y demanda, son muy pocas las supercomputadoras que se construyen en un año. Mainframes También llamadas macrocomputadoras, son grandes, rápidos y caros sistemas capaces de controlar cientos de usuarios simultáneamente, así como cientos de dispositivos de entrada y salida. Su costo va desde 350,000 dólares hasta varios millones. De alguna forma, los mainframes son más poderosos que las supercomputadoras porque soportan más programas simultáneamente, pero las supercomputadoras pueden ejecutar un solo programa más rápido que un mainframe. En el pasado, los mainframes ocupaban cuartos completos o hasta pisos enteros; hoy en día, un Mainframe es parecido a un archivador en algún cuarto con piso o techo falso, construido para ocultar los cientos de cables de los periféricos; su temperatura tiene que estar controlada. Son necesarios en el mundo de los negocios. Un mainframe es el corazón de las redes o terminales que permiten que cientos de personas trabajen simultáneamente con los mismos datos. Requiere de un entorno especial, frío y seco. Estaciones de trabajo o Workstations Las WS se encuentran entre los mainframes y las minicomputadoras (por el procesamiento). Se utilizan para aplicaciones que requieran de poder de procesamiento moderado y relativamente alta capacidad gráfica: ingeniería, CAD (Diseño asistido por computadora), CAM (manufactura asistida por computadora), Publicidad, Creación de Software. En redes, la palabra "Workstation" se utiliza para en oficinas, escuelas y referirse a cualquier computadora conectada a una red de área local. Es una parte de una red de computadoras y generalmente se espera que tenga más que una PC desktop habitual: más memoria, más espacio para almacenar y más velocidad. Minicomputadoras En 1960 surgió la minicomputadora. Al ser orientada a tareas específicas, no necesitaba de todos los periféricos que requiere un mainframe, lo cual ayudó a reducir el precio y el costo de mantenimiento. Las minicomputadoras, en tamaño y poder de procesamiento, son el intermedio entre los mainframes y las estaciones de trabajo. En general, una minicomputadora, es un sistema multiproceso (varios procesos en paralelo) capaz de soportar de 10 hasta 200 usuarios simultáneos. Actualmente se usan para almacenar grandes bases de datos, automatización industrial y aplicaciones multiusuario. Microcomputadoras o PC´s Las PCs tuvieron su origen con la creación de los microprocesadores. Son computadoras para uso personal y relativamente baratas. Se encuentran hogares. Existen otros tipos de microcomputadoras, como la Apple Macintosh, que no son compatibles con IBM, pero en muchos casos se les llama también "PC", por ser de uso personal. Existen varios tipos de PC´s: - Computadoras personales de escritorio, con pantalla por separado (Desktop). Al hablar de PCs, la mayoría de las personas piensa en el tipo desktop, diseñada para usarse sentado en su escritorio. La torre (tower) y los estilos de gabinetes minitower, más pequeños, se han vuelto populares cuando las personas empezaron a necesitar más espacio para los drives extra que se requerían. Los reparadores ciertamente aprecian la holgura adentro para los cables y las plaquetas. - Computadoras personales portátiles. "Laptop" o "Notebook" son aquellas computadoras que pueden ser transportadas de un lugar a otro y se alimentan por medio de baterías recargables, pesan entre 2 y 5 kilos y la mayoría trae integrado una pantalla de LCD (Liquid Crystal Display). - Computadoras personales con el gabinete horizontal, separado del monitor. Es el caso de algunas PC como las de Acer, Compaq, Packard Bell, Dell, etc. - Computadoras personales que conforman una sola unidad compacta el monitor y la CPU. Utilizadas para propósitos específicos. - Palmtops y Handhelds o PDAs. El mercado de las PCs más pequeñas se está extendiendo rápidamente. El software está haciéndose disponible para los tipos pequeños de PC como las palm o las PDAs . Este nuevo software está basado en nuevos sistemas operativos como Windows CE o Windows for Pocket PC, que soportan versiones simplificadas de las aplicaciones principales de una PC de escritorio. Una ventaja de estos dispositivos es la habilidad para sincronizar con las PC hogareñas o las del trabajo para coordinar agendas ingresando nuevos números de teléfono, citas y/o notas. Componentes de una PC En líneas generales, una PC actual se compone mínimamente de: CPU: la unidad central de procesamiento es quien se encarga de procesar toda la información. Monitor: es la pantalla donde se visualiza la información tanto mostrada por las solicitudes del usuario como por los ingresos de datos realizados por el mismo. Teclado: es el medio principal de ingreso de datos al PC; es de tipo qwerty, en general de 101 teclas pero actualmente existen muchos otros modelos. Mouse: es un dispositivo de entrada de datos muy utilizado actualmente para dar órdenes al computador; es el principal factor de mejoramiento de las interfaces gráficas de usuario, puesto que con pocos movimientos y clicks nos evita tener que escribir comandos por teclado. Impresora: este dispositivo de salida nos permite imprimir la información necesaria para evitar verla en pantalla o bien para hacerla transportable y/o presentarla a quienes la soliciten. El gabinete: es el chasis de la computadora. Dentro de él se encuentran todos los dispositivos principales: fuente de alimentación, microprocesador, memorias, tarjeta de vídeo, tarjeta de sonido, motherboard, ventiladores, etc. Pueden tener también disposición vertical u horizontal. La elección depende de cada uno. Para PCs que deben abrirse regularmente, es recomendable el gabinete vertical. Hay dos tipos principales: AT y ATX. La especificación AT es casi la misma que la del IBM XT, con modificaciones para encajar en una carcasa de su tipo. Este formato debe su éxito a la flexibilidad de su diseño, aunque dicha flexibilidad sea así mismo su principal fuente de problemas: - Es difícil instalar placas grandes en los slots de expansión puesto que sus sistemas de refrigeración requieren de coolers más grandes. - La actualización de determinados componentes se convierte en un castigo al tener que desmontar medio ordenador hasta llegar a ellos con holgura. - El propio diseño AT dificulta la integración de componentes adicionales como controladora gráfica, de sonido o soporte para una red local. El gabinete AT es compacto, económico y con una fuente estándar de 250 watts. Es el que más se utilizaba anteriormente en el armado de los PC compatibles. Hoy existen gabinetes mucho más elaborados, donde no sólo se tuvo en cuenta su diseño exterior sino algo mucho más importante, el diseño interior, que permite mejor flujo de aire y distribución correcta de los dispositivos internos. Así nació el estándar ATX, que puede ser minitower, midtower o tower (comúnmente utilizados para servidores). Es recomendable cuando se piensa agregar: DVDs, grabadores de CD, otro disco, placa de red, placa de captura de vídeo, etc.). El ATX trae una fuente más depurada con controles especiales y potencia de 300 watts, permite un solo conector a la alimentación principal, ubica al microprocesador de modo que no interfiera con otras placas, la memoria RAM es más fácil de instalar, poseen mejor ventilación, los conectores de teclado y mouse son estandarizados (PS/2), espacio para puertos USB o placas on-board, no obstante todo esto dependa del mainboard, pero que facilita las tareas de mantenimiento. El interior de la CPU o gabinete Motherboard o placa madre del PC: es la placa más grande e importante existente en el computador. Se ubica en el fondo del gabinete del PC. En ella se insertan el microprocesador, los las memorias, las tarjetas de control y expansión y los cables de comunicación de las unidades de disco, CD, Zips, DVDs, etc. Como representa un componente central, debemos comprender cómo funciona y cómo esta distribuida a fin de diagnosticar acertadamente sus problemas. Microprocesador: éste es el corazón de la CPU. Se describe en términos de procesamiento de palabra, velocidad y capacidad de memoria asociada (Ej.: 32 bits, 333MHz, 64 MB). Buses o canales Son los caminos por los cuales los datos viajan internamente de una parte a otra de la computadora (CPU, disco rígido, memoria). En las computadoras modernas hay buses, por ejemplo entre los puertos IDE y los drives, entre una placa aceleradora de vídeo y la memoria RAM, entre el módem y el Chipset, etc. Pero los buses básicos son: a) el bus local, que se compone de dos áreas: bus de datos (dedicado a la transmisión de señales u órdenes), que comunica los diferentes componentes con la CPU y la memoria RAM, y el bus de direcciones, constituido por las líneas que dan a conocer las posiciones de ubicación de los datos en la memoria (registros). b) el bus de expansión constituido por el conjunto de slots o ranuras en donde se insertan placas de sonido, vídeo, módem, etc. que son de distintos tipos: ISA, que trabaja con un ancho de banda de 16 bits; VESA, que trabaja en 32 bits, pero cayo rápidamente en desuso al aparecer el PCI, cuyo ancho de banda es de 64 bits. Puertos: son puntos de conexión en la parte posterior del gabinete de la computadora a los que se conectan algunos canales. Permiten una conexión directa con el bus eléctrico común de la PC. Los puertos pueden ser: PUERTOS SERIE: facilitan la transmisión en serie de datos, un bit a la vez. Este tipo de puertos facilitan la vinculación con impresoras y módems de baja velocidad. PUERTOS PARALELO: habilitan la transmisión de datos en paralelo, es decir que se transmitan varios bits simultáneamente y posibilitan la conexión con dispositivos tales como impresoras de alta velocidad, unidades de cinta magnética de respaldo y otras computadoras. Las ranuras de expansión y los puertos simplifican la adición de dispositivos externos o periféricos. Existen muchos dispositivos que pueden incorporarse a una PC para permitirnos realizar diferentes funciones o cumplir con propósitos específicos. Otros dispositivos de entrada - Trackball: es una esfera insertada en una pequeña caja que se hace girar con los dedos para mover el apuntador gráfico. - Joystick: es una palanca vertical que mueve objetos en pantalla en la dirección en que se mueve la palanca. - Pantalla sensible al tacto: sirven cuando hay muchos usuarios no familiarizados con las computadoras. Puede ser sensible al tacto por la presión o por el calor. Son de muy baja velocidad. Dispositivos ópticos de entrada - Lector óptico: usa la luz reflejada para determinar la ubicación de marcas de lápiz en hojas de respuestas estándar y formularios similares. - Lector de código de barras: Usa la luz para leer Códigos Universales de Productos, creados con patrones de barras de ancho variable. Los códigos de barra representan datos alfanuméricos variando el ancho y la combinación de las líneas verticales. Su ventaja sobre la lectura de caracteres es que la posición u orientación del código que se lee no es tan importante para el lector. - Lápiz óptico: un haz de luz lee caracteres alfabéticos y numéricos escritos con un tipo de letra especial (también legible para las personas); estos lectores en general están conectados a terminales de punto de venta donde el computador efectúa un reconocimiento óptico de caracteres (OCR). - Lectora de caracteres magnéticos: lee los caracteres impresos con tinta magnética en los cheques. Un lector-ordenador MICR lee los datos y los ordena para el procesamiento que corresponda. Estos dispositivos de reconocimiento son más rápidos y precisos que los OCR. - Lectora de bandas magnéticas: aquellas bandas del reverso de las tarjetas de crédito ofrecen otro medio de captura de datos directamente de la fuente. Se codifican en las bandas los datos apropiados y éstas contienen muchos más datos por unidad de espacio que los caracteres impresos o los códigos de barras. Además son perfectas para almacenar datos confidenciales. - Digitalizador de imágenes (scanner): puede obtener una representación digital de cualquier imagen impresa. Convierte fotografías, dibujos, diagramas y otra información impresa en patrones de bits que pueden almacenarse y manipularse con el software adecuado. - Cámara digital: permite obtener imágenes digitales; no se limita a capturar imágenes impresas planas; registra lo mismo que una cámara normal, sólo que en lugar de registrarlas en película, las almacena en patrones de bits en discos u otros medios de almacenamiento digital. - Digitalizador de audio: permite digitalizar sonidos de micrófonos y otros dispositivos de sonido. - Digitalizador de vídeo: placa que captura entradas de una fuente de vídeo y las convierte en una señal digital almacenable en memoria y presentable en la pantalla de computador. Dispositivos de almacenamiento secundario La memoria RAM, es volátil al apagar la máquina, y la ROM no puede guardar nada nuevo. Estos dispositivos permiten a la computadora guardar información a ser recuperada posteriormente. El almacenamiento secundario es más económico y de mayor capacidad que el primario. Discos magnéticos Por su capacidad de acceso aleatorio, son el medio más popular para el almacenamiento de datos. Hay dos tipos: - Discos flexibles o diskettes: son pequeños círculos de plástico flexible con sensibilidad magnética encerrados en un paquete de plástico que puede ser rígido (3.5") o flexible (5.25"). Es económico, práctico y confiable, pero tiene poca capacidad de almacenamiento y velocidad para trabajos de gran magnitud (1.2 y 1.44 MB). Estos discos se pueden extraer y luego reinsertar. - Discos duros o rígidos: son dispositivos clave de almacenamiento de la información en las computadoras. Merecen un especial estudio a fin de conocer cómo instalarlo y mantenerlo. Un disco rígido se compone de varios platos metálicos organizados en su interior los cuales pueden leerse de ambos lados. Las cabezas de lectura, o sea las bobinas en los extremos de los brazos, emiten pulsos eléctricos moviéndose desde fuera hacia dentro y viceversa. Normalmente, un archivo se almacena diseminado en pistas, sectores y cilindros (forma en que se clasifican los platos metálicos), se graba en las caras de los distintos platos simultáneamente, porque la estructura que sostiene los brazos con sus cabezas de lecto-escritura mueve todo el conjunto de cabezas al mismo tiempo. El disco duro magnetiza los platos metálicos para poder grabar mientras los platos giran a altas velocidades. Durante el curso veremos cómo se organiza la información en un disco rígido. Discos ópticos Utilizan rayos láser para leer y escribir la información en la superficie del disco. Aunque no tan rápidos como los discos duros, los discos ópticos ofrecen gran espacio para almacenar datos. CD-ROM: (Compact Disc-Read Only Memory) son unidades ópticas capaces de leer discos de datos físicamente idénticos a un disco compacto musical. Son menos sensibles a las fluctuaciones ambientales y proporcionan mayor capacidad de almacenamiento a un costo menor. DVD: Digital Versatile Disc, son dispositivos ópticos que almacenan unas ocho veces el contenido de un CD-ROM por lo cual su capacidad de almacenamiento se mide en GBytes. Existen dispositivos como los DVD-RAM, que permiten grabar esta cantidad de información en los soportes de información adecuados. CLASE Nº 2 Fuente de Alimentación Es una caja metálica situada en la parte trasera del Gabinete, encargada de suministrar tensión eléctrica a la Motherboard y a los dispositivos instalados en la PC. Su función es adaptar la tensión eléctrica de la línea domiciliaria (220 v) a las tensiones eléctricas que necesitan sus componentes para trabajar correctamente. Componentes principales de la motherboard Microprocesador: es el ‘corazón’ de la placa madre. Sin él la computadora no podría funcionar. Es el elemento central del procesamiento de datos. Actúa como supervisor de los componentes de hardware del sistema. Muchos grupos de componentes reciben órdenes y son activados directamente por el microprocesador. El micro está equipado con buses de direcciones, de datos y de control que le permiten llevar a cabo sus tareas. La arquitectura interna de los procesadores ha evolucionado drásticamente en estos últimos años. Se ha incorporado cada vez mayor número de transistores dentro de un espacio reducido, con objeto de satisfacer prestaciones cada vez más exigentes. Coprocesador:se trata de un elemento auxiliar. Un coprocesador matemático aumenta la velocidad de una computadora, ocupándose de algunas tareas de la CPU. Se lo puede instalar en la placa madre siempre y cuando exista la ranura correspondiente. Como el microprocesador principal tiene problemas para procesar operaciones con valores fraccionarios, lo cual se relaciona mucho con aplicaciones gráficas también, esto puede disminuir su performance considerablemente, porque tiene que ejecutar también otras tareas simultáneamente. Por ello, resulta imprescindible la utilización de un coprocesador. Cada generación de micros de Intel introducía su correspondiente coprocesador. Así, desde el 8088 al 80386, tienen sus coprocesadores matemáticos correspondientes, el 8087, 80287, 80387SX y 80387. Buses o canales Son los caminos por los cuales los datos viajan internamente, por ejemplo del microprocesador al disco rígido, o de memoria a un dispositivo de almacenamiento. Un bus está compuesto de conductos. Gran parte de las conexiones de la CPU son conductos del bus; son prácticamente la única vía de contacto del procesador con el mundo exterior. Los buses pueden, por ejemplo, abastecer a una tarjeta de audio con datos en forma de música desde la memoria de trabajo, liberando al procesador de esa tarea como también pueden 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 se haya quedado sin papel. El bus es responsable de la correcta interacción entre los componentes de la computadora. Los buses pueden clasificarse en local y de expansión. a) el bus local, compuesto por el bus de datos, el bus de direcciones y el bus de control. Los conductos especialmente destinados al transporte de datos reciben el nombre de buses de datos; el bus de direcciones, da a conocer las posiciones, la ubicación de los datos en la memoria, pero si no existiera un control, las operaciones iniciadas por diferentes componentes se sumirían en un auténtico caos. Para evitarlo está el bus de control, que permite el acceso de los distintos usuarios, identifica los procesos de escritura/lectura, etc. El controlador de bus, es el auténtico cerebro del sistema de buses. Se ocupa de evitar cualquier colisión y de que toda la información llegue a destino. En los buses se considera la frecuencia de reloj y la amplitud del bus, esto es, el número de hilos de datos que operan en paralelo. En micros 286 y 386SX son 16; en 386DX y 486 en adelante, 32. La frecuencia de reloj del bus es un parámetro modificable; la cantidad de hilos, no. La confi-guración del BIOS permite variar la velocidad del bus. El primer AT de IBM registraba una frecuencia de bus de 8 Mhz. Figura 1 - Motherboard de PC Pentium I b) el bus de expansión se compone de slots o ranuras donde se insertan placas de sonido, de vídeo, etc. Las ranuras de expansión fueron evolucionando, como explicaremos a continuación: ISA (Industrial Standard Architecture) Las ranuras de expansión uniformes del XT permitieron la difusión de este tipo de computadoras y sus sucesoras. Fueron el primer intento de arquitectura abierta: el agregar nuevas tarjetas de expansión, permitiría realizar nuevas tareas con la PC. Las ranuras del XT evolucionaron hasta llegar al bus AT, de 16 bits (con una velocidad de 6 Mb/s), pero por la aparición de CPUs de 32 bits hoy pueden emplearse buses que alcanzan velocidades de transmisión de datos mucho mayores. E-ISA (Enhanced Industrial Standard Architecture) Es una prolongación del ISA, desarrollada para enfrentar los retos planteados por los procesadores de 32 bits. El bus EISA es un bus de 32 bits auténtico. Además de tener una mejor transferencia de datos, permite el acceso común de varios procesadores a un mismo bus. MICRO CHANNEL (Micro Channel Architecture) Por las limitaciones del bus ISA, IBM trabajó en una nueva tecnología que incorporó en los PS/2. Permitía una ruta de datos de 32 bits, más ancha, y una velocidad de bus superior a los 8 Mb/s del bus ISA original. Figura 2 – Arquitectura de una mother para Pentium II en adelante Buses de Expansión - Estándares actuales La electrónica innova permanentemente las vías de comunicación entre los PC y sus periféricos. Muchas de estas vías pueden realmente llamarse buses, mientras otras sólo son puertos. Veremos las principales tecnologías. PCI (Peripheral Component Interconnect) Es el bus de expansión estándar de las motherboard actuales. Fue dado a conocer por Intel en 1993. Sus puntos de conexión son los SLOTS ‘blancos’ en las motherboards. Es un bus de 64 bits (64 líneas de transmisión) y su frecuencia es 33 MHz, pero se lo utiliza principalmente como bus de 32 bits. Trabaja con más de una frecuencia, alcanzando una gran velocidad de transmisión. Opera en forma multiplexada (usa la misma línea para transmitir datos y direcciones). La norma PCI admite la jerarquización de buses y permite controlar errores en la transmisión. AGP (Accelerated Graphics Port) Es un bus específico para tarjetas gráficas. Es de 32 bits, trabaja a 66 MHz, pero puede duplicar o cuadruplicar las características básicas. Es más bien una extensión de la norma PCI; por eso, en algunos aspectos es idéntico. Actualmente se usa exclusivamente para aceleradoras gráficas. Puertos Son las conexiones en la parte posterior del gabinete de la computadora. Permiten una conexión directa al bus eléctrico común de la PC. Los puertos pueden ser: Clásicos: PUERTOS SERIE: facilitan la transmisión en serie de datos, un bit a la vez. Este tipo de puertos vinculan a la CPU con impresoras y módems de baja velocidad. PUERTOS PARALELO: habilitan la transmisión de datos en paralelo (transmisión de varios bits simultáneamente) y permiten conectar impresoras de alta velocidad, dispositivos magnéticos, ópticos e incluso otras computadoras. Estos puertos simplifican la adición de dispositivos externos. Conexión de dos PC a través de puertos: para conectar dos computadoras se usa el cable llamado Nulmodem. Hay dos posibles formas de conectividad: Puerto Serie (COM) RS-232-C Puerto Paralelo (Centronics) Modo de transmisión Asincrónico Sincrónico Dirección Bidireccional Unidireccional Programación Programable No Programable Velocidad 115.200 bit/seg 2 Kbyte/seg Longitud de cables 1 Km 6 a 8 Mts Transmisión de info. Orientado al Bit Orientado al Byte Voltaje y representación 15v. 0,01v. Pulso Bajo (0) 5,01v. Pulso Alto (1) Nomenclatura técnica DB25P / DB9P DB25S Nuevos Puertos: PUERTO USB: el Universal Serial Bus (1996), es un nuevo estándar serial para comunicaciones que resuelve muchos inconvenientes de los antiguos puertos COM (adaptación de puertos COM libres, conflicto de IRQs, etc.). Presenta muchas ventajas frente a los sistemas tradicio-nales: velocidades de trabajo hasta 480 Mb/s (USB 2.0), incluye alimentación eléctrica para dispositivos de bajo consumo (alrededor de 5v), permite conectar hasta 127 dispositivos compartiendo el mismo canal, permite realizar conexiones y desconexiones sin apagar el equipo y utiliza cables de hasta 5m de longitud para dispositivos de alta velocidad. Todos los PCs actuales disponen de al menos dos puertos USB. Impresoras, ratones, escáneres, webcams, equipos de fotografía digital, etc. que antes se conectaban a puertos serie o paralelo (COM o LPT), lo hacen ahora mediante el puerto USB. La Memoria RAM Es aquella memoria que ‘se volatiliza’ al apagar el equipo. A mayor cantidad de RAM, más ventanas se pueden abrir, más programas funcionando simultáneamente y menos bloqueos de la PC. Existen varios tipos de RAM, según su forma de encapsulado. MÓDULOS DIP (Dual Inline Package): eran chips de memoria de forma rectangular y chata. Presentaban dos líneas de pines en sus laterales. Una muesca o punto sobre el chip indicaban cuál es la pata nº 1 para evitar colocar el chip al revés en el zócalo de la mother. Hoy no se utilizan memorias RAM en formato DIP, pero sí todavía como caché en motherboards u otras tarjetas. MÓDULOS SIP (Single Inline Package): se trataba de módulos de memoria RAM cuyos chips de memoria se encontraban soldados sobre una pequeña placa de circuito impreso que hacía contacto con la motherboard con una sola hilera de pines soldados en uno de sus bordes. Los pines calzaban en un zócalo colocado en la mother. MÓDULOS SIMM (Single Inline Memory Module): son módulos de memoria que también tienen una sola hilera de pines. Una pequeña placa de circuito tiene soldada en una o ambas caras varios chips de memoria. Estos módulos de memoria se presentan en dos versiones. Existen: -SIMM de 30 pines: organizan la cantidad total de memoria en renglones de a 8 bits. (Mother 486) -SIMM de 72 pines: organizan la cantidad total de memoria en renglones de a 32 bits. (Mother 486 o Pentium) MÓDULOS DIMM (Double Inline Memory Module): similares a los SIMM, aunque poseen 168 pines y organizan la memoria en renglones de a 64 bits. Hay módulos DIMM de 168 pines para 16, 32, 64, 128, 256 y hasta 512 MBytes. (Mother Pentium o Pentium II en adelante). MÓDULOS DDR (Double Data Rate Synchronous DRAM): esta tecnología transmite al doble de la velocidad del bus del sistema. Estas memorias se presentan en forma de módulos de 184 contactos o pines. Figura 3 - Mother de Pentium II – partes identificadas INTEL C8020 PII MOTHERBOARD Zócalos y Bancos Un banco es un conjunto de zócalos para insertar chips individuales (como los DIP, o SIP), o módulos de memoria RAM (SIMM de 30, SIMM de 72 o DIMM de 128 pines). Una motherboard posee más de un banco de memoria para agregar más memoria a la máquina sin tener que retirar la que estaba instalada. Cada banco de memoria puede poseer 1, 2 ó 4 zócalos. Un banco organiza la cantidad total de memoria en renglones sucesivos según el ancho del bus de datos del microprocesador. Por ejemplo, en un Intel 486 (bus de datos de 32 bits), para colocar memorias en los bancos deben respetarse las siguientes reglas: 1.- Un banco de memoria debe tener en todos sus zócalos la misma cantidad de módulos. 2.- Debe llenarse primero el banco 0, luego el banco 1, y así sucesivamente (excepto si la motherboard posee autobanking). 3.- Un banco debe tener módulos de la misma velocidad. No se puede colocar una memoria SIMM de 60 nanosegundos junto con otra de distinta velocidad. Memoria Caché Estas memorias son de tipo estáticas. Son muy veloces (10 ns) y también caras, ya que su proceso de fabricación es mucho más complejo. Con una memoria caché el micro lee una dirección de memoria y mientras procesa la información el caché lee las restantes posiciones de memoria principal consecutivas. Cuando el micro necesite leer la próxima dirección de memoria, su contenido se encontrará en caché. De esta manera, se acelera mucho la velocidad de procesamiento. Cachés Sincrónicos y Asincrónicos: El caché llamado de nivel 2, generalmente venía en formato DIP (montado en sus propios zócalos) o PLC (soldado a la motherboard). Esta memoria, hasta la aparición del 486, trabajaba en forma sincronizada con el reloj del micro. Al cambiar su modo de trabajo, pasó a operar en modo asincrónico, gracias a las técnicas de Bursting (ráfaga) incluidas en el 486. Las motherboards de Pentium I soportan memoria caché en módulos similares a los SIMM de 72 pines, aunque tienen 80. Estos módulos se adquieren aparte para expandir el caché hasta un máximo de 1MB. Sus tamaños son 256KB, 512KB y 1 MB; se los llama generalmente PIPELINED BURST. Zócalos, Chipsets, ROMBIOS Al considerar la actualización de una PC se debe reunir cierta información sobre el equipo: 1) El tipo de motherboard y socket, el tipo de microprocesador y la cantidad de memoria Es MUY IMPORTANTE el tipo de socket (zócalo) que tiene la motherboard, pues éste determina qué procesador entra físicamente en la placa madre (Figura 4). Socket 4 ó 5 es el estándar para Pentium Socket 7 fue usado para Pentium I, incluso MMX y AMD K6 y K6-III. (El Super Socket 7 es para procesadores cuyo bus funciona a 100 MHz Socket 8 es para Pentium PRO Slot 1 se usa para Pentium II y III, y los primeros modelos de Celeron Socket 370 para Celeron A 2) Después se debe conocer qué "chipset" tiene la motherboard. El chipset determina qué procesadores son compatibles con ella. Hay muchas marcas conocidas de chipset: VIA, ALI, SiS, UMC, etc. Por ejemplo: un Pentium III entra físicamente en una mother de Pentium II, pero no es compatible. Un procesador K6-2 cabe en un viejo sistema Pentium, pero la motherboard no lo soporta. El manual de la motherboard siempre trae una lista de los procesadores compatibles. En otros casos, puede actualizarse el BIOS para que la motherboard soporte nuevos procesadores. 3) Lo siguiente en importancia es el multiplicador del reloj de la motherboard. Un número multiplicado por la velocidad del bus de sistema (66MHz o 100MHz), determina la velocidad del procesador. Por ejemplo, si está colocando un Celeron de 400 MHz, necesitará poner el multiplicador a 6.0 (6 x 66 = 396~400). El multiplicador del reloj antes se controlaba mediante el cambio de Jumpers o Dip switches. Hoy se hace directamente desde el Setup en las mother actuales. Figura 4: Distintos tipos de sockets en una motherboard Figura 6: Chipsets de VIA, SiS, UMC, Ali e Intel Un Jumper es una pequeña pieza plástica de interior metálico que se inserta entre los pines de una placa para configurar el modo de operación de un dispositivo. Por ejemplo, existen jumpers en una placa madre o en dispositivos como CD-ROMs, discos rígidos, etc. Figura 7: Jumpers Un dip switch es un interruptor que, combinado con otros idénticos, permite también configurar dispositivos. Por ejemplo, algunas impresoras antiguas traían un set de dip switches para hacerlas compatibles con distintos sistemas: operar en Modo IBM PC u otro, cantidad de columnas a imprimir, calidad de impresión, etc. En los sistemas antiguos, como Pentium I o AMD K6, se debía ajustar el voltaje del procesador haciendo uso de jumpers. Hoy, el voltaje se regula automáticamente y se debe cambiar la velocidad del parámetro ‘FSB’ en el setup. MEMORIA ROM (Read Only Memory) Son chips de memoria de sólo lectura. Es imposible escribir en una ROM, y esta es la primera gran diferencia que existe con la RAM. Tampoco son de "acceso al azar" sino de "acceso secuencial". Una vez iniciada la lectura de la ROM, debe continuarse desde allí hacia las posiciones siguientes. Estas memorias tienen programas grabados en forma permanente y no dependen de la tensión de alimentación para mantenerlos. ROM-BIOS: cuando encendemos la PC, el sistema no está todavía en condiciones de "entender" el lenguaje de los programas. Debe cargarse un intérprete permanente para los dispositivos físicos que es el BIOS (Sistema Básico de Entradas y Salidas). Como es necesario cargar siempre este programa en el momento del arranque, se lo graba en una memoria conocida como ROM-BIOS. Es fácil de reconocer ya que está cubierta con una etiqueta que indica fabricante, versión y fecha. A la vez, esa etiqueta protege a la memoria de la luz ultravioleta, que podría borrar su contenido. Figura 8: ROM-BIOS Figura 9: Marcas más conocidas de BIOS El programa BIOS es un FIRMWARE (software grabado en memoria no volátil o ROM), y se almacena con otros dos programas: el POST y el SETUP. POST: verifica el funcionamiento de todos los dispositivos en el momento del arranque. BIOS: todo periférico conectado al sistema efectúa Entrada (Input), Salida (Output) o Entrada/ Salida de Datos. El BIOS es un conjunto de programas de control que verifica: vídeo, teclado, memoria, disketteras, disco rígido, puertos, etc. Estos programas se conocen como SERVICIOS del BIOS y realizan tareas sencillas de control y manejo de dispositivos. Pueden ser requeridos en cualquier momento por los programas de la PC. CMOS: es una pequeña memoria de muy bajo consumo que guarda permanentemente los datos de configuración del equipo. Se presenta junto con un Reloj de Tiempo Real que registra Siglo, Año, Día, Hora, Minutos, Segundos y Décimas de Segundo. Estos datos también son almacenados en posiciones de memoria CMOS-RAM. Figura 10: Batería del CMOS (BIOS) Como es una memoria volátil, necesita de una batería que la alimente para no perder su contenido al apagar la máquina. De esta manera, cada vez que se enciende la PC estarán disponibles los datos de configuración. Antiguamente, la batería del CMOS era de mayor tamaño y venía soldada al micro, por lo cual era más difícil su reemplazo. Hoy, suele ser recargable de 3,6 v ó 3 v, y su duración es de aproximadamente 4 años. Cada vez que se prende la máquina, se carga la configuración y, cuando se agota la batería, simplemente se pierden dichos datos. El sistema arrancará con parámetros de fábrica (default) hasta que los datos de configuración sean restaurados. CLASE Nº 3 CONCEPTOS BÁSICOS DE ELECTRÓNICA Actualmente vivimos en permanente contacto e interacción con dispositivos y aparatos electrónicos de diversa complejidad que funcionan a base de energía eléctrica. La PC es uno de ellos. Es por eso necesario poseer un conocimiento de los parámetros fundamentales de Electricidad y Electrónica si se pretende conocer básicamente las técnicas de reparación de computadoras. Las PC poseen circuitos y filtros para distribuir la corriente eléctrica en su interior. No obstante, toda computadora debe protegerse de las variaciones de voltaje externas. Una instalación a tierra no es en sí misma una seguridad total que impedirá cualquier daño en el interior del computador, ya que los componentes internos pueden originarlo independientemente, El polo a tierra, sin embargo, atenúa el daño por una sobrecarga o cortocircuito, orientando el exceso de corriente hacia el exterior del sistema y protegiendo al operador. Otro factor contra el que tiene que luchar el reparador de PC y los operadores es la presencia de las cargas electrostáticas. Pero en las personas suceden también fenómenos de generación de corriente por medios ajenos a ellos. Uno de ellos muy común es el contacto por fricción. El contacto con los elementos produce en las personas un VOLTAJE potencial que se descarga (a cada momento) en otras personas u objetos (se nota a veces cuando se toca un automóvil o cuando se roza a una persona). Esta corriente almacenada en el cuerpo humano se conoce como CARGA ELECTRO-STÁTICA y es la que puede producir daños en los circuitos electrónicos del PC. La carga electrostática se transmite al PC por el contacto del cuerpo humano con los puntos de contacto de un circuito. Sólo se necesita que otro punto de contacto del componente se toque con un punto neutro para cerrar el circuito. La corriente circula y daña el componente al no soportar éste el excesivo flujo de voltaje y deteriorando sus partes más sensibles. Cómo eliminar las cargas electrostáticas 1. Se puede tocar un cuerpo metálico aterrizado a tierra (como el gabinete de la PC o una puerta metálica, una reja, una tubería, etc.). 2. Se puede utilizar una pulsera antiestática conectada al gabinete del equipo mientras se lo repara. 3. En el caso de laboratorios de reparaciones, las medidas de seguridad deben incrementarse. Todos los elementos de trabajo (objetos y personas) deben encontrarse al mismo potencial eléctrico. Se usan zapatos aislantes, se crean plataformas antiestáticas de trabajo conectadas tierra, etc. También pueden ser necesarios materiales especiales de manipulación: cartón corrugado con un recubrimiento especial, bolsas antiestáticas, etc. En los ambientes secos se incrementan las cargas; por eso se requiere también monitorear la humedad ambiental y la ionización. Un Estándar Nacional Americano aprobado en Agosto de 1999 proporciona una guía acerca del control de las cargas electrostáticas en laboratorios, partes, empaques y equipos de la industria electrónica. Forman parte de este estándar, entre otras empresas: NASA, INTEL, Motorola SSG, IBM, 3M, y Boeing. PARÁMETROS FUNDAMENTALES DE ELECTRICIDAD Todo elemento de la naturaleza está formado por ÁTOMOS, los cuales se encuentran constituidos básicamente por: - El Núcleo: es la parte central formada por PROTONES (de carga positiva) y NEUTRONES (de carga neutra). - Los Electrones: son partículas de carga negativa que giran permanentemente alrededor del núcleo en cantidad variable. Generalmente, en un átomo es igual la cantidad de electrones girando alrededor a la de protones dentro del núcleo, encontrándose de esta manera en equilibrio eléctrico. Si se perdieran uno más electrones, este átomo intentaría recuperar los electrones perdidos tomándolos de otro átomo próximo. Si, al contrario, le entregáramos electrones de más, intentará deshacerse de ellos entregándolos a otro átomo al que le falten. La Corriente Eléctrica es un flujo de electrones a través de un material denominado Conductor, desde un punto eléctrico donde hay átomos con electrones de más hacia otro punto eléctrico donde hay de menos. TENSIÓN: se denomina tensión eléctrica a la Diferencia de Potencial entre dos materiales, denominados POLOS, que permite el desplazamiento de los electrones desde un punto donde estos se encuentran en exceso (polo negativo) hacia el otro donde hay pocos (polo positivo). - - - - - - - - - - - - - - - . . . . . . . . . . . . + + + + + + + + + + (POLO NEGATIVO) ------------------------- (POLO POSITIVO) Exceso de e- _____________ Falta de e- Existen dos tipos de tensión: Alterna (línea domiciliaria) y Continua: Electrónica (Fuente PC) Química (Pila, batería). CORRIENTE: la corriente eléctrica propiamente dicha, es la cantidad de electrones que se desplazan a través de un conductor en un segundo. La Corriente se mide en AMPERES y se simboliza como "A". RESISTENCIA: es la facilidad o dificultad que ofrecen los distintos materiales al desplazamiento de los electrones a través de sus átomos. Existen materiales conductores (en su mayoría metales), que PERMITEN pasar la corriente en mayor o menor grado, como así también materiales AISLANTES o NO CONDUCTORES que NO PERMITEN el pasaje de corriente. También existen materiales SEMICONDUCTORES. La Resistencia se mide en Ohms, y se simboliza con "Ω". Hay dos posibles formas de colocar resistencias en un circuito: En paralelo---------------------En serie CORRIENTE CONTINUA: es el desplazamiento permanente de electrones sobre un conductor en UN SOLO SENTIDO. Ejemplo, las Baterías. Estas tienen un polo positivo (+) y otro Negativo (-). Es indispensable una Tensión Continua (DCV) para que exista Corriente Continua (DCA), y en ese caso la dificultad ofrecida por el conductor al pasaje de esa corriente se llama RESISTENCIA (Ω). DCV significa DIRECT CURENT VOLTAGE. La mayoría de los aparatos electrónicos usan corriente continua (DCV); entonces, por ellos la corriente se desplaza en un solo sentido. Si a estos dispositivos se los conecta al revés (sin respetar su polaridad) NO FUNCIONAN y, a veces, podrían dañarse. Al trabajar con DCV debemos respetar el sentido de conexión de los dispositivos. CORRIENTE ALTERNA: la Corriente Alterna circula por un conductor cambiando permanentemente de sentido a intervalos regulares de tiempo. Es necesaria una Tensión Alterna (ACV), para que circule una Corriente Alterna (ACA), y en ese caso la dificultad ofrecida por el conductor al pasaje de la corriente se llamará IMPEDANCIA. La sigla ACV significa ALTERNATE CURRENT VOLTAGE. La Tensión de la línea de Red Domiciliaria en nuestro país es Alterna, y su valor es 220 volts (ACV), con una frecuencia de 50 Hertz. Cuando trabajamos con ACV no tendremos que preocuparnos de la polaridad, ya que ésta cambia permanentemente de sentido. Al "enchufar" un aparato en los tomacorrientes de nuestra casa no nos fijamos si la ficha está en un sentido u otro. FRECUENCIA: este parámetro aparece con la Corriente Alterna. Como ésta cambia de sentido a intervalos regulares de tiempo, la Frecuencia es la cantidad de veces que una corriente cambia de sentido en un segundo. Su unidad de medida es el Hertz (Hz). Son muy utilizados también sus múltiplos: el KiloHertz (KHz) y el MegaHertz (MHz). Por ejemplo, la Tensión de línea (220 v) trabaja a 50 Hz, es decir cambia de sentido 50 veces en un segundo. En la PC existe un RELOJ que le marca al procesador la frecuencia para realizar sus instrucciones. Ese reloj genera una pequeña corriente alterna de forma de onda cuadrada, y su frecuencia determina la velocidad del microprocesador. Así decimos que una PC trabaja a 33 MHz (33 millones de instrucciones por segundo), 60 MHz, 100 MHz o más, dependiendo de la velocidad a la que oscile su reloj (aunque no siempre un procesador puede realizar una instrucción por cada fracción de tiempo de reloj). POTENCIA: si comparamos dos equipos de audio, podemos decir: éste es más POTENTE que aquél. Entre dos lámparas reconoceremos también cuál ilumina más de las dos. La potencia o trabajo eléctrico que desarrolla un dispositivo, es la relación entre la "Tensión" y la "Corriente" que permite circular (o que consume). Es, por lo tanto: Potencia (watts) = Tensión (volts) x Corriente (A) Su unidad de medida es el WATT (w). Sus múltiplos y submúltiplos más usados son: el miliwatt (mw) y el Kilowatt (Kw). Todo aparato eléctrico al funcionar consume potencia eléctrica. La fuente de la mayoría de las PC puede consumir unos 200 watts; un disco rígido no supera los 5 watts. MULTÍMETRO o TESTER: este aparato permite efectuar mediciones de Tensión Alterna y Continua (ACV y DCV), de Corriente Alterna y Continua (ACA y DCA), de Resistencia (Ω), etc. Los Multímetros o Testers Digitales tienen un precio accesible son necesarios para ciertas reparaciones o diagnósticos en la PC. Los Multímetros poseen un dial o llave giratoria que permite elegir el parámetro a medir. Poseen tambiéndos puntas de conexión (una roja y la otra negra) para hacer contacto en los extremos a medir. El Rango o cantidad de unidades a medir del parámetro seleccionado debe ser elegido entre los ofrecidos por el tester, excepto en los Testers ‘Autorrango’, donde sólo se debe seleccionar el tipo de parámetro a medir. Para no dañar el instrumento, se debe elegir correctamente tanto el Parámetro como el Rango o escala a medir. MEDICIONES EN PC En una PC se realizan mediciones de Tensión, de resistencia y de Continuidad. Mediciones de Tensión: la Fuente de Alimentación de la PC convierte la Tensión Alterna (220 v ACV) en Tensiones Continuas (DCV) que necesitan los componentes para funcionar. Mediciones de Tensión ALTERNA (ACV): sea su salida de 110v o de 220v, para medirla debemos elegir el parámetro ACV (alterna), en un rango de valores superior al que deseamos medir y hacer contacto con las puntas del tester (roja y negra) en los contactos del tomacorriente a medir. Aquí no importa el sentido de conexión de las puntas ya que la tensión alterna cambia de sentido permanentemente. Mediciones de Tensión CONTINUA (DCV): la PC trabaja con Tensiones Continuas (DCV) que toma desde la fuente de alimentación. Son cuatro: + 5 volts cable ROJO - 5 volts cable NEGRO + 12 volts cable AMARILLO - 12 volts cable NEGRO Los signos + y - indican el sentido de circulación de la corriente. Todas estas tensiones son tomadas en referencia a 0 volts. 0 volts cable NEGRO. El valor 0v no es una quinta tensión sino un valor de referencia para que existan los otros. El conector que usamos para darle corriente a los dispositivos de la PC, consta de cuatro cables. Dos de ellos (amarillo y negro) alimentan a los motores de los dispositivos; los otros dos (rojo y negro) se encargan de los circuitos. Si se conectara esta ficha al revés, se quemaría al dispositivo. Un único cable de color NARANJA, llamado POWER GOOD, sirve para informar al motherboard si los restantes valores de tensión se encuentran dentro del 10 % de su valor nominal; si es así, presenta una tensión de +5v. P G cable NARANJA + 5 v Durante un proceso de búsqueda de fallas en el hardware, hay que verificar si existen tensiones correctas a la salida de la Fuente de alimentación. Para ello, se coloca al tester en el parámetro DCV (continua) en un rango de valores superior al que deseamos medir (20v o más) y conectaremos las puntas de prueba de la siguiente manera en cualquier conector de salida de la fuente: para medir + 5v punta negra a cable negro, punta roja a cable rojo para medir - 5v punta negra a cable rojo, punta roja a cable negro para medir +12v punta negra a cable negro, punta roja a cable amarillo para medir -12v punta negra a cable amarillo, punta roja a cable negro Los valores a medir deben encontrarse en ± 10% del valor nominal. Medición de Continuidad: es la posibilidad de circulación de corriente en un conductor de punta a punta. Esta medición se realiza ubicando en el dial el parámetro Resistencia en la escala más cercana a cero, para luego hacer contacto con las puntas de prueba en ambos extremos del conductor a medir. Si la medición en un cable arroja 0 Ohms indicará que el cable no está cortado. Si el resultado es infinito ó 1 el cable está cortado. Bajo este mismo concepto y de la misma forma tendremos la posibilidad de comprobar el funcionamiento del Turbo Switch, el Reset Switch, el Power Switch y el Keylock Switch. Estando el TESTER seteado en Ohms, debemos hacer contacto con ambas puntas en los pines de la llave a medir para luego llevarlo a la posición de encendido y apagado. Si el switch estuviera en condiciones deberá arrojarnos 0 Ω en la posición "ON", o ‘infinito ó 1’ en la posición "OFF". ----------------------------------------------------------------------------------------- Chips y Encapsulado CHIPS, PROCESO DE FABRICACIÓN El cerebro de la PC, el Microprocesador, es el chip más sofisticado en una PC, pero no es el único. Un chip es un circuito electrónico miniaturizado y contenido en una pequeña cápsula de Plástico o Cerámica que posee pines para su conexión. El encapsulado, es la protección que rodea a un chip para darle consistencia, impedir su deterioro y permitir su enlace con los conectores externos. Para poder identificar los distintos chips que encontramos en las placas, debemos aprender a reconocer los distintos encapsulados de los chips en general. Tipos de Encapsulado DIP (Dual Inline Package): encapsulado de forma rectangular y chata. Presenta Dos Líneas de Pines en sus laterales. Es el encapsulado típico y más conocido. Su ancho, largo y espesor son muy variados. Una marca sobre el chip indica cuál es el pin Nº 1 y las restantes se cuentan a partir de ella en sentido antihorario. Un encapsulado DIP: SIP (Single Inline Package): es un encapsulado alargado que tiene Una Sola Línea de Pines en uno de sus bordes. Un punto pintado en uno de sus extremos indica el pin Nº 1. PLC (Pin Line Cuadrature): puede tener tanto una forma cuadrada como rectangular, pero siempre con pines en sus cuatro lados. También en este caso el pin Nº 1 es señalado por un pequeño punto pintado o en bajo relieve o un borde biselado: PGA (Pin Grid Array): es un encapsulado más moderno, cuadrado y chato. Los pines están en la cara inferior y se encuentran organizados en forma de Grilla. Todos los encapsulados de chips van en un zócalo, conector en el que calzan sus pines con sólo hacer presión. El zócalo está soldado a las placas y no el chip, para reemplazarlo en caso de fallas evitando desoldarlo. Todo chip, se reconoce por un Código pintado sobre él, que tiene una sigla propia del fabricante, sigue un código estándar que refiere al tipo de chip, modelo exacto y su número de serie CLASE Nº 3 – TRABAJO PRÁCTICO SOBRE MEDICIONES EN PC 1.- Medición de tensión de línea: A. Seleccione en el tester la escala de ACV (ALTERNA). B. Elija un rango de tensión máximo superior al valor de tensión a medir (110v o 220 v). C. Conecte ambas puntas del tester a los dos polos de un tomacorriente (indistintamente cualquier punta a cualquier polo) para verificar la tensión de la línea domiciliaria. D. Anote aquí la tensión medida: ..................... Volts ACV. 2.- Tensiones de salida de una Fuente de Alimentación: A. Conecte primeramente una carga a la fuente. Esta puede ser simplemente un disco rígido. B. asegúrese de que el switch de encendido de la fuente se encuentre apagado. C. Conecte la fuente a la línea de tensión mediante el Power cord de la PC. Asegúrese de que el rango de tensión elegido para la fuente sea el correcto (elija 220 v; no sería la primera vez que se quema una fuente por exceso de tensión) observando la posición del selector del panel trasero. D. Encienda el Power switch para poner en funcionamiento la Fuente de Alimentación. Si ésta se encuentra en condiciones, debería comenzar a girar el disco y el ventilador interno. E. Elija al menos dos conectores de salida de la fuente para realizar las mediciones. E. Seleccione en el tester la escala de DCV (CONTINUA). F. Elija un rango de tensión máximo superior al valor de tensión a medir (Vamos a medir 12v y 5v). G. Medición de + 5v: Anote aquí su medición del conector 1 tal como aparece en el display del tester: ............ v DCV. Anote aquí su medición del conector 2 tal como aparece en el display del tester: ............ v DCV. H. Medición de - 5v: Anote aquí su medición del conector 1 tal como aparece en el display del tester: ............ v DCV. Anote aquí su medición del conector 2 tal como aparece en el display del tester: ............ v DCV. I. Medición de + 12v: Anote aquí su medición del conector 1 tal como aparece en el display del tester: ............ v DCV. Anote aquí su medición del conector 2 tal como aparece en el display del tester: ............ v DCV. J. Medición de - 12v: Anote aquí su medición del conector 1 tal como aparece en el display del tester: ............ v DCV. Anote aquí su medición del conector 2 tal como aparece en el display del tester: ............ v DCV. 3.- Medición de continuidad en el Power cord o cable de alimentación principal: A. Coloque el tester en la escala de Ohm. B. Elija el/los rango/s máximo/s superior/es inmediato/s al valor de resistencia a medir. C. Coloque una punta cualquiera del tester en uno de los polos del conector hembra del cable. D. Coloque la otra punta del tester en una pata cualquiera del conector macho del cable. Anote aquí el estado del cable medido: .........................Ohms. Ayuda: si cumplidos los pasos indicados la medición indica infinito o un valor constante de 1, cambie la punta a la otra pata macho del cable. E. Repita la medición con el par de patas restante. F. Anote aquí el estado del cable medido: .....................Ohms. 4.- Medición de continuidad del switch de Reset: A. Elija en el tester la escala de Ohm. B. Elija el rango máximo superior inmediato al valor de la resistencia a medir. Al medir continuidad, se espera encontrar un valor cercano a cero Ohms. C. Conecte las dos puntas del tester (roja y negra) al par de patas del Reset switch. Anote aquí el estado del switch medido al pulsar y soltar el botón de reset del gabinete: ...... Ohms, y …...Ohms. 5.- Medición de Voltaje DC del switch de Reset en el motherboard: A. Coloque el tester en el modo DCV: elija un rango de tensión máximo superior al valor de tensión a medir (20 v aproximadamente). B. Conecte las dos puntas del tester (roja y negra) al par de pins del Reset switch de la placa madre. C. Conecte las dos puntas del tester nuevamente en los pins del Reset switch, pero en forma inversa a la anterior. Anote aquí el primer estado del switch medido: ..........v. Anote aquí el segundo estado del switch medido: ..........v. 6.- Test de continuidad sonora del switch de Reset: A. Coloque el tester en el modo "test de continuidad sonora". B. A través de este tipo de test esperamos obtener un ‘beep’ que nos indique que hay continuidad, es decir que todo está en orden. (También puede hacerse este test en el Power cord y en los dos pines de Reset switch sitos en la placa madre). C. Conecte una punta cualquiera del tester (roja o negra) a un pin de la motherboard y la otra punta del tester al pin libre. D. La máquina puede ‘resetearse’ con esta medición. Ayuda: si no se escucha ningún sonido, repita la medición invirtiendo las puntas del tester. Se escuchó un beep? ......................... 7.- Verificación de Leds: A. Elija en el tester la escala de Ohms. B. Conecte indistintamente las puntas del tester a las dos patas del Led. Si éste no enciende, conéctelo al revés. Si el Led se encuentra en condiciones, debe encender en una sola posición. Anote aquí el estado del Led medido: (ON/OFF) …………… 8) Ejercicio complementario (opcional – riesgo de corto circuito si no se conoce bien lo que se hace): medición de continuidad del Power switch: A. Ubique en el tester la escala de Ohm. B. Elija el rango máximo superior inmediato al valor de resistencia a medir. Al medir continuidad se espera encontrar un valor cercano a cero Ohms. C. Asegúrese de que el switch se encuentra en la posición APAGADO. D. Conecte las dos puntas del tester (roja y negra) a un par de patas del switch, el cual se encuentra separado del otro par por un tabique plástico. E. Repita la medición con el par de patas restante. Anote aquí el estado del switch medido:............. Ohms. Respuestas: 1) La tensión medida debe ser aproximadamente ± 220 v. ACV. 2.1) Coloque la punta negra en cualquier polo negro de los conectores que salen de la fuente. Luego, coloque la punta roja en cualquier polo rojo de los conectores que salen de la fuente. El tester deberá marcar aproximadamente 5.00v. 2.2) Ubique la punta roja en cualquier polo negro de los conectores que salen de la fuente. Luego, coloque la punta negra en el polo rojo de los conectores que salen de la fuente. El tester deberá marcar aproximadamente -5.00v. 2.3) Coloque la punta negra en cualquier polo negro de los conectores que salen de la fuente. Luego, coloque la punta roja en cualquier polo amarillo de los conectores que salen de la fuente. El tester deberá marcar aproximadamente +12.0v. DCV. 2.4) Coloque la punta roja en cualquier polo negro de los conectores que salen de la fuente. Luego, coloque la punta negra en el polo amarillo del conector que sale de la fuente. El tester deberá marcar -12.0v. DCV. 3.1 y 3.2) Si el cable está en buenas condiciones, la medición debe arrojar aproximadamente 0 Ohms, según la precisión de la escala elegida; en caso contrario, el cable se encuentra cortado. 4) Al pulsar el switch, la medición deberá arrojar 0 Ohms, y al soltarlo, infinito ó 1. 5) La tensión medida debe ser aproximadamente de + 5v DCV en la primera medición y de - 5v DCV en la segunda. 6) En una u otra posición de las puntas del tester debe escucharse una alerta sonora. 7) En una u otra posición de las puntas del tester debe encenderse el led rojo del HDD del gabinete. 8) Al encender el switch, la medición deberá arrojar 0 Ohms, y al volver a apagarlo, infinito ó 1. CLASE Nº 4 Microprocesadores El microprocesador es el cerebro que marca el ritmo de trabajo. Es tan importante como la placa base. A veces es mejor sacrificar MHz de velocidad en el procesador a cambio de tener unos MB más de memoria RAM. Por ejemplo, un Micro de 900 MHz con 64MB de Ram tiene menor rendimiento que uno de 800MHz con 256 MB de RAM en procesadores de igual marca. La marca del micro depende del presupuesto personal y de la información que se pueden obtener para hacer la elección. La página de Sysopt, permite hacer comparaciones simuladas de procesadores con otros componentes. El Microprocesador se encuentra encapsulado (es decir, tiene un recubrimiento para darle consistencia, impedir su deterioro y permitir su enlace con los componentes externos). Es un Circuito Integrado (CI) o sea un circuito electrónico miniaturizado y contenido en una pequeña cápsula de Plástico o Cerámica de la cual emergen pines para su conexión. El micro tiene varias partes constitutivas: el chip principal, un coprocesador matemático (que realiza operaciones con números fraccionarios), la memoria caché (memoria ultrarrápida que ayuda al micro en operaciones con datos que maneja constantemente). Para identificar un micro dentro de la PC, veremos los distintos encapsulados que existen. DIPP (Dual Inline Package): es un encapsulado rectangular y chato que posee Dos Líneas de Pines en sus laterales. Hoy está en desuso. Su ancho, largo y espesor son muy variados. Una marca o punto sobre el chip nos indica la pata Nº 1 y las restantes se cuentan a partir de ella en sentido antihorario. La siguiente figura nos muestra una vista superior: () SIP (Single Inline Package): es un encapsulado alargado con Una Sola Línea de Pines en uno de sus bordes. Un punto pintado en uno de sus extremos nos indica el pin Nº 1. PLC (Pin Line Cuadrature): puede ser cuadrado o rectangular, pero siempre sus pines se encuentran alrededor de sus cuatro lados. Está soldado a la placa, y también en este caso el pin 1 se indica con un pequeño punto pintado o un bajorrelieve o un borde biselado. PGA (Pin Grid Array): es un encapsulado de aparición más reciente. Es siempre cuadrado y chato. Los pines emergen de la cara inferior, no de los bordes como en los casos anteriores, y se encuentran organizados en forma de Grilla. Sabemos que en la motherboard van conectados todos los componentes internos de la PC. Como actualmente el micro se puede cambiar, hay distintos tipos de zócalos: Cuna (bastante antiguo), PGA (Pin Grid Array) y ZIF (Zero Insertion Force). El zócalo ZIF (Fuerza de Inserción Cero) es igual al PGA, pero agrega una palanca que permite sacar el micro sin necesidad de pinzas especiales. Como éste tiene más de 100 "pines", si se saca sin esta pinza, se corre el riesgo de doblar o romper alguno. Las mother anteriores al 386 llevaban el micro soldado a la placa, lo que impedía su sustitución. Hoy se adoptó el sistema de zócalos para insertar el micro. Los actuales constan de esta palanca que al levantarla permite introducir el micro sin ninguna presión, luego se baja y el micro queda sujeto a la mother y todas sus patillas quedan en contacto con la placa. Existen varios tipos de Socket para ZIF. Por ejemplo, Socket 3 para 486 y Socket 7 para Pentium ó 586. Todos los encapsulados de chips poseen su zócalo correspondiente, que es un conector en el cual calzan sus pines con sólo hacer presión. Esto permite soldar el zócalo a las placas y no el chip, para poder reemplazarlo fácilmente en caso de fallas y no tener que desoldarlo. Un chip se reconoce por un Código pintado sobre él, que comienza con una sigla propia del fabricante seguida de un Código Estándar que refiere el tipo y modelo exacto, y luego un número de serie. Microprocesador - Reconocimiento Físico: es un microchip capaz de realizar operaciones aritmético-lógicas de tipo digital y de transferencia de datos a gran velocidad. Es como una súper calculadora con capacidades de procesamiento adicional. Comenzaremos por un reconocimiento físico del micro mediante los datos que lo caracterizan y que están pintados en el chip. Ellos son: Logo del Fabricante Marca Modelo Velocidad Máxima en Mhz Un procesador Intel 486DX4 de 100 Mhz instalado en la mother, viene encapsulado en formato ZIF: Los primeros micros de PC se presentaban en encapsulado DIP (8086 y 8088 de XT). Para cambiar de procesador era necesario cambiar directamente la placa madre. Luego fueron adoptando encapsulado PLC (80286), hasta aparecer el encapsulado PGA (486 y posteriores). Microprocesador - Estructura Interna y Funcionamiento El micro procesa lo que le sea ordenado mediante un programa en la memoria RAM. Este programa le da órdenes para que realice tareas en un "lenguaje" propio del micro denominado "Set de Instrucciones". El micro posee tres partes internas: UNIDAD de CONTROL: interpreta las instrucciones de programa y controla al resto de los componentes (Unidad Aritmético-Lógica y Registros). UNIDAD ARITMETICO-LÓGICA (ALU): realiza las operaciones matemáticas que le ordena la Unidad de Control. REGISTROS DE ALMACENAMIENTO: son lugares de almacenamiento temporario de información. Ellos son: Contador de Programa: guarda la posición de Memoria donde está la siguiente Instrucción a ejecutar. Registros de Datos: almacenan temporalmente información. Datos necesarios para realizar una operación aritmética o Lógica. Acumulador: Guarda los resultados de las operaciones realizadas por la ALU. Clock: el micro ejecuta una Instrucción tras otra según se lo dicten las aplicaciones. Es necesario para ello que el micro reciba una especie de "Pulso digital" que le marque el ritmo de proceso. Este es proporcionado por un dispositivo externo denominado Clock. Una instrucción puede tomar uno o más pulsos de reloj. La velocidad del reloj en las PC actuales va de 800 MHz a 2 GHz, o sea de 800 a 2000 millones de pulsos por segundo. A mayor velocidad de clock, mayor velocidad de procesamiento. Para poder realizar procesos de transferencia de información con el Microprocesador, todo periférico o controlador de periférico debe estar conectado a los tres buses que conocemos. El BUS de DATOS: Lleva información (datos -bytes) desde y hacia el micro, es "BIDIRECCIONAL". Siempre tiene 8, 16, 32 o 64 hilos, pudiendo así transportar 1, 2, 4 u 8 bytes al mismo tiempo. Cuanto más ancho sea este bus, mayor ser la velocidad de la máquina. El BUS de DIRECCIONES: permite al micro seleccionar posiciones de Memoria para lectura o escritura. La selección se efectúa mediante una combinación de pulsos de 0 v y 5 v presentes en dichas patas. Es un bus "UNIDIRECCIONAL"; las direcciones sólo salen del micro y son leídas por los periféricos. A más ancho del bus, mayor será la cantidad de Memoria que se puede Direccionar. El BUS de CONTROL: señales individuales son utilizadas por el micro para controlar los Dispositivos externos para efectuar transferencias de información. De estas señales algunas son entrantes y otras salientes del micro. Un MICRO se describe en términos de procesamiento de palabra, velocidad y capacidad de memoria a direccionar (Ej.: 32 bits, 333MHz, 64 MB). Procesamiento de palabra: es el número de bits que puede procesar como una unidad. Normalmente, el tamaño de palabra actual es de 32 bits; es decir, el bus del sistema puede transmitir 32 bits (4 Bytes de 8 bits) a la vez entre el procesador, la RAM y los periféricos. 1 bit Expresión minima (binary digit) 1 Byte 8 bits 1 KByte 1024 B 1 MByte 1024 KB 1GByte 1024 MB Velocidad del procesador: se mide en diferentes unidades según el tipo de computadora: MHZ (MegaHertz): un oscilador de cristal controla la ejecución de instrucciones dentro del procesador. La velocidad del procesador se mide por la frecuencia de oscilación o por los ciclos de su reloj por segundo. Por ejemplo un procesador de 50 MHz realiza 50 millones de ciclos en un segundo. Capacidad de la RAM a direccionar: Se mide en términos de los Bytes que puede direccionar. Habitualmente se mide en KB y MB, aunque ya se debe empezar a hablar de GB. Hay otras formas de medir la capacidad de un microprocesador: MIPS (millones de instrucciones por segundo): para WS, minis y macro-computadoras. Por ejemplo, una computadora de 100 MIPS ejecuta 100 millones de instrucciones por segundo. FLOPS (operaciones de punto flotante por segundo): para las supercomputadoras. Las operaciones de punto flotante incluyen cifras muy pequeñas o muy grandes. Hay supercomputadoras para las cuales se puede hablar de GFLOPS o TFLOPS (Gigaflops es 1000 millones de FLOPS; Teraflops, 1 Billón de Flops). Programación del Display del gabinete El display frontal de los gabinetes AT mostraba la velocidad del microprocesador. Se puede programar, por eso que no conviene confiar en la velocidad que marca. El display está dividido en unidades, decenas y centenas y cada número está dividido en 8 segmentos. Detrás del display hay conectores y jumpers: cada sector (A, B, C, etc.), enciende su segmento asignado: Poniendo cada jumper en su lugar se logra encender el segmento seleccionado. El display tiene dos estados: Turbo y Normal. Se debe programar cada segmento para los dos estados. Según como pongamos el jumper, el segmento se encenderá: sólo en turbo, sólo en normal, ambos, o en ninguno. Para instalar el micro, la placa debe ser configurada a través de jumpers. Es necesario el manual de la placa, ya que rara vez los datos de configuración están serigrafiados en ella. Hay que especificar el tipo de microprocesador, su voltaje, la velocidad de trabajo, etc. Esta configuración varía según la placa. Asegúrese de la correcta configuración, ya que un error en el voltaje ó velocidad puede averiar el micro. El voltaje de un Pentium 166 puede ser del tipo estándar (STD) ó del tipo "voltage regulator enhanced" (VRE). Esto está escrito en el micro: pueden leerse tres letras juntas que normalmente son "SSS". La primera sigla indica el tipo de voltaje: "S" es STD. Si es una "V", es tipo "VRE". Las placas actuales no tienen jumpers para voltaje. Es automático y el resto se configura por setup. Disponga los jumpers según indica el manual de la mother para el micro a colocar. Esto es sencillo, sólo tienen que insertarse los jumpers en los pins indicados. El zócalo del microprocesador puede presentar distintas formas, según su tipo y tecnología. PGA: permite insertar el procesador a presión. El nº de orificios depende del procesador a conectar (386, 486, etc). ZIF SOCKET: es como el PGA, aunque de mayor tamaño y provisto de una palanca para insertar el procesador por desplazamiento de una plataforma sin tener que hacer presión, con lo que se evita doblar las patillas de conexión de procesador. Apareció en la época de los procesadores 486 y tiene distinto nº de orificios según las velocidades del procesador que va a alojar: Socket 3 procesadores 486 Socket 5 primeros Pentium y 586 Socket 7 Pentium I, Pentium MMX y AMD SUPER Socket 7 AMD K6-2/3 de más de 300 Mhz Socket 8 Pentium Pro Socket 370 ó PGA370 Intel Celeron actuales (A) y Pentium III Socket A AMD K7 y Duron SLOT 1: Pentium II, III y primeros modelos de Celeron. No se parece a los otros zócalos. Es una ranura alargada SLOT A: AMD. Aunque físicamente es como el Slot 1, es incompatible, por lo que no podemos instalar AMD en Slot 1 ni Pentium en Slot A Instalación física del microprocesador Se levanta la palanca del zócalo de la placa madre, se introduce el micro en la dirección correcta y se baja la palanca. Se hará coincidir la esquina recortada del micro con la única esquina del zócalo que difiere de las otras tres: Se deberán configurar los jumpers para el tipo de micro instalado. Una vez colocado el procesador correctamente, se le puede colocar encima, y con cuidado, grasa siliconada para disipar el calor. Zócalo VRM El Módulo Regulador de Voltage (VRM) es un zócalo estrecho y alargado, con dos enganches en los extremos y pines en su interior, que está junto al zócalo del procesador. Como los micros de Intel con extensiones multimedia trabajan a 2,5 v en vez de los 3,3 v habituales, se necesita regular el voltaje en las mother. Toda placa que permita cambiar el micro, debe incluir un VRM. Otros voltajes: un Pentium 1 de 75 hasta 90 MHz requería de 2.9 v. Un Pentium 133 MHz, de 3.5 v. Se deben ‘setear’ correctamente los jumpers en el mother para evitar malfuncionamientos o daño al microprocesador. Ventilador Luego, se coloca el fan cooler o ventilador encima del micro (generalmente es colocado a presión), de forma que su cable de alimentación no se enrede en las aspas. El cable de alimentación del ventilador se conecta a uno de los cables de la fuente de alimentación. Existe una única posición correcta. En las nuevas mother, a veces, el ventilador se conecta a la placa madre. A medida que mejoraron los procesadores, empezaron a ser de más consumo y producir más calor. Se debe instalar un fan cooler (disipador de calor) para evitar el calentamiento del procesador. Las mother, de Pentium II en adelante, tienen un censor térmico que monitorea temperaturas; este censor trabaja con el ventilador, de modo que si la temperatura aumenta, girarán más rápido las aspas del ventilador. La máxima temperatura soportada es 60º C. Si sospechamos que levanta temperatura, debemos revisar el cooler. Debemos tocar el micro y dejar el dedo unos 3 segundos: si la temperatura es muy alta, hay sobretrabajo del micro. Los procesadores BOX (en envase original), vienen con fan cooler; para los OEM hay que comprarlo aparte. El Chipset Es un conjunto de circuitos integrados en la mother que nos permite saber qué tipo de micro podemos instalar. La selección de los chipsets adquiere importancia a partir de los primeros Pentium, ya que condicionan su forma de trabajo. Chipset de Intel para Pentium (Triton): 430 FX, para Pentium I (no MMX) con memoria EDO. 430 HX (Triton II), es la opción profesional del anterior. 430 VX, más lento que el anterior, pero admite memoria SDRAM. 430 TX, para Pentium MMX soporta SDRAM, acceso UltraDMA, aunque su bus no es de 100Mhz y sin AGP. Chipset de VIA para Pentium (Apollos): Tiene soporte paramemorias SDRAM o BEDO, Ultra DMA, USB. Casi todas las placas con chipset VIA suelen tener buena calidad y tienen zócalo Socket 7, admitiendo buses AGP y a 100Mhz. Chipset de SiS, ALI, VLSI, ETEQ para Pentium: Admiten procesadores como los AMD K6 y el K6-2, o Cyrix-IBM 6x86MX. Chipset de Intel para Pentium II: 440 FX, para el extinto Pentium Pro, no es ideal para admitir un Pentium II, ni las memorias o buses actuales. 440 LX, muy eficiente para Pentium II, aunque no trabaja a 100 Mhz. No admite micros de más de 333 Mhz. 440 EX, trabaja a 100 Mhz, admitiendo así procesadores más rápidos. 440 ZX, basado en el ‘BX’ pero sólo para Celeron. Actualmente han aparecido muchos otros chips para dar soporte a los nuevos procesadores Pentium III, IV, AMD K7, etc. de los que no hablaremos, por ser bastante actuales. Se trata aquí de dar una visión de componentes "un poco obsoletos" y aprender a distinguir los otros. Multiplicador Debemos conseguir el manual de la mother y, en el caso de que no se haga por el setup del BIOS, configurar la velocidad del microprocesador teniendo en cuenta la velocidad del bus (50 MHz, 60, 66, 75, 95, 100) y el multiplicador (1, 1.5, 2, 2.5, 3...). No es lo mismo 50x2 que 66x1.5. El rendimiento es menor en el primer caso. El manual de la placa madre suele indicar el ‘jumpeado’ más efectivo. De la velocidad de transmisión del bus interno y del chipset de la mother, como ya dijimos, depende la selección del microprocesador y la memoria RAM. Por ejemplo, una placa madre cuyo bus es de 100 MHz, no admite procesadores Pentium IV ni módulos de memoria que trabajen en 133 MHz. La expansión de RAM mejora la capacidad de procesamiento; las aceleradoras de gráficos, tarjetas de sonido, etc. incrementan la funcionalidad del sistema. Coprocesador Matemático Es el encargado de facilitar las operaciones con números fraccionarios al procesador principal. De acuerdo al tipo de Microprocesador, le corresponde su Coprocesador Matemático: Microprocesador Coprocesador Matemático 80286 80287 80386 80387 80486SX 80487 486DX2 ó superior Incorporado dentro del Micro Información adicional sobre fabricación de microprocesadores Semiconductores: los circuitos integrados se fabrican con semiconductores, que conducen la electricidad de forma intermedia entre un conductor y un aislante. El silicio es el material semiconductor más habitual. El bloque básico de la mayoría de los dispositivos semiconductores es el diodo, material semiconductor cuyas propiedades eléctricas fueron alteradas agregando boro o fósforo. Transistores: el transistor empleado en microelectrónica es el MOSFET. Encima del componente se encuentra una capa delgada con silicio sobre la cual va otra capa llamada puerta. Se aplica una ‘tensión’ a ésta para que actúe conectando y desconectando el transistor creando una puerta lógica que transmite unos y ceros a través del microprocesador. Fabricación de microprocesadores Los microprocesadores se fabrican empleando técnicas similares a las usadas para las memorias. Los primeros tienen una estructura más compleja que otros chips, y su fabricación exige técnicas muy precisas. Sobre la superficie de una oblea de silicio se crean varios cientos de grupos de circuitos. El proceso de fabricación es una suerte de colocar y eliminar capas finísimas de materiales conductores, aislantes y semiconductores, hasta llegar a un complejo chip que contiene todos los circuitos requeridos. Entre las etapas del proceso figuran la creación de sustrato, la oxidación, la litografía, el grabado, la implantación iónica y la deposición de capas. Se crea una rodaja de silicio en forma de oblea redonda pulida hasta quedar lisa como un espejo. En la etapa de oxidación se coloca una capa dieléctrica. Luego vienen otros procesos. La fotolitografía, es proyectar sobre la oblea de silicio una imagen del circuito deseado. Luego se usa luz ultravioleta para resolver los detalles más pequeños. Después de proyectado el circuito sobre la capa fotosensible la oblea se graba mediante un proceso denominado grabado húmedo, o exponiéndola a un gas llamado plasma. En el siguiente paso del proceso, se introducen en el silicio boro o fósforo para alterar su conductividad. En el último paso del proceso, las capas de material empleadas para fabricar el micro se depositan mediante el bombardeo atómico en un plasma, por evaporación, o por deposición de vapor químico. En todos los casos, la película debe ser de gran pureza, y su espesor se controla con gran precisión. Un microprocesador es tan pequeño y preciso que una mota de polvo puede destruirle varios circuitos. Las salas de fabricación de microprocesadores se denominan ‘limpias’, porque el polvo es filtrado constantemente del ambiente. Clase Nº 5 Sistema de Buses en una PC Un bus es una trayectoria por la cual viajan los datos en una computadora para comunicar los distintos dispositivos entre sí. Los principales buses que se encuentran dentro de una PC son: los Buses del micro-procesador, los Buses de memoria y los Buses del sistema. Buses del microprocesador El micro es el chip más importante de la placa madre, es central para el procesamiento de datos. Actúa como supervisor del hardware del sistema. Muchos componentes reciben órdenes y son activados directamente por él, que está equipado con buses de direcciones, de datos y de control que le permiten llevar a cabo sus tareas. El bus del microprocesador es la trayectoria de comunicaciones entre la CPU y el Chipset. Se utiliza para transferir datos entre la CPU y el bus principal, o entre la CPU y el Caché. Para realizar procesos de transferencia de información con el micro, todo periférico o controlador del mismo debe estar conectado a los tres buses que mencionaremos a continuación. - BUS de DATOS: lleva información (Bytes) desde y hacia el micro, por eso es "BIDIRECCIONAL". Tiene una cantidad de hilos igual a 8, 16, 32 ó 64, pudiendo así transportar según su ancho 1, 2, 4 u 8 Bytes al mismo tiempo. A mayor amplitud de este bus, mayor será la velocidad de procesamiento. - BUS de DIRECCIONES: permite al micro seleccionar posiciones de memoria para lectura o escritura. Es un bus "UNIDIRECCIONAL", ya que el micro solicita direcciones que son leídas por los periféricos. A más amplitud del bus, mayor cantidad de memoria podrá direccionar el micro. - BUS de CONTROL: consiste en señales individuales con las que el micro controla los dispositivos externos y mediante las cuales se pone de acuerdo con ellos para realizar transferencias de información. Algunas de estas señales son entrantes y otras salientes al micro; por eso, es también "BIDIRECCIONAL". Buses de memoria Se utilizan para transferir datos entre el microprocesador y la memoria RAM. Estos buses pueden formar parte del bus del procesador, o estar en forma separada, mediante un conjunto de chips que transfieren información entre el bus del procesador y el de memoria. Como la memoria RAM trabaja a menos velocidad que la placa madre, el chipset debe regular esta velocidad. Buses del sistema Son los caminos por los cuales los datos viajan, por ejemplo del microprocesador al disco rígido, o de la memoria al disco. Los buses pueden abastecer a una tarjeta de audio con datos en forma de música desde la memoria de trabajo liberando al procesador de dicha tarea, como así también pueden interrumpir sus operaciones si el sistema encuentra algún error. La PC fue creada bajo el concepto de arquitectura abierta, es decir que no está compuesta por un conjunto fijo de placas. Se pueden colocar los tipos de placas que uno desee, para adosar los más variados dispositivos gracias a las ranuras de expansión o slots. Existen varios tipos de ranuras, de distinta forma y características. Consisten en zócalos que permiten conectar a las tarjetas. Esos slots se llaman buses del sistema. Cada slot es indistinto para conectar una placa, ya que están distribuidos en paralelo. Los objetivos de un bus de sistema son cuatro: Conectar las placas con el micro, la RAM, etc. para permitir el intercambio de datos. Llevar tensión de alimentación a las placas (+5 v, -5 v. +12 v y -12 v). Facilitar la instalación o remoción de las diversas placas. Ofrecer un estándar de conexión al sistema, para poder ensamblar en el futuro cualquier tipo de tarjeta. NOTA: todo intercambio de placas debe realizarse siempre con la PC APAGADA, ya que la tecnología de los buses del sistema es de INTERCAMBIO en FRÍO (es decir, a máquina desconectada). En la actualidad se están desarrollando y utilizando buses de INTERCAMBIO en CALIENTE, que nos permiten retirar o colocar placas con la máquina encendida. El bus del sistema es responsable de la correcta interacción entre los diferentes componentes de la computadora. Buena parte de las conexiones de la CPU son conductos del bus, los cuales son prácticamente la única vía de contacto del procesador con el exterior. El bus del sistema permite a la CPU comunicarse con los periféricos de entrada y salida. La mayoría de las PC’s proporcionan hasta 8 ranuras de expansión ubicadas en la placa madre. El bus del sistema, que se encuentra ubicado fuera del microprocesador, se puede clasificar en: a) el bus local, compuesto por el bus de datos, el bus de direcciones y el bus de control. El bus de datos transfiere datos a los diferentes componentes de la CPU y el bus de direcciones da a conocer las posiciones de memoria de aquéllos. El bus de control se ocupa de evitar colisiones en la transferencia/recepción de datos y de que toda la información llegue a destino y sea recibida desde el exterior sin problemas. Los conductos destinados al transporte de datos se denominan buses de datos. No basta con que el procesador escriba en el bus de datos la información; también debe establecer su destino. Esta operación se lleva a cabo a través del bus de direcciones. A los dos ya mencionados, se agrega el bus de control. Su participación es necesaria porque al bus se conectan otros dispositivos además de la CPU y la memoria RAM. Si no existiese un control, las operaciones iniciadas para procesos de escritura, lectura o direccionamiento, se sumirían en un caos. Para evitarlo, existe el bus de control. Este bus identifica si se trata de procesos de escritura o lectura, llama a algún dispositivo específico, etc. Sin embargo, un sistema de control compuesto sólo por cables no podría dirigir tareas de direccionamiento por sí solo: el controlador de bus es el auténtico cerebro del sistema de buses y se ocupa de evitar cualquier colisión y de que toda la información llegue a destino. b) el bus de expansión está constituido por el conjunto de slots o ranuras en donde se insertan placas de sonido, vídeo, módems, etc. Existen ranuras de distintos tipos: VESA, que trabaja en 32 bits (y hoy está en desuso), el actual PCI, ISA, etc. A través de las ranuras de expansión se tiene acceso a tarjetas aceleradoras gráficas, tarjetas de sonido o al controlador del disco rígido, entre otros. Desde la aparición de la primera PC hasta hoy, los distintos slots pasaron por varios cambios, principalmente por la constante demanda de velocidad que fueron requiriendo las CPU y programas modernos. Todavía se sigue utilizando la misma ranura de expansión que presentaba la IBM de 1984. Esto es más que nada por un tema de compatibilidad. Es posible identificar los diferentes tipos de buses de E/S por su arquitectura. Las principales arquitecturas son: ISA – MCA – EISA – VESA – PCI – AGP. Slots de Expansión: ISA 8 bits, ISA 16 bits, VESA 32 bits, PCI 64 bits Es importante resaltar la diferencia entre el número de líneas o amplitud de un bus (16, 32, 64) y su frecuencia de trabajo. La multiplicación de ambos factores nos da el ancho de banda del bus, que se mide en MB/s. Los factores clave de desempeño de un bus son, entonces, su frecuencia o velocidad y su amplitud (número de conductos o hilos de datos que operan en paralelo). Esta última es, para las CPU del 286 y del 386SX, de 16 y para el 386DX y el 486, de 32. El número de conductos de datos de una CPU es un parámetro poco modificable. La frecuencia de reloj del bus, por el contrario, sí lo es. Los Setup del BIOS (el AMIBIOS de 1984, por ejemplo) permiten variar la velocidad del bus. El primer AT de IBM (1984) registraba una frecuencia de bus de 8 MHz, que hoy en día puede mejorarse bastante mediante tarjetas de expansión. Un BIOS como el mencionado debería considerar un aumento de la frecuencia del bus para alcanzar los 10 ó 12 MHz para incrementar, por ejemplo, el rendimiento de una tarjeta gráfica o del controlador de disco rígido, pero algunos controladores suelen presentar errores ocasionales ante estos ajustes. En estos casos, lo que sólo queda por hacer es recuperar la frecuencia original. En la placa madre para una CPU de 32 bits pueden coexistir slots de 8 o 16 bits que se encuentran en su parte trasera izquierda. Se trata de las ranuras alargadas y negras en las que, probablemente, ya se encuentren ubicadas algunas tarjetas. Las más pequeñas, compuestas de un solo elemento, son las ranuras de 8 bits; las divididas en dos partes, son las de 16 bits. Más adelante se describirán las distintas clases de ranuras de expansión. La principal diferencia entre sus tecnologías reside en la cantidad de datos que pueden transferir (amplitud) y la velocidad a la que lo hacen (frecuencia de trabajo). Cualquier arquitectura de bus está conectada a un conjunto de chips que, a su vez, se conectan al bus del procesador. RECURSOS DE SISTEMA Los recursos de sistema son los canales de comunicaciones y direcciones, y otras señales utilizadas por los dispositivos de hardware para comunicarse a través del bus del sistema. Comprenden: Direcciones de Memoria, (IRQ’s) / Canales de DMA (Acceso Directo a Memoria) y Direcciones de Puertos de E/S. Interrupciones o IRQ Los canales de IRQ son utilizados por los diversos dispositivos para indicar a la placa madre que se debe satisfacer una solicitud externa. Estos canales están representados por conductores en la tarjeta madre y por sus conectores respectivos en las ranuras. Al invocar una interrupción, una rutina especial se hace cargo del sistema para satisfacer ciertas peticiones. Dependiendo de la interrupción invocada, se ejecutará el programa correspondiente. Unos apuntadores señalan la dirección del controlador de software que atiende a la tarjeta que generó la interrupción. Cuando la rutina de software invocada satisfizo la petición requerida por la tarjeta, el sistema continúa con las tareas anteriores a la interrupción. Mediante ella, el sistema responde a eventos externos. Por ejemplo, cada vez que un puerto serie le representa un Byte al sistema, se genera una interrupción para asegurar que el sistema lea ese Byte antes de que llegue el otro. Las IRQ se priorizan mediante números. Algunas excepciones de más prioridad tienen los números más bajos. Las interrupciones de alta prioridad tienen precedencia sobre las más bajas. Como resultado, puede ocurrir que en un sistema se presenten varias interrupciones en forma simultánea. Si éste se sobrecarga debido a un número excesivo de aquéllas que se generaron a la vez, pueden ocurrir errores internos y el sistema puede llegar a detenerse (‘colgarse’). IRQ Función estándar 0 Cronómetro del sistema 1 Controlador del teclado 2 Cascada del 2º controlador IRQ 8 Reloj en tiempo real 9 Red/disponible 10 Disponible 11 SCSI/disponible 12 Puerto de mouse de tarjeta madre/disponible 13 Coprocesador matemático/disponible 14 IDE primario 15 IDE secundario/disponible 3 Puerto serie 2 (COM 2) 4 Puerto serie 1 (COM 1) 5 Sonido/Puerto paralelo 2 (LPT2) 6 Controlador de disco flexible 7 Puerto paralelo 1 (LPT1) IRQ – Identificación DMA Función estándar 0 Disponible 1 Sonido/disponible 2 Controlador de disco flexible 3 Disponible 4 Primer controlador DMA 5 Sonido/disponible 6 SCSI/disponible 7 Disponible DMA - Funciones Puerto Dirección base de E/S COM1 3F8h COM2 2F8h COM3 3E8h COM4 2E8h LPT1 378h LPT2 278h Direcciones de Puertos de E/S Conflictos de Interrupciones (IRQ’s) Un conflicto de IRQ común comprende los puertos serie (COM), cuando se configuran dos IRQ aparte para dos puertos COM. La IRQ 3 se usa para COM2 y la IRQ 4 para COM1. El problema aparece cuando hay más de dos puertos serie en un sistema, dado que la PC puede manejar hasta 4 puertos COM. La mejor solución es adquirir una tarjeta multipuerto serie, que permita compartir interrupciones entre puertos COM. Canales DMA Los canales DMA (Acceso Directo a Memoria) son empleados por los dispositivos que envían y reciben información a altas velocidades. Un puerto paralelo o serie no usa canales DMA, pero sí las tarjetas de sonido o los adaptadores SCSI. Los canales DMA pueden compartir dispositivos: no operan en forma simultánea. Se describen a continuación los diferentes tipos de buses de expansión. SLOTS o RANURAS DE EXPANSIÓN El bus de expansión permite el intercambio de datos con periféricos ubicados en la placa madre o fuera de la PC. La diferencia entre ellos está en la cantidad simultánea de información que manejan y en su velocidad de trabajo. Slots ISA: (Industry Standard Architecture) son de color negro, los hay de 8 y 16 bits (son más lentos). La especificación ISA es la que por más tiempo ha perdurado en el mercado y fue ampliada por la especificación E-ISA (ISA EXTENDIDA), de forma que una tarjeta ISA podrá funcionar en un slot E-ISA, ya que la ranura es idéntica. BUS ISA x 8 Bits o BUS XT El Bus XT era un bus de 8 bits que se utilizó en la PC original que IBM presentó en 1981, con 8 slots de este tipo. Era capaz de operar a 4,77 MHz y la transferencia de datos requería entre 2 y 8 ciclos por segundo, logrando transmitir alrededor de 4 MB/s. La ranura de expansión ISA poseía 62 contactos, 8 líneas de datos y 20 líneas de direcciones. En ellas estaban presentes: los Buses de Datos, de Direcciones y de Control del micro, todas las tensiones de alimentación de la Fuentelas IRQ ylos DMA. Este bus y todas las placas que a él se conectaban sólo podían realizar transferencias de 8 Bits a la vez. Además, las placas de expansión dependían en todo del sistema, no podían comunicarse entre ellas y recaía en el usuario la correcta instalación de las placas para evitar conflictos de recursos. BUS ISA x 16 Bits o BUS AT Cuando IBM presentó su nueva computadora con el procesador 286 en 1984, se desarrolló un nuevo tipo de bus para aprovechar su desempeño, ya que ese micro poseía un bus de datos de 16 bits. Se podría haber creado una nueva arquitectura de bus que trabajara a 16 bits, pero en cambio se modificó al bus ISA de 8 bits agregándole una ranura "extra" para hacerlo de 16 bits; a su vez, las placas diseñadas para el Bus XT podían seguir utilizándose en el nuevo bus. La ranura ISA de 8 bits quedó tal como estaba; se le agregaron 36 conectores, para manejar 24 direcciones y 16 bits de datos. El 286 podría haber funcionado con el Bus XT, pero haciendo transferencias de datos en dos ciclos de 8 bits. Para mantener la compatibilidad con las placas anteriores, sólo se agregó un nuevo conector de 36 contactos para transferir los 8 bits restantes, que eran necesarios para las nuevas interfaces de 16 bits. Las características generales y de velocidad del Bus AT eran las mismas que las del XT, presentando total compatibilidad con éste. Se podían conectar placas de 8 bits en el slot de 16. Cuando hoy se habla de estándares industriales, se suele pensar en el Bus AT. Las ranuras de expansión uniformes del XT fueron unas de las razones fundamentales para la masificación de este tipo de computadoras y sus sucesores. A través de la incorporación de tarjetas de expansión, habilitaba a la PC para realizar cualquier clase de tarea. En la mayoría de las placas madre encontramos, junto a los slots de 16 bits, dos o más slots de 8 bits. Ello se debe a la ambición de economizar, pues la introducción de tarjetas de 8 bits es absolutamente posible en los slots de 16 bits. Con una frecuencia de reloj de 8 MHz, el Bus AT alcanzaba una velocidad transmisión de datos de 6.5 MB/S, un valor aprovechado por pocas tarjetas, pero por la creciente utilización de CPUs de 32 bits, hoy se emplean buses que alcanzan velocidades de transmisión de datos bastante más elevadas. EL BUS E-ISA Enhanced Industrial Standard Architecture es una prolongación del Bus AT desarrollada por los fabricantes de computadoras (excepto IBM), a fin de enfrentar los retos planteados por los procesadores de 32 bits. E-ISA es un bus de 32 bits auténtico. Sus 32 conductos de datos de su CPU están disponibles para ser utilizados. Además de tener una mejor transferencia de datos, posee capacidades multiusuario. Esto posibilita el acceso común de varios procesadores a un mismo bus, con lo cual problemas tales como la configuración de una computadora en paralelo a través de tarjetas de CPU, tendrían fácil solución. El bus E-ISA proporciona ranuras de expansión de 32 bits para utilizarse en sistemas 386DX o superiores. Agrega 90 conexiones (65 señales) nuevas. Consta de dos filas de conexiones, la primera es igual a la utilizada en las tarjetas ISA de 16 bits, y la otra se extiende desde los conectores de 16 bits. Puede manejar hasta 32 bits de datos a una frecuencia de 8,33 MHz. El ancho de banda máximo en el bus es de 33 MB/s. Aunque las tarjetas ISA no puedan ser instaladas en una ranura PCI, no debería renunciarse a su uso. A menudo se encuentran motherboards con bus PCI y la interfaz llamada ‘PCI-To-ISA-Bridge’, un chip que se conecta entre los distintos slots ISA y el controlador del bus PCI para comunicar ambos buses. De esta manera, se puede seguir utilizando tarjetas ISA al amparo del bus PCI. Hoy sigue habiendo buses y tarjetas ISA, ya que no todas las tarjetas de expansión requieren de las relaciones de transferencia que permite el bus PCI. Sin embargo, las tarjetas gráficas, SCSI y de red se han orientado cada vez más hacia el PCI. La ventaja de éste es que puede soportar los incrementos de velocidad de los procesadores. BUS MICROCANAL (MCA) Vistas las limitaciones que tenía el diseño del bus ISA, IBM trabajó en una nueva tecnología que comercializó con su línea PS/2. El diseño MCA (Micro Channel Architecture) permitía una ruta de datos de 32 bits y una velocidad de reloj ligeramente mayor a 10 MHz, con una velocidad de transferencia máxima de 20 MB/s. Pero lo más importante era el novedoso diseño de bus: se incluyó un circuito de control a cargo del bus para operar independientemente de la velocidad y del tipo del microprocesador del sistema. Con el surgimiento del micro 386, cuyo bus de datos es de 32 bits, IBM buscó mejorar el Bus AT. Un micro de 32 bits trabajando con un Bus AT necesitaba dos ciclos para transferir 16 bits. Esto bajaría la performance del sistema. Además la brecha entre la velocidad del 386 (33 y 40 MHz) era cada vez más grande. Por otro lado, el antiguo Bus AT no podía resolver conflictos entre las placas, por ejemplo a través de software. El usuario debía solucionar los conflictos apagando la máquina y seteando nuevamente las placas para resolver los problemas. Tener un bus donde las placas dependían en todo de un solo micro, ya se estaba demostrando ineficiente. Mejor debía ser un sistema con placas de expansión que contengan CPU propia. Éstas CPU podrían comunicarse entre sí a través del Bus de Sistema para transferir información entre ellas, sin usar el micro principal. Esta característica pasaría a llamarse "Bus Mastering". Así, en 1987 IBM lanzó al mercado con el modelo PS/2 un nuevo Bus de Sistema denominado MCA. Las características de este nuevo y eficiente Bus de Sistema eran las siguientes: - Ofrecía 32 bit de transferencia. - Operaba de manera asincrónica con el procesador principal - Daba soporte a Bus Mastering. - Permitía configurar las placas mediante programas y no por jumpers. - Su velocidad de reloj era ligeramente superior a 10 MHz. - Su velocidad de transferencia máxima era de 20 MB/s. Bajo MCA, la CPU era sólo uno de los posibles dispositivos dominantes del bus a los que se podía acceder para gestionar transferencias. La circuitería de control se enlazaba con un proceso denominado control del bus para determinar y responder a las prioridades de cada dispositivo del bus. Pero el progreso tenía su precio: la nueva arquitectura de IBM era totalmente incompatible con las tarjetas ISA. Los slots de MCA eran más pequeños que los de los buses ISA, pero el costo de estas tarjetas era menor y ofrecía mayor espacio interior en los pequeños gabinetes. Las señales del bus estaban reorganizadas de forma que se introducía una señal de tierra cada 4 conectores para reducir las interferencias. Pese a sus ventajas, este sistema no pudo implantarse fuera de la generación IBM PS/2 para la que fue diseñada debido a su incompatibilidad con las demás tarjetas existentes. Por consiguiente, si se quería instalar una placa MICROCANAL, se tenían que descartar los componentes de que ya se disponía y adquirir los correspondientes. Y todo esto a un precio superior al que se estaba acostumbrado. Hasta la más insignificante ampliación requería de elementos costosos y complejos para adaptarse a MICROCANAL. Este hecho, junto a la difícil situación de las patentes, llevo al resto de fabricantes a desarrollar el estándar E-ISA. Al propietario de una IBM PS/2 (excepto el Modelo 30, que utiliza ISA de 8 bits), lo felicitamos por su sistema de bus inteligente, pero deseamos que no tenga que efectuar ampliaciones. Muchas modificaciones en estos equipos (como ser la instalación de una unidad de disquete de 5 1/4 pulgadas o de un disco rígido) requerían de inversiones considerables o la asistencia directa del fabricante. PCMCIA Este es un Bus de Sistema creado especialmente para máquinas portátiles. Éstas, al principio, no aceptaban placas adicionales. Los fabricantes japoneses de hardware, trataron de atacar este problema al final de la década del ‘80, fundando la asociación PCMCIA (Personal Computer Memory Card Industry Association). Lograron así un bus en cuyos slots se insertan placas de similar tamaño y forma al de una tarjeta de crédito. Existen varios tipos de ranuras PCMCIA: tipos 1, 2 y 3. Sus usos más comunes se detallan a continuación: Tipo 1: se trata de una tarjeta que posee 68 contactos. La mayoría son de expansión de memoria RAM. Tipo 2: se trata de una tarjeta que aloja módems internos. Tipo 3: se trata de una tarjeta que contiene discos rígidos removibles. Sus ventajas son: soporte Plug & Play (es el único modo de operación de estas tarjetas, que sólo se configuran por software), gran cantidad de zócalos (mientras cualquier otro bus de sistema posee una limitada cantidad de slots, generalmente 16, PCMCIA permite hasta 4.080 ranuras de expansión). Pero aunque parezca un bus ideal, PCMCIA posee sus limitaciones: ancho de bus reducido (16 bits) y velocidad moderada: 40 MHz. BIOS PLUG & PLAY Y BUS ISA A partir de la estandarización de la tecnología PnP, se trasladaron características de soporte PnP al BIOS. Entonces, ahora no sólo el bus PCI puede ofrecer soporte a placas de expansión PnP. También el antiguo Bus AT, todavía en existencia, puede soportar placas de características PnP. Las diversas interfaces, de esta manera, pueden consultar al BIOS acerca de los valores de seteo (I/O Address, IRQ y DMA) ya que éste lleva un control de los mismos. E-ISA El principal rival del bus MCA fue el bus E-ISA, también basado en la idea de controlar el bus desde el microprocesador y ensanchar la ruta de datos a 32 bits. Sin embargo, E-ISA mantuvo compatibilidad con las tarjetas anteriores, limitándolo a una velocidad de 8.33 MHz. Esto estandarizó a esta arquitectura, ya que a los usuarios no les convenía cambiar sus antiguas tarjetas ISA por otras nuevas que no se podrían aprovechar al 100%. Su mayor ventaja con respecto al bus MCA era que E-ISA era un sistema abierto, desarrollado por varios fabricantes de clones de PC que no aceptaron el monopolio de IBM. Estos fabricantes fueron: Compaq, Epson, Hewlett-Packard, NEC, Tandy, Zenith, entre otros. Esta arquitectura de bus permite integrar varios buses dentro del sistema, cada uno con su procesador, característica más aprovechada por los sistemas operativos UNIX o Windows NT. En una máquina con E-ISA podía haber hasta 6 buses principales con diferentes procesadores centrales y sus correspondientes tarjetas auxiliares. Un chip (ISP) se encargaba de controlar el tráfico de datos mediante las reglas de control de la especificación E-ISA. El motivo por el que ni MCA ni EISA sustituyeron por completo a ISA es muy sencillo: estas alternativas aumentaban el costo de la PC en más de un 50% y no ofrecían grandes mejoras en su rendimiento. Además, cuando se presentaron estos buses (1987-1988) tales mejoras de rendimiento no eran tan necesarias. Muy pocos dispositivos llegaban en esa época a los límites del rendimiento del Bus ISA ordinario. Para enfrentar los defectos respecto a los canales DMA en el bus ISA, los creadores de E-ISA fabricaron un controlador DMA específico. Incrementaron el número de líneas de direcciones para incluir al bus de direcciones completo, permitiendo así transferencias de 8, 16 y 32 bits. Además, cada canal DMA se podía ajustar por separado para utilizar cualquiera de estos modos de transferencia de datos: Compatible: en esta modalidad de transferencia, todas las tarjetas ISA podían operar con el sistema E-ISA. Tipo A: esta modalidad servía para operar con tarjetas ISA. Tipo B: con este método, la mayoría de las tarjetas E-ISA funcionaban de manera apropiada. Tipo C: era el método más rápido disponible bajo la especificación E-ISA. Ninguna tarjeta ISA lo aceptaba. BUSES LOCALES Se denomina buses locales a los Buses de Sistema mejorados, del tipo estándar, logrados por la industria de las compatibles. Se llaman LOCALES debido a que originalmente sólo eran utilizados por algunos periféricos que necesitaban buses rápidos, como ser placas de vídeo y controladoras de disco. Son ranuras de E/S donde se puede acceder a una velocidad más rápida del bus del procesador (similar al caché externo); los dispositivos externos pueden acceder al bus local mediante una configuración para evitar incompatibilidades o cuellos de botella. Los sistemas de bus local son populares por el hecho de usarse para tarjetas aceleradoras de vídeo de 32 bits. Los buses locales para las PC compatibles son dos: el VESA y el PCI. VESA Local Bus El bus local VESA fue promovido por un fuerte grupo de empresas de hardware asociadas (Video Electronics Standard Association). Es del año 1992 y cayó rápidamente en desuso al aparecer el actual PCI, también de ese año, cuya amplitud es de 64 bits. Aunque se trataba de un bus mejorado, sólo incluía 32 bits de amplitud y transfería datos a mayor velocidad (hasta 40 MHz), pero: no daba soporte a Bus Mastering y no ofrecía la posibilidad de configurar las placas mediante programas sino sólo a través de jumpers. Los slots VESA se encuentran a continuación de los zócalos del Bus AT. Su aspecto es similar a éstos pero en miniatura; en general no hay más de tres en una motherboard. Este bus no resolvía los problemas del ISA. Era como un bus "ISA más amplio y veloz". Los buses VESA aún llevan el "lastre" de los puentes de configuración (jumpers) que delegan en el usuario la responsabilidad de evitar conflictos de direcciones y recursos. Se utilizaron en mother de 486, hasta modelos como 486 DX2. En la actualidad, ya no se incluyen en las mother. La especificación VL-Bus como tal no establece límites superiores o inferiores en la velocidad del reloj, pero una mayor cantidad de conectores reduce su confiabilidad. VL-Bus no puede superar los 66 MHz. Por esto, la especificación VESA original recomienda no emplear más de tres dispositivos en sistemas de velocidad superior a 33 MHz. A velocidades de bus superiores (40 MHz) sólo se pueden incorporar dos dispositivos, y a 50 MHz, uno solo. En la práctica, la mejor combinación de rendimiento y funciones se da a 33 MHz. VL-Bus había revolucionado el mercado al ofrecer una velocidad de 33 MHz, y alcanzaría los 50 MHz; su amplitud era de 32 bits (aunque en su especificación 2.0 se lo amplió a 64 bits). Tras la presentación del micro Pentium de 64 bits, VESA comenzó a trabajar en un nuevo estándar (versión 2.0). Éste definía una interfaz de 64 bits compatible con la anterior, aunque revistaba también la cantidad máxima de ranuras recomendadas permitiendo hasta tres ranuras en sistemas a 40 MHz de velocidad y dos en sistemas a 50 MHz. PCI Local Bus Bus de 32 bits. La tarjeta de vídeo iba siempre en el primer slot. Permite instalar una amplia variedad de tarjetas. Es uno de los más modernos buses de sistema, y de más alto rendimiento. Incluye entre sus características: amplitud de 64 bits, soporta Bus Mastering, permite configurar las placas mediante programas y no jumpers (técnica conocida como Plug & Play, que significa Conectar y Usar), mayor velocidad de transferencia (33 MHz), lectura y escritura por BURSTING (proceso asincrónico de lectura o escritura que se realiza por ráfagas). Físicamente lo reconocemos fácilmente ya que sus slots son blancos y se encuentran colocados en forma paralela a los zócalos del Bus AT. También se puede comparar, en aspecto, a los zócalos del bus VESA. Por lo general, en las motherboards vienen cuatro zócalos PCI y tres ISA. El bus PCI emplea un conector similar al de Micro Channel de 124 pines (188 en caso de una implementación de 64 bits), pero sólo 47 de estas conexiones se emplean en una tarjeta de expansión ó 49 en el caso de un adaptador bus-master; los dos pines adicionales corresponden a una línea de alimentación y a otra de tierra. Cada una de las señales activas del bus PCI está bien junta o frente a una señal de alimentación o de tierra, lo que minimiza la influencia de la radiación. El límite práctico en la cantidad de conectores para buses PCI es de tres; como ocurre con el VESA, más conectores disminuirían la confiabilidad en las operaciones a máxima velocidad. A pesar de su rendimiento similar al de un bus local conectado directamente, PCI es la eliminación de un paso en el microprocesador. En vez de disponer de su propio reloj, este bus se adapta al empleado por el micro y su circuitería; por lo tanto, está sincronizado con éste. El estándar PCI en sus comienzos, autorizaba frecuencias de reloj entre 20 y 33 MHz. BUSES ACTUALES A continuación, una descripción de las principales tecnologías actuales de buses de expansión comenzando por las más relevantes. BUS PCI Es el bus local estándar en las motherboards actuales. Ya se habló bastante acerca de él; su nombre proviene de Peripheral Component Interconnect y fue dado a conocer por Intel en 1992. Ese año, la compañía presentó un nuevo bus local que no mejoró al VESA, pero PCI se desarrolló como un bus a futuro. Su velocidad era inicialmente de 20 MHz; hoy supera los 33 MHz y su amplitud llega hasta 64 bits. Otra de sus características es que permite conectar tarjetas que funcionan a distintos voltajes. Si bien es un bus de 64 bits, trabaja principal-mente en 32, y con frecuencias variadas: 33, 66, 100, 400 MHz, etc. Utiliza las 32 líneas para transmitir datos y direcciones en forma multiplexada (es decir, en la misma línea se transmiten datos y direcciones). A diferencia de su antecesor (el Bus AT), PCI utiliza circuitos PCI-Bridge para comunicar al microprocesador con otros componentes. El número de dispositivos PCI que pueden conectarse es de 32. No obstante, la norma admite la jerarquización de buses incre-mentando la cantidad de dispositivos a conectar. También realiza control de errores en la transmisión utilizando bits de control de paridad (verifica ‘envío - recepción’ entre los dispo-sitivos). La información del bus se transfiere a 33 MHz a la capacidad de la CPU. Al emplear este bus en una CPU de 32 bits, el ancho de banda es 132 MB/s. Para calcularlo: EN BITS 33 MHz * 32 bits = 1056 MBits/s EN BYTES (1056 MBits/seg) / 8 = 132 MBytes/s Bus Velocidad Cantidad de Información simultánea Tasa de Transferencia (MB/s) ISA 8MHz 8 / 16 Bits 8/16 PCI 33MHz 32 Bits 132 AGP 66MHz 32 Bits 264 AGPx2 132MHz 32 Bits 528 AGPx4 264MHz 32 Bits 1064 BUS AGP Accelerated Graphics Port es el bus de color marrón y se utiliza sólo para placas de vídeo. Es un 20% más rápido que el PCI. Es independiente del bus general. Su amplitud es de 32 bits y trabaja a 66 MHz, pero puede duplicar o cuadruplicar dicha frecuencia. No es un bus en sentido estricto, sino más bien una extensión del PCI, razón por la cual en algunos aspectos es idéntico a aquél. Actualmente, es sólo para dispositivos gráficos. AGP es el más veloz de los buses de expansión. Su ranura actualmente se utiliza sólo para conectar placas de vídeo, lo que hace en forma efectiva al tener para un camino exclusivo por donde pasa la información. Podemos analizar tres tipos de AGP: AGP - AGP x2 - AGP x4. La tasa de transferencia es de 264/528/1064 MB/s. Algunas mother ATX, si bien pueden tener el bus, no cuentan con un slot AGP. Se debe conocer esto antes de elegirla. Montaje de la motherboard La placa madre es sensible a la estática. Se la debe colocar sobre la placa metálica del lateral derecho del gabi-nete, el cual es desmontable. Evitar cortocircuitar los elementos de la placa con objetos metálicos o con la misma placa soporte. Para ello, se suministran unas piezas de plástico que de un lado son en punta, y del otro en base, para separar a la mother de la chapa del gabinete. Acercar la placa madre por arriba a la placa soporte, de forma que el conector del teclado mire hacia la parte trasera del soporte. Fijarse en los agujeros de ambas placas. Aquellos cuya posición coinciden, llevarán las piezas de separación. Instalar tantas como sea posible, introduciéndolas en los orificios de la placa madre, por debajo de ésta. Del lado de la mother donde está el conector del teclado, hay uno ó dos agujeros cerca del centro para los tornillos de fijación. Montar el separador metálico en la placa soporte (el cual lleva una rosca), y una vez puesta la mother en su sitio, atornillarla al separador metálico usando la arandela aislante provista junto con los tornillos. El dibujo muestra la placa soporte desplegada y los orificios para los separadores. Para enganchar los separadores de plástico a la placa soporte, éstos se deben deslizar. La imagen detalla los separadores y la forma de deslizarlos. Una vez fijada la placa madre al soporte, este lado de la caja se puede cerrar en los gabinetes ATX, porque en los antiguos, la tapa era una pieza única. Si se quiere trabajar con más comodidad, se recomienda instalar el micro y la memoria RAM luego de montar la mother en la placa soporte, porque después habrá menos espacio para hacerlo. Observe también la posición del display. Según el lado en que se encuentre, podría ser necesario programarlo con los jumpers en ese momento, ó más tarde. Asegurarse de no cerrar el acceso a aquello con lo que se necesite trabajar después. Bibliografía General: - Configuración del BIOS: tutorial que explica todos los aspectos del BIOS y como configurarlo,

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