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8/10/2019 Manual 2014-I 01 Arquitectura del Computador (1354).pdf

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Arquitectura delComputador


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CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC


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ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR 3

CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES

ÍNDICE

Presentación 5

Red de contenidos 6

UNIDAD DE APRENDIZAJE 1: TECNOLOGÍA Y ENERGÍA EN LA PC

TEMA 01 : Tecnología en la Pc 8

TEMA 02 : Energía en la Pc 26

UNIDAD DE APRENDIZAJE 2: ARQUITECTURA DEL PC

TEMA 03 : Tecnología de Mainboards 42

TEMA 04 : Parámetros de rendimiento 68

TEMA 05 : Tecnología de memorias 81

UNIDAD DE APRENDIZAJE 3: LOS MICROPROCESADORES

TEMA 06 : El microprocesador y las memorias 102

TEMA 07 : Tecnología de microprocesadores 124

UNIDAD DE APRENDIZAJE 4: COMPONENTES Y PERIFÉRICOS EN LA PC

TEMA 08 : Arquitectura de buses 138

TEMA 09 : Los Puertos 153

TEMA 10 : Disco duro: parte física 172

TEMA 11 : Disco duro: parte lógica 187

TEMA 12 : Las interfaces de discos 8

TEMA 13 : Sistemas de respaldo 20

TEMA 14 : Sistema de video 66

TEMA 15 : Mouse, teclado e Impresoras 78

UNIDAD DE APRENDIZAJE 5: DIMENSIONAMIENTO DE UNA PC

TEMA 16: Criterios de dimensionamiento de una Pc

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PRESENTACIÓN

Arquitectura del Computador pertenece a la línea de tecnología. Se dicta enlas carreras de Computación e Informática, Redes y Comunicaciones, y Administración y Sistemas. El curso brinda un conjunto de conocimientos yestrategias técnicas que permitirán a los alumnos comprender el funcionamientodel computador y cómo utilizarlo adecuadamente en aplicaciones personales yprofesionales dentro de una empresa.

El manual para el curso ha sido diseñado bajo la modalidad de unidades deaprendizaje, las cuales se desarrollan durante un período determinado. En cadauna de ellas, se especifica el logro que deben alcanzar los alumnos al final de launidad; asimismo, se menciona el tema y contenido a desarrollar. Por último, seindican las actividades que deberán desarrollar los alumnos en cada sesión, lascuales les permitirá reforzar lo aprendido en la clase.

El curso aplica la metodología de taller. En ese sentido, recurre a técnicas de

metodología activa y trabajo cooperativo. Por esa razón, las actividades secomplementan con presentación de diapositivas, muestra de componentes o deequipos completos para un mejor entendimiento. De este modo, se propicia laactiva participación del alumno y la constante práctica con el objetivo de lograruna mejor interpretación del funcionamiento de las partes del computador.Inmediatamente, después del desarrollo de cada tema, los alumnos deberántransferir lo aprendido mediante ejercicios dirigidos, dinámicas individuales ogrupales, y tareas que se encuentran en el material de estudios desarrolladopara el curso.


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RED DE CONTENIDOS

Arquitectura del Computador

SistemasDigitales

Compuertas LógicasTransistores

CPU(Microprocesador )

TecnologíasProcesadores

actuales

Componentesinternos delcomputador

RAM yROM

Mainboard

Dispositivos deAlmacenamiento

Periféricos

Disco duroy SSD

Interfacesde disco

MouseTeclado

Impresora

Sistema de video

Sistemas derespaldo


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TECNOLOGÍA Y ENERGÍA EN LA PC LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE

Al término de la unidad, el alumno identifica correctamente los diferentes elementos dela tecnología digital fundamentalmente aplicada a las computadoras. Asimismo,describe la función de la fuente de energía de un computador, lista y describe susparámetros eléctricos, y diferencia entre fuente certificada y genérica. Del mismomodo, describe la función de un case, identifica sus partes y establece criterios paraescoger uno.

TEMARIO

Sistema Analógico Sistema Digital Clasificación de las computadoras. Las compuertas lógicas.

ACTIVIDADES PROPUESTAS

Los alumnos:

Identifican sistemas digitales y analógicos, asi tambien, establecen susdiferencias.

Listan las caracteristicas de los tipos de computadores. Identifican los símbolos y funciones de las puertas lógicas, asi también

expresan su importancia y aplicaciones.

UNIDAD DE

APRENDIZAJE

1TEMA

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1.1 TECNOLOGIA EN LA PC

En el mundo que nos rodea, se suelen encontrar dos tipos de sistemas bastanteconocidos:

Los sistemas analógicos Los sistemas digitales

Para entender cómo trabajan los sistemas digitales y analógicos, es necesarioentender, primero, el concepto de sistema. Sistema es un conjunto de componentesque interactúan entre sí y que tienen un mismo objetivo, es decir, todos loscomponentes trabajan para el mismo objetivo.

También es necesario entender, primero, a las variables digitales y analógicas. Lasvariables analógicas toman diferentes valores y cambian de manera continua, como lohace, por ejemplo la temperatura. Las variables digitales sólo toman dos valoresposibles: encendido y apagado.

1.1.1 LOS SISTEMAS ANALOGICOS (SA)Los sistemas analógicos están formados por un conjunto de componentes queinteractúan entre sí para lograr el mismo objetivo o utilidad de ese sistema. Unsistema para que sea analógico debe usar variables de entrada y de salidaanalógicas.

1.1.1.1 Tecnología analógicaLos primeros computadores, muchos años atrás, fueron analógicos y estabanimplementados con componentes mecánicos, eléctricos y electrónicos. Suprogramación se encuentra cableada en los circuitos que lo integran y tiene sólouna aplicación. Sus variables de entrada y salida son analógicas. Las variablesde entrada mediante potenciómetros fijan algún valor dentro de un rango y las desalida pueden obtener una determinada temperatura o un determinado nivel delíquido, siempre dentro de un rango.

En el siguiente gráfico, se puede apreciar dos ejemplos de computadoresanalógicos. El primero de ellos tiene componentes electrónicos, mientras que elde la derecha es totalmente mecánico, ésta es la máquina diferencial 2 deBabbage (1891) utilizado sólo para un cálculo matemático.


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1.1.2 LOS SISTEMAS DIGITALES (SD)

Los sistemas digitales se caracterizan porque sus variables de entrada y salidasólo tienen dos estados posibles. Estos estados pueden tomar los siguientesvalores:

Verdadero Falso Alto BajoCerrado Abierto5 voltios 0 voltios1 0

Existen diversos ejemplos de sistemas digitales y analógicos, que se encuentranen diversas aplicaciones que se usan, pero cómo se puede reconocer si elsistema es analógico o digital. Esto se puede lograr si se determina, antes, cómoson sus variables de entrada y salida. Por ejemplo, si el sistema tiene variables deentrada y de salida digitales, se puede asegurar que es un sistema digital.

Uno de los sistemas que se debe analizar, ante la pregunta si es analógico odigital, es la calculadora. En este sistema, sus variables de entrada son teclas, las

cuales están presionadas o no están presionadas (variable digital), y su variablede salida es un display con dígitos, los cuales están formados por 7 segmentos o“focos” que están encendidos o apagados (variable digital). Por lo tanto, si susvariables de entrada y de salida son digitales, se puede asegurar que lacalculadora es un sistema digital.


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El siguiente sistema a analizar es el computador, donde la pregunta es la misma,es un sistema analógico o digital. La respuesta es ambos en el sentido que losprimeros computadores fueron analógicos, mientras que los actuales son digitales.

1.1.2.1 Tecnología digitalLos computadores digitales son aquellos que permiten su programación por mediode lenguajes, en los cuales se usan códigos binarios (0`s y 1`s). Usan variablesdigitales y éstas toman sólo dos valores posibles, asociados al 0 y al 1. Laimportancia de los computadores digitales es que se le puede dar uso endiferentes aplicaciones; para ello, se les debe cambiar de software o programa.

Actualmente, es común que se use el computador para escuchar música, comotambién para la comunicación a través de Internet o para ver películas. Todo elloes posible gracias a que el computador digital acepta diversos programas, a loscuales se les llama software, que es la parte flexible o modificable del computador.

Los computadores usados, hoy en día, son digitales. Los computadores

analógicos son historia, tal como ocurrió con el uso de los celulares, hoy en díanadie usa un celular analógico.

1.1.3 CLASIFICACION DE LAS COMPUTADORAS

1.1.3.1. SUPERCOMPUTADORESLos supercomputadores son el tipo de computador más potente y más rápidoque existe en el mundo. Estas máquinas están diseñadas para procesarenormes cantidades de información en poco tiempo y son dedicadas a unatarea específica. Asimismo, son las más caras, ya que sus precios alcanzanlos cientos de millones de dólares, dado que están construidos con miles de

microprocesadores que permiten alcanzar enormes velocidades deprocesamiento.

Los supercomputadores se utilizan para tareas específicas como lassiguientes:− Control de la energía y armas nucleares.− Búsqueda de yacimientos petrolíferos.− Estudio y predicción de tornados.− Estudio y predicción del clima de cualquier parte del mundo.− Elaboración de maquetas y proyectos de la creación de aviones,simuladores de vuelo, etc.

Debido a su elevado precio, los supercomputadores se construyen en pocacantidad en un año. Un ejemplo es el Supercomputador Blue Gene/Ldesarrollado por IBM para Lawrence Livermore National Laboratory. BlueGene se convirtió, en el 2005, en el supercomputador más rápido del mundo.Está instalado en el laboratorio estadounidense Lawrence Livermore. Estamáquina se dedicará principalmente al almacenamiento y transmisión dedatos entre diversos sistemas informáticos. Gracias a este computador,EEUU volvió a encabezar la lista de países con las máquinas más potentesdel mundo, con lo cual le arrebató ese título a Japón, que lo tenía desde 2002con el Earth Simulator.

Para dar una idea de la velocidad de los supercomputadores, si cada uno delos 6,000 millones de habitantes del planeta usaran un computador personal y


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trabajarán 24 horas por día, les demoraría decenas de años en concretar loque un supercomputador hace en un solo día.

Top500 es un ranking de las 500 computadoras más poderosas del mundo,este ranking es publicado dos veces por año. A continuación conozca los tressupercomputadores más poderosos del planeta, del último ranking publicadoen noviembre de 2013.

Tianhe-2, un superordenador desarrollado por China National University ofDefense Technology, mantuvo su posición como el sistema del mundo N º 1con un rendimiento de 33,86 petaflop / s (cuatrillones de cálculos porsegundo) en el benchmark Linpack, de acuerdo con la 42 ª edición de la listaTOP500 semestral de supercomputadoras más poderosas del mundo. La listafue anunciada el 18 de noviembre en la conferencia SC13 en Denver,Colorado.

Titan, un sistema Cray XK7 instalado en el Departamento de (DOE) delLaboratorio Nacional de Oak Ridge de la Energía, sigue siendo el sistema N º2. Logró 17.59 PFlop / s en el benchmark Linpack. Titán es uno de lossistemas más eficientes energéticamente en la lista de consumir un total de8,21 MW y la entrega de 2.143 gigaflops / W.


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Sequoia, un sistema IBM Blue Gene / Q instalado en el Laboratorio NacionalLawrence Livermore del Departamento de Energía, es de nuevo el sistema Nº 3. Fue entregado por primera vez en 2011 y alcanzó 17,17 PFlop / s en elbenchmark Linpack.

1.1.3.2. MACROCOMPUTADORESLos macrocomputadores son, también, conocidos como mainframes. Losmainframes son grandes, rápidos y utilizan sistemas costosos, que soncapaces de controlar cientos de usuarios, simultáneamente, así como cientosde dispositivos de entrada y salida. Los mainframes tienen un costo que vadesde 350,000 dólares hasta varios millones de dólares. Los macrocomputadores soportan varios programas simultáneamente. En el pasado, unmainframe ocupaba habitaciones completas o hasta pisos enteros de algúnedificio; sin embargo, hoy en día, es parecido a una hilera de archivadores enalgún cuarto con piso falso. Esta distribución es para ocultar los cientos de

cables de los periféricos; además, su temperatura tiene que estar controladamediante sistemas de aire acondicionado.


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1.1.3.3. MINICOMPUTADORESEn 1960, surgió el minicomputador. Es una versión más pequeña del macrocomputador, porque como está orientado a tareas específicas, no necesitabade todos los periféricos que necesita un mainframe. Esto ayudóevidentemente a reducir el precio y los costos de mantenimiento. En general,un minicomputador es un sistema multiproceso (varios procesos en paralelo),que es capaz de soportar desde 10 hasta 200 usuarios simultáneamente.

Los minicomputadores utilizan sistemas seguros, debido a que son sistemascerrados con hardware y software propios. No son atacados por virus, por loque las empresas bancarias usan estos sistemas para su seguridad. Unejemplo actual de minicomputador es el AS/400 de IBM. El AS/400 es unordenador de IBM de gamas baja y media, que llega a compararse con losgrandes host y con los pequeños servidores Windows y Linux, es decir, esteminicomputador es para todo tipo de empresas y departamentos. AS/400 deIBM fue comercializado por primera vez en 1988 y sigue fabricándose,actualmente, bajo el nombre de i5 (anteriormente eServer iSeries).

1.1.3.4. MICROCOMPUTADORES (PC)Los microcomputadores o Computadores Personales (PC´s) tuvieron suorigen con la creación de los microprocesadores. Los PC´s soncomputadores para uso personal. Son relativamente baratos y, actualmente,

se encuentran en las oficinas, escuelas y hogares. El término PC se derivadel modelo “IBM PC” que la empresa IBM sacó a la venta en el año 1981, elcual se convirtió en un tipo de computador ideal para uso “personal” . Desdeese momento, el término “PC” se estandarizó y los clones que sacaronposteriormente otras empresas fueron llamados “PC´s compatibles”. Estosúltimos usaban procesadores del mismo tipo que los de IBM, pero de un costomenor, aunque podían ejecutar el mismo tipo de programas. Existen otrostipos de microcomputadores, como el Macintosh®, que no son compatiblescon el PC de IBM, pero que, en muchos de los casos, se les llama también“PC´s” por ser de uso personal.


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Los computadores actuales más usados son los microcomputadores

conocidos como PC. El curso de Arquitectura del computador se desarrollaráempleando como referencia este tipo de Pc.

1.1.3.4.1 La primera Pc y el primer microprocesador

La IBM PC –XT y el microprocesador 8088La comercialización de los microcomputadores (Intel 8008 y 8088) tuvo lugaren los Estados Unidos a partir de la década de 1970. Sin embargo, laverdadera explosión comercial masiva fue con la introducción, en 1981, de laPersonal Computer (PC) de IBM.

PC - XT (Extra Technology).PC-XT fue el primer PC a partir del cual se diseñaron los computadorescompatibles que hasta ahora se usan. No obstante, en el transcurso deltiempo, se mejoraron algunos aspectos, como la velocidad del procesadorque inició con 4.77MHz y, ahora, tiene aproximadamente 3 GHz.

El PC-XT se implementó con el microprocesador 8088 de Intel y dearquitectura CISC. Con este microprocesador, se pudo direccionar hasta 1MB (mega byte), ya que su bus de direcciones tenía 20 líneas, y el bus dedatos lo trabajaba con 16 bits internamente y con 8 bits cuando secomunicaba con el resto de componentes del PC. Esto se debió a que, en

esa época, Intel había desarrollado los microprocesadores de 16 bits,mientras que el resto de controladores conectados al bus eran de 8 bits.

Características de la PC – XT: CPU Microprocesador Intel 8088 Frecuencia reloj 4.77 MHz. Memoria 640KB de RAM y 64KB de ROM Teclado Estándar de 84 ó 101 teclas Texto 40 x 25 u 80 x 25 Colores 16 colores Tarjeta vídeo CGA (Color Graphics Adapter) 320 x 200 y

640 x 200

Sonido Parlante (beeper) Puertos 8 slots ISA de 8 bits


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1 puerto serial RS 2321 puerto paralelo Centronics.

Almacenamiento 1 ó 2 disqueteras de 5 ¼ pulgadasDiscos duros de 10 a 20 MB

Sistema Operativo MS - DOS

Características del microprocesador 8088: Las características más importantes del microprocesador 8088 son lassiguientes: Bus de datos externo de 8 bits Bus de datos interno de 16 bits. Direccionamiento de 1 MB Clock de 4.77 MHz Bus de direcciones y datos multiplexados

En estos últimos años, se están usando microprocesadores muy potentes encomparación al legendario 8088. Los nuevos procesadores superan

largamente las características de este antiguo procesador y empleantecnologías muy sofisticadas como Hypertheading, multinucleos, Hypertransport y Turbo Boost por mencionar algunas.

1.1.4 LAS COMPUERTAS LOGICAS Las compuertas lógicas representan los componentes electrónicos más básicos yelementales sobre los que se sustenta el funcionamiento de todo aparatoelectrónico digital, incluido el computador.

Sus funciones individuales son realmente simples, pero cuando estas se

interconectan, se pueden crear circuitos electrónicos bastante complejos como lasmemorias, los microprocesadores, los chpsets, etc.

1.1.4.1. Funciones individuales

Las funciones lógicas que las compuertas desarrollan son: negación, suma,multiplicación. Luego, al combinar estas funciones se obtienen: suma negada,multiplicación negada, comparación binaria y comparación binaria negada. A continuación conozcamos sus símbolos y funciones:


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1.1.4.1.1 Compuerta NOT (negación)

Esta compuerta lógica tiene una sola variable de entrada y una sola variable desalida. Sus variables son obviamente digitales y por consiguiente cada una deestas sólo puede tomar dos valores: 0 y 1.

Simbología y tabla de verdad

La entrada es la variable A, mientras que, la salida es la variable S. Al analizar sutabla de verdad, notamos que cuando la entrada A es 0 la salida es 1, y cuando laentrada A es 1 la salida S es 0. Eso significa que la salida S invierte el valor de la

entrada A.Función de salidaLa función de salida está asociada a la variable de salida, en este caso la variableS. La siguiente expresión representa la forma algebraica de representar la funciónde salida de la compuerta NOT:

1.1.4.1.2 Compuerta OR (suma)

Esta compuerta lógica tiene dos variables de entrada y una sola variable desalida. Sus variables son obviamente digitales y por consiguiente cada una deestas sólo puede tomar dos valores: 0 y 1.


Las entradas son las variables A y B, mientras que, la salida es la variable S. Alanalizar su tabla de verdad, notamos que la salida S es 0 en un solo caso, cuandolas entradas A y B son 0. En cualquier otro caso, la salida es 1.


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Función de salidaLa siguiente expresión representa la forma algebraica de representar la función desalida de la compuerta OR:

1.1.4.1.3 Compuerta AND (multiplicación)



Las entradas son las variables A y B, mientras que, la salida es la variable S. Alanalizar su tabla de verdad, notamos que la salida S es 1 en un solo caso, cuandolas entradas A y B son 1. En cualquier otro caso, la salida es 0.

Función de salida

La siguiente expresión representa la forma algebraica de representar la función desalida de la compuerta AND:

1.1.4.1.4 Compuerta XOR (comparación binaria)



Las entradas son las variables A y B, mientras que, la salida es la variable S. Alanalizar su tabla de verdad, notamos que la salida S es 1 si las entradas no soniguales, mientras que, la salida es cero si las entradas son iguales.


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Función de salidaLa siguiente expresión representa la forma algebraica de representar la función desalida de la compuerta XOR:

1.1.4.1.5 Compuerta NOR (suma negada)



Las entradas son las variables A y B, mientras que, la salida es la variable S. Alanalizar su tabla de verdad, notamos que la salida S es 1 en un solo caso, cuandolas entradas A y B son 0. En cualquier otro caso, la salida es 0. (Contrario a laOR).

Función de salida

La siguiente expresión representa la forma algebraica de representar la función desalida de la compuerta NOR:

1.1.4.1.6 Compuerta NAND (multiplicación negada)

Esta compuerta lógica tiene dos variables de entrada y una sola variable desalida. Sus variables son obviamente digitales y por consiguiente cada una de

estas sólo puede tomar dos valores: 0 y 1.


Las entradas son las variables A y B, mientras que, la salida es la variable S. Alanalizar su tabla de verdad, notamos que la salida S es 0 en un solo caso, cuando


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las entradas A y B son 1. En cualquier otro caso, la salida es 1. (Contrario a la AND).

Función de salidaLa siguiente expresión representa la forma algebraica de representar la función desalida de la compuerta AND:

1.1.4.1.7 Compuerta XNOR (comparación binaria negada)

Esta compuerta lógica tiene dos variables de entrada y una sola variable desalida. Sus variables son obviamente digitales y por consiguiente cada una de

estas sólo puede tomar dos valores: 0 y 1.Simbología y tabla de verdad

Las entradas son las variables A y B, mientras que, la salida es la variable S. Alanalizar su tabla de verdad, notamos que la salida S es 0 si las entradas no soniguales, mientras que, la salida es 1 si las entradas son iguales. (Contrario a laXOR).

Función de salidaLa siguiente expresión representa la forma algebraica de representar la función desalida de la compuerta AND:

1.1.4.2 Las puertas lógicas por dentro Las compuertas lógicas que representan los componentes electrónicos másbásicos y elementales, por dentro están construidas con transistores. Estos soncomponentes electrónicos muy elementales cuya funciónaplicada a la Electrónica o tecnología digital se reduce a la deun simple interruptor, que permite o no el paso de la corrienteeléctrica. Si el transistor permite el paso de la corriente se diceque deja pasar un uno (1) lógico, pero si no permite que lacorriente pase, se dice que deja pasar un cero (0) lógico. A laderecha se observa la simbología del transistor.


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Cada puerta lógica está construida empleando varios transistores, estoscomponentes electrónicos son los que realmente le permiten a las compuertaslógicas darle proceso a las variables digitales y generar sus respuestas lógicas.

En la siguiente imagen se observa la estructura interna de una compuerta NAND,donde A y B son las entradas e Y es la salida:

1.1.4.3 Aplicaciones de las compuertas lógicas Las compuertas lógicas se aplican en la construcción de todo tipo de funcionesdigitales, tan complejas como se requieran. Las funciones digitales creadas conlas compuertas lógicas se integran en chip (circuitos integrados), estos chipspueden contener funciones básicas como las de un registro, un buffer, unsumador, o funciones complejas como las memorias, los chipset, losmicroprocesadores, GPUs o APUs.


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1.1.4.3.1 Las tarjetas electrónicas Los chips o circuitos integrados a su vez se emplean para construir todo tipo detarjetas electrónicas. En el computador, las tarjetas electrónicas más comunesson: las tarjetas de audio, de video, de red, de memoria, etc o la tarjeta másimportante dentro del computador: la Mainboard.


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Autoevaluación

Indique si los siguientes sistemas son digitales o analógicos:

La intensidad de una corriente de viento ( )La operación de un teléfono antiguo ( )El sonido generado por una flauta ( )La medida de temperatura durante el día ( )El resultado de un examen ( )El tiempo que tarda para responder una pregunta ( )

Determine dos diferencias entre computadores digitales y analógicos.

¿Qué características tienen los supercomputadores?

Determine dos diferencias entre microcomputador y minicomputador.

Indique ¿porqué se considera al PC como un sistema digital?

¿Qué funciones desarrollan las compuertas lógicas y que componente se empleapara construirlas?

¿Por qué son importantes las compuertas lógicas y en qué se aplican?


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Resumen

Los sistemas analógicos emplean variables que pueden generar y/o soportarvarios valores, mientras que, los sistemas digitales emplean variables que puedengenerar y/o soportar sólo dos valores. Una variable digital es conocida como bit ysus dos únicos valores son uno (1) y cero (0).

Los computadores antiguos fueron analógicos, en cambio, los computadoresactuales son digitales, como consecuencia de ello tienen enormes ventajas deperformance.

El Personal Computer (PC) de IBM fue creada en 1981 y empleó elmicroprocesador 8088 que fue desarrollado por Intel.

Las compuertas lógicas son los componentes más básicos y están construidascon transistores. Sobre estas se sustenta el funcionamiento de todo chip delcomputador. Estas tiene las funciones NOT, OR, AND, XOR, NOR, NAND yXNOR.

Los chips como los buffers, memorias, microprocesadores o chipsets se empleanpara construir todo tipo de tarjetas electrónicas.

Si deseas saber más acerca de estos temas, puedes consultar las siguientespáginas.

http://www.eie.fceia.unr.edu.ar/proyectos/apunte-tec-dig/Microprocesador8088.html

Aquí, hallarás información del microprocesador 8088 y otros de esa época.

http://www.old-computers.com/museum/computer.asp?c=286

En esta página, podrás visitar el museo de computadores antiguos.

http://www.top500.org/

En esta página, podrás ver el ranking de los supercomputadores.

http://es.wikibooks.org/wiki/Dise%C3%B1o_de_circuitos_digitales_y_tecnolog%

C3%ADa_de_computadores

En esta página, hallarás más información relacionada a las puertas lógicas.

http://www.eie.fceia.unr.edu.ar/proyectos/apunte-tec-dig/Microprocesador8088.htmlhttp://www.eie.fceia.unr.edu.ar/proyectos/apunte-tec-dig/Microprocesador8088.htmlhttp://www.old-computers.com/museum/computer.asp?c=286http://www.old-computers.com/museum/computer.asp?c=286http://www.old-computers.com/museum/computer.asp?c=286http://www.top500.org/http://www.top500.org/http://www.top500.org/http://es.wikibooks.org/wiki/Dise%C3%B1o_de_circuitos_digitales_y_tecnolog%C3%ADa_de_computadoreshttp://es.wikibooks.org/wiki/Dise%C3%B1o_de_circuitos_digitales_y_tecnolog%C3%ADa_de_computadoreshttp://es.wikibooks.org/wiki/Dise%C3%B1o_de_circuitos_digitales_y_tecnolog%C3%ADa_de_computadoreshttp://es.wikibooks.org/wiki/Dise%C3%B1o_de_circuitos_digitales_y_tecnolog%C3%ADa_de_computadoreshttp://es.wikibooks.org/wiki/Dise%C3%B1o_de_circuitos_digitales_y_tecnolog%C3%ADa_de_computadoreshttp://www.top500.org/http://www.old-computers.com/museum/computer.asp?c=286http://www.eie.fceia.unr.edu.ar/proyectos/apunte-tec-dig/Microprocesador8088.html


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TECNOLOGÍA Y ENERGÍA EN LA PC LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE

Al término de la unidad, el alumno identifica correctamente los diferentes elementos dela tecnología digital fundamentalmente aplicada a las computadoras. Asimismo,describe la función de la fuente de energía de un computador, lista y describe susparámetros eléctricos, y diferencia entre fuente certificada y genérica. Del mismomodo, describe la función de un case, identifica sus partes y establece criterios paraescoger uno.

TEMARIO

Parámetros eléctricos en el computador La fuente de alimentación y su funcionamiento Tipos de fuentes de alimentación: genéricas, certificadas, etc El case: su función, partes y tipos Criterios para escoger un case

ACTIVIDADES PROPUESTAS Los alumnos:

Explican los parámetros eléctricos. Explican la función de la fuente de alimentación. Diferencian una fuente certificada de una genérica. Expresan los criterios para seleccionar un case. Indican las partes de un case y listan los componentes que se alojan en este.

UNIDAD DE

APRENDIZAJE

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TEMA

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1.2 ENERGIA EN LA PC

Todos los elementos, componentes y dispositivos que conforman el computador,son electrónicos y necesitan de energía eléctrica para funcionar. Por consiguiente,es importante comprender los parámetros eléctricos que están relacionados con la

energía eléctrica que se emplea en la administración de energía dentro de uncomputador, asi tambien, es fundamental comprender como funciona el aparatoencargado de proveer todos los niveles de energía requeridos en el computador:la fuente de alimentación. No menos importante es diferenciar los tipos de fuenteque se consiguen en el mercado: fuentes certificadas y fuentes genéricas. Yfinalmente, es necesario definir un case, identificar sus partes y establecer loscriterios para elegir uno a la hora de comprar.

1.2.1 Parámetros eléctricosLos parámetros eléctricos son las magnitudes físicas que permiten identificar lostipos y niveles de energía empleados en un aparato electrónico, asi también,

permiten determinar la cantidad de energía consumida por este. Los parámetrosque consideraremos en el estudio de la energía en el computador son: El voltaje,la intensidad, la resistencia y la potencia.

1.2.1.1 El Voltaje El voltaje, es la energía que, en un circuito eléctrico, impulsa a los electrones aviajar a través de un hilo conductor. El voltaje se mide en voltios y serepresenta con la letra V. Si queremos hacer una comparativa para tener unamejor idea de este parámetro, podríamos compararlo con un tanque de agua,si el tanque es pequeño (poco voltaje), el agua contenida ejercerá pocapresión para la distribución de agua, pero si el tanque es grande, el aguacontenida ejercerá bastante presión sobre la distribución de agua. El tanque

impulsará el agua con mayor o menor presión dependiendo de su tamaño y elvoltaje impulsará a desplazarse a los electrones con mayor o menor fuerzaeléctrica, dependiendo de mayor o menor nivel de voltaje.

El voltaje se obtiene inicialmente de la red eléctrica a 220VAC, esta es unaenergía elevada y además alterna (variante), la cual no es empleadadirectamente por los aparatos electrónicos. Los componentes electrónicosrequieren de niveles pequeños de energía y además estables, constantescomo los que se proveen en una pila, una batería o una fuente dealimentación.


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1.2.1.2 La intensidad de corriente La intensidad de corriente mide la cantidad de electrones que circulan en uncircuito como consecuencia de la aplicación de una fuerza eléctrica (voltaje).La intensidad de corriente se mide en Amperios y se representa con la letra A.Si retomamos la comparativa del voltaje con el tanque, diríamos que lacantidad de agua que fluye a través de la cañería del tanque sería elequivalente a la intensidad de corriente que circula por un circuito. Si lacañería empleada junto con el caño es de una medida pequeña, el flujo deagua será limitado, en cambio si la cañería y el caño son de una medidamayor, el flujo de agua será mayor.

Dependiendo del voltaje aplicado a un circuito, la intensidad de corrientepuede ser alterna (positiva y negativa, lo cual significaría que los electronesfluyen durante un tiempo en un sentido y luego en el otro sentido, tal como semuestra en la siguiente imagen:

Este tipo de intensidad de corriente no es aplicable en los aparatoselectrónicos como el computador, dañaría el funcionamiento de todos suscomponentes. Pero, si el voltaje aplicado a un aparato o circuito es un voltajefijo, constante, regulado, la intensidad de corriente generada tambien será fija,constante en un solo sentido, tal como se muestra en la siguiente imagen:


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1.2.1.3 La resistencia eléctrica La resistencia eléctrica es la oposición al flujo de electrones, es decir, a laintensidad de corriente. Todos los elementos que existen en la naturaleza, sinexcepción tienen resistencia eléctrica, esta puede ser muy pequeña como lade los conductores (cables de cobre) o muy elevada como la madera, elcaucho o el vidrio. Todo circuito o aparato eléctrico tiene una resistenciaeléctrica, la cual puede ser pequeña o grande, dependiendo de este valor, laintensidad de corriente será mayor o menor respectivamente. La resistencia semide en Ohmios y la letra griega que lo representa es Ω.

Retomando una vez mas el ejemplo del tanque, el tamaño del tanquerepresenta el voltaje, el caño representa la oposición a la distribución del agua,por consiguiente este sería el equivalente a la resistencia eléctrica. Sicerramos el caño totalmente habríamos aumentado la oposición al máximo ypor consiguiente no hay distribución de agua, pero si abrimos totalmente elcaño disminuimos al máximo la oposición y por consiguiente se distribuirá lamayor cantidad de agua. Esta relación es inversamente proporcional. En un

aparato electrónico, si su resistencia es pequeña, fluirá a través de este unabuena cantidad de electrones, pero si su resistencia es elevada, solo unapequeña cantidad de electrones lograran fluir a través de este.

Todo dispositivo, componente, tarjeta o aparato electrónico tiene resistenciaeléctrica.

1.2.1.4 Relación entre parámetros eléctricos Los parámetros eléctricos se relacionan a través de una famosa fórmulallamada ley de Ohm. Esta ley expresa que el voltaje es igual al producto de laIntensidad por la resistencia.


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De acuerdo a esta ley se tiene:

V = I . R

Donde:

V es voltaje eléctrico en Voltios (V)I es intensidad de corriente en Amperios (A)R es resistencia eléctrica en ohmios (Ω)

Ejemplos:

1- Si nos indican que el voltaje aplicado a una tarjeta electrónica es de 12Voltios y que la resistencia de esta tarjeta es de 6 ohmios ¿Cuál será lacantidad de electrones que fluyen por esa tarjeta electrónica (intensidad decorriente)?

Si V = I . R

Entonces I = V/R

I = 12 Voltios/ 6 Ohmios = 2 Amperios

2- Si nos indican que la intensidad de corriente que circula por una tarjetaelectrónica es de 0.5 Amperios y que la resistencia de esta tarjeta es de 10ohmios ¿Cuál será la cantidad de voltaje eléctrico aplicado a esa tarjetaelectrónica?

Como V = I . R

Entonces

V = 0.5 Amperios . 10 Ohmios = 5 voltios

3- Si nos indican que el voltaje aplicado a una tarjeta electrónica es de 12Voltios y que la intensidad de corriente sobre esta tarjeta es de 3 Amperios¿Cuál será la resistencia eléctrica de esta tarjeta electrónica?

Si V = I . R

Entonces R = V/I

R = 12 Voltios/ 3 Amperios = 4 Ohmios

1.2.1.5 Potencia eléctrica La potencia eléctrica es la cantidad de energía eléctrica que un componente,dispositivo o aparato electrónico consume por unidad de tiempo. La potenciase mide en vatios y la letra que lo representa es W.

La potencia de algún componente, dispositivo o aparato electrónico se puedeobtener multiplicando el voltaje por la intensidad que consume.


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Es decir:

P = V . I

Donde:

P es la potencia en Vatios o WattsV es el voltaje en VoltiosI es la intensidad de corriente en Amperios

Si un aparato electrónico trabaja con 12 Voltios y circula a través de este unaintensidad de corriente de 5 Amperios ¿Cuál es la potencia que consume esteaparato electrónico?

P = V . IP = 12V . 5AP = 60 Vatios o 60W

1.2.2 La fuente de alimentaciónLa fuente de alimentación, conocida también como fuente de energía, es laencargada de proveer la energía eléctrica a todos los componentes, dispositivos yaparatos electrónicos que forman parte del computador.

1.2.2.1 Función de la fuente La fuente de alimentación, para cumplir con su función debe realizar losprocesos de reducción, rectificación y regulación.

1.2.2.1.1 Reducción La fuente de alimentación (FA) recibe la energía de la red eléctrica 220VAC a60Hz. Esta energía no se puede aplicar directamente a los componentes delcomputador, es muy elevada y además alterna, dos motivos que dañaríaninmediatamente los componentes del computador. Después de recibir laenergía de 220V, la fuente de alimentación tiene que reducir este nivel elevadoa un nivel pequeño, adecuado. Para esta función, la fuente utiliza uncomponente llamado transformador.


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1.2.2.1.2 Rectificación A pesar de que el nivel de energía ya es pequeño, aun no se puede aplicar alos componentes del computador porque sigue siendo alterna. Por

consiguiente, la fuente de alimentación tiene que rectificarla para que laenergía deje de ser alterna y sea siempre positiva. Para esta función, la fuenteutiliza un componente llamado puente diodos.

1.2.2.1.3 Regulación Una vez que la energía ya es positiva, pero aun pulsante, la fuente dealimentación la linealiza y la regula para generar los diferentes niveles deenergía adecuados y fijos (invariables) que requieren los componentes delcomputador. Para esta función, la fuente utiliza condensadores y reguladoresde voltaje para esta función.


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1.2.2.2 Niveles de energía y potencia. El computador está formado por una variedad de componenteselectromecánicos como ventiladores, reproductores de CD, discos duros,memorias, CPU, chipsets, tarjetas de video, Mainboard, etc. Estoscomponente requieren variados niveles de energía para funcionar, la fuente dealimentación los provee a través de sus cables de diferentes colores.

1.2.2.2.1 Niveles de energía Los niveles de voltaje que distribuye la fuente a través de sus cables son:

Naranja: 3.3VoltiosRojo: 5 VoltiosAmarillo: 12VoltiosAzul: -12Voltios

La siguiente imagen corresponde al conector ATX de la fuente, es el conectorprincipal que se conecta a la Mainboard.

Los cables negros, representan el nivel de voltaje nulo o tierra. Si se requieremedir y comprobar los voltajes en cada cable, se tendría que utilizar uninstrumento de medición conocido como multímetro, el cual tiene dos puntasde prueba. Si queremos medir el voltaje en el cable rojo, una punta de prueba


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del multimetro se adaptaría al cable rojo y la otra punta de prueba delmultimetro se adaptaría a cualquier cable negro. El multimetro representaríaen su pantalla el voltaje distribuido en el cable rojo, el cual debe ser muycercano a los 5Voltios.

1.2.2.2.2 Potencia La potencia de la fuente de alimentación, es el parámetro eléctrico quedetermina cuanta capacidad de energía puede proveer la fuente. Si adaptamosa la fuente de alimentación tarjetas, dispositivos y/o aparatos electrónicos queen suma consumen más de lo que soporta la fuente, esta, si no tiene sistemade seguridad, se malogrará. Lo recomendable es que en total, entre tarjetas,dispositivos y/o aparatos adaptados al computador, bordeen el 70% de la

potencia máxima que soporta la fuente. De este modo, no forzamos a trabajaral límite a la fuente de alimentación y por consiguiente, durará funcionandomucho más tiempo.

La siguiente imagen muestra la cubierta de una fuente. En esta se aprecian laspotencias máximas por cada nivel de voltaje. La potencia total de la fuente eneste caso seria: 150W + 504W + 3.6W + 12.5W = 666.1W


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1.2.2.3 Tipos de fuente de alimentaciónLos tipos de fuentes que encontráremos en el mercado serán las genéricas ylas certificadas.

1.2.2.3.1 Fuentes genéricas Una fuente genérica es una fuente que normalmente es desarrollada porfabricantes que no consideran en sus procesos ningún control de calidad yaplican sistemas de protección mínimas.

1.2.2.3.2 Fuentes certificadas Una fuente certifica o de marca, es una fuente desarrollada por fabricantes queobligan a pasar un control de calidad a sus productos, donde se exigenestándares de funcionamiento optimo, y se aplican sistemas de protecciónmáximas.

1.2.2.3.3 Diferencias entre fuentes A continuación se muestra una comparativa entre las fuentes genéricas y las

certificadas:

Fuente genérica Fuente certificada Su potencia de salida es la potencia

pico. No poseen protección contra corto

circuito ni contra recalentamiento. No están validadas por ningún

estándar. Destinada a computadores de uso

personal. Marcas: Micronics, Omega, Cybertel,

Unitec, etc.

Su potencia de salida es la potenciareal.

Poseen circuitos de protección contracorto circuito y recalentamiento.

Son validadas por estándaresinternacionales.

Destinada a computadoras de altorendimiento (servidores, etc).

Marcas: Thermaltake, CoolerMaster,Silverstone, Enermax, etc.


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1.2.3 El Case: su función, partes y tipos

1.2.3.1 FunciónEl CASE o gabinete, es una estructura de metal y plásticode forma rectangular, donde se alojan los componentes

internos del computador. Dentro de esta estructuraencontramos la fuente de poder, discos duros, unidadesópticas, Motherboard, procesador, memorias, tarjetas devideo, tarjeta de audio, etc. Es importante diferenciar lostipos de CASE, debido a que no cualquier gabinete sirvepara cualquier computadora, y esto es porque cada una delos Motherboard y su procesador necesitan derequerimientos específicos para un buen funcionamiento.

1.2.3.2 PartesLa siguiente imagen muestra las partes de un case:

Las bahías de un case sirven para alojar las unidades de almacenamientocomo los discos duros y reproductores de CD, DVD, en general.

1.2.3.3 Tipos de case

1.2.3.3.1 Tipos de case según su tecnologíaSegún su tecnología son AT (Advanced Technology) o ATX (Advanced

Technology eXtended), estos definen la forma y diseño del gabinete encompatibilidad a los Motherboards que también pueden ser AT o ATX. LosCASE AT dominaron el mercado desde la aparición de los microprocesadoresIntel 80286 hasta los Pentium II, después de estos, los ATX se mantienendominando el mercado.

1.2.3.3.2 Tipos de case por su formaExisten varios diseños y modelos denominados Tower, Mid-Tower, Mini-Tower, Desktop, Mini-Desktop y Slim.


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Tower

Este case es utilizado cuando se requieren

dispositivos de alta gama. Empleado con

más frecuencia en las empresas para los

servidores. Su fuente de poder puede tener

una potencia de 750W a mucho más.

Mid -

Tower

Este es más pequeño, puede tener 3 a 4

bahías de 5 ¼ para las unidades lectoras, 2

bahías de 3 ½ para las diskettes y de 3 a 4

bahías de 3 ½ para las unidades de disco

rígido. Su fuente es de 500W a 980W.

Mini-

Tower

Este case tiene un tamaño aún más

reducido, contiene solo 2 bahías de 5 ¼

para las unidades lectoras, 1 bahía para la

disquetera y 2 bahías internas de 3 ½ para

los discos. La fuente de poder es de 450W

comúnmente.

Desktop

El Chasis desktop estaba pensado

originalmente para las oficinas y

empresas por su ahorro de espacio, ya

que estas se instalan horizontalmente.

Su fuente de poder dispone de una

potencia de 350W.

Mini -

Desktop

Es una versión reducida y se caracteriza

por tener una bahía para cada tipo de

dispositivo. La fuente de poder es más

pequeña y de menor potencia de 230W.

Slim

Son gabinetes delgados, se pueden

colocar horizontal o verticalmente. Su

fuente comúnmente tiene una potencia

entre los 230W y 500W.


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1.2.3.3.3 Componentes que se montan en el case

Dentro del case se montan:

- Fuente de poder- Motherboard- Procesador- Placa de Vídeo- Placa de Sonido- Placa de Red- Unidades ópticas- Memoria- Disco duro (HD)

1.2.3.4 Criterios para escoger un case Antes de adquirir un case o gabinete, debemos tener en cuenta tres factores:

El tamaño La ventilación La energía

El tamaño determina la cantidad de componentes que se pueden alojar ycuántos se podría añadir a futuro, cuando se requiera mejorar el computador.

La ventilación es fundamental para eliminar el calor del interior del case.Procure que el case disponga de una ventilación adecuada.

La energía, a través de la potencia que provee la fuente de alimentación,determina el consumo eléctrico máximo que realizarán los componentes. Lorecomendable es que la potencia de la fuente de alimentación sea siempremayor por un 30 a 40% de la potencia total consumida por los componentes.


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Autoevaluación

¿Cuáles son los parámetros eléctricos y que significan estos?

¿Cuál es la función de la fuente de alimentación y como lo realiza?

¿Qué niveles de voltaje genera la fuente de alimentación?

¿Qué diferencias hay entre una fuente certificada y una genérica?

¿Qué criterios se deben tener al comprar un case?

Mencione los tipos de case

Indique las partes de un case y mencione los componentes que se pueden alojaren este.


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Resumen

Los parámetros eléctricos son: el voltaje, la intensidad de corriente, la resistencia yla potencia.

El voltaje es la fuerza electromotriz que impulsa los electrones a desplazarse. Laintensidad de corriente es la cantidad de electrones que se desplazan. Laresistencia es la oposición ofrecida al desplazamiento de los electrones. Lapotencia es la cantidad de energía consumida.

La fuente de alimentación distribuye la energía eléctrica a todos los componentes

del computador. Para ello, rectifica, reduce y regula la energía de la red eléctrica.Genera 3.3V, 5V, +12V y -12V.

Las fuentes genéricas no tienen sistema de protección, ni pasan por controles decalidad estandarizados. Son aplicados comúnmente en Pc personales. Las fuentescertificadas tienen sistemas de protección y pasan por un control de calidadestandarizado. Son aplicados comúnmente en servidores.

El case aloja y protege a todos los componentes internos del computador. Lostipos más comunes son mid-tower, tower, desktop y Slim. Al comprar uno de estosconsidere su tamaño, su ventilación y la energía que provee a través de la fuente.

http://www.mundodigital.net/como-comprobar-si-funciona-la-fuente-de-

alimentacion-del-pc/

Aquí, hallarás información de cómo comprobar los voltajes que genera la FA.

http://www.madboxpc.com/quieres-saber-por-que-las-diferencias-de-precio-entre-

fuentes-de-poder/

Aquí, hallarás información sobre las fuentes certificadas


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ARQUITECTURA DEL PC LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE

Al finalizar la unidad, el alumno, identifica los componentes más importantesde una Mainboard, reconociendo la interrelación y funcionalidad de cadacomponente de la Mainboard. Asimismo, reconoce los parámetros queinfluyen en el rendimiento del computador. Clasifica e identifica los tipos dememoria diferenciándolas funcionalmente. Finalmente, lista las característicasde los módulos de memoria actual y lista sus parámetros de rendimiento.

TEMARIO

Definición y función de la Mainboard Tipos de Mainboard Componentes de una Mainboard Estructura de bloques de Mainboards Intel y AMD Criterios para elegir una Mainboard


Los alumnos:

Identifican y explican la función de los componentes de la Mainboard. Mencionan y explican los tipos de Mainboard. Grafican la estructura de las Mainboards a nivel de bloques. Listan las características de una Mainboard INTEL y/o AMD.

UNIDAD DE

APRENDIZAJE

2

TEMA

1


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2.1 TECNOLOGIA DE MAINBOARDS

2.1.1 Definición y funciónUna Mainboard es la tarjeta principal o primaria de un sistema de cómputo. Estatarjeta madre es la central de circuitos, dentro de una PC, que permite la

instalación e interconexión de todos los componentes del computador.

Soporta la instalación de componentes muy importantes como el microprocesador,memorias, tarjetas de video, tarjetas de sonido, modem, etc, por medio dezócalos, sockets o slots, donde van encajados. También permite la instalación delas unidades de almacenamiento como los discos duros, reproductores de CD,DVD, etc, a través de interfaces. Asimismo, permite la instalación de todo tipo deperiféricos como el mouse, el teclado, el monitor, etc, a través de los puertos.

2.1.2 Tipos de Mainboards

Los tipos o clases de Mainboard podemos organizarlos de acuerdo a suestandarización conocida como factor de forma, por su aplicación o por el tipo derequerimiento.

Los factores de forma más conocidos son:

2.1.2.1 Por su estandarización (factor de forma)

Factores de forma antiguos:

Baby AT AT Normal LPX


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Factores de forma modernos:

ATX: sistema de escritorio estándar, mini torre y torre. Es el factor de forma másacorde con la actualidad y también de diseño más flexible. Una placa ATX tieneun tamaño de 305 mm x 244 mm (12" x 9,6"). El ATX tiene un conector paraadaptar la fuente de alimentación, el cual es de 24 (20+4) contactos que permiteuna única forma de conexión y evitar errores. Las placas ATX también poseen unsistema de desconexión por software.

Micro ATX: sistema de escritorio o mini torre de bajo precio. Es un tipo de placamadre pequeño y estándar para placas base de ordenadores. El tamaño máximode una placa microATX es de 244 mm × 244 mm (9,6 pulgadas × 9,6 pulgadas).

El estándar microATX fue explícitamente diseñado para ser compatible con ATX,por lo que los puntos de anclaje de las placas microATX son un subconjunto delos usados en las placas ATX y el panel de I/O es idéntico. Por lo tanto, las placasmicroATX pueden ser instaladas en cajas inicialmente diseñadas para placas ATX. Además, generalmente la mayoría de las placas microATX usan los mismosconectores de alimentación que las placas ATX, por lo que pueden ser usadascon fuentes de alimentación concebidas para placas ATX


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Flex ATX: sistemas pequeños y de escritorio o mini torre de más bajo precio. Estatarjeta mide solo 229mm x 191mm es decir, la más pequeña de la familia ATX.Una diferencia importante entre factor de forma flex ATX y micro ATX, es que flex ATX admite solo procesadores de socket.

NLX: sistema de escritorio o mini torre para oficinas, de fácil y rápidomantenimiento. La placa madre NLX aparece en 1997 diseñado por Intel encolaboración por IBM, es un diseño nuevo de tarjeta madre que incluye lasmejoras y ventajas del ATX, los conectores del puerto serie, paralelo, teclado,ratón etc. están colocados en la parte posterior de la tarjeta madre. Soporte paralas nuevas tecnologías tales como AGP, USB para permitir fácil acceso a loscomponentes.

Está diseñado para facilitar el mantenimiento típicamente de 8.8 por 13 pulgadas.

Tiene un conector tipo Riser en el lateral de la Placa Base donde se conecta unatarjeta con los slots de expansión. De esta forma las tarjetas quedan paralelas a laPlaca Base.


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WTX: estaciones de trabajo de alto rendimiento, servidores medianos. Este factorde forma fue diseñado específicamente para cubrir las necesidades de sistemasde alta gama, y las especificaciones para una fuente de energía WTX con dosconectores: de 24 pines WTX-específico y 22 molex.

La especificación de WTX fue creada para estandarizar un nuevo factor de formade placa base y chasis, corrige la ubicación relativa del procesador, y permite lacirculación de mucho aire a través de una porción del chasis donde se colocan losprocesadores. Esto permitió que las placas base y el chasis del factor de la formaestándar sean utilizados para integrar procesadores con más requisitos termales.Más grande que ATX, el tamaño máximo de la placa base de WTX era 14" x16.75" (356m m x 425mm). Esta fue pensada para proporcionar más sitio paraacomodar números más altos de componentes integrados.

Las cajas de la computadora de WTX eran compatibles con las placas base de ATX (pero no viceversa), y vienen a veces equipado de las fuentes dealimentación de ATX.

BTX: El estándar BTX (Balanced Technology Extended) fue creado por Intel,como evolución del ATX para intentar solventar los problemas de refrigeración quetenían algunos procesadores.

El formato BTX es prácticamente incompatible con el ATX, salvo en la fuente dealimentación (es posible usar una fuente ATX en una placa BTX).

Los motivos del cambio a BTX son los siguientes:Las CPUs y las tarjetas gráficas consumen cada vez más y más potencia, y estoresulta en una mayor disipación térmica. Por otro lado, los usuarios reclaman cadavez que las PC sean más silenciosas.

Las actuales cajas y placas madre ATX no fueron diseñadas para los increíblesniveles de calor que se producen en ellas. Así comienza la necesidad de un nuevoformato.


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En cuestión de tamaños hay tres tipos: picoBTX, microBTX y regularBTX, con lossiguientes tamaños máximos:

picoBTX: 20.3 x 26.7 cm, admite uno o dos slots de expansión y tiene cuatroagujeros para tornillos. Las cajas picoBTX probablemente tendrán una bahía de3'5" y otra de 5'25" únicamente.

microBTX: 26.4 x 26.7 cm, el cual se espera que sea el más popular de los tres,admite hasta cuatro slots y tiene siete agujeros. Probablemente sus cajasdispongan de una bahía de 3'5" y dos de 5'25".

regularBTX: 32.5 x 26.7 cm, admitirá hasta 7 slots, y necesitará 10 tornillos desujeción. Sus cajas serán muy similares a las actuales semitorres ATX, con tres omás bahías de 3'5" y también tres o más de 5'25".

2.1.2.2 Por su aplicación De acuerdo a su aplicación serían para Pc de escritorio (vistos anteriormente),portátiles, tablets e i-phones.

Para portátiles


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Para tablets

Para i-phones

Estas placas tienen a la vista diferentes dimensiones, pero tienen los mismoscomponentes principales (no necesariamente de la misma marca y/ocapacidades): CPU, memorias, controladoras de audio, de red, de video y puertos.


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2.1.2.3 Por su requerimiento De acuerdo al requerimiento que tengan los usuarios, una Mainboard puede serpura o integrada.

Mainboard pura La Mainboard pura es aquella que no trae componentes integrados como sonido,red, video. Son conocidas también como No Integradas. ¿Cómo reconocerlo?Pues la manera más fácil es verificando que no tengan conectores de Audio,Video ni Red y además que tengan ranuras o Slots de video (PCI Express 16x).

Pero ¿en estos días podemos encontrar placas puras en el mercado? Pues sonmuy raras, exceptuando a las de alto rendimiento, diseñadas para usuariosexigentes, gamers, servidores, etc., son muy pocas las que no traigan Sonido, redy hasta video Integrado y con slots de expansión. Ya depende del presupuesto decada uno, para ir adicionando componentes Independientes (deshabilitando losintegrados) y mejorar el rendimiento del CPU. Estas nos ofrecen sonido Stereo 5.1(o más), tarjeta de red de 10/100/1000 Mbit/sec, Video PCI Express 16x, Puertos

USB 3.0, firewire (IEEE 1394), etc.En la actualidad, las Mainboards puras ya no existen, y a las que podríamosconsiderar puras, no integran el video.

La Mainboard de la imagen no tiene puerto de video pero tiene ranuras deexpansión PCI e 16x para instalar tarjetas controladoras de video PCI E 16x. Laventaja de estas Mainboards es que no utilizan la memoria RAM para trabajar elsistema de video, razón por la cual tienen mejor rendimiento.


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Mainboard integrada La Mainboard integrada es aquella que trae sonido, red y video integrados en laMainboard.

La Mainboard de la imagen trae puerto de audio, de red y de video tanto VGAcomo DVI. Estas son de menor rendimiento ya que sacrifican parte de la memoriaRAM para trabajar el sistema de video, por consiguiente tienen menorrendimiento.

2.1.3 Componentes de una Mainboard La Mainboard aloja varios componentes, entre los cuales se encuentran los másimportantes del computador. La siguiente lista muestra algunos de loscomponentes que comúnmente encontramos en una Mainboard:

Socket de microprocesador Chipset norte Chipset Sur Conector ATX Generador de Clock Interfaz IDE Interfaz SATA Pila Puerto de audio Puerto de red Puerto de video Puerto IEEE 1394 Puerto USB ROM Bios Ranura o slot PCI Ranura o slot PCI-E Zócalos de memoria RAM


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A continuación se muestran imágenes de Mainboards con sus componentesidentificados:


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2.1.3.1 Socket del Microprocesador Es el componente donde se instala el microprocesador. Un socket puede soportarvarios tipos de microprocesadores. A continuación veamos dos tablas:

Fabricante INTEL

Socket Microprocesadores soportados478 Pentium 4, Intel celeronLGA 775 Pentium 4, dual core, core 2 duo y quad coreLGA 1156 Core i3, core i5 y core i7 primera generaciónLGA 1155 Core i3, core i5, core i7 Extreme segunda y tercera generaciónLGA 1366 Core i7 y XeonLGA 2011 Core i7 Extreme y XeonLGA 1150 Core i5 y core i7 de cuarta generación

Fabricante AMDSocket Microprocesadores soportados

938 Athlon 64, Opteron 1x y Sempron 3x940 Athlon 64 FX , Opteron y Phenom AM2+ Athlon 64, Opteron, Phenom x2, x3 y x4 AM3+ Phenom II, Athlon II y SempronFM1 Fusión serie A, Semprom X2 198, Athlon II X2 y X4FM2 Athlon x2 y x4, Fusion series A4, A6, A8 y A10.


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Sockets INTELLGA 775 (775 pines) LGA 1155 (1155 pines)

LGA 1366 (1366 pines) LGA1550 (1150 pines)

Sockets AMDPGA 940 (940 pines) PGA AM2+ (940 pines)

PGA AM3 (938 pines CPU) PGA FM2 (904 pines)


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2.1.3.2 Zócalos de memoria RAM Estos componentes permiten la instalación de los módulos de memoria RAM.Estos zócalos inicialmente eran de tecnología single cannel, actualmente son dualo triple cannel.

Single cannelLos zócalos son de un solo color. Con esta tecnología el microprocesador sólo sepuede comunicar con un módulo de memoria a la vez. Los microprocesadoresactuales pueden transferir 64 bits de datos a la vez, por consiguiente con estatecnología antigua el microprocesador por cada vez que se comunicaba con lamemoria sólo leía o escribía 64 bits de datos.

Dual cannelLos zócalos son de dos colores. Con esta tecnología el microprocesador puedecomunicarse con dos módulos de memoria a la vez. Ello significa que elmicroprocesador por cada vez que se comunica con las memorias RAM puedeleer o escribir 128 bits de datos (64 bits de cada módulo). Para utilizar estatecnología hay que colocar los módulos de memoria en los zócalos del mismocolor.

Triple cannelLos zócalos son también de dos colores, pero en total son seis ranuras que sedisponen en la Mainboard. Con esta tecnología el microprocesador puedecomunicarse con tres módulos de memoria a la vez. Ello significa que elmicroprocesador por cada vez que se comunica con las memorias RAM puedeleer o escribir 192 bits de datos (64 bits de cada módulo). Para utilizar estatecnología hay que colocar siempre los módulos de memoria en los zócalos delmismo color.


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La siguiente imagen, muestra la instalación de tres módulos de memoria enzócalos del mismo color para acceder a la tecnología triple cannel.

Si el microprocesador puede leer más bits de datos, por vez, de la memoria RAM,de modo indirecto se aumenta la velocidad de proceso de todo el sistema.


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2.1.3.4 El chipset Es un conjunto de dos chips instalados en la Mainboard. Estos son conocidoscomo North Bridge (puente norte) y South Bridge (puente sur), estos permiten queel microprocesador se pueda comunicar con todos los componentes delcomputador. El chipset norte y sur, de acuerdo a las características que posean,definen el modelo y capacidad de la Mainboard.

En conjunto, estos chipsets se encargan de controlar:

- La memoria DRAM

- La memoria caché

- Las interfaces de discos

- Los puertos

- Las ranuras de expansión

- La BIOS

- El FSB

- Las interrupciones

Los chipsets integran a una serie de controladores, como controlador de USB;de memoria caché; de puerto paralelo y serial; controlador de buses: PCI, AGP o PCI Express; y otros más.

El chipset se ha desarrollado para ayudar al trabajo del procesador cuandoéste controla los distintos puertos y buses. Ejemplos de estos chips son losdesarrollados por Intel, AMD, PC Chips, etc.

Intel, como fabricante de microprocesadores, también, desarrolla los chipsetsde las mainboards actuales, las cuales usan sus procesadores x86. Loschipsets o circuitos integrados constan de 2 circuitos o chips:

El NorthBridge o puente norte se usa como puente de enlace entre elmicroprocesador y la memoria. Controla las funciones de acceso hacia yentre el microprocesador, la memoria RAM, el puerto gráfico AGP o el PCIExpress de gráficos, y las comunicaciones con el puente sur. En un principiotenía, también, el control de PCI, pero esa funcionalidad ha pasado al puentesur.

El SouthBridge o puente sur controla los dispositivos asociados, como son lacontroladora de discos IDE, puertos USB, Firewire, SATA, RAID, ranuras PCI,ranura AMR, ranura CNR, puertos infrarrojos, disquetera, LAN, PCI Express


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1x y una larga lista de todos los elementos que se pueden imaginarintegrados en la placa madre. Este chip es el encargado de comunicar alprocesador con el resto de los periféricos.

El chipset es un componente muy importante para el funcionamiento del PC,ya que integra a la mayoría de los controladores usados para sucomunicación con el CPU, por lo cual su elección es muy importante. Intel noes el único que fabrica estos chips. Hay otros fabricantes, como VIA, AMD,SIS y NVIDIA.

Intel ha desarrollado diversos chipsets, porque, cada vez que aparece unnuevo microprocesador, debe desarrollarse un chipset que lo soporte y puedaayudarlo en el procesamiento. En cada nuevo chipset, se notan los cambiosrealizados. Ejemplos de estos cambios son los siguientes tomados de supágina web: www.intel.com.

En el diagrama en bloques anterior, se ve al chipset 848 y al 865, que utilizanun bus AGP 8X. Además, por el lado de la memoria, se nota un cambioimportante: el 848 controla un canal de acceso a la memoria RAM tipo DDR,con lo cual consigue una velocidad de transferencia de 3.2 GB/s. Por elcontrario, el chipset 865 ha implementado dos canales de acceso a la RAM,con lo cual duplica la velocidad de transferencia a 6.4 GB/s. El uso de doblecanal en la RAM o dual channel mejora la velocidad del computador y seaprovecha la velocidad de bus o FSB del procesador. Por ejemplo, si el CPUtiene un FSB de 800 MHz, puede trabajar con dos memorias DDR400, que

usan dual channel, y parecer que tiene una memoria DDR800.

En el siguiente diagrama en bloques, se notan los siguientes cambios. En elchipset 975, se trabaja sólo con memorias RAM DDR2 en dual channel, conlo que aumenta la velocidad a 10.7 GB/s. Además, el video es PCI Express6x, aunque se tiene la alternativa de usar doble tarjeta de video, cada una deellas de 8x.


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En el chipset X38, se nota el uso de memorias RAM DDR2 o DDR3 en dualchannel; asimismo, acepta dos tarjetas de video PCI Express 16X, con lo queaumenta la potencia del manejo de video. También, se ve que tiene unprocesador Core 2 Extreme (cuatro núcleos). Estos diagramas en bloques setomaron las especificaciones que Intel brinda de sus productos.

Para los procesadores Core i5 y Core i7 se utilizan nuevos chip sets, como elP55, note que hay un solo chip. El chip set X58 es solo para Core i7.


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Para el procesador Atom también tiene su propio chipset:

Para los procesadores AMD, también hay una variedad de chip set como el que acontinuación se detalla:

Antiguamente, el chipset o puente norte se encargaba de comunicar almicroprocesador con el sistema de video y con los módulos de memoria RAM. Actualmente, solo se encarga de comunicar al microprocesador con el sistema devideo, ya que, la memoria RAM se comunica directamente con el microprocesador.

El chipset o puente sur, antigua y actualmente sigue comunicando los puertos, lasinterfaces de discos y las ranuras de expansión con el microprocesador, además de laBIOS.

http://imageshack.us/


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2.1.3.5 La ROM BIOS La ROM BIOS es una memoria relativamente pequeña de solo lectura. Susiniciales ROM indican Read Only Memory (memoria de solo lectura) y BIOSindican Basic Input Output System (sistema básico de entrada y salida).

Esta memoria es fundamental y contiene los tres primeros programas que elmicroprocesador ejecuta: el SETUP, POST y BOOT. El SETUP es el programaque permite a los usuarios configurar la Mainboard, el POST es un programa deautodiagnóstico de los componentes del computador y el BOOT es el programaque gestiona la carga del sistema operativo.

2.1.3.6 Las interfaces de discos Las interfaces de discos permiten la conexión de los sistemas de almacenamientomasivo a la Mainboard. Comúnmente se adaptan a las interfaces los discos durosIDE, ATA o SATA, las lectoras y/o reproductores de CD, DVD, Blu-Ray, sistemasBackup de cintas magnéticas.


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2.1.3.7 Las ranuras o slots de expansiónLas ranuras o slots de expansión permiten la instalación de nuevas tarjetascontroladoras. Estas ranuras son del tipo PCI, AGP (antiguas) y PCI Express(actual).

En estas ranuras se pueden instar todo tipo de tarjetas controladoras como deaudio, de red, de video, de tv, de expansión de puertos, de interfaces, etc.


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2.1.3.8 Los puertosLos puertos son las vías de conexión que permiten adaptar todo tipo dedispositivos periféricos como el mouse, teclado, monitor, parlantes, memoriasUSB, discos duros externos, impresoras, scaners, etc.

Las siguientes imágenes muestran los puertos con sus respectivos nombres:


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2.1.4 Estructura de bloques de Mainboards INTEL y AMD A continuación, se muestran algunos diagramas de bloques donde se aprecia laestructura y comunicación realizada por los chipsets.

Diagrama de bloques de una Mainboard Intel con microprocesador Core 2 Duo.Nótese que el chipset norte controla la memoria RAM y el sistema de video.

Diagrama de bloques de una Mainboard Intel con microprocesador Core i7.Nótese que el chipset norte solo controla el sistema de video. La RAM secomunica directamente con el microprocesador.


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Diagrama de bloques de una Mainboard AMD con microprocesador Athlon II.Nótese que el chipset norte controla solo el sistema de video. La RAM secomunica directamente con el microprocesador.

2.1.3.9 Criterios para elegir una Mainboard Por ser la placa principal de un computador, debemos tener presente lossiguientes criterios antes de adquirirla:

- Velocidad de la Mainboard (ver características del chipset norte) - Mainboard “pura” o Mainboard integrada (depende del uso que se le va dar) - Capacidad de la memoria RAM (que permita la mayor capacidad por zócalo) - Socket del microprocesador (que permita adaptar mejores procesadores)- Capacidad de video (con o sin GPU, también depende del uso a darle)


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Autoevaluación

¿Qué es la Mainboard y cuál es su función?

Mencione los tipos de Mainboards según su estandarización, aplicación orequerimiento.

¿Básicamente que define la estandarización de una Mainboard?

¿Qué diferencia hay entre una Mainboard pura y una integrada?

¿Cuáles son los componentes más importantes que se disponen en unaMainboard?

Grafique un diagrama de bloques de una Mainboard con un microprocesador Intely otro con AMD.

Indique los criterios a tener en cuenta antes de adquirir una Mainboard.


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Resumen

La Mainboard es la tarjeta principal del Computador, se encarga de alojar ypermitir la conexión física de todos los componentes.

Los tipos de Mainboard según su estandarización actual son: ATX, micro ATX, flex ATX, NLX, WTX y BTX. Estos básicamente definen las dimensiones de laMainboard. Los tipos de Mainboard según su aplicación son: para Pc de escritorio,para portátiles, para tablets y para i-phones. Los tipos de Mainboard según surequerimiento son: puras o integradas. Las integradas traen incluido el sistema dered, video y audio. Las puras, actualmente no traen el sistema de video.

Los componentes más importantes que se disponen en una Mainboard son: Elsocket del microprocesador, los zócalos de memoria RAM, las ranuras deexpansión para las tarjetas controladoras, las interfaces para las unidades dealmacenamiento masivo, los puertos para los dispositivos periféricos y la ROMBIOS.

La estructura principal de un diagrama de bloques lo representa elmicroprocesador, el chipset norte y el chipset sur. Al chipset norte actualmente solose adapta el sistema de video, la RAM se adapta directamente al microprocesador,y al chipset sur se adaptan las ranuras de expansión, las interfaces y los puertos.

Para adquirir una Mainboard se debe tener en cuenta los siguientes criterios:- Velocidad de la Mainboard (ver características del chipset norte) - Mainboard “pura” o Mainboard integrada (depende de la aplicación a realizar) - Capacidad de la memoria RAM (que permita la mayor capacidad por zócalo)

- Socket del microprocesador (que permita adaptar mejores procesadores)- Capacidad de video (con o sin GPU, también depende de la aplicación)

Si deseas saber más acerca de estos temas, puedes consultar las siguientespáginas.

http://www.informaticamoderna.com/Motherboard.htm

Aquí, hallarás información relacionada con las Mainboards.

http://www.amd.com/la/products/Pages/chipsets.aspx

Aquí, hallarás información relacionada con los chipsets AMD.

http://www.intel.es/content/www/es/es/chipsets/performance-

chipsets/chipsets.html

Aquí, hallarás información relacionada con los chipsets INTEL.

http://www.informaticamoderna.com/Motherboard.htmhttp://www.informaticamoderna.com/Motherboard.htmhttp://www.amd.com/la/products/Pages/chipsets.aspxhttp://www.amd.com/la/products/Pages/chipsets.aspxhttp://www.amd.com/la/products/Pages/chipsets.aspxhttp://www.amd.com/la/products/Pages/chipsets.aspxhttp://www.informaticamoderna.com/Motherboard.htm


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ARQUITECTURA DEL PC

LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE Al finalizar la unidad, el alumno, identifica los componentes más importantes

de una Mainboard, reconociendo la interrelación y funcionalidad de cadacomponente de la Mainboard. Asimismo, reconoce los parámetros queinfluyen en el rendimiento del computador. Clasifica e identifica los tipos dememoria diferenciándolas funcionalmente. Finalmente, lista las característicasde los módulos de memoria actual y lista sus parámetros de rendimiento.

TEMARIO

Parámetro de capacidad. Parámetro de velocidad. Parámetro de transferencia de información. Elementos que influyen en el rendimiento del computador.


Los alumnos:

Nombran los parámetros de rendimiento y explican cada uno de estos.

Explican la relación entre velocidad y frecuencia.

Identifican las unidades, submúltiplos y múltiplos de medida de los parámetrosde rendimiento.

Indican los elementos que influyen sobre la velocidad, capacidad ytransferencia de información en un computador

UNIDAD DE

APRENDIZAJE

2

TEMA

2


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2.2 PARAMETROS DE RENDIMIENTO EN EL Pc

2.2.1 Parámetro de capacidadLa capacidad en el computador es el parámetro que indica cuanta informaciónbinaria es posible almacenar en este. Recordemos que un bit es una variable

digital capaz de asumir solo dos valores: 0 y 1, pero esta no es la unidad empleadapara representar la capacidad de almacenamiento.

2.2.1.1 Unidades y múltiplosLa unidad empleada para representar la capacidad de almacenamiento es el BYTE,este es la agrupación de 8 bits.

Pero para representar cantidades actuales se tienen que emplear los múltiplos:

1K Byte: 1024 Bytes1M Byte: 1024*1024 Bytes o 1024KBytes1G Byte: 1024*1024*1024 Bytes o 1024MBytes1T Byte: 1024*1024*1024*1024 Bytes o 1024GBytes

2.2.1.2 Componentes y dispositivos que almacenan informaciónLos componentes que almacenan información binaria en el computador son: lamemoria ROM, las memorias RAM, los discos duros, los CDs y DVDs.


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2.2.2 Parámetro de velocidad de procesoEl parámetro de velocidad está referida a la rapidez con la que se procesa lainformación en el computador. Por consiguiente, este parámetro estaríadeterminado por la velocidad de trabajo del microprocesador y de la memoriaRAM, ya que estos componentes interactúan constantemente en el proceso de lainformación.

2.2.2.1 Unidades y múltiplosLa unidad empleada para representar la capacidad de velocidad es el Hertz. Elcual indicaría la cantidad de procesos realizados en el lapso de un segundo.

Pero para representar cantidades actuales se tienen que emplear los múltiplos:

1K Hertz: 1000 Hertz1M Hertz: 1000*1000 Hertz o 1000KHertz1G Hertz: 1000*1000*1000 Hertz o 1000MHertz

2.2.2.2 Elementos que influyen en la velocidad de procesoBásicamente influyen el microprocesador y la memoria RAM. El microprocesadorporque su función es darle proceso a cada una de las instrucciones. Y la memoriaRAM porque en ella se almacenan todas las instrucciones que requieren proceso.

Mientras más rápido sea el microprocesador en procesar las instrucciones mayorserá el parámetro de rendimiento del sistema y mientras más rápida sea la memoriainformación también será mayor el parámetro de velocidad.

Actualmente la velocidad del microprocesador se expresa en GHz y la velocidad dela memoria en MHz, tal como se muestra en las siguientes imágenes:

De acuerdo a la información de la imagen, el microprocesador es un Core i7 queopera a una velocidad de 2.67Ghz, mientras que, la memoria es de tipo DDR3 yopera a una velocidad de 534.6Mhz.


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2.2.2.3 Instrucciones procesadas por segundoConsiderando que los microprocesadores son capaces de ejecutar una instrucciónpor cada evento o Hertz, indique:

¿Cuántas instrucciones ejecuta en un segundo un microprocesador cuya velocidadde proceso es de 200Hz?

R: 200 instrucciones.

¿Cuántas instrucciones ejecuta en un segundo un microprocesador cuya velocidadde proceso es de 1KHz?


¿Cuántas instrucciones ejecuta en un segundo un microprocesador cuya velocidadde proceso es de 2MHz?


¿Cuántas instrucciones ejecuta en un segundo un microprocesador cuya velocidadde proceso es de 3GHz?


2.2.2.4 El generador de reloj El generador de reloj o cristal es el componente instalado en la Mainboard yencargado de generar una señal cuadrada digital y periódica, cuya frecuencia

determina la velocidad de proceso de los componentes. La siguiente imagenmuestra a la izquierda al cristal y a la derecha, la señal digital cuadrada periódicaque este genera.

Si el cristal fuera de 2Ghz, significa que en el lapso de un segundo el cristal habríagenerado 2000000000 de unos (1) y 2000000000 de ceros (0). Comúnmente serequieren varios unos y ceros del generador de reloj para darle proceso a unainstrucción.

El cristal además de determinar la velocidad, permite el trabajo sincronizado de loscomponentes.


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2.2.2.5 Donde observamos las velocidades La velocidad del microprocesador la podemos observar en su cubierta o aplicandoun programa de diagnóstico como el CPU Z. Esta velocidad también es conocidacomo velocidad interna.

La velocidad de la memoria también se puede observar en su cubierta o aplicandoel programa de diagnóstico.

La velocidad de la Mainboard depende del chipset norte; en este caso habría querevisar las características del chipset norte para determinar la velocidad conocidacomo FSB (velocidad del bus frontal) o ejecutando un programa de diagnóstico.


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2.2.2.6 Overcloking La palabra overcloking se aplica al hecho de hacerfuncionar a un componente del ordenador a unavelocidad superior a su velocidad de diseño original.Literalmente significa "subir el reloj". Por cada año sedesarrollan nuevas aplicaciones informáticas, decomunicaciones y entretenimiento, las cuales, cadavez demandan mayor potencia y velocidad, y ello noslleva a preguntarnos si necesitamos más p

manual 2014-i 01 arquitectura del computador (1354).pdf

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