trabajo final investigacion de las 4 unidades

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INSTITUTO TECNOLOGICO DE LÁZARO CÁRDENAS TRABAJO FINAL: INVESTIGACION DE LAS 4 UNIDADES DE LA MATERIAINTEGRANTES: ALEJANDRA LUNA JAIMES ANA LIZBETH RICO VARGAS ALEJANDRO ROJAS VARGAS DANIEL BALANZAR ROJAS DANIEL ALEJANDRO CORONA ORTEGA CARRERA: INGENERIA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES MATERIA: ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS PROFESOR: ALAN JIMENEZ PACHECO AULA: 51T SALON: I6

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ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS

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Page 1: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

INSTITUTO TECNOLOGICO DE LÁZARO CÁRDENAS

TRABAJO FINAL:

’INVESTIGACION DE LAS 4 UNIDADES DE LA MATERIA’

INTEGRANTES:

ALEJANDRA LUNA JAIMES

ANA LIZBETH RICO VARGAS

ALEJANDRO ROJAS VARGAS

DANIEL BALANZAR ROJAS

DANIEL ALEJANDRO CORONA ORTEGA

CARRERA: INGENERIA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES

MATERIA: ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS

PROFESOR: ALAN JIMENEZ PACHECO

AULA: 51T SALON: I6

Page 2: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

UNIDAD 1

1. EL MICROPROCESADOR (CPU)

El microprocesador (o simplemente procesador) es el circuito integrado central y más

complejo de un sistema informático; a modo de ilustración, se le suele llamar por

analogía el «cerebro» de un ordenador. Es un circuito integrado conformado por

millones de componentes electrónicos. Constituye la unidad central de

procesamiento (CPU) de un PC catalogado como microcomputador.

Es el encargado de ejecutar los programas desde el sistema operativo hasta

las aplicaciones de usuario. Sólo ejecuta instrucciones programadas en lenguaje de

bajo nivel, realizando operaciones aritméticas y lógicas simples, tales como sumar,

restar, multiplicar, dividir, las lógicas binarias y accesos a memoria.

Esta unidad central de procesamiento está constituida, esencialmente, por registros,

una unidad de control, una unidad aritmético lógica (ALU) y una unidad de cálculo en

coma flotante (conocida antiguamente como «co-procesador matemático»).

El microprocesador está conectado generalmente mediante un zócalo específico de

la placa base del ordenador; normalmente para su correcto y estable funcionamiento,

se le incorpora un sistema de refrigeración que consta de un disipador de calor

fabricado en algún material de alta conductividad térmica, como cobre o aluminio, y de

uno o más ventiladores que eliminan el exceso del calor absorbido por el disipador.

Entre el ventilador y la cápsula del microprocesador normalmente se coloca pasta

térmica para mejorar la conductividad del calor. Existen otros métodos más eficaces,

como la refrigeración líquida o el uso de células peltier para refrigeración extrema,

aunque estas técnicas se utilizan casi exclusivamente para aplicaciones especiales,

tales como en las prácticas de overclocking.

Page 3: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

1.1. Arquitectura básica y sus operaciones.

El microprocesador tiene una arquitectura parecida a la computadora digital. En otras

palabras, el microprocesador es como la computadora digital porque ambos realizan

cálculos bajo un programa de control. Consiguientemente, la historia de la

computadora digital ayuda a entender el microprocesador. El hizo posible la

fabricación de potentes calculadoras y de muchos otros productos. El

microprocesador utiliza el mismo tipo de lógica que es usado en la unidad

procesadora central (CPU) de una computadora digital. El microprocesador es

algunas veces llamado unidad microprocesadora (MPU). En otras palabras, el

microprocesador es una unidad procesadora de datos. En un microprocesador se

puede diferenciar diversas partes:

Encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio en si, para darle

consistencia, impedir su deterioro (por ejemplo, por oxidación por el aire) y permitir

el enlace con los conectores externos que lo acoplaran a su zócalo a su placa

base.

Memoria caché: es una memoria ultrarrápida que emplea el procesador para

tener alcance directo a ciertos datos que «predeciblemente» serán utilizados en

las siguientes operaciones, sin tener que acudir a la memoria RAM, reduciendo así

el tiempo de espera para adquisición de datos. Todos los micros compatibles con

PC poseen la llamada caché interna de primer nivel o L1; es decir, la que está

dentro del micro, encapsulada junto a él. Los micros más modernos (Core i3,Core

i5 ,core i7,etc) incluyen también en su interior otro nivel de caché, más grande,

aunque algo menos rápida, es la caché de segundo nivel o L2 e incluso los hay

con memoria caché de nivel 3, o L3.

Coprocesador matemático: unidad de coma flotante. Es la parte del micro

especializada en esa clase de cálculos matemáticos, antiguamente estaba en el

exterior del procesador en otro chip. Esta parte esta considerada como una parte

«lógica» junto con los registros, la unidad de control, memoria y bus de datos.

Registros: son básicamente un tipo de memoria pequeña con fines especiales

que el micro tiene disponible para algunos usos particulares. Hay varios grupos de

registros en cada procesador. Un grupo de registros esta diseñado para control del

programador y hay otros que no son diseñados para ser controlados por el

procesador pero que la CPU los utiliza en algunas operaciones, en total son treinta

y dos registros.

Memoria: es el lugar donde el procesador encuentra las instrucciones de los

programas y sus datos. Tanto los datos como las instrucciones están almacenados

en memoria, y el procesador las accede desde allí. La memoria es una parte

interna de la computadora y su función esencial es proporcionar un espacio de

almacenamiento para el trabajo en curso.

Page 4: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

Puertos: es la manera en que el procesador se comunica con el mundo

externo. Un puerto es análogo a una línea de teléfono. Cualquier parte de la

circuitería de la computadora con la cual el procesador necesita comunicarse,

tiene asignado un «número de puerto» que el procesador utiliza como si fuera un

número de teléfono para llamar circuitos o a partes especiales.

1.2. Tipos de arquitecturas en la evolución del CPU.

TIPOS DE ARQUITECTURAS.

ARQUITECTURAS CISC

La microprogramación es una característica importante y esencial de casi todas las

arquitecturas CISC.

Como por ejemplo:

Intel 8086, 8088, 80286, 80386, 80486.

Motorola 68000, 68010, 68020, 68030, 6840.

La microprogramación significa que cada instrucción de máquina es interpretada por

un microprograma localizado en una memoria en el circuito integrado del procesador.

En la década de los sesentas la microprogramación, por sus características, era la

técnica más apropiada para las tecnologías de memorias existentes en esa época y

permitía desarrollar también procesadores con compatibilidad ascendente. En

consecuencia, los procesadores se dotaron de poderosos conjuntos de instrucciones.

Las instrucciones compuestas son decodificadas internamente y ejecutadas con una

serie de microinstrucciones almacenadas en una ROM interna. Para esto se requieren

de varios ciclos de reloj (al menos uno por microinstrucción).

ARQUITECTURAS RISC

Buscando aumentar la velocidad del procesamiento se descubrió en base a

experimentos que, con una determinada arquitectura de base, la ejecución de

programas compilados directamente con microinstrucciones y residentes en memoria

externa al circuito integrado resultaban ser mas eficientes, gracias a que el tiempo de

acceso de las memorias se fue decrementando conforme se mejoraba su tecnología

de encapsulado.

Debido a que se tiene un conjunto de instrucciones simplificado, éstas se pueden

implantar por hardware directamente en la CPU, lo cual elimina el micro código y la

necesidad de decodificar instrucciones complejas.

Page 5: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

En investigaciones hechas a mediados de la década de los setentas, con respecto a la

frecuencia de utilización de una instrucción en un CISC y al tiempo para su ejecución,

se observó lo siguiente:

- Alrededor del 20% de las instrucciones ocupa el 80% del tiempo total de ejecución

de un programa.

- Existen secuencias de instrucciones simples que obtienen el mismo resultado que

secuencias complejas predeterminadas, pero requieren tiempos de ejecución más

cortos.

Las características esenciales de una arquitectura RISC pueden resumirse como

sigue:

Estos microprocesadores siguen tomando como base el esquema moderno de

Von Neumann.

Las instrucciones, aunque con otras características, siguen divididas en tres

grupos:

a) Transferencia.

b) Operaciones.

c) Control de flujo.

Reducción del conjunto de instrucciones a instrucciones básicas simples, con la que

pueden implantarse todas las operaciones complejas.

Arquitectura del tipo load-store (carga y almacena). Las únicas instrucciones que

tienen acceso a la memoria son 'load' y 'store'; registro a registro, con un menor

número de acceso a memoria.

Casi todas las instrucciones pueden ejecutarse dentro de un ciclo de reloj. Con un

control implantado por hardware (con un diseño del tipo load-store), casi todas las

instrucciones se pueden ejecutar cada ciclo de reloj, base importante para la

reorganización de la ejecución de instrucciones por medio de un compilador.

Pipeline (ejecución simultánea de varias instrucciones). Posibilidad de reducir el

número de ciclos de máquina necesarios para la ejecución de la instrucción, ya que

esta técnica permite que una instrucción pueda empezar a ejecutarse antes de que

haya terminado la anterior.

El hecho de que la estructura simple de un procesador RISC conduzca a una notable

reducción de la superficie del circuito integrado, se aprovecha con frecuencia para

ubicar en el mismo, funciones adicionales:

Unidad para el procesamiento aritmético de punto flotante.

Unidad de administración de memoria.

Funciones de control de memoria cache.

Implantación de un conjunto de registros múltiples.

Page 6: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

La relativa sencillez de la arquitectura de los procesadores RISC conduce a ciclos de

diseño más cortos cuando se desarrollan nuevas versiones, lo que posibilita siempre

la aplicación de las más recientes tecnologías de semiconductores. Por ello, los

procesadores RISC no solo tienden a ofrecer una capacidad de procesamiento del

sistema de 2 a 4 veces mayor, sino que los saltos de capacidad que se producen de

generación en generación son mucho mayores que en los CISC.

Por otra parte, es necesario considerar también que:

La disponibilidad de memorias grandes, baratas y con tiempos de acceso

menores de 60 ns en tecnologías CMOS.

Módulos SRAM (Memoria de acceso aleatorio estática) para memorias cache

con tiempos de acceso menores a los 15 ns.

Tecnologías de encapsulado que permiten realizar más de 120 terminales.

Esto ha hecho cambiar, en la segunda mitad de la década de los ochentas,

esencialmente las condiciones técnicas para arquitecturas RISC.

EVOLUCIÓN DEL CPU.

La CPU es el motor del ordenador, es la cabeza pensante del cuerpo, en definitiva es

el ordenador.

A lo largo de la historia de la Informática han sido muchas las CPU’s que han pasado

por los ordenadores, pero al final, en el tema de los compatibles ha sido la serie X86

la que se ha llevado la palma.

Cuando IBM se planteó la construcción de su Personal Computer, barajó una serie de

CPU’s que cumplían una serie de requisitos, pero fue el 8086 el elegido para el PC.

El CPU 8086 fue uno de los primeros CPU’s de 16 Bits que salió al mercado, y era

muy avanzado a su época. Sus principales características son:

-Ancho de bus de 16 Bits.

-Un bus de direccionamiento de 20 Bits.

-Alimentación única a +5V.

-Dos procesadores independientes en su interior: Una unidad de comunicación con

los buses y una unidad de ejecución de instrucciones.

-Una serie de registros de 16 Bits.

Cuando nos referimos que tiene un bus de direcciones de 20 Bits, nos referimos a

que es capaz de direccionar 220 direcciones, o sea, 1 MB. Ahora nos parece ridículo,

Page 7: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

pero en su época era una barbaridad, por lo que parecía que Intel se había “pasado”

en su diseño.

Los primeros ordenadores basados en 8086, todos ellos de IBM, tenían una memoria

de 64KB. Nos puede parecer extraño que pudiendo manejar 1MB sólo lo hiciera con

64KB; debemos tener en cuenta que en aquella época la memoria era muy cara y no

estaba al alcance de todo el mundo, so pena de encarecer el precio final del

ordenador. Además, el software no era tan exigente como el actual.

Los primeros IBM PC tenían incorporado el BASIC, y como sistema de

almacenamiento de masa tenía un casete. Posteriormente, se añadió la

disquetera. Como sistema operativo, se utilizó el famoso CP/M.

La evolución del software hizo que pronto se quedara corta la memoria. Se hicieron

ampliaciones a 128Kbytes, 256Kbytes, 512Kbytes y 640KBytes, que sólo podían

pagar unos pocos.

El aumento de memoria provocó determinadas incompatibilidades, que quedaron

subsanadas con un ingenioso sistema denominado segmentación, que será explicado

más adelante.

De todas formas, los primitivos PC’s eran muy caros. Es por ello por lo que IBM

encargó a Intel un CPU compatible con el 8086 pero de menor precio, de manera que

se diseñó un CPU idéntico al 8086 pero con un bus de datos de sólo 8 Bits,

denominada 8088. Pronto se hizo muy popular, puesto que por su menor precio, el

PC fue más económico.

Las CPU’s 8086 y 8088 funcionaban a una velocidad de reloj de 4,77 MHz, siendo

por tanto de las más rápidas que había en su época. Además, surgió una gran

cantidad de chips que acompañaban a los CPU’spara diversas funciones: generador

de reloj, control de entradas/salidas, buffers, etc.

Sin embargo, los 8086/8088 tenían poca facilidad para el cálculo matemático

complejo, de manera que hubo que diseñar un chip específico para dichas

operaciones. A este chip se le denominó coprocesador matemático y su nombre fue

8087.

Un coprocesador matemático como su nombre indica, es un chip destinado única y

exclusivamente a operaciones matemáticas complejas, tales como senos, cosenos,

potenciación, exponenciación, etc. Este chip va conectado al CPU mediante los

buses de datos y direcciones.

¿Cómo funciona un coprocesador? Supongamos que estamos ejecutando un

programa que necesita de un cálculo matemático complejo. Es necesario que el

programa haya sido creado pensando en la posibilidad de utilizar un

coprocesador. Este punto es imprescindible, ya que el objeto del coprocesador es

asistir a la CPU en operaciones que por sí sola no es capaz de hacer. Si el “copro” no

estuviera, el programa no debe funcionar.

Page 8: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

En ese momento, el programa intenta ejecutar la orden compleja, y el CPU

automáticamente deja de atender al programa, dándole paso al coprocesador. Este

ejecuta la instrucción y cuando termina, da paso otra vez al CPU,

desconectándose. Huelga decir que el “copro” pasa al CPU los resultados.

El uso del coprocesador permitió ejecutar programas complejos de diseño y cálculo,

pero con el poco rendimiento del 8086/8088 no se aprovechó bien, de manera que

hubo que pensar una manera de mejorar los PC´s. La solución se llamó 80286.

3. 2. La siguiente generación, el 80286

La verdad es que la serie 8086/8088 tenía poca potencia de cálculo, sobre todo

debido a su baja velocidad de proceso, que ya sabemos era de 4,77 MHz. Es por eso

por lo que Intel siguió investigando en el mundo de los procesadores, presentando en

sociedad al 80186/80188.

Estos CPU’s estaban optimizados en el tiempo de ejecución de las instrucciones, es

decir, que la ejecución de una instrucción determinada ocupaba menos ciclos de reloj,

de forma que el programa se ejecutaba más rápido.

De todas formas, estos microprocesadores apenas se vieron, debido a la aparición de

un CPU que revolucionó el mercado de los ordenadores personales de la época, me

refiero a la auténtica estrella de la casa: El 80286.

El 286 era un CPU pensado por y para la multitarea, debido a una serie de

características internas que lo hacían idóneo para ello. En primer lugar, era más

rápido que sus antecesores, y no sólo en tiempo de ejecución de instrucciones, sino

también en el reloj del sistema. Los 286 comenzaron a verse a velocidades de reloj

de 6, 8, 12, 16 y 20MHz.

Hay que hacer notar que los CPU’s a 16 y 20MHz no los fabricaba Intel: Por aquel

entonces comenzaba a despuntar la casa AMD, la cual ha dado al mundo versiones

muy buenas de los CPU’s de Intel. Debemos recordar al lector que Intel no había

terminado de atar los cabos de las patentes, de manera que cualquiera podía basarse

en sus diseños para crear un CPU.

También entró en escena otro fabricante: HARRIS. Si bien las CPU’s de Harris eran

las más rápidas que jamás se habían visto, (¡20 MHz!), también es cierto que quiso

incorporar ciertas mejoras al 286 que provocaron una serie de problemas de

compatibilidad con el software, de manera que los CPU’s de Harris siempre tuvieron

fama de ser problemáticos.

Las características del 286 eran:

-Bus de datos de 16 Bits.

-Direccionamiento ampliado de 24 Bits.

-Dos modos de trabajo: Real y Protegido.

Page 9: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

Con 24Bits de bus de direcciones, el 286 permitía la ampliación de memoria hasta

valores de: 16 MB de RAM.

A pesar de esto, era raro el 286 que tenía más de 4 MB de RAM, pues el precio de la

memoria en aquellos tiempos era muy caro: Llegó a ser de hasta 10.000 Ptas el MB.

Antes hemos dicho que el 286 tenía dos modos de trabajo: Real y Protegido. El modo

real de trabajo es el estándar del 8088/8086, con la limitación de 1 MB de RAM. Este

modo se implantó para tener la compatibilidad con los sistemas antiguos.

El modo Protegido se implantó para la integración del 286 en los sistemas

multiusuario y multiprocesador de aquella época, que eran las primitivas versiones de

OS/2 y UNIX. En este modo se pueden utilizar la máxima memoria de la que se

disponga, mediante la carga de un driver en el CONFIG.SYS de la máquina, ya sea en

MS-DOS ó DR-DOS.

Para conseguir la “multitarea” de los sistemas anteriormente reseñados, al 286 “no

se le puede dejar solo” con la memoria. Es por ello por lo que el 286 incorpora una

especie de “coprocesador” encargado de las colas de instrucciones y el manejo de la

memoria, conceptos estos que provocan una especie de “modo de supervisión” del

trabajo realizado, concepto ya desarrollado por Motorola en su serie 68000.

Sin embargo, con el 286 comenzaron los errores de Intel, ya que había un error en el

modo de trabajo virtual: En determinadas circunstancias, no se podía volver al modo

real, quedando el ordenador colgado. Este fue uno de las motivos que impidió el

avance del DOS. Por aquella época, se estaba preparando la versión 4.0 del MS-

DOS. Esta versión incluía una serie de órdenes que permitían el trabajo en modo

protegido en DOS, lo cual hubiera acabado en posteriores versiones en una especie

de DOS multitarea. Lamentablemente, el fallo del 286 truncó esa esperanza, de

manera que el MS-DOS 4.0 acabó con una serie de funciones y órdenes que no están

documentadas en ningún sitio para que no se usen, que utilizaban las prestaciones

avanzadas del 286.

Esto hubiera supuesto la muerte de la compatibilidad, ya que también se habría

acabado con la barrera de los 640 KB. Aun así, como opinión personal, creo que al

final hubiera sido mejor para todos.

Por supuesto, también apareció el coprocesador de turno, denominado 80287, con

una serie de mejoras en el cálculo y en velocidad de ejecución.

Sin embargo, no se siguió investigando para aumentar las prestaciones del 286, ya

que estaba a punto de aparecer el CPU que marcó la revolución: El 80386.

Page 10: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

1.3 ARQUITECTURA MULTINUCLEO

ARQUITECTURA MULTINUCLEO

HISTORIA

Como historia se puede decir que el primer procesador multinúcleo en el mercado fue el IBM Power 4 en el año 2000. Una alternativa a los procesadores multinúcleo son los sistemas multiprocesadores, que consisten en una placa madre que podía soportar desde 2 a más procesadores. El rendimiento es bastante bueno, pero también es bastante caro.

DESCRIPCIÓN

Un microprocesador multinúcleo es aquel que combina dos o más procesadores independientes en un sólo circuito integrado. Un dispositivo doble núcleo contiene solamente dos microprocesadores independientes. En general, los microprocesadores multinúcleo permiten que una computadora trabaje con Multiprocesamiento, es decir procesamiento en simultáneo con dos o más procesadores. Por otro lado, la tecnología de doble núcleo mejora el rendimiento de los entornos de trabajo multitarea y las aplicaciones con múltiples subprocesos. Por ejemplo, permite que aplicaciones fundamentales como antivirus o antiespías se ejecuten al mismo tiempo que aplicaciones empresariales con un impacto mínimo sobre el rendimiento del sistema.

Durante agosto de 2007 comenzaron a aparecer los procesadores de cuádruple núcleo, encabezados por el lanzamiento del Core 2 Quad de Intel. En el caso de las computadoras portátiles.

CLASES DE PROCESADORES MULTINUCLEOS

Antes de comenzar a nombrar los diferentes procesadores multinucleo definieremos lo que es HyperThreading.

HyperThreading: esta tecnología fue creada por Intel, para los procesadores Pentium 4 más avanzados. El Hyperthreading hace que el procesador funcione como si fuera dos procesadores. Esto fue hecho para que tenga la posibilidad de trabajar de forma multihilo (multithread) real, es decir pueda ejecutar muchos hilos simultáneamente.

Un procesador con la tecnología Hyperthreading tiene un 5% más de transistores que el mismo procesador sin esa tecnología.

Clases de procesadores multinucleo INTEL:

Page 11: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

PentiPentium D están conformados por dos procesadores Pentium 4 Prescott sin Hyperthreadingum.

Core Duo

Core 2 Duo

Core2Quad

Clases de procesadores multinucleo AMD:

Athlon 64 X2

Opteron X2

Turion X2 (Portatiles)

1.4 MULTIPROCESAMIENTO Y MULTINUCLEO

MULTIPROCESAMIENTO

Multiprocesamiento o multiproceso es tradicionalmente conocido como el uso de múltiples procesos concurrentes en un sistema en lugar de un único proceso en un instante determinado. Como la multitarea que permite a múltiples procesos compartir una única CPU, múltiples CPUs pueden ser utilizados para ejecutar múltiples hilos dentro de un único proceso.

El multiproceso para tareas generales es, a menudo, bastante difícil de conseguir debido a que puede haber varios programas manejando datos internos (conocido como estado o contexto) a la vez. Los programas típicamente se escriben asumiendo que sus datos son incorruptibles. Sin embargo, si otra copia del programa se ejecuta en otro procesador, las dos copias pueden interferir entre sí intentando ambas leer o escribir su estado al mismo tiempo. Para evitar este problema se usa una variedad de técnicas de programación incluyendo semáforos y otras comprobaciones y bloqueos que permiten a una sola copia del programa cambiar de forma exclusiva ciertos valores.

MULTINUCLEO

Los procesadores multi núcleo son chips independientes que contienen dos o más procesadores o núcleos de ejecución distintos en el mismo circuito integrado. Aunque son independientes, su construcción les permite compartir tareas de forma interdependiente.

Y, ¿eso qué significa para el usuario? Cada día que pasa se desarrollan programas que envían múltiples instrucciones que se tienen que procesar simultáneamente.

Estos programas toman miles de millones de decisiones en un segundo, especialmente mientras se ejecutan programas exigentes como reproducción de vídeo de alta definición o programas de ingeniería.

Page 12: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

Los procesadores Intel Core 2 Duo incorporan dos núcleos de ejecución en un mismo paquete que ofrece, con el software adecuado, la ejecución totalmente paralela de varios subprocesos. Esto permite que cada núcleo funcione a una frecuencia menor, dividiendo la potencia normalmente asignada a un único núcleo.

El resultado para el usuario no es sólo un procesamiento más rápido. Es… bueno, ¡que tu foto ya está lista! Mientras chateas. Y has imprimido un diseño arquitectónico.

La tecnología de cuatro núcleos consiste en un único procesador que cuenta con cuatro núcleos. Piensa que son cuatro cerebros que están pensando al mismo tiempo pero que pueden trabajar juntos o por separado en una tarea grande, lo que se traduce en unos resultados más rápidos y eficientes.

Page 13: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

CONCLUSIÓN

El microprocesador es uno de los logros más sobresalientes del siglo XX. Esas son

palabras atrevidas, y hace un cuarto de siglo tal afirmación habría parecido absurda.

Pero cada año, el microprocesador se acerca más al centro de nuestras vidas,

forjándose un sitio en el núcleo de una máquina tras otra. Su presencia ha comenzado

a cambiar la forma en que percibimos el mundo e incluso a nosotros mismos. Cada

vez se hace más difícil pasar por alto el microprocesador como otro

simple producto en una larga línea de innovaciones tecnológicas.

Ninguna otra invención en la historia se ha diseminado tan aprisa por todo el mundo o

ha tocado tan profundamente tantos aspectos de la existencia humana. Hoy existen

casi 15,000 millones de microchips de alguna clase en uso (el equivalente de

dos computadoras poderosas para cada hombre, mujer y niño del planeta).

No obstante que reconocemos la penetración del microprocesador en nuestras vidas,

ya estamos creciendo indiferentes a la presencia de esos miles de

máquinas diminutas que nos encontramos sin saberlo todos los días. Así que, antes

de que se integre de manera demasiado imperceptible en nuestra diaria existencia, es

el momento de celebrar al microprocesador y la revolución que ha originado, para

apreciar el milagro que es en realidad cada uno de esos chips de silicio diminutos y

meditar acerca de su significado para nuestras vidas y las de nuestros descendientes.

Page 14: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

BIBLIOGRAFÍA

http://www.monografias.com/trabajos11/micro/micro.shtml

http://www.itescam.edu.mx/principal/webalumnos/sylabus/asignatura.php?clave_asig=

IFD-1006&carrera=IINF-2010-220&id_d=60

http://jasaru.blogspot.mx/2012/03/13-arquitectura-multinucleo.html

Page 15: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

UNIDAD 2 .MEMORIAS

2.1. ORGANIZACIÓN BÁSICA

1. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS MEMORIAS

Las memorias se pueden clasificar atendiendo a diferentes criterios.

Revisaremos en los apartados siguientes los más significativos:

MÉTODO DE ACCESO

Acceso aleatorio (RAM): acceso directo y tiempo de acceso constante e

independiente de la posición de memoria.

Acceso secuencial (SAM): tiempo de acceso dependiente de la posición de memoria.

Acceso directo (DAM): acceso directo a un sector con tiempo de acceso

dependiente de la posición, y acceso secuencial dentro del sector.

Asociativas CAM): acceso por contenido

SOPORTE FÍSICO

Semiconductor

Magnéticas

Ópticas

Magneto-ópticas

Page 16: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

ALTERABILIDAD

RAM: lectura y escritura

ROM (Read 0nly Memory): Son memorias de sólo lectura. Existen diferentes variantes:

ROM programadas por máscara, cuya información se escribe en el proceso

de fabricación y no se puede modificar.

PROM, o ROM programable una sola vez. Utilizan una matriz de diodos cuya

unión se puede destruir aplicando sobre ella una sobretensión.

EPROM (Erasable PROM) o RPROM (Reprogramable ROM), cuyo contenido

puede borrarse mediante rayos ultravioletas para volverlas a escribir.

EAROM (Electrically Alterable ROM) o EEROM (Electrically Erasable ROM),

son memorias que están entre las RAM y las ROM ya que su contenido se

puede volver a escribir por medios eléctricos. Se diferencian de las RAM en

que no son volátiles.

Memoria FLASH. Utilizan tecnología de borrado eléctrico al igual que las

EEPROM, pero pueden ser borradas y reprogramadas en bloques, y no

palabra por palabra como ocurre con las tradicionales EEPROM. Ofrecen un

bajo consumo y una alta velocidad de acceso, alcanzando un tiempo de vida

de unos 100.000 ciclos de escritura.

VOLATILIDAD CON LA FUENTE DE ENERGÍA

Volátiles: necesitan la fuente de energía para mantener la información.

No volátiles: mantienen la información sin aporte de energía.

DURACIÓN DE LA INFORMACIÓN

Estáticas: el contenido permanece inalterable mientras están polarizadas.

Dinámicas: el contenido sólo dura un corto período de tiempo, por lo que es

necesario refrescarlo (reescribirlo) periódicamente.

PROCESO DE LECTURA

o Lectura destructiva: necesitan reescritura después de una lectura.

o Lectura no destructiva

UBICACIÓN EN EL COMPUTADOR

o Interna (CPU): registros, cache(L1), cache(L2), cache(L3), memoria principal

o Externa (E/S): discos, cintas, etc.

Page 17: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

PARÁMETROS DE VELOCIDAD

o Tiempo de acceso

o Tiempo de ciclo

o Ancho de banda(frecuencia de acceso)

UNIDADES DE TRANSFERENCIA

o Palabras

o Bloques

JERARQUÍA DE LAS UNIDADES DE MEMORIA DE UN COMPUTADOR

Las distintas memorias presentes en un computador se organizan de forma jerárquica:

aumenta capacidad

nivel superior aumenta velocidad

Registros de la CPU

Memoria cache(L1,L2,L3)

Memoria principal

Discos magnéticos

Cintas, CD-ROM, etc.

En el nivel i+1 se ubica una copia de aquellos bloques del nivel i que tienen

mayor probabilidad de ser referenciados en el futuro inmediato

nivel i+1

nivel i

Page 18: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

Este mecanismo de migración entre niveles es efectivo gracias al principio de localidad

referencial que manifiestan los programas:

espacial

temporal

Se consigue que el mayor número de referencias generado por los programas correspondan a

Informaciones ubicadas en los niveles más altos de la jerarquía. ORGANIZACIÓN INTERNA DE LA MEMORIA PRINCIPAL.

Una memoria principal se compone de un conjunto de celdas básicas dotadas de

una determinada organización. Cada celda soporta un bit de información. Los bits se

agrupan en unidades direccionales denominadas palabras. La longitud de palabra la

determina el número de bits que la componen y constituye la resolución de la memoria

(mínima cantidad de información direccionales). La longitud de palabra suele oscilar

desde 8 bits (byte) hasta 64 bits.

Cada celda básica es un dispositivo físico con dos estados estables (o semi-

estables) con capacidad para cambiar el estado (escritura) y determinar su valor

(lectura). Aunque en los primeros computadores se utilizaron los materiales

magnéticos como soporte de las celdas de memoria principal (memorias de ferritas,

de película delgada, etc.) en la actualidad sólo se utilizan los materiales.

Desde un punto de vista conceptual y con independencia de la tecnología,

consideraremos la celda básica de memoria como un bloque con tres líneas de

entrada (entrada dato, selección y lectura/escritura) y una de salida (salida dato). La

celda sólo opera (lectura ó escritura) cuando la selección está activa.

Selección

Entrada dato Salida dato

Lectura/Escritura

ORGANIZACIÓN INTERNA DE LA MEMORIA.

Las celdas de memoria se disponen en el interior de un chip atendiendo a dos

organizaciones principales: la organización por palabras, también denominada 2D, y la

organización por bits, también denominada 2 ½ D o 3D.

Page 19: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

ORGANIZACIÓN 2D

Es la organización más sencilla que responde al esquema mostrado en la siguiente figura:

dirección

2n

Matriz de celdas

Selección

2n * m celdas

n

SC

Control

R/W

m m

datos

datos

entrada

salida

Las celdas forman una matriz de 2n filas y m columnas, siendo 2n el número de

palabras del chip y m el número de bits de cada palabra. Cada fila es seleccionada por la decodificación de una configuración diferente de los n bits de dirección.

Esta organización tiene el inconveniente que el selector (decodificador) de

palabras crece exponencialmente con el tamaño de la memoria. Igual le ocurre al

número de entradas (fan-in) de las puertas OR que generan la salida de datos.

Page 20: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

Ejemplo

En la siguiente figura se muestra la organización 2D de un chip de memoria con 4 palabras de 4

bits:

De0 De1 De2 De3

R/W

A0 DEC

A1

Ds0 Ds1 Ds2 Ds3

ORGANIZACIÓN 3D

En lugar de una única selección (decodificador) de 2n salidas en esta organización se utilizan dos decodificadores de 2n/2 operando en coincidencia. Las líneas de dirección se reparten entre los dos decodificadores. Para una configuración dada de las líneas de dirección se selecciona un único bit de la matriz. Por ello se la denomina también organización por bits.

Selección X

2n/2

n/2

n

Matriz de celdas

2n/2

Selecci

ón

2n * m celdas

dirección

Y

n/2

Page 21: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

2.2. ACCESO A LOS DATOS Y TEMPORIZACIÓN

TEMPORIZACIÓN

RELOJ DEL SISTEMA

El reloj de una computadora se utiliza para dos funciones principales:

1. Para sincronizar las diversas operaciones que realizan los diferentes

subcomponentes del sistema informático.

2. Para saber la hora.

El reloj físicamente es un circuito integrado que emite una cantidad de pulsos por

segundo, de manera constante. Al número de pulsos que emite el reloj cada segundo

se llama Frecuencia del Reloj.

La frecuencia del reloj se mide en Ciclos por Segundo, también llamados Hertzios,

siendo cada ciclo un pulso del reloj. Como la frecuencia del reloj es de varios millones

de pulsos por segundo se expresa habitualmente en Megaherzios.

El reloj marca la velocidad de proceso de la computadora generando una señal

periódica que es utilizada por todos los componentes del sistema informático para

sincronizar y coordinar las actividades operativas, evitando el que un componente

maneje unos datos incorrectamente o que la velocidad de transmisión de datos entre

dos componentes sea distinta.

Cuanto mayor sea la frecuencia del reloj mayor será la velocidad de proceso de la

computadora y podrá realizar mayor cantidad de instrucciones elementales en un

segundo.

El rango de frecuencia de los microprocesadores oscila entre los 4,77 megaherzios

del primer PC diseñado por IBM y los 200 megaherzios de las actuales computadoras

basadas en los chips Intel Pentium.

Page 22: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

En máquinas de arquitectura Von Neumann la mayoría de las operaciones son

serializadas, esto significa que la computadora ejecuta los comandos en un orden

preestablecido. Para asegurarnos de que todas las operaciones ocurren justo en el

tiempo adecuado, las máquinas 80x86 utilizan una señal alternante llamada el reloj del

sistema.

En su forma básica, el reloj del sistema maneja toda la sincronización de un

sistema de cómputo. El reloj del sistema es una señal eléctrica en el bus de control

que alterna entre los valores de cero y uno a una tasa dada. La frecuencia en la cual

el reloj del sistema alterna entre cero y uno es llamada frecuencia del reloj de sistema.

El timepo que toma para cambiar de cero a uno y luego volver a cero se le llama

periodo de reloj, también llamado ciclo de reloj. La frecuencia del reloj es simplemente

el número de ciclos de reloj que ocurren en un segundo, en sistemas actuales, éste

valor excede los 200 ciclos por segundo, siendo ya común frecuencias del orden de

los 366 Mhz. (MegaHertz, que equivale a un millón de ciclos por segundo). Observe

que el periodo de reloj es el valor inverso de la frecuencia, por lo tanto, para un

sistema de 200 Mhz el periodo es igual a 5 nanosegundos. Para asegurar la

sincronización, el CPU inicia una operación ya sea en el flanco ascendente (cuando la

señal cambia de cero a uno) ó en el descendente (cuando la señal cambia de uno a

cero). Como todas las operaciones de un CPU están sincronizadas en torno a su reloj,

un CPU no puede ejecutar operaciones más rápido que la velocidad del reloj.

ACCESO A MEMORIA Y EL RELOJ DEL SISTEMA

El acceso a memoria es probablemente la actividad más común de un CPU, se

trata en definitiva de una operación sincronizada al reloj del sistema, esto es, la lectura

o escritura no puede ser más rápida que un ciclo de reloj, de hecho, en muchos

sistemas 80x86 el acceso a memoria toma varios ciclos de reloj. El tiempo de acceso

a memoria es el número de ciclos de reloj que el sistema necesita para acceder a una

ubicación de memoria, este es un valor importante ya que a mayor número de ciclos

menor desempeño. El tiempo de acceso a memoria es la cantidad de tiempo que

transcurre desde que se solicita una operación (sea de lectura ó escritura) y el tiempo

en que la memoria completa dicha operación. En procesadores de 5 Mhz (80x88,

80x86) el tiempo de acceso a memoria es de aproximadamente 800 ns.

(nanosegundos), en cambio, un procesador de 50 Mhz (80x486) el tiempo es de

Page 23: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

aproximadamente 20 ns. El tiempo de acceso a memoria en el procesador 80x486 es

casi 40 veces más rápido que en el caso del procesador 80x86 porque éste último

consume más ciclos de reloj para el acceso a memoria además del incremento en la

velocidad de reloj.

Una memoria cache es un dispositivo sin estados de espera que se encuentra

construida como parte integral del CPU, físicamente se encuentra entre el CPU y los

módulos de memoria RAM, su función es evitar la generación de estados de espera

por parte de los módulos de memoria RAM y así aprovechar al máximo el rendimiento

esperado por el CPU, sin embargo la memoria cache no es un dispositivo perfecto

pues hay ocasiones en que no es posible colocar en memoria cache los datos que

requiere el programa para ejecutarse forzando al sistema a leer dichos datos

directamente de los módulos de memoria RAM y por lo tanto generando estados de

espera, cuando ocurre éste fenómeno se le llama pérdida cache (cache miss), cuando

tienen éxito las operaciones en memoria cache se le llama éxito cache (cache hit). Por

lo general el radio entre éxito y pérdida en memoria cache está entre 85 y 90%. Este

rendimiento disminuye al aumentar la cantidad de memoria cache y por esta razón la

memoria cache es relativamente pequeña, sus valores de almacenamiento oscilan

entre 256 y 512 Kb.

INTERRUPCIONES

Transferencia de datos por interrupción.

Las interrupciones alteran la secuencia normal de un programa para permitir una operación de E/S. Son particularmente útiles con periféricos lentos o en aplicaciones donde la ocurrencia de datos a ser transferidos a la computadora es impredecible como en enlaces de comunicación.

La principal característica es que : El intercambio de datos es iniciado por los dispositivos periféricos.

La implementación de tal sistema consiste en reemplazar el lazo de espera para la transferencia asíncrona con un lazo equivalente en hardware para probar para una interrupción externa.

Durante cada ciclo de máquina el microprocesador checa la presencia de una señal de interrupción.

Page 24: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

Para realizar una transferencia por interrupción simple, ocurren generalmente los siguientes pasos:

1. Un dispositivo periférico solicita una interrupción.

2. El microprocesador emite un conocimiento de la interrupción.

3. Se guarda el PC y el programa brinca a una localidad de la memoria que contiene una rutina para procesar la interrupción.

4. El contenido de los registros internos (de trabajo y estatus) son guardados y la transferencia de datos es ejecutada bajo control de software.

La ejecución del programa es regresada a la secuencia pre- interrumpida del programa.

Hay dos métodos de implementar la secuencia antes mencionada.

e. Interrupciones sondeados (polling)

f. Interrupciones vectorizadas

El siguiente diagrama muestra la forma de dar servicio a una interrupción.

El microprocesador Z80 posee un complejo y poderoso sistema de interrupciones, las cuales le sirven para comunicarse con periféricos externos, que pueden ser o no compatibles con el microprocesador Z80.

El microprocesador cuenta con dos entradas para interrupciones externas ; la terminal INT (pin 16) y la NMI (pin 17), de las cuales INT es activa a nivel bajo y NMI en la transición de 1 a 0.

Las líneas de interrupción del microprocesador (INT, NMI) permiten a un dispositivo externo interrumpir el flujo de un programa en el microprocesador, forzando el programa a pasar una localidad especifica de memoria.

Una interrupción es un evento asíncrono ya que puede ocurrir en cualquier momento, y por lo general suspenderá la ejecución del programa en curso.

Hay tres mecanismos de interrupción en el Z80.

1. La solicitud de los buses BUSREQ

2. Interrupción no enmascarable NMI

3. Interrupción usual.

Las interrupciones pueden ser enmascarables y no enmascarables.

Una interrupción enmascarable tiene la característica que si el microprocesador ejecuta una instrucción de deshabilitar interrupción,(DI), cualquier señal de control en la línea de interrupción será ignorado o enmascarada (masked out). El procesador se mantendrá sin hacer caso a la línea de la interrupción enmascarable (EI) sea ejecutada.

Page 25: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

Una interrupción no enmascarable, por otro lado no puede ser enmascarable bajo control de programa.

Se dice también que hay interrupciones vectorizadas o interrupciones de localidad fija.

Una interrupción de localidad fija, siempre hará que el programa brinque a una localidad de memoria específica, invariable.

Las interrupciones vectorizadas, puede hacer que el procesador brinque a cualquier número de diferentes localidades dependiendo de la señal en un puerto de interrupción que es interrogado por el procesador siguiendo una interrupción.

La interrupción no enmascarable del Z80 NMI no puede ser vectorizada.

Un NMI hace al procesador brincar a la localidad 0066h en la memoria donde debe empezar la rutina de servicio de la interrupción. La rutina de servicio de la interrupción termina con una instrucción de return, el cual fuerza al microprocesador a regresar exactamente donde estaba el programa principal en el momento de la interrupción.

INTERRUPCIONES ENMASCARABLES

Las interrupciones ordinarias INT también pueden ser “enmascaradas” selectivamente por el programador. Haciendo uso de los flip flops IFF1 y IFF2 a “1” las interrupciones son autorizadas. Poniéndolas a cero (mascarándolos) se prevendrá la detección de INT. La instrucción EI es usada para habilitarlas y DI para deshabilitarlas.

IFF1 y IFF” no son “puestos” en “1” simultáneamente durante la ejecución de las instrucciones EI y DI, las interrupciones son deshabilitadas para prevenir cualquier pérdida de información.

Para que el microprocesador acepte esta interrupción, deben de cumplirse las siguientes condiciones:

1. Que las interrupciones hayan sido habilitadas previamente.

2. Que la entrada Busreq no esté activa.

3. Que la entrada NMI no esté activa.

En la operación normal del Z80 examina la entrada INT en la subida de reloj en el último estado del último ciclo de máquina de cada instrucción y después en cada transferencia o comparación de bloques o entrada y salida de bloques.

Cuando la entrada está en 0 lógico y se cumplen todas las condiciones, el microprocesador inicia un ciclo especial de respuesta a la interrupción (interrupt acknowledge) para avisar al dispositivo que su interrupción fue aceptada.

Durante este ciclo de máquina se activa la señal M1, pero para distinguirlo de un ciclo normal de lectura de código de operación, la señal IOREQ se activa en lugar de la señal Mreq y la señal RD permanece inactiva. IOREQ se utiliza para indicar al dispositivo que puede colocar una palabra de 8 bits en el bus de datos. Este byte le proporciona al microprocesador información de la dirección en que se encuentra la

Page 26: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

subrutina de servicio a donde se transferirá el control. Esta información varía dependiendo de la interrupción. Además, durante la interrupción el contenido del PC no se altera y permanece con el último valor que tenía antes de la interrupción.

El Z-80 puede responder a 3 formas de interrupciones enmascarables, dependiendo de cual de los modos de interrupción ha sido seleccionado por el programa del microprocesador.

MODO 0 : En este modo el dispositivo que provoca la interrupción coloca una palabra de 8 bits en bus de datos en lugar de que lo haga la memoria. Esa instrucción es leída por el Z-80 en el ciclo de respuesta a una interrupción y ejecutada inmediatamente después. Normalmente se emplea una instrucción RST n (restart) con lo cual se genera una llamada a subrutina que transfiere el control del programa a una de las 8 direcciones posibles colocadas en los primeros bytes de memoria. Las 8 posibilidades de RST son :

Código (bits 5, 4, 3) Dirección

0 0 0 00h

0 0 1 08h

0 1 0 10h

0 1 1 18h

1 0 0 20h

1 0 1 28h

1 1 0 30h

1 1 1 38h

MODO 1 : Es un modo de interrupción no vectorizada. Una interrupción en la línea INT en este modo, hará brincar a el procesador a una localidad fija ; la 0038h.

MODO 2 : Es un modo de interrupción vectorizada que se habilita con la instrucción IM2. En este modo, la dirección de la rutina de servicio de interrupción es almacenado en dos bytes del espacio de memoria.

El vector de interrupción es una dirección proporcionada por el dispositivo periférico que generó la interrupción y es usado como un apuntador a la dirección de inicio de la subrutina de servicio de interrupción. Cada periférico proporciona 7 bits de la dirección el cual es agregado a la dirección de 8 bits que se encuentra en el registro I. El bit menos significativo del vector de interrupción debe ser cero. El PC se carga automáticamente al STACK ya que el PC es recargado con el contenido de la entrada

Page 27: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

de la tabla de interrupciones correspondiente al vector proporcionado por el dispositivo.

LA INTERRUPCION NO ENMASCARABLE.

Este tipo de interrupciones no puede ser inhibida por el programador. Es por esto que se dice que es no enmascarable. Siempre será aceptada por el Z80 hasta que finalice la instrucción en curso, asumiendo que no se ha recibido una requisición de buses (BUSREQ). Si un NMI se recibe durante un BUSREQ se hará 1 el flip flop interno NMI, y será procesador al finalizar el BUSREQ.

El NMI producirá una colocación push automática del contador del programa en el STACK, y brinca a la dirección 0066h : Los dos bytes que representan la dirección 0066h será instalado en el contador de programa. Estos representan la dirección de inicio de la rutina de manejo para el NMI.

Este mecanismo fue diseñado así por rapidez, ya que es usado en casos de emergencia. Por esto, no ofrece la flexibilidad del modo de interrupción enmascarable.

Nótese también que la rutina de interrupción debe haber sido cargada con anterioridad de usar el NMI en la dirección 0066h.

La secuencia de eventos es la siguiente :

PC STACK

IFF1 IFF2

0 IFF1

BRINCA A 0066H

Nótese que el estado del flip flop de interrupción enmascarable es pasado automáticamente al flip flop al flip flop de interrupción #2 IFF2. Luego IFF1 se hace cero para evitar cualquier interrupción posterior. Este comportamiento es importante para evitar que se pierdan interrupciones demás baja prioridad (INT) y simplifica el hardware externo : El estado de la interrupción pendiente INT es conservado internamente por el Z80.

La interrupción NMI es normalmente usado para eventos de alta prioridad tal como reloj de tiempo real o una falla de energía.

El regreso de una interrupción NMI es realizado por la instrucción especial ; RETN : “return from no maskable interrupt”. El contenido de IFF1 es regresado de IFF2 y el contenido de el PC es recargado con la localidad en el STACK. Ya que IFF1 ha sido “reseteado” durante la ejecución del NMI, no se pudo aceptar ningún INT durante el NMI. No hay pérdida de información. Después de que el manejador de interrupción termina, la secuencia es :

IFF2 IFF1

STACK PC

Page 28: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

2.3. TIPOS DE MEMORIAS.

Inicialmente podemos clasificar la memoria en tres tipos:

RAM.

ROM.

MEMORIA VIRTUAL.

MEMORIA RAM

Es la memoria de acceso aleatorio (Random Access Memory). Se llama de acceso

aleatorio porque el procesador accede a la información que está en la memoria en

cualquier punto sin tener que acceder a la información anterior y posterior.

Es la memoria que se actualiza constantemente mientras el ordenador está en uso

y que pierde sus datos cuando el ordenador se apaga.

La memoria RAM se clasifica en:

DRAM

SRAM

TAG RAM.

DRAM

Es la memoria de acceso aleatorio dinámica

(Dynamic Random Access Memory). Está organizada en direcciones de memoria

(Addresses) que son reemplazadas muchas veces por segundo.

Es la memoria de trabajo, por lo que a mayor cantidad de memoria, más datos se

pueden tener en ella y más aplicaciones pueden estar funcionando simultáneamente,

Page 29: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

y por supuesto a mayor cantidad mayor velocidad de proceso, pues los programas no

necesitan buscar los datos continuamente en el disco duro, el cual es muchísimo más

lento.

La memoria RAM dinámica puede ser de diferentes tipos de acuerdo con su

tecnología de fabricación: FPM, EDO, SDRAM, BEDO y más recientemente RDRAM.

Además, cualquiera de los tipos anteriores puede presentarse en módulos de

memoria SIN PARIDAD, CON PARIDAD o de tipo ECC.

Los módulos de memoria CON PARIDAD (parity) se distinguen porque tienen un

número impar de chips. El chip que hace el número par no es de memoria, sino que

es el chip de paridad, que se utiliza para comprobar el flujo de datos y eliminar los

errores que se pueden producir. Este tipo de módulos se usan especialmente en

ordenadores que funcionan como servidores, por la necesidad que existe de

mantener la integridad de los datos t porque el precio de éstos módulos es muy

superior a los módulos sin paridad, por que sería muy costoso para usuarios

domésticos.

Memoria ROM

Es una memoria de sólo lectura (Read Only Memory) en la que no se puede escribir

como la RAM, y que guarda la información almacenada en ella incluso después de

apagar el equipo. También se puede acceder a este tipo de memoria de forma

aleatoria.

Page 30: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

La configuración de la BIOS de la placa base, así como la configuración de los

distintos dispositivos instalados en el equipo se guarda en memoria ROM. A la

información de los dispositivos escrita en la memoria ROM de cada uno de ellos se

llama FIRMWARE.

La ROM estándar se escribe durante el proceso de fabricación de un componente y

nunca puede cambiarse. Sin embargo existen algunos tipos de memoria ROM que

pueden cambiarse:

EPROM:(Erasable Programmable Read-Only Memory) se borra exponiendo la

ROM a una luz ultravioleta. La usan los fabricantes para poder correjir errores

de última hora en la ROM. El usuario no puede modificarla.

EEPROM:(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) se borra y

se puede reprogramar por medio de una carga eléctrica, pero sólo se puede

cambiar un byte de información de cada vez.

FLASH MEMORY:es un tipo de EEPROM que se puede reprogramar en

bloques. S usa en la BIOS de los equipos, y de ahí que se llamen FLASH

BIOS.

MEMORIA VIRTUAL

Es una manera de reducir el acceso constante a memoria por parte del procesador.

Cuando se está ejecutando un programa, y especialmente si se tienen varias

aplicaciones abiertas, el ordenador tiene que cargar en memoria RAM los valores e

instrucciones de dicho/s programa/s.

Page 31: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

CONCLUSION

Lo citado anteriormente a exigido a los fabricantes de memorias, la constante

actualización de las mismas, superándose una y otra vez en velocidad, capacidad y

almacenamiento.

Actualmente el mercado está tomando vigor nuevamente, debido a que han aparecido

procesadores muy rápidos, los cuales trabajan a velocidades de 1 GHz.

Las memorias de definen por su similaridad con almacenes internos en el ordenador.

El término memoria identifica el almacenaje de datos que viene en forma chips, y el

almacenaje de la palabra se utiliza para la memoria que existe en las cintas o los

discos. Por otra parte, el término memoria se utiliza generalmente

como taquigrafía para la memoria física, que refiere a los chips reales capaces de

llevar a cabo datos. Algunos ordenadores también utilizan la memoria virtual, que

amplía memoria física sobre un disco duro.

Cada ordenador viene con cierta cantidad de memoria física, referida generalmente

como memoria principal o RAM. Se puede pensar en memoria principal como arreglo

de celdas de memoria, cada una de los cuales puede llevar a cabo un solo byte de

información.

Un ordenador que tiene 1 megabyte de la memoria, por lo tanto, puede llevar a cabo

cerca de 1 millón de bytes (o caracteres) de la información.

La memoria funciona de manera similar a un juego de cubículos divididos usados para

clasificar la correspondencia en la oficina postal. A cada bit de datos se asigna una

dirección. Cada dirección corresponde a un cubículo (ubicación) en la memoria.

Para guardar información en la memoria, el procesador primero envía la dirección

para los datos. El controlador de memoria encuentra el cubículo adecuado y luego el

procesador envía los datos a escribir.

Para leer la memoria, el procesador envía la dirección para los datos requeridos. De

inmediato, el controlador de la memoria encuentra los bits de información contenidos

en el cubículo adecuado y los envía al bus de datos del procesador.

Page 33: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

3. BUSES Y PUERTOS ESTÁNDAR

3.1. BUSES Y LA TRANSFERENCIA DE LA INFORMACIÓN.

Los buses se caracterizan por el número de bits que pueden transmitir en un

determinado momento. Un equipo con un bus de 8 bits de datos, por ejemplo,

transmite 8 bits de datos cada vez, mientras que uno con un bus de 16 bits de datos

transmite 16 bits de datos simultáneamente.

Como el bus es parte integral de la transmisión interna de datos y como los usuarios

suelen tener que añadir componentes adicionales al sistema, la mayoría de los buses

de los equipos informáticos pueden ampliarse mediante uno o más zócalos de

expansión (conectores para placas de circuito añadidas). Al agregarse estas placas

permiten la conexión eléctrica con el bus y se convierten en parte efectiva del sistema.

El Bus se refiere al camino que recorren los datos desde una o varias fuentes hacia

uno o varios destinos y es una serie de hilos contiguos. En el sentido estricto de la

palabra, esta definición sólo se aplica a la interconexión entre el procesador y los

periféricos.

Un bus es simplemente un conjunto compartido de pistas trazadas en la placa de

circuito principal, al que se conectan todas las partes que controlan y forman el

ordenador. Cuando un dato pasa de un componente a otro, viaja a lo largo de este

camino común para alcanzar su destino. Cada chip de control y cada byte de memoria

del PC están conectados directa o indirectamente al bus. Cuando un nuevo

componente se inserta en uno de los conectores de expansión, queda unido

directamente al bus, convirtiéndose en un objeto más de la unidad completa.

Cualquier información que entra o sale de un sistema ordenador se almacena

temporalmente en al menos una de las distintas localizaciones que existen a lo largo

del bus. La mayor parte de las veces el dato se sitúa en la memoria principal, que en

la familia PC está formada por miles de posiciones de memoria de 8 bits. Pero algún

dato puede acabar en un puerto, o registro, durante unos instantes, mientras espera

que la CPU lo envíe a una posición adecuada.

Page 34: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

Una PC tiene muchos tipos de buses incluyendo los siguientes:

Processor Bus: Es la vía de comunicación entre el CPU y los chip inmediatos

a el, El propósito de processor bus es conseguir mayor velocidad en la entrega

de la información para y del CPU, este bus opera a una mayor rapidez que

cualquier otro bus en la PC.

Memory Bus: Es usado para transferir información entre la memoria principal y

el CPU. Este bus es implementado en un chip dedicado, el cual es responsable

de la comunicación. La información que viaja sobre el memory bus se hace a

una velocidad mas baja que en el processor bus.

Address Bus: En los sistemas actuales, este bus es considerado como parte

de los buses del procesador y de la memoria. Este bus es usado para indicar

exactamente que dirección en memoria o que dirección sobre el bus de sistema

será usada en la operación de transferir un dato. El tamaño del bus de memoria

controla la cantidad de memoria que el CPU puede direccional directamente.

I/O Bus: Son los buses que se encargan de la entrada y salida de los datos en

todo el sistema. Las diferencias entre los tipos de buses que pertenecen a esta

categoría consiste en la cantidad de datos que pueden transferir a la vez y la

velocidad a la que pueden hacerlo.

Cada línea es capaz de transmitir señales binarias representadas por 1 y 0. En un

intervalo de tiempo, se puede transmitir una secuencia de dígitos binarios a través de

una única línea, y se pueden utilizar varias líneas simultáneamente (en paralelo).

Page 35: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

3.2. EVOLUCIÓN DE LOS BUSES Y EL TAMAÑO DEL DATO.

Primera generación

Bus Backplane del PDP-11 junto con algunas tarjetas.

Los primeros computadores tenían 2 sistemas de buses, uno para la memoria y otro

para los demás dispositivos. La CPU tenía que acceder a dos sistemas con

instrucciones para cada uno, protocolos y sincronizaciones diferentes.

La empresa DEC notó que el uso de dos buses no era necesario si se combinaban las

direcciones de memoria con las de los periféricos en un solo espacio de memoria

(mapeo), de manera que la arquitectura se simplificaba ahorrando costos de

fabricación en equipos fabricados en masa, como eran los primeros

minicomputadores.

Los primeros microcomputadores se basaban en la conexión de varias tarjetas de

circuito impreso a un bus Backplane pasivo que servía de eje al sistema. En ese bus

se conectaba la tarjeta de PU que realiza las funciones de árbitro de las

comunicaciones con las demás tarjetas de dispositivo conectadas; las tarjetas incluían

la memoria, controladoras de diskette y disco, adaptadores de vídeo. La CPU escribía

o leía los datos apuntando a la dirección que tuviera el dispositivo buscado en el

espacio único de direcciones haciendo que la información fluyera a través del bus

principal.

Segunda generación

Page 36: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

Jerarquía de diversos buses en un equipo relativamente moderno: SATA, FSB, AGP,

USB entre otros.

El hecho de que el bus fuera pasivo y que usara la CPU como control, representaba

varios problemas para la ampliación y modernización de cualquier sistema con esa

arquitectura. Además que la CPU utilizaba una parte considerable de su potencia en

controlar el bus.

Desde que los procesadores empezaron a funcionar con frecuencias más altas, se

hizo necesario jerarquizar los buses de acuerdo a su frecuencia: se creó el concepto

de bus de sistema (conexión entre el procesador y la RAM) y de buses de expansión,

haciendo necesario el uso de un chipset.

El bus ISA utilizado como backplane en el PC IBM original pasó de ser un bus de

sistema a uno de expansión, dejando su arbitraje a un integrado del chipset e

implementando un bus a una frecuencia más alta para conectar la memoria con el

procesador.

En cambio, el bus Nubus era independiente desde su creación, tenía un controlador

propio y presentaba una interfaz estándar al resto del sistema, permitiendo su

inclusión en diferentes arquitecturas. Fue usado en diversos equipos, incluyendo

algunos de Apple y se caracterizaba por tener un ancho de 32 bits y algunas

capacidades Plug and Play (autoconfiguración), que lo hacían muy versátil y

adelantado a su tiempo. Entre otros ejemplos de estos buses autónomos, están el

AGP y el bus PCI.

Page 37: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

Tercera generación

Los buses de tercera generación se caracterizan por tener conexiones punto a punto,

a diferencia de los buses arriba nombrados en los que se comparten señales de reloj.

Esto se logra reduciendo fuertemente el número de conexiones que presenta cada

dispositivo usando interfaces seriales. Entonces cada dispositivo puede negociar las

características de enlace al inicio de la conexión y en algunos casos de manera

dinámica, al igual que sucede en las redes de comunicaciones. Entre los ejemplos

más notables, están los buses PCI-Express, el Infiniband y el HyperTransport.

3.3. TIPOS DE PUERTOS ESTÁNDAR.

En la informática, un puerto es una forma genérica de denominar a una interfaz a

través de la cual los diferentes tipos de datos se pueden enviar y recibir. Dicha interfaz

puede ser de tipo físico, o puede ser a nivel de software (por ejemplo, los puertos que

permiten la transmisión de datos entre diferentes ordenadores) (ver más abajo para

más detalles), en cuyo caso se usa frecuentemente el término puerto lógico.

Son los conectores que unen dos dispositivos. La característica principal de este tipo

de puertos es que los bits viajan en grupos simultáneamente, enviando paquetes de

byte cada vez, que forman “buses”.

Hay tres tipos principales:

Los unidireccionales (puerto estándar 4 Bit) que no permitían enviar datos de

ida y vuelta.

Los bidireccionales (8 Bit) que sí permitían la entrada y salida de datos

simultáneamente.

EPP o puerto paralelo realzado, que fue desarollado por Intel y puede alcanzar

altas velocidades.

Page 38: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

Los puertos paralelos son hembra y tienen 25 pines (interiores), por lo que miden

unos 38mm. Suele servir para conectar impresoras, escáner o varios ordenadores

entre sí. Por esta razón también se conocen como “Centronics”, porque así es como

se llama el conector de la parte de la impresora.

El puerto serie por excelencia es el RS-232 que utiliza cableado simple desde 3 hilos

hasta 25 y que conecta ordenadores o micro controladores a todo tipo de periféricos,

desde terminales a impresoras y módems pasando por ratones. La interfaz entre el

RS-232 y el microprocesador generalmente se realiza mediante el integrado

82C50.Los puertos serie sirven para comunicar al ordenador con la impresora, el ratón

o el módem, sin embargo, el puerto USB sirve para todo tipo de periféricos, desde

ratones a discos duros externos, pasando por conexiones bluetooth. Los puertos

sATA (Serial ATA): tienen la misma función que los IDE, (a éstos se conecta, la

disquetera, el disco duro, lector/grabador de CD y DVD) pero los sATA cuentan con

una mayor velocidad de transferencia de datos. Un puerto de red puede ser puerto

serie o puerto paralelo.

PCI: Puertos PCI2 (Peripheral Component Interconnect) son ranuras de expansión de

la placa madre de un ordenador en las que se pueden conectar tarjetas de sonido, de

vídeo, de red, etc... El slot PCI se sigue usando hoy en día y podemos encontrar

bastantes componentes (la mayoría) en el formato PCI. Dentro de los slots PCI está el

PCI-Express. Los componentes que suelen estar disponibles en este tipo de slot son:

Capturadoras de televisión

Controladoras RAID

Tarjetas de red, inalámbricas, o no

Tarjetas de sonido

Page 39: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

PCI-EXPRESS

PCI-Express3 4 es un nuevo desarrollo del bus PCI que usa los conceptos de

programación y los estándares de comunicación existentes, pero se basa en un

sistema de comunicación serie mucho más rápido que PCI y AGP. Posee nuevas

mejoras para la especificación PCIe 3.0 que incluye una cantidad de optimizaciones

para aumentar la señal y la integridad de los datos, incluyendo control de transmisión

y recepción de archivos, PLL improvements, recuperación de datos de reloj, y mejoras

en los canales, lo que asegura la compatibilidad con las topologías actuales.5

(anteriormente conocido por las siglas 3GIO, 3rd Generation I/O), este sistema es

apoyado, principalmente, por Intel, que empezó a desarrollar el estándar con el

nombre de proyecto Arapahoe después de retirarse del sistema Infiniband. Tiene

velocidad de transferencia de 16x (8GB/s) y se utiliza en tarjetas gráficas.

PUERTOS DE MEMORIA

A estos puertos se conectan las tarjetas de memoria RAM. Los puertos de memoria

son aquellos puertos, o bahías, donde se pueden insertar nuevas tarjetas de memoria,

con la finalidad de extender la capacidad de la misma. Existen bahías que permiten

diversas capacidades de almacenamiento que van desde los 256MB (megabytes)

hasta 4GB (gigabytes). Conviene recordar que en la memoria RAM es de tipo volátil,

es decir, si se apaga repentinamente el ordenador los datos almacenados en la misma

se pierden. Dicha memoria está conectada con la CPU a través de buses de muy alta

velocidad. De esta manera, los datos ahí almacenados se intercambian con el

procesador a una velocidad unas 1000 veces más rápida que con el disco duro.

PUERTOS INALÁMBRICOS

Las conexiones en este tipo de puertos se hacen sin necesidad de cables, a través de

la conexión entre un emisor y un receptor, utilizando ondas electromagnéticas. Si la

frecuencia de la onda, usada en la conexión, se encuentra en el espectro de

infrarrojos se denomina puerto infrarrojo. Si la frecuencia usada en la conexión es la

usual en las radio frecuencias entonces sería un puerto Bluetooth.

La ventaja de esta última conexión es que el emisor y el receptor no tienen por qué

estar orientados el uno con respecto al otro para que se establezca la conexión. Esto

no ocurre con el puerto de infrarrojos. En este caso los dispositivos tienen que "verse"

Page 40: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

mutuamente, y no se debe interponer ningún objeto entre ambos ya que se

interrumpiría la conexión.

PUERTO USB

Un puerto USB6 7 8 permite conectar hasta 127 dispositivos y ya es un estándar en

los ordenadores de última generación, que incluyen al menos cuatro puertos USB 3.0

en los más modernos, y algún USB 1.1 en los más anticuados.

A través del cable USB no sólo se transfieren datos; además es posible alimentar

dispositivos externos. El consumo máximo de este controlador es de 2.5 Watts. Los

dispositivos se pueden dividir en dispositivos de bajo consumo (hasta 100 mA) y

dispositivos de alto consumo (hasta 500 mA). Para dispositivos que necesiten más de

500 mA será necesaria alimentación externa. Hay que tener en cuenta, además, que

si se utiliza un concentrador y éste está alimentado, no será necesario realizar

consumo del bus. Una de las limitaciones de este tipo de conexiones es que la

longitud del cable no debe superar los 5 m y que éste debe cumplir las

especificaciones del Standard USB iguales para la 1.1 y la 2.0

3.4. ENTRADA Y SALIDA DE DATOS A DISPOSITIVOS PERIFÉRICOS.

En informática, se denomina periféricos a los aparatos y/o dispositivos auxiliares e

independientes conectados a la unidad central de procesamiento de una

computadora.

Se consideran periféricos tanto a las unidades o dispositivos a través de los cuales la

computadora se comunica con el mundo exterior, como a los sistemas que almacenan

o archivan la información, sirviendo de memoria auxiliar de la memoria

principal.[cita requerida]

Se entenderá por periférico al conjunto de dispositivos que, sin pertenecer al núcleo

fundamental de la computadora, formado por la CPU y la memoria central, permitan

realizar operaciones de entrada/salida (E/S) complementarias al proceso de datos que

realiza la CPU.

Page 41: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

Un puerto paralelo es una interfaz entre una computadora y un periférico, cuya

principal característica es que los bits de datos viajan juntos, enviando un paquete de

byte a la vez. Es decir, se implementa un cable o una vía física para cada bit de datos

formando un bus. Mediante el puerto paralelo podemos controlar también periféricos

como focos, motores entre otros dispositivos, adecuados para automatización.

El cable paralelo es el conector físico entre el puerto paralelo y el dispositivo

periférico. En un puerto paralelo habrá una serie de bits de control en vías aparte que

irá en ambos sentidos por caminos distintos.

En contraposición al puerto paralelo está el puerto serie, que envía los datos bit a bit

por el mismo hilo.

ENTRADAS Y SALIDAS POR EL PUERTO PARALELO

Al hablar de operaciones de entrada y salida por el puerto paralelo no debe olvidarse

que, inicialmente, este elemento se desarrolló de acuerdo con el están dar Centronics

con el fin, casi exclusivo, de que el PC pudiese enviar datos en paralelo a la impresora

conectada, no se pensó en la posibilidad inversa: que el PC pudiese recibir datos a

través de ese puerto. Las operaciones de entrada y salida de información a través del

puerto paralelo en el PC las realizaremos gestionando el puerto paralelo en el nivel de

registros, es decir, programando directamente los circuitos integrados o chips que

constituyen la tarjeta de interface, lo cual permitirá aprovechar al máximo todas las

posibilidades que ofrezca realmente el hardware de la tarjeta de interface.

Características E/S Cuando usamos el puerto paralelo para otro cometido distinto al

original, solo podemos hablar de 12 líneas de salida de información desde el

ordenador:

pines del 2 al 9 → registro de datos

pines 1,14, 16 y 17 → registro de control

15 líneas de entrada al mismo:

pines 2-9→ registro de datos

pines 10,11,12,13 y 15 → registro de estado

Page 42: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

Esto hace del puerto paralelo un interface de comunicación con el exterior bastante

flexible. El registro de estado es de sólo lectura. Cuando se lee este registro, lo que se

recibe es el estado lógico de los pines 10, 11, 12, 13 y 15 del conector DB-25 ( el bit S

7 contiene el complemento del estado de la línea). Los tres bits de menor peso (SO-

S2) no se utilizan y, habitualmente, se encuentran a nivel alto El registro de control es

parcialmente bidireccional. Cuando se escribe en los cuatro bits de menor peso ( C0 -

C3 ) lo que se hace es establecer el nivel lógico de los pines C 2 de forma directa y

C0, C 1 y C 3 de forma complementada. Los tres bits de mayor peso ( C 5 C 7) no se

utilizan.

El registro de datos es de tipo latch de lectura y de escritura, de modo que cuando se

realiza una operación de escritura (OUT) el dato se carga en los bits correspondientes

y las líneas asociadas del conector tienden a alcanzar la tensión correspondiente a

ese estado.

Page 43: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

CONCLUSION

El uso de buses y puertos en un equipo de computo son indispensables al igual que

los puertos estándar que tiene el equipo, esto ya que permiten transmitir datos a una

cierta velocidad, los puertos vienen evolucionando drásticamente, a lo largo del tiempo

han venido mejorando de manera importante beneficiando la agilidad de los equipos

de computo cuando el usuario maneja este tipo de recursos.

Page 44: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

BIBLIOGRAFIA

http://www.monografias.com/trabajos28/operaciones-bus/operaciones-bus.shtml

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

http://es.wikipedia.org/wiki/Bus_(inform%C3%A1tica)

http://es.wikipedia.org/wiki/Puerto_(inform%C3%A1tica)

http://www.monografias.com/trabajos34/puertos-computador/puertos-

computador.shtml

http://es.wikipedia.org/wiki/Perif%C3%A9rico_(inform%C3%A1tica)

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

http://es.kioskea.net/contents/pc/serie.php3

http://www.lammertbies.nl/comm/cable/RS-232.html

Page 45: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

UNIDAD 4.- EL CHIPSET, SU EVOLUCIÓN Y LA CAPACIDAD DE UNA

COMPUTADORA

4.1. CARACTERÍSTICAS DE LOS PRIMEROS CHIPSETS.

La "placa base" (mainboard), o "placa madre" (motherboard), es el elemento

principal de todo ordenador, en el que se encuentran o al que se conectan todos

los demás aparatos y dispositivos.

Físicamente, se trata de una "oblea" de material sintético, sobre la cual existe un

circuito electrónico que conecta diversos elementos que se encuentran anclados

sobre ella; los principales son:

el microprocesador, "pinchado" en un elemento llamado zócalo;

la memoria, generalmente en forma de módulos;

los slots o ranuras de expansión donde se conectan las tarjetas;

diversos chips de control, entre ellos la BIOS.

Una placa base ofrece un aspecto similar al siguiente:

Page 46: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

FACTORES DE FORMA Y ESTÁNDARES

Las placas base existen en diferentes formas y con diversos conectores para

periféricos. Para abaratar costes permitiendo la intercambiabilidad entre placas

base, los fabricantes han ido definiendo varios estándares que agrupan

recomendaciones sobre su tamaño y la disposición de los elementos sobre ellas.

De cualquier forma, el hecho de que una placa pertenezca a una u otra categoría

no tiene nada que ver, al menos en teoría, con sus prestaciones ni calidad. Los

tipos más comunes son:

BABY-AT

Fue el estándar absoluto durante años. Define una placa de unos 220x330 mm,

con unas posiciones determinadas para el conector del teclado, los slots de

expansión y los agujeros de anclaje a la caja, así como un conector eléctrico

dividido en dos piezas.

Estas placas son las típicas de los ordenadores "clónicos" desde el 286 hasta los

primeros Pentium. Con el auge de los periféricos (tarjeta sonido, CD-ROM, discos

extraíbles...) salieron a la luz sus principales carencias: mala circulación del aire

en las cajas (uno de los motivos de la aparición de disipadores y ventiladores de

chip) y, sobre todo, una maraña enorme de cables que impide acceder a la placa

sin desmontar al menos alguno.

Para identificar una placa Baby-AT, lo mejor es observar el conector del teclado,

que casi seguro que es una clavija DIN ancha; vamos, algo así: ; o bien mirar

el conector que suministra la electricidad a la placa, que deberá estar dividido en

dos piezas, cada una con 6 cables, con 4 cables negros (2 de cada una) en el

centro.

Si nos damos cuenta son las que van en correspondencia con las fuentes de

alimentación y las cajas AT.

Page 47: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

ATX

La placa de la foto pertenece a este estándar. Cada vez más comunes, van

camino de ser las únicas en el mercado.

Se las supone de más fácil ventilación y menos maraña de cables que las Baby-

AT, debido a la colocación de los conectores. Para ello, el microprocesador suele

colocarse cerca del ventilador de la fuente de alimentación y los conectores para

discos cerca de los extremos de la placa.

La diferencia "a ojo descubierto" con las AT se encuentra en sus conectores, que

suelen ser más (por ejemplo, con USB o con FireWire), están agrupados y tienen

el teclado y ratón en clavijas mini-DIN como ésta: . Además, reciben la

electricidad mediante un conector formado por una sola pieza.

LPX

Estas placas son de tamaño similar a las

Baby-AT, aunque con la peculiaridad de que

los puertos o conectores para las tarjetas de

expansión no se encuentran sobre la placa

base, sino en un conector especial en el

que están pinchadas, la riser card.

De esta forma, una vez montadas, las tarjetas quedan paralelas a la placa base,

en vez de perpendiculares como en las Baby-AT; es un diseño típico de

ordenadores de sobremesa con caja estrecha (menos de 15 cm de alto), y su

único problema viene de que la riser card no suele tener más de dos o tres slots,

contra cinco en una Baby-AT típica.

Page 48: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

DISEÑOS PROPIETARIOS

Pese a la existencia de estos estándares, los grandes fabricantes de ordenadores

(IBM, Compaq, Hewlett-Packard...) suelen sacar al mercado placas de tamaños y

formas peculiares, bien porque estos diseños no se adaptan a sus necesidades o

por oscuros e ignotos motivos.

Si estamos utilizando un ordenador de una de estas marcas con el modelo

propietario y por lo que sea queremos cambiarle la placa a una estándar ATX,

seguramente nos encontramos con que el conector del teclado y del ratón no

encajan por pocos milímetros.

DIFERENTES CONEXIONES DE LA PLACA

En la placa podemos distinguir diferentes

conexiones. Bien la parte externa para conectar

periféricos al ordenador o bien conexiones

internas que nos ayudan a ampliar las

capacidades de nuestro PC.

Conexiones internas:

Normalmente en la propia placa se indica que

tipo de conexión es al lado de la conexión. Se pueden llamar también bahías de

expansión, zócalos, ranuras, puertos…

Hay que tener en cuenta que no todas las placas son iguales y que no tienen por

qué tener todas las conexiones.

En la caja de las placas suele venir un manual en el que se indican todos los

conectores que tiene y la ubicación que donde se encuentran dentro de la misma.

Page 49: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

Las conexiones más habituales que nos podemos encontrar son:

IDE: Conexión para discos o DC/DVD

SATA: Conexión para discos o DC/DVD

DDR (II ó III): Conexiones para módulos de memoria RAM.

FDD (IDE pequeño): Conexión para disqueteras, se utiliza ya poco.

Page 50: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

PCI: Conexión para tarjetas de ampliación de red, vídeo sonido…

PCIE_1: Conexión PCI expres para tarjetas de ampliación.

PCIE_16: Conexión PCI expres para tarjetas de ampliación, más grande

que PCIE_1 y con mayor ancho de banda para transferencia de

información.

AGP: Para conectar tarjetas de ampliación de gráficos, sus siglas significan

puerto de gráficos acelerado. Es el doble de rápido que los PCI, para estas

conexiones.

SYS_FAN y CPU_FAN: Para conectar los ventiladores

que van alimentados desde conectores en la placa

base. Pueden ser ventiladores de caja y el que se pone

encima del disipador del microprocesador

F_USB: Conector para unidades como lectores de

tarjetas, ampliaciones usb.., que suelen ir colocadas en la parte del frontal

del ordenador. Antiguamente estos conectores iban cable por cable y

podían dar lugar a confusión a la hora de colocarlos.

F_AUDIO: Conector que habilita las tomas de sonido,

normalmente delanteras en las cajas modernas. Es muy

parecido a los de los USB que hemos mencionado

antes, pueden tener varios colores y el que más puede predominar es el

verde.

Page 51: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

ATX: Conector de corriente principal de la placa base al que se conecta el

cable de 24 ó 24 pines de la fuente de alimentación que vimos en otra

unidad.

ATX_12V: Conector de 12V, que suele utilizarse para alimentar al

microprocesador.

Socket: Lugar donde va emplazado el microprocesador.

Conexión para la pila: Es el lugar donde se alberga una pila de las

denominadas de botón. Su función es mantener la configuración básica

del sistema cuando el ordenador está apagado, como es la fecha y

hora.

Page 52: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

CONEXIONES EXTERNAS:

Todas las placas tienen también unas conexiones externas que es donde

podemos conectar los diferentes periféricos, es decir, teclado, ratón, pantalla..

Suelen venir identificados por colores y a parte en algunas ocasiones puede tener

el dibujo de lo que se conecta en ellos al lado.

Conector PS/2 de teclado, en las placas modernas se ha

estandarizado con el color violeta.

Conector PS/2 de ratón, en las placas modernas se ha

estandarizado con el color verde.

Conector COM, sirve para conectar periféricos de

comunicaciones como por ejemplo un modem.

Conector LPT, o también conocido como

paralelo. Se suele utilizar para impresoras, aunque en la actualidad casi no

aparece en las nuevas placas debido al gran número de impresoras han

cambiado sus conexiones.

Page 53: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

Conector VGA, sirve para conectar elemento de

imagen, comúnmente utilizado para los monitores o proyectores. Se ha

estandarizado en las placas con el color azul.

Conector USB. Se utiliza para conectar diferentes dispositivos,

con la peculiaridad de que pueden ser conectados y detectados sin apagar

el ordenador, como pueden ser, teclado, ratón, impresora, web cam…

Conector LAN (RJ45). Es el conector que sirve para el cableado

de red.

Conectores de audio. Sirven para conectar

diferentes dispositivos relacionados con el sonido, como el micrófono,

auriculares…

MONTAJE DE LA PLACA EN LA CAJA DEL ORDENADOR

Cuando tenemos que montar una placa base en un ordenador, hemos de

seguir los siguientes pasos.

Normalmente las placas traen en su caja

unos adaptadores de chapa para poder

Page 54: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

poner en la parte posterior de la caja y que se adapten a los diferentes

formatos, es decir que los conectores de sonido estén más abajo, que tenga

los puertos USb en otro sitio distinto. Para ello tendremos que poner esta

chapa en la parte posterior del ordenador, entra a presión y se pone desde

dentro.

Pasamos a atornillar la placa a la caja. Como la caja

es de metal, la parte inferior de la placa no puede

estar en contacto directo con la caja, ya que como

vimos en electricidad, el metal es conductor y

podría hacer un cortocircuito que provocara que la

placa se quemara, para ello se utilizan unos

adaptadores que hacen que la placa quede elevada lo justo, estos pueden ser

metal o de plástico. Primero hay que presentar la placa en la caja para poder

ver en qué lugar tenemos que poner estos adaptadores, y que tienen que

coincidir con los huecos para los tornillos.

Una vez que se han puesto se procede a atornillar la

placa, pero siempre con los tornillos adecuados y no con

los primeros que pillemos.

Cuando la placa está fijada a nuestra caja, pasamos a ponerle el

microprocesador y el disipador con su ventilador, que normalmente vendrán a

parte, junto con los módulos de memoria y las diferentes conexiones

necesarias como los ID, SATA, eléctricos….

Uno de los puntos que nos falta es la conexión de

todos los cables que provienen del panel frontal del

ordenador, estos cables llevan una posición

determinada pero que

cambia dependiendo de

cada placa y cada caja. Para ello tenemos que mirar

en el propio conector que es lo que está escrito y leer

Page 55: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

en la placa donde está ubicado su conector correspondiente. Este conjunto de

conectores suele estar ubicado en la parte inferior de la placa y agrupado.

Siempre tenemos que tener en cuenta que si tenemos dudas tenemos en la caja

de nuestra placa base un libro de instrucciones que nos pude guiar y orientar para

hacer una correcta instalación del producto y no provocar así el estropicio de un

componente o de la propia placa.

EL CHIPSET

Podemos definir al Chipset como un conjunto de microprocesadores

especialmente diseñados para funcionar como si fueran una única unidad y para

desempeñar una o varias funciones.

El "chipset" es el conjunto (set) de chips que se encargan de controlar

determinadas funciones del ordenador, como la forma

en que interacciona el microprocesador con la memoria

o la caché, o el control de los puertos, PCI, AGP, USB...

Antiguamente estas funciones eran relativamente

sencillas de realizar y el chipset apenas influía en el

rendimiento del ordenador, por lo que el chipset era el último elemento al que se

concedía importancia a la hora de comprar una placa base, si es que alguien se

molestaba siquiera en informarse sobre la naturaleza del mismo. Pero los nuevos

y muy complejos micros, junto con un muy amplio abanico de tecnologías en

materia de memorias, caché y periféricos que aparecen y desaparecen casi de

mes en mes, han hecho que la importancia del chipset crezca enormemente.

De la calidad y características del chipset dependerán:

Obtener o no el máximo rendimiento del microprocesador.

Las posibilidades de actualización del ordenador.

El uso de ciertas tecnologías más avanzadas de memorias y periféricos.

Page 56: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

Debe destacarse el hecho de que el uso de un buen chipset no implica que la

placa base en conjunto sea de calidad.

El chipset esta divido en 2 circuitos:

El NorthBridge o puente norte: este componente del

chipset es quizás el de mayor importancia. Es de

reciente aparición, ya que no existía hasta la

aparición de las placas ATX, y debe su nombre a su

situación dentro de la placa, situado en la parte

superior (norte) de estas, cerca del slot del procesador y de los bancos de

memoria. Puede ser bastante habitual encontrarlo como en la foto, es decir tapado

por un disipador, ya que al ser cada vez más potentes, implica que cada vez

generen más calor en sus operaciones.

Es el encargado de gestionar la memoria RAM, los puertos gráficos (AGP) y el

acceso al resto de componentes del chipset, así como la comunicación entre estos

y el procesador.

El SouthBridge o puente sur controla lo relacionado con los puertos o conectores

donde podemos conectar nuestros periféricos, es decir se encarga de la entrada y

la salida de datos.,

Page 57: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

Se suele comparar al Chipset con la médula espinal: una persona puede tener un

buen cerebro, pero si la médula falla, todo lo de abajo no sirve para nada.

En la actualidad los principales fabricantes de chipsets son AMD, ATI (comprada

en 2006 por AMD), Intel, NVIDIA, Silicon Integrated Systems y VIA Technologies.

LA ELECCIÓN DEL CHIPSET

Chipset y placa base forman un conjunto inseparable y de la máxima importancia,

por lo que su compra debe estar acompañada de una cierta reflexión. Lo primero

es recordar que un buen chipset sólo no hace una buena placa; si encontramos

dos placas con el mismo chipset pero una cuesta el doble que la otra, por algo

será (aunque a veces ese algo es simplemente la marca de la placa, por ejemplo

las placas Intel, que en general no son tan avanzadas como las Asus, Iwill o

Gigabyte pero que cuestan lo mismo o más que éstas...)

Así mismo, una placa debe ser comprada pensando en el futuro.

Page 58: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

Estudiar bien la compra. Puede ser que el chipset admita mucha memoria, pero

que la placa tenga pocos zócalos para instalarla; o que estemos comprando una

placa base o un ordenador de segunda mano, y realmente nos importe más que la

memoria sea suficiente y fácilmente ampliable.

EPROM

EPROM son las siglas de Erasable Programmable Read-Only Memory (ROM

programable borrable de sólo lectura). Es un tipo de chip de memoria ROM no

volátil inventado por el ingeniero Dov Frohman.

Se programan mediante un dispositivo electrónico que proporciona voltajes

superiores a los normalmente utilizados en los circuitos electrónicos. Las celdas

que reciben carga se leen entonces como un 1.

Una vez programada, una EPROM se puede borrar

solamente mediante exposición a una fuerte luz

ultravioleta.

Las EPROMs se reconocen fácilmente por una

ventana transparente en la parte alta del encapsulado,

a través de la cual se puede ver el chip de silicio y que

admite la luz ultravioleta durante el borrado.

Una EPROM programada retiene sus datos durante

diez o veinte años, y se puede leer un número ilimitado de veces. Para evitar el

borrado accidental por la luz del sol, la ventana de borrado debe permanecer

cubierta. Los antiguos BIOS de los ordenadores personales eran frecuentemente

EPROMs y la ventana de borrado estaba habitualmente cubierta por una etiqueta

que contenía el nombre del productor del BIOS, su revisión y una advertencia de

copyright.

Page 59: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

4.2. LAS MEJORAS EN LA EVOLUCIÓN DE LOS CHIPSETS.

Primera generación

Bus Backplane del PDP-11 junto con algunas tarjetas

Los primeros computadores tenían 2 sistemas de buses, uno para la

memoria y otro para los demás dispositivos. La CPU tenia que acceder a

dos sistemas con instrucciones para cada uno, protocolos y

sincronizaciones diferentes.

La empresa DEC notó que el uso de dos buses no era necesario si se combinaban

las direcciones de memoria con los de los periféricos en un solo espacio de

memoria (mapeo), de manera que la arquitectura se simplificaba ahorrando costos

de fabricación en equipos fabricados en masa, como eran los primeros

minicomputadores.

Page 60: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

Segunda generación

Jerarquía de diversos buses en un equipo moderno: SATA, FSB, AGP, USB entre

otros. El hecho de que el bus fuera pasivo y que usara la CPU como control,

representaba varios problemas para la ampliación y modernización de cualquier

sistema con esa arquitectura.. Desde que los procesadores empezaron a

funcionar con frecuencias más altas, se hizo necesario jerararquizar los buses de

acuerdo a su frecuencia: se creó el concepto de bus de sistema (conexión entre el

procesador y la RAM) y de buses de expansión, haciendo necesario el uso de un

Chipset para conectar todo tipo de computadoras no se utiliza el circuito integrado.

Page 61: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

Tercera generación

Los buses de tercera generación se caracterizan por tener conexiones punto a

punto, a diferencia de los buses arriba nombrados en los que se comparten

señales de reloj, y otras partes del bus. Esto se logra reduciendo fuertemente el

número de conexiones que presenta cada dispositivo usando interfaces seriales.

Entonces cada dispositivo puede negociar las características de enlace al inicio de

la conexión y en algunos casos de manera dinámica, al igual que sucede en las

redes de comunicaciones. Entre los ejemplos más notables, están los buses PCI-

Express, el Infiniband y el HyperTransport.

Page 62: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

Bus Año Bus de

Dato

Velocidad del Bus Maximo

Rendimiento

PC and XT 1980-82 8 bit Synchronous with

CPU: 4.77 - 6 MHz 4-6 MBps

ISA (AT)

Simple bus.

1984 16 bit Synchronous: 8-10

MHz

8 MBps

MCA. Advanced,

intelligent bus by IBM.

1987 32 bit Asynchronous:

10.33 MHz

40 MBps

EISA.

Bus for servers.

1988 32 bit Synchronous:

max. 8 MHz

32 MBps

VL. High speed bus,

used in 486s.

1993 32 bit Synchronous:

33-50 MHz

100-160

MBps

PCI. Intelligent,

Advanced high speed bus

1993 32 bit Asynchronous:

33 MHz

132 MBps

USB. Modern, simple, and

intelligent bus.

1996 Serial 1.2 MBps

FireWire (IEEE1394).

High-speed I/O bus for

storage, video etc.

1999 Serial 80 MBps

USB 2.0 2001 Serial 12-40 MBps

Page 63: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

4.3. LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS CHIPSETS ACTUALES.

El Chipset es el que hace posible que la placa base funcione como eje del

sistema, dando soporte a varios componentes e interconectándolos de forma que

se comuniquen entre ellos haciendo uso de diversos buses. Es uno de los pocos

elementos que tiene conexión directa con el procesador, gestiona la mayor parte

de la información que entra y sale por el bus principal del procesador, del sistema

de vídeo y muchas veces de la memoria RAM.

En el caso de los computadores PC, es un esquema de arquitectura abierta que

establece modularidad: el Chipset debe tener interfaces estándar para los demás

dispositivos. Esto permite escoger entre varios dispositivos estándar, por ejemplo

en el caso de los buses de expansión, algunas tarjetas madre pueden tener

bus PCI-Express y soportar diversos tipos de tarjetas de distintos anchos de bus

(1x, 8x, 16x).

En el caso de equipos portátiles o de marca, el chipset puede ser diseñado a la

medida y aunque no soporte gran variedad de tecnologías, presentará alguna

interfaz de dispositivo.

La terminología de los integrados ha cambiado desde que se creó el concepto del

chipset a principio de los años 1990, pero todavía existe equivalencia haciendo

algunas aclaraciones:

El puente norte, northbridge, MCH (memory controller hub)

o GMCH (graphic MCH), se usa como puente de enlace entre

elmicroprocesador y la memoria. Controla las funciones de acceso hacia y

entre el microprocesador, la memoria RAM, el puerto gráfico AGP o el PCI-

Express de gráficos, y las comunicaciones con el puente sur. Al principio tenía

también el control de PCI, pero esa funcionalidad ha pasado al puente sur.

Page 64: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

El puente sur, southbridge o ICH (input controller hub), controla los

dispositivos asociados como son la controladora de discosIDE,

puertos USB, FireWire, SATA, RAID, ranuras PCI, ranura AMR, ranura

CNR, puertos infrarrojos, disquetera, LAN, PCI-Express 1x y una larga lista

de todos los elementos que podamos imaginar integrados en la placa

madre. Es el encargado de comunicar el procesador con el resto de

los periféricos.

En la actualidad los principales fabricantes de chipsets son AMD, ATI

Technologies (comprada en 2006 por AMD), Intel, NVIDIA,Silicon Integrated

Systems y VIA Technologies

4.4. DESEMPEÑO DE LAS COMPUTADORAS ACTUALES.

1993: El Intel Pentium

El microprocesador de Pentium poseía una arquitectura capaz de ejecutar dos

operaciones a la vez, gracias a sus dos pipeline de datos de 32bits cada uno, uno

equivalente al 486DX(u) y el otro equivalente a 486SX(u). Además, estaba dotado

de un bus de datos de 64 bits, y permitía un acceso a memoria de 64 bits (aunque

el procesador seguía manteniendo compatibilidad de 32 bits para las operaciones

internas, y los registros también eran de 32 bits). Las versiones que incluían

instrucciones MMX no sólo brindaban al usuario un más eficiente manejo de

aplicaciones multimedia, como por ejemplo, la lectura de películas en DVD, sino

Page 65: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

que también se ofrecían en velocidades de hasta 233 MHz. Se incluyó una versión

de 200 MHz y la más básica trabajaba a alrededor de 166 MHz de frecuencia de

reloj. El nombre Pentium, se mencionó en las historietas y en charlas de la

televisión a diario, en realidad se volvió una palabra muy popular poco después de

su introducción.

1994: EL PowerPC 620

En este año IBM y Motorola desarrollan el primer prototipo del procesador

PowerPC de 64 bit[2], la implementación más avanzada de la arquitectura

PowerPC, que estuvo disponible al año próximo. El 620 fue diseñado para su

utilización en servidores, y especialmente optimizado para usarlo en

configuraciones de cuatro y hasta ocho procesadores en servidores de

aplicaciones de base de datos y vídeo. Este procesador incorpora siete millones

de transistores y corre a 133 MHz. Es ofrecido como un puente de migración para

aquellos usuarios que quieren utilizar aplicaciones de 64 bits, sin tener que

renunciar a ejecutar aplicaciones de 32 bits.

1995: EL Intel Pentium Pro

Lanzado al mercado para el otoño de 1995, el procesador Pentium Pro

(profesional) se diseñó con una arquitectura de 32 bits. Se usó en servidores y los

programas y aplicaciones para estaciones de trabajo (de redes) impulsaron

rápidamente su integración en las computadoras. El rendimiento del código de 32

bits era excelente, pero el Pentium Pro a menudo era más lento que un Pentium

cuando ejecutaba código o sistemas operativos de 16 bits. El procesador Pentium

Pro estaba compuesto por alrededor de 5,5 millones de transistores.

1996: El AMD K5

Habiendo abandonado los clones, AMD fabricada con tecnologías análogas a

Intel. AMD sacó al mercado su primer procesador propio, el K5, rival del Pentium.

La arquitectura RISC86 del AMD K5 era más semejante a la arquitectura del Intel

Pentium Pro que a la del Pentium. El K5 es internamente un procesador RISC con

una Unidad x86- decodificadora, transforma todos los comandos x86 (de la

Page 66: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

aplicación en curso) en comandos RISC. Este principio se usa hasta hoy en todas

las CPU x86. En la mayoría de los aspectos era superior el K5 al Pentium, incluso

de inferior precio, sin embargo AMD tenía poca experiencia en el desarrollo de

microprocesadores y los diferentes hitos de producción marcados se fueron

superando con poco éxito, se retrasó 1 año de su salida al mercado, a razón de

ello sus frecuencias de trabajo eran inferiores a las de la competencia, y por tanto,

los fabricantes de PC dieron por sentado que era inferior.

1996: Los AMD K6 y AMD K6-2

Con el K6, AMD no sólo consiguió hacerle seriamente la competencia a los

Pentium MMX de Intel, sino que además amargó lo que de otra forma hubiese sido

un plácido dominio del mercado, ofreciendo un procesador casi a la altura del

Pentium II pero por un precio muy inferior. En cálculos en coma flotante, el K6

también quedó por debajo del Pentium II, pero por encima del Pentium MMX y del

Pro. El K6 contó con una gama que va desde los 166 hasta los más de 500 Mhz y

con el juego de instrucciones MMX, que ya se han convertido en estándares.

Más adelante se lanzó una mejora de los K6, los K6-2 de 250 nanómetros, para

seguir compitiendo con los Pentium II, siendo éste último superior en tareas de

coma flotante, pero inferior en tareas de uso general. Se introduce un juego de

instrucciones SIMD denominado 3DNow!

1997: El Intel Pentium II

Un procesador de 7,5 millones de transistores, se busca entre los cambios

fundamentales con respecto a su predecesor, mejorar el rendimiento en la

ejecución de código de 16 bits, añadir el conjunto de instrucciones MMX y eliminar

la memoria caché de segundo nivel del núcleo del procesador, colocándola en una

tarjeta decircuito impreso junto a éste. Gracias al nuevo diseño de este

procesador, los usuarios de PC pueden capturar, revisar y compartir fotografías

digitales con amigos y familia vía Internet; revisar y agregar texto, música y otros;

con una línea telefónica; el enviar vídeo a través de las líneas normales del

teléfono mediante Internet se convierte en algo cotidiano.

Page 67: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

1998: El Intel Pentium II Xeon

Los procesadores Pentium II Xeon se diseñan para cumplir con los requisitos de

desempeño en computadoras de medio-rango, servidores más potentes y

estaciones de trabajo (workstations). Consistente con la estrategia de Intel para

diseñar productos de procesadores con el objetivo de llenar segmentos de los

mercados específicos, el procesador Pentium II Xeon ofrece innovaciones técnicas

diseñadas para las estaciones de trabajo y servidores que utilizan aplicaciones

comerciales exigentes, como servicios de Internet, almacenamiento de datos

corporativos, creaciones digitales y otros. Pueden configurarse sistemas basados

en este procesador para integrar de cuatro o ocho procesadores trabajando en

paralelo, también más allá de esa cantidad.

1999: El Intel Celeron

Continuando la estrategia, Intel, en el desarrollo de procesadores para los

segmentos del mercado específicos, el procesador Celeron es el nombre que lleva

la línea de de bajo costo de Intel. El objetivo fue poder, mediante ésta segunda

marca, penetrar en los mercados impedidos a los Pentium, de mayor rendimiento

y precio. Se diseña para el añadir valor al segmento del mercado de los PC.

Proporcionó a los consumidores una gran actuación a un bajo coste, y entregó un

desempeño destacado para usos como juegos y el software educativo.

1999: El AMD Athlon K7 (Classic y Thunderbird)

Procesador totalmente compatible con la arquitectura x86. Internamente el Athlon

es un rediseño de su antecesor, pero se le mejoró substancialmente el sistema

de coma flotante (ahora con 3 unidades de coma flotante que pueden trabajar

simultáneamente) y se le incrementó la memoria caché de primer nivel (L1) a 128

KiB (64 KiB para datos y 64 KiB para instrucciones). Además incluye 512 KiB de

caché de segundo nivel (L2). El resultado fue el procesador x86 más potente del

momento.

El procesador Athlon con núcleo Thunderbird apareció como la evolución del

Athlon Classic. Al igual que su predecesor, también se basa en la arquitectura x86

Page 68: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

y usa el bus EV6. El proceso de fabricación usado para todos estos

microprocesadores es de 180 nanómetros. El Athlon Thunderbird consolidó a AMD

como la segunda mayor compañía de fabricación de microprocesadores, ya que

gracias a su excelente rendimiento (superando siempre al Pentium III y a los

primeros Pentium IV de Intel a la misma frecuencia de reloj) y bajo precio, la

hicieron muy popular tanto entre los entendidos como en los iniciados en la

informática.

1999: El Intel Pentium III

El procesador Pentium III ofrece 70 nuevas instrucciones Internet Streaming, las

extensiones de SIMD que refuerzan dramáticamente el desempeño con imágenes

avanzadas, 3D, añadiendo una mejor calidad de audio, video y desempeño en

aplicaciones de reconocimiento de voz. Fue diseñado para reforzar el área del

desempeño en el Internet, le permite a los usuarios hacer cosas, tales como,

navegar a través de páginas pesadas (con muchos gráficos), tiendas virtuales y

transmitir archivos video de alta calidad. El procesador se integra con 9,5 millones

de transistores, y se introdujo usando en él tecnología 250 nanómetros.

1999: El Intel Pentium III Xeon

El procesador Pentium III Xeon amplía las fortalezas de Intel en cuanto a las

estaciones de trabajo (workstation) y segmentos de mercado de servidores, y

añade una actuación mejorada en las aplicaciones del comercio electrónico e

informática comercial avanzada. Los procesadores incorporan mejoras que

refuerzan el procesamiento multimedia, particularmente las aplicaciones de vídeo.

La tecnología del procesador III Xeon acelera la transmisión de información a

través del bus del sistema al procesador, mejorando el desempeño

significativamente. Se diseña pensando principalmente en los sistemas con

configuraciones de multiprocesador.

Page 69: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

2000: EL Intel Pentium 4

Este es un microprocesador de séptima generación basado en la arquitectura

x86 y fabricado por Intel. Es el primero con un diseño completamente nuevo desde

el Pentium Pro. Se estrenó la arquitectura NetBurst, la cual no daba mejoras

considerables respecto a la anterior P6. Intel sacrificó el rendimiento de cada ciclo

para obtener a cambio mayor cantidad de ciclos por segundo y una mejora en las

instrucciones SSE.

2001: El AMD Athlon XP

Cuando Intel sacó el Pentium 4 a 1,7 GHz en abril de 2001 se vio que el Athlon

Thunderbird no estaba a su nivel. Además no era práctico para el overclocking,

entonces para seguir estando a la cabeza en cuanto a rendimiento de los

procesadores x86, AMD tuvo que diseñar un nuevo núcleo, y sacó el Athlon XP.

Este compatibilizaba las instrucciones SSE y las 3DNow! Entre las mejoras

respecto al Thunderbird se puede mencionar la prerrecuperación de datos por

hardware, conocida en inglés como prefetch, y el aumento de las entradas TLB, de

24 a 32.

2004: El Intel Pentium 4 (Prescott)

A principios de febrero de 2004, Intel introdujo una nueva versión de Pentium 4

denominada 'Prescott'. Primero se utilizó en su manufactura un proceso de

fabricación de 90 nm y luego se cambió a 65nm. Su diferencia con los anteriores

es que éstos poseen 1 MiB o 2 MiB de caché L2 y 16 KiB de caché L1 (el doble

que los Northwood), prevención de ejecución, SpeedStep, C1E State, un

HyperThreading mejorado, instrucciones SSE3, manejo de instrucciones AMD64,

de 64 bits creadas por AMD, pero denominadas EM64T por Intel, sin embargo por

graves problemas de temperatura y consumo, resultaron un fracaso frente a los

Athlon 64.

Page 70: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

2004: El AMD Athlon 64

El AMD Athlon 64 es un microprocesador x86 de octava generación que

implementa el conjunto de instrucciones AMD64, que fueron introducidas con el

procesador Opteron. El Athlon 64 presenta un controlador de memoria en el propio

circuito integrado del microprocesador y otras mejoras de arquitectura que le dan

un mejor rendimiento que los anteriores Athlon y que el Athlon XP funcionando a

la misma velocidad, incluso ejecutando código heredado de 32 bits.El Athlon 64

también presenta una tecnología de reducción de la velocidad del procesador

llamada Cool'n'Quiet,: cuando el usuario está ejecutando aplicaciones que

requieren poco uso del procesador, baja la velocidad del mismo y su tensión se

reduce.

2006: EL Intel Core Duo

Intel lanzó ésta gama de procesadores de doble núcleo y CPUs 2x2 MCM (módulo

Multi-Chip) de cuatro núcleos con el conjunto de instrucciones x86-64, basado en

el la nueva arquitectura Core de Intel. Lamicroarquitectura Core regresó a

velocidades de CPU bajas y mejoró el uso del procesador de ambos ciclos de

velocidad y energía comparados con anteriores NetBurst de los CPU Pentium

4/D2. La microarquitectura Core provee etapas de decodificación, unidades de

ejecución, caché y buses más eficientes, reduciendo el consumo de energía de

CPU Core 2, mientras se incrementa la capacidad de procesamiento. Los CPU de

Intel han variado muy bruscamente en consumo de energía de acuerdo a

velocidad de procesador, arquitectura y procesos de semiconductor, mostrado en

las tablas de disipación de energía del CPU. Esta gama de procesadores fueron

fabricados de 65 a 45 nanómetros.

2007: El AMD Phenom

Phenom fue el nombre dado por Advanced Micro Devices (AMD) a la primera

generación de procesadores de tres y cuatro núcleos basados en la

microarquitectura K10. Como característica común todos los Phenom tienen

tecnología de 65 nanómetros lograda a través de tecnología de fabricación Silicon

Page 71: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

on insulator (SOI). No obstante, Intel, ya se encontraba fabricando mediante la

más avanzada tecnología de proceso de 45 nm en 2008. Los procesadores

Phenom están diseñados para facilitar el uso inteligente de energía y recursos del

sistema, listos para la virtualización, generando un óptimo rendimiento por vatio.

Todas las CPU Phenom poseen características tales como controlador de

memoria DDR2 integrado, tecnología HyperTransport y unidades de coma

flotante de 128 bits, para incrementar la velocidad y el rendimiento de los cálculos

de coma flotante. La arquitectura Direct Connect asegura que los cuatro núcleos

tengan un óptimo acceso al controlador integrado de memoria, logrando un ancho

de banda de 16 Gb/s para intercomunicación de los núcleos del microprocesador y

la tecnología HyperTransport, de manera que las escalas de rendimiento mejoren

con el número de núcleos. Tiene caché L3 compartida para un acceso más rápido

a los datos (y así no depende tanto del tiempo de latencia de la RAM), además de

compatibilidad de infraestructura de los zócalos AM2, AM2+ y AM3 para permitir

un camino de actualización sin sobresaltos. A pesar de todo, no llegaron a igualar

el rendimiento de la serie Core 2 Duo.

2008: El Intel Core Nehalem

Intel Core i7 es una familia de procesadores de cuatro núcleos de la arquitectura

Intel x86-64. Los Core i7 son los primeros procesadores que usan la

microarquitectura Nehalem de Intel y es el sucesor de la familia Intel Core 2. FSB

es reemplazado por la interfaz QuickPath en i7 e i5 (zócalo 1366), y sustituido a su

vez en i7, i5 e i3 (zócalo 1156) por el DMI eliminado el northBrige e

implementando puertos PCI Express directamente. Memoria de tres canales

(ancho de datos de 192 bits): cada canal puede soportar una o dos memorias

DIMM DDR3. Las placa base compatibles con Core i7 tienen cuatro (3+1) o seis

ranuras DIMM en lugar de dos o cuatro, y las DIMMs deben ser instaladas en

grupos de tres, no dos. El Hyperthreading fue reimplementado creando núcleos

lógicos. Está fabricado a arquitecturas de 45 nm y 32 nm y posee 731 millones de

transistores su versión más potente. Se volvió a usar frecuencias altas, aunque a

contrapartida los consumos se dispararon.

Page 72: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

2008: Los AMD Phenom II y Athlon II

Phenom II es el nombre dado por AMD a una familia de microprocesadores o

CPUs multinúcleo (multicore) fabricados en 45 nm, la cual sucede al Phenom

original y dieron soporte a DDR3. Una de las ventajas del paso de los 65 nm a los

45 nm, es que permitió aumentar la cantidad de caché L3. De hecho, ésta se

incrementó de una manera generosa, pasando de los 2 MiB del Phenom original a

6 MiB.

Entre ellos, el Amd Phenom II X2 BE 555 de doble núcleo surge como el

procesador binúcleo del mercado. También se lanzan tres Athlon II con sólo

Caché L2, pero con buena relación precio/rendimiento. El Amd Athlon II X4 630

corre a 2,8 GHz. El Amd Athlon II X4 635 continua la misma línea.

AMD también lanza un triple núcleo, llamado Athlon II X3 440, así como un doble

núcleo Athlon II X2 255. También sale el Phenom X4 995, de cuatro núcleos, que

corre a más de 3,2GHz. También AMD lanza la familia Thurban con 6 núcleos

físicos dentro del encapsulado

2011: El Intel Core Sandy Bridge

Llegan para remplazar los chips Nehalem, con Intel Core i3, Intel Core i5 e Intel

Core i7 serie 2000 y Pentium G.

Intel lanzó sus procesadores que se conocen con el nombre en clave Sandy

Bridge. Estos procesadores Intel Core que no tienen sustanciales cambios en

arquitectura respecto a nehalem, pero si los necesarios para hacerlos más

eficientes y rápidos que los modelos anteriores. Es la segunda generación de los

Intel Core con nuevas instrucciones de 256 bits, duplicando el rendimiento,

mejorando el desempeño en 3D y todo lo que se relacione con operación en

multimedia. Llegaron la primera semana de Enero del 2011. Incluye nuevo

conjunto de instrucciones denominado AVX y una GPU integrada de hasta 12

unidades de ejecución

Page 73: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

2011: El AMD Fusion

AMD Fusion es el nombre clave para un diseño futuro de microprocesadores

Turion, producto de la fusión entre AMD y ATI, combinando con la ejecución

general del procesador, el proceso de la geometría 3D y otras funciones de GPUs

actuales. La GPU (procesador gráfico) estará integrada en el propio

microprocesador. Se espera la salida progresiva de esta tecnología a lo largo del

2011; estando disponibles los primeros modelos (Ontaro y Zacate) para

ordenadores de bajo consumo entre últimos meses de 2010 y primeros de 2011,

dejando el legado de las gamas medias y altas (Llano, Brazos y Bulldozer para

mediados o finales del 2011).

2012: El Intel Core Ivy Bridge

Ivy Bridge es el nombre en clave de los procesadores conocidos como Intel Core

de tercera generación. Son por tanto sucesores de los micros que aparecieron a

principios de 2011, cuyo nombre en clave es Sandy Bridge. Pasamos de los 32

nanómetros de ancho de transistor en Sandy Bridge a los 22 de Ivy Bridge. Esto le

permite meter el doble de ellos en la misma área. Un mayor número de

transistores significa que puedes poner más bloques funcionales dentro del chip.

Es decir, este será capaz de hacer un mayor número de tareas al mismo tiempo.

Page 74: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

CONCLUSIÓN

El chipset suele ser comparado con la médula espinal o el sistema nervioso del

cuerpo humano, debido a su notable importancia en el funcionamiento integral del

equipo, lo cierto es que por cuestiones comerciales no suele darse demasiada

importancia y difusión, y en general no es uno de los elementos mayormente

evaluados en el momento de adquirir una nueva tarjeta madre. Debido a que los

chipset se encuentran integrados a la tarjeta madre, y son los encargados de

comunicar a dicha placa con el resto de componentes y el procesador, son junto

con la CPU uno de los elementos imprescindibles para el funcionamiento de la

computadora.

Page 75: Trabajo final  investigacion de las 4 unidades

BIBLIOGRAFÍA

http://es.wikipedia.org/wiki/Microprocesador#La_evoluci.C3.B3n_del_

microprocesador

http://www.taringa.net/posts/info/13095640/Lista-Procesadores-Intel-y-

AMD-de-Mayor-a-menor-rendimiento_.html

http://www.pchardware.org/index2.php

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