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Dpto. Tecnología “Instituto Español Andorra” Materia: Tecnologías de la Información y de la Comunicación 1º Bachillerato Ut01 HARDWARE

UT 1 ESTRUCTURA DE UN ORDENADOR PERSONAL PC

Mínimos: Arquitectura física de un sistema informático: Unidad central del proceso, fuente de alimentación, placa base, la memoria principal: memoria ROM, memoria RAM, el Chipset, el BIOS, unidades de disco, tarjeta de video, ud. CD ROM, otros periféricos (monitor, teclado, ratón, sonido, MODEM, impresora, scanner). Puertos de expansión: bus PCI, controladores de discos: SCSI y IDE. Puertos de comunicaciones: Serie, paralelo, USB

1. Arquitectura física de un sistema informático.

CPU

MEMORIA

RAM ROM

ENTRADA/SALIDA

Ctrl impres

Controladora disco

1.1. Arquitectura de procesamiento

Conjunto de instrucciones complejas de computación o CISC (Von Neuman), acrónimo de Complex Instruction Set Computing. Arquitectura de microprocesador caracterizada por ejecutar un conjunto grande de instrucciones complejas. Estas instrucciones pueden realizar funciones muy específicas, en contraposición a la arquitectura RISC. La familia de microprocesadores más difundida con esta arquitectura es la INTEL 80x86 y compatibles hoy son los Pentium y AMD. En estas máquinas las instrucciones y los datos conviven en el mismo espacio de memoria.

Conjunto de instrucciones reducidas de computación o RISC (Harvard), acrónimo de

Reduced Instruction Set Computer, tipo de microprocesador cuyo diseño está orientado a la obtención de altas velocidades de proceso y que utiliza un conjunto relativamente pequeño de instrucciones. El diseño RISC está basado en la premisa de que la mayoría de las instrucciones que una computadora decodifica y ejecuta son simples. Como resultado de este concepto, la arquitectura RISC limita el número de instrucciones incorporadas en el microprocesador, pero optimiza cada una de ellas de forma que se ejecuten muy rápidamente (generalmente en un solo ciclo de reloj). Por lo tanto, los chips RISC ejecutan las instrucciones simples más rápidamente que los microprocesadores que cuentan con un conjunto más amplio de instrucciones. Entre las familias de chips RISC se encuentran los SPARC de Sun Microsystems, los PowerPC de Motorola, los Alpha de Digital Equipment Corporation, los R4000 y R4400 de Mips;marcas como Appel y Macintosh. Estas máquinas dividen el espacio de almacenamiento en dos bloques de memoria físicamente separados, uno para instrucciones y otro para datos; pueden leer simultáneamente datos e instrucciones.

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Dpto. Tecnología “Instituto Español Andorra” Materia: Tecnologías de la Información y de la Comunicación 1º Bachillerato Ut01 HARDWARE 2. Fuente de alimentación. Adaptador de las características eléctricas de alimentación a los PC (de 220 V 50 Hz a 3,3; 5 y

12 V en continua). Suelen estar constituidos por FA conmutadas. Pulsadores e interruptores se utilizan para su activación.

Factores de forma:

Factores de forma de FA

diseñados por INTEL

PC/XT AT escritorio AT torre Baby-AT LPX (PS/2) Tensión de 5 y 12 v ATX liberada 1995 por IBM

Inicialmente funcionaban por presión negativa. El ventilador introduce el aire al interior reduciendo el ruido. En la actualidad por presión positiva (el aire sale de la FA por la rejilla ventilador)

Conector de 20 pines Tensión de 3,3 v 5 y 12 V Proporciona las señales: Power_On (PS_ON) utilizada por el software para encender y apagar . Permitiendo implementar Wake on, Ring o Wake on LAN que con una señal de MODEM o de red el PC se active. 5v_Standby (%_vDB) aporta 5 V a la placa base aun estando apagada. Configurar en BIOS estos servicios.

NLX Similar a ATX utilizado por marcas determinadas (corporaciones)

SFX (Small form factor)

Para placas micro-ATX

Conector principal de la FA ATX-Placa base de 20 pines

Pin 1

Pin 20

Pin 11

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COLOR SEÑAL PIN PIN SEÑAL COLOR Naranja o

marrón +3,3 v 11 1 +3,3 v Naranja

Azul -12 v 12 2 +3,3 v Naranja Negro Gnd 13 3 Gnd Negro Verde PS_On 14 4 +5 v Rojo Negro Gnd 15 5 Gnd Negro Negro Gnd 16 6 +5 v Rojo Negro Gnd 17 7 Gnd Negro Blanco -5 v 18 8 Power_Good Gris Rojo +5 v 19 9 + 5 v

vSB(Standbay) Morado

Rojo +5 v 20 10 +12 v Amarillo

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3. Placa base Placa de circuito impreso a donde van conectados todos los elementos del PC, a saber: μP,

memorias (SIMM, DIMM, RIMM, DDR), circuitos, conectores de buses (VESA, ISA, PCI, AGP), puertos de comunicaciones y expansiones (SERIE, PARALELO, USB, FIREWIRE, PS2), controladoras (IDE, SCASI).

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Factores PLACA

BASE

Baby-AT Obsoletos 1981 Conector DIN 5 pines para el teclado

XT Obsoletos 1983 AT Obsoletos 1984 LPX (PS/2) Obsoletos 1987 Para sobre mesa ATX liberada 1995 por IBM

Estándar minitorre y torres actual. 1995

Panel de conectores de E/S externo integrado y de doble altura. Conector de energía de una sola posición. Mejor refrigeración. Conectores PS/2 para teclado y ratón Conector USB Puerto de juegos MIDI

Micro-ATX Escritorio o minitorre de bajo precio 1997

Menos ranuras de expansión de bus E/S

Flex-ATX Es un formato muy habitual algo mayor que las micro-ATX

NLX para escritorios Similar a ATX utilizado por marcas determinadas Con tarjeta Ethernet 10/100

WTX (Small form factor) Para estaciones de trabajo y sevidores medianos 1998

Corporativos ITX Mini-PC (Mini-ITX)

Modelos de muy reducidas dimensiones (modding) 17x7 cm

BTX (Balanced Technology eStended)

Es una evolución del tradicional ATX

4. Unidad central del proceso (CPU). Microprocesador (μP) que se encarga de controlar todas las tareas y procesos que se realizan

en el PC; como movimiento de datos, operaciones aritméticas y lógicas y de control de flujo de la ejecución. Se construye en un único circuito integrado. Esta formado por: la ud. de control (UC), la ud. aritmético-lógica (ALU) y los registros.

1. Ud de control (CU): 2. Ud. aritmético lógica (ALU): 3. Registros: de instrucciones, contador de programa, de direcciones 4. Buses: de datos y de direcciones. 5. Memoria caché 6. Reloj


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Entre sus características destacan: la velocidad medida en Megahercios (Mhz) y la longitud o ancho de palabra medida en bits. Pentium IV y AMD K6 trabajan con un ancho de palabra de 64 bits y zócalo conector a placa mediante: slot 1 (Pentium II y III), ZIF socket A (K7) y zocalo socket 7 (AMD K6 y PI), ZIF socket 370 (PIII yIV)

PROCESADORES Nº Bit Bus de datos

Nº Bit Bus de

direccionesPlaca Base

Velocidad Siendo x la velocidad de la placa base en Mhz (60, 66,

50, 100, 133) 8088 8 20 XT 1x 8086 16 20 AT 1x 286 16 24 AT 1x

386SX 16 32 1x 386DX 32 32 1x

486 32 32 1x y 2x (DX) Pentium 64 32 1x

Pentium II 64 32 3,5 – 4,5x Pentiem III 64 32 5,5 – 9x AMD K5 64 32 1,5 – 1,75x

AMD Athlon 64 32 5 – 10X

Siendo x la velocidad de la placa base en Mhz (60, 66, 50, 100, 133) 5. La memoria principal. Permite el almacenamiento de los datos y de las instrucciones con las que trabaja el

procesador Clasificación según diversas características como son la localización, capacidad, método de

acceso, velocidad de acceso y formato: La capacidad de un CI de memoria se mide por el nº de bytes (palabras) que puede direccionar 1. Por el método de acceso existen 2 clases:

a. aleatorio (localización directa de un byte) y b. secuencial (caso de las cintas magnéticas). Entre las de acceso aleatorio están:

i. Las no volátiles ROM (read only Memory) de sólo lectura, no borrables y programadas en fabricación.

ii. Las volátiles RAM (Randon Acces Memory) de lectura/escritura. Velocidad de acceso medida en nanoseg/palabra y su inversa en uds de MHz o en uds de transferencias de gigabits/seg.(Gbps).

2. Por el formato las RAM se presentan en los formatos: a. SIMM (Single in-line memory module) de 30 ó 72 contactos y 4,56’’ .Localizadas

en placas con CPU de 32 bits de datos y la capacidad puede ser en módulos de 4, 8, 16, 32, 64 Mbytes (megabytes).Las encontramos en antiguas placas de 486 y Pentium.

b. DIMM (Dual in-line memory module) de 168 contactos y 1’’x5,375’’. Los más empleados por su bajo coste. Localizadas en placas con Pentium II y III y Athlon.Y capacidad de 32, 64 128 y 256 MB.

c. RIMM (RamBus in-line memory module) de 184 contactos. Alta velocidad y coste también.


d. DDR (Double Data Rate) de 184 contactos y doble canal. Trabajan a mayor velocidad que las RIMM.

Los tipos de memorias RAM que se pueden encontrar en el mercado: Atendiendo a la forma en que se manejan los datos existen diferentes tipos:

1. DRAM (RAM dinámica). Precisan un refresco periódico eléctrico. Más densas, baratas y de menor consumo eléctrico. Lentas. Tecnologías DRAM existentes:

a. EDO RAM (Extended Data Ouput) de mayor velocidad b. SDRAM. Sincronizada con la señal de reloj de la CPU. c. DDR. (Duplica la velocidad de lectura/escritura con la misma señal de reloj) d. RDRAM. Rambus. Permite multiplicar por 10 la velocidad de transferencia. e. SLDRAM (synclink) es una extensión de la SDRAM

2. SRAM (RAM estática). No precisan refresco eléctrico. Con baja densidad de integración, rápidas y de coste elevado.

Tres tipos de memoria DRAM: DIMM, SIMM72 y SIMM30

(de arriba a abajo) Las ROM han evolucionado en: PROM de máscara programable por el usuario 1 sola vez. EPROM de máscara reprogramable eléctricamente con 21-25 V y borrado mediante radiación UVA. EEPROM (Erase Electrical PROM) alterables eléctricamente, hoy, ya permiten la escritura y

borrado byte a byte y en bloque. FLASH EEPROM con acceso secuencial y utilizada en dispositivos portátiles, cámaras de

fotos. La falta de alimentación eléctrica no implica pérdida de información. Entre las de acceso secuencial: FIFO, LIFO y los registros de desplazamiento 5.1 ORGANIZACIÓN DE LA MEMORIA Es deseable que el tiempo requerido para transferir información entre procesador y memoria es tal que el procesador pueda operar a su velocidad máxima. Desafortunadamente, las memorias que trabajan a velocidades comparables a la de un procesador son relativamente caras. La memoria que integra un Pc se puede clasificar en los siguientes grupos:

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Memoria interna a la CPU. Comprende un pequeño conjunto de registros que se utilizan como memoria de trabajo para almacenamiento temporal de instrucciones y datos.

Memoria caché. Utilizada como almacenamiento intermedio entre los registros de la CPU y la memoria principal. Este tipo de memorias son transparentes al programador.

Memoria principal. Se trata de una memoria relativamente grande y rápida que se utiliza cuando para almacenar el programa y los datos cuando el PC está trabajando.

Memoria secundaria. Es mucho más grande y lenta que la principal. Se utiliza para almacenar programas y ficheros de datos. El orden de presentación utilizado va de las más rápidas a las más lentas JERARQUIA DE MEMORIA. Consta de múltiples niveles con diferentes velocidades y tamaños. Cada nivel es más pequeño, más rápido y más caro que el anterior. El nivel del procesador es el más pequeño y rápido. Ejemplo de dos jerarquías comunes:

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Unidad Central

de Proceso

Memoria Caché L1

Memoria Caché L2

Memoria Principal

Unidad de Entrada y

salida Disco Duro

Hoy día las tres tecnología utilizadas para las distintas jerarquías son SRAM para Caché, DRAM para memoria principal y disco para memoria secundaria. MEMORIA VIRTUAL. Hace referencia a sistemas en los que el usuario dispone de un espacio de direcciones virtual más grande que el número de posiciones de memoria real con que cuenta.

CPU

Mem. principal

Mem. Secundaria

µP

µP Pentium

Caché


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6. BUS DE COMUNICACIONES Para comunicar los dispositivos dispuestos en placa formado por BUS DE DIRECCIONES Se compone de un conjunto de señales triestado cuyo nº determina la capacidad de direccionamiento

de la CPU. 16 señales tenía el Z80 y 32 tienen los actuales. BUS DE DATOS Son señales triestado que emplea la CPU para intercambiar datos con el exterior; a través de ellas

llegan a la CPU instrucciones y datos en general. El nº de señales determina el tamaño de la palabra (8, 16, 32, 64)

BUS DE CONTROL Incluye señales de control de propósito general de diversos tipos:

- Señales que necesita la CPU: reloj, reset, alimentación y masa. - Señales que indican si hay información válida en los buses y en que sentido se realiza la

transferencia de datos - Señales para mantener la memoria dinámica: ciclo de refresco. - Señales para pedir la atención de la CPU desde un controlador de E/S: petición de interrupción.

Señales para conocer el estado de la CPU: parada, modo núcleo, modo usuario. Otros términos en el vocabulario relativo a memoria en el PC: RAM CMOS guarda la configuración del PC como fecha y hora, secuencia de arranque y otras. Va asociada con una batería en la placa base. Memoria física (total y real) que el μP puede direccionar y memoria virtual (mem. del HD

utilizada por el sistema como si fuese RAM). Memoria caché externa (de 2º nivel) utilizada para acelerar el trabajo del μP. 3. Chipset. Es el conjunto de chips soldados en placa encargado de la transferencia de

datos entre los buses, la memoria y el μP. Determinan la cantidad máxima de RAM, la velocidad del bus del sistema, la posibilidad de usar USB y AGP. Es vital un buen chipset. Entre los más populares: para Pentium: Triton, FX, 430HX, VX, 430TX (128 MB), para PentiumII 440LX (AGP), 440BX AGPset, PenbtiumIII: VIA Apollo Pro 133, i815 e i820 de Intel, para AMD el KT266 de VIA

4. La BIOS (Basic input ouput system) Firmware. Memoria ROM en la que se incorpora un programa utilizado para el chequeo inicial del PC

además de datos de diversos componentes conectados al PC (HD, disquetera, teclado…) Cuando se arranca el PC, la BIOS chequea la CPU, el bus del sistema, el reloj, la RAM, el

teclado, la unidad de disco; si todo es correcto comenzará a cargarse el SO, en caso contrario emitirá unos pitidos indicando el problema. A este proceso de autotesteo de encendido se lo denomina PowerOnSelfTest. Se podría considerar como el SO básico de todo PC es el FIRMWARE.

El programa BIOS debe poderse modificar por lo que se incorporan unas memorias volátiles denominadas CMOS mantenidas por una pila, 3V, que evita el borrado al desconectar el PC. Del buen ajuste del BIOS dependerá el óptimo funcionamiento del PC. Para acceder a la configuración del BIOS (Setup del BIOS), también llamado CMOS Setup, durante el arranque del PC, POST, se debe pulsar del, Esc o F1; dependiendo del modelo de BIOS.


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RECOMENDACIÓN: “Cuando se acceda al BIOS, antes de modificar nada, copiar en un papel cada uno de

los parametros establecidos y guardalo en lugar seguro”. Una vez dentro, el monitor presentara una serie de opciones:

• Configuración básica (Standard CMOS Features): Con hora y fecha del sistema, HD, mem.

• Opciones de la BIOS (Advanced BIOS Features): parámetros de caché, secuencia de arranque, virus warning…

• Configuración avanzada del chipset (Chipset features setup):Permite controlar los registros de cada chipset. Lo más aconsejable, dejar las opciones como aparecen por defecto.

• Periféricos integrados (Integrated Peripherals setup): Nos permite activar/desactivar y configurar los periféricos incorporados en placa base.

• Administración de energía (Power management setup): Permite activar las opciones de ahorro y control de energía.

• Configuración de PNP y slots PCI (PNP/PCI configurations): Permite especificar el método de trabajo de los buses ISA, PCI y AGP; el comportamiento del SO ante el modo Plug and Play.

• Auto configuración de la BIOS (Load BIOS/System/Turbo Defaults): Opciones que facilitan la configuración de la BIOS.

• Control por password (Password setting): Permite restringir el acceso al BIOS y al PC. • Salir del BIOS guardando los cambios (Save & Exit Setup). • Salir del BIOS sin guardar los cambios (Save Whithout Saving)

Ejercicio individual: Cuando el BIOS realiza el POST,(autoprueba de encendio) si detecta algún error emite unos pitidos, diferentes para cada error, por el altavoz interno del PC. 1º Antes de encender el PC desconecta el teclado, o el ratón o el monitor. Y anota las acciones del PC. 2º Localiza el significado de los pitidos y preséntalo en una tabla del procesador de textos word con un archivo nombrado del modo siguiente: “SuApellido_PitiBIOS.doc”

Dpto. Tecnología “Instituto Español Andorra” Materia: Tecnologías de la Información y de la Comunicación 1º Bachillerato Ut01 HARDWARE Uds de disco duro.

Descripción física: Discos apilados de aluminio con una sustancia magnetizable que giran

(4500 a 10000 rpm) solidarios mediante un motor. Entre los discos un brazo, movido por un servomotor, soporta las cabezas de lectura/escritura.

Descripción lógica: cilindros son las pistas (pista nº 0 la más exterior) concéntricas superpuestas (de cada plato). Cada pista está dividida en sectores de 512 bytes cada uno. Los sectores se agrupan en clusters, siendo ésta la ud mínima de lectura/escritura.

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La interfaz de conexión con la placa base pude ser IDE (Electrónica de unidad integrada) o

SCSI (Samll computer system interface). Y de última aparición &&&

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TÉCNICAS EMPLEADAS POR LOS S.O. PARA ALMACENAR LA INFORMACIÓN ARCHIVOS Un archivo es un conjunto de datos con un nombre asociado que, normalmente, reside en un

dispositivo de almacenamiento permanente. El SO ofrece un conjunto de órdenes para su manipulación.

Los SO’s Windows y UNÍX consideran cada archivo como una tira de bytes sin ninguna estructura, siendo las aplicaciones particulares las que definen y gestionan el formato de acceso a los archivos que manipulan.

VOLÚMENES LÓGICOS Son una abstracción entre los discos físicos y el sistema de archivos. Supone que la ud. sobre

la que situar un sistema de archivos. Un volumen lógico puede ser implementado en diferentes niveles:

Hardware. Dispositivos RAID (Matriz redundante de discos independientes); son dispositivos compuestos por varios HD que son contemplados como una única unidad.

Manejador de dispositivo. El manejador de disco puede considerar el HD dividido en un conjunto de particiones.

o Una partición es un grupo contiguo de cilindros de un HD que son contemplados como una unidad. Las particiones permiten:

mejorar el acceso a HD limitar el daño en los datos en caso de accidente limitar el crecimiento de un sistema de archivos disponer de diferentes SO’s. Conseguir que los archivos crezcan por encima del tamaño máximo

permitido por la tabla de asignación de archivos FAT. SISTEMA DE ARCHIVOS. FUNCIONES El sistema de archivos es el responsable de la admón. de los datos en los dispositivos de

almacenamiento permanente. Para ello debe ofrecer: • Fiabilidad. Garantizar que la información se almacena correctamente. También debe

facilitar mecanismos de recuperación si hay perdida o daño de datos. • Privacidad. Evitar que los usuarios no autorizados puedan acceder a los archivos o

alterar su información. • Compartición. Permitir a los usuarios autorizados el acceso concurrente a los archivos. FUNCIONES:

• Creación, modificación y borrado de archivos. • Control de acceso. • Copias de seguridad y recuperación. • Cifrado y descifrado de los datos. • Independencia del dispositivo.


ORGANIZACIÓN EN DIRECTORIOS Los directorios constituyen un mecanismo esencial para organizar el acceso a los archivos. La misión principal de un directorio consiste en asociar un nombre a los datos, almacenando

una entrada por cada archivo perteneciente a ese directorio. En función del nº de directorios y la forma en que se utilizan, se distinguen tres tipos de

sistemas de archivos: 1. Sistemas con un solo directorio: se caracterizan por la sencillez de su

implementación y por la dificultad en la organización de la información, se trata de sistemas anticuados.

2. Sistemas con un único directorio por usuario: propios de sistemas multiusuario primitivos.

3. Sistemas con un conjunto de directorios que definen una estructura jerárquica en árbol: presentan mayor flexibilidad y la capacidad de que los usuarios puedan agrupar archivos relacionados en directorios. Se hace preciso anteponer la ruta al nombre del archivo (rutas absolutas o relativas).

Organización de los datos en el HD: Dependiendo del SO los datos se organizan del modo siguiente: En DOS, Win 9x y ME:

• Primer sector tabla de particiones para varios SO. • Después el arranque o BOOT para cargar el SO. • Seguidamente la FAT para localizar los archivos en el HD; indica qué clusters

pertenecen a cada fichero. • A continuación está el directorio con la información de identificación de los archivos

(nombre, extensión…) denominado ROOT o raíz.

Area de datos

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Dpto. Tecnología “Instituto Español Andorra” Materia: Tecnologías de la Información y de la Comunicación 1º Bachillerato Ut01 HARDWARE Particiones (primarias y extendidas): Para trabajar con un HD es preciso dividirlo

previamente en una o más particiones formándose las Uds. lógicas. Estas se formatean con los sistemas de ficheros FAT16 que direcciona hasta 216 clusters, FAT32 o NTFS para Win NT y 2000. El SO debe estar situado en una partición primaria activa (a la que se dirige la BIOS en busca del SO).

La interfaz de conexión con la placa base IDE es un conector de 40 pines que puede conectar hasta dos dispositivos por conector.

La interfaz de conexión con la placa base SCSI se instala en el PC en las ranuras de expansión ISA o PCI con conectores de 50 ó 68 pines, tiene mejores prestaciones que la IDE al permitir conectar varios dispositivos y a mayor velocidad de transmisión de datos.

SISTEMAS DE ARCHIVOS Los archivos y su información deben almacenarse con una estructura que el SO debe

reconocer y manejar. El método utilizado por el SO para organizar los archivos en los dispositivos de almacenamiento se denomina sistemas de archivo. Diferentes SO utilizan distintos sistemas de archivos: SIST. OPERATIVO FAT16 FAT32 NTFS EXT2 MS-DOS Nativo No soportado No soportado No soportado Windows 95 Nativo OSR2 No soportado No soportado Windows 98 Nativo Nativo No soportado No soportado Windows ME Nativo Nativo No soportado No soportado Windows NT4 Soportado No soportado Nativo No soportado Windows 2000 Soportado Con restricciones Nativo No soportado Windows XP Soportado Soportado Nativo No soportado UNIX Soportado Soportado Según distribución Nativo Linux Soportado Soportado Soportado Nativo

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Dpto. Tecnología “Instituto Español Andorra” Materia: Tecnologías de la Información y de la Comunicación 1º Bachillerato Ut01 HARDWARE OTRA FORMA DE VISUALIZAR LA ESTRUCTURA LÓGICA DE LOS HD ESTRUCTURA DE UN HD EN UN PC BAJO MS-DOS

----------------------------- Estructura de un disco duro en un PC bajo DOS ------------------------- Sector de arranque primario

Tabla de particione

s (<= 4)

Partición primaria 1 Partición

primaria 2 Partición

primaria 3 Partición

primaria 4

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Estructura de un sistema de archivos MS-DOS (PARTICIÓN) Sector de arranque

secundario

Tabla de asignación de archivos (FAT)

Copias de la FAT

Directorio raíz Área de datos

OTRAS POSIBILIDADES DE PARTICIÓN:

Sector de arranque primario

Tabla de particione

s (<= 4)

Partición primaria 1



Partición extendida

Estructura posible de un disco duro en un PC


Tabla de particione

s (<= 4)




Partición

extendida 1

Partición

extendida 2

Partición

extendida 3

Otra posible estructura de otro disco duro en un PC


Tabla de particione

s (<= 4)


Partición extendida 1



Y otro particionado posible de un disco duro en un PC


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SECTOR DE ARRANQUE El sector de arranque primario o secundario mantiene información relacionada con:

Descripción del formato físico del medio. o Bytes por sector. o Sectores por pista. o Número de sectores. o Sectores por cluster. (Cluster es la unidad de asignación del sistema de archivos

y está compuesto por un nº de sectores consecutivos. El nº es potencia de 2. Organización de las zonas del sistema de archivos.

o Número de FAT (File Allocation Table). o Sectores que ocupa cada FAT. Todas las FAT ocupan lo mismo, pues son copia. o Nº de entradas máximo en el directorio raiz.

TABLA DE ASIGNACIÓN DE ARCHIVOS O FAT Para controlar el estado de los bloques (clusters) de disco, MS-DOS emplea una tabla de

asignación de archivos o FAT que permite: Describir el estado en que se encuentra cada cluster:

o Ocupado o Libre o defectuoso.

Conocer qué clusters de disco están asociados a cada archivo. La FAT utiliza tantas entradas como clusters tenga el disco. Cada entrada ocupa 12, 16 ó 32

bits Las dos primeras entradas de la FAT se reservan para codificar el dispositivo (disquete, disco,

mem. Flash, etc). DIRECTORIO RAIZ Las entradas de directorio raiz de MS-DOS indican cuál es el 1er cluster donde se almacenan

los datos de un archivo. Si el archivo ocupa más de un cluster, la entrada de la FAT asociada al 1er cluster del archivo mantiene la dirección del siguiente.

Cada entrada del directorio ocupa 32 bytes con la estructura siguiente:

ESTRUCTURA DE CADA REGISTRO (ENTRADA) DE DIRECTORIO Bit 1 a 8 11 12 22 24 26 28 32

Nombre Extensión Atributos Reservado Hora Fecha 1ª entrada de la FAT Tamaño

Sólo lectura Oculto De sistema Volumen Subdirectorio archivo

De creación o modificación

De creación o modificación

AREA DE DATOS Conjunto de bloques de disco destinados a almacenar la información de los archivos.

Dpto. Tecnología “Instituto Español Andorra” Materia: Tecnologías de la Información y de la Comunicación 1º Bachillerato Ut01 HARDWARE ESTRUCTURA DEL SISTEMA DE ARCHIVOS DE UN HD EN UN PC BAJO UNÍX⌂ o LINUX. Está formada por directorios y archivos, situados sobre un volumen lógico. Con el propósito de gestionar la asignación de los bloques de disco a los archivos, todo

volumen lógico se divide en las siguientes partes:

---------------------------------- Estructura de archivos en un PC bajo UNIX⌂ ------------------------- Bloque de arranque Superbloque 0 1 2 3 4 .. ..

Tabla de i-nodos Área de datos

Campos de un i-nodo Tipo de archivo Permisos (rwx)

UID (propietario) Tamaño

Fecha del último acceso Fecha última modificación

Fecha último cambio i-nodo Número de enlace

Puntero al primer bloque de datos Puntero al 2º bloque de datos

…… Puntero al nº bloque de datos

Otros punteros indirectos …… ……

BLOQUE DE ARRANQUE Contiene un pequeño programa que la BIOS carga. Este programa es el encargado de buscar y

cargar el núcleo de SO en memoria. SUPERBLOQUE: Mantiene información de control sobre el sistema de archivos en general. Esta información es

vital para el resto del sistema de archivos. Un daño en el mismo supone la perdida de todos los datos. Las últimas versiones mantienen múltiples copias del superbloque.

TABLA DE I-NODOS: Posee una estructura de datos almacenada en un conjunto de bloques de disco. El tamaño es

estático, está almacenado en el superbloque y se asigna en tiempo de creación del sistema de archivos.

Un i-nodo contiene la información necesaria para gestionar un único archivo, estando formado por varios campos.

Los tres primeros i-nodos están reservados: el 1º (0) no se usa, el 2º (1) para compatibilizar versiones y el 3º (2) que mantiene los bloques de disco utilizados para soportar la estructura del directorio raíz(/).

ÁREA DE DATOS: -22-

Dpto. Tecnología “Instituto Español Andorra” Materia: Tecnologías de la Información y de la Comunicación 1º Bachillerato Ut01 HARDWARE Conjunto de bloques de disco destinados a almacenar la información de los archivos. 5. Ud. CD-ROM, DVD (lectores - grabadores)

Para leer los datos, la ud emite un rayo láser que es reflejado sólo en las zonas planas del

disco, un fotodetector convierte las señales luminosas en eléctricas.

Unidad de CD-ROM (Disco compacto de memoria de sólo lectura) Es un dispositivo, hoy disponible en cualquier PC, para leer / grabar discos compactos CD,

tanto musicales, de video como de datos. Con una vida media prevista de 30 años. Especificaciones de la Unidad de CD-ROM:

• Velocidad de transferencia de los datos. Es el nº de datos que la unidad puede transferir al PC La velocidad de transmisión inicial del CD-ROM fue de 150 Kbytes/s (1x la de los discos musicales), hoy en día existen Uds. de 52x = 40 * 150 = 6000 KB/s.

• Tiempo de acceso. Es el tiempo transcurrido entre el momento de la orden de lectura y el momento en el que de hecho lee el primer dato, en milisegundos (ms)

• Búfer y memoria caché. Constituidos por chips integrados en la unidad, es habitual una cantidad de 256 KB.

• Interfaz de conexión. SCSI. IDE, puerto paralelo, puerto USB. • Mecanismo de carga. Ranura, bandeja o charola (porta vasos).

Disco CD-ROM

Un disco CD-ROM es un medio de almacenamiento óptico de sólo lectura, está formado por un soporte de plástico de 120 mm, recubierto de aluminio que refleja la luz. La superficie está

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formada por una sucesión de agujeros y zonas planas que representan la información (0 y 1). La capacidad de estos CD va desde los 650 MB y 74 min (duración . hasta los 1054 MB y 120 min.

FORMATOS CD, CD-R, CD-RW, DVD, DVD-R Y DVD-RW

>>> CD <<< El soporte CD es un disco de 12 cm. de diámetro agujereado en su centro. La capacidad de estos CD va desde los 650 MB y 74 min. hasta los 1054 MB y 120 min. Hay que tener

en cuenta que, hoy por hoy, los CD tiene una vida útil limitada debido a la degradación de su capa fotosensible, aunque está situada en una media de 30 años. Existen dos tipos de discos o soportes de grabación, los grabables (CD-R) y los regrabables (CD-RW)

>>> CD-R (CD-RECORDABLE)<<<

Los discos grabables, están compuestos por un soporte plástico rígido (policarbonato), al que se adosa una capa de material sensible y otra capa reflectante.

Capa para Impresión Capa material reflectante Capa metálica fotosensible Capa de material plástico (Policarbonato)

En el proceso de grabación, el láser que actúa sobre el disco a una determinada frecuencia, distinta de la de lectura, incide sobre la capa fotosensible y modifica las características de la misma quemándola (BURN) y quedando de esta manera grabada la información en forma de marcas (millones de ellas) que se corresponden con los valores 0 y 1 y que se organizan en una espiral a lo largo del disco.

Tras este proceso de quemado, el láser que actúa bajo una frecuencia de lectura, no es capaz de atravesar la capa fotosensible lo que permite que un soporte CD-R pueda ser leído en todos los dispositivos de sólo lectura actuales.

Una vez alterada, la capa fotosensible no puede volver a su estado natural, por lo que el CD-R puede ser grabado una sola vez, esta tecnología es denominada WORN (Write Once Read Many) es decir, solo se escribe una vez y puede ser leída muchas.

>>> CD-RW (CD-REBRITABLE)<<<

Los CD-RW regrabables no son más que una evolución sobre los CD-R. La diferencia estriba en el cambio de la capa fotosensible, de características tan especiales que el proceso normal de quemado lo efectúa como el CD-R, pero si posteriormente a la grabación se somete a un nuevo quemado, a una temperatura superior a la establecida para la grabación, el material fotosensible es capaz de volver a su estado original quedando listo para una nueva grabación.

Esto conlleva que el láser de las unidades CD-RW sea también distinto del incluido en las unidades lectoras y grabadoras CD-R, pues debe ser capaz de modificar con facilidad la frecuencia de emisión de grabación.

Como quiera que este láser es especial debido a las características de la nueva capa fotosensible, los actuales lectores de CD-ROM llevan incorporados un láser que es capaz de operar a dos frecuencias distintas. Esta característica es denominada "multiread" y esto permite la lectura de CD-ROM, CD-R y CD-RW.

Hay que destacar que en los CD-RW el proceso de borrado sólo significa el no acceso a dicha zona, pero las marcas obtenida en el proceso de grabación no son eliminadas. Esto implica que dicha zona no puede ser usada de nuevo en un proceso de grabación, este es el motivo por el cual tras grabar y borrar un CD-RW podemos ver si comprobamos el espacio total disponible, que aunque los datos hayan sido eliminados el espacio ocupado por ellos en el CD-RW permanece como tal.

Para recuperar de nuevo el espacio total del CD-RW es necesario formatear el disco en un proceso lento y destructivo de toda la información contenida.

Un dato a tener en cuenta en toda grabadora consiste en los clásicos 48x24x48 que nos indican respectivamente la velocidad de grabación (CD-R), la de borrado y reescritura (CD-RW) y la de lectura (CD-ROM y CD-R)


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En el proceso de grabación es fundamental quién proporciona el flujo de datos, normalmente un disco duro u otro CD, ya que la velocidad de envíos de dichos datos debe ser constante para evitar los errores de lectura.

Precisamente para evitar esta cuestión, los dispositivos de grabación, incorporan una memoria intermedia o buffer lo que garantiza que el flujo de datos sea constante.

Disco DVD (Disco Versátil Digital) A fecha de hoy (30 oct 05) se anuncia el lanzamiento inminente de nuevos formatos de DVD de alta definición a saber HD-DVD

y Blu-ray:

HD-DVD (Toshiba Universal) Blu-ray (Sony y Warner) Tecnología y capacidad 15 GB inicialmente

60 GB eventualmente 50 GB inicialmente 100 GB eventualmente

Empresas Toshiba, NEC, SANYO, Intel y Microsoft

Apple, Dell, Disney, Panasonic, Pioner, Philips, Samsumg, Sharp, Thomson y más …

Estudios de cine Universal Studios, Paramount y HBO

Sony, MGM, Disney, FOX y Warner

PC Toshiba el 2% del mercado Dell y HP el 58% del mercado americano

Consolas - PlayStation 3

La tecnología DVD es la evolución lógica del desarrollo del CD. El DVD está compuesto por una:

Capa para Impresión Capa de Policarbonato Capa Reflectora Capa Semi-Reflectora Capa de Policarbonato

El DVD tiene la característica de estar formado por dos discos unidos entre sí, es por este motivo que podemos encontrar soportes DVD de doble cara que permiten lógicamente el doble de capacidad (hasta 9.4 GB), aunque en el caso de ser de una sola cara, es compensado por una capa de policarbonato para mantener la rigidez.

Al igual que en el CD, en el DVD la información se almacena en una espiral compuestas por las marcas del quemado llamadas "pits" que son las que una vez leídas por el láser contienen la información.

En el DVD las marcas son de menor tamaño, y la espiral al ser más estrecha permite una mayor longitud que en el CD.

Este es el motivo por el cual el láser del DVD difiere del láser del CD, en el DVD la longitud de onda de dicho láser es más pequeña, de esta manera el rayo es mas " fino "y preciso.

La capacidad de los discos DVD grabables está limitada a 4,7 GB (y 9,4 GB para los DVD-RAM de doble cara). A fecha de hoy Toshiba y Panasonic acaban de concebir discos capaces de guardar hasta 50 GB. Pero hará falta saber si se podrán utilizar con los aparatos que existen hoy en el mercado, ya que utilizan una técnica diferente.

• Velocidad de transferencia de los datos. Es el nº de datos que la unidad puede transferir al PC La velocidad de transmisión inicial del DVD fue de 1385 MB/s

Grabadoras (CD-R) y regrabadoras (CD-RW-DVD). Similares externamente a las uds anteriores permiten además de la lectura, la grabación de datos en los discos CDs y DVD en las regrabadoras también el borrado. Los CDs grabables (RW) creados en grabadoras y regrabadoras pueden leerse en cualquier lector CD-ROM. Si se trata de un regrabable CD-RW sólo en las uds de última generación podrán ser leídos.


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>>> DVD-R <<< Los DVD grabables, consisten en DVD-Rs, los cuales admiten grabaciones de a una sola vez (one-time

recording), En estos momentos están disponibles los DVD-R de 4.7 GB, existiendo también los de doble cara que llegan a los 9.4 GB. El problema se nos plantea cuando hablamos de los dos formatos regrabables: El DVD-RW, y el DVD+RW, incompatibles entre sí. >> DVD-RW << Formato apoyado por el DVD Forum (Organismo que regula el formato DVD) y desarrollado por PIONNER y que incorpora la tecnología CLV (Constant Linear Velocity) o velocidad lineal constante, garantizando un flujo constante de datos. ¿Qué características fundamentales tiene?

-La grabación en este formato, necesita un proceso de inicialización y otro de finalización. -Es necesario formatear el disco en su totalidad (inicialización) antes de comenzar. -Es necesario cerrarlo al terminar (finalización), de lo contrario no podrá ser leído por el reproductor. -Aunque implementa sistemas de seguridad como el CLV contra el "Buffer Underrun", no puede detener la grabación para reanudarla de nuevo cuando recibe más datos (Lossless Linking) -Son más baratos que los DVD+RW

>> DVD+RW << Formato apoyado por el DVD Alliance, aunque dadas sus características técnicas y compatibilidad sí es aceptado por la mayoría de la industria informática. Este tipo de formato es posible reproducirlos en los actuales DVD-ROM y DVD Video y soporta además del CLV comentado en el formato DVD-RW el CAV (Constant Angular Velocity) o velocidad angular constante usada en los actuales CD-ROM, lo que lo hace ideal para grabar DVD que contengan tanto audio como video. ¿Qué características fundamentales tiene?

-No es necesario inicializarlo. -No es necesario la finalización. -Cuando el proceso de grabación se inicia, este lo hace inmediatamente. -Permite el "Lossless Linking" o la posibilidad de detener la grabación sin producir errores, evitando el "Buffer Underrun". -Es posible el formato Mount Rainier que permite grabar DVD como si fueran disquetes y ser leidos por cualquier lector DVD -Formatea al mismo tiempo que graba -Una vez finalizada la grabación, se visualiza al instante

Compatibilidad de unidades CD/DVD.

Existe una prueba estándar y una etiqueta que garantizan el nivel de compatibilidad conocida como MultiRead. En la adquisición de una unidad de DVD es importante observar si posee la etiqueta MultiRead2

6. TARJETA DE VIDEO. Procesa los datos de video desde el μP hasta el monitor. La calidad de la imagen depende

tanto del monitor como de la tarjeta de video. Las tarjetas gráficas han evolucionado rápidamente desde los inicios del PC:


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Tarjeta Hércules con 720x348 píxeles en ByN, sólo generaba caracteres. Tarjeta CGA de 320x200 píxeles con 16 colores y permitía gráficos. Tarjeta EGA con hasta 640x350 píxeles y 256 colores. Tarjeta VGA con hasta 800x600 píxeles y 256 colores simultáneamente Tarjeta Súper VGA 1280x1024 píxeles con RAM propia permite 16,7 millones de colores

simultáneamente. Tarjetas gráficas 2D y·3D poseen una elevada potencia de calculo y permiten hasta 1900x1600

píxeles. 7. CONECTORES DE EXPANSIÓN - AMPLIACIÓN La comunicación del PC con el exterior se realiza mediante dispositivos de entrada / salida.

Cada dispositivo físico (pantalla, impresoras, etc) se comunica con la CPU a través de un controlador específico para ese dispositivo.

Todas las placas permiten la conexión de cualquier tipo de periféricos adicionales en forma de tarjeta mediante ranuras de expansión dispuestas en la placa. Las ranuras están formadas por conectores eléctricos.

También puertos de expansión, formados por un conjunto de conexiones que unen con la placa base otros dispositivos ya sean internos o externos. Estas ranuras de expansión están relacionadas con los buses del sistema (bus de datos, bus de control y bus de direcciones) y a la conexión eléctrica. Tipos de ranuras de expansión:

Bus VESA o VLB su uso se limitó a los 486 para conectar la tarjeta de video pues tenía mejores prestaciones que el ISA.

Bus ISA (Industry Standard Achitecture). Permite expansiones de 8 y 16 bits a 8 Mhz Bus EISA (Extended Industry Standard Achitecture). ISA extendido de 32 bits y compatible con

ISA. A pesar de sus ventajas está en desuso. Bus PCI (Peripheral Component Interconnect). Bus local que conecta directamente con el μP,

permite la autoconfiguración (Plug&Play). Limitado a 33 Mhz podría mover datos a 132 MBps.

Bus AGP (Avanced Graphic Port). Diseñado para tarjetas de video. El AGP 1x trabaja a 66 Mhz con datos de 32 bits con un ancho de banda de 264 Mbytes/s. Los avanzados AGP 2x y AGP 4x alcanzan velocidades de 528 y 1056 Mbytes/s. Este puerto no comparte el ancho de banda con el resto de buses, se une directamente la CPU.

Bus PCCard (PCMCIA – Personal Computer Memory Card International Association). Diseñado para PCs portátiles. Utiliza ranuras del tamaño de las tarjetas de crédito, 5 x 7,5 cm. Se integran en estos formatos dispositivos como Fax, modems, tarjetas de red, etc. Su instalación no precisa de la desconexión/conexión del PC (Hot Swap). Exiten 4 tipos de ranuras según el grosor de la tarjeta: tipo I 3,3 mm, tipo II 5 mm, tipo II y tipo IV 10,5 mm.

Existen unas tarjetas en formato similar a las PCMCIA, denominadas CardBus que son tarjetas PCI funcionado en un bus PCI..

De todos los buses que han existido en la historia del PC, hoy se utilizan básicamente tres: PCI, AGP y conectores tipo raiser AMR, CNR y ACR

RANURAS DE EXPANSIÓN EN SISTEMAS AT Y SUCESIVOS Bus ISA de 8 bits de datos a 4,77 Mhz

Bus ISA de 16 bits a 8 Mhz

Bus ISA Extendida (EISA) 16 o 32 bits Bus PS/2 Arquitectura Microcanal MCA de 16 o 32 bits

El bus ISA ha desaparecido ya del mercado


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Bus PC-Card PCMCIA de 32 bits

Bus VESA Local (VL) de 32 bits

Bus de componentes periféricos (PCI) de 32 o 64 bits 66, 100, 133Mhz y PCI-X 266 y 533 Mhz

Puerto Acelerado de Gráficos (AGP) de 32 bits. Para tarjetas gráficas

Conectores raiser AMR. Soporta MODEM y tarjetas de sonido. Forma física similar al AGP, más corto y menor nº de contactos Conectores raiser CNR y ACR. Mejores prestaciones que el AMR

Transferencias hasta 1 Mbps y 4,2 Gbps (PCI-X), el doble que la AGP 8x. Tasas de transferencia 266 y 533 Mbps, 1 y 2 Gbps

Dpto. Tecnología “Instituto Español Andorra” Materia: Tecnologías de la Información y de la Comunicación 1º Bachillerato Ut01 HARDWARE 8. Puertos de comunicación Puerto serie (RS-232): Puerto paralelo (IEEE 1284) 2 Puertos PS/2B Puerto USB Puerto FireWire (IEEE 1394) Conector VGA Puertos para juegos Conectores de audio

Son la vía para comunicar cualquier dispositivo con el μP. Podemos encontrar cuatro tipos de

puertos: PS2, serie, paralelo, USB y FireWire, juegos. Puerto serie (RS-232): Hasta ahora era habitual encontrar 2 en cada PC. Su formato un

conector de 9 o 25 pines (clavija) DB-9, DB-25. Su comunicación con los dispositivos a el conectados se realiza bit a bit.

Puerto paralelo (IEEE 1284): Interfaz incluida en cada PC, donde habitualmente se conectaba la impresora, formado por un conector de 25 orificios DB-25. Permite la transmisión byte a byte.

Diferentes conectores para comunicación con el PUERTO PARALELO:

Puerto USB: (Universal Serial Bus): Nace con el propósito de desbancar al resto de puertos. Es

un puerto serie de alta velocidad. Permite conectar y desconectar dispositivos sin la

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necesidad de reiniciar el sistema. USB dispone de dos tipos de conectores (tipo A rectangular para el lado del PC y tipo B cuadrado para el lado del dispositivo)

Puerto FireWire (IEEE 1394) , también llamado IEEE 1394: está pensado para dispositivos de

alta velocidad como video digital. Es comparable y está en competencia con el USB.

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2 Puertos PS/2B: Uno para teclado y otro para ratón. Son dos conectores mini-DIN de 6 patillas Puertos para juegos: Conector de 15 orificios tipo DB-15 para conectar joysticks, palancas y

mandos de juego. Conectores de audio: Clavijas orificio tipo jack para conectar micro y altavoz. Conector VGA: Conector de 15 pines en tres líneas DB-15 alta densidad. OTROS CONECTORES INTERNOS EN PLACA Conector DISQUETERA formado por 34 patillas Conectores IDE Conector para refrigerador del procesador Conector para arranque desde red (WakeOn-LAN) Conector para arranque desde línea telefónica MODEM (WakeOn-Ring) Conector para módulo de infrarrojos (irDA) Conector de alimentación ATX Led de HD Led de alimentación Altavoz Reinicio (Reset) 9. CONTROLADORAS Son conectores internos existentes en placa base o incorporados mediante tarjeta; permiten

conectar al PC los HD, disqueteras, CD-ROM. Existen dos tipos IDE y SCSI IDE (Integradted Driver Electronics). Esta interfaz utiliza un conector de 40 pines y solamente

permite manejar dos dispositivos por cada conector mediante un cable plano de 40 hilos y tres conectores. Su última velocidad está en 66 Mbp. Existe una versión superior EIDE (Enhanced IDE) con mejore prestaciones y conexión de hasta 4 dispositivos por conector.


ATA (AT Attachement/ Acoplamiento AT) Creada para HDs IDE. Con 40 cables SERIAL ATA Sucesor del IDE. (66 Mbp) Pasando de una transmisión paralelo de 40 cables a

una serie de 6 cables. Velocidad de transferencia de 150 Mbps esperándose alcanzar hasta 600 Mbps

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El cable se compone de dos pares apantallados a los que se conecta una impedancia de 100 Ohmios

Pin Nombre Descripción 1 GND Tierra 2 A+ Transmisión +3 A- Transmisión -4 GND Tierras 5 B- Recepción - 6 B+ Recepción -

ATA SATA

SCSI (Small Computer System Interface): Permite conectar cualquier dispositivo y suele

presentarse en tarjeta independiente. Permite la conexión de hasta 8 dispositivos en una sola ranura. Pueden presentar varios tipos de conector: Centronic de 50 contactos (SCSI-1), DB-50, DB-25, Centronics de 68 contactos (SCSI-3). Todo dispositivo SCSI dispone de dos conectores para permitir su conexión en cadena, al último es preciso conectarlo un terminador.

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http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:SATA_ports.jpg

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

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


10. GESTIÓN DE ENERGÍA EN PLACA BASE Las placas Pentium incorporaron funciones de gestión de energía, permitiendo a través de la

BIOS especificar los intervalos de tiempo en los que el micro y otros dispositivos reducen su actividad.

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Las siglas APM (de gestión avanzada de energía) hacen referencia a un software integrado en el SO que actúa sobre la BIOS permitiendo el control de ahorro de energía.

ACPI es otro estándar de gestión de energía en el que el control se lleva a cabo íntegramente desde el SO

ACTIVIDADES:

- Dibujar una caja de PC indicando el nombre de cada componente. - Dibujar una placa base ubicando los distintos componentes. - Investiga qué parámetros distinguen a una placa base de buena calidad de otra normal. - Realiza un cuadro comparativo de las características de diversos μPs. - Análisis de los distintos tipos de memoria de un equipo. - Realizar ampliaciones de memoria en un PC - Realizar distintas configuraciones de los sistemas de almacenamiento masivo de información. - Presenta una copia de los datos de la BIOS de tu PC. - Detectar posibles averías de un sistema informático. - Montar hardware de un sistema informático. - Memoriza la imagen y nombre de los conectores de un PC compatible actual.

Andorra la Vella, septiembre de 2008

Profesor de Tecnología

Antonio López Barragán

ut 1 estructura de un ordenador personal pc...

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