sábado, 9 de agosto de 2008

MEMORIA DE LA COMPUTADORA

Memoria suele referirse a una forma de almacenamiento de estado sólido conocido como Memoria RAM (memoria de acceso aleatorio, RAM por sus siglas en inglés Random Access Memory) y otras veces se refiere a otras formas de almacenamiento rápido pero temporal. De forma similar, almacenamiento se refiere a formas de almacenamiento masivo como discos ópticos y tipos de almacenamiento magnético como discos duros y otros tipos de almacenamiento más lentos que las memorias RAM, pero de naturaleza más permanente.


Tipos De Memoria
· RAM o Memoria e acceso Aleatorio ( Random Acces Memory )
· ROM o Memoria de solo lectura( Read Only Memory )
o PROM
o EPROM
o EEPROM

MEMORIA RAM

Memoria conocida como de Acceso Aleatorio (Random Access Memory), llamada así porque el microprocesador 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.
Tecnologías de RAM:
o DRAM (Dynamic RAM), RAM dinámica
o SRAM (Static RAM), RAM estática

DRAM (Dynamic RAM)
DRAM (Dynamic Random Access Memory), conocida así por ser una memoria de acceso aleatorio dinámica. 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, 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.
SRAM (Static RAM)
Memoria estática de acceso aleatorio es la alternativa a la DRAM. No necesita tanta electricidad para su refresco y reemplazo de las direcciones y funciona más rápido porque no está reemplazando constantemente las instrucciones y los valores almacenados en ella. La desventaja es su altísimo costo comparado con la DRAM. Puede almacenar y recuperar los datos rápidamente y se conoce normalmente como MEMORIA CACHÉ.

MEMORIA ROM
Read Only Memory (memoria de solo lectura), es una memoria que se graba en el proceso de fabricación con una información que está ahí para siempre. No puede escribirse en ella pero puede leerse cada posición la veces que se requiera. Se trata de la memoria interna de la máquina, que el procesador lee para averiguar el qué, el cuándo y el cómo de una multitud de tareas diferentes; por ejemplo: lee las diversas instrucciones binarias que se necesitan cada vez que se teclea un carácter por el teclado, o cada vez que se tiene que presentar algo en pantalla.

MEMORIA PROM
Programable Read Only Memory (memoria programable de solo lectura), es un tipo de memoria ROM que se puede programar mediante un proceso especial, posteriormente a la fabricación. Es un dispositivo de almacenamiento solo de lectura que se puede reprogramar después de su manufactura por medio de equipo externo. Los PROM son generalmente pastillas de circuitos integrados.

Características principales de ROM y PROM:

o Solo permiten la lectura.
o Son de acceso aleatorio
o Son permanentes o no volátiles: la información no puede borrarse
Tienen un ancho de palabra de 8 bits

MEMORIA EPROM


Es una ROM que se puede borrar totalmente y luego reprogramarse, aunque en condiciones limitadas. Las EPROM son mucho más económicas que las PROM porque pueden reutilizarse.


MEMORIA EEPROM

Son las EEPROM (EPROM eléctricamente borrables) también llamadas EAROM (ROM eléctricamente alterables), que pueden borrarse mediante impulsos eléctricos, sin necesidad de que las introduzcan en un receptáculo especial para exponerlos a luz ultravioleta.

MEMORIA CACHÉ DE DISCO
El caché de disco trabaja sobre los mismos principios que la memoria caché, pero en lugar de usar SRAM de alta velocidad, usa la convencional memoria principal. Los datos más recientes del disco duro a los que se ha accedido se almacenan en un buffer de memoria. Cuando el programa necesita acceder a datos del disco, lo primero que comprueba es la caché del disco para ver si los datos ya están ahí. La caché de disco puede mejorar drásticamente el rendimiento de las aplicaciones, dado que acceder a un byte de datos en RAM puede ser miles de veces más rápido que acceder a un byte del disco duro.

MEMORIA CACHÉ
Chips de memoria
CachéPermite mantener un conjunto de datos duplicados de otros originales en un área de mas fácil acceso para su lectura que si lo hiciera de la RAM. Cuando se accede por primera vez a un dato, se hace una copia en el caché; los accesos siguientes se realizan a dicha copia, haciendo que el tiempo de acceso medio al dato sea menor. La caché está situada entre el CPU y la RAM. La ubicación de la caché entre el microprocesador y la RAM hace que sea suficientemente rápida para almacenar y transmitir los datos que el microprocesador necesita recibir casi instantáneamente.

Tamaño De La Caché: Aunque la caché sea de mayor velocidad que la RAM, si se utiliza una caché de mucho tamaño, el microprocesador tardará un tiempo en encontrar el dato que necesita. Por tanto, la caché actúa como un resumen de los datos de la RAM, por tanto a partir de 1 MB (1024 Kb) la caché resulta un tanto ineficaz, e incluso pudiera llegar a volver lento el funcionamiento de la computadora.

Funcionamiento De La Caché: La memoria caché se carga desde la RAM con los datos y/o instrucciones que ha buscado la CPU en las últimas operaciones. La CPU siempre busca primero la información en la caché, puesto que el acceso será muy rápido. Pero si no encuentra la información en la caché, se pierde un tiempo extra en acudir a la RAM y copiar dicha información en la caché para su disponibilidad. Como estos fallos ocurren con una frecuencia relativamente baja, el rendimiento mejora considerablemente, ya que la CPU accede más veces a la caché que a la RAM.
En el siguiente diagrama se describe un proceso cuando la CPU requiere operación de lectura de una instrucción, para ello se presentan dos casos:

Tipos De Caché
A parte de la caché con respecto a la memoria RAM, en un PC existen muchos otros sistemas de caché, como:

· Memoria RAM como caché: Las unidades de almacenamiento (discos duros, discos flexibles, etc.) y otros muchos periféricos utilizan la memoria RAM como sistema de caché, una zona de la RAM contiene la información que se ha buscado últimamente en dichos dispositivos, de forma que basta con acceder a la RAM para recuperarla.

· Disco duro como caché: Se emplea al disco duro como caché a dispositivos aún más lentos (unidades CD-ROM). Estos sistemas de caché suelen estar gobernados mediante software, que se suele integrar en el sistema operativo. La caché de disco almacena direcciones concretas de sectores, almacena una copia del directorio y en algunos casos almacena porciones o extensiones del programa o programas en ejecución.
· Los navegadores Web utilizan el disco duro como caché, al solicitar una página Web, el navegador acude a Internet y comprueba la fecha de la misma. Si la página no ha sido modificada, se toma directamente del disco duro, con lo que la carga es muy rápida. En caso contrario se descarga desde Internet y se actualiza la caché, con un cierto tiempo de espera. En el caso de los navegadores Web, el uso del disco duro es más que suficiente, ya que es extremadamente más rápido que el acceso a Internet.

Desde el punto de vista del hardware existen dos tipos de memoria caché:

· Memoria caché interna: llamada también caché primaria, caché de nivel 1 o simplemente caché L1 .

Está incluida en el microprocesador junto con su circuitería de control, lo que significa tres cosas: es muy caracomparada con la RAM; extremadamente rápida, y limitada en tamaño (en cada una de las cachés internas, los 386 tenían 8 KB; el 486 DX4 16 KB, y los primeros Pentium 8 KB). Como puede suponerse, su velocidad de acceso es comparable a la de los registros, es decir, centenares de veces más rápida que la RAM.

· Memoria caché externa: se conoce también como caché secundaria, caché de nivel 2 o caché L2.

Es una memoria de acceso rápido incluida en la placa base, que dispone de su propio bus y controlador independiente que intercepta las llamadas a memoria antes que sean enviadas a la RAM.

La caché externa típica es un banco SRAM ("Static Random Access Memory") de entre 128 y 256 KB. Esta memoria es considerablemente más rápida que la DRAM ("Dynamic Random Access Memory") convencional, aunque también mucho más cara. La tendencia es incluir esta caché en el procesador. Los tamaños típicos oscilan entre 256 KB y 1 MB.



Para ampliar el tema de las memorias se sugiere que visite el siguiente sitio:

MICROPROCESADORES


¿Qué es un microprocesador?

Es la unidad central que se encarga del procesamiento de los datos, conocido comúnmente como CPU, este ejecuta una serie de instrucciones que le permiten controlar dicho procesamiento.
Cualquier dato que es ingresado al CPU es convertido a lenguaje binario, es decir en valores de 0 y 1.

1.1.- Características Del CPU
· Tecnología de fabricación: está orientada a minimizar la distancia entre los elementos integrados en el microprocesador, de forma que entre menor sea la distancia, más pequeños son los transistores resultando microchips más rápidos que disipan menos calor. Debido a esto encontramos tecnologías de fabricación de 90 nm (manómetros) y 65 nm.

· Circuitos y transistores: se encargan de transferir millones de pulsos eléctricos por segundo, entre más transistores hay disponibles, más funciones se puede implementar en el CPU.

· Direcciones: representan números que la computadora usa para especificar la localización de un conjunto de datos dentro de la memoria u otro dispositivo de almacenamiento.

· Buses: se refiere a las pistas o canales que transportan datos de un lugar a otro, los cuales se clasifican de acuerdo al ancho de bits (número de bits que pueden ser transmitidos simultáneamente (32-bits, 64-bits, etc.).

Memoria Caché: actualmente los microprocesadores ejecutan las instrucciones de forma más rápida que el resto de los componentes internos. Por tanto necesita un espacio extra de memoria conocido como memoria caché, esta es mucho más rápida que la RAM. Básicamente La caché mejora el tiempo de acceso a memoria principal.
Existen 2 formas de caché: primaria (L1) y secundaria (L2). Generalmente la caché primaria viene incluida en el microprocesador, mientras que la caché secundaria se encuentra en la tarjeta madre.

· Frecuencia del Reloj o Velocidad: se refiere al número de ciclos que un CPU efectúa. Esta velocidad se expresa en MegaHertz (Mhz) es decir millones de ciclos por segundo. Hoy en día las velocidades de los microprocesadores es especificada en GHz, que representa billones de ciclos por segundo.

· Unidad Aritmética lógica (ALU): Es el área del CPU, que se encarga de realizar todas las operaciones aritméticas y lógicas, las cuales son necesarias para el cálculo y comparación de valores.

· Unidad de control: Ejecuta una de las 4 tareas básicas por cada instrucción que la CPU recibe desde un conjunto de instrucciones o una entrada del usuario. Las tareas que ejecuta son:
Extraer: obtiene la dirección de la próxima palabra en una instrucción para ser ejecutada. Decodificar: envía las instrucciones desde la caché a la unidad decodificadora.
Ejecutar: inicia el proceso de cálculos matemáticos y lógicos y controla el flujo de datos a sus propios destinos.
Almacenar: almacena el resultado de la instrucción en el registro apropiado o localización de memoria.

· Unidad decodificadora: Se encarga de convertir las instrucciones del usuario o programas, a código binario generando así los ceros y unos.

· Unidad de punto flotante: Conocida también como coprocesador matemático, esta se encarga de manejar operaciones complejas que incluyen números de punto flotante o números que contienen fracciones de enteros. Inicialmente el coprocesador se encontraba separado del CPU, actualmente esta incluido en la arquitectura de este con el fin de aumentar su velocidad y eficiencia.

· Conjunto de instrucciones: Todo CPU incluye un conjunto de instrucciones almacenadas en él, que le dicen como funcionar y responder a comandos externos, comparando resultados de operaciones y llevando a cabo las acciones que han sido definidas por el fabricante o el programador. El microprocesador lee las instrucciones de los programas que hay cargados en la memoria y las va procesando una a una a alta velocidad, convirtiéndolas a código binario por la unidad decodificadora para ser ejecutadas.

· Encapsulado: En las primeras computadoras el CPU se encontraba soldado a la tarjeta madre, lo que presentaba el inconveniente de no poder cambiarlo cuando fuese necesario, hoy en día este se encuentra unido a la tarjeta principal a través de un conector, conocido como zócalo(socket). La incorporación de zócalos de conexión permite conectar diferentes CPU’s a la tarjeta madre, o cambiar fácilmente un CPU dañado.

Los zócalos más empleados actualmente son del tipo PGA y LGA. Ambos conectores se basan en la inserción denominada “Zero Isertion Force”, lo que permite instalar un microprocesador sin necesidad de forzar la conexión de este, evitando así daños en las patillas del microprocesador.
El nombre de los sockets indica el número de agujeros que tienen para que el procesador pueda insertarse en ellos; por ejemplo: Socket 462 (también llamado socket A, para AMD Athlon, AthlonXP y Sempron), socket 478 (Pentium IV), Socket 754 (para AMD Sempron y Athlon64), socket LGA 775 (para Pentium IV Prescott) o socket 939 (para Athlon64).
Una de las diferencias entre los socket tipo PGA y LGA, se encuentra en que los LGA sustituyen el sistema de pines (macho en el procesador y hembra en el socket) por el de contactos, que resultan menos delicados que el anterior.

Otro conector utilizado para microprocesadores es el conocido como Slot-1 (ranura 1), el cual fue utilizado con los microprocesadores Pentium II y los primeros Pentium III. Este conector tiene la forma de una ranura similar a las PCI, cuenta con 242 contactos colocados en una sola de sus caras.

Microprocesadores
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RANURAS DE EXPANSION

Ranuras de Expansión
Las ranuras de expansión permiten la conexión de tarjetas que amplían la funcionalidad del sistema., estas se conectan a las llamadas ranuras de expansión. En una computadora comúnmente se encuentran: alrededor de 2 a 3 ranuras PCI, 1 ranura PCI Express x16, 1 ó más ranuras PCI Express x 1, 1 ranura AGP, 1 Ranura ISA, 1 Ranura CNR.

Ranura PCI (Peripheral Component Interconnect)
Es un estándar desarrollado por Intel, el cual permite interconectar tarjetas de vídeo, audio, adaptadores de red y otros muchos periféricos con la tarjeta madre. La ranura PCI más usada es de 32 bits a una frecuencia de 33 MHz que transfiere un dato cada ciclo de reloj. Esto supone una tasa de transferencia teórica de 133 Mbytes/seg.

Las PCI tienen distintas capacidades de acuerdo a los bits que puede transportar:

• Ranuras PCI de 32 bits a 33 Mhz: son las más comunes.
• Ranuras PCI de 64 bits a 66 Mhz: son las más recientes. Agrega una porción más de conectores a la de 32 bits



De acuerdo a los requerimientos eléctricos, existen tres tipos de tarjetas PCI:

• Tarjetas PCI de 5 voltios para PC.
• Tarjetas PCI de 3.3 voltios para tarjetas de computadoras portátiles. Su ranura es diferente a la de 5 voltios.
• Tarjetas Universales que son tarjetas específicas PCI que seleccionan automáticamente el voltaje y son para los dos sistemas anteriores.


PCI poco a poco va siendo reemplazado, cada vez menos dispositivos pueden conectarse a esta ranura, debido a la baja velocidad que proporciona. La ranura PCI Express especifica una conexión punto a punto, serie, rápida, barata y compatible a nivel software con el software PCI. Cada conexión punto a punto se compone de 1 o más canales serie, donde cada canal tiene una tasa de transferencia teórica de 250 MBytes/seg. La ranura PCI Express x16 es una ranura con 16 canales PCI Express (16 x 500 Mbytes/seg = 8 Gbytes/seg).




Ranura AGP (Accelerated Graphics Port)

Es un estándar introducido por Intel en 1996 y en su versión 8x puede sincronizar con frecuencias de bus de 533MHz y ofrecer tasas de transferencia de 2GB/s. Esta ranura, fue diseñada especialmente para conectar la tarjeta de video, incluía suficiente velocidad y ancho de banda como para manejar el flujo de datos que requerían las nuevas aplicaciones multimedia; por ejemplo, los juegos o las películas en DVD.
Es fácil ubicarla pues generalmente es de color café y es similar físicamente a una ranura PCI. Hoy en día esta ranura también esta siendo reemplazada por la ranura PCI Express, puesto que esta puede transferir los datos más rápidamente que la ranura AGP que se encuentra en las computadoras antiguas. Hay que tener en cuenta que no es posible usar una tarjeta de gráficos PCI Express en una ranura AGP (y viceversa).

Ranuras ISA

Es el conector original de la computadora, usado hasta las primeras VGA "aceleradoras gráficas", aquellas que no sólo representan la información sino que aceleran la velocidad del sistema al liberar al microprocesador de parte de la tarea gráfica mediante diversas optimizaciones. Cada vez se utilizan menos debido a que los dispositivos conectados en ella se comunican por un bus muy lento. Las ranuras ISA se emplean para dispositivos que no requieren una gran capacidad de transferencia de datos. Una forma de reconocerlas es por su tamaño (mas largas que las PCI) y generalmente son de color negro.




Para ampliar el tema anterior se sugiere visitar el siguiente sitio:

viernes, 8 de agosto de 2008

LA MOTHERBOARD

TARJETA MADRE (MOTHERBOARD)

La tarjeta madre conocida también como placa base, Motherboard, Board, Mainboard, entre otros es la tarjeta de circuitos impresos que sirve como medio de conexión entre el microprocesador, los circuitos electrónicos de soporte, las ranuras para conectar parte o toda la RAM del sistema, la ROM y las ranuras especiales (slots) que permiten la conexión de tarjetas adaptadoras adicionales, conocidas como tarjetas de expansión.

El propósito más básico de la tarjeta madre es proveer las conexiones lógicas y eléctricas entre otros componentes del sistema y para que esta cumpla su trabajo tiene instalado un software muy básico denominado BIOS.


Hay muchos formatos de tarjetas madre. El formato se refiere a las dimensiones físicas y al tamaño de esta, y determina que tipo de caja de sistema (case) es el que se debe comprar. Los tipos de formatos que generalmente se encuentran son:

Full AT:
Llamada así porque es igual al diseño de la tarjeta madre IBM AT original. El conector de teclado y los conectores de los slots deben estar colocados en los lugares especificados por los requerimientos para que correspondan con los agujeros en el case.

Baby AT:
Es una versión más pequeña de los AT, generalmente de 9 pulgadas de ancho y 10 pulgadas de alto, la cual apareció en 1989. En este tipo de tarjeta madre el microprocesador está colocado en la parte de enfrente de esta, lo que presenta el inconveniente que si se quiere quitar el microprocesador es necesario quitar algunas tarjetas, otro de los inconvenientes que posee es que para enfriar el microprocesador se necesita un ventilador en el microprocesador.

Dentro de las características que presenta este formato es que incluye un conector para voltajes de solo 12v y 5 v. Algunos diseños Baby AT permiten instalar tarjetas madre AT o ATX. Además, La mayoría de los formatos AT y Baby AT usan el conector DIN de 5 pines para el teclado.




ATX:
La especificación oficial ATX (Advanced Technology eXtended) fue presentada por Intel en Julio de 1995 pero aparece en 1996, es una reciente evolución en lo que a tarjetas madre se refiere, el tamaño y la forma son completamente diferentes al AT. El tamaño es generalmente 12 pulgadas de ancho y 9.6 pulgadas de alto, también existe la versión mini-ATX que es un poco mas reducida.
Debido a que una ATX es esencialmente una baby AT girada 90 grados, este giro permite actualizar fácilmente el microprocesador, sin tener que quitar las tarjetas de expansión, el ventilador de la fuente de alimentación queda cerca del microprocesador y permite un mejor enfriamiento, otras ventajas que pueden mencionarse son:

La ventilación al interior y la disipación de calor es mejor que en la AT
Los conectores para dispositivos IDE y disquetera quedan mas cerca, reduciendo la longitud de los cables de los cables, contribuyendo con la circulación de aire al interior de la caja del sistema.
Dicho estándar da la posibilidad de poder integrar en la tarjeta madre dispositivos como tarjeta de video y tarjeta de sonido, a través de conectores colocados directamente en la tarjeta madre, con lo cual se ahorra el uso de ranuras de expansión y se contribuye también con la circulación al interior del case.
Además de video y sonido, también pueden integrarse conectores para teclado y mouse (puerto PS2), impresora (paralelo), serial, VGA, microfono, USB.

BTX (Balanced Technology eXtended):
El formato BTX es prácticamente incompatible con el ATX, salvo en la fuente de alimentación (es posible usar una fuente ATX en una placa BTX). Los CPU’s y las tarjetas gráficas consumen cada vez más y más vatios de potencia, y esto resulta en una mayor disipación térmica, debido a que las motherboard ATX no fueron diseñadas para los altos niveles de calor que se producen en ellas, comienza entonces la necesidad de un nuevo formato.

Surge entonces un formato muy diferente al ATX/microATX que requiere un gabinete específico para la tarjeta madre. La idea principal característica de este formato es permitir que los componentes internos se enfríen fácilmente, además de usar tarjetas PCI Express para el sistema gráfico.

LPX:
Es una variante especializada de un baby AT con un bajo perfil, fue desarrollado por Western Digital para computadoras de escritorio para que no ocupen mucho espacio. Este tipo de factor generalmente se encuentra en las computadoras Compaq, Hewlett Packard, Digital, Packard bell, y algunos fabricantes de tarjetas madre.

Placa LPXSe encuentra en computadoras con case Slim, que es un case de escritorio delgado, lo que caracteriza este tipo de formato es que las tarjetas están montadas en un rise card en el centro de la tarjeta.

Los inconvenientes que presenta este tipo de tarjeta madre es, que al estar el rise card al centro de la tarjeta este evita el flujo de aire y requiere mayor ventilación, es difícil quitar la tarjeta madre y en algunos casos es necesario comprar solo del fabricante ya que cada quien soluciona el problema a su manera.

NLX:
Aparece en 1997 diseñado por Intel en colaboración por IBM, es un diseño nuevo de tarjeta madre que incluye:
Mejoras y ventajas del ATX
Los conectores del puerto serie, paralelo, teclado, ratón etc. están colocados en la parte posterior de la tarjeta madre.
Soporte para las nuevas tecnologías tales como AGP, USB
Permitir fácil acceso a los componentes.
Está diseñado para facilitar el mantenimiento típicamente de 8.8 por 13 pulgadas.

Tiene un conector tipo Riser en la parte lateral de la tarjeta madre donde se conecta una tarjeta con los slots de expansión. De esta forma las tarjetas quedan paralelas a la motherboard.

DTX:

Generalmente tienen tres ranuras, una PCIe 16x, una PCI normal y un puerto ExpressCard que las diferencia del resto. También tienen dos ranuras para memoria.
Las placas DTX son bastante pequeñas: 200×244 mm. Lo que permite abaratar el costo de fabricación de estas. Es un desarrollo completamente nuevo creado por AMD (Advanced Micro Devices) durante el año 2007.


Componentes Motherboard
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