temario completo de fundamentos de hardware

[MODULO: Fundamentos de hardware]

UNIDAD DIDACTICA 1: ESTRUCTURA BSICA DE UN SISTEMA INFORMATICO

A d m i n i s t r a c i n d e S i s t e m a s I n f o r m t i c o s y e n R e d Pgina 1 ( S E M I P R E S E N C I A L )


INDICE:

1.- Esquema y estructura de un ordenador 2.- Elementos funcionales

2.1. Unidad Aritmtico-Lgica 2.2. Unidad de Control 2.3. Memoria Central 2.4. Bus del sistema

3.- Perifricos 3.1. Clasificacion de los perifericos 3.2. Organizacin de la E/S 3.3. Dispositivos de mamoria auxiliar 3.4. Dispositivos de E/S

4.- Interfaces 4.1. Tipos de interfaces 4.2. Funciones principales



1.-Esquema y estructura de un ordenador En este captulo vamos a familiarizarnos con la estructura de un computador. Describiremos su composicin y el funcionamiento de las unidades centrales del computador: unidad de procesamiento, unidad de control, memoria y organizacin de E/S. El ordenador es la herramienta que nos permite el tratamiento automtico de la informacin, entendiendo por tal su organizacin, tratamiento, transmisin y almacenamiento. Un sistema informtico, en mayor o menor medida, es precisamente esto, un conjunto de elementos de hardware y software interconectados para el tratamiento de la informacin. Una computadora (tambin ordenador o PC) es una mquina compuesta de elementos fsicos, en su mayora de origen electrnico, capaz de realizar una gran variedad de trabajos a gran velocidad con gran precisin, siempre que se le den las instrucciones adecuadas. Un ordenador que ejecuta un programa de contabilidad conforma en si mismo un sistema informtico, pero tambin se puede crear un sistema informtico formado por cientos de ordenadores conectados en red que cumplen una determinada funcin. Para llevar a cabo su trabajo un ordenador consta de una serie de elementos fsicos (hardware) capaces de realizar muchas tareas a gran velocidad y con gran precisin. Para que estos elementos fsicos realicen un proceso determinado, es necesario que en l se ejecuten un conjunto de rdenes o instrucciones (software), componentes no fsicos que pongan en funcionamiento todos esos componentes fsicos. Estas instrucciones ordenadas y agrupadas de forma adecuada, constituyen un programa. El conjunto de varios programas se denomina aplicacin informtica.


Entre los programas y el hardware se encuentra una aplicacin informtica especial, que hace de intermediario entre ambos. Ese software bsico se denomina sistema operativo (como Windows, Linux,..) y en un ordenador tiene que existir al menos uno de ellos para que ste sea operativo. El resto de


programas y aplicaciones componen el denominado software de aplicacin (como Office, Adobe reader, Internet Explorer, juegos diversos,) que no son necesarios para que un ordenador funcione, aunque evidentemente aumente sus capacidades. Por lo dicho hasta ahora se deduce que la ciencia informtica se sustenta en tres subsistemas que conforman los pilares bsicos que son el Hardware, el Software y el Elemento Humano. El trmino hardware hace alusin a la parte fsica que representa el

sistema informtico, es decir, los elementos tangibles que lo componen, tales como el monitor y el teclado, as como los cables y chips que forman la maquina. (Si lo puedes ver y tocar, es hardware)

El trmino software se refiere al conjunto de aplicaciones y programas

que permiten operar con el ordenador, as como controlar y coordinar los distintos elementos hardware. En definitiva, es la parte intangible del ordenador, que sabemos que se encuentra en l, pero que solo podemos acceder a ella a travs del hardware del sistema. Es el elemento lgico del ordenador.


El elemento Humano es el ms importante ya que los ordenadores (Hardware y Software) son creados por personas para ser usados por personas y las tareas que llevan a cabo siguen la lgica humana. Sin los humanos no existiran los ordenadores pero no al contrario. El soporte humano incluye al personal tcnico (analistas, programadores, operarios, etc.) que crean y/o mantienen el sistema y a los usuarios que lo utilizan.


Sistema informtico

Un esquema bsico de un computador podra ser el siguiente:

La Arquitectura de un ordenador define su comportamiento funcional.


El modelo bsico de arquitectura empleada en los computadores digitales fue establecido por el alemn John Von Neumann en 1946. Su ms importante aportacin, fue la de construir un ordenador con un programa almacenado, Neumann propona un computador que permita cargar en memoria un programa previamente generado. Esta arquitectura es todava aunque con pequeas modificaciones, la que emplean la mayora de los fabricantes.


La figura siguiente muestra el esquema general de un computador sencillo (aunque corresponde a los primeros ordenadores sigue an vigente. Antes cada unidad lgica se corresponda fsicamente con un mdulo independiente. Con el desarrollo de la microelectrnica, varias unidades pueden estar en un mismo mdulo fsico, en una misma tarjeta de circuitos integrados o en un mismo circuito integrado). Un computador se compone de las siguientes unidades funcionales:

- La unidad de E/S - La memoria principal - La Unidad aritmtico lgica (ALU) - La Unidad de control (UC)



Unidad de Entrada Es el dispositivo por donde se introducen en el computador los datos e instrucciones. En estas unidades se transforman las informaciones de entrada en seales binarias de naturaleza elctrica. Un mismo computador puede tener distintas unidades de entrada: teclado, lectora de tarjeta de crdito, scaner... Unidad de Salida Es un dispositivo por donde se obtienen los resultados de los programas ejecutados en el computador. Suelen transformar las seales elctricas binarias en caracteres escritos o visualizados. Son dispositivos de salida: pantalla, impresora, ploter... Memoria Es la unidad donde se almacenan tanto los datos como las instrucciones. Existen dos tipos bsicos de memoria, que se diferencian sobre todo por su velocidad de acceso:

1. Memoria principal, central o interna: es la memoria que acta con mayor velocidad y est ligada directamente a las unidades ms rpidas del computador (UC y ALU). Para que un programa se ejecute debe estar almacenado (cargado) en memoria principal. La memoria est dividida en posiciones (palabras de memoria) de un determinado nmero de bits. Para leer o escribir una informacin es necesario dar dicha posicin. Normalmente hay una zona de la memoria en la que slo se puede leer (memoria ROM) y que es permanente (no se pierde al desconectar el ordenador), y otra en la que se puede leer y escribir (memoria RAM) y que es voltil (se pierde al desconectarlo).



2. Memoria auxiliar, secundaria o externa: La memoria principal no tiene gran capacidad para almacenar informacin, por lo que es necesario utilizar otros tipos de memoria, tales como discos y cintas magnticas, discos pticos... El conjunto de estas unidades se denomina memoria auxiliar. La informacin almacenada en estos dispositivos permanece indefinidamente hasta que el usuario la borre expresamente.

Unidad Aritmtico-lgica (ALU - Arithmetic Logic Unit). Esta unidad contiene los circuitos electrnicos con los que se hacen las operaciones de tipo aritmtico (sumas, restas, etc...) y de tipo lgico (comparar dos nmeros, hacer operaciones del lgebra de Boole binaria - and, or, not, xor, ...- , etc...). Unidad de Control (UC) Detecta seales de estado procedentes de las distintas unidades, indicando su situacin. Capta de la memoria una a una las instrucciones del programa y genera, de acuerdo con el cdigo de operacin de la instruccin captada y con las seales de estado, seales de control dirigidas a todas las unidades, controlando as las operaciones que implican la ejecucin de la instruccin (ejemplo: si es una instruccin de suma tendr que indicarle a la ALU que sume los datos correspondientes, y a la Memoria que guarde el resultado, entre otras operaciones).


Ya vimos que un computador es un sistema complejo que est formado por distintas unidades ensambladas adecuadamente unas con otras, que deben estar sincronizadas perfectamente. La UC contiene un reloj o generador de


pulsos que sincroniza todas las operaciones elementales del computador. El perodo de esta seal se denomina tiempo de ciclo y es del orden de nanosegundos (10-9 seg.). La frecuencia del reloj, que se suele dar en millones de ciclos por segundo o Megahercios -Mhz-, es un parmetro que determina en parte la velocidad del funcionamiento del computador. f = 200 Mhz = 200 * 106 ciclos/seg p = 1/f = 1 seg/ 2*108 ciclos = 0.5 * 10-8 = 5 nanosegundos Una instruccin suele ocupar 1 o varios ciclos de reloj. Otro factor que influye en la velocidad de un computador es el ancho de banda, que representa la cantidad de informacin transferida por segundo entre una unidad y otra. Por ejemplo, si decimos que el ancho de banda entre la memoria y la CPU es de 133 MB/s, quiere decir que en un segundo se pueden transferir 133 millones de bytes entre dichas unidades, aproximadamente. El byte es una unidad de informacin relativamente pequea para los clculos que realiza la ALU, por lo que se utiliza una unidad superior que se denomina palabra, que est formada por un nmero entero de bytes (1, 2, 4, 8, 16...) y representa a los datos con los que opera la ALU o a las unidades de informacin que se transfieren entre la memoria principal y la CPU. La longitud de la palabra coincide con el nmero de bits que se transfieren entre las unidades del computador central. Suele ser de 32 64 bits. La CPU contiene en su interior elementos para memorizar temporalmente la informacin correspondiente a una palabra. Estos elementos se denominan registros. Ej.: cuando la ALU va a realizar una suma, los datos con los que va a operar se guardan temporalmente en dos registros y el resultado en un tercero, que suele ser uno de los dos anteriores.



La potencia de un computador est determinada en gran parte por el tiempo de ciclo, el ancho de banda y la capacidad de memoria. Se denominan perifricos de un computador al conjunto de unidades de E/S y a la memoria auxiliar. Al resto de unidades: memoria principal, UC y ALU las denominaremos Computador Central. Al conjunto de UC y ALU lo denominaremos unidad de procesamiento central o CPU (tambin procesador o microprocesador).

2.- Elementos funcionales. 2.1. Unidad Aritmtico-Lgica o ALU (Arithmetic Logic Unit). Como ya dijimos, esta unidad contiene los circuitos electrnicos con los que se hacen las operaciones de tipo aritmtico y lgico. Usualmente en la ALU se realizan operaciones muy sencillas como rotaciones, desplazamientos, comparaciones, sumas, restas, multiplicaciones y divisiones.

A d m i n i s t r a c i n d e S i s t e m a s I n f o r m t i c o s y e n R e d Pgina 10( S E M I P R E S E N C I A L )

Para comunicarse con las otras unidades funcionales utiliza el bus de datos y para realizar su funcin necesita de los siguientes elementos:


Registro de entrada: almacena los datos u operandos que intervienen en una instruccin antes de la realizacin de la operacin por parte de la ALU. Tambin se emplean para el almacenamiento de resultados intermedios de las operaciones respectivas. Registro acumulador: Almacena los resultados de las operaciones llevadas a cabo por la ALU. Est conectado con los registros de entrada para la realimentacin en el caso de operaciones encadenadas. Tiene una conexin directa al bus de datos para el envo de los resultados a la memoria central o a la unidad de control. Registro de estado: en l se guardan algunas condiciones que se dieron en la ltima operacin realizada y que debern ser tenidas en cuenta en operaciones posteriores (errores en operaciones - divisin por cero -, desbordamiento,...) La ALU tiene una entrada de rdenes por donde se le indica la operacin a realizar sobre los registros de entrada.



2.2. Unidad de control. Como ya vimos, el objetivo de la unidad de control es monitorizar o controlar el funcionamiento de todo el computador, dirigiendo la informacin a las unidades correspondientes en el momento adecuado y dando las rdenes oportunas para que se realicen las acciones pertinentes (sumar, acceder a un dato de la memoria...). Desde aqu se controlan todas las operaciones. Para realizar su funcin utiliza los siguientes elementos:

Contador de programa (CP): contiene la direccin de memoria de la siguiente instruccin a ejecutar. Al iniciar la ejecucin de un programa toma la direccin de su primera instruccin. Incrementa su valor en uno, de forma automtica, cada vez que se concluye una instruccin, salvo si la instruccin que se est ejecutando es de salto a otra instruccin, en cuyo caso el CP tomar la direccin de la instruccin que se tenga que ejecutar a continuacin.



Registro de instruccin (RI): contiene la instruccin que se est ejecutando en cada momento. Esta instruccin llevar consigo el cdigo de operacin (CO) y en su caso los operandos o las direcciones de memoria de los mismos. Decodificador (D): se encarga de extraer el cdigo de operacin de la instruccin en curso (la que est en RI), lo analiza y emita las seales necesarias al resto de elementos para su ejecucin a travs del secuenciador. Reloj (R): proporciona una sucesin de impulsos elctricos o ciclos a intervalos constantes que marcan los instantes en que han de comenzar los distintos pasos de que consta cada instruccin. Secuenciador: genera rdenes elementales (micrordenes) que, sincronizadas por los impulsos del reloj, hacen que se vaya ejecutando poco a poco la instruccin que est cargada en el RI. 2.3. Memoria Central. Como ya comentamos, la memoria es una unidad donde se almacena la informacin que necesita el computador, es decir, tanto las instrucciones que forman los programas como los datos. Est constituida por multitud de celdas o posiciones de memoria, numeradas de forma consecutiva, capaces de retener, mientras la computadora est conectada, la informacin depositada en ella. A la numeracin de las celdas se denomina direccin de memoria y mediante esta direccin se puede acceder de forma directa a cualquiera de ellas. La memoria central tiene asociados los siguientes dispositivos:



Registro de direccin de memoria (RDM): Antes de realizar una operacin de lectura o escritura se ha de colocar en este registro la direccin de la celda que se va a utilizar en la operacin, bien para grabar en ella o para extraer de la misma el dato correspondiente. Registro de intercambio de memoria (RIM): Si se trata de una operacin de lectura de memoria, este registro es el que va a contener el dato de la memoria sealado por el RDM para ser enviado posteriormente por medio del bus del sistema a la unidad que lo requiere. Si se trata de una operacin de escritura en memoria, la informacin que hay que grabar, procedente de cualquier unidad funcional, es depositada mediante el bus en el RIM para que desde l se transfiera a la posicin de memoria que indique el RDM. Selector de memoria (SM): Es un dispositivo que se activa cada vez que se produce una orden de lectura o escritura, conectando la celda de memoria, cuya direccin figura en el RDM, con el RIM y posibilitando la transferencia de los datos en un sentido o en otro.


La unidad de informacin mnima que maneja una computadora es el byte (8 bits). La capacidad de la memoria o cantidad mxima de informacin que es


capaz de manejar se mide en mltiplos de esta unidad (Kilobyte, Megabyte, Gigabyte...). En una computadora personal, a la memoria central se le suele llamar RAM (Random Acces Memory). Las capacidades van aumentando da a da, debido al abaratamiento de los chips de memoria, al aumento de la velocidad de acceso y a la creacin de nuevos sistemas operativos capaces de manejar memorias de capacidades cada vez mayores. Aunque la capacidad real de la memoria central es reducida, se ha conseguido que, desde el punto de vista de su funcionamiento, esta capacidad sea mayor que la real, prcticamente ilimitada, mediante lo que se denomina la memoria virtual. Esta memoria virtual usa la memoria secundaria para expandir la memoria central mediante un procedimiento llamado paginacin, que consiste en transferir trozos o pginas de la memoria secundaria a la central o viceversa cuando son necesarios e intercambiarlos por otros segn las necesidades de cada momento. De esta forma se consigue que la informacin almacenada en la memoria secundaria est disponible como si residiera en la memoria central y que se puedan procesar programas cuyo tamao excede de la capacidad de la memoria central. 2.4. Bus del sistema. Es el conjunto de circuitos encargados de la conexin y comunicacin entre la CPU y el resto de las unidades de la computadora. Para ello utiliza un conjunto de varias lneas elctricas que permiten la transmisin de los datos en paralelo. Por ejemplo, un bus de 16 bits transfiere simultneamente esa cantidad de bits entre dos unidades cualesquiera. El siguiente esquema muestra cmo son conectadas a travs del bus las distintas unidades funcionales.



El bus posee tres tipos de lneas de conexin: Lneas de Datos: utilizadas para la transferencia de datos entre las distintas unidades funcionales. Lneas de Control: Mediante ellas se transfieren las rdenes procedentes de la unidad de control a las otras unidades. Lneas de Direccin: Contiene la direccin del destino al que van dirigidos los datos que se estn transmitiendo por las lneas de datos. 3.- Perifricos. Definicin: Se denominan perifricos tanto a las unidades o dispositivos a travs de los cuales la CPU se comunica con el mundo exterior, como a los sistemas que almacenan o archivan informacin, sirviendo de memoria auxiliar de la memoria principal.



Estn constituidos, por tanto, por unidades de entrada, de salida y unidades de memoria masiva. (que tambin pueden considerarse como unidades de E/S). El computador es una mquina que no tendra sentido si no se comunicase con el exterior, es decir, si careciese de perifricos. Por lo tanto, debe disponer de: 1. Unidades de entrada, a travs de las cuales poderle introducir los programas que queremos que ejecute, y los datos correspondientes. 2. Unidades de salida, a travs de las cuales el computador nos da los resultados de los programas, y 3. Memoria masiva auxiliar, que facilite el funcionamiento y utilizacin del computador. Los dispositivos de E/S transforman la informacin externa en seales elctricas codificadas lo que permite su transmisin, procesamiento, almacenamiento... de forma automtica. Los dispositivos de entrada transforman la informacin externa (instrucciones, datos...) segn algn cdigos (ASCII...), as la CPU y la memoria reciben dicha informacin preparada de forma adecuada (en binario). En un dispositivo de salida (impresora...) se efecta el proceso inverso: la informacin binaria que llega de la CPU o memoria (caracteres representados en cdigo ASCII...) se transforma de acuerdo con el cdigo de E/S en caracteres escritos inteligibles por el usuario. Cada perifrico suele estar formado por dos partes claramente diferenciadas en cuanto a su misin y funcionamiento:



1. Parte mecnica: formada bsicamente por dispositivos electromecnicos controlados por elementos electrnicos. 2. Parte electrnica o controlador del perifrico: se encarga de interpretar las rdenes que le llegan de la CPU para la recepcin o transmisin de datos, dependiendo de que se trate de un perifrico de salida o de entrada, y de generar las seales de control para activar los elementos electromecnicos del perifrico. 3.1. Clasificacin de los perifricos. Los perifricos ms usuales los podemos clasificar en los siguientes grupos: a) Unidades de entrada: Teclado. Unidad de reconocimiento de la voz Lpiz ptico Pantalla sensible al tacto Palanca manual de control (joy-stick) Digitalizador o tableta grfica Ratn (mouse) Lectora de tarjetas perforadas. Lectora de cinta de papel perforada. Sensores-conversores analgico/digital Dispositivos de captura directa de datos: Lectora de banda magntica (ej.: de tarjetas de crditos) Detector de caracteres magnetizables Detectores pticos:

Detector de marcas


Detector de barras impresas


Escner de imgenes Detector de caracteres impresos

b) Unidades de salida Monitores de visualizacin o pantallas Impresora Sintetizador de voz Visualizadores (displays) Registrador grfico (plotter) Unidad perforada de tarjetas Unidad perforada de cinta de papel c) Unidades de memoria masiva auxiliar Tambor magntico Disco magntico Cinta magntica Disco ptico d) Unidades mixtas



Terminal interactivo teclado/pantalla Router Pantalla sensible al tacto 3.2. Organizacin de la E/S. Cuando queremos conectar nuestro ordenador con uno o ms perifricos nos podemos encontrar con una serie de problemas. Tales problemas se deben sobre todo a tres causas: 1. La velocidad de transmisin de los perifricos es notablemente menor que la velocidad con que opera la CPU y no es constante. 2. La longitud de las palabras de los datos suele variar de unos a otros. 3. Los cdigos para representar los datos tambin suelen variar. Para resolver tales problemas se utilizan una serie de dispositivos llamados controladores. Controladores:


Para hacer compatibles las caractersticas de los dispositivos de E/S con las de una CPU se usan controladores de perifricos. Cada perifrico necesita


disponer de su propio controlador. Las funciones del controlador, entre otras, son: 1. Seleccin del perifrico adecuado. 2. Almacenamiento temporal de los datos que van a ser transferidos. 3. Sincronizacin: La velocidad operativa del computador es mucho mayor que la de los perifricos, por lo que debe regular el trfico de informacin para que no se den problemas de sincronizacin y prdida de informacin. El controlador suele actuar con unas seales de control y estado que intercambia con la CPU, indicando situaciones tales como que est preparado para recibir o transmitir, que ha recibido correctamente los datos... 4. Control del perifrico: la CPU debe poder interrogar al controlador para conocer su estado y enviarle rdenes. 5. Conversin de los datos: adaptar las caractersticas elctricas y lgicas de las seales empleadas por el dispositivo de E/S y por el bus del ordenador. 6. Deteccin de errores en la transmisin. 3.3. Dispositivos de memoria auxiliar (o masiva). Los dispositivos de memoria auxiliar tratan de solventar las deficiencias de la memoria principal o central, que son: baja capacidad de almacenamiento, y



volatibilidad de la informacin almacenada en la memoria RAM, que se borra al desconectar el computador. coste: son relativamente caras. Definicin: son aquellos perifricos que sirven para almacenar la informacin de permanentemente y poder recuperarla de forma automtica y eficiente. Tienen una gran capacidad (discos flexibles 1.44 MB (obsoletos), discos duros >1 TB, CDs, DVDs, pendrives,..), son ms baratos y guardan la informacin de manera permanente. Para procesar la informacin contenida en un sistema de memoria masiva, es necesario traspasarla previamente a la memoria central (cargarlo en memoria central). El software del sistema dispone de programas especficos para efectuar la transferencia de memoria masiva a memoria central y viceversa. Esta transferencia puede llegar a efectuarse a velocidades superiores a 100 MB/s. Los soportes principales que se utilizan como memoria masiva auxiliar son de dos tipos: a) De tipo magntico: discos duros disquetes cintas magnticas


b) De tipo ptico:


discos compactos de slo lectura o lectura/escritura (CD y DVD) discos pticos de una escritura y mltiples lecturas (CD y DVD) discos magneto-pticos Escritura y lectura de informacin en soportes de tipo magntico: Los discos y cintas magnticas estn constituidos por un sustrato (de plstico o aluminio) recubierto por un material magnetizable (xido de hierro o cromo). La informacin se graba en celdas que forman pistas. Cada celda puede estar sin magnetizar o estar magnetizada. Si est magnetizada, puede tomar dos valores (segn sea la polaridad del campo magntico: N o S) que se corresponden con los valores 0 1, por lo que una celda va a representar un bit.

Para leer o escribir en una celda se utiliza un dispositivo que posee una cabeza sobre la que pasa la corriente elctrica. A la hora de escribir, se va posicionando en cada celda, y dependiendo del sentido en que circule la corriente se grabar el valor magntico correspondiente al 1 o al 0. La cabeza posee a su vez un sensor capaz de detectar el valor magntico grabado en la celda, que se corresponder con un 1 o un 0.



Todos los soportes de tipo magntico utilizan este sistema. La informacin es grabada en los discos en forma de circunferencias concntricas o pistas. Escritura y lectura de informacin en soportes de tipo ptico: El funcionamiento es el mismo que el de los discos compactos (CD o compact disc) de audio. Las caractersticas ms comunes de estos sistemas son: Alta capacidad de almacenamiento (entre 650 MB y varios GB). El precio es muy inferior al de los dispositivos magnticos comparndolo con la cantidad de almacenamiento. La prdida de informacin es prcticamente nula ya que no se producen desgaste por lectura. La informacin es grabada en espiral (en vez de en circunferencias concntricas).

Es almacenada en forma de hoyos y valles, grabados mecnicamente sobre un sustrato de aluminio brillante, y es leda midiendo la luz de un rayo lser reflejada sobre la superficie de hoyos y valles (pits y lands).



Los CD-ROM son dispositivos de slo lectura, ya que el proceso de grabacin resulta muy complejo. Slo se puede grabar una vez sobre ellos. Muchas empresas de computadores distribuyen los manuales de sus aplicaciones en CD-ROM, ya que reduce considerablemente los gastos, tanto en consumo de papel (en un disco cabe hasta 150.000 pginas escritas) como en costes de envo. Un CD-ROM est compuesto, de la parte superior a la inferior, por: la etiqueta, una capa protectora, la capa de aluminio brillante en la que se graban los hoyos y valles, y la base de plstico transparente. La lectura se efecta por la parte inferior. Un rayo lser se refleja perpendicularmente en las superficies planas de los hoyos y valles y se desva en otra direccin en los bordes de los hoyos. Un fotosensor detecta cundo hay presencia o ausencia de luz reflejada perpendicularmente siendo transformada esta informacin en un valor binario. Este tipo de discos se crean mediante complejos procesos industriales. Existen tambin discos que pueden ser grabados de forma domestica. Los CD-R permiten grabar informacin una sola vez y los CD-RW varias veces. 3.4. Dispositivos de E/S. Entre los dispositivos de E/S ms usuales tenemos los siguientes: a) Monitores de visualizacin (pantallas)


Constituyen el sistema ms cmodo y normal de captar las salidas de un computador. La imagen en la pantalla del computador no es continua, sino que est compuesta (como en cualquier televisor) por puntos de imagen (pixel). Cuantos ms puntos de imagen tenga la pantalla mayor ser la calidad de la imagen (RESOLUCION= n pxeles ancho x n pxeles alto = N total de pxeles


de una pantalla). Los monitores suelen admitir varias resoluciones (p.e. 800x600 , 1024x800,..). Cada punto de imagen o pixel est compuesto por subpuntos o puntos de pantalla. En las pantallas de color, el color se obtiene por la mezcla de los tres colores bsicos: rojo, verde y azul, por lo que un punto de imagen deber estar formado por al menos tres puntos de pantalla. El color se obtiene con la mezcla de los tres colores, programando la intensidad adecuada sobre cada uno de ellos. En los monitores monocromo, un punto de imagen s puede estar constituido por un slo punto de pantalla Hay dos tipos de monitores bsicos: Monitores CRT (tubos de rayos catdicos). Ocupan mucho espacio. Monitores TFT (thin film transistor). Ocupan poco espacio. Hoy en da los mas demandados. b) Teclado Son similares a los de la mquina de escribir, correspondiendo cada tecla a uno o varios caracteres, funciones u rdenes. Para seleccionar cada uno de los caracteres de una tecla puede ser necesario pulsar simultneamente dos o ms teclas. Al pulsar una tecla se activa un mecanismo que genera el cdigo correspondiente al carcter seleccionado.



Un teclado estndar debe contener los siguientes tipos de teclas: Teclado principal: Contiene los caracteres alfabticos, numricos y especiales como en una mquina de escribir convencional. Teclas de gestin de imagen: sobre la pantalla se visualiza un indicador de posicin o cursor, que suele verse de forma intermitente destacando sobre el resto de los smbolos presentados. El cursor indica la posicin de la pantalla donde aparecer el siguiente carcter que se teclee. Pues bien, las teclas de gestin de imagen permiten realizar operaciones tales como repetir el ltimo carcter seleccionado, desplazar el cursor a izquierda, derecha, arriba o abajo, borrar un carcter o parte de una lnea... Teclado numrico: contiene las teclas correspondientes a los caracteres numricos, signos de operaciones bsicas (+, -, *, /) y el punto decimal. Teclas de funcin: son teclas cuyas funciones son definibles por el usuario o estn predefinidas en una aplicacin. Al pulsar una de estas teclas se transmite una secuencia de caracteres que puede dar lugar a la ejecucin de una determinada operacin en la aplicacin que se est ejecutando. (Por ejemplo: si estamos en una aplicacin bancaria, el programador puede que haya asociado a la tecla F1 la funcin de actualizacin de cuenta corriente, a F2 la de obtencin de saldo... El trabajador que manejase el programa nada ms que tendra que pulsar dicha tecla para efectuar la operacin correspondiente). Hoy en da los fabricantes aaden teclas extras para facilitar accesos rpidos a internet, apagado del equipo, correo,.. c) Impresoras.



Son perifricos que escriben la informacin de salida (caracteres o puntos que forman una imagen) sobre papel. Son, junto con las pantallas, los dispositivos ms utilizados para poder ver de forma inteligible los resultados de un programa. Entre los tipos de impresoras ms importantes tenemos: Impresoras matriciales o de agujas: Los caracteres se forman por medio de una matriz de puntos (7-9, 8-9, 9-9, 9-11, 24-24,...) que son creados por agujas o alambres disparados por electroimanes. El cabezal de impresin puede tener 8, 9, 11 o 24 agujas dispuestas en lnea, una encima de otra. Cuanto mayor es el nmero de agujas mayor ser la calidad de la impresin. Las agujas, por accin de los imanes respectivos golpean una cinta entintada sobre el papel, transmitiendo a ste los puntos correspondientes a las agujas disparadas. Los caracteres son punteados por lo que la calidad grafica es muy baja. Una ventaja de este tipo de impresoras es su capacidad de imprimir varias copias simultneamente con papel carbon o tambien en papel continuo. Son muy ruidosas. Hoy en dia su uso ha quedado relegado en cajeros, TPV o para emisin de facturas con copia. Impresoras trmicas: Son similares a las de agujas. Se utiliza un papel especial termosensible que se ennegrece al aplicar calor. El cabezal est formado por una matriz de pequeas resistencias, que al calentarse forman sobre el papel los caracteres.


Impresoras de inyeccin de tinta: tienen unos dispositivos que emiten chorros de gotas de tinta ionizadas, que en su recorrido es desviado por unos electrodos. Los caracteres y figuras se forman al incrustarse las gotas debidamente en el papel . Cuando no se debe escribir, las gotas se desvan hacia un depsito de retorno. Las impresoras de inyeccin de tinta a color disponen de tres depsitos de tinta de distinto color, que al mezclarse producen


los colores deseados. Es sin duda la mas usada a nivel domstico. Buena calidad y poco ruidosas. Impresoras lser: La pgina a imprimir se transfiere al papel por contacto, desde un tambor que contiene una imagen impregnada en tner (polvo de carbn, como las fotocopiadoras). El tambor est recubierto de un material fotoconductor. La imagen se forma en el tambor haciendo incidir sobre l un rayo lser. Por ultimo un proceso de presin y calor transfiere la imagen al papel. Son de muy alta calidad, aunque su precio sigue siendo superior a las de tinta. d) Detector de caracteres magnetizables. Los caracteres magnetizables se utilizan en los talones y cheques bancarios y en las etiquetas de los medicamentos (caracteres con forma de barras verticales). En estos documentos se imprimen los caracteres que identifican el cheque o taln. La tinta utilizada es magnetizable y adems legible por el hombre. La lectora de caracteres magnticos contiene un dispositivo que es capaz de captar los caracteres impresos al ser pasado por encima de estos. e) Detector de marcas Los lectores pticos de marcas son sistemas que aceptan informacin escrita a mano y la transforman en datos binarios inteligibles por el computador. El usuario se limita a marcar con un lpiz ciertas zonas preestablecidas del documento correspondientes a opciones de determinadas preguntas. Estos documentos pueden ser ledos a gran velocidad. Es usado en los test, quinielas,...



f) Detector de barras impresas Son los lectores de cdigos de barras que se usan en grandes almacenes, supermercados... En el momento de fabricar un producto se imprime en su envoltorio una etiqueta con informacin sobre el mismo, segn un cdigo formado por un conjunto de barras separadas por zonas en blanco. La forma de codificar cada dgito decimal consiste en variar el grosor relativo de las barras negras y blancas adyacentes. El lector de cdigo de barras identifica segn el grosor de las barras el nmero correspondiente. Cada producto se marca con 13 dgitos en el orden y con el significado siguiente: 2 dgitos: cdigo del estado donde se fabric el producto (Espaa: 84). 5 dgitos: cdigo de la empresa fabricante. 5 dgitos: cdigo del producto. 1 dgito: de verificacin o autocomprobacin de error. g) Escner de imgenes Es un sistema para digitalizacin de documentos basado en la exploracin (scanning) de imgenes. El escner transforma la informacin contenida en una pgina en una seal elctrica que es transmitida a un computador o a una impresora. El sistema ilumina el documento y capta la luz reflejada, convirtindola en una seal que es transformada en informacin vlida para el computador.



h) Unidad de reconocimiento de la voz Los dispositivos de reconocimiento de la voz tratan de identificar fonemas o palabras que capta comparndolos con un vocabulario que tiene almacenado y que es capaz de reconocer. Si como resultado de la comparacin se identifica una palabra, se transmite al ordenador en forma del cdigo binario correspondiente a cada uno de los caracteres. i) Unidad sintetizadora de voz Son dispositivos que dan los resultados de un programa emitiendo sonidos similares al habla humana. Tienen memorizados cada uno de los fonemas o palabras que son capaces de emitir. Los datos recibidor por el ordenador en forma de cdigo binario son comparados con las palabras memorizadas, produciendo el sonido correspondiente al fonema o palabra correspondiente. j) Pantalla sensible al tacto Son pantallas que son capaces de detectar en qu zona se aplica una presin. La pantalla tiene una red de hilos conductores muy finos. Al presionar sobre ellos hace que entren en contacto determinados hilos. A travs de los hilos que han entrado en conexin se identifica la zona de la pantalla que ha sido presionada. La aplicacin que se est ejecutando en la CPU al obtener los datos de la zona de la pantalla que ha sido presionada acta de una forma u otra. Otras pantallas utilizan clulas fotoelctricas en vez de hilos conductores.



k) Ratn Es un dispositivo de entrada que sirve para introducir informacin grfica o seleccionar coordenadas de una pantalla. Suele disponer de uno o ms pulsadores con los que el usuario enva rdenes al computador relacionadas con el punto seleccionado en pantalla. Hay dos tipos de ratones:

Mecnicos: constituido por una bola que puede girar libremente y que al hacerlo mueve unos rodamientos. Este movimiento es transmitido al programa de gestin del ratn que determina la distancia, direccin y sentido del desplazamiento. Ya en desuso. Opticos: contiene un emisor de luz y un detector de luz reflejada. Los movimientos del ratn se miden por la intensidad de la luz reflejada en la superficie por la que se mueve el ratn (que posee una retcula). No poseen elementos mviles como los mecnicos y tiene mayor precisin. Los hay con cable conector e inalmbricos.

Otros ejemplos de perifricos : Terminal Punto de Venta (TPV) Lector de tarjetas Plotter



4.- Interfaces La interfaz de usuario es el medio con que el usuario puede comunicarse con una mquina, un equipo o una computadora, y comprende todos los puntos de contacto entre el usuario y el equipo, normalmente suelen ser fciles de entender y fciles de accionar.

Las interfaces bsicas de usuario son aquellas que incluyen cosas como mens, ventanas, teclado, ratn, los beeps y algunos otros sonidos que la computadora hace, en general, todos aquellos canales por los cuales se permite la comunicacin entre el ser humano y la computadora. La mejor interaccin humano-mquina a travs de una adecuada interfaz (Interfaz de Usuario), que le brinde tanto comodidad, como eficiencia.

El diseo de la interfaz es crtico para el manejo del equipo, hay algunas muy bien diseadas que incorporan controles intuitivos y de fcil manejo, en cambio existen otras que no se entienden bien y el usuario no acierta a manejarlas correctamente sin estudiar un manual o recibir formacin del experto.


El principal objetivo de una interfaz de usuario es que ste se pueda comunicar a travs de ella con algn tipo de dispositivo, conseguida esta comunicacin, el segundo objetivo que se debera perseguir es el de que dicha comunicacin se pueda desarrollar de la forma ms fcil y cmoda posible para el usuario, sin embargo, las interfaces no siempre son intuitivas tal como es el caso de las interfaces de lnea de rdenes (CLI), que se encuentran por ejemplo en algunos sistemas operativos como los NOS de los Routers o algunos shell de Unix, DOS, etc. Estas interfaces son las primeras que utilizaron los ordenadores y estn anticuadas, aunque los nostlgicos las siguen prefiriendo porque se saben de memoria los comandos. Tambin es importante reconocer las interfaces de lnea de rdenes, como el mejor medio para que el administrador del sistema pueda llevar a cabo tareas complejas, de ah que se sigan utilizando y todo sistema operativo disponga de un intrprete de comandos (shell en Unix, consola o smbolo del sistema en Windows) como parte fundamental de la interfaz del usuario. Piense en el ejemplo de crear un


usuario en un sistema: disponemos de un programa que activaremos con doble clic del ratn y rellenaremos una serie de datos en una ventana de dilogo. Mucho ms fcil que recordar el comando y las opciones para hacerlo verdad? Ahora imagine que es el administrador de un sistema que debe crear 200 usuarios. Supongo que no le es difcil imaginar lo engorroso de la operacin. Esto se soluciona creando lo que se llaman "scripts" o programitas que realizan tareas en un sistema operativo. Son ficheros BAT en Windows y shell scripts en Unix/Linux. Estos programitas utilizan el conjunto de comandos que ofrece el sistema. Adems, no todo se puede hacer a travs de la interfaz grfica, hay ciertas funciones para usuarios avanzados y administradores que slo es posible realizarlas mediante comandos.

4.1.Tipos de interfaces de usuario

Segn la forma de interactuar del usuario

Atendiendo a como el usuario puede interactuar con una interfaz, nos encontramos con varios tipos de interfaces de usuario:

Interfaces alfanumricas (intrpretes de mandatos) que solo presentan texto.

Interfaces grficas de usuario (GUI, graphics user interfaces), las que permiten comunicarse con el ordenador de una forma muy rpida e intuitiva representando grficamente los elementos de control y medida.

Interfaces tctiles, que representan grficamente un "panel de control" en una pantalla sensible que permite interaccionar con el dedo de forma similar a si se accionara un control fsico.

Segn su construccin

Pueden ser de hardware o de software:


Interfaces de hardware: Se trata de un conjunto de controles o dispositivos que permiten la interaccin hombre-mquina, de modo que


permiten introducir o leer datos del equipo, mediante pulsadores, reguladores e instrumentos.

Interfaces de software: Son programas o parte de ellos, que permiten expresar nuestros deseos al ordenador o visualizar su respuesta.

4.2. Funciones principales

Sus principales funciones son los siguientes:

Puesta en marcha y apagado. Control de las funciones manipulables del equipo. Manipulacin de archivos y directorios. Herramientas de desarrollo de aplicaciones. Comunicacin con otros sistemas. Informacin de estado. Configuracin de la propia interfaz y entorno. Intercambio de datos entre aplicaciones. Control de acceso.


Sistema de ayuda interactivo.


UNIDAD DIDACTICA 2: ESTRUCTURA FSICA DE UN ORDENADOR



INDICE:

1.- Componentes Hardware de un ordenador. 2.- Caja del Ordenador 3.- Placa Base 3.1 BIOS Acceder al programa de configuracin de la BIOS

Configuracin de la BIOS Standard CMOS Setup BIOS Features Setup Chipset Features Setup Power Management Setup PCI/PNP Configuration Setup Integrated Peripherals PC Health Status Actualizacin de la BIOS

3.2 Pila 3.3 Zcalo del Microprocesador. 3.4 Bus Interno de la placa base (FSB, Front Side Bus) 3.5 Chipset. 3.6 Alimentacin 3.7 Procesador 3.8 Memoria 3.9 Unidades de almacenamiento 3.10 Tarjetas y adaptadores

PCI AGP PCI Express

3.11 Puertos. Puerto Serie Puerto Paralelo. Puertos IEEE 1394 (FireWire) Puertos PS/2 Puerto para juegos Conectores de sonido Conector VGA Conector de Video Digital (DVI) Conector de red RJ45



1.- Componentes Hardware de un ordenador. Es evidente que, debido a la rapidsima evolucin del hardware y del propio software, los componentes de los ordenadores tambin evolucionan rpidamente. Cada vez son ms rpidos, tienen mayor capacidad de almacenamiento, son ms pequeos, etc. Veamos algunos componentes bsicos del hardware de un sistema informtico. Caja del ordenador. Dentro de ella se encuentran:

La Placa Base Tarjeta grfica Procesador Memoria RAM Unidades de Almacenamiento internas Tarjetas internas (sonido, red, MODEM, etc.) Monitor Perifricos de Entrada, de Salida y de E/S.

2 .- Caja del Ordenador. La caja del ordenador es una parte muy importante del mismo, dado que en ella se alojan la mayora de los dispositivos hardware del sistema informtico.



Por su forma externa podemos encontrar cajas de los tipos: RAC: Son cajas pequeas de formato horizontal, que se utilizan para montarse en RAC (estanteras informticas). Tienen el mismo tamao de un concentrador o hub. Barebones: Son cajas pequeas, que normalmente se utilizan para montar ordenadores que se van a situar en el saln, como si fueran un reproductor multimedia. Slim: Son cajas de formato horizontal y de muy baja altura. Sobremesa. Cajas de tamao medio, tanto en configuraciones horizontales como verticales. MiniTorre. Las ms usadas hoy en da, de formato vertical y con un buen tamao. Torre. Algo ms altas y anchas que las MiniTorre. Gran Torre. Cajas de gran tamao, mucho ms altas que las normales, dan muy buen resultado para montarlas como servidores. Caractersticas importantes de las cajas son: -El numero de bahas internas y externas que soporten. (Huecos tanto de 5,25 como de 3,5 pulgadas, donde se sitan los medios de almacenamiento). -La fuente de alimentacin. Normalmente viene montada en la misma caja, es importante tanto la potencia que suministre como el tipo de ventilador que use, si es redundante o no, etc. -El material del que esta hecho la caja. Una caja de aluminio, por ejemplo, consigue reducir la temperatura en el interior del ordenador bastante. -El espacio interior, que debe permitir que acciones como cambiar una tarjeta, la memoria, etc. se puedan desarrollar sin problemas. -El nmero de ventiladores que soporte el chasis. Hay cajas que admiten 1 slo ventilador interno, y hay cajas que ya vienen provistas de hasta 6 ventiladores, o con la instalacin de refrigeracin liquida desde fbrica.



3.- Placa Base La placa base del ordenador, tambin llamada placa madre (motherboard) es una de las piezas ms importantes del ordenador. Es donde estn situados los buses, y donde se conectan la CPU, la memoria central, los puertos, etc. No se le suele dar la importancia que merece, y es posiblemente el componente que ms puede afectar al rendimiento general del sistema.

Podemos encontrar placas madre de distintos tamaos (grande, medio, pequeo) pero no suelen presentar problemas para poder montarse en ningn tipo de caja. Vamos a comentar los principales componentes de una placa madre:

BIOS Pila Zcalo del Procesador. Bus Interno de la placa base (FSB, Front Side Bus). Chipset. Alimentacin. Procesador. Memoria. Unidades de almacenamiento. Tarjetas y adaptadores. Puertos.



3.1 BIOS. La BIOS (Basic Input Output System, Sistema Bsico de Entrada y Salida) es una especie de programa grabado en un chip de la placa base que el ordenador ejecuta nada ms encenderse para dar paso despus a la carga del sistema operativo. Pero para poder lograr cargar con xito el sistema operativo, antes ha de conocer la cantidad de RAM instalada, los discos duros conectados,... para lo cual la BIOS chequea el sistema y localiza estos componentes.

Al encender la computadora, el BIOS se carga automticamente en la memoria principal y se ejecuta desde ah por el procesador (aunque en algunos casos el procesador ejecute el BIOS leyndolo directamente desde la ROM que lo contiene), cuando realiza una rutina de verificacin e inicializacin de los componentes presentes en la computadora, a travs de un proceso denominado POST (Power On Self Test). Si el POST detecta algn error, nos avisar del mismo normalmente con una serie de pitidos del altavoz y detendr la maquina. Si no se produce ningn error, el POST busca el cdigo de inicio del sistema operativo (bootstrap) en algunos de los dispositivos de memoria secundaria presentes, lo carga en memoria y transfiere el control de la computadora a ste. La BIOS debe ser modificada para indicar correctamente qu disco duro


tenemos, establecer la hora del sistema,... A tal efecto, incorpora una memoria


conocida como CMOS que almacena todos los datos necesarios para el arranque del ordenador. Esta memoria se encuentra continuamente alimentada gracias a una pila que incorpora la placa base, ya que si la CMOS se borrara cada vez que apagsemos el ordenador, tendramos que estar continuamente reconfigurando la BIOS.

Acceder al programa de configuracin de la BIOS. Para acceder l normalmente bastar pulsar la tecla Supr mientras el ordenador est realizando el POST y sale un mensaje similar a Press del to enter setup. En algunos modelos, es posible sea una tecla o combinacin de teclas diferentes, como por ejemplo F1, Esc, Control+F1, etc.

Configuracin de la BIOS Existen varios tipos de BIOS (Award, Phoenix, Ami, WinBIOS,...), siendo la ms popular y en la que estn basado estos apuntes la BIOS Award. En ella, accedemos a un men en modo texto en el cual las distintas opciones se encuentran clasificadas por categoras (configuracin bsica, avanzada,...). No se debe cambiar nada si no se est totalmente seguro de para que sirve esa opcin, ya que una mala configuracin de la BIOS puede afectar gravemente al rendimiento y la estabilidad del sistema operativo e incluso impedir su arranque. Las opciones ms comunes (aunque pueden tener un nombre ligeramente diferente segn nuestra placa base) son:

Standard CMOS Setup Dentro de este apartado podremos establecer la fecha y la hora del sistema, configurar nuestros discos duros y establecer la disquetera que tenemos.


Cambiar la hora del sistema o configurar nuestra disquetera no tiene complicacin alguna.


Sin embargo, la parte ms interesante est en el apartado Hard Disk, en el cual se configuran los discos duros. Si no estamos seguros de qu disco duro tenemos y dnde est conectado, es recomendable dejar todos los valores del campo TYPE en Auto para que sea la BIOS la que configure nuestros dispositivos automticamente. Sin embargo, si estamos seguros de que en cierto canal IDE no hay ningn disco duro conectado, si ponemos el campo TYPE en None aceleraremos ligeramente el inicio del sistema, ya que la BIOS no tendr que buscar ningn dispositivo en ese bus y asumir directamente que no hay ninguno conectado. Si queremos ir un poco mas all y evitar en cada encendido del ordenador se tengan que detectar los discos duros, podremos hacer uso de la utilidad IDE HDD Auto Detection que incorporan la mayora de las BIOS actuales y que se encarga de detectar y configurar automticamente los discos duros que detecte. BIOS Features Setup En este apartado se puede configurar el modo en que la BIOS realiza ciertas operaciones. Las opciones ms interesantes son: CPU Internal Cache: Es altamente recomendable que activemos (la marquemos como Enabled) esta opcin, ya que en caso contrario estaremos deshabilitando la cach interna del procesador y el rendimiento del sistema se ver muy perjudicado. External Cache: Esta opcin tambin debe estar activada para poder hacer uso de la cach externa o cach L2. Quick Power On Self Test: Activando esta opcin aceleraremos el POST y ganaremos unos segundos en el arranque del sistema. Generalmente, no existe ningn problema por tenerla activada.


Boot Sequence: Mediante esta opcin estableceremos el orden en el que el ordenador intentar cargar un sistema operativo desde las distintas unidades. En algunas ocasiones, esta opcin viene desglosada en tres


opciones diferentes: First Boot Device, Second Boot Device y Third Boot Device. Security Option: Esta opcin nos permitir indicarle a la BIOS si queremos establecer una contrasea cada vez que se encienda el equipo (opcin System), al entrar en la BIOS (opcin Setup o BIOS) o nunca (opcin Disabled). Chipset Features Setup Esta parte de la BIOS es recomendable no modificarla demasiado, puesto que afecta a partes crticas del sistema como el procesador, la RAM, los buses AGP, PCI, etc. Entre sus opciones nos permite habilitar los puertos USB, habilitar el soporte para teclado USB, el tipo de bus AGP, Estos elementos no deben modificarse, ya que normalmente vienen configurado por defecto para un funcionamiento correcto. Sin embargo, las ltimas placas bases permiten ajustar la frecuencia del procesador mediante la BIOS en vez de usando los tpicos jumpers. Normalmente dicha configuracin se encuentra en este apartado de la BIOS, por lo que a muchos overclockers (personas que intentan hacer que su procesador vaya ms rpido que lo establecido de fbrica) les interesarn las opciones que ste apartado puede ofrecer. Entre ellas destacan la posibilidad de cambiar el FSB de la placa base o el multiplicador del procesador. Power Management Setup En este apartado se configuran las opciones de ahorro de energa del ordenador. Sus opciones principales son:


Power Management: En este apartado activaremos o desactivaremos la funcin de ahorro de energa. Adems, podremos habilitar distintas configuraciones predeterminadas para un ahorro mximo, mnimo,


PM control by APM: Esta opcin deber estar activada para que Windows y todos los sistemas operativos compatibles con la gestin de energa APM (Advanced Power Management) sean capaces de apagar o suspender el equipo. Video Off Method: Aqu estableceremos el modo en el que el sistema de vdeo ahorrar energa. La opcin ms recomendable es DPMS, pero no todos los monitores y tarjetas grficas son compatibles con esta funcin. PM Timers: En esta seccin estableceremos el tiempo que tardar nuestro sistema en apagar los distintos componentes. PM Events: Aqu estableceremos los eventos que se han de controlar para el apagado del equipo. CPU Fan Off in Suspend: Determina si el ventilador del procesador se apaga en caso del que el sistema entre en estado de ahorro de energa. MODEM/LAN Wake Up: Determina si un modem o una tarjeta de red puede hacer que se encienda el ordenador. PCI/PNP Configuration Setup: En este apartado no hay prcticamente nada que modificar, puesto que los sistemas operativos actuales controlan ellos mismos las interrupciones y el sistema PnP (Plug and Play, enchufar y usar) y no basan sus rutinas en la BIOS. Integrated Peripherals Desde aqu podremos modificar varias opciones de los distintos dispositivos que integra la placaba base: tarjetas de sonido, controladoras IDE, puertos COM,


La opcin ms destacable de este apartado es la que hace mencin al tipo de puerto LPT (paralelo) que usaremos. Segn el dispositivo que le vayamos a conectar, tendremos que utilizar las funciones ECP o EPP. Para saber cul debemos utilizar, tendremos que leer el manual del dispositivo que vayamos a conectar.


Desde aqu tambin podemos activar o desactivar la tarjeta de sonido interna, el MODEM interno, etc. PC Health Status En este apartado no suele haber ninguna opcin que configurar, sin embargo si podremos monitorizar la temperatura del procesador, la velocidad de los ventiladores, el voltaje de la placa base,

Actualizacin de la BIOS

Actualmente, la BIOS se encuentra en un chip Flash-ROM, de lectura preferente, que permite que su contenido sea modificado. Gracias a esto, los fabricantes pueden sacar nuevas versiones de la BIOS para incorporar nuevas funciones, corregir fallos u optimizar funciones. Actualizar la BIOS no es un proceso complicado, basta con bajarse el archivo adecuado para la placa base (OJO: el modelo debe coincidir, no es recomendable usar uno parecido. En caso de usar uno que no sea correcto, se corre el riesgo de inutilizar la placa base). Sin embargo, a pesar de la facilidad, es un proceso peligroso que puede dejar una placa inservible si no se completa correctamente (debido a un corte de luz, a un reinicio intencionado mientras se actualizaba,...). Para actualizar la BIOS, basta con ir a la pgina del fabricante de la placa base, buscar nuestro modelo y descargarnos la ltima versin de la BIOS disponible. Realizar este proceso slo es recomendable en caso de que necesitemos alguna nueva funcionalidad que incorporen la nueva BIOS. Si todo funciona correctamente, no hay motivo por el que actualizar la BIOS.



3.2.- PILA Dado que parte de la BIOS se encuentra almacenada en una memoria de tipo CMOS, que es voltil, es necesario que la placa madre cuente con una pequea batera que suministre corriente a dicha CMOS an cuando el ordenador se encuentre apagado. Esta batera suministra energa a la CMOS y se carga de corriente cuando el equipo se encuentra encendido. Si dicha batera deja de funcionar (normalmente por que se ha llevado demasiado tiempo apagada) la CMOS se borra, lo que suele producir que cada vez que se encienda el ordenador haya que introducir la hora, fecha, nmero de discos duros que tenemos, secuencia de arranque, etc. Las contraseas que se introducen en el SETUP para protegerlo, se encuentran almacenadas en esta memoria CMOS, de modo que si necesitamos desactivar dichas contraseas, basta con retirar la pila de la placa base y esperar algunos minutos hasta que se borre la BIOS. De todos modos, la mayora de las placas base incorporan un jumper que se encarga de borrar la memoria CMOS, sin necesidad de retirar la pila.

3.3 ZCALO DEL MICROPROCESADOR. Las placas bases contienen al menos un zcalo (socket) donde se inserta el microprocesador (CPU). En general, cada familia de microprocesador requiere un tipo distinto de zcalo, ya que existen diferencias en el nmero de pines, su disposicin geomtrica y la interconexin requerida con los componentes de la placa base. Por tanto, no es posible conectar un microprocesador a una placa base con un zcalo no diseado para l.


Como los dos tipos principales, podemos hablar de los zcalos ZIF (Zero Insertion Force) y los de tipo SLOT. Los zcalos de tipo ZIF son una matriz de pequeos orificios donde entran las patillas del microprocesador. Para evitar


que estas patillas se estropeen, estos zcalos cuentan con una palanquita que permite introducir y sacar los micros sin esfuerzo. En el caso de los zcalos de tipo SLOT, la insercin del microprocesador se hace por simple presin, ya que el sistema de anclaje es bastante ms robusto que en los ZIF. El hecho del tipo de zcalo que incluya la placa madre es fundamental a la hora de adquirir un sistema informtico, dado que nos limitar el tipo de microprocesadores que podemos instalar. De hecho, el cambio ms traumtico que experimenta la industria informtica, se da cada vez que un fabricante (Intel o AMD) deciden cambiar el tipo de sockets que utilizan, por que dejan obsoletos gran cantidad de equipos. Normalmente, sobre el zcalo se inserta el microprocesador, y sobre este se monta un sistema de disipador y ventilador para rebajar la temperatura del microprocesador, que puede llegar a ser muy elevada. Hay que tener un cuidado extremo al montar un microprocesador en el zcalo, ya que si se hace mal es probable que rompamos algunos de los pines del mismo, avera que es prcticamente imposible de reparar en los zcalos del tipo ZIF. Normalmente encontraremos unas muescas que harn imposible el montaje si los insertamos de forma errnea.


Procesadores para sockets ZIF


Sockets SLOT para Procesadores Veamos ahora una relacin de los distintos tipos de sockets que se han usado y se usan en la Informtica en entornos PC. Nombre Interface Descripcin Socket 1 169-pin Usado para los chips 80486, operaba a 5 voltios. Socket 2 238-pin 80486 y Overdrive, tambin a 5 V. Socket 3 237-pin Operaba a 5 y 3.3 V, y soportaba 80486. Socket 4 273-pin Usado por los primeros Pentium. Operaba a 5 V.

Socket 5 320-pin Pentium desde 75 MHz a 133 MHz. Operaba a 3.3

V.

Socket 6 235-pin Dado que las ventas de Pentium no despegaban, volvieron a sacar un socket para 80486 a 3.3 V.

Socket 7 321-pin Se usaba con el Pentium MMX.

Socket 8 387-pin Se usaba con el Pentium Pro.

Slot 1 242 conectores. Se usa con los Pentium II, Pentium III y Celaron. Es

de tipo SLOT y dentro del encapsulado convivian el procesador y dos chips de 512 KB de memoria cach L1.

Slot 2 330 conectores. Pentium II, III y Xeon. Aumentaba la memoria L1 hasta 2 MB.



Slot A 242 conectores. Se usa para microprocesadores AMD,

principalmente con el Athlon. Socket 370 370-pin Reemplaza al Slot 1 a partir de 1999. Se usa para

Pentium III en las variantes conocidas como FC-PGA.

Socket A 462-pin Usado por los micros AMD. Permite un gran tamao de cach L2.

Socket 423 423-pin Se usa con los Pentium 4, permite usar FSB de alta velocidad e incluye un disipador de calor.

Socket 603 603-pin Se usa para los Pentium 4 Xeon, permite cach de nivel L3 y esta diseada especialmente para usarse en entornos con varios procesadores.

Socket 478 478-pin Se usa con los Pentium 4 Northwood, construidos con tecnologa de 0,13 micras. Se reduce notablemente el tamao tanto del socket como del micro.

Socket 754 754-pin Usado por los AMD Athlon de 64 bits.

Socket 939 939-pin Apareci hace poco, y es usado por todas las versiones de AMD Athlon 64 actualmente.

LGA775/Socket T 775-pin Land Grid Array 775: Se dejan de usar los pines que se utilizaban en el socket, y en su lugar se usan puntitos. Es el nuevo sistema de conexin de micros que usa Intel y es totalmente incompatible con los medios anteriores.



3.4 BUS INTERNO DE LA PLACA BASE (FSB, FRONT SIDE BUS). Cuando estudiamos los buses en temas anteriores, vimos que son caminos por los que circulan los datos, direcciones y seales de control entre los distintos dispositivos que forman nuestro ordenador. El Front Side Bus (Bus de la parte delantera) es el bus de datos, tambin conocido como bus del sistema y comunica la CPU con la memoria interna. Tambin es el encargado de transmitir los datos de los puertos PCI, del puerto AGP y de los niveles inferiores de cach de la CPU (L1). Tambin existe un Back Side Bus que se encarga de conectar los niveles de cach superiores (L2 y L3). En general, cuanto ms elevada sea la frecuencia a la que trabaja el FSB, ms rpido circularan los datos entre estos dispositivos, y por lo tanto, ms rpido ser nuestro sistema informtico. Actualmente, las frecuencias ms habituales son de 333, 400, 533 y 800 MHz. La frecuencia a la que el microprocesador (CPU) trabaja, se determina aplicando un multiplicador a la frecuencia del FSB. Por ejemplo, un procesador corriendo a 550 MHz podra estar usando un FSB a 100 MHz. Esto significa que se aplica un multiplicador de 5.5, es decir, el microprocesador trabaja 5.5 veces ms rpido que el FSB. Cambiando la frecuencia del FSB o el multiplicador usado, podemos cambiar la velocidad a la que trabaja el microprocesador.


Dado que el FSB conecta entre otras cosas la CPU y la memoria central, la frecuencia que establezcamos para este bus, ser tambin la frecuencia a la que trabaje la memoria. Asi, encontraremos memorias que estn preparadas para trabajar a 266, 333, 400 MHz, etc. De todos modos, hay diversos chipsets, que permiten que la memoria trabaje por ejemplo a 5/4 del FSB. Como siempre en electrnica, hay pocas limitaciones que no hayan sido forzadas por los fabricantes.


Esquema grafico de un chipset y el FSB Veamos algunos ejemplos de frecuencias del FSB y anchos de banda: Procesador Frecuencia del FSB Ancho de Banda terico Pentium II 66/100 MHz 533/800 MB/s Pentium III 100/133 MHz 800/1066 MB/s Pentium 4 100/133/200/266 MHz 3200/4266/6400/8533MB/sPentium M 100/133/166 MHz 3200/4266/5333 MB/s Athlon 100/133 MHz 1600/2133 MB/s Athlon XP 133/166/200 MHz 2133/2666/3200 MB/s Athlon 64/FX/Opteron 600/800/1000 MHz 4800/6400/8000 MB/s PowerPC 970 900/1000/1250 MHz 7200/8000/10000 MB/s


FSB


** Los Pentium IV y Pentium M (Movile) usan un FSB que transfiere datos 4 veces en cada ciclo de reloj (quad channel). Los Athlon y Ahtlon XP usan un FSB que transfiere datos 2 veces en cada ciclo de reloj (double channel o double data rate) Los Athlon 64, FX y Opteron, no usan realmente el FSB, ya que tienen sus propios buses para comunicarse. 3.5 CHIPSET. Un chipset es un grupo de circuitos integrados (chips) que estn diseados para trabajar juntos, y que suelen considerarse un nico elemento, asi cuando hablamos del chipset de una placa base, nos referimos a los chips que integra. Sus funciones varan de placa a placa, pero incluyen actividades como trasferencias, sonido, red, video, puertos, etc. el chipset en una placa base se divide en dos chips principales, el puente norte (northbridge) y el puente sur (southbridge). Se llaman asi, por que una placa base normalmente se divide en dos partes, norte y sur, estando en la parte norte la CPU, memoria, PCI, AGP, cachs, etc., lo que podramos denominar el corazn de la placa. Todos los dems elementos menos importantes se sitan en la parte sur.


FSB

Chip Norte Northbridge

Chip Sur Southbridge


Es habitual que el fabricante del chipset no sea el fabricante de la placa madre, por lo que veremos chipsets construidos por VIA, Intel, Nvidia, Ali, Sis, etc. montados en placas de otros fabricantes. De hecho, dos placas madres de dos fabricantes distintos, si tienen el mismo chipset, sern prcticamente idnticas. De todo lo que hemos comentado, se deduce que el chipset es el elemento ms importante de la placa madre, y el que tiene que ser tenido ms en cuenta a la hora de montar una u otra placa. 3.6 ALIMENTACIN. La placa madre necesita energa elctrica para funcionar, y reparte dicha corriente entre las tarjetas instaladas en el sistema, el microprocesador, la memoria, etc. Esta energa elctrica es proporcionada por la fuente de alimentacin, y se hace llegar a la placa madre mediante unos conectores especiales. Hay diversos tipos de conectores, y puede darse el caso de que una fuente de alimentacin sea incompatible con la placa madre por que ambos usen distintos tipos de conexiones. Principalmente nos encontraremos con fuentes de alimentacin antiguas, fuentes de alimentacin ATX, y fuentes de alimentacin para Pentium IV. Cada una de ellas utiliza conectores de alimentacin ligeramente distintos. La placa madre tambin incluye tcnicas avanzadas para la administracin de la energa, que permite que se vayan apagando los distintos dispositivos cuando no se usan, para ahorrar energa. Antiguamente se usaba APM (Advanced Power Management) para realizar estas funciones, el problema principal de este sistema era el que daba todo el control a la BIOS, lo que hacia imposible que el Sistema Operativo controlar las operaciones.


Hoy en da se usa ACPI (Advanced Configuration and Power Interface), que permite que el Sistema Operativo controle totalmente todas las operaciones de ahorro de energa. Con ACPI ya no es solo posible apagar un sistema informtico, sino tambin suspenderlo. Esto permite que el equipo deje de consumir corriente elctrica, pero que al encenderlo de nuevo se siga trabajando por donde se suspendi, sin necesidad de cargar todo el sistema


operativo y los programas de nuevo. Adems, es posible despertar el equipo de su estado suspendido mediante llamadas por MODEM, red, etc.

3.7 PROCESADOR. La velocidad de un micro se mide en mega hertzios (MHz) o giga hertzios (1 GHz = 1.000 MHz), aunque esto es slo una medida de la fuerza bruta del micro; un micro simple a 1 GHz puede ser mucho ms rpido que otro que vaya a 1,5 GHz o incluso a 2 GHz. Imaginemos que el micro a 1 GHz realiza un milln de instrucciones por segundo, pero que en cada instruccin se ejecutan 64 bits de datos, por el contrario, en el micro a 2 GHz por cada instruccin solo se ejecutan 32 bits de datos. Por ejemplo, un Pentium Movile a 1,6 GHz es bastante ms rpido que un Pentium IV a 2 GHz. Debido a la extrema dificultad de fabricar componentes electrnicos que funcionen a las inmensas velocidades de MHz habituales hoy en da, todos los micros modernos tienen 2 velocidades: Velocidad interna: la velocidad a la que funciona el micro internamente (200, 333, 450... MHz).


Velocidad externa o del bus: o tambin "velocidad del FSB"; la velocidad a la que se comunican el micro y la placa base, para poder abaratar el precio de sta y de los componentes.


La cifra por la que se multiplica la velocidad externa o de la placa para dar la interna o del micro es el multiplicador; por ejemplo, un Pentium III a 450 MHz utiliza una velocidad de bus de 100 MHz y un multiplicador 4,5x. En un micro podemos diferenciar diversas partes: El encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio en s, para darle consistencia, impedir su deterioro (por ejemplo por oxidacin con el aire) y permitir el enlace con los conectores externos que lo acoplarn a su zcalo o a la placa base. La memoria cach: una memoria ultrarrpida que emplea el micro para tener a mano ciertos datos que previsiblemente sern utilizados en las siguientes operaciones sin tener que acudir a la memoria RAM, reduciendo el tiempo de espera. Todos los micros "compatibles PC" desde el 486 poseen al menos la llamada cach interna de primer nivel o L1; es decir, la que est ms cerca del micro, tanto que est encapsulada junto a l. Los micros ms modernos incluyen tambin en su interior otro nivel de cach, ms grande aunque algo menos rpida, la cach de segundo nivel o L2. Incluso hay micros que utilizan un tercer nivel de cach, la L3. El coprocesador matemtico: o, ms correctamente, la FPU (Floating Point Unit, Unidad de coma Flotante). Parte del micro especializada en esa clase de clculos matemticos; antiguamente estaba en el exterior del micro, en otro chip. En este grfico podemos ver una relacin de microprocesadores, con el nmero de transistores que integran, y otros datos interesantes.



3.8 MEMORIA. En la placa madre encontraremos diversos tipos de memoria, la EPROM donde se almacena la parte fija de la BIOS, la CMOS donde almacenamos la parte que se actualiza habitualmente, diversas memorias ROM que se integran en el chipset, y la memoria de la que vamos a hablar, la memoria RAM o memoria central o memoria interna. En la placa madre encontraremos unos zcalos (2, 3, 4, 5, etc.) donde podemos pinchar los mdulos de RAM. Los chips de RAM estn montados sobre un mdulo, que es el que lleva los conectores que entran en el zcalo. Podemos encontrar mdulos, y por lo tanto zocalos, de los siguientes tipos: Single in-line Pin Package (SIP) Dual in-line Package (DIP) Single in-line memory module (SIMM)

o De 30 pines. o De 72 pines (especial para Pentium).

Dual in-line memory module (DIMM) o De 72 pines usado para SO DIMM (memoria para porttiles). o De 144 pines usado para SO DIMM (memoria para porttiles). o De 168 pines SDRAM (memoria para PCs antiguos) o De 184 pines DDR SDRAM (memoria DDR, Double Date Rate) o De 240 pines DDR2 SDRAM (memoria DDR2, Double Date Rate

2) RamBus in-line memory module (RIMM)

o Small outline RIMM (SO-RIMM) Tarjetas PCMC. (Usadas para porttiles, con instalacin externa)

Tambin podemos clasificar la memoria segn la tecnologa utilizada en la fabricacin de los chips:


DRAM La memoria normal y corriente, como se usaba antiguamente, sin ninguna mejora.


FPM (Fast Page Mode). La memoria se puede leer por filas completas, lo que la hace ms rpida que la DRAM normal.

EDO (Extended Data Out). Se acortan los tiempos entre la salida de un dato y la entrada de otro, era un 5% ms rpida que la FPM.

BEDO (Bursa EDO). Poda acceder a 4 posiciones de memoria en una sola lectura, pero solo bajos determinadas condiciones.

SDRAM (Synchronous Dynamic RAM). Utiliza un reloj para marcar sincrnicamente la frecuencia de lectura escritura. Normalmente este reloj va sincronizado con el de la CPU, por lo que son memorias muy rpidas. En este tipo de memoria se habla de lafrecuencia a la que trabaja, encontrando memorias a 100 MHz, 133 MHz, etc.

DDR (Double Data Rate SDRAM). Duplica el ancho de banda de la SDRAM, dado que puede realizar dos transferencias de datos por cada ciclo de reloj. Asi un mdulo de DDR a 333 MHz realmente trabaja a 166 MHz.

DDR2 (Double Data Rate SDRAM 2). Son una mejora de las DDR, que permiten que en cada ciclo de reloj se realicen cuatro transferencias.

DRDRAM (Direct Rambus DRAM). Similar a las DDR, pero an ms rpidas,consiguiendo velocidades parecidas a las de DDR2 tericamente. Su problema fue su formato propietario y su alto precio.

Distintos tipos de mdulos de memoria



3.9 UNIDADES DE ALMACENAMIENTO. La placa madre dispone de los conectores donde almacenar las unidades de almacenamiento. Estos conectores pueden ser IDE, SCSI, Serial ATA, etc. Todos estos interfaces se han visto en temas anteriores. 3.10 TARJETAS Y ADAPTADORES. Las tarjetas internas en el ordenador, se pueden instalar en los buses PCI, AGP, y PCI Express, principalmente. PCI. La interconexin de componentes perifricos [Peripheral Component Interconnect (PCI)] es un bus de computadora estndar para conectar dispositivos perif

temario completo de fundamentos de hardware

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