Arquitectura de un sistema microinformático En 1944, John von Neumann describio en su famoso modelo un computador con programa almacenado en memoria eléctrica. Este modelo se utilizó en la construcción de l EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) en 1952 y es la que se utiliza en la mayoría de los ordenadores actuales. El programa almacenado es un concepto teórico muy importante que fue establecido por von Neumann en un borrador sobre el diseño de la EDVAC. A diferencia de los primeros computadores, von Neumann proponía que tanto el programa como sus datos fueran almacenados en la memoria del computador. Esto no solo significaba la labor de programación al no tener que llevar a cabo el reescribir, reestructurar y/o rediseñar el dispositivo sino que además, libraba y generalizaba el diseño del hardware para hacerlo independiente de cualquier problema y enfocado al control y ejecución del programa. Arquitectura de un sistema microinformático 2 El concepto de von Neumann fue tan importante y decisivo que dio lugar a la arquitectura de von Neumann. Según esta arquitectura está formada por: ◦ Una Unidad Aritmético-Lógica (ALU): realiza cálculos, comparaciones y toma decisiones lógicas (determina si una afirmación es cierta o falsa mediante las reglas del Álgebra de Boole). ◦ Una Unidad de Control (UC): interpreta cada una de las instrucciones del programa en lenguaje máquina y, de acuerdo con su microprogramación, genera las señales lógicas para que se realicen las modificaciones sobre los registros y/o las posiciones de la memoria principal correspondiente a dicha instrucción de la máquina. ◦ La memoria: está formada por los elementos que permiten almacenar y recuperar la información y una serie de Registros donde se almacena información temporalmente. ◦ Los sistemas de Entradas / Salidas: permiten la comunicación con los periféricos. Arquitectura de un sistema microinformático 3 MEMORIA SECUNDARIA Datos e instrucciones ENTRADA MEMORIA PRINCIPAL (Datos e instrucciones) Instrucciones UNIDAD DE CONTROL (UC) Datos UNIDAD ARITMÉTICA LÓGICA (ALU) SALIDA Resultados o datos de salida PROCESADOR CENTRAL (CPU) Arquitectura de un sistema microinformático 4 No es más que un circuito secuencial que interpreta y ejecuta instrucciones. La CPU se compone de los dos primeros elementos del computador (la UC y la ALU) y de los registros. Habitualmente, la CPU es un microprocesador fabricado en un chip (un chip es un trozo de silicio que contienen millones de componentes electrónicos). Un chip es un único trozo de silicio que contiene millones de componentes electrónicos Arquitectura de un sistema microinformático 5 La memoria interna Arquitectura de un sistema microinformático 6 memoria principal o RAM (Random Access Memory, memoria de acceso aleatorio) es donde el ordenador guarda los datos que está utilizando en el momento actual, con el equipo encendido y operativo. Su capacidad de almacenamiento se mide en megabytes (MB) y múltiplos, siendo valores habituales hoy día: 512 MB, 1.024 MB, 2 GB o 4GB. La Arquitectura de un sistema microinformático 7 En la actualidad, los ordenadores tienen memoria RAM en muchos componentes internos. Por ejemplo, en el procesador (memoria caché, registros), en los lectores ópticos (buffer o caché), en el disco duro o en las tarjetas gráficas (memoria de vídeo o gráfica) aunque, cuando se habla de memoria RAM, se está hablando principalmente de los módulos de memoria que se inserta en la placa base. Arquitectura de un sistema microinformático 8 Modulo DIMM Chips de memoria Muesca de posición Etiqueta descriptiva Arquitectura de un sistema microinformático 9 Tiempo o velocidad de acceso. Cuanto menor tiempo de acceso tenga la memoria más rápida será. Por ejemplo, una memoria DDR3-1600 puede tener una velocidad de acceso de 5 nanosegundos. Velocidad de reloj. Las memorias DDR, DDR2 y DDR3 se suelen clasificar atendiendo a dos criterios: según la velocidad del reloj del bus (DDR3-1600, DDR3-1333, DDR3-106, etc.) o por su ancho de banda teórico (PC3-12800, PC3-10600, PC3-8500, etc.). Normalmente , se suelen comercializar atendiendo a la velocidad de reloj. El ancho de banda teórico es la máxima capacidad de transferencia del bus. Voltaje. El voltaje viene determinado por el tipo de memoria y tecnología. Un voltaje más alto supone mayor consumo y temperatura, aunque a veces mejora el rendimiento por lo que suele elevarse mediante overclocking. Tecnología soportadas. Con el uso de técnicas como Single Memory Channel (un solo canal de intercambio de información entre módulos de memoria y bus) o Dual Memory Channel (dos canales simultáneos diferenciados de intercambio), la CPU funciona con dos canales independientes y simultáneos, con lo que las cifras de ancho de banda efectivo se disparan. Arquitectura de un sistema microinformático 10 A diferencia de la memoria secundaria, la memoria RAM es volátil, ya que se borra la información que contiene al apagar el ordenador y es mucho más rápida. Procurar colocar en los equipos el mismo tipo de memoria RAM. En el caso de que se coloquen diferentes tipos de memoria con distintas velocidades funcionarán todas a la velocidad de la más lenta. Las memorias DDR3 reducen el consumo eléctrico en un 30% debido a que el voltaje que necesitan es mucho menor (1,5V) frente a las memorias DDR2 (1,8V) o DDR (2,5V). Su conexión se realiza por medio de una serie de pines en uno de los lados del circuito impreso que permite, además, su instalación en el zócalo apropiado de la placa base para que esté bien alimentado y comunicado con los circuitos eléctricos de los controladores de memoria de la placa. Arquitectura de un sistema microinformático 11 Zócalos DIMM Zócalos y módulos de memoria. Arquitectura de un sistema microinformático 12 Módulos SIMM. Actualmente, está obsoleto. Dispone de 30 ó 72 contactos en ambas caras interconectados. Fueron muy populares desde principios de los años 80 hasta finales de los 90. Módulos DIMM-DDR. Los hay de cuatro tipos que contienen el tipo de memoria correspondiente: ◦ DIMM-SDR. Actualmente, está obsoleto. Dispone de 168 pines y utiliza memoria SDRAM (este tipo de memorias están sincronizadas con el bus del sistema de tal manera que las hace más precisas y más simples). ◦ DIMM-DDR. Este tipo de memoria comienza a quedarse obsoleto. Dispone de 184 pines. ◦ DIMM-DDR2. Dispone de 240 pines. Los módulos DIMM-DDR2 no son compatibles con los DIMM-DDR dada la diferencia de pines. ◦ DIMM-DDR3. Aunque dispone también de 240 pines como el anterior, no son compatibles entre sí al tener la muesca de posicionamiento en un lugar diferente. Las memorias DDR3 en prestaciones son superiores a la DDR2 porque mejoran la velocidad de transferencia, aunque también aumenta el tiempo de latencia. Arquitectura de un sistema microinformático 13 Módulos GDDR. Son módulos específicos para tarjetas de vídeo que contienen memoria GDDR. Módulos SO-DIMM. Son módulos específicamente diseñados para portátiles lo cual hace que sea una versión reducida de los módulos DIMM. Disponen de 100, 144 y 200 contactos y las características en voltaje y prestaciones de la memoria son las mismas que las de un equipo convencional. También existen un formato más pequeño, pero menos utilizado, que es el Micro-DIMM. Los módulos de memoria DDR, DDR2 y DDR3 no son compatibles entre sí. Físicamente, es imposible colocar un módulo en un banco que no sea de su tipo porque la muesca de posicionamiento evita su inserción. Arquitectura de un sistema microinformático 14 Memoria SDR Módulo DIMM de memoria SDRAM Memoria DDR3 Memoria DDR2 Memoria DDR Arquitectura de un sistema microinformático 15 1. 2. 3. Es aconsejable seguir estos pasos para instalar correctamente el módulo de memoria en su correspondiente zócalo DIMM y no dañar ningunos de los pines de conexión. Tanto el módulo como el zócalo, según el tipo de memoria y patillaje SDR-168 pines, DDR-184 pines, DDR2 y DDR3-240 pines, tienen que coincidir perfectamente con cada hembra-macho/zócalo-módulo y no se puede desviar en absoluto, para ello, seguir los siguientes pasos de instalación: Coger el módulo por el extremo, nunca por los pines. Guiarse por la muesca de posición que lleva el modulo y tantear suavemente sin aún forzarla a insertarla. Cuando sepamos que es la posición correcta hay que insertarla con las dos manos colocadas en cada extremo del modulo y oprimir hasta escuchar el click de los enganches del módulo. Arquitectura de un sistema microinformático 16 Dentro de las memorias internas merece también ser nombrada la memoria de vídeo o gráfica. La memoria de vídeo es aquella memoria empleada por el controlador de la tarjeta gráfica para poder manejar toda la información visual que le manda la CPU del sistema. Hace unos años las tarjetas de vídeo se basaban en el empleo DDR. Actualmente, los fabricantes se han decantado por otros tipos de memoria más eficiente, como DDR2 y DDR3, que son memorias RAM convencionales y, otras memorias específicas de vídeo, como son GDDR3, GDDR4 y GDDR5 (GDDR, Graphics Double Data Rate). Este último tipo de memoria, aunque es muy parecido a las memorias DDR2 y DDR3, tienen algunas características que las hacen más apropiadas para las tarjetas de vídeo. Arquitectura de un sistema microinformático 17 Arquitectura de un sistema microinformático 18