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FHW UD2 Sistemas informáticos. Estructura física

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Sistemas Informáticos.
Estructura Física
Unidad Didáctica 2
Javier G. Pisano jgonzalezp22@educantabria.es
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Objetivos
• Analizar los dispositivos internos que forman la
estructura física de un sistema informático.
• Identificar los componentes hardware de cara
a su estructura física
• Conocer las características principales de cada
uno de los componentes hardware
• Elegir y comparar los componentes hardware
de cara a los requisitos del cliente.
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Planificación
Capítulo
Duración (horas)
Estimación
Componentes eléctricos
2
19-X (L)
La fuente de alimentación
3
22-X (J), 26-X (L)
La placa base
4
29-X (J), 5-XI (J), 9-XI (L)
El microprocesador
5
16-XI (L), 19-XI (J), 23-XI (L)
La memoria
3
25-XI (J), 30-XI (L)
Examen UD1 y UD2 (parcial)
-
2,3, 4 de diciembre
Dispositivos de
almacenamiento
6
10-XII (J), 14-XII (L), 17-XII (J), 21-XII (L)
Tarjetas de expansión
3
11-I (L), 14-I (J)
Repaso y Examen UD2 (todo)
3
18-I (L), 21-I (J)
TOTAL
29
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Curso 2015-2016
Índice
• Parámetros eléctricos
– Componentes eléctricos
• La fuente de alimentación
– Conectores de la fuente
• La placa base
– Componentes de la placa base
• El microprocesador
– El microprocesador: Modelos
• La memoria del ordenador
• Unidades de almacenamiento
– Dispositivos magnéticos
– Dispositivos de almacenamiento óptico
– Dispositivos de almacenamiento Flash
• La tarjeta gráfica
• La tarjeta de sonido
• Otras tarjetas
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Parámetros eléctricos
UD2: Sistemas Informáticos. Estructura Física
Índice
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¿Por qué?
• Conocer el funcionamiento y la forma de
trabajar con elementos eléctricos para evitar:
– Accidentes
– Daños a los útiles de trabajo
– Daños a los componentes
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Concepto de Electricidad
• La energía eléctrica se obtiene en las
centrales eléctricas a partir de una
energía primaria (hidráulica, nuclear,
solar, eólica…)
• Se transporta por redes eléctricas hasta
los puntos de consumo
• También podemos obtener energía
eléctrica de la energía química
almacenada en pilas y baterías
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Conceptos básicos
• Los cuerpos están formados por
átomos
– Núcleo formado por protones (carga
positiva) y neutrones (sin carga)
– Electrones girando alrededor (carga
negativa)
• Los átomos pueden ganar
electrones o perderlos, y así se
cargan negativa o positivamente
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Voltaje (V)
• La corriente eléctrica se origina una diferencia
de potencial o voltaje
– La diferencia de potencial también se define como
el trabajo por unidad de carga ejercido por el
campo eléctrico, sobre una partícula cargada, para
moverla de un lugar a otro.
– Se mide en voltios (V)
• Se considera valor cero el potencial de la tierra
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Corriente eléctrica (I)
• Se denomina corriente eléctrica al desplazamiento continuo de
electrones en el interior de un material conocido como
conductor (ej. Cobre, plata…)
– Los aislantes no permiten pasar la corriente (ej. Plástico,
vidrio…)
– Los semiconductores se comportan de forma intermedia
según condiciones ambientales (ej. Silicio)
• La corriente se especifica:
– El valor de la intensidad en amperios (A)
– Una dirección
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Resistencia (R)
• La resistencia se mide en Ω (ohmios), y
representa el nivel de oposición que ofrece
el medio al paso de la corriente
• La resistencia depende de cada material,
además de la longitud o la sección.
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Ley de Ohm
• Relaciona las 3 magnitudes fundamentales de
un circuito eléctrico:
– Diferencia de potencial (V)
– Intensidad (I)
– Resistencia (R)
V=I·R
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Ejemplo
• Calcula la intensidad que circula por una estufa
eléctrica que se conecta a la red eléctrica de
220V y que tiene una resistencia de 100 Ω
– Aplicando la Ley de Ohm, I = V/R = 220/100=2,2A
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Potencia eléctrica
• Se mide en Watios (W)
• Es el producto de la tensión por la intensidad
que circula por el circuito.
P=V·I
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Energía
• Producto de la potencia por el tiempo.
– Se mide en Kw/h
– Es como viene representada en la factura de
electricidad.
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Tipos de Corriente
• Corriente alterna (AC): la dirección del flujo de
electrones va y viene a intervalos regulares
– Red eléctrica
• Corriente continua o directa (DC): fluye de forma
constante en una dirección
– Usada principalmente en circuitos electrónicos
– Puede ser + o – (Tiene polaridad)
El cambio de voltaje de la corriente alterna hace que sea más
económica y se pierde menos energía en su transporte
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En el ordenador….
• La toma de corriente proporciona 220 V AC
• Los componentes del ordenador funcionan con tensiones
bajas, y continuas
• Los diferentes componentes necesitan diferentes voltajes
– Los microprocesadores trabajan con tensiones entre 1V y
5V DC (los actuales como i7 entre 0.8V y 1.4V)
– Los discos duros, disqueteras y lectores de CD/DVD
funcionan con unas tensiones de 5V DC y 12 V DC.
– El bus PCI va a 3,3V DC
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Fuente de alimentación
• Es un circuito que convierte la tensión alterna de la
red industrial en tensión prácticamente continua.
– Se puede confundir con un aparato llamado transformador
aunque no es exactamente lo mismo.
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Componentes eléctricos
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Índice
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Pilas y baterías
• Las pilas y baterías son elementos que generan
voltaje en un circuito eléctrico
• Las principal diferencia entre una pila y una
batería es que la pila no es recargable
– Solemos llamar a la batería acumulador eléctrico
• Pilas y baterías tienen dos extremos llamados
polos
– Un polo es positivo y otro polo es negativo
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Pilas y baterías
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Resistencia
• Oponen oposición al paso de la
corriente
– Normalmente es necesario que los
aparatos funcionen con unos voltajes y
unas corrientes eléctricas
determinadas
– Esto se consigue utilizando
resistencias
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Medida de resistencias (4 bandas)
12x1000=12000 Ω= 12K Ω
Tolerancia: 4%
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Medida de resistencias (5 bandas)
123x100 000=1 230 000 Ω=
1,23 MΩ
Tolerancia: 4%
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Resistencias SMD
• Más usadas en circuitos integrados
– En lugar de colores usan una codificación numérica
de 3 cifras
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Potenciómetros
• Son resistencias de valor variable
– Ejemplos:
• Regulador de volumen de una radio
• Regulador de intensidad de luz
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Condensadores
• Componente que almacena la corriente eléctrica en
su interior
– La cantidad de corriente eléctrica que puedo almacenar se
mide en Faradios (F).
– El valor de la capacidad también se mide con un código de
colores.
– También existen en SMD
– También pueden ser variables
• Ejemplo: Sintonizador de una radio.
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Condensadores
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Diodo
• Permite el paso de la corriente sólo en una
dirección
• Hay muchos tipos de diodos
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Diodo LED (LED)
• Es un diodo que emite luz cuando por su
interior circula corriente eléctrica
– Normalmente viene recubierto por una carcasa de
plástico que le aporta resistencia
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Transistores
• Un transistor es un componente que puede cumplir varias
funciones, la más común es amplificar la energía eléctrica.
– Se encuentran en prácticamente todos los aparatos eléctricos:
Electrodomésticos, móviles, relojes, etc.
– Habitualmente los encontramos dentro de circuitos integrados (chips).
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Transistores
• Antiguamente se llamaba a los aparatos de
radio transistores debido a que son su
elemento principal
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Fusibles
• Es un elemento que sirve para proteger un circuito.
– Cuando existe algún problema por exceso de consumo se
funde y abre el circuito, dejando de funcionar.
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Bobinas
• Es un hilo conductor aislado
• Se usa en dispositivos donde tenemos que
hacer un campo magnético.
– Motores, imágenes, filtrado de señales…
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Polímetro/Multímetro
• Utilidad: Mediciones eléctricas
• Varios aparatos en uno (poli/multi):
– Voltímetro (Voltaje)
– Amperímetro (Intensidad de corriente)
– Ohmímetro (Resistencias)
• Partes:
– Aparato medidor
– Dos puntas con cables (una roja y otra negra) que se
encargarán de llevar la medida eléctrica al medidor
digital
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Seguridad Física: Electricidad estática
• La descarga electrostática (ESD: Electrostatic Discharge) resulta
de la acumulación de electricidad estática en el cuerpo
humano y algunos otros objetos
– Puede ocasionar el fallo de componentes
• Los componentes ser sensibles a la electricidad estática vienen
marcados en el embalaje con las siglas ESD (Electrostatic
Sensitive Device) y además se presentan con un símbolo
particular para distinguirlos
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Evitando la ESD
• La humedad relativa del aire se mantendrá sobre el 50 %
• Al trabajar en el interior del ordenador, utilizar una pulsera para conexión a
tierra
– Otra opción es tocar periódicamente una superficie metálica sin pintura
en el chasis para neutralizar cualquier carga estática
• Si es posible, al trabajar en el interior del ordenador, mejor sobre piso de
cemento. Si es necesario trabajar en un área enmoquetada, se puede rociar
la alfombra con una sustancia antiestática.
• Mantener los componentes en su envoltura antiestática hasta ser instalados
• Evitar usar prendas de lana o de materiales sintéticos
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Electricidad Estática: Manejo de Componentes
ENVOLTURA
ANTIESTÁTICA
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ENVOLTURA
ANTIESTÁTICA
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La Fuente de Alimentación
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Funciones de la Fuente
• Amoldar la señal
– Transformación  baja la tensión y sigue siendo alterna
– Rectificación y filtrado  Pasa la tensión a continua
– Estabilización  Elimina las pequeñas variaciones de voltaje
• Refrigeración
RECTIFICACIÓN Y
FILTRADO
TRANSFORMACIÓN
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ESTABILIZACIÓN
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Tipos de fuentes
• Lineales
– Usan un transformador para disminuir el nivel de
tensión a las necesidades del circuito
– Usadas en otros aparatos
• Conmutadas
– Usan circuitos basados en bobinas y transistores
trabajando conjuntamente para reducir la tensión
– Más eficiencia pero más ruido
– Usadas en PC
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Fabricantes
•
•
•
•
•
•
•
•
Corsair
Antec
Enermax
FSP-Group
Seasonic
Thermaltake
OCZ
Cooler Master
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Fuente de alimentación (exterior)
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Etiqueta
• Cada fuente viene acompañada de una
etiqueta que informa de sus características
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Valores de la etiqueta
• Algunos de los valores especificados son los siguientes:
– Tensión de entrada (AC INPUT).
• Informa qué voltajes admite la fuente de alimentación
• Fuentes universales: Un selector de voltaje permite
seleccionar voltaje estadounidense (110-120V) o europeo
(220-240V)
– Tensiones de salida (DC OUTPUT) .
• Valores de voltaje que ofrece la fuente de alimentación.
• Valores típicos son 3.3V, 5V, -5V, 12V, -12V o 5Vsb (Stand
By)
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Valores de la etiqueta - II
– Capacidad de carga (MAX CURRENT)
• Valor máximo de intensidad al que puede responder la fuente
sin riesgo de deterioro por cada salida
– Potencia máxima combinada (MAX COMBINED WATTAGE)
• Potencia que necesita la fuente para desempeñar su trabajo.
• Se mide en W.
• Aspecto clave al elegir una fuente, por eso muchas veces
acompaña al nombre de la misma.
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Partes de la fuente
• Interruptor: permite apagarla para poder operar con
seguridad en el interior de la caja
• Conector alimentación: 3 pines
– Antiguamente había también salida para el monitor,
pero hoy en día es más común y seguro que emplee
cable propio (necesitaremos 2 enchufes)
• Extra: controles e indicadores de estado (temperatura,
consumo, etc.)
• Conectores: a la placa, y al resto de componentes
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La fuente “por dentro”
La fuente posee elevados niveles de voltaje incluso desenchufada
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SAI
(Sistema de Alimentación Ininterrumpida)
• En inglés UPS (Uninterruptible Power Supply)
• Son dispositivos que gracias a su batería
proporcionan energía eléctrica si tiene lugar un
corte o apagón en el suministro de potencia
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Parámetros de una fuente
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Parámetros de una fuente
•
•
•
•
•
•
•
Potencia
PFC (Factor de Corrección de Potencia)
Eficiencia energética
Ruido
Modularidad
OCP (Protección Contra Sobretensión)
Factor de forma
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Potencia
• Se mide en Watios (W)
• Decidiremos el valor adecuado según lo que
consuman los dispositivos instalados
• 250-300W: Equipos de gama baja
• 300-500W: Equipos de gama media
• 500-1000W: Equipos de gama alta.
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¿Cuánta potencia necesito?
• Podemos recurrir a calculadoras que especifican el
consumo de los componentes
– MSI
– ASUS
– eXtreme
• Hay que tener en cuenta:
– Posible expansión
– Uso habitual
• No es lo mismo un equipo para jugar o hacer cálculos gráficos
que para navegar y ofimática
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¿Cuánta potencia necesito? (II)
• No es conveniente adquirir una fuente cuya
potencia se ajuste demasiado al uso que voy a dar al
equipo
– Como luego veremos, el rendimiento de una fuente de
alimentación es óptimo con una carga del 50%
• Lo habitual es calcular el consumo de los
componentes y adquirir una fuente de un valor
entre un 30% y un 50% más.
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¿Cuánta potencia se consume?
• No se consume toda la potencia de la fuente, sólo:
– La que utilizan los componentes internos
– Más un porcentaje que depende de la eficiencia (que ronda
el 10-20%)
• El consumo de los componentes internos será distinto
en función de si:
–
–
–
–
La carga del procesador
La carga del sistema gráfico
Si el sistema está en reposo.
Si el sistema está en stand by
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Ejemplos de consumo
EQUIPO 1
EQUIPO 2
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Eficiencia energética
• En todo circuito eléctrico hay parte de la energía
consumida que no es usada por el sistema sino que
se transforma en calor
• La eficiencia de la fuente indica cuanta de la potencia
que sale de la toma de pared es realmente consumida
– Ej: Una fuente con una eficiencia del 80% transforma un
80% de la energía que consume en potencia real, siendo el
otro 20% disipado en calor.
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Eficiencia energética: Certificaciones
• 80 Plus
– Eficiencia energética mínima del 80%
• 80 Plus Bronze
– Eficiencia energética mínima del 82%
• 80 Plus Silver
– Eficiencia energética mínima del 85%
• 80 Plus Gold
– Eficiencia energética mínima del 87%
• 80 Plus Platinum y 90 Plus Titanium
– Eficiencia energética mínina del 90%
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Eficiencia energética: Certificaciones-II
• Si bien realmente dependen de la carga de trabajo de
la fuente:
Carga
80 Plus
Bronze
Silver
Gold
Platinum Titanium
20%
80%
82%
85%
87%
90%
94%
50%
80
85%
88%
90%
94%
96%
100%
80%
82%
85%
87%
91%
91%
LA EFICIENCIA MÁXIMA SE PRODUCE A UN 50% DE CARGA
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OCP (Protección contra Sobretensión)
• Es un fusible que, impide en caso de fallo de la fuente
que ésta no genere una subida de tensión que
destruya los componentes internos
– Por lo general no protege de fallos externos
– Podría no estar incluido para todas las vías de salida.
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Modularidad
• Una fuente modular permite conectarle sólo los conectores que se
vayan a usar
FUENTES MODULARES
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FUENTE NO MODULAR
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Factores de forma
• Determina la forma de los conectores
• La placa base debe ser compatible con los
mismos
– XT, AT, BabyAT
• Fuentes antiguas
– ATX
• Fuentes actuales
• Tamaño: 15 cm x 14 cm x 8.6 cm
– Otros: Ejemplo: Consolas y portátiles
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Fuentes AT y BabyAT
• Dos conectores a la
placa
• El botón de
encendido es un
conmutador que se
une a la placa
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Alimentación en portátiles y móviles – I
• Batería
– Permite trabajar sin estar conectado a la red eléctrica
• Internamente está formado por baterías (parecidas a las pilas
convencionales) que se carga conectando a la red.
• El tiempo de duración se decrementa con el tiempo, si bien la
tendencia es que cada vez se degradan menos
(especialmente en portátiles)
– Compuesto:
• Niquel-Cadmio
• Ión-Litio
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Alimentación en portátiles y móviles – II
• Cargador (transformador)
– Doble función:
• Cargar la batería
• Alimentar el equipo sin
batería
– Funciona a un voltaje e intensidad
determinados
• Existen adaptadores universales
con valores configurables y varias
clavijas.
– En móvil
• Estándar (¿de facto?): microUSB
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Fuente de alimentación (consolas)
• Transformadores simples (portátiles, Wii)
– Proporcionan 1 único voltaje (típicamente 5V ó 12 V, en
portátiles sobre 20V).
– Pueden ser sustituidos por un transformador universal.
• Transformadores complejos (Xbox 360)
– Proporcionan más de un voltaje.
– Conector con varios pines.
– Voltajes 3-12 V.
• Fuentes de alimentación internas (PS3)
–
–
–
–
Placas electrónicas robustas.
Dentro de la propia carcasa.
Más cómodo.
Problema: Calentamiento.
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Conectores de la fuente
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Fuentes y conectores
• Diversos conectores
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Conectores principales fuentes AT
• Existen dos conectores de 6 pines cada uno a
conectar a la placa base
– Puede dar lugar a confusiones y a cortocircuitos
– Truco: dejar en el centro los cables negros de los dos
conectores
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Fuentes ATX
• El interruptor frontal comunica el encendido desde la placa
base.
– El encendido se transmite desde la placa hacia la fuente de
alimentación
– La forma del conector impide que se conecte erróneamente a la placa
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Conectores ATX : Conector principal
•+ 5v: Circuitos impresos
•+12v: Motores
•+3.3v: Cable de seguridad, si la placa no
recibe señal por aquí interrumpe la
alimentación
•Masa: neutro
•PS_ON: Cable de señal de encendido en
placas ATX
•PWR_OK: Control de energía
•Stand by: suspender
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Compatibilidad hacia atrás
• Podemos utilizar un adaptador para usar
fuentes AT en placas ATX
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Fuentes ATX: Versiones
• En función de la forma del conector principal:
– ATX 1.0: conector de 20 pines
– ATX 12V 2.0: conector de 24 pines (puede venir en dos piezas)
• Otros formatos dependen de las dimensiones
– SFX: formato reducido, 24 pines
• Pequeñas dimensiones
• Usado en miniPCs
– Otros factores: formatos propietarios, EPS12V, etc.
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Conector procesador
• Conector auxiliar suplementario de 12V
• Requerido habitualmente en placas a partir de Pentium IV
• Alimentan el regulador de voltaje interno del micro
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Conectores molex
• Unidades ópticas (PATA)
• Discos duros (PATA)
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Conector floppy (Berg)
• Disqueteras de 3 y ½
• Puede colocarse erróneamente!
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Conectores SATA
• Lo usan cada vez más los discos duros y los
CD/DVD
– Existen adaptadores Molex > SATA
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Conector para tarjetas gráficas PCI-Express
(6-8 pines)
• Tarjetas que no se conforman con la potencia
obtenida de la ranura
– Lo normal es que sea de 6pines (3x2) pero existen de 8 pines
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Conector para tarjetas gráficas PCI-Express:
Adaptadores
• 6  8 pines
• Molex  6 pines
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Enfundado de cables
• Resulta más práctico para manipular el conjunto de
los mismos
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Comprobación de fuentes
• Polímetro
• Tester
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La placa base
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Concepto
• Placa de material sintético formada por circuitos electrónicos
• También llamada Motherboard o mainboard
• Elemento central del ordenador
– A la placa base se conectan el microprocesador, módulos de memoria,
los discos …
• En buena parte, la funcionalidad y rendimiento del PC
dependen de la placa base
– Determina los componentes soportados
– Limita las posibilidades de expansión
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PCB
(Printed Circuit Board)
• Es el medio que sostiene y conecta los
componentes electrónicos, a través de pistas
de hojas cobre laminadas
• Fabricación
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Fabricantes de placa base
•
•
•
•
•
•
•
ASUS
ASRock
MSI
Dell
Gigabyte
Intel
VIA
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Factores de forma de la placa
• Los fabricantes han definido estándares según las dimensiones y la
disposición en ella de los principales elementos:
• Condiciona la caja y el tipo de fuente
• Las más populares son:
– Más antiguas:
• AT y Baby AT: descatalogados en 1996
– Más modernas:
•
•
•
•
ATX: introducido por Intel en 1995
BTX: retirada del mercado
ITX: introducida por VIA en 2001
DTX: introducido por AMD en 2007
– Otros formatos:
• LPX y NLX
• Formatos propietarios: Shuttle XPC…
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Formatos ampliados
• Extended-ATX, WTX…
– Para servidores y estaciones de trabajo
– Permiten acomodar muchos componentes
– Cajas y fuentes de alimentación específicas
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Factores de forma: Comparación
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Otras placas no estándar
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Componentes de la placa
base
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Componentes básicos de la placa base
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Componentes básicos de la placa base
6
7
9
Componentes básicos de1la placa base
4
8
10
3
5
2
9
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Componentes básicos de la placa base
1. Zócalo del microprocesador (socket)
2. Bancos de memoria.
3. Conjunto de chips (chipset).
4. BIOS.
5. Batería.
6. Componentes integrados
7. Buses y ranuras de expansión (slots).
8. Puertos internos
9. Conectores de alimentación
10. Jumpers
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1. El zócalo del microprocesador
(socket)
• Conector donde insertamos el microprocesador
– Microprocesador: Habitualmente incluye CPU + Memoria
caché
– El socket depende del encapsulado del microprocesador
– Los tipos de encapsulado más conocidos son:
• PGA (Pin Grid Array)
– El micro cuenta con una serie de patillas
– Las patillas del chip se insertan a presión
• LGA (Land Grid Array)
– Los pines están en la placa en vez de en el micro
– El micro contiene contactos en vez de patillas
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LGA vs PGA
PROCESADOR
PGA
ZÓCALO
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LGA
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ZIF
(Zero Insertion Force)
• Es un mecanismo con patilla que inserta o levanta el
microprocesador sin necesidad de realizar presión
– Evita que el micro se deteriore.
• Inserción del microprocesador en el zócalo
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Procesadores y sockets
• Independientemente del tipo de encapsulado (PGA o
LGA), periódicamente los procesadores varían en
cuanto al número de pines
• Incluso en micros con el mismo número de pines, estos
pueden ser incompatibles eléctricamente.
• Esto hace que la placa sea muy dependiente del
microprocesador que vamos a utilizar (y viceversa),
con poca opción para variar.
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Ejemplos de sockets actuales
INTEL
AMD
Nombre
Tipo
Pines
Procesadores
Año
LGA775
Socket T
LGA
775
Pentium 4
Pentium D
Core 2 Duo
Core 2 Quad
2004
LGA 1156
Socket H
LGA
1156
Core i3, i5, i7 Primera
Generación
2009-10
LGA 1155
Socket H2
LGA
1155
Core i3, i5, i7
Segunda y Tercera
Generación
20112012
LGA 1150
Socket H3
LGA
1150
Core i3, i5, i7 Cuarta y
Quinta Generación
20132015
Nombre
Tipo
Pines
Procesadores
Año
Socket AM3
PGA
940/
941
AMD Phenom II
AMD Athlon II
AMD Sempron
2009
Socket G34
LGA
1974
AMD Opteron (serie
6000)
2010
Socket AM3+
PGA
942
AMD Serie FX
20112015
Socket FM2
PGA
904
AMD Serie APU
20112015
Socket FM2+
PGA
906
AMD Serie APU
20112015
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Refrigeración del microprocesador
• Al ser un elemento potente suele ir
acompañado de elementos de disipación de
calor
– Disipador
– Heatpipes
– Ventilador
– Refrig. líquida
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Disipador y heatpipes
• Disipador
– Compuesto metálico
– Se aplica pasta térmica entre el microprocesador y el
disipador
– También presente en otros elementos de la placa (ej:
Northbridge)
• Heatpipes
– Contienen un gas que se mueve con el cambio de
temperatura
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Ventilador del procesador
• Se alimenta mediante el conector CPU_FAN
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Sistemas de refrigeración líquida
• Sistema cerrado
– Bomba de propulsión
– Líquido (refrigerante, aceite, metal líquido…)
• Poco efectivo si el líquido no se enfría
• Peligroso si no se instala bien!
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2.Bancos de memoria
• Permiten insertar los módulos de memoria
RAM
– Son módulos independientes que se utilizan como
memoria principal
• Habitualmente: 2-4 ranuras
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Ranuras de memoria DIMM
(Dual In-line Memory Module)
• DIMM Dentro de estas encontramos varios tipos:
–
–
–
–
DDR (Dual Data Rate) (Año 2002)
DDR2 (Año 2004)
DDR3 (Año 2007)
DDR4 (Año 2014)
• Cada tipo:
– Mejora en capacidad y velocidad al anterior
– Es incompatible con el anterior eléctricamente
• Las muescas impiden que nos confundamos al insertarlas
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DDR vs DDR2 vs DDR3
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Ranuras de memoria
• Inserción de memorias en la placa base
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Memorias Dual Channel
• Tecnología que permite mejorar el rendimiento
mediante el acceso simultáneo a dos módulos de
memoria
– Para funcionar el Dual Channel es recomendable que los
dos módulos de memoria sean idénticos:
• Misma capacidad, velocidad y tipo (DDR, DDR2, DD3)
• Habitualmente los canales dobles se distinguen por
colores (2 a 2)
• Actualmente se ven desplazados por canales triples o
cuádruples en tarjetas de gama alta.
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3. Chipset
• Circuitería que me permite comunicar los
distintos elementos de la placa base
• Se divide en dos:
– Northbridge (puente Norte)
• Gestiona el intercambio de información entre el procesador y
los dispositivos rápidos (memoria y bus PCI-Express x16)
• Al ser más potente puede llevar un disipador.
– Southbridge (puente Sur)
• Gestiona el intercambio de información entre el procesador y
los dispositivos más lentos (discos duros, sonido, PCI, USB,
Ethernet, BIOS, etc..)
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El chipset
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Chipsets Intel
• Las placas Intel denominan de manera distinta
al chipset:
– Northbridge:
• Memory Controller Hub (MCH)
– Southbridge:
• I/O Controller Hub (ICH)
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El chipset en placa
El norte suele ser mayor que el
sur y estar más cerca del micro
y la memoria
Northbridge
Southbridge
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El FSB
(Front Side Bus)
• Es el bus utilizado para comunicar el
procesador con el resto de elementos
– En modelos nuevos se denomina de manera distinta:
• QuickPath Interconnect (Intel)
• HyperTransport (AMD)
• Su velocidad condiciona el rendimiento global del
equipo
– Es un valor que suele venir determinado en el chipset
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4. La BIOS
(Basic Input Output System)
• Tiene configurado:
– El arranque del equipo
– Rutinas de comprobación de los componentes
(POST)
– Se indican errores:
• Códigos sonoros (PC)
• Códigos luminosos (ej: XBOX 360)
• Error en display (algunas placas)
• Marcas: Phoenix (Award) o AMI
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El SETUP
• Programa incorporado en la BIOS al que puedo acceder en el arranque
– Permite cambiar algunos valores: contraseñas, secuencia de arranque,
fecha y hora, deshabilitación de puertos..
• Cambio de versión: Upgrade/Downgrade…
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EFI/UEFI
(Universal Extensible Firmware Interface)
• Sucesor de la BIOS en placas base actuales
– Cambio en la especificación del firmware
– Permite interfaz gráfica en el SETUP, precarga de
aplicaciones y controladores, arranque seguro (no permite
aplicaciones no firmadas),..
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5. La pila (batería)
• Permite mantener los datos que pueden cambiar de la BIOS
– Dichos datos se suelen almacenar en una memoria de tipo CMOS.
• Consume poca energía, suele durar varios años.
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6. Componentes integrados
• Se corresponden con las unidades de E/S
• Conectan con los periféricos
• Soldados a la placa en el panel trasero
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Buses y puertos
• Un bus es un canal que comunica dos o más dispositivos
por el que circulan datos, direcciones y señales de control
• El concepto de puerto es parecido al de bus, pero más
simple: es un canal entre dos dispositivos por el que
circulan datos
• Con frecuencia se habla de
– buses del PC refiriéndose a los conectores internos destinados a
albergar las tarjetas de expansión (PCI, AGP, PCI-Express)
– puertos de comunicaciones en referencia a las conexiones
externas del ordenador (puerto serie y paralelo, USB, etc)
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Otra clasificación
• La clasificación anterior no es del todo corecta, porque,
– por ejemplo, AGP (Accelerated Grapkics Port) es en realidad
un puerto aunque sea una conexión interna y
– USB (Universal Serial Bus) es en realidad un bus aunque sea
una conexión externa
• Para no cometer estos errores, vamos a hablar de
– Ranuras de expansión
– Conexiones externas
– Conexiones internas
independientemente de si son bus o puerto
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Serie o paralelo
• Independientemente de que sea bus o puerto,
tenemos dos tipos:
– Serie.
• Los datos se envían bit a bit.
– Paralelo
• Los datos se envían como conjuntos de bits.
• No necesariamente mas rápido, pues es necesario
sincronizar los datos a la recepción para saber si
pertenecen a qué conjunto pertenecen.
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Tipos de puertos más comunes
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Puerto PS/2 (ratón, teclado).
Puerto serie o COM (en desuso, lento).
Puerto paralelo o LPT (en desuso, impresoras).
Puerto MIDI o joystick
Puertos de red
Puerto USB (todo tipo de periféricos).
Puerto Fireware (todo tipo de periféricos).
Puerto Thunberbolt (todo tipo de periféricos)
Puertos de video.
Puertos de audio.
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Puerto PS/2
(Personal System/2)
• Para teclado y ratón
• Conectores mini-DIN de 6 pines
– Pines distribuidos en una circunferencia
alrededor de una llave rectangular que
asegura la correcta alineación del conector
en el puerto
• Colores
– Morado para teclado
– Verde para ratón
• Se utilizaron por primera vez en
el IBM PS/2
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MIXTO
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Puerto serie
(COM o RS-232)
• Tareas con pocas necesidades de transferencia de información
– Los datos se envían bit a bit a 14KB/s
• Conector DB9 Macho.
• Ejemplos: Módem, Ratón, lectores ópticos
HA SIDO DESPLAZADO POR EL PUERTO USB
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Puerto paralelo
(LPT)
• Los datos se envían de 8 bits en 8 bits.
– Hasta 2MB/s
– Más datos simultáneamente, más rápido
• Conectores:
– DB25 Hembra
– Conector Centronics (36 pines y bloqueo por alambre)
• Ejemplo: Típico puesto de Impresora
HA SIDO DESPLAZADO POR EL PUERTO USB
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Puerto paralelo (conectores)
DB-25
CENTRONICS
CONECTOR MACHO
(PERIFÉRICO)
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CONECTOR HEMBRA
(PLACA)
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Puerto MIDI o joystick
• Prácticamente en desuso
• Utilizado para:
– Conexión de dispositivos de audio digital MIDI
– Conexión de dispositivos de videojuego (josytick)
• Conector de 15 pines
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Puerto USB
(Universal Serial Bus)
• Estándar desarrollado por un grupo de siete empresas (1993): Compaq, DEC,
IBM, Intel, Microsoft, NEC y Telecom
– Tuvo aceptación por sus prestaciones y facilidad de uso
• Como mínimo 2, aunque suelen ser 4 u 8
– Solución alternativa: concentradores o hubs USB externos
• Características:
–
–
–
–
Puerto serie
Plug and Play (conectar y listo) y Hot Plug (conexión con PC encendido)
5V y 500mA por puerto
Permite hasta 127 dispositivos en cascada (improbable).
• Versiones:
– 1.0 y 1.1 (“USB estándar”): 1.5MB/s
– 2.0 (“USB mejorado): hasta 60MB/s
– 3.0: Hasta 600MB/s
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Dispositivos USB
• Al dar voltaje podemos usarlo para conectar
aparatos eléctricos de todo tipo
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Puerto USB: Tipos
• En PC habitualmente se utiliza el tipo A
estándar
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Conexiones USB 2.0
• Su conector tiene 4 pines:
– Dos de alimentación (+,- ó VCC, GND) que proporcionan un voltaje de 5V.
– Dos de transferencia de datos (D+,D-)
• Tipos:
– Tipo A
• Hembra de forma rectangular
• Parte posterior o frontal del ordenador
– Tipo B
• Hembra de forma cuadrada
• En el dispositivo USB
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Conexiones USB 3.0
• Añade 5 nuevos conectores:
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Conectores USB
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Próximamente..
• USB 3.1 Tipo C reversible
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Puertos de red
• Ethernet
– Normalmente integrado
– Conector RJ-45
• Wifi
– Redes inalámbricas
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Puertos FireWire
(IEEE 1394, i-link (Sony))
•
•
•
•
Bus serie
Común en placas de calidad o portátiles
Capacidad para alimentar eléctricamente a los dispositivos conectados
Uso generalizado en digital
Versión
Pines
Velocidad
FireWire 400
6 pines
4 pines
400 Mbits/s
50 MB/s
FireWire 800
9 pines
800 Mbits/s
80 MB/s
Firewire s1600
9 pines
1600
160 MB/s
Firewire s3200
9 pines
3200 Mbits/s
320 MB/s
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Puertos FireWire
4 pines
6 pines
9 pines
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Puerto Thunderbolt
• Desarrollado por Intel y Apple
– Permite datos, alimentación y multimedia.
• Ofrece 2 canales, cada uno de 2,5 GB/s
• Usa conector mini DisplayPort
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Puerto Thunderbolt
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Puerto eSATA (SATA externo)
• Estandarizado en 2004
• Permite conectar dispositivos SATA de forma externa
• Existen adaptadores USB-eSATA
e-SATA
SATA
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Puertos específicos de audio y vídeo
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Tipos de conectores (audio y vídeo)
• Analógicos
– La información (audio, vídeo) llega desde el periférico como un tren de ondas
electromagnéticas, que es interpretado directamente por el puerto
– La información podría no recuperarse de manera exacta debido a interferencias
• Digitales
– La información se traduce a una serie de valores numéricos que luego se
traducen en el puerto a la onda original
– La información puede recuperarse de manera exacta
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Conectores de audio
•
•
•
•
Minijack (analógico)
MIDI (digital)
RCA (analógico)
S/PDIF (digital)
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Conectores de audio (1)
• Minijack 3.5 mm (analógico)
– Estándar PC99 de Microsoft
Color
Función
Rosa
Entrada analógica para micrófono
Azul
Entrada analógica "Line-In"
Verde
Salida analógica (altavoces frontales)
Negro
Salida analógica (altavoces traseros)
Plateado
Salida analógica (altavoces laterales)
Naranja
Salida Digital SPDIF (o salida analógica para altavoces centrales)
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Conectores de audio (2)
• RCA (analógico)
– Sonido estéreo
• Izquierda/mono: Blanco
• Derecho: Rojo
• S/PDIF (digital)
– Dos variedades
• RCA (señales eléctricas)
• Toslink (señales ópticas)
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Conectores de vídeo
•
•
•
•
•
•
•
VGA (analógico)
S-Video (analógico)
RCA (analógico).
DVI (digital)
HDMI (digital)
DisplayPort (digital)
Thunderbolt (digital)
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VGA (Video Graphics Array)
• Conexión a monitor
• Analógico
– Todavía muy utilizado (aunque el monitor sea
digital)
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S-Video
• Usado para conexión a TV
• Analógico
• Conector mini-DIN 4 pines
– Asimétrico: El extremo de TV se conecta a un jack
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RCA
• Analógico
• Varios conectores Jack
• Habitualmente:
– Amarillo: Vídeo
– Sonido estéreo: Blanco y rojo
• Otras variantes
– Vídeo por componentes (R,G,B)
• Más usado en otros dispositivos (consolas, discos duros
multimedia, DVD..) que en PC
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DVI
(Digital Video Input)
• Conexión a monitor
• Tres tipos en función de las señales admitidas:
– DVI-D (sólo digital)
– DVI-A (Sólo analógica)
– DVI-I (digital y analógica)
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HDMI
(High Definition Multimedia Interface)
• Tecnología propietaria
• Audio y vídeo digital
• Cada vez más utilizado
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Display Port
• Transmisión de video, audio y datos
• Proporciona hasta 16 V
• Dos tipos de conector:
– Estándar
– Mini Display Port
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HDMI vs DisplayPort
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Mini Display Port vs Thunderbolt
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7. Ranuras (slots) de expansión
• Permiten insertar tarjetas adicionales
– De sonido, gráfica, de red…
– Utilidad:
• Si no la placa carece del puerto integrado. Ej: Fireware, Wifi
• Si queremos capacidades adicionales. Ej: Mejora de gráfica
• Principales slots de expansión
– PCI
– PCI-Express
– AGP
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Ranura PCI
(Peripherial Component Interconnect)
• Permite conectar variedad de tarjetas
• Prácticamente en desuso
– Aunque puede incluirse en placas por razones de compatibilidad
Versión
Ancho bus datos
Velocidad bus
Velocidad
transferencia max
Voltaje
1.0
32
33 MHz
133 MB/seg
5V
2.2
64
66 MHz
533 MB/seg
5 V, 3,3 V
3.0
64
66 MHz
533 MB/seg
3,3V
PC-X
64
533 MHz
4266 MB/seg
5V, 3,3V
LOS VOLTAJES DETERMINAN EL TIPO DE CONECTOR
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Ranura PCI
• Reconocimiento: Normalmente son de color blanco y su longitud
de 8,5 cm (32 bits)
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Tipos de ranura PCI
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Ranura AGP
(Accelerated Graphics Port) (1997)
• Sólo se utiliza para la tarjeta de vídeo y sólo admite una.
– Actualmente en desuso
• Versiones:
Versión
Ancho bus datos Velocidad bus
Velocidad
transferencia max
Voltajes
AGP 1.0 (1x)
32
66 MHz
266 MB/s
3,3V
AGP 1.0 (2x)
32
133 MHz
532 MB/s
3,3V
AGP 2.0 (4x)
32
266 MHz
1 GB/s
1,5V
AGP 3.0 (8x)
32
533 MHz
2 GB/s
0,7V
AGP Pro
Entornos profesionales
Conector más largo
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Ranura AGP
• Reconocimiento: es de color marrón y de 7.4cm, suele encontrarse cerca del
micro
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Tipos de ranura AGP
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Ranura PCI-Express (PCI-e)
• Diseño de Intel para sustituir PCI
• PCI, al ser bus paralelo requiere mucho conectores, más aun al pasar
a ancho de banda de 64bits
– Solución: bus serie que envía un bit en cada pulso pero a mucha
velocidad
• PCI-Express está estructurado como carriles (enlaces o canales) que
trabajan a la vez (cada uno con dos pares de conectores)
– Un interfaz de un solo canal es considerado un interfaz 1x
– Cada canal transporta de 250MB/s a 2GB/s según la versión
• Según el número de canales en el slot pueden ser x1, x4, x8 y x16.
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Versiones de PCI-Express
Versión
Velocidad
máxima por
canal
Velocidad
PCIe x1
Velocidad
PCIe x16
PCIe 1.0 [2003]
250 MB/s
250 MB/s
4 GB/s
PCIe 2.0 [2007]
500 MB/s
500 MB/s
8 GB/s
PCIe 3.0 [2010]
1 GB/s
1 GB/s
16 GB/s
PCIe 4.0 [2017?]
2 GB/s
2 GB/s
32 GB/s
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Ranura PCI-Express
• Reconocimiento: PCIe x1mide 2,5cm, PCIe x16 unos 10cm
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Slots de expansión en placa
• Instalación de tarjeta gráfica PCI-Express
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Otros slots
• ISA (Industrial Standard Architecture)
– Bastante antiguo (anterior a PCI)
– Lento
– En desuso
• NCR (Communication and Networking Riser)
– Usada para módems y tarjetas de red
– En desuso
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8. Puertos de comunicación internos
• Utilizados para conectar discos duros y
unidades ópticas (CD/DVD/BlueRay)
• Tipos
– PATA/IDE/ATA
– SATA
– Floppy
– SCSI
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IDE
(Integrated Devide Electronics)
• También conocido como:
– ATA (Advanced Technology Attachment)
– PATA (Paralel ATA).
• 40 pines
– 39 útiles y 1 para no insertarlo al revés
• Hasta 166MB/s con ATA-8
• Configuración mediante jumpers
• ATA 6 y ATA 7: Conector con 80 cables (40 pines)
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IDE: Reconocimiento
• Habitualmente dos buses
– Las placas actuales pueden incluir uno por motivos
de compatibilidad
• Máximo dos dispositivos por bus
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Conexión cable IDE
• Si el cable tiene una marca roja significa que ese lado
va al pin 1
– En el dispositivo es la parte más cercana al conector de
alimentación
– En placa suele estar marcado:
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Serial ATA (SATA)
• Características:
–
–
–
–
–
–
Serie (manda un bit en cada ciclo)
Al menos son 2, frecuentemente 6
Forma de L impide conectar el cable al revés
Un disco por cable, cables de hasta 2metros
Conectores iguales en ambos extremos
Sin configuración hardware
• Versiones:
• SATA I 1.5Gbps: Hasta 150MB/s
• SATA II 3 Gbps: Hasta 300MB/s
• SATA III 6 Gbps: Hasta 600MB/s
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SATA: Reconocimiento
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SCSI (Small Computer System Interface)
•
•
•
•
•
•
Tradicionalmente en paralelo
Rápidos pero más caros
Permite conectar de 8 a 10 elementos
Soporta otros dispositivos: impresoras, etc.
No suele venir en la placa, necesita tarjeta controladora
Velocidad: Hasta 640 MB/s (Ultra-640 SCSI).
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SAS (Serial Attached SCSI)
• Actualmente existe nueva tecnología SCSI que trabaja en serie:
– Cables hasta 12 metros
– Versiones:
• SAS300: Hasta 300MB/s
• SAS600: Hasta 600MB/s y 16256 dispositivos!
• Actualmente se trabaja en velocidades de 1,2GB/s
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SCSI (Small Computer System Interface)
• Conexión:
• Conectores SCSI:
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FDD o Floppy
• Disquetera
• Cable 34 pines retorcido en un
extremo para distinguir las unidades
de disquete A y B y no tener que
configurar con jumpers
– La unidad más próxima al retorcido es la
A
• También había cable con 5
conectores para conectar 4
disqueteras pero está obsoleto
• Velocidades: Hasta 125 KB/s.
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Curso 2015-2016
Floppy hoy..
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Ejemplo en placa base
Conector disquetera
(floppy)
Conectores PATA
Conectores SATA
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e-SATA
• Permite añadir dispositivos externos que se
conecten a través de SATA
– Evita el uso de USB 2.0 (mucho más lento)
• El conector es distinto al SATA en forma
e-SATA
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SATA
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9. Conectores de alimentación
• Permiten conectar la fuente de alimentación y dar los
voltajes necesarios a la placa
– También sirve para transmitir la señal de encendido a la
fuente (fuentes ATX).
• Tipos:
– Conector principal (20/24 pines)
– Auxiliar gráfica (6/8 pines)
– Procesador (4 pines)
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10. Jumpers
• Formados por 2 pines que se unen entre sí mediante
un conector y permiten configurar el hardware en
función de si se pone el conector o no
– Ejemplo: Borrar BIOS, configurar velocidad de algún bus..
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Conexión al chasis
• Conectores al chasis del PC
– Botón de encendido
–
–
–
–
–
Botón de reset
LED de encendido/actividad del disco duro
Otros: Audio/USB..
Altavoces
Lectores de tarjetas
• Algunos de ellos tienen polaridad (ej: LEDs)
– Está indicada en la placa pero es conveniente consultar el manual del
fabricante
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Curso 2015-2016
El microprocesador
UD2: Sistemas Informáticos. Estructura Física
Índice
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Curso 2015-2016
El Microprocesador
• Implementación en un circuito integrado de la CPU
– En muchos casos incluye también uno o varios niveles de memoria
caché para mejorar el rendimiento.
– Core = CPU.
• Componente central:
– Transistor
• Fabricantes: Intel, AMD,
– Pero también hay otros. Motorola, Texas Instruments, PowerPC..
• Fundamentalmente en sistemas empotrados.
– Qualcomm: Fabricante de procesadores para móviles
(arquitectura ARM)
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Curso 2015-2016
Papel del microprocesador
• Es el elemento que más influye en el
rendimiento del sistema
– Nos aproxima a conocer la potencia de un equipo
– En muchas ocasiones se utiliza directamente el
nombre del procesador y su velocidad para
referirse al ordenador…
• Pero el procesador y su velocidad no son los
únicos elementos que influyen!
Fundamentos de Hardware (FHW)
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Parámetros de un procesador
•
•
•
•
•
•
•
•
Encapsulado
Velocidad
Longitud de palabra
Juego de instrucciones
Memoria caché
Escala de integración
Multinúcleo
Arquitectura
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Encapsulado
• Encapsulado: Molde
(plástico/cerámica) + conexión.
• Tipos más conocidos:
– SEC (Single Edge Connector).
• Cartucho.
• Poco usado
– PGA (Pin Grid Array).
• Clásicos.
• Las patillas del micro se insertan a
presión.
– LGA (Land Grid Array).
• Los pines están en la placa, no en el
micro (que tiene contactos.)
• Más usado actualmente (Intel)
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Conexión a la placa
• Socket (zócalo).
– Usado con encapsulados PGA y LGA
– Habitualmente incluyen tecnología ZIF (Zero Insertion Forze).
• Pequeña palanca que evita la necesidad de hacer presión
• Slot (ranura)
– Usada en encapsulados SEC
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Curso 2015-2016
Velocidad (MHz/GHz)-I
• Millones/Miles de millones de ciclos que es capaz de ejecutar el
procesador en un segundo.
– Una instrucción tarda varios ciclos.
• En general NO sirve para comparar microprocesadores pues
intervienen varios componentes.
– Hoy en día se tiende a aumentar otros parámetros y no sólo la
velocidad.
– SI sirve para comparar procesadores de la misma familia.
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Velocidad (MHz/GHz)-II
• En los procesadores distinguimos dos velocidades:
– Interna. A la que funciona el microprocesador.
– Externa A la que se comunica con la placa base (más lenta).
• FSB (Front Side Bus)  Intel
• QPI (Quick Path Interconnect)  Intel (nuevos modelos).
• Hypertransport  AMD.
– El multiplicador indica la diferencia entre la FSB y el micro.
• Ejemplo: Un Pentium III a 933 MHz utiliza un FSB de 133 MHz. El
multiplicador es 7 (133x7=933) y en el manual de la placa pondrá
“Pentium III a 933 MHz (133x7)”
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Aumentando la velocidad
• Turbo Boost (Intel) / Turbo Core (AMD)
– Los procesadores funcionan a una velocidad base más lenta que su
velocidad máxima
• La mayoría de las aplicaciones pueden funcionar a la velocidad base y sin
usar todos los núcleos
– Cuando se realiza una tarea intensiva permiten alcanzar su velocidad
máxima (detallada en las especificaciones, sobre 15-30% más)
• Overclocking: Incremento del procesador por encima de la
velocidad diseñada (hasta 200-400%)
– Valores configurables mediante BIOS
– Habitualmente modificamos el multiplicador
– Puede degradar el micro (elevación de la temperatura).
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Longitud (ancho) de palabra (bits)
• Se refiere a tres conceptos:
– Tamaño de los registros
– Ancho del bus de direcciones.
– Ancho del bus de datos
• Ancho de palabra en procesadores actuales:
– PC: 64 bits.
– Móviles: 32 bits (hasta ahora) / 64 bits.
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Ancho del bus de direcciones
• Cantidad de memoria a la que puedo acceder
(espacio de direcciones).
• A mayor número de bits mayor será el espacio de
direcciones.
• Bus de 32 bits: 232=4 GB
• Bus de 64 bits: 264=16 ExiBytes (16 000 000 TB)
– Cantidad real limitada por el S.O.
• Windows 8: Hasta 512 GB (Enterprise/Professional)
• Windows 2012: Hasta 4 TB.
Fundamentos de Hardware (FHW)
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Ancho del bus de datos
• Cantidad de información a la que
puedo acceder simultáneamente
– Podemos pensarlo como tener una
carretera de “mas carriles”.
– Permitirá realizar más operaciones en
menos tiempo.
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Juego de instrucciones-I
• Como ya hemos visto, cada microprocesador
dispone de un juego de instrucciones.
– Ejemplo: ADD R0, R3, R5
• A mayor número de instrucciones, mayor es la
complejidad del diseño del microprocesador
– Los nuevos microprocesadores son compatibles con sus
antecesores y pueden añadir nuevas instrucciones.
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Juego de instrucciones-II
• Instrucciones “clásicas”:
– x86 [Intel y AMD]  32 bits
– IA64 [Intel]  64 bits
– AMD64 [AMD]  64 bits
• Instrucciones avanzadas (habitualmente relacionadas con tratamiento de
gráficos).
–
–
–
–
MMX (Intel, AMD): MultiMedia eXtensions
3DNow! (AMD).
SSE (Intel, AMD): Streaming SIMD Extensions
AVX (Intel): Advanced Vectorial eXtensions
– Por lo general se trata de instrucciones SIMD (Single Instruction Multiple Data)
– Aceptan un conjunto de operandos (un vector) en lugar de un único operando.
Fundamentos de Hardware (FHW)
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Juego de instrucciones-II
• 2 familias de instrucciones:
– CISC (Complex Instruction Set Computer):
• El procesador tiene instrucciones muy potentes y
complejas
– RISC (Reduced Instruction Set Computer):
• El procesador tiene un conjunto de instrucciones
menor y más simples.
• Un programa RISC tiene más instrucciones que uno
CISC, pero cada instrucción tarda menos en ser
ejecutada.
Fundamentos de Hardware (FHW)
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Memoria caché (oculta)-I
• Proporciona velocidad superior a la memoria convencional
(precio más elevado).
• Poca capacidad.
– Para entender su función pensar en la caché del navegador…
• Solemos contar con varios niveles de caché: L1, L2, L3, L4
– Integrada en procesador.
– L3: Habitualmente compartida entre distintos núcleos
L1 Cache 64KB
L2 Cache 1MB
L3 Cache 8MB
L4 Cache 128 MB
Fundamentos de Hardware (FHW)
Últimos modelos
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Memoria caché (oculta)-II
• En procesadores de bajo coste algunos niveles de caché (L2,L3)
pueden ir integrados en placa:
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Nivel de integración
• Escala a la que está diseñada la circuitería del micro.
• Se mide en décimas de micra o nanómetros (millonésima parte del
milímetro).
• A menor distancia:
– Transistores más pequeños.
– Disipan menos energía (menor consumo)
• Algunos ejemplos actuales:
– Intel Core i7 (Ivy Bridge): 22 nm.
– AMD Bulldozer: 32-22 nm.
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Multinúcleo
• Varios núcleos de ejecución (CPU) en un chip.
• Intel: Comparten recursos como:
– Buses
– Memoria caché (L3)
– Acceso a memoria
• AMD: Maneja el concepto de módulo
– Un módulo esta formado por dos núcleos que comparten la unidad de
punto flotante (FPU) pero no los otros elementos.
• Ejemplos:
–
–
–
–
Procesador Cell (Playstation 3, IBM): 8 núcleos a 3,2 GHz.
Core i7 (Ivy Bridge): 4 núcleos a 3,5 GHz (320 $)
Core i7 (Sandy Bridge Extreme): 6 núcleos a 3,3 GHz (999 $)
AMD Bulldozer (FX-8350): 8 núcleos (4 módulos) a 4 GHz (195 $)
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Curso 2015-2016
SMT (Simultaneous Multithreading)
• Simulación de varios procesadores lógicos sobre uno sólo
físico.
– Viene a ser el soporte hardware a la tecnología de hilos.
• Para el S.O. es completamente equivalente a tener dos
procesadores físicos.
• Permite tener aprovechadas las unidades de cálculo al tenerlas
aprovechadas durante más tiempo.
• En procesadores Intel la tecnología recibe el nombre de
Hyperthreading
– Se simulan dos núcleos lógicos sobre cada núcleo físico.
– Según Intel: Rendimiento 15%-30% superior.
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Curso 2015-2016
Arquitectura
• Como ya vimos cuando hablamos del modelo
Von Neumann existen distintos modelos de
arquitectura.
• La arquitectura determina:
– Qué instrucciones máquina puedo utilizar
– El funcionamiento interno del microprocesador.
• Estructuras principales:
– X86, AMD64, ARM, PowerPC, SPARC, Alpha..
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
¿Cómo comparar procesadores?
• Es complicado comparar los procesadores actuales debido a la
gran variedad de factores que influyen
• Lo mejor es acudir a las pruebas de rendimiento estándar
(benchmarks) que nos dan una medida precisa del rendimiento
• Sometemos distintos procesadores a pruebas que no
dependen del resto de elementos del equipo
• Ejemplo: Un programa que realiza millones de divisiones muy
sencillas
– El rendimiento de la prueba se mide en MFLOPS/GFLOPS
• FLOP: Operaciones flotantes por segundo.
PERO EL MICROPROCESADOR NO ES LO ÚNICO QUE INFLUYE EN EL RENDIMIENTO DE UNA APLICACIÓN
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Benchmarks
• Pueden ser de dos tipos:
– De aplicaciones. Aplicaciones reales, juegos, etc..
• Problema: Se ven afectados por muchos parámetros,
luego hacen difícil medir un elemento concreto.
– Sintéticos. Programas hechos a medida para medir un
elemento concreto.
• Fáciles de replicar.
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Algunos benchmarks
• PC
– 3DMark
– PCMark
– SPEC
• Móvil
– An Tu Tu
– Quadrant
– BenchmarkPI
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Microprocesador:
Principales modelos
UD2: Sistemas Informáticos. Estructura Física
Índice
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Intel 4004
Fundamentos de Hardware (FHW)
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Intel 8086
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Intel 80286
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Intel 80386
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Curso 2015-2016
Intel 80486
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Intel Pentium
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AMD K5
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Intel Pentium Pro
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Intel Pentium II
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AMD K6
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AMD K6-II
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Intel Pentium Celeron
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AMD Duron
Fundamentos de Hardware (FHW)
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AMD K6-III
Fundamentos de Hardware (FHW)
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Intel Pentium III
(*)
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Intel Pentium IV
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AMD Athlon XP
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Velocidades
• La velocidad de reloj no es el único parámetro que influye en el
rendimiento de un microprocesador.
• Por eso se hace difícil comparar microprocesadores Intel y
AMD
• A menudo, AMD incluía en sus modelos la velocidad a la que
es equivalente en Intel
– Ejemplo: Un AMD Athlon 3200+ es equivalente a un Pentium 4 a 3,2
GHz
• La frecuencia de funcionamiento del AMD es otra, pero se indica para que
sea más fácil comparar.
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Intel Core 2
Fundamentos de Hardware (FHW)
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AMD Athlon 64x2
Fundamentos de Hardware (FHW)
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AMD Phenom
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Procesadores Intel actuales
• Encapsulados:
– BGA1284, Socket 1150, Socket 1155, Socket 1156.
– Compatibles entre sí
• Gama baja: i3
• Gama media: i5/i7
• Gama alta: i7 Extreme / Xeon
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Curso 2015-2016
Procesadores Intel actuales
• 5 generaciones (según microarquitectura)
– Nehalen (2007)
– Sandy Bridge (2009)
– Ivy Bridge (2011)
– Haswell (2013)
– Broadwell (2015)
• 45-14 nanometros
• Dos, cuatro, seis u ocho núcleos
• Hyperthreading (2 hilos x núcleo).
• GPU integrada
• Versiones escritorio y mobile (portátil, menor disipación)
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
¿Cómo distinguir generación?
• Nehalem
– Series in-xxx
• Sandy Bridge
– Series in-2xxx
• Ivy Bridge
– Series in-3xxx
• Haswell
– Series in-4xxx
• Broadwell
– Series in-5xxx
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Modelo tick-tock
• Tick: Aparición de nueva tecnología
• Tock: Se estabiliza y mejora la tecnología
aparecida
– Cada tick o tock dura un año
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Ejemplo: Core i3-4130
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Ejemplo: Core i3-4000M
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Ejemplo: Core i5-4430
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Ejemplo: Core i5-4200H
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Ejemplo: Core i7-4770
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Ejemplo: Core i7-4700HQ
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Ejemplo: Core i7-4960X Extreme
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Ejemplo: Xeon E5-2470 v2
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Procesadores AMD actuales
• Athlon II, Phenom II, Sempron
– Equipos de sobremesa
• Series FX
– Mayor rendimiento
• Series APU (A4…A10)
– GPU ATI integrada
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
AMD Sempron
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
AMD Athlon II
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
AMD Phenom II
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
AMD FX
• Modelos:
– FX-4xxx: 4 núcleos (2 módulos)
– FX-6xx: 6 núcleos (3 módulos)
– FX-8xxx/FX-9xxx: 8 núcleos (4 módulos)
• 3 niveles de caché.
• Dos generaciones:
– Bulldozer (2011)
– Piledriver (2012)
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
AMD-FX8150 (Bulldozer)
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
FX-9370 (Piledriver)
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
AMD APU
(Accelerated Processing Unit)
• Serie designada para actuar como CPU y GPU
(procesador gráfico) en un único chip.
• Existen modelos Dual Core, Quad Core o Triple Core.
• Series :
– E2
– A4
– A6
– A8
– A10
– A,C y E (portátil)
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Serie APU
• 3 generaciones
– Primera (2011)
• Llano: Alto rendimiento
• Brazos: Bajo rendimiento
– Segunda (2012)
• Trinity: Alto rendimiento.
• Brazos-2: Bajo rendimiento
– Tercera (2013-2014)
• Kabini: Alto rendimiento (recién salidos).
• Temash: Bajo rendimiento.
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
AMD Quad Core
A10-6800K
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
AMD APU vs FX
• Los procesadores APU incluyen un procesador gráfico que sirve
para:
– Programas de propósito general
– Juegos con requisitos medios
– Coste: Reducido
• Los procesadores FX ofrecen mejor rendimiento, pero para el
procesamiento gráfico necesitan una tarjeta gráfica adicional.
– Habitualmente se adquieren para tareas más exigentes.
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Microprocesadores en portátiles
• Como ya hemos visto, para portátiles se suelen
ofrecer modelos alternativos:
– Que necesitan menos potencia (30-50% menos).
– Precio algo superior para unas características
parecidas.
• Los encapsulados para portátiles también
suelen ser específicos (más reducidos).
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Microprocesadores para móviles/tablets
• Arquitectura ARM
– Versiones: ARM1,ARM2… ARM11, Cortex.
– Principal característica: Menor consumo.
– Fabricantes: Qualcomm, Nvidia, Samsung, Intel..
– System on a Chip (SoC):
• Integran varios elementos del sistema en el propio chip del micro,
principalmente:
– Memoria RAM
– Controladoras de comunicación externas (USB, Firewire, Red…)
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Qualqomm Snapdragon 805
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Apple A9
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Qualqomm Snapdragon 810
Año de
presentación
2015
Núcleos
8 núcles
Frecuencia de
reloj
2 GHz (4 núcleos)
1,5 Gz (4 núcleos)
Ancho de palabra
64 bits
Caché
32 KB (L1)
2 MB (L2)
Otros
Utilizado en LG G4, HTC One M9, Xiaomi Mi Note Pro, Lumia 950 XL..
GPU a 600 MHz
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Exynos 7420
Año de
presentación
2015
Núcleos
8 núcles
Frecuencia de
reloj
2,5 GHz (4 núcleos)
1,5 Gz (4 núcleos)
Ancho de palabra
64 bits
Caché
32 KB (L1)
2 MB (L2)
Otros
Utilizado en Galaxy S6.
GPU a 772 MHz
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Apple A9
Año de
presentación
2015
Núcleos
2
Frecuencia de
reloj
1,85 GHz
Ancho de palabra
64 bits
Caché
128 KB (L1)
3 MB (L2)
4 MB (L3)
Otros
Utilizado en iPhone 6S y 6S Plus
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Microprocesadores en consolas
• Xbox 360
– IBM Xenon
• Playstation 3
– Cell (Sony, Toshiba, IBM)
• Wii
– IBM Broadway
• Xbox One, Playstation 4
– Versiones modificadas de AMD APU (8 núcleos).
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
IBM Xenon
Fundamentos de Hardware (FHW)
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Cell
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Curso 2015-2016
IBM Broadway
Fundamentos de Hardware (FHW)
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AMD Jaguar
Consola
PS4, Xbox One
Núcleos
8
Frecuencia de
reloj
8 x 1,6 (PS4)
8 x 1,75 (Xbox 360)
Ancho de palabra
64 bits
Caché
L1 de 64 KB
L2 de 4 MB
Otros
Arquitectura AMD64
GPU a 800 MHz
Tecnología de 28 nm
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Curso 2015-2016
La memoria del ordenador
UD2: Sistemas Informáticos. Estructura Física
Índice
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Introducción
• Para interactuar con el entorno las personas
almacenamos y recuperamos datos continuamente
• Los ordenadores necesitan una “memoria” donde
almacenar los datos que utilizan
– Es un elemento imprescindible (al igual que el
microprocesador)
– Sin la memoria principal el ordenador NO arranca
• Memoria: parte del sistema informático que
almacena la información que maneja el procesador
(instrucciones y datos)
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Jerarquía de memoria
• Un ordenador típico esta formado por diversos
niveles de memoria que están organizados de forma
jerárquica
– Los registros son pequeñas memorias de almacenamiento
temporal
– La caché son también pequeñas memorias que agilizan el
acceso a la información
– La memoria central o principal es el elemento del
ordenador donde tienen que ser almacenados los
programas antes de ser ejecutados, así como los datos que
serán utilizados
– Memoria secundaria (discos)
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Jerarquía de memoria II
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Repaso de conceptos
• Una memoria está formada por un conjunto de
posiciones
• A las posiciones accedo a través de una dirección
• Palabra: número de bits que suele contener cada
posición de memoria (8, 16, 32 ó 64 bits)
– Punto de memoria: elemento que almacena un bit
• Operaciones básicas:
– Lectura
– Escritura
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Características-I
• Capacidad (bytes): cantidad de información que puede
almacenar un dispositivo
– Es del orden de MB (220) y GB(230)
• Velocidad o tiempo de acceso (ns): tiempo que transcurre desde
que se proporciona la dirección a la memoria y el momento en que
el dato está disponible (lectura) o queda grabado (escritura)
– Es del orden de decenas de nanosegundos (10-9 segundos)
• Ciclo de memoria: tiempo que transcurre entre dos
accesos consecutivos a memoria.
– Es superior al tiempo de acceso
Fundamentos de Hardware (FHW)
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Características-II
• Coste por bit: precio por cada bit de información
– Más alto cuanto más arriba en la jerarquía de memoria.
• Voltaje (Voltios): Voltaje que utiliza.
– Ej. DDR 2.5V, DDR2 1.8V, DDR 1.5V
– Poner un voltaje superior al nominal supone más consumo y temperatura
PERO puede mejorar la estabilidad cuando se realiza overclocking
• Módulos de alto rendimiento: mayor voltaje y sistemas de
refrigeración mejorados
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Características - III
• Velocidad de reloj (MHz): velocidad de bus máxima que
puede soportar de forma fiable
– Tiene que ser compatible con la velocidad del bus de la placa
– En algunas memorias “antiguas” se especifica en el propio
modelo
• Ej: PC100 funciona con un bus de 100 MHz
– Otras utilizan cada ciclo del bus para pasar varios datos
por ciclo
• Ej. DDR333 soporta un bus de 166MHz que aprovecha de forma doble en
cada ciclo, aunque equivale a uno de 333MHz que sólo se aprovechase
una vez
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Características - IV
• Ancho de banda
– Velocidad de reloj equivalente x Ancho bus datos
– Ej. DDR2-667 opera con un bus físico de 333 MHz y
doble aprovechamiento de cada ciclo de reloj
• Velocidad de reloj equivalente: 667 MHz
• Ancho de bus 64 bits (8 bytes)
• Es capaz de transmitir 5336MB/s por cada canal de memoria
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La memoria principal
UD2: Sistemas Informáticos. Estructura Física
Índice
Fundamentos de Hardware (FHW)
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La Memoria RAM (Random Access Memory)
• Es de lectura/escritura
• Es memoria volátil (cuando se apaga el ordenador se pierde su
contenido)
• El acceso aleatorio indica que podemos acceder a cualquiera de
sus posiciones sin pasar con las anteriores o lo que es lo mismo
en el mismo tiempo
• Tipos:
–SRAM (RAM estática)
–DRAM (RAM dinámica)
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Controlador de memoria
• Dispositivo electrónico encargado de gestionar las
peticiones de datos a memoria principal desde el
microprocesador y otros elementos autorizados
(como periféricos que utilizan DMA).
– Habitualmente integrado en el Northbridge, aunque la
tendencia es a integrarlo en el microprocesador
• Permite más velocidad de acceso a memoria
• Ata el microprocesador a una velocidad de acceso a
memoria máxima
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Módulos de Memoria
• La memoria no se vende en chips sino en módulos
– Tarjetas con un circuito impreso donde van soldados los
chips
– Tienen un determinado número de conectores
denominados “pines” que hacen contacto con la placa al
insertarse el módulo en la “ranura de memoria”
• Los módulos de memoria y sus ranuras de conexión tienen una
geometría que impide conectar módulos equivocados
• Cada tipo de memoria suele tener asociado un tipo
de módulo distinto.
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Curso 2015-2016
SRAM: RAM Estáticas
• Compuestas unos elementos llamados biestables que se
alimentan a si mismos
– Los biestables están a su vez formados por transistores.
– No necesitan ser regrabadas o refrescadas
– SÍ necesitan recibir electricidad
• Son:
–
–
–
–
Mas rápidas
Mas caras
Ocupan más
Menos capacidad
• Se suelen usar para memoria caché
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Curso 2015-2016
DRAM: RAM dinámicas
• Esta formada por condensadores que actúan como baterías (se
descargan)
– Dinámica: Se reescribe continuamente
• Diseño más simple => Más barata
• Tipos principales
• SDRAM (Synchronous DRAM)
• DDR-SDRAM (Double Data Rate SDRAM)
– DDR2 SDRAM
– DDR3 SDRAM
– DDR4 SDRAM
• RDRAM (Rambus DRAM)
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SDRAM
• Se sincroniza con el micro
– Tiene una entrada para el reloj
– El controlador de memoria sabe cuándo van a llegar
datos
• Su parámetro fundamental es la velocidad de bus que
puede soportar (MHz)
• Ejemplos:
– PC100: Funciona con un bus de 100MHz
– PC133: Funciona con un bus de 133 MHz
– Etc..
• Bus de datos de 64 bits (hasta las actuales)
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Módulos DIMM (Dual Inline Memory Module)
• Usados a partir de memorias SDRAM
– 168 pines (20+60+68)
LLAMADOS DIMM POR TENER CONTACTOS DISTINTOS A AMBOS LADOS,
A DIFERENCIA DE SIMM DONDE LOS CONTACTOS A AMBOS LADOS SON
IGUALES
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DDR SDRAM
• Simplemente llamadas DDR (Double Data Rate)
• Velocidades entre 200 y 400 MHz
• Capaz de transferir el doble de datos para una misma
frecuencia de trabajo Módulos desde 256 MB hasta 4 GB.
• Voltaje de funcionamiento mejor que SDRAM (2.5V)
• Encapsulado DIMM de 184 pines
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Velocidad nominal y efectiva
• Gracias a las tecnologías de memoria se permite multiplicar el
número de datos que se envían en cada ciclo de reloj
• Por ello se distinguen entre dos velocidades:
– Velocidad real: A la que realmente trabaja el bus
– Velocidad efectiva o nominal: A la que puede trabajar la
memoria.
• Ejemplo: Con un bus de 200 MHz (velocidad real) en la memoria
DDR se transfieren datos a 200 x 2 = 400 MHz (velocidad efectiva)
HABITUALMENTE CONSIDERAMOS COMO VELOCIDAD DE
MEMORIA LA VELOCIDAD EFECTIVA.
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DDR2 SDRAM
• Permite velocidades de bus de entre 400 MHz y 800 MHz,
gracias a que en cada ciclo envía el doble de datos que DDR
• Módulos desde 256 MB hasta 4 GB.
• Voltaje 1.8V.
• Encapsulado DIMM de 240 pines
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DDR3 SDRAM
• Permite velocidades de bus de entre 800 MHz y 1600 MHz,
gracias a que en cada ciclo envía el doble de datos que DDR2
• Módulos desde 512 MB hasta 8 GB
• Voltaje: 1.5 V
• Encapsulado DIMM de 240 pines (pero incompatible con
DDR2)
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DDR4 SDRAM
•
•
•
•
•
Todavía en producción
Velocidades hasta 2133 MHz
Módulos de 2 GB hasta 16 GB
Voltaje: 1,2 V
Encapsulados DIMM de 284 pines.
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DDR - Comparación
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DDR-Comparación (2)
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Notación – Memorias SDRAM
• PCxxx
• xxx indica la frecuencia de reloj a la que trabaja.
• Ejemplo:
– PC100 trabaja con un bus de 100 MHz
– PC133 trabaja con un bus de 133 MHz
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Notación – Memorias DDR, DDR2, DDR3
• Dos notaciones distintas
– DDRV-xxx
• V es versión de DDR (puede ser 2 o 3)
• xxx es la frecuencia efectiva a la que trabaja
– Ejemplo: DDR400 funciona a una velocidad real de 200 MHz,
pero su velocidad efectiva es 400 MHz (200 x 2)
– PCV-yyyy
• V es versión de DDR (puede ser 2 o 3)
• Yyyy indica la tasa máxima teórica de transferencia de datos en
MB/seg.
• Ejemplo: PC-3200: Tasa de transferencia de 3200 MB/seg.
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Curso 2015-2016
Comparación entre notaciones
• Para calcular la transferencia de datos se
multiplica la frecuencia efectiva por el ancho
de palabra de la memoria.
– Las memorias DDR, DDR2 y DDR3 son de 64 bits (8
bytes)
• Ejemplo: DDR-4000 es equivalente a PC-3200
– 400M datos/segundo x 8 bytes/dato = 3200 MB/seg
Tasa de transferencia (MB/s)= número MHz x 8bytes/Hz
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Rambus
• Memoria propietaria
– Su diseño es propiedad de una empresa que cobra derechos:
Más cara
– Apoyo de Intel: Introducida para Pentium III
• Utiliza un bus de datos estrecho (de 16 o 32 bits) y una
velocidad de reloj muy alta (600MHz con doble
aprovechamiento)
–
–
–
–
Menos conectores: más sencillo y barato de fabricar
Se usa en la PlayStation 3
Gama alta
Poco usada
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Módulos RIMM
• Son los que requieren las memorias RDRAM
• 184 pines pero asignación de conectores
distinta
DISIPADOR
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Dispositivos portátiles
• SO DIMM
– 6,8 cm
– 64 bits
– Tipo de memoria:
• SDRAM: 144 pines
• DDR, DDR2, DDR3: 200 pines
• SO RIMM
•
– 6,8 cm
– 16 bits
– Memoria RDRAM: 160 pines
Micro-DIMM: más pequeños que los SO DIMM
– DDR: 172 pines
– DDR2, DDR3: 214 pines
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SO-DIMM
• Depende del fabricante:
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Curso 2015-2016
Encapsulados (resumen)
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Curso 2015-2016
Slots de Memoria
• La placa base incorpora unos conectores del tipo slot o
ranuras destinados a albergar los módulos de memoria
– Cada tipo de memoria se corresponde con un tipo de slot
• En los portátiles suele haber dos ranuras, una libre y otra
ocupada
– Si las dos están ocupadas obliga a desechar un módulo para ampliar memoria:
INFORMARSE A LA HORA DE ADQUIRIR EL EQUIPO!
DDR
SDRAM
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Curso 2015-2016
Instalación de la memoria
• Instalación de memoria SIMM y DIMM
• Instalación de memoria SO-DIMM
Antes de instalar memoria en un portátil NO OLVIDAR desconectar
toda la corriente, INCLUIDA LA BATERÍA
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Dual Channel
• Trabajando en modo Dual Channel (2 canales), el
controlador de memoria puede acceder a dos módulos a la
vez
– Ejemplo: Empleando dos módulos DDR2-800 en modo Dual
Channel, la velocidad de transferencia pasa de 6,4
Gbytes/segundo a 12,8 Gbytes/segundo
• Es recomendable que los módulos sean idénticos
– Misma capacidad, velocidad, tipo, frecuencias, latencias y
fabricante.
Las memorias a las que
accedo simultáneamente
se colocan en las ranuras
del mismo color
Fundamentos de Hardware (FHW)
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Triple/Quadruple Channel
• Desplazan al Dual Channel en equipos actuales
• Permiten acceder a tres/cuatro módulos de
manera simultánea
– Mismos requisitos que el Dual Channel
Fundamentos de Hardware (FHW)
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Memoria principal en Smartphones
• Al igual que el microprocesador, no podemos
reemplazarla
– Esto implica que no se puede ampliar la memoria
del dispositivo
Fundamentos de Hardware (FHW)
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Otras memorias
• SGRAM, VRAM: Memoria gráfica o de vídeo
– Dedicada a satisfacer las necesidades de la tarjeta gráfica
• Rápida
• Mucho ancho de banda
• ROM (Read Only Memory)
–
–
–
–
Memoria de sólo lectura
Más lenta que la RAM
Se suele usar en la BIOS
Variantes: EPROM, EEPROM, Flash EEPROM…
• Pueden borrarse partes de ellas mediante procedimientos
especiales.
Fundamentos de Hardware (FHW)
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Consejos prácticos
• Informarse bien de la memoria que usa el equipo
– Asegurarse de que quedan ranuras vacías!
– Hay que procurar que las memorias sean idénticas
• Leer el manual de la placa donde se va a instalar
– Puede haber que instalar módulos por parejas (Dual Channel) o en un
determinado orden
• Utilizar el menor número de módulos posible
– Dejar abierta la posibilidad de futura ampliación
• Si es posible, adquirir módulos de marca (Kingston, Samsung,
etc.)
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Curso 2015-2016
Unidades de almacenamiento
UD2: Sistemas Informáticos. Estructura Física
Índice
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Introducción
• La memoria principal:
– Gran velocidad de acceso
– Limitación esencial: su poca capacidad de almacenamiento
– Volatil
• Las unidades de almacenamiento
– Más capacidad
– Almacenaje permanente
– Forman la memoria secundaria del ordenador
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Curso 2015-2016
Clasificación
• Dispositivos magnéticos
–
–
–
–
Discos duros
Disquetes
Cintas magnéticas
Otros: Unidades Zip, Unidades Jaz, Superdisk
• Dispositivos ópticos:
– CD
– DVD
– Blu-Ray
• Discos sólidos
– Unidades Flash
– Discos SSD
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Dispositivos magnéticos
UD2: Sistemas Informáticos. Estructura Física
Índice
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Composición
• Sustrato en cuya superficie se ha depositado algún material
magnetizable
• El material magnetizable se agrupa en celdas
– Dependiendo del tamaño de cada celda se puede agrupar más o menos
información
– Por lo general cada celda representa un bit
• El material de la celda puede estar magnetizado en un estado o sin magnetizar
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Composición (2)
• Una cabeza de lectura/escritura permite leer el
soporte reconociendo la magnetización de las celdas
o escribir información magnetizando la superficie del
mismo
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Curso 2015-2016
El disco duro
• Dispositivo donde habitualmente habita el S.O.
• No volátil
• La información reside en unos platos mecánicos
encerrados en una carcasa
• Mecánica + Electrónica
• Acceso a la información aleatorio
– La cabeza salta directamente a la posición que
queremos leer/escribir
– Pero no se tarda lo mismo en acceder a unas
posiciones que a otras
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Elementos de un disco duro
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Platos
• Hechos en aluminio, cerámica o vidrio y
recubiertos de material magnetizable
• Apilados de forma concéntrica
• Giran a gran velocidad (5400 – 15 000 rpm)
– En el centro tienen un eje que contiene un motor
• Almacenan la información
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Cabezas
• Llamadas cabezas de lecto-escritura
• Situadas al final de los brazos actuadores
– Los brazos se desplazan de izquierda a derecha
– Junto con el movimiento de rotación permiten
acceder a todo el disco
• Situadas cerca de los platos pero no llegan a
tocarlos
– “Vuelan” sobre ellos gracias a la presión generada
por el aire a altas velocidades
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Cabezas y platos
En funcionamiento
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Carcasa
• Aísla al disco duro de la suciedad y el polvo
– Cualquier mota de polvo en la superficie haría que el disco
no funcionara correctamente
• No están herméticamente cerrados
– Los cambios de presión podrían hacer que no funcionara
correctamente
– Contienen unos orificios de aireación que permiten
adaptarse a los cambios de presión
• También contienen filtros
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Direccionamiento del disco
–
–
–
–
Plato. Cada plato del disco duro
Cara. Cada cara de un plato
Cabeza. Número de cabezas
Pista.
• Cada circunferencia dentro de una cara.
• Pista 0: Borde exterior
– Cilindro
• Misma pista en cada uno de los platos
– Sector
• Cada división de una pista
• Tamaño de sector: 512 Bytes (Tamaño de facto, no estándar)
– Cluster
• Unión de varios sectores
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Direccionamiento
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Tamaño de las pistas
• Las pistas no tienen el mismo tamaño (las pistas
exteriores son más grandes)
• Los discos duros actuales tienen más sectores en las
pistas externas que en las internas
– Así no desaprovechamos espacio en las pistas externas
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¿Cómo accedo a un dato (sector)?
• Tipos de direccionamiento:
– CHS (Cylinder-Head-Sector)
• Primer sistema de direccionamiento que se usó.
• Con estos 3 valores sitúo cualquier dado del disco
• Actualmente en desuso
– LBA (Logical Block Address)
• Sistema de direccionamiento lógico de bloques
• Dividimos el disco en sectores y asigno a cada uno un
número único
• Sistema usado actualmente.
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Parámetros/características
• Tasa de transferencia
– Velocidad a la que se transfiere información (una vez
que la cabeza está posicionada)
• Velocidad de rotación
–
–
–
–
–
–
Número de vueltas que dan los discos por unidad de tiempo
Habitualmente medido en revoluciones por minuto (rpm)
A mayor velocidad de rotación, menor latencia media
Portátil: 4500-5400 rpm (menor consumo).
Sobremesa: Sobre 7200 rpm
SCSI: Hasta 15000 rpm
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Parámetros/características
• Tamaño físico
– Sobremesa: 3,5 pulgadas
– Portátiles y SSD: 2,5 pulgadas, 1,8 pulgadas, MicroDrive (P)
• Tamaño de Caché (buffer)
– Almacén medio entre la parte interna del disco y la controladora
del disco.
– Los datos se almacenan en el buffer
• Si los volvemos a leer no necesitamos acceder al disco, el acceso será
más rápido.
– A mayor tamaño mayor velocidad
• Pero tamaños muy grandes pueden suponer pérdida de datos (volátil).
– Habitualmente: 8-64 MB.
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Zona de aparcamiento
• Está en la parte más interna del disco (cercana al eje)
• Es usada para aparcar la cabeza cuando el disco duro
se aparca
– El aparcamiento se produce cuando el disco duro está
frenando
• Tiene una superficie especial con textura rugosa para
limpiar la cabeza
– Tiene una capa de carbono que actúa de lubricante para no
dañar la cabeza al aparcarla
Fundamentos de Hardware (FHW)
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Zona de aparcamiento
Fundamentos de Hardware (FHW)
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Interfaz de conexión
(Repasar La placa base)
•
•
•
•
•
•
•
IDE
SCSI
SATA
USB
Firewire
eSATA
SAS
Fundamentos de Hardware (FHW)
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Canales IDE
• Las placas base incluyen uno o dos conectores
IDE
• Si hay dos, uno será el IDE primario y otro el
secundario
– Al primario suele conectarse la unidad de arranque
del sistema.
• Cada interfaz IDE admite como máximo dos
dispositivos IDE.
Fundamentos de Hardware (FHW)
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Maestro/esclavo
• Cuando tenemos dos dispositivos IDE en un canal,
uno debe identificarse como maestro (master) y el
otro como esclavo (slave)
– No puede haber dos maestros o dos esclavos sobre el
mismo cable.
• Los dispositivos IDE usan jumpers para identificar el
maestro/esclavo, situados en la parte trasera del
dispositivo
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Maestro/esclavo
• Combinaciones típicas:
– Maestro en un cable de una unidad
• Master with non-ata slave
– Maestro en un cable de dos unidades
• Master or stand alone
• Master or single drive
– Esclavo
• Drive is slave
• Slave
– Selección por cable
• Cable Select
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Configuración Maestro/esclavo
Podemos limitar la
capacidad máxima del
disco a 32 GB (en desuso)
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Selección por cable
• El extremo más cercano a la placa
(habitualmente negro) es el maestro y el más
lejano (habitualmente gris) es el esclavo
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S.M.A.R.T.
• Selft Monitoring, Analysis and Reporting
Tecnhology
• Permite avisar al usuario acerca de posibles
problemas
– Por ejemplo, avisa de un choque de cabezas antes
de que ocurra.
• Requiere ser activada en BIOS y un software
específico para monitorizar avisos
– Ejemplo: HDTune (Windows), Smartmontools (Linux)
Fundamentos de Hardware (FHW)
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“Mitos” respecto a discos duros
•
•
•
•
El formateo no reduce la vida útil
La degragmentación no daña el cabezal
La descarga de archivos no acorta la vida útil
Al formatear podemos desechar sectores defectuosos
– Aunque son indicador de que algo va mal.
• Formatear un disco no hace que vaya más rápido
• Desfragmentar un disco no hace que el disco vaya más
rápido
– Pero el acceso a los archivos sí es más rápido al necesitar
menos movimientos de disco.
Fundamentos de Hardware (FHW)
Curso 2015-2016
Estructura lógica de un disco
• Partición
– Una partición es una división lógica de un disco
duro que puede contener un sistema de archivos
independiente
– Un disco duro puede tener varias particiones con
varios sistemas de archivos
– Existen 3 tipos de particiones:
• Primarias
• Extendida (albergan lógicas)
• Lógicas
Fundamentos de Hardware (FHW)
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Reglas sobre particiones
• Un disco puede tener hasta 4 primarias
– Por lo general los S.O. se instalan en primarias
• Pero podemos instalarlos también en lógicas
• Las particiones extendidas cuentan como si fueran primarias
• No puede existir más de una extendida
• Dentro de una partición extendida podemos tener una o varias
lógicas
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Curso 2015-2016
Tipos de formateo
• Alto nivel (lógico)
– Permite implantar un sistema de archivos
determinado.
• Windows: FAT, NTFS
• Linux: ext3, ext4, ReiserFS
• Bajo nivel
– Comprueba en profundidad la superficie del disco
– Verifica que todos los bytes se puedan leer y escribir
sin problema
• Si encontramos errores se marcan los sectores como malos y
no se vuelven a usar.
Fundamentos de Hardware (FHW)
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Partición activa
• Es la que se carga por defecto
• Habitualmente tiene un S.O. instalado.
– También puede tener un menú que nos permita
elegir entre los S.O. instalados
• Al menos debemos tener una partición activa
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Sector de arranque
• Es el primer sector del disco
– Cabeza 0, cilindro 0, sector 1.
• Ocupa 512 Bytes
• Contiene:
– Tabla de particiones
– Master Boot Record (gestor de arranque)
• Programa que lee la tabla de particiones y cede el
control al sector de arranque de la partición activa.
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El floppy disk
• Disco flexible o disquete
• Hasta 1,44 MB
• Tamaño 3,5 pulgadas
– Doble cara
– Alta densidad
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Cintas magnéticas
• Ha sido la opción para copias de seguridad más
habitual en entornos empresariales
• Secuencial
– Si queremos acceder a un dato que se encuentre al final de
la cinta hay que rebobinarla
– La recuperación de datos es lenta.
• Siguen usándose actualmente
– Capacidades de más de 1 TB sin comprimir
• Velocidades hasta 120 MB/s
Imagen sacada de https://de.wikipedia.org/wiki/Digital_Data_Storage#/media/File:DDS2-Kassette_01_KMJ.jpg // CC BY-SA
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Cintas magnéticas: Valoración
• Ventajas
– Gran capacidad de los soportes
– Alta densidad de grabación
• Cantidad de información que cabe en unidad de espacio
• Se mide en bytes por pulgada
– Fáciles de manejar
– Coste por bit bajo
• Inconvenientes
– Acceso secuencial
– Sensibles a factores medioambientales
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Dispositivos de
almacenamiento óptico
UD2: Sistemas Informáticos. Estructura Física
Índice
Fundamentos de Hardware (FHW)
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Funcionamiento
• Utilizan un haz láser para
leer y escribir los datos en
los soportes ópticos
– El láser del Blu-Ray es más
preciso que el del DVD, y el
del DVD es a su vez más
preciso que el del CD
– La información se
representa como
minúsculos hoyos (pits)
• Cómo funciona un CD
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Curso 2015-2016
Ventajas e inconvenientes
• Ventajas
– Coste por bit reducido
– La información no se degrada con el paso del
tiempo ni con las lecturas
• Pero son sensibles a problemas físicos (ralladuras)
• Ej: Hongo Geotrichum
– Los campos magnéticos no afectan a los datos
– Aguantan la humedad
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El CD
• Acrónimo de Compact Disc
• Creado por Sony y Philips en 1979
• Primeros CDs comerciales en 1984
– 700 MB (gran avance frente a 1,44 MB de los floppy)
• Los datos se graban en una espiral comenzando por el
interior
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Curso 2015-2016
Tamaños
• Agujero interior: 15 mm
– Inspirado en la moneda de 10 centavos de florín
holandesa
• Diámetro: 5 pulgadas (12,7 cm)
– Corresponde a la anchura de los bolsillos de las
camisas de la época
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Velocidades
• Velocidad de referencia: 150 KB/seg (1X)
– Es la velocidad a la que se reproduce un CD de
audio
• Un lector que lee a 24X irá a una velocidad de
24*150 KB/seg = 3600 KB/seg = 3,6 MB/seg
– Velocidades máximas (la real es inferior)
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Curso 2015-2016
Estructura de un CD
1. Etiqueta
2. Capa protectora
3. Aluminio refractante
(refleja el láser)
4. Policarbonato
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Tipos
• CD-A: Audio
– 74/80 minutos de música
• CDROM: Datos
– Sólo lectura
– 650-700 MB (como CD-R y CD-RW)
• CD-R: Grabación casera
– Pueden ser grabados una vez
– Multisesión: Permite ser grabado en varias sesiones pero pierde
capacidad.
• CD-RW: Regrabación casera
– Permite grabar varias veces (hasta 1000).
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DVD
• Digital Versatile Disk
• Usado para almacenamiento de películas y datos
• Diferencia con el CD:
– Los pits son de menor tamaño, y también la separación
entre ellos
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Curso 2015-2016
Estructura (doble capa)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Etiqueta
Capa de policarbonato
Reflector + capa 1
Separador
Reflector + capa 2
Policarbonato
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Tipos
• DVD-Vídeo (películas)
– Codificación en MPEG-2
Una capa
Doble capa
• DVD-ROM (datos)
– Capacidad de 4,7 GB
– Tipos:
• Dos caras (8,5 GB)
• Doble capa (9,4 GB)
• Doble cara y doble capa (17 GB)
• DVD-R y DVD-RW
• DVD+R y DVD+RW
– Formatos regrabables
Imagen sacada de https://simple.wikipedia.org/wiki/DVD#/media/File:DVD_two_kinds.jpg // CC BY-SA
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BluRay
• Evolución del DVD
–
–
–
–
Mismo tamaño
Capacidad 25 GB (una capa) o 50 GB (doble capa)
Laser azul (más preciso)
Soporta
• vídeo de alta definición (HD) y sus codecs correspondientes
• Sonido de alta resolución
– Mayor velocidad
– Sistemas avanzados de protección de datos
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Dispositivos de
almacenamiento Flash
UD2: Sistemas Informáticos. Estructura Física
Índice
Fundamentos de Hardware (FHW)
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Memorias Flash
• Son un tipo de memoria EEPROM (Electrically
Erasable Read Only Memory)
• Existen dos tipos en función del tipo de dispositivos
electrónicos usados:
– Tipo NOR: Obsoleto
– Tipo NAND
• Más rápida y barata
• Permite leer/escribir varias posiciones simultáneamente
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Uso
• Los chips de memoria Flash se encuentran en
muchos dispositivos como:
– Electrodomésticos
– Automóviles
– Teléfonos móviles
– Cámaras
– Tarjetas de memoria
– Reproductores MP3/MP4…
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Características
• Información no volátil
– Número limitado de lecturas/escrituras
– Por lo general número lo bastante grande
•
•
•
•
•
•
Tamaño reducido
Velocidad cada vez mayor
Baratas
Resistentes a golpes
Consumen muy poco
Poco ruido
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Curso 2015-2016
Tarjetas Flash
• Utilizadas en dispositivos portátiles como cámaras, PDA,
smartphones..
• El formato más usado es SD (Secure Digital)
– Alcanza hasta 10 MB/seg
– Tipos: SD, mini SD, micro SD
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Memorias USB
• Dispositivo de almacenamiento que utiliza una
memoria Flash con una interfaz USB de conexión.
• Ventajas:
– Inmunes a rayaduras y polvo
– Bajo coste y alta densidad de información
– Duraderos
• Inconvenientes
– Sensibles a golpes, variaciones de voltaje…
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Discos SSD
• Solid State Drive
• No tiene sentido llamarlos discos pues no tienen
partes móviles
– Desaparece la posibilidad de rotura por vibraciones
– Menores tiempos de búsqueda y latencia
• Utilizan:
– Memoria no volátil como Flash
– Memoria volátil como SDRAM
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SSD vs magnéticos
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Ventajas de los SSD
•
•
•
•
•
•
•
Menor consumo de energía y disipación de calor
Silenciosos
Menor peso
Tiempo de búsqueda constante
Lectura mucho más rápida
Rendimiento no baja al llenar el disco
No necesitan ser desfragmentados
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Desventajas de los SSD
• En lecturas secuenciales pueden llegar a ser más
lentos que los discos duros
• En caso de fallo la celda se destruye, luego es más
remoto la posibilidad de recuperación
• Mayor precio (en decremento)
– Para disminuirlo se usan discos híbridos: Disco tradicional al
que se añade un super buffer SSD.
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La tarjeta gráfica
UD2: Sistemas Informáticos. Estructura Física
Índice
Fundamentos de Hardware (FHW)
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La tarjeta gráfica
• También llamada tarjeta de vídeo, tarjeta aceleradora de gráficos o adaptador de
pantalla.
• Encargada de procesar los datos procedentes del micro y transformarlos en
información representable en un dispositivo de salida, como un monitor
– Controla la apariencia, movimiento, color, brillo y claridad de las imágenes,
procesando cada bit de datos enviado al monitor
• Elemento básico en la actualidad
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Fabricantes
• Empresas principales:
– nVidia
– ATI (comprada por AMD).
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Componentes internos: GPU
• GPU (procesador de vídeo o chip gráfico)
– Recibe información de la CPU, la procesa y la almacena en
memoria de vídeo, liberando a la primera de trabajo.
• Realmente es un procesador específico para cálculo en coma flotante
(números reales)
– Su principal parámetro es la velocidad
• Actualmente entre 1-2 GHz para gama media.
– Puede estar:
• En la propia tarjeta
• En el micro.
• En el chipset.
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Componentes internos: Memoria de vídeo
• La tarjeta dispone de una memoria propia
– Permite almacenar los datos que se van procesando antes de enviarlos a
pantalla.
• Se le suele llamar memoria de vídeo o VRAM.
– Tamaño (gama media): 512 MB- 2 GB
– Está basada en la tecnología DDR pero obedece a estándares distintos.
– Tipos: GDDR,GDDR2, GDDR3, GDDR4, GDDR5.
Tipo de memoria
Frecuencia (MHz)
GDDR
166-950
GDDR2
533-1000
GDDR3
700-2000
GDDR4
1600-2500
GDDR5
2000-7000
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Componentes internos: Memoria de vídeo
(2)
• Si la tarjeta está integrada en la placa puede utilizarse
parte de la memoria principal como memoria de
vídeo
– Dicha memoria no podrá ser utilizada por el sistema.
– En otras ocasiones se dispone de una memoria propia
dedicada.
– Es algo que tenemos que tener en cuenta al adquirir el
equipo pues podemos perder parte de la memoria
principal.
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Representación de la información
• Cada punto de información de la pantalla necesita
almacenar la siguiente información:
– Posición horizontal donde se encuentra.
– Posición vertical donde se encuentra.
– Profundad de color
• Número de bits usados para representar el color.
• Color real: 24 bits (16 777 216 colores).
• La resolución es el número de puntos que puede representar
la pantalla, tanto en horizontal como en vertical.
• Resoluciones comunes
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Componentes internos: Chip RAMDAC
• Utilizado sólo si tenemos salidas analógicas.
• Se utiliza para transformar señales digitales (con las que
trabaja la gráfica) a señales analógicas que puedan ser
interpretadas por el monitor.
– Lee los datos de la memoria, los convierte y los envía hacia la pantalla.
• En muchos casos integrado en la placa base.
• Es capaz de dar soporte a distintas velocidades de refresco
– Velocidad de refresco: Número de veces que se actualiza la imagen por
segundo. Se mide en Hertzios (Hz).
– Se recomiendan valores a partir de 75 Hz.
– Los monitores digitales usan tasas más bajas (60 Hz).
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Conectores de vídeo
(repasar La Placa Base)
•
•
•
•
•
•
VGA (analógico)
S-Video (analógico)
RCA (analógico).
DVI (digital)
HDMI (digital)
DisplayPort (digital)
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Interfaz de conexión a la placa
(repasar La Placa Base)
• PCI
• AGP
• PCI-Express
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Alimentación
• En tarjetas gráficas potentes necesitamos
alimentación adicional
– Conector específico 6 u 8 pines
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Dispositivos de refrigeración
• Debido a las altas cargas a que son sometidas
las gráficas alcanzan temperaturas muy altas.
• Dispositivos de refrigeración:
– Disipador.
– Ventilador.
• En ocasiones en otra tarjeta
– Refrigeración líquida (raro)
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Librerías
• APIs (Application Programming Interface) que facilitan el
trabajar a los programadores para realizar operaciones gráficas
– OpenGL (Última versión OpenGL 4.4)
• Estándar abierto y multiplataforma
– Direct3D (de DirectX) (Última versión Direct 3D 11.9)
• Desarrollo propietario de Microsoft (Windows y XBox)
• Permiten añadir efectos como objetos borrosos por el
movimiento, o la lejanía, reflejos, destellos…
• Se van añadiendo nuevos métodos que las tarjetas fabricadas
con anterioridad no soportarán (se puede ejecutar igual, pero
no con tanta calidad)
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Procesamiento en paralelo
• Es un método para conectar dos o más tarjetas de
vídeo para producir una única señal de salida con más
capacidad de procesamiento.
• En principio es suficiente que la GPU sea idéntica
pero depende del modelo.
• Se utiliza un conector que hace de puente.
• Tecnologías:
– SLI de nVIDIA
– CrossfireX de ATI
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Procesamiento en paralelo (2)
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La tarjeta de sonido
UD2: Sistemas Informáticos. Estructura Física
Índice
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El sonido
• El fenómeno de sonido se
transmite mediante una onda
analógica sinusoidal.
– Las ondas tienen una frecuencia
(número de oscilaciones por segundo
[Hz] y amplitud (intensidad [dB]).
– El oído humano es capaz de percibir
sonidos con frecuencias de entre 200
y 20.000 Hz
– Las ondas de sonido no son casi nunca
sinusoidales puras, sino que están
compuestas por la superposición de
varias ondas a las que llamamos
armónicos.
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El sonido-Parámetros
• Amplitud (dB)
– Determina el volumen de la onda.
– A mayor amplitud, mayor volumen
– A menor amplitud, menor volumen.
• Frecuencia (Hz)
– Determina el tono.
– A mayor frecuencia, tonos más agudos.
– A menor frecuencia, tonos más graves.
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Codificación del sonido (I)
• Para digitalizar el sonido realizamos un proceso
llamado muestreo
– Tomamos valores de la amplitud de la onda en
determinados momentos.
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Codificación del sonido (II)
• Parámetros
– Muestreo: La frecuencia de muestreo determina el número
de muestras que cojo por segundo.
• Habitualmente 44KHz
– Cuantificación: Se dividen los valores en niveles digitales
• Cuantos más bits, más precisión
• Ejemplo: Para 16 bits, 65536 niveles
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Codificación del sonido (III)
• Los canales son los caminos independientes
por los que puede transmitirse la información
– Sistemas 2.0: altavoz izquierdo y derecho (o auriculares)
– Sistemas 2.1: además un subwoofer para graves
– Sistemas 5.1: tres altavoces delanteros, dos traseros y un subwoofer (estándar,
ya que las películas DVD ofrecen esos canales)
– Sistemas 6.1: además un altavoz central trasero
– Sistemas 7.1: como el 5.1 más dos laterales
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La Tarjeta de Sonido
• Una tarjeta de sonido es una tarjeta de expansión que permite la
entrada y salida de audio bajo el control de un driver
• Conexión generalmente bus PCI y PCI Express
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Componentes: DSP
• DSP: Procesador de Señal Digital
– Microprocesador que efectúa los cálculos necesarios para
gestionar el sonido.
– Realiza tareas como efectos de sonido, ecos, distorsiones,
etc..
Sound Blaster Live! 5.1 y su chip DSP (EMU10K1)
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Componentes: Chip de sonido
• Contiene los siguientes componentes:
– Conversor Analógico Digital (ADC):
• Convierte sonidos analógicos que le llegan (ej. por el
micrófono) a formato digital, para poder guardarlos como
archivos
– Conversor Digital Analógico (DAC):
• Reproduce sonidos guardados con formato digital,
transformándolos en analógico.
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Componentes: Buffer
• Es una pequeña memoria que almacena
temporalmente los datos que se envían entre
el ordenador y la tarjeta.
– Permiten gestionar desajustes si los datos no
llegan a tiempo.
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Conectores externos
(repasar La Placa Base)
•
•
•
•
Minijack 3.5 mm (analógico)
MIDI (digital)
RCA (analógico)
S/PDIF (digital)
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Conectores en placa
• CD_In (Entrada de CD)
– Algunas placas permiten reproducir CDs mediante la tarjeta, para ello la
unidad de CDROM ha de estar conectada a la tarjeta de sonido mediante un
cable interno
• Conexión AUX
– Para conectar otras fuentes de sonido (tarjeta de TV…)
• Conexión TAD
– Para conectar módems con funciones de voz, en desuso
• Conexiones al panel frontal (conexión de cascos y micro)
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Tarjetas de sonido: Algunos parámetros
•
•
•
•
Número y tipo de conectores
Soporte para sistemas de altavoces múltiples
Frecuencia de muestreo (en KHz)
Calidad de muestreo
– Número de bits de los ADC y DAC
• Full-dúplex
– Permiten grabar y reproducir audio al mismo tiempo.
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Tarjetas de sonido integradas
• Las características varían en función de como
se hayan implementado:
– Mediante chips de sonido similares a los usados en
tarjetas de sonido.
– Mediante un chip controlador (en chipset) y chips
CODEC adicionales.
• Es la opción más habitual (por razones de precio).
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Otras tarjetas
UD2: Sistemas Informáticos. Estructura Física
Índice
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La tarjeta de red
• Conectar ordenadores entre sí con la finalidad
de compartir recursos y poder formar una red
Tarjeta Ethernet
Tarjeta inalámbrica
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La tarjeta de red: Características
• Tipo de conector
– RJ45: Cable Ethernet
– BNC: Cable coaxial (obsoleto)
• Tipo de Interfaz
– PCI
– PCI Express (normalmente 1x)
– USB.
• Dirección MAC (única)
• Velocidad
– Ethernet (10 Mb/s)
– Fast Ethernet (100 Mb/s)
– Gigabit Ethernet (1Gb/s)
• Wake-On LAN
– Permite encender remotamente equipos apagados, mediante el envío de un
paquete específico.
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Estándares Wifi
• Wifi = IEEE 802.11
• Tipos de Wifi
– IEEE 802.11b, IEEE 802.11g
• Operan a 11 Mb/s y 54 Mb/s respectivamente.
• Operan en la banda de 2,4 GHz
– IEE 802.11a (Wifi 5)
• Alcanza hasta 300 Mbps
• Opera en la banda de 5 GHz
• Alcance algo menor.
– IEEE 802.11n
• Alcanza hasta 250-450 MHz
• Trabaja en las bandas de 2,4 GHz y 5 GHz.
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Tarjeta de captura de TV
• Permiten capturar la señal del cable de TV
(coaxial)
– Actualmente capturan la TDT, señal digital que
incluye canales de radio.
– Por lo general también permiten captura de audio
y vídeo de los propios canales o cámaras de vídeo
• Habitualmente conexión USB o PCI Express
• En desuso por la emisión de TV en streaming
(por Internet).
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Tarjetas de ampliación de puertos
• Permiten usar más puertos de los incluidos en
placa:
– Puertos USB (lo más habitual)
– Otros puertos: Firewire, serie, etc..
– Controladores de disco adicionales
• IDE
• Sata
• Mixtas
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Adaptadores
• Permiten utilizar el puerto sin necesidad de instalar
una tarjeta adicional.
– Normalmente por interfaz USB
– La velocidad máxima que alcanzan es la del puerto que
tiene el equipo
• Ejemplo: Un adaptador USB 2.0-Firewire no alcanzará más de 50
MB/seg.
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Descargar