Fundamentos de la arquitectura de una PC (página 2)

1.2.4.4. AGP (ACCELERATED GRAPHICS PORT)

Creado por Intel en 1996 como solución a los cuellos de botella que se producían en las tarjetas gráficas que usaban el bus PCI. Solo se puede conectar un dispositivo en este puerto mientras que en el bus PCI se pueden conectar varios.

El puerto AGP se utiliza exclusivamente para conectar tarjetas de video y debido a su arquitectura sólo puede haber una ranura en cada mainboard. Dicha ranura mide unos 8 cm. y se encuentra a un lado de las ranuras PCI. Entre sus principales características tenemos:

• El bus AGP es de 32 bit como PCI.
• Tiene 8 canales más para acceso a la memoria RAM. Además puede acceder directamente a esta a través del NorthBrigde pudiendo emular así memoria de vídeo en la RAM.
• La velocidad del bus es de 66 MHz.
• El bus AGP cuenta con diferentes modos de funcionamiento:

• AGP 1X: velocidad 66 MHz con una tasa de transferencia de 264 MB/s y funcionando a un voltaje de 3,3V.
• AGP 2X: velocidad 133 MHz con una tasa de transferencia de 528 MB/s y funcionando a un voltaje de 3,3V.
• AGP 4X: velocidad 266 MHz con una tasa de transferencia de 1 GB/s y funcionando a un voltaje de 3,3 o 1,5V para adaptarse a los diseños de las tarjetas gráficas.
• AGP 8X: velocidad 533 MHz con una tasa de transferencia de 2 GB/s y funcionando a un voltaje de 0,7V o 1,5V.

Ya no se desarrollan mejoras sobre el puerto AGP, pues esta siendo reemplazado por el bus PCI-Express.

5. PCI-EXPRESS

PCI-Express es un nuevo desarrollo del bus PCI que usa los conceptos de programación y los estándares de comunicación existentes, pero se basa en un sistema de comunicación mucho más rápida.

Es una evolución de PCI, en la que se consigue aumentar el ancho de banda mediante el incremento de la frecuencia llegando a ser 32 veces más rápido que el PCI 2.1.

PCI-Express se creó para ser usado sólo como bus local. Debido a que se basa en el bus PCI las tarjetas actuales pueden ser reconvertidas a PCI-Express cambiando solamente la capa física. La velocidad superior del PCI-Express permitirá reemplazar a casi todos los demás buses.

1.3. UNIDAD CENTRAL DE PROCESAMIENTO (CPU)

El CPU o Unidad Central de Proceso es la unidad donde se ejecutan las instrucciones de los programas y se controla el funcionamiento de los distintos componentes del computador, es un microchip con una alta escala de integración, es decir, que aloja millones de transistores en su interior. Se dice que si la mainboard es el sistema nervioso de la computadora, el procesador o correctamente llamado CPU, es el cerebro.

Suele estar integrada en un chip denominado microprocesador. Sin el la computadora no podría funcionar. 

El CPU gestiona cada paso en el proceso de los datos. Actúa como el conductor de supervisión de los componentes de hardware del sistema. El CPU está compuesto por: registros, la unidad de control, la unidad aritmético-lógica, y dependiendo del procesador, una unidad de coma flotante.

Cada fabricante de microprocesadores tiene sus propias familias de productos y cada familia su propio conjunto de instrucciones.

El microprocesador realiza en varias fases de ejecución la realización de cada instrucción:

• Lee la instrucción desde la memoria principal.
• Decodifica la instrucción, es decir, determinar qué instrucción es y por tanto qué se debe hacer.
• Realiza la operación correspondiente.
• Ejecuta la operación.
• Escribe los resultados en la memoria principal o en los registros.

Cada una de estas fases se realiza en uno o varios ciclos de CPU dependiendo de la estructura del procesador. La duración de estos ciclos viene determinada por la frecuencia de reloj, y nunca podrá ser inferior al tiempo requerido para realizar la tarea individual (realizada en un solo ciclo) de mayor coste temporal.

El microprocesador dispone de un oscilador o cristal de cuarzo capaz de generar pulsos a un ritmo constante de modo que genera varios ciclos (o pulsos) en un segundo.

Para determinar las diferentes capacidades que tienen los procesadores se pueden evaluar algunas características de ellos, por ejemplo:

1. Trabaja en frecuencias de Megahercios (MHz) o Gigahercios (GHz), lo que quiere decir millones o miles de millones, respectivamente, de ciclos por segundo. El indicador de la frecuencia de un microprocesador es un buen referente de la velocidad de proceso del mismo, pero no el único.

   La cantidad de instrucciones necesarias para llevar a cabo una tarea concreta, así como la cantidad de instrucciones ejecutadas por ciclo son los otros dos factores que determinan la velocidad de la CPU. La cantidad de instrucciones necesarias para realizar una tarea depende directamente del juego de instrucciones disponible.

2. VELOCIDADES DEL CPU

   Esta es otra de las formas de medir la capacidad que tiene un procesador. Como ya lo explicamos en la sección anterior, un bus es un conjunto de conductos que permiten la transferencia de datos. El ancho del bus de datos determina la cantidad de señales o datos que puede transmitir al mismo tiempo. Cuanto mayor sea el número de líneas, mayor será la capacidad del procesador.

3. BUS DE DATOS

   Este es otro parámetro muy usado para la medición de los procesadores. Al igual que el bus de datos, el bus de direcciones es un conjunto de canales cuyo número indica la cantidad de direcciones de memoria a la que el procesador puede acceder.

4. BUS DE DIRECCIONES
5. REGISTROS INTERNOS

Los registros internos de un procesador es un indicador de qué tanta información puede manejar el procesador de manera simultánea.

3. MEMORIA

• Este es uno de los componentes principales y que es más sensible a los cambios en su estándar comercial. A lo largo de la historia, han sido muchos los esfuerzos para mejorar su performance y su capacidad de almacenamiento. Los avances en el software y en las demandas de video han exigido que las memorias siempre esten un paso adelante de estas necesidades.
• La memoria o memoria RAM como es comunmente conocida se clasifica en :

• SIMM.
• DIMM
• DDR / DDR2
• SO-DIMM
• RIMM

Adicionalmente existen dos memorias más que son las PC CARD para PC portátiles y la Stick Memory o USB drive, pero no serán consideradas en esta sección.

Esta pequeña clasificación reune a los tipos de memoria más conocidos y que se encuentran aún en vigencia. Las diferencias entre ellos radica en el número de contactos, en su capacidad de almacenamiento y en su velocidad de acceso.

Además existe una clasificación por velocidad de acceso la cual se describe en el Cuadro 1:

Podemos decir que en la actualidad las memorias DDR2 son las más rápidas alcanzando 400 Mhz. A esta importante característica se añade su bajo consumno de energía y por consiguiente su baja producción de calor.

3. FUENTE DE PODER

Este es tal vez uno de los componentes menos considerados por los usuarios de PC. Sin embargo, cumple una función muy importante al suministrar de la energía eléctrica necesaria para el funcionamiento del sistema. La fuente de poder recibe la corriente eléctrica alterna desde la línea pública y la transforma en continua. Debido a que muchos componentes de la PC funcionan a 3 / 5 v. y otros a 12 v. la fuente de poder se debe encargar del suministros de ambos voltajes.

A pesar que el ámbito de las fuentes de poder puede estar inclinado hacia el campo de la electricidad y no de la informática, existen algunos criterios que si son de interés del presente trabajo como el de las formas que las fuentes adquieren. En el Cuadro 2 se hace un resumen de éstos:

CAPITULO 2

COMPONENTES DE ENTRADA Y SALIDA

1. 1. MOUSE
2. DISPOSITIVOS DE ENTRADA

El mouse es un periférico, generalmente fabricado en plástico, utilizado como dispositivo de entrada de datos y de control. En los programas relacionados con el diseño y entornos operativos gráficos el mouse permite utilizar el software de forma más sencilla y rápida que si se realizara con el teclado. Sin embargo, el software pone a disposición todas sus funciones siempre accesibles desde el teclado de manera que sea el usuario quien voluntariamente escoja el periférico que le resulte más cómodo.

2.1.1.1 TIPOS DE MOUSE

• Mouse mecánico

Un mouse mecánico tiene una gran bola en su fondo y esta bola conduce dos ruedas internas, una para cada eje coordenado, que generan pulsos en respuesta al movimiento del mouse.

La circuitería dentro del mouse cuenta los pulsos generados por las ruedas internas y manda información sobre los movimientos del mouse al computador. Ésta es procesada en el controlador del sistema operativo correspondiente.

• Mouse óptico

Es una variante de mouse que carece de bola de goma con lo que se consigue evitar el frecuente problema de la acumulación de suciedad en el eje de transmisión y por sus características ópticas es mucho menos propenso a sufrir este inconveniente. Se considera uno de los mouse más modernos y prácticos.

• Mouse láser

Este tipo de mouse es mucho más sensible que el mouse óptico haciéndolo ideal para los diseñadores gráficos y los fanáticos de los juegos por computadora. En vez de utilizar el sistema de refracción y el halo de luz roja que utilizan los ópticos, tiene un motor de captura de movimiento a base de un láser que es invisible al ojo humano.

Otro tipo de clasificación es por la conexión que tiene los mouse con la PC.

• Mouse con cables

Hoy en día se puede conseguir un mouse con cable a precios sumamente módicos lo que hace de éste el más popular. Sin embargo, también se puede conseguir un mouse con cable de altas prestaciones; por ejemplo, un mouse láser. Los hay de todos los tipos. Vienen con uno de 2 tipos de conectores posibles en la actualidad: Puerto USB y puerto PS/2. Aún existen versiones del mouse que se conectan por puerto Serial, pero son poco comunes.

• Mouse inalámbrico

Es un mouse que se usa sin cables de comunicación entre el computador y el mouse. Al usarlo, se requiere de un punto de concentración de la señal inalámbrica producida por el mouse. A este punto se le llama receptor y normalmente se conecta al computador por un puerto USB, aunque se le puede colocar un adaptador para que se conecte por el puerto PS/2.

Existen dos tipos importantes de mouse inalámbricos:

• Radio Frecuencia (RF) Es el tipo más común y económico. Funciona enviando una señal a una frecuencia de 2.4Ghz, la misma que utilizan muchos teléfonos inalámbricos y las tecnologías inalámbricas IEEE 802.11b y IEEE 802.11g. No sufre de muchas desconexiones ni interferencias de los otros equipos en su misma frecuencia y tiene un rango aceptable: aprox. 3 m.
• Infrarrojo (IR) Éste utiliza la tecnología de transmisión de datos por señal infrarroja la misma que utilizan teléfonos móviles/celulares, los controles remotos de nuestros televisores y equipos de sonido. El rango de alcance es bastante inferior que el de radio frecuencia. También tienen el inconveniente de tener que mantener una línea visual directa e ininterrumpida entre el mouse y el receptor de la señal.
• Bluetooth (Bt) Utiliza el relativamente nuevo estándar de transmisión inalámbrica Bluetooth, el mismo que utilizan los auriculares inalámbricos de los teléfonos celulares/móviles. El rango es de 10 metros.

2.1.2. TECLADO

Un teclado es un periférico utilizado para la introducción de órdenes y datos en un computador. Existen distintas disposiciones de teclado, para que se puedan utilizar en diversos idiomas.

Se han sugerido distintas alternativas a la disposición de teclado indicando ventajas tales como mayores velocidades de tecleado. La alternativa más famosa es el Teclado Simplificado Dvorak.

La disposición de las teclas se remonta a las primeras máquinas de escribir. Aquellas máquinas eran enteramente mecánicas. Al pulsar una letra en el teclado se movía un pequeño martillo mecánico que golpeaba el papel a través de una cinta impregnada en tinta. Al escribir con varios dedos de forma rápida, los martillos no tenían tiempo de volver a su sitio antes de que se moviesen los siguientes, de forma que se atoraban unos contra otros. Para que esto ocurriese lo menos posible se hizo una distribución de las letras de forma contraria a lo que hubiese sido lógico con base en la frecuencia con la que cada letra aparecía en un texto. De esta manera la pulsación era más lenta y los martillos se atoraban menos veces.

Cuando aparecieron las máquinas de escribir eléctricas y después los computadores, con sus teclados también eléctricos, se consideró seriamente modificar la distribución de las letras en los teclados, colocando las letras más corrientes en la zona central. El nuevo teclado ya estaba diseñado y los fabricantes preparados para iniciar la fabricación. Sin embargo, el proyecto se canceló debido al temor de que los usuarios tuvieran excesivas incomodidades para habituarse al nuevo teclado, y que ello perjudicara la introducción de los computadores personales, que por aquel entonces se encontraban en pleno auge.

El primer teclado apareció en 1981 y tenía 83 teclas, luego en 1984 apareció el teclado PC/AT con 84 teclas (una más al lado de SHIFT IZQ).

En 1987 IBM desarrolló el MF-II (Multifunción II o teclado extendido) a partir del AT. Sus características son que usa el mismo interfaz que el AT, añade muchas teclas más, se ponen leds y soporta el Scan Code set 3, aunque usa por defecto el 2. De este tipo hay dos versiones, la americana con 101 teclas y la europea con 102.

Los teclados PS/2 son básicamente iguales a los MF-II. Las únicas diferencias son el conector (mini-DIN de 6 pin) más pequeño que el AT y más comandos, pero la comunicación es la misma, usan el protocolo AT. Incluso los ratones PS/2 usan el mismo protocolo.

Actualmente la denominación AT ó PS/2 sólo se refiere al conector porque hay una gran diversidad de ellos.

Un teclado está realizado mediante un microcontrolador, normalmente de las familias 8048 u 8051 de Intel. Estos microcontroladores ejecutan sus propios programas que están grabados en sus respectivas ROMs internas. Estos programas realizan la exploración matricial de las teclas para determinar cuales están pulsadas.

Por cada pulsación o liberación de una tecla el microcontrolador envía un código identificativo que se llama Scan Code. Para permitir que varias teclas sean pulsadas simultáneamente, el teclado genera un código diferente cuando una tecla se pulsa y cuando dicha tecla se libera.

La comunicación del teclado es vía serial, aunque las tecnologías inalámbricas explicadas en la sección de mouse también son extensibles a éstos dispositivos.

2.2. DISPOSITIVOS DE SALIDA

1. El monitor es el componente más evidente cuando se habla de una computadora. En los primeros años de las PC, las computadoras no contaban con un sistema de comunicación visual con el usuario, en su lugar las luces parpadeantes que indicaban el procesamiento de los datos y una máquina de escribir que imprimía el resultado hacían ver lo que era capaz de hacer una PC.

   Hoy en día los días en que prácticamente todo nuestro escritorio era ocupado por un monitor han quedado atrás con la aparición de los monitores LCD que cuentan con la misma tecnología que los monitores de laptop. Hoy en día existen monitores desde 14" hasta 21-22" muy recomendables para trabajos de edición fotográfica o para los fanáticos de los juegos de video.

2. MONITOR
3. TARJETA DE VIDEO

Es una tarjeta de ampliación o un conjunto de chips incorporados en una placa para poder visualizar texto y gráficos en el monitor de un computador. La también incluye un conector físico para el cable del monitor.

Una característica importante de una tarjeta de video es su resolución y la cantidad de colores que ésta puede soportar. La resolución es una medida de la cantidad de puntos horizontales y verticales que se pueden dibujar en una pantalla. Su notación es: 640 x 480, por citar la resolución más básica. Esto quiere decir 640 píxeles de ancho y 480 píxeles de alto, siempre con referencia a la pantalla. Las tarjetas de video cuentan con una pequeña memoria integrada que determinará la cantidad de colores y la resolución que podrá manejar.

El Cuadro 3 muestra un resumen de las diferentes resoluciones disponibles en el mercado:

CAPITULO 3

UNIDADES DE ALMACENAMIENTO

1. Es un dispositivo que podco a poco va quedando obsoleto y es utilizado para leer y grabar información en un disquete. 

2. DISQUETERA

   Los CD-ROM son leídos por una lectora de CD-ROM y escritos por grabadoras de CD (a menudo llamadas "quemadoras"). Los lectores CD-ROM puede ser conectados a la computadora por la interfase IDE (ATA), por una interfaz SCSI o a través del puerto USB. La mayoría de los lectores de CD-ROM leen CD de audio y CD de vídeo (VCD) con el software apropiado.

3. LECTORAS DE CD – ROM

   Los lectores de DVD-ROM también leen los DVD-Video y los formatos en CD, como CD-ROM, CD-R, CD-RW y CDs de Video. Para que pueda leer los DVD y CD las lectoras contienen en su parte interna un ojo óptico en la cual lee el formato de unos y ceros con la que se encuentran grabados estos tipos de CD’s.

4. LECTORAS DE DVD

   Se llama disco duro (en inglés hard disk, abreviado con frecuencia HD o HDD) al dispositivo encargado de almacenar información de forma persistente en un computador. Los discos duros generalmente utilizan un sistema de grabación magnética analógica. El disco aloja dentro de una carcasa una serie de platos metálicos apilados girando a gran velocidad. Sobre estos platos se sitúan los cabezales encargados de leer o escribir los impulsos magnéticos. Hay distintos estándares a la hora de comunicar un disco duro con el sistema. Los más utilizados son IDE/ATA, SCSI, Ultra ATA y Serial ATA. Dada la importancia y complejidad de los discos duros explicaremos brevemente algunas características de este dispositivo.

   1. Dentro de un disco duro hay varios platos (entre 2 y 4), que son discos (de aluminio o cristal) concéntricos y que giran todos a la vez.

      El cabezal de lectura y escritura es un conjunto de brazos alineados verticalmente que se mueven hacia dentro o fuera según convenga, todos a la vez. En la punta de dichos brazos están las cabezas de lectura/escritura, que gracias al movimiento del cabezal pueden leer tanto zonas interiores como exteriores del disco. Cada plato tiene dos caras, y es necesaria una cabeza de lectura/escritura para cada cara (no es una cabeza por plato, sino una por cara). Si se mira el esquema Cilindro-Cabeza-Sector (más abajo), a primera vista se ven 4 brazos, uno para cada plato. En realidad, cada uno de los brazos es doble, y contiene 2 cabezas: una para leer la cara superior del plato, y otra para leer la cara inferior. Por tanto, hay 8 cabezas para leer 4 platos.

      Las cabezas de lectura/escritura nunca tocan el disco, sino que pasan muy cerca (hasta a 3 nanómetros). Si alguna llega a tocarlo, causaría muchos daños en el disco, debido a lo rápido que giran los platos (uno de 7.200 revoluciones por minuto se mueve a 120 Km/h en el borde).

   2. ESTRUCTURA FÍSICA DEL DISCO DURO
   3. ESTRUCTURA LÓGICA DEL DISCO DURO
5. EL DISCO DURO

Dentro del disco se encuentran:

• El Master Boot Record (en el sector de arranque), que contiene la tabla de particiones.
• Las particiones, necesarias para poder colocar los sistemas de ficheros

1. CARACTERÍSTICAS DE UN DISCO DURO

Las características que se deben tener en cuenta en un disco duro son:

• Tiempo medio de acceso

Tiempo medio que tarda en situarse la aguja en el cilindro deseado; suele ser aproximadamente un 1/3 del tiempo que tarda en ir desde el centro al exterior o viceversa.

• Tiempo de Giro

Tiempo que tarda el disco en girar media vuelta, que equivale al promedio del tiempo de acceso (tiempo medio de acceso). Una vez que la aguja del disco duro se sitúa en el cilindro el disco debe girar hasta que el dato se sitúe bajo la cabeza; el tiempo en que esto ocurre es, en promedio, el tiempo que tarda el disco en dar medio giro; por este motivo la latencia es diferente a la velocidad de giro, pero es aproximadamente proporcional a ésta.

• Tasa de transferencia

Velocidad a la que puede transferir la información al computador. Puede ser velocidad sostenida o de pico.

• Caché de pista

Es una memoria de estado sólido, tipo RAM, dentro del disco duro de estado sólido. Los discos duros de estado sólido utilizan cierto tipo de memorias construidas con semiconductores para almacenar la información. El uso de esta clase de discos generalmente se limita a las supercomputadoras, por su elevado precio.

1. USB DRIVE O FLASH DRIVE

Este dispositivo es de reciente aparición y se esta convirtiendo rápidamente en un medio de almacenamiento muy utilizado por el público, pues tiene una ghran portabilidad y un bajo costo. Esta tecnología aprovecha la gran estandarización con que cuentan los puertos USB generalmente incluido en todas las mainboard. Además, casi no existe sistema oprativo que no le brinde soporte. Su dimensiones muy pequeñas hacen que no solo sea utilizado para el almacenamiento de datos sino también como reproductos de música y video.

BIBLIOGRAFÍA

MINASI, Mark, DOCTER, Quentin y WEMPEN, Faithe

2005 PC: actualización y mantenimiento. Madrid. Ediciones Anaya Multimedia.

MUELLER, Scott.

2000 Manual de actualización y reparación de PCs. México. Prentice Hall.

CONOZCA SU HARWARE

2006

Contiene una serie de artículos y manuales sobre las partes de una PC.

WIKIPEDIA

2006 www.es.wikipedia.com

Enciclopedia virtual, contiene una amplia variedad de artículos de diferentes ramas de la historia, ciencia y tecnología.

Raúl García Varillas

Universidad Nacional Mayor de San Marcos

Facultad de Ingeniería de Sistemas

Lima – Perú Julio 2006