Phenom II es el nombre dado por AMD a una familia de microprocesadores o CPUs multinúcleo (multicore) fabricados en 45 nm, la cual sucede al Phenom original y dieron soporte a DDR3. Una de las ventajas del paso de los 65 nm a los 45 nm, es que permitió aumentar la cantidad de caché L3, esta se incrementó de una manera generosa, pasando de los 2 MiB del Phenom original a 6 MiB. Entre ellos, el Amd Phenom II X2 BE 555 de doble núcleo surge como el procesador binúcleo del mercado. Se lanzaron tres Athlon II con sólo Caché L2, pero con buena relación precio/rendimiento. El Amd Athlon II X4 630 corre a 2,8 GHz. El Amd Athlon II X4 635 son la misma línea. AMD también lanza un triple núcleo, llamado Athlon II X3 440, así como un doble núcleo Athlon II X2 255. También sale el Phenom X4 995, de cuatro núcleos, que corre a más de 3,2GHz. AMD lanza la familia Thurban con 6 núcleos físicos dentro del encapsulado
2011: El Intel Core Sandy Bridge
Llegan para remplazar los chips Nehalem, con Intel Core i3, Intel Core i5 e Intel Core i7 serie 2000 y Pentium G. Intel lanzó sus procesadores que se conocen con el nombre en clave Sandy Bridge. Estos procesadores Intel Core que no tienen sustanciales cambios en arquitectura respecto a nehalem, pero si los necesarios para hacerlos más eficientes y rápidos que los modelos anteriores. Es la segunda generación de los Intel Core con nuevas instrucciones de 256 bits, duplicando el rendimiento, mejorando el desempeño en 3D y todo lo que se relacione con operación en multimedia. Llegaron la primera semana de Enero del 2011. Incluye nuevo conjunto de instrucciones denominado AVX y una GPU integrada de hasta 12 unidades de ejecución, Ivy Bridge es la mejora de sandy bridge a 22 nm. Se estima su llegada para 2012 y promete una mejora de la GPU, así como procesadores de sexdécuple núcleo en gamas más altas y cuádruple núcleo en las más bajas, abandonándose los procesadores de núcleo doble.
2011: El AMD Fusion
AMD Fusion es el nombre clave para un diseño futuro de microprocesadores Turion, producto de la fusión entre AMD y ATI, combinando con la ejecución general del procesador, el proceso de la geometría 3D y otras funciones de GPUs actuales. La GPU (procesador gráfico) estará integrada en el propio microprocesador. Se espera la salida progresiva de esta tecnología a lo largo del 2011; estando disponibles los primeros modelos (Ontaro y Zacate) para ordenadores de bajo consumo entre últimos meses de 2010 y primeros de 2011, dejando el legado de las gamas medias y altas (Llano, Brazos y Bulldozer para mediados o finales del 2011)
TAREA #15
Realice un cuadro comparativo que contenga las siguientes especificaciones técnicas de los procesadores anteriores:
Año de fabricación.
Nombre del fabricante.
Cantidad de Transistores.
Proceso de fabricación.
Bits del bus de datos externos.
Bits del bus de direcciones.
Cantidad de memoria ram que puede direccionar este procesador.
Longitud del canal de transistor.
Tamaño de L1.
Tamaño de L2.
Tiene Instrucciones Mmx.
Tiene instrucciones 3D Now.
Tiene instrucciones Sse, Sse2, Sse3,Sse4.
Tiene instrucciones Simd.
Tiene características Ht.
Cuantos Core tiene.
Soporta Emt 64.
Soporta Amd 64.
Tipo de socket o slot usa el procesador.
Usando Software de evaluación de Hardware como el Everest o similar, corra las pruebas de evaluación de CPU, FPU, L1, L2, L3, Numero de Cores, Velocidad del Procesador y Multiplicador de Reloj.
Funcionamiento
Desde el punto de vista lógico, singular y funcional, el microprocesador está compuesto básicamente por: varios registros, una unidad de control, una unidad aritmético lógica, y dependiendo del procesador, puede contener una unidad de coma flotante.
El microprocesador ejecuta instrucciones almacenadas como números binarios organizados secuencialmente en la memoria principal. La ejecución de las instrucciones se puede realizar en varias fases:
Prefetch, pre lectura de la instrucción desde la memoria principal.
Fetch, envío de la instrucción al decodificador
Decodificación de la instrucción, es decir, determinar qué instrucción es y por tanto qué se debe hacer.
Lectura de operando (si los hay).
Ejecución, lanzamiento de las máquinas de estado que llevan a cabo el procesamiento.
Escritura de 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, y concretamente de su grado de segmentación. 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 se conecta a un circuito PLL, normalmente basado en un cristal de cuarzo capaz de generar pulsos a un ritmo constante, de modo que genera varios ciclos (o pulsos) en un segundo. Este reloj, en la actualidad, genera miles de megahercios.
Rendimiento
El rendimiento del procesador puede ser medido de distintas maneras, hasta hace pocos años se creía que la frecuencia de reloj era una medida precisa, pero ese mito, conocido como «mito de los megahertzios» se ha visto desvirtuado por el hecho de que los procesadores no han requerido frecuencias más altas para aumentar su potencia de cómputo.
Durante los últimos años esa frecuencia se ha mantenido en el rango de los 1,5 GHz a 4 GHz, dando como resultado procesadores con capacidades de proceso mayores comparados con los primeros que alcanzaron esos valores. Además la tendencia es a incorporar más núcleos dentro de un mismo encapsulado para aumentar el rendimiento por medio de una computación paralela, de manera que la velocidad de reloj es un indicador menos fiable aún. De todas maneras, una forma fiable de medir la potencia de un procesador es mediante la obtención de las Instrucciones por ciclo
Medir el rendimiento con la frecuencia es válido únicamente entre procesadores con arquitecturas muy similares o iguales, de manera que su funcionamiento interno sea el mismo: en ese caso la frecuencia es un índice de comparación válido. Dentro de una familia de procesadores es común encontrar distintas opciones en cuanto a frecuencias de reloj, debido a que no todos los chip de silicio tienen los mismos límites de funcionamiento: son probados a distintas frecuencias, hasta que muestran signos de inestabilidad, entonces se clasifican de acuerdo al resultado de las pruebas.
Esto se podría reducir en que los procesadores son fabricados por lotes con diferentes estructuras internas atendiendo a gamas y extras como podría ser una memoria caché de diferente tamaño, aunque no siempre es así y las gamas altas difieren muchísimo más de las bajas que simplemente de su memoria caché. Después de obtener los lotes según su gama, se someten a procesos en un banco de pruebas, y según su soporte a las temperaturas o que vaya mostrando signos de inestabilidad, se le adjudica una frecuencia, con la que vendrá programada de serie, pero con prácticas de overclock se le puede incrementar
La capacidad de un procesador depende fuertemente de los componentes restantes del sistema, sobre todo del chipset, de la memoria RAM y del software. Pero obviando esas características puede tenerse una medida aproximada del rendimiento de un procesador por medio de indicadores como la cantidad de operaciones de coma flotante por unidad de tiempo FLOPS, o la cantidad de instrucciones por unidad de tiempo MIPS. Una medida exacta del rendimiento de un procesador o de un sistema, es muy complicada debido a los múltiples factores involucrados en la computación de un problema, por lo general las pruebas no son concluyentes entre sistemas de la misma generación.
Arquitectura
El microprocesador tiene una arquitectura parecida a la computadora digital. En otras palabras, el microprocesador es como la computadora digital porque ambos realizan cálculos bajo un programa de control. Consiguientemente, la historia de la computadora digital ayuda a entender el microprocesador. El hizo posible la fabricación de potentes calculadoras y de muchos otros productos. El microprocesador utiliza el mismo tipo de lógica que es usado en la unidad procesadora central (CPU) de una computadora digital. El microprocesador es algunas veces llamado unidad micro procesadora (MPU). En otras palabras, el microprocesador es una unidad procesadora de datos. En un microprocesador se puede diferenciar diversas partes:
Encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio en si, para darle consistencia, impedir su deterioro (por ejemplo, por oxidación por el aire) y permitir el enlace con los conectores externos que lo acoplaran a su zócalo a su placa base.
Memoria caché: es una memoria ultrarrápida que emplea el procesador para tener alcance directo a ciertos datos que «predeciblemente» serán utilizados en las siguientes operaciones, sin tener que acudir a la memoria RAM, reduciendo así el tiempo de espera para adquisición de datos. Todos los micros compatibles con PC poseen la llamada caché interna de primer nivel o L1; es decir, la que está dentro del micro, encapsulada junto a él. Los micros más modernos (Core i3,Core i5 ,core i7,etc) incluyen también en su interior otro nivel de caché, más grande, aunque algo menos rápida, es la caché de segundo nivel o L2 e incluso los hay con memoria caché de nivel 3, o L3.
Coprocesador matemático: unidad de coma flotante. Es la parte del micro especializada en esa clase de cálculos matemáticos, antiguamente estaba en el exterior del procesador en otro chip. Esta parte está considerada como una parte «lógica» junto con los registros, la unidad de control, memoria y bus de datos.
Registros: son básicamente un tipo de memoria pequeña con fines especiales que el micro tiene disponible para algunos usos particulares. Hay varios grupos de registros en cada procesador. Un grupo de registros está diseñado para control del programador y hay otros que no son diseñados para ser controlados por el procesador pero que la CPU los utiliza en algunas operaciones, en total son treinta y dos registros.
Memoria: es el lugar donde el procesador encuentra las instrucciones de los programas y sus datos. Tanto los datos como las instrucciones están almacenados en memoria, y el procesador las accede desde allí. La memoria es una parte interna de la computadora y su función esencial es proporcionar un espacio de almacenamiento para el trabajo en curso.
Puertos: es la manera en que el procesador se comunica con el mundo externo. Un puerto es análogo a una línea de teléfono. Cualquier parte de la circuitería de la computadora con la cual el procesador necesita comunicarse, tiene asignado un «número de puerto» que el procesador utiliza como si fuera un número de teléfono para llamar circuitos o a partes especiales.
TAREA #16
Porque está compuesto el microprocesador
Cuáles son las fases de ejecución de instrucciones , explique
Quien determina la duración de ciclos
A que se conecta el procesador y que hace este
Como se mide el rendimiento del procesador
Donde se permite la medición de rendimiento por frecuencia
Porque medir el desempeño del procesador por FLOPS.
Porque medir el desempeño del procesador por MIPS.
Explique concepto de arquitectura del procesador.
Mencione las partes de un microprocesador.
Explique encapsulado.
Explique memoria cache.
Explique procesador matemático.
Explique registros.
Explique memoria.
Explique puertos.
Fabricación
Procesadores de silicio
El proceso de fabricación de un microprocesador es muy complejo. Todo comienza con un buen puñado de arena (compuesta básicamente de silicio), con la que se fabrica un mono cristal de unos 20 x 150 centímetros. Para ello, se funde el material en cuestión a alta temperatura (1.370 °C) y muy lentamente (10 a 40 mm por hora) se va formando el cristal.
De este cristal, de cientos de kilos de peso, se cortan los extremos y la superficie exterior, de forma de obtener un cilindro perfecto. Luego, el cilindro se corta en obleas de 10 micras de espesor, la décima parte del espesor de un cabello humano, utilizando una sierra de diamante. De cada cilindro se obtienen miles de obleas, y de cada oblea se fabricarán varios cientos de microprocesadores.
Silicio.
Estas obleas son pulidas hasta obtener una superficie perfectamente plana, pasan por un proceso llamado "annealing", que consiste en someterlas a un calentamiento extremo para remover cualquier defecto o impureza que pueda haber llegado a esta instancia. Después de una supervisión mediante láseres capaz de detectar imperfecciones menores a una milésima de micra, se recubren con una capa aislante formada por óxido de silicio transferido mediante deposición de vapor.
De aquí en adelante, comienza el proceso del «dibujado» de los transistores que conformarán a cada microprocesador. A pesar de ser muy complejo y preciso, básicamente consiste en la "impresión" de sucesivas máscaras sobre la oblea, sucediéndose la deposición y eliminación de capas finísimas de materiales conductores, aislantes y semiconductores, endurecidas mediante luz ultravioleta y atacada por ácidos encargados de remover las zonas no cubiertas por la impresión. Salvando las escalas, se trata de un proceso comparable al visto para la fabricación de circuitos impresos.
Después de cientos de pasos, entre los que se hallan la creación de sustrato, la oxidación, la litografía, el grabado, la implantación iónica y la deposición de capas; se llega a un complejo «bocadillo» que contiene todos los circuitos interconectados del microprocesador.
Un transistor construido en tecnología de 45 nanómetros tiene un ancho equivalente a unos 200 electrones. Eso da una idea de la precisión absoluta que se necesita al momento de aplicar cada una de las máscaras utilizadas durante la fabricación.
Una oblea de silicio grabada.
Los detalles de un microprocesador son tan pequeños y precisos que una única particula de polvo puede destruir todo un grupo de circuitos. Las salas empleadas para la fabricación de microprocesadores se denominan salas limpias, porque el aire de las mismas se somete a un filtrado exhaustivo y está prácticamente libre de polvo. Las salas limpias más puras de la actualidad se denominan de clase 1. La cifra indica el número máximo de partículas mayores de 0,12 micras que puede haber en un pie cúbico (0,028 m3) de aire. Como comparación, un hogar normal sería de clase 1 millón. Los trabajadores de estas plantas emplean trajes estériles para evitar que restos de piel, polvo o pelo se desprendan de sus cuerpos.
Una vez que la oblea ha pasado por todo el proceso litográfico, tiene "grabados" en su superficie varios cientos de microprocesadores, cuya integridad es comprobada antes de cortarlos. Se trata de un proceso obviamente automatizado, y que termina con una oblea que tiene grabados algunas marcas en el lugar que se encuentra algún microprocesador defectuoso.
La mayoría de los errores se dan en los bordes de la oblea, dando como resultados chips capaces de funcionar a velocidades menores que los del centro de la oblea o simplemente con características desactivadas, tales como núcleos. Luego la oblea es cortada y cada chip individualizado. En esta etapa del proceso el microprocesador es una pequeña placa de unos pocos milímetros cuadrados, sin pines ni cápsula protectora.
Cada una de estas plaquitas será dotada de una cápsula protectora plástica (en algunos casos pueden ser cerámicas) y conectada a los cientos de pines metálicos que le permitirán interactuar con el mundo exterior. Estas conexiones se realizan utilizando delgadísimos alambres, generalmente de oro. De ser necesario, la cápsula es provista de un pequeño disipador térmico de metal, que servirá para mejorar la transferencia de calor desde el interior del chip hacia el disipador principal. El resultado final es un microprocesador como los que equipan a los computadores.
También se están desarrollando alternativas al silicio puro, tales como el carburo de silicio que mejora la conductividad del material, permitiendo mayores frecuencias de reloj; aunque aún se encuentra en investigación.
Otros materiales
Aunque la gran mayoría de la producción de circuitos integrados se basa en el silicio, no se puede omitir la utilización de otros materiales tales como el germanio; tampoco las investigaciones actuales para conseguir hacer operativo un procesador desarrollado con materiales de características especiales como el grafeno o la molibdenita.
Empaquetado
Empaquetado de un procesador Intel 80486 en un empaque de cerámica.
Los microprocesadores son circuitos integrados y como tal están formados por un chip de silicio y un empaque con conexiones eléctricas. En los primeros procesadores el empaque se fabricaba con plásticos epoxicos o con cerámicas en formatos como el DIP entre otros. El chip se pegaba con un material térmicamente conductor a una base y se conectaba por medio de pequeños alambres a unas pistas terminadas en pines. Posteriormente se sellaba todo con una placa metálica u otra pieza del mismo material de la base de manera que los alambres y el silicio quedaran encapsulados.
Empaquetado de un procesador PowerPC con Flip-Chip, se ve el chip de silicio.
En la actualidad los microprocesadores de diversos tipos (incluyendo procesadores gráficos) se ensamblan por medio de la tecnología Flip chip. El chip semiconductor es soldado directamente a un arreglo de pistas conductoras con la ayuda de unas micro esferas que se depositan sobre las obleas de semiconductor en las etapas finales de su fabricación. El sustrato laminado es una especie de circuito impreso que posee pistas conductoras hacia pines o contactos, que a su vez servirán de conexión entre el chip semiconductor y un zócalo de CPU o una placa base.
Antiguamente la conexión del chip con los pines se realizaba por medio de micro alambres de manera que quedaba boca arriba, con el método Flip Chip queda boca abajo, de ahí se deriva su nombre. Entre las ventajas de este método esta la simplicidad del ensamble y en una mejor disipación de calor. Cuando la pastilla queda bocabajo presenta el sustrato base de silicio de manera que puede ser enfriado directamente por medio de elementos conductores de calor.
Esta superficie se aprovecha también para etiquetar el integrado.
En los procesadores para computadores de escritorio, dada la vulnerabilidad de la pastilla de silicio, se opta por colocar una placa de metal, por ejemplo en los procesadores Athlon como el de la primera imagen. En los procesadores de Intel también se incluye desde el Pentium III de más de 1 Ghz.
Con el aumento de la cantidad de transistores integrados en un procesador, el consumo de energía se ha elevado a niveles en los cuales la disipación calórica natural del mismo no es suficiente para mantener temperaturas aceptables y que no se dañe el material semiconductor, de manera que se hizo necesario el uso de mecanismos de enfriamiento forzado, esto es, la utilización de disipadores de calor.
Entre ellos se encuentran los sistemas sencillos, tales como disipadores metálicos, que aumentan el área de radiación, permitiendo que la energía salga rápidamente del sistema. También los hay con refrigeración líquida, por medio de circuitos cerrados.
En los procesadores más modernos se aplica en la parte superior del procesador, una lámina metálica denominada IHS (Difusor térmico integrado o Integrated Heat Spreader) que va a ser la superficie de contacto del disipador para mejorar la refrigeración uniforme del die y proteger las resistencias internas de posible toma de contacto al aplicar pasta térmica. Varios modelos de procesadores, en especial, los Athlon XP, han sufrido cortocircuitos debido a una incorrecta aplicación de la pasta térmica.
Para las prácticas de overclock extremo, se llegan a utilizar elementos químicos tales como hielo seco, y en casos más extremos, nitrógeno líquido, capaces de rondar temperaturas por debajo de los -190 grados Celsius y el helio líquido capaz de rondar temperaturas muy próximas al cero absoluto.
De esta manera se puede prácticamente hasta triplicar la frecuencia de reloj de referencia de un procesador de silicio. El límite físico del silicio es de 10 GHz, mientras que el de otros materiales como el grafeno puede llegar a 1 THz.
Conexión con el exterior
Superficies de contacto en un procesador Intel para zócalo LGA 775.
El microprocesador posee un arreglo de elementos metálicos que permiten la conexión eléctrica entre el circuito integrado que conforma el microprocesador y los circuitos de la placa base. Dependiendo de la complejidad y de la potencia, un procesador puede tener desde 8 hasta más de 2000 elementos metálicos en la superficie de su empaque. El montaje del procesador se realiza con la ayuda de un zócalo de CPU soldado sobre la placa base. Generalmente distinguimos tres tipos de conexión:
PGA: Pin Grid Array: La conexión se realiza mediante pequeños alambres metálicos repartidos a lo largo de la base del procesador introduciéndose en la placa base mediante unos pequeños agujeros, al introducir el procesador, una palanca anclará los pines para que haga buen contacto y no se suelten.
BGA: Ball Grid Array: La conexión se realiza mediante bolas soldadas al procesador que hacen contacto con el zócalo
LGA: Land Grid Array: La conexión se realiza mediante superficies de contacto lisas con pequeños pines que incluye la placa base.
Entre las conexiones eléctricas están las de alimentación eléctrica de los circuitos dentro del empaque, las señales de reloj, señales relacionadas con datos, direcciones y control; estas funciones están distribuidas en un esquema asociado al zócalo, de manera que varias referencias de procesador y placas base son compatibles entre ellos, permitiendo distintas configuraciones.
Buses del procesador
Todos los procesadores poseen un bus principal o de sistema por el cual se envían y reciben todos los datos, instrucciones y direcciones desde los integrados del chipset o desde el resto de dispositivos. Como puente de conexión entre el procesador y el resto del sistema, define mucho del rendimiento del sistema, su velocidad se mide en bits por segundo.
Ese bus puede ser implementado de distintas maneras, con el uso de buses seriales o paralelos y con distintos tipos de señales eléctricas. La forma más antigua es el bus paralelo en el cual se definen líneas especializadas en datos, direcciones y para control.
En la arquitectura tradicional de Intel (usada hasta modelos recientes), ese bus se llama front-side bus y es de tipo paralelo con 64 líneas de datos, 32 de direcciones además de múltiples líneas de control que permiten la transmisión de datos entre el procesador y el resto del sistema. Este esquema se ha utilizado desde el primer procesador de la historia, con mejoras en la señalización que le permite funcionar con relojes de 333 Mhz haciendo 4 transferencias por ciclo.5
En algunos procesadores de AMD y en el Intel Core i7 se han usado otros tipos para el bus principal de tipo serial. Entre estos se encuentra el bus HyperTransport de AMD, que maneja los datos en forma de paquetes usando una cantidad menor de líneas de comunicación, permitiendo frecuencias de funcionamiento más altas y en el caso de Intel, Quickpath
Los microprocesadores de Intel y de AMD (desde antes) poseen además un controlador de memoria de acceso aleatorio en el interior del encapsulado lo que hace necesario la implementación de buses de memoria del procesador hacia los módulos. Ese bus está de acuerdo a los estándares DDR de JEDEC y consisten en líneas de bus paralelo, para datos, direcciones y control. Dependiendo de la cantidad de canales pueden existir de 1 a 4 buses de memoria.
TAREA #17
Explique proceso de fabricación del procesador.
Explique Annealing.
Explique proceso de dibujado.
Cuantos electrones hay en un ancho de 45 nm.
Que es una sala limpia, porque debe ser asi.
Que es fotolitografía.
Que materiales son alternativas para la fabricación de procesadores.
Explique tecnología flip chip
Que efecto tiene el incremento de transistores en los procesadores.
Cuál es la función de un disipador metálico.
Que es el Ihs.
Explique overclocking
Que componentes químicos se usan en disipación de calor.
Que es el grafeno.
Menciones tipos de socalos y explique.
Cuál es la función del bus del microprosador.
Que es un bus serial
Que es un bus paralelo.
Que es el front side bus.
Explique Hyper transport.
Explique Quick path
Que es Jedec.
MEJORAS TECNOLOGICAS DEL PROCESADOR.
A través del tiempo, los fabricantes de microprocesadores (denominados fundadores) han desarrollado un determinado número de mejoras que optimizan el rendimiento del procesador.
Procesamiento Paralelo
El procesamiento paralelo consiste en la ejecución simultánea de instrucciones desde el mismo programa pero en diferentes procesadores. Implica la división del programa en múltiples procesos manejados en paralelo a fin de reducir el tiempo de ejecución.
No obstante, este tipo de tecnología necesita sincronización y comunicación entre los diversos procesos, de manera similar a lo que puede llegar a ocurrir cuando se dividen las tareas en una empresa: se distribuye el trabajo en procesos discontinuos más pequeños que son manejados por diversos departamentos. El funcionamiento de una empresa puede verse afectado en gran medida si la comunicación entre los distintos servicios internos no funciona de manera correcta.
Canalización
Se denomina canalización a la tecnología destinada a mejorar la velocidad de ejecución de instrucciones mediante la colocación de las diversas etapas en paralelo.
A fin de comprender el mecanismo de canalización, es necesario primero comprender las etapas de ejecución de una instrucción. Las etapas de ejecución de una instrucción correspondientes a un procesador con canalización "clásica" de 5 pasos son las siguientes:
RECUPERACIÓN: (recupera la instrucción de la caché;
DECODIFICACIÓN: decodifica la instrucción y busca operandos (valores de registro o inmediatos);
EJECUCIÓN: ejecuta la instrucción (por ejemplo, si se trata de una instrucción ADD, se realiza una suma, si es una instrucción SUB, se realiza una resta, etc.);
MEMORIA: accede a la memoria, y escribe o recupera información desde allí;
POST ESCRITURA (retirar): registra el valor calculado en un registro.
Las instrucciones se organizan en líneas en la memoria y se cargan una tras otra.
Gracias a la canalización, el procesamiento de instrucciones no requiere más que los cinco pasos anteriores. Dado que el orden de los pasos es invariable (RECUPERACIÓN, DECODIFICACIÓN, EJECUCIÓN, MEMORIA, POST ESCRITURA), es posible crear circuitos especializados para cada uno de éstos en el procesador.
El objetivo de la canalización es ejecutar cada paso en paralelo con los pasos anteriores y los siguientes, lo que implica leer la instrucción (RECUPERACIÓN) mientras se lee el paso anterior (DECODIFICACIÓN), al momento en que el paso anterior está siendo ejecutado (EJECUCIÓN) al mismo tiempo que el paso anterior se está escribiendo en la memoria (MEMORIA), y que el primer paso de la serie se registra en un registro (POST ESCRITURA).
En general, deben planificarse 1 o 2 ciclos de reloj (rara vez más) para cada paso de canalización, o un máximo de 10 ciclos de reloj por instrucción. Para dos instrucciones, se necesita un máximo de 12 ciclos de reloj (10+2=12 en lugar de 10*2=20), dado que la instrucción anterior ya se encontraba en la canalización. Ambas instrucciones se procesan simultáneamente, aunque con una demora de 1 o 2 ciclos de reloj. Para 3 instrucciones, se necesitan 14 ciclos de reloj, etc.
El principio de la canalización puede compararse a una línea de ensamblaje automotriz. El auto se mueve de una estación de trabajo a la otra a lo largo de la línea de ensamblaje y para cuando sale de la fábrica, está completamente terminado. A fin de comprender bien el principio, debe visualizarse la línea de ensamblaje como un todo, y no vehículo por vehículo. Se necesitan tres horas para producir cada vehículo, pero en realidad se produce uno por minuto.
Debe notarse que existen muchos tipos diferentes de canalizaciones, con cantidades que varían entre 2 y 40 pasos, pero el principio siempre es el mismo.
Superscaling
La tecnología Superscaling consiste en ubicar múltiples unidades de procesamiento en paralelo con el fin de procesar múltiples instrucciones por ciclo.
HyperThreading
La tecnología HyperThreading (se escribe HT) consiste en ubicar dos procesadores lógicos junto con un procesador físico. El sistema reconoce así dos procesadores físicos y se comporta como un sistema multitareas, enviando de esta manera, dos subprocesos simultáneos denominados SMT (Simultaneous Multi Threading, Multiprocesamiento Simultáneo). Este "engaño", por decirlo de alguna manera, permite emplear mejor los recursos del procesador, garantizando el envío masivo de información al éste.
TAREA #18
1. Explique procesamiento paralelo.
2. Explique canalización.
3. Pasos para canalización clásica.
4. Explique pasos de la canalización clásica.
5. Que es Super Scaling.
6. Que es Hyper Treading.
7. Cuál es el objetivo de la canalización.
8. Conque comparar el principio de la canalización.
Introducción a placa madre (Motherboard)
La placa madre es el concentrador que se utiliza para conectar todos los componentes esenciales del ordenador.
Como su nombre lo indica, la placa madre funciona como una placa "materna", que toma la forma de un gran circuito impreso con conectores para tarjetas de expansión, módulos de memoria, el procesador, etc.
TAREA 19
1. Identifique los puertos externos de su computadora?
2.-Identifique los buses de expansión de su computadora?
3.- Que tipo de Socket o Slot usa su procesador?
4.- Que procesador tiene su computadora?
5.- Que tipo de Memoria usa su computadora?
6.- Que tipo de Hard Disk usa su computadora?
7.- Que ID y marca usan los chips set de su motherboard?
8.- Que ID y marca de Bios usa su computadora?
9.- Que ID y marca de chip usa su adaptador Ethernet de su computadora?
10.- Que ID y marca de chip usa su adaptador de sonido de su computadora?
11.- Identifique Jumper para clear cmos?
12.- Identifique el voltaje y marca de la Pila en si motherboard.
13.- Cuantos puestos Usb tiene su computadora y que versión son?
14.- Cuanta memoria tiene o comparte su tarjeta de video?
15.- Que modelo y marca es su tarjeta de video?
16.- De cuantos bit es la Gpu de su tarjeta de video?
17.- Que otras Gpu existen en el mercado?
18.-Cuantos reguladores de voltaje tiene su motherboard?
19.- Que tipo de Fuente de poder tiene su motherboard y de cuantos Watts es?
20.- Cuantos Slot de memoria ram tiene y cuál es la cantidad máxima que puede instalar?
CARACTERISTICAS DE LA PLACA MADRE.
Existen muchas maneras de describir una placa madre, en especial las siguientes:
el factor de forma;
el chipset;
el tipo de socket para procesador utilizado;
los conectores de entrada y salida.
Factor de forma de la placa madre
El término factor de forma normalmente se utiliza para hacer referencia a la geometría, las dimensiones, la disposición y los requisitos eléctricos de la placa madre. Para fabricar placas madres que se puedan utilizar en diferentes carcasas de marcas diversas, se han desarrollado algunos estándares:
AT miniatura/AT tamaño completo es un formato que utilizaban los primeros ordenadores con procesadores 386 y 486. fue reemplazado por el formato ATX, cuya forma favorecía una mejor circulación de aire y facilitaba a la vez el acceso a los componentes.
ATX: El formato ATX es una actualización del AT miniatura. Estaba diseñado para mejorar la facilidad de uso. La unidad de conexión de las placas madre ATX está diseñada para facilitar la conexión de periféricos (por ejemplo, los conectores IDE están ubicados cerca de los discos). De esta manera, los componentes de la placa madre están dispuestos en paralelo. Esta disposición garantiza una mejor refrigeración.
ATX estándar: Tradicionalmente, el formato del estándar ATX es de 305 x 244 mm. Incluye un conector AGP y 6 conectores PCI.
micro-ATX: El formato microATX resulta una actualización de ATX, que posee las mismas ventajas en un formato más pequeño (244 x 244 mm), a un menor costo. El Micro-ATX incluye un conector AGP y 3 conectores PCI.
Flex-ATX: FlexATX es una expansión del microATX, que ofrece a su vez una mayor flexibilidad para los fabricantes a la hora de diseñar sus ordenadores. Incluye un conector AGP y 2 conectores PCI.
mini-ATX: El miniATX surge como una alternativa compacta al formato microATX (284 x 208 mm) e incluye a su vez, un conector AGP y 4 conectoresPCI en lugar de los 3 del microATX. Fue diseñado principalmente para mini-PC. .(ordenadores=barebone).
BTX: El formato BTX (Tecnología Balanceada Extendida), respaldado por la marca Intel, es un formato diseñado para mejorar tanto la disposición de componentes como la circulación de aire, la acústica y la disipación del calor. Los distintos conectores (ranuras de memoria, ranuras de expansión) se hallan distribuidos en paralelo, en el sentido de la circulación del aire. De esta manera, el microprocesador está ubicado al final de la carcasa, cerca de la entrada de aeración, donde el aire resulta más fresco. El cable de alimentación del BTX es el mismo que el de la fuente de alimentación del ATX. El estándar BTX define tres formatos:
BTX estándar, con dimensiones estándar de 325 x 267 mm;
micro-BTX, con dimensiones reducidas (264 x 267 mm);
pico-BTX, con dimensiones extremadamente reducidas (203 x 267 mm).
ITX: el formato ITX (Tecnología de Información Extendida), respaldado por Via, es un formato muy compacto diseñado para configuraciones en miniatura como lo son las mini-PC. Existen dos tipos de formatos ITX principales:
mini-ITX, con dimensiones pequeñas (170 x 170 mm) y una ranura PCI;
nano-ITX, con dimensiones muy pequeñas (120 x 120 mm) y una ranura miniPCI. Por esta razón, la elección de la placa madre y su factor de forma dependen de la elección de la carcasa. La tabla que se muestra a continuación resume las características de los distintos factores de forma.
Componentes integrados en Motherboard.
La placa madre contiene un cierto número de componentes integrados, lo que significa a su vez que éstos se hallan integrados a su circuito impreso:
el chipset, un circuito que controla la mayoría de los recursos (incluso la interfaz de bus con el procesador, la memoria oculta y la memoria de acceso aleatorio, las tarjetas de expansión, etc.),
el reloj y la pila CMOS,
el BIOS,
el bus del sistema y el bus de expansión.
De esta manera, las placas madre recientes incluyen, por lo general, numerosos dispositivos multimedia y de red integrada que pueden ser desactivados si es necesario:
tarjeta de red integrada;
tarjeta gráfica integrada;
tarjeta de sonido integrada;
controladores de discos duros actualizados.
El chipset
El chipset es un circuito electrónico cuya función consiste en coordinar la transferencia de datos entre los distintos componentes del ordenador (incluso el procesador y la memoria). Teniendo en cuenta que el chipset está integrado a la placa madre, resulta de suma importancia elegir una placa madre que incluya un chipset reciente para maximizar la capacidad de actualización del ordenador.
Algunos chipsets pueden incluir un chip de gráficos o de audio, lo que significa que no es necesario instalar una tarjeta gráfica o de sonido. Sin embargo, en algunos casos se recomienda desactivarlas (cuando esto sea posible) en la configuración del BIOS e instalar tarjetas de expansión de alta calidad en las ranuras apropiadas.
El RELOJ Y LA PILA CMOS.
El reloj en tiempo real (o RTC) es un circuito cuya función es la de sincronizar las señales del sistema. Está constituido por un cristal que, cuando vibra, emite pulsos (denominados pulsos de temporizador) para mantener los elementos del sistema funcionando al mismo tiempo. La frecuencia del temporizador (expresada en MHz) no es más que el número de veces que el cristal vibra por segundo, es decir, el número de pulsos de temporizador por segundo. Cuanta más alta sea la frecuencia, mayor será la cantidad de información que el sistema pueda procesar.
Cuando se apaga el ordenador, la fuente de alimentación deja inmediatamente de proporcionar electricidad a la placa madre. Al encender nuevamente el ordenador, el sistema continúa en hora. Un circuito electrónico denominado CMOS (Semiconductor de óxido metálico complementario), también llamado BIOS CMOS, conserva algunos datos del sistema, como la hora, la fecha del sistema y algunas configuraciones esenciales del sistema.
El CMOS se alimenta de manera continua gracias a una pila (pila tipo botón) o bien a una pila ubicada en la placa madre. La información sobre el hardware en el ordenador (como el número de pistas o sectores en cada disco duro) se almacena directamente en el CMOS. Como el CMOS es un tipo de almacenamiento lento, en algunos casos, ciertos sistemas suelen proceder al copiado del contenido del CMOS en la memoria RAM (almacenamiento rápido); el término "memoria shadow" se utiliza para describir este proceso de copiado de información en la memoria RAM.
El "semiconductor de óxido metálico complementario" es una tecnología de fabricación de transistores, la última de una extensa lista que incluye a su vez la TTL (lógica transistor-transistor), el TTLS (lógica transistor-transistor Schottky) (más rápido) o el NMOS (Semiconductor de óxido metálico de canal negativo) y el PMOS (Semiconductor de óxido metálico de canal positivo).
El CMOS permite la ejecución de numerosos canales complementarios en un solo chip. A diferencia de TTL o TTLS, el CMOS es mucho más lento, pero reduce notoriamente el consumo de energía; esta es la razón por la que se utiliza como reloj de ordenadores alimentados a pilas. A veces, el término CMOS se utiliza erróneamente para hacer referencia a los relojes de ordenadores.
Cuando la hora del ordenador se reinicia de manera continua o si el reloj se atrasa, generalmente sólo debe cambiarse la pila.
El BIOS
El Sistema Básico de Entrada/Salida (Basic Input-Output System), conocido simplemente con el nombre de BIOS, es un programa informático inscrito en componentes electrónicos de memoria Flash existentes en la placa base. Este programa controla el funcionamiento de la placa base y de dichos componentes. Se encarga de realizar las funciones básicas de manejo y configuración del ordenador.
El acrónimo BIOS (-Basic Input/Output System-) fue inventado por Gary Kildall el creador del sistema operativo CP/M en 1975, siendo el nombre de un archivo del sistema. Las máquinas con CP/M usualmente tenían una ROM muy simple que hacía que la unidad de disquete leyera datos desde su primera posición de memoria donde se encontraba la primera instrucción del archivo BIOS que se encargaba de configurar el sistema o programa BIOS.
El diseño del IBM PC (1981) incluyó todas las funcionalidades básicas de entrada y salida en memorias tipo ROM, uso que posteriormente se erigió como el estándar de facto para la industria. El BIOS del 5150 fue el único programa que la compañía IBM desarrolló para el equipo, siendo la única pieza de código sobre la que se tenían derechos exclusivos. Basándose en procesos de Ingeniería Inversa, se escribieron versiones que tenían idénticas funcionalidades a la BIOS IBM pero además incluyeron nuevos dispositivos como los discos duros y varias unidades de disquete manteniendo la retro compatibilidad hasta el día de hoy.
Hasta 1990 el BIOS era almacenado en memorias ROM o EPROM, después comenzó a utilizarse memorias Flash que pueden ser actualizadas por el usuario sin necesidad de destapar la caja. En la última década se ha desarrollado el firmware EFI como esquema de ROM que reemplazará a la BIOS legada que está limitada a ejecutarse en 16 bits cuando la mayoría de procesadores son capaces de funcionar a 64 bits.
Funcionamiento
Después de un reset o del encendido, el procesador ejecuta la instrucción que encuentra en el llamado vector de reset (16 bytes antes de la instrucción máxima direccionable en el caso de los procesadores x86), ahí se encuentra la primera línea de código del BIOS: es una instrucción de salto incondicional, que remite a una dirección más baja en la BIOS.
En los PC más antiguos el procesador continuaba leyendo directamente en la memoria RAM las instrucciones (dado que esa memoria era de la misma velocidad de la RAM), ejecutando las rutinas POST para verificar el funcionamiento del sistema y posteriormente cargando un sistema operativo (de 16 bits) en la RAM, que compartiría funcionalidades de la BIOS.
De acuerdo a cada fabricante del BIOS, realizará procedimientos diferentes, pero en general se carga una copia del firmware hacia la memoria RAM, dado que esta última es más rápida. Desde allí se realiza la detección y la configuración de los diversos dispositivos que pueden contener un sistema operativo. Mientras se realiza el proceso de búsqueda de un SO, el programa del BIOS ofrece la opción de acceder a la RAM-CMOS del sistema donde el usuario puede configurar varias características del sistema, por ejemplo, el reloj de tiempo real. La información contenida en la RAM-CMOS es utilizada durante la ejecución del BIOS para configurar dispositivos como ventiladores, buses y controladores.
Los controladores de hardware del BIOS están escritos en 16 bits siendo incompatibles con los SO de 32 y 64 bits, estos cargan sus propias versiones durante su arranque que reemplazan a los utilizados en las primeras etapas.
Actualización
Para una referencia de tarjeta madre el fabricante puede publicar varias revisiones del BIOS, en las cuales se solucionan problemas detectados en los primeros lotes, se codifican mejores controladores o se da soporte a nuevos procesadores.
La actualización de este firmware puede ser realizado con algún programa para quemar una nueva versión directamente desde el sistema operativo, los programas son propietarios de cada compañía desarrolladora del firmware y por lo general pueden conseguirse en internet junto al BIOS propiamente dicho.
La actualización del BIOS es percibida como un riesgo, dado que un fallo en el procedimiento conduce a que la tarjeta madre no arranque. Debido a ello algunos fabricantes usan sistemas como el bootblock, que es una porción de BIOS que está protegida y que no es actualizable como el resto del firmware.
Firmware en tarjetas adaptadoras
Un sistema puede contener diversos chips con firmware BIOS además del que existe en la placa base: tarjetas de vídeo, de red y otras cargan trozos de código en la memoria (con ayuda de la BIOS principal) que permite el funcionamiento de esos dispositivos.
La BIOS de vídeo es visible como un integrado separado
Tarjetas de vídeo
A diferencia de otros componentes del sistema, la tarjeta de vídeo debe funcionar desde el arranque inicial, mucho antes de que cualquier sistema operativo esté siendo cargado en la memoria RAM: en los sistemas con vídeo integrado, la BIOS de la tarjeta madre contiene las rutinas necesarias para hacer funcionar el vídeo de la placa.
Los primeros ordenadores (que no poseían vídeo integrado) tenían BIOS capaces de controlar cualquier tarjeta adaptadora MDA y CGA. En 1984 cuando aparecieron sistemas nuevos como el EGA fue necesario agregar una BIOS de vídeo para mantener la compatibilidad con esos sistemas que no tenían las rutinas de manejo para el nuevo estándar; desde esa época las tarjetas de vídeo incluyen un firmware propio.
El BIOS de estas adaptadoras provee herramientas básicas para manejar el hardware de vídeo que ofrece la tarjeta. Cuando el computador inicia, algunas de esas tarjetas muestran en pantalla la marca de la misma, el modelo y la versión del firmware además del tamaño de la memoria de vídeo.
El mercado de los BIOS
La gran mayoría de los proveedores de placas madre de arquitectura x86 delega a terceros la producción del BIOS. Los fabricantes suelen escribir y publicar actualizaciones del firmware en las cuales se corrigen problemas o se da compatibilidad a nuevos productos.
Los principales proveedores de BIOS son American Megatrends (AMI) y Phoenix Technologies (que compró Award Software International en 1998). Existen proyectos de BIOS bajo el esquema de software libre como Coreboot que ofrecen firmware alternativo para unas pocas referencias de tarjetas madre
EXTENSIBLE FIRMWARE INTERFACE.
La posición de la Extensible Firmware Interface en la pila del software.
La Interfaz Extensible del Firmware, Extensible Firmware Interface (EFI), es una especificación desarrollada por Intel dirigida a reemplazar la antigua interfaz del estándar IBM PC BIOS, interactúa como puente entre el sistema operativo y el firmware base.
La primera iniciativa se produjo durante las primeras fases de desarrollo del Intel Itanium de HP en los años 90. Debido a que estos procesadores apuntaban alto, las especificaciones
del BIOS resultaban muy limitadas, por ello Intel desarrolló inicialmente lo que sería la IBI, del acrónimo inglés Intel Boot Initiative, que posteriormente fue renombrado a EFI.
El 25 de Julio de 2005 se creó la fundación UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) cuya labor consistía en desarrollar y promocionar la plataforma EFI. A principios de 2007, la versión 2.1 de la especificación UEFI vio la luz y meses después trajo consigo mejoras como cifrado, autenticación de red y la destacable Interfaz de usuario humana.
La interfaz UEFI incluye bases de datos con información de la plataforma, inicio y tiempo de ejecución de los servicios disponibles listos para cargar el sistema operativo.
UEFI destaca principalmente por:
Compatibilidad y emulación de BIOS para los sistemas operativos sólo compatibles con ésta última.
Capacidad de arranque desde unidades de almacenamiento grandes, dado que no sufren de las limitaciones del MBR
Arquitectura y controladores de la CPU independientes
Entorno amigable y flexible Pre-Sistema
Diseño modular
La EFI hereda las nuevas características avanzadas del BIOS como ACPI (Interfaz Avanzada de Configuración y Energía) y el SMBIOS (Sistema de Gestión de BIOS), y se le pueden añadir muchas otras, ya que el entorno se ejecuta en 64 bits, al contrario de su predecesora, en 16 bits.
MODULO DE PLATAFORMA CONFIABLE TPM.
Componentes internos de un módulo de plataforma confiable.
En informática, un módulo de plataforma confiable (Trusted Platform Module TPM por sus siglas en inglés) es el nombre de una especificación publicada que detalla un cripto procesador seguro que puede almacenar claves de cifrado para proteger información, así como el nombre general de las implementaciones de dicha especificación, frecuentemente llamadas el "chip TPM" o "dispositivo de seguridad TPM". La especificación fue publicada por el Trusted Computing Group y actualmente se encuentra en la versión 1.2 revisión 116, presentada el 3 de marzo de 2011.
La especificación también está disponible como el estándar internacional ISO/IEC 11889. La mayoría de las soluciones de seguridad actuales se basan en software. En consecuencia, no proporcionan una protección de seguridad suficiente y son vulnerables a los ataques físicos o lógicos. Sin embargo, TPM es una solución de seguridad basada en hardware y software. Forma parte del proceso de inicio del equipo portátil y también se integra con el sistema operativo. A pesar de estar físicamente separado de la CPU principal, el TPM va unido al circuito principal del portátil.
La raíz de esta solución se encuentra en el almacenamiento seguro basado en hardware.
Cuando el software del sistema genera una clave o un certificado para datos cifrados, esas claves y certificados se sellan en el TPM.
Los bits de información almacenada autentican y proporcionan información sobre la integridad de la plataforma cuando es necesario, e informan al usuario y a los socios de comunicación (por ejemplo, al proveedor de contenido) del estado del entorno de hardware y software.
El estado se proporciona sobre la base de la exclusividad de la plataforma que, a su vez, se basa en las claves únicas almacenadas en el TPM.
Cada chip TPM tiene un número único, pero el sistema autentica al usuario mediante las claves o los identificadores (ID) almacenados en el TPM, no por el número único. Como resultado, el TPM puede soportar los ataques lógicos y físicos para proteger las claves y credenciales almacenadas.
El nivel de seguridad más alto se puede obtener por medio de una autenticación bidireccional que consiste en utilizar un chip TPM para la identificación de la plataforma y una autenticación del usuario en forma de clave USB o testigo (token) SD. Esta autenticación bidireccional sólo funciona por separado, ya que, por ejemplo, el testigo SD no se puede almacenar en el TPM.
TAREA 20
1.- Que es la Motherboard?
2.- Que es Memoria Shadow?
3.- Que es Chip Set?
4.- En que caso es importante saber sobre datos del Chip set?
5.- Que es Cmos?
6.- Que es el Bios?
7.- Que es Ram-Cmos?
8.- Que es Rom?
9.- Que es Prom?
10.- Que son Señales de Temporización?
11.- Que es UEFI?
12.- Que es TPM?
13.- Cual es las ventajas que introduce UEFI?
14.- Cual es la ventaja que introduce TPM?
15.- Porque se requiere cambiar tecnología de BIOS?
TABLA DE PARTICIONES GUID (GPT)
Es un estándar para la colocación de la tabla de particiones en un disco duro físico. Es parte del estándar Extensible Firmware Interface (EFI) propuesto por Intel para reemplazar el viejo BIOS del PC, heredada del IBM PC original. La GPT sustituye al Master Boot Record (MBR) usado con el BIOS.
Características
El diagrama ilustra la colocación del esquema de tabla de particiones GUID. Cada bloque lógico (LBA) tiene un tamaño de 512 bytes. Las direcciones LBA negativas indican una posición a partir del final del volumen, siendo -1 el último bloque direccionable.
Mientras que el MBR comienza con el código de arranque maestro (Master Boot Code), que contienen un binario ejecutable que identifica la partición activa e inicia el proceso de arranque, la GPT se basa en las capacidades extendidas del EFI para estos procesos.
A pesar de que una entrada de MBR comienza el disco, con propósitos de protectividad y compatibilidad con el viejo esquema BIOS PC, la GPT propiamente dicha comienza con la cabecera de la tabla de particiones.
GPT usa un moderno modo de direccionamiento lógico (LBA, logical block addressing) en lugar del modelo cilindro-cabeza-sector (CHS) usado con el MBR. La información de MBR heredado está almacenada en el LBA 0, la cabecera GPT está en el LBA 1, y la tabla de particiones en sí en los bloques sucesivos. En los sistemas operativos Windows de 64-bits, 16.384 bytes, o lo que es lo mismo, 32 sectores, están reservados para la GPT, dejando el bloque LBA 34 como el primer sector usable del disco.
GPT proporciona asimismo redundancia. La cabecera GPT y la tabla de particiones están escritas tanto al principio como al final del disco.
MBR heredado (legacy) (LBA 0)
El principal propósito del MBR al principio del disco es evitar que utilidades de disco basadas en MBR no reconozcan o estropeen discos basados en GPT. En el MBR heredado se especifica la existencia de una única partición, que abarca toda la unidad GPT. El indicador de sistema (System ID) para esta partición es 0xEE, indicando que debe interpretarse el disco como GPT. A causa de esto, el EFI ignora el MBR. Algunos sistemas operativos de 32 bits que no pueden leer discos GPT reconocen sin embargo este System ID y presentan el disco como disco GPT inaccesible.
Cabecera de tabla de particiones (LBA 1)
La cabecera de la tabla de particiones define los bloques de disco que pueden ser utilizados por el usuario (bloques usables). También define el número y tamaño de las entradas de partición que conforman la tabla de particiones. En Windows Server 2003 de 64 bits, hay 128 entradas de partición reservadas, cada una de 128 bytes de longitud. Así, se pueden crear hasta 128 particiones.
La cabecera contiene el GUID del disco (Globally Unique Identifier, Identificador Global Único). Registra su propio tamaño y localización (siempre LBA 1), y el tamaño y la localización de la cabecera y tabla de la GPT secundarias (siempre en el último sector del disco). Es importante que también contiene una suma de comprobación CRC32 para sí mismo y para la tabla de partición, que se verifica por los procesos EFI durante el arranque. Ya que EFI utiliza y verifica esta suma de comprobación, no se debería usar editores hexadecimales para modificar el contenido de la GPT. Tales modificaciones invalidarían la suma de comprobación.
En este caso, el EFI sobrescribiría la GPT primaria con la secundaria, o, si ambas copias contuviesen una suma de comprobación inválida, no podría acceder al disco.
Entradas de partición (LBAs 2 al 33)
Las entradas de partición son sencillas y claras. Los primeros 16 bytes designan el tipo de partición GUID. Por ejemplo, el GUID para una partición de sistema EFI es {28732AC1-1FF8-D211-BA4B-00A0C93EC93B}. Los siguientes 16 bytes contienen otro GUID único para la partición. Los bloques LBA de comienzo y final que delimitan la partición en el disco también se registran aquí, codificados como enteros de 64 bits. También se reserva un espacio para los nombres de las particiones y otros atributos.
GUIDs de tipo de partición
Notas:
a.- Linux y Windows utilizan el mismo GUID para sus respectivas particiones de datos.
b.- Los GUIDs en esta tabla están escritos siguiendo un orden de bytes little-endian.
Por ejemplo, el GUID para una partición de sistema EFI se escribe:
C1 2A 73 28 F8 1F 11 D2 BA 4B 00 A0 C9 3E C9 3B
Corresponden a la secuencia de 16 bytes.
28 73 2A C1 1F F8 D2 11 BA 4B 00 A0 C9 3E C9 3B. Nótese que sólo los tres primeros bloques tienen sus bytes cambiados de orden.
TAREA 21
1.- Realice un cuestionario de 10 preguntas.
SOCKET O SLOT DE PROCESADORES
La placa madre posee una ranura (a veces tiene varias en las placas madre) en la cual se inserta el procesador y que se denomina socket del procesador o ranura.
Ranura: Se trata de un conector rectangular en el que se inserta un procesador de manera vertical.
Socket: Además de resultar un término general, también se refiere más específicamente a un conector cuadrado con muchos conectores pequeños en los que se inserta directamente el procesador.
Dentro de estos dos grandes grupos, se utilizan diferentes versiones, según del tipo de procesador. Más allá del tipo de socket o ranura que se utilice, es esencial que el procesador se inerte con suavidad para que no se doble ninguna clavija (existen cientos de ellas). Para insertarlos con mayor facilidad, se ha creado un concepto llamado ZIF (Fuerza de inserción nula). Los sockets ZIF poseen una pequeña palanca que, cuando se levanta, permite insertar el procesador sin aplicar presión. Al bajarse, ésta mantiene el procesador en su lugar.
Por lo general, el procesador posee algún tipo de dispositivo infalible con la forma de una esquina con muescas o marcas coloridas, que deben ser alineadas con las marcas respectivas
del socket.
Los diferentes micros no se conectan de igual manera a las placas:
Socket, con mecanismo ZIF (Zero Insertion Force). En ellas el procesador se inserta y se retire sin necesidad de ejercer alguna presión sobre él. Al levantar la palanquita que hay al lado se libera el microprocesador, siendo extremadamente sencilla su extracción. Estos zócalos aseguran la actualización del microprocesador. Antiguamente existía la variedad LIF (Low Insertion Force), que carecía de dicha palanca.
Slot A / Slot 1 /Slot 2. Existieron durante una generación importante de PCs (entre 1997 y 2000 aproximadamente) reemplazando a los sockets. Es donde se conectan respectivamente los primeros procesadores Athlon de AMD / los procesadores Pentium II y primeros Pentium III y los procesadores Xeon de Intel dedicados a servidores de red. Todos ellos son cada vez más obsoletos. El modo de insertarlos es a similar a una tarjeta gráfica o de sonido, ayudándonos de dos guías de plástico insertadas en la placa base.
En las placas base más antiguas el micro iba soldado, de forma que no podía actualizarse. Hoy día esto no se ve en lo referente a los microprocesadores de PC.
Sockets de 8ª Generación
Sockets de 7ª Generación
Sockets de 6ª Generación
Sockets de 5ª Generación
Sockets de 4ª Generación
TAREA 22
1.- Realice un cuestionario de 10 preguntas.
Disipadores de calor para procesadores
Ya no es tan reciente el problema de la disipación del calor producido en los microprocesadores, chip de memoria, gráficos, audio, etc. Es evidente la proliferación de disipadores elaborados íntegramente en cobre e incluso totalmente en plata pura. Debemos valorar si las mejoras en términos de conductividad térmica que aportan unos y otros, deben hacernos descartar el uso de los fabricados en aluminio o en aluminio con base de cobre.
El objetIVo reconsiderar la eficiencia de estos últimos para no olvidar sus principales ventajas que son el costo de producción y sobre todo su bajo peso. Respecto a este último factor vemos ventiladores-disipadores para microprocesadores que alcanzan valores que sobrepasan los 700g, muy por encima de lo recomendado, por ejemplo, por el fabricante AMD. Este sobrepeso pone en riesgo a los micros o al zócalo donde van fijados, especialmente si se trasladan los PC sin su desmontaje previo.
Los factores básicos para la eficiencia de un disipador, excluyendo las cualidades del ventilador que este lleve incorporado, son:
El material de construcción.
La densidad de este, debido al proceso de fabricación.
La superficie total de disipación.
El diseño que facilite la óptima radiación térmica y el flujo de aire.
El espesor y extensión de su base y elementos disipadores.
La construcción y acabado superficial de su base (superficie de contacto con la parte caliente del microprocesador, que puede ser del mismo material que el resto o diferente.)
METALES NOBLES.
Respecto a los materiales de construcción veamos algún número sobre sus características térmicas; Los llamados metales nobles presentan, en general, unas mejores características de conductividad térmica, que otros como son el plomo o el hierro. Pero esta afirmación no es estricta como veremos. Por ejemplo la conductividad térmica del platino es muy baja (0,73 vatios / cmºC) y la del oro (3,15 vatios / cmºC) es inferior a la del cobre o la plata.
Por tanto podemos decir que los metales ideales serían por este orden Plata (4,27vatios/cmºC), Cobre (3,98vatios/cmºC), si descartamos el oro debido a su prohibitivo costo para estos usos, y Aluminio (2,37 vatios/cmºC).
El aluminio por consiguiente es también un buen conductor a pesar de ser un metal corriente y abundante.
Pero hay otro matiz curioso a considerar y es que la conductividad térmica varía en función de la temperatura a la que se encuentra el metal. Debido a esto la plata siendo mejor conductor térmico que el cobre a 25ºC., es inferior a este si se encuentra a 100ºC (plata 4,5 vatios/cmºC a 100ºC y cobre 4,83 vatios/cmºC a 100ºC.
Por tanto podemos concluir que el cobre es el metal idóneo para la construcción de disipadores en relación a sus características físicas.
Solamente una buena construcción y diseño de un disipador de Aluminio puede superar la eficiencia de uno manufacturado en cobre. Los procesos de fabricación y las características mecánicas diferentes de ambos materiales en disputa; cobre y aluminio, hacen que la apariencia y grosor de los elementos disipadores sean diferentes y por tanto de resultados dispares.
En la actualidad, según las recomendaciones del fabricante de los microprocesadores AMD , la base del disipador, es decir la superficie de contacto, debe ser de cobre. Siguiendo esta pauta tendremos un buen equilibrio: la buena transferencia de calor de la superficie del micro (muy pequeña hoy en día; de 80mm2 donde se pretenden disipar 60-70 vatios.) gracias al cobre y debido al aluminio, un precio bajo y un peso que puede cumplir las especificaciones del fabricante de micros, sin tener que recurrir a disipadores con anclaje a la placa base.
El proceso de fabricación de radiadores de aluminio para procesadores, tiene una influencia importante. Pueden hacerse por extrusionado o por forjado, alcanzándose en estos últimos unas densidades de material superiores por las presiones alcanzadas. Los fabricados por el método de forja tienen un aspecto más basto, como de peor acabado, pero su eficiencia en sus propiedades térmicas es mayor. La mayoría de los disipadores fabricados hace poco tiempo eran por el método de extrusión.
Respecto al diseño, parecen muy interesantes los disipadores diseñados con múltiples aletas longitudinales o incluso cilindros más o menos estrechos, que facilitan el flujo de aire, impulsado por el ventilador alrededor de ellos, en los cuatro sentidos posibles. Otro parámetro importante es la delgadez de las láminas que forman el disipador.
Refrigeración por aire
Se utilizan cuando la convección natural es insuficiente para eliminar el calor. Los aficionados pueden instalarse en la carcasa del ordenador o conectados a las CPU , GPU , chipset, fuente de alimentación , unidades de disco duro , o como tarjetas enchufada en una ranura de expansión. Tamaños del ventilador comunes incluyen 40, 60, 80, 92, 120, y 140 mm. 200, 230, y 250 mm los fans a veces se utilizan en las computadoras personales de alto rendimiento.
Rendimiento de los ventiladores del chasis
Curvas del ventilador típicos y curvas de impedancia de chasis
Un ordenador tiene una cierta resistencia al aire que fluye a través del chasis y los componentes. Esta es la suma de todos los impedimentos más pequeñas a flujo de aire, tales como las aberturas de entrada y de salida, filtros de aire, interna del chasis, y componentes electrónicos. Los ventiladores son bombas de aire simples que proporcionan la presión para el aire del lado de entrada en relación con el lado de salida. Esa diferencia de presión mueve el aire a través del chasis, con aire que fluye a las zonas de presión más baja.
Los aficionados en general, tienen dos especificaciones publicadas: flujo de aire libre y la máxima presión diferencial. Flujo de aire libre es la cantidad de aire que un ventilador se moverá con cero contrapresión. Máxima presión diferencial es la cantidad de presión de un ventilador puede generar cuando está completamente bloqueado. Entre estos dos extremos hay una serie de mediciones correspondientes de flujo frente a la presión que por lo general se presenta como un gráfico. Cada modelo de ventilador tendrá una curva única, como las curvas de trazos en la figura adyacente.
Pueden ser instalados en paralelo entre sí, en serie, o una combinación de ambos. Instalación paralela sería ventiladores montados lado a lado. Instalación de la serie sería un segundo ventilador en línea con otro ventilador, como un ventilador de entrada y un extractor de aire.
Ventiladores paralelos proporcionarán el doble del flujo de aire libre, pero no hay presión de conducción adicional. Instalación de la serie, en cambio, se duplicará la presión estática disponible, pero no aumentar el CFM (cubic feet per minute )de flujo de aire libre.
Tenga en cuenta que los cambios de flujo de aire como la raíz cuadrada de la presión. De este modo, la duplicación de la presión no hará sino aumentar el flujo de 1,41 veces ( raíz cuadrada de 2 ), no dos como era de suponer. Otra forma de ver esto es que la presión debe subir por un factor de cuatro para duplicar la velocidad de flujo.
Para determinar la tasa de flujo a través de un chasis, la curva de impedancia chasis se puede medir mediante la imposición de una presión arbitraria en la entrada al chasis y medir el flujo a través del chasis.
La temperatura en función del caudal
La ecuación para el flujo de aire requerido a través de un chasis es
donde
CFM = pies cúbicos por minuto
Transferido Q = calor (kW)
Cp = Calor específico del aire
R = Densidad
DT = Cambio en la temperatura
Un gobierno conservador del pulgar simple para enfriar los requerimientos de flujo, el descuento de efectos tales como la pérdida de calor a través de las paredes del chasis y laminar frente a un flujo turbulento, y la contabilidad de las constantes de calor específico y densidad a nivel del mar es:
Por ejemplo, un chasis típico con 500 vatios de carga, 130 ° F máx. temperatura interna en un °ree; 100 ° F medio ambiente (un aumento de temperatura de 30 grados):
Esto sería de flujo real a través del chasis y no la calificación de aire libre del ventilador.
Refrigeración inmersión líquida
Una práctica poco común es sumergir los componentes del ordenador en un ambiente térmicamente, pero no eléctricamente conductivo líquido. Aunque rara vez se utiliza para el enfriamiento de los ordenadores, la inmersión líquido es un método de rutina de enfriamiento grandes componentes de distribución de energía, tales como transformadores . Los ordenadores personales enfriados de esta manera por lo general no requieren ventiladores o bombas, y se pueden enfriar exclusivamente por intercambio pasivo de calor entre las piezas del equipo, el fluido de refrigeración y el aire ambiente. Supercomputadoras densidad componente extremos, como el Cray-2 y Cray T90 utilizan adicionales líquido-líquido refrigerado intercambiadores de calor para eliminar el calor.
El líquido utilizado debe tener suficientemente baja conductividad eléctrica para no interferir con la operación normal de la computadora. Si el líquido es poco conductor de la electricidad, puede ser necesario aislar ciertas partes de componentes susceptibles a la interferencia electromagnética , tales como la CPU. Por estas razones, se prefiere que el líquido sea dieléctrico .
Una amplia variedad de líquidos existe para este fin, los aceites de transformador ser más adecuados y otros aceites de refrigeración eléctricos de la especialidad tales como 3M Fluorinert . Los aceites no propósito, incluyendo de cocina, de motor y aceites de silicona , se han utilizado con éxito para la refrigeración de los ordenadores personales.
La evaporación puede ser un problema, y ??el líquido puede requerir ya sea para ser rellenados o sellados en el interior de la carcasa del equipo con regularidad. De acuerdo con una compañía que construye y vende kits de sumersión aceite mineral, que inicialmente encontraron que el aceite se perdería a través de un efecto de mecha efecto.
TAREA 23
1.- Realice un cuestionario de 10 preguntas.
RANURAS DE EXPANSION.
Las Ranuras de expansión son compartimientos en los que se puede insertar tarjetas de expansión. Éstas son tarjetas que ofrecen nuevas capacidades o mejoras en el rendimiento del ordenador. Existen varios tipos de ranuras:
Ranuras ISA (Arquitectura estándar industrial): permiten insertar ranuras ISA. Las más lentas las de 16 bits.
Ranuras VLB (Bus Local Vesa): este bus se utilizaba para instalar tarjetas gráficas.
Ranuras PCI (Interconexión de componentes periféricos): se utilizan para conectar tarjetas PCI, que son mucho más rápidas que las tarjetas ISA y se ejecutan a 32 bits.
Ranura AGP (Puerto gráfico acelerado): es un puerto rápido para tarjetas gráficas.
Ranuras PCI Express (Interconexión de componentes periféricos rápida): es una arquitectura de bus más rápida que los buses AGP y PCI.
Ranura AMR (Elevador de audio/módem): este tipo de ranuras se utiliza para conectar tarjetas miniatura construidas para PC.
Los conectores de entrada y salida.
La placa madre contiene un cierto número de conectores de entrada/salida reagrupados en el panel trasero.
La mayoría de las placas madre tienen los siguientes conectores:
Un puerto serial que permite conectar periféricos antiguos;
Un puerto paralelo para conectar impresoras antiguas;
Puertos USB (1.1 de baja velocidad o 2.0 de alta velocidad) que permiten conectar periféricos más recientes;
Conector RJ45 (denominado LAN o puerto Ethernet) que permiten conectar el ordenador a una red. Corresponde a una tarjeta de red integrada a la placa madre;
Conector VGA (denominado SUB-D15) que permiten conectar el monitor. Este conector interactúa con la tarjeta gráfica integrada;
Conectores de audio (línea de entrada, línea de salida y micrófono), que permiten conectar altavoces, o bien un sistema de sonido de alta fidelidad o un micrófono. Este conector interactúa con la tarjeta de sonido integrada.
Ya que un procesador no puede procesar simultáneamente varios trozos de información (procesa un trozo de información por vez), un programa que está siendo ejecutado puede, gracias al pedido de interrupción, ser momentáneamente suspendido mientras se produce una interrupción. El programa interrumpido puede continuar ejecutándose luego. Existen 256 direcciones de interrupción diferentes.
Una interrupción se convierte en una interrupción de hardware cuando es solicitada por uno de los componentes de hardware del equipo. En efecto, existen varios periféricos en un equipo. Estos periféricos necesitan generalmente utilizar los recursos del sistema aunque sólo sea para comunicarse con el sistema mismo.
Cuando un periférico desea acceder a un recurso, envía un pedido de interrupción al procesador para llamar su atención. Los periféricos cuentan con un número de interrupción que se denomina IRQ (Peticiones de Interrupción. Es como si cada periférico tirara de un "hilo" que está atado a una campana para señalarle al equipo que desea que le preste atención.
Este "hilo" es, de hecho, una línea física que conecta cada ranura de expansión así como cada interfaz E/S a la placa madre. Para una ranura ISA de 8 bits, por ejemplo, hay 8 líneas IRQ que unen ranuras ISA de 8 bits a la placa madre (IRQ0 a IRQ7). Estos IRQ están controlados por un "controlador de interrupción" que se encarga de "cederle la palabra" al IRQ que posee la mayor prioridad.
Al aparecer las ranuras de 16 bits, se agregaron IRQ 8 a 15. En consecuencia , fue necesario agregar un segundo controlador de interrupción. Los dos grupos de interrupciones están unidos por IRQ 2 el cual se conecta (o "produce una cascada") a IRQ9. En cierto modo, esta cascada "inserta" IRQ 8 a 15 entre IRQ1 y 3:
Dado que la prioridad va del IRQ inferior al superior y que se insertan IRQ 8 a 15 entre IRQ 1 y 3, el orden de prioridad es el siguiente:
0 > 1 > 8 > 9 > 10 > 11 > 12 > 13 > 14 > 15 > 3 > 4 > 5 > 6 > 7
ACCESO DIRECTO A MEMORIA DMA.
Los periféricos regularmente necesitan "pedir prestada memoria" del sistema para utilizarla como zona búfer, es decir, un área de almacenamiento temporario que permita que los datos de E/S sean rápidamente guardados.
Por lo tanto, el canal de acceso directo a la memoria, llamado DMA (Acceso Directo a Memoria fue definido precisamente para esto.
El canal DMA designa un acceso a una de las ranuras (RAM) memoria de acceso aleatorio del equipo, ubicado por una "dirección de inicio RAM" y una "dirección de fin". Este método permite a un periférico pedir prestado canales especiales que le brindan un acceso directo a la memoria, sin necesidad de intervención, por parte del microprocesador, para descargar estas tareas.
Una PC tiene 8 canales DMA. Los primeros cuatro canales DMA poseen un ancho de banda de 8 bits mientras que los DMA 4 a 7 poseen a su vez un ancho de banda de 16 bits.
Los canales DMA por lo general suelen asignarse de la siguiente manera:
DMA0: libre
DMA1: (tarjeta de sonido)/libre
DMA2: controlador de disquete
DMA3: puerto paralelo (puerto de la impresora)
DMA4: controlador de acceso directo a memoria(conectado a DMA0)
DMA1: (tarjeta de sonido)/libre
DMA6: (SCSI)/libre
DMA7: disponible
DIRECCIONES BASE DEL COMPUTADOR.
Algunas veces los periféricos necesitan intercambiar información con el sistema, razón por la cual se les asignaron direcciones de memoria para enviar y recibir datos. Estas direcciones se denominan "direcciones base" (algunas veces se utilizan los siguientes términos: "puertos de entrada/salida", "puertos E/S", "direcciones E/S", "direcciones de puertos de E/S", o "puertos base").
El periférico puede comunicarse con el sistema operativo utilizando esta dirección de base. Por lo tanto, existe solamente una única dirección de base para cada periférico.
A continuación, presentamos una lista de algunas de las direcciones bases comunes:
060h: Teclado
170h/376h: controlador secundario IDE
1F0h/3F6h: controlador primario IDE
220h: tarjeta de sonido
300h: tarjeta de red
330h: tarjeta adaptador SCSI
3F2h: controlador de unidad de disco
3F8h: COM1
2F8h: COM2
3E8h: COM3
2E8h: COM4
378h: LPT1
278h: LPT2
Conflictos del hardware
Una interrupción es una línea que une el periférico al procesador. Una interrupción es una interrupción de hardware cuando es solicitada por uno de los componentes de hardware de la PC. Por ejemplo, este es el caso al tocar una tecla y que el teclado llama la atención del procesador sobre este hecho. No obstante, los 256 interruptores no pueden ser solicitados al mismo tiempo ya que se interrumpe el hardware y los diferentes periféricos siempre realizan interrupciones muy específicas.
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