Partes de las PCS

 Integrantes:

Asiain Cano Mikel

Gomez Flores Brandon Gabriel

Segura Rodriguez Gerardo

Grupo:

3IV8

Antes de hablar del microprocesador, unidades de memoria, unidades de entrada y salida, buses, entre otros. Debemos conocer el concepto de una computadora y sus antecedentes, para familianizarnos con la misma.


La COMPUTADORA. Ha llevado constantes cambios, desde que Leonardo Da Vinci traza las ideas para una sumadora mécanica  y Leibpiz Gottfried Wilhem perfecciona el diseño de Pascal y crea un aparato de cálculo que podía llevar a cabo las 4 operaciones aritméticas básicas.

           * Despues de esto surge: 
- La máquina de tarjeta perforadora. 
- El calculador de redes de beli. 
- La mark 1 (1944) primera computadora electromecánica.
- La eniac, computadora electrónica.
- La edvac (modelo de Von Newman). 
- La univac (1951) primera computadora universal automática, capaz de  procesar información numérica y textual.


En la actualidad nos hemos adaptado a la computadora  personal  u ordenador personal mejor conocida como PC, la cual es una microcomputadora y se le considera como un dispositivo electrónico capaz de interpretar comandos programados de entrada y salida, calculo y operaciones lógicas. 
Esta a su vez esta conformada por el hardware, que se deriva de dos palabras inglesas; hard que significa duro y ware que significa conjunto de elementos. Por lo tanto son todos los dispositivos fisicos que integran una computadora, entre los mas destacados e importantes estan 4 unidades las  cuales dos se unen para su mejor funcionamiento e interaccion las unas con las otras:


 

Microprocesador o procesador. Es creado en 1970 gracias a la avanzada tecnología en semiconductores pues se inventa un dispositivo que agrupabá a dos de las unidades básicas, esdecir; a la unidad de control  (UC) y a la unidad de lógica/aritmetica (ALU), llamandole a este dispositivo como "microprocesador".   En 1981 IBM lanza su primera PC (xt) al mercado con un microprocesador de la familia 8088, con una velocidad de 8 khz y con un bus ISA de 8bit.

- Los microprocesadores se deriban tambien de muchos modelos como lo son desde 8086, 80286-80486, Pentium 5, Pentium Pro, Pentium mmx (multimedia), Pentium 1-4, Duo Core, I3, I5 e I7 a sus respectivos años y velocidades.

- Es el circuito integrado central y más complejo de una computadora u ordenador; a modo de ilustración, se le suele asociar por analogía como el "cerebro" de una computadora.

- Es un circuito integrado constituido por millones de componentes electrónicos integrados. Constituye la unidad central de procesamiento (CPU) de un PC catalogado como microcomputador.

- Desde el punto de vista funcional es, básicamente, el encargado de realizar toda operación aritmético-lógica, de control y de comunicación con el resto de los componentes integrados que conforman un PC, siguiendo el modelo base de Von Neumann.

- También es el principal encargado de ejecutar los programas, sean de usuario o de sistema; sólo ejecuta instrucciones programadas a muy bajo nivel, realizando operaciones elementales, básicamente, las aritméticas y lógicas, tales como sumar, restar, multiplicar, dividir, las lógicas binarias y accesos a memoria.

- Está constituida, esencialmente, por registros, una unidad de control (CU) y una unidad aritmético lógica (ALU), aunque actualmente todo microprocesador también incluye una unidad de cálculo en coma flotante, (también conocida como "co-procesador matemático"), que permite operaciones por hardware con números decimales, elevando por ende notablemente la eficiencia que proporciona sólo la ALU con el cálculo indirecto a través de los clásicos números enteros. Aparece en computadoras de cuarta generación.

• Unidad de control (UC) es uno de los tres bloques funcionales principales en los que se divide una unidad central de procesamiento (CPU). Los otros dos bloques son la Unidad de proceso y el bus de entrada/salida.

- Su función es buscar las instrucciones en la memoria principal, decodificarlas (interpretarlas y ejecutarlas, empleando para ello la unidad de proceso.

- Existen dos tipos de unidades de control: 

1. Cableadas. Estas son usadas generalmente en máquinas sencillas. los componentes principales son el circuito de lógica secuencial, el de control de estado, el de lógica combinacional y el de emisión de reconocimiento de señales de control.
2. Micro programadas. Estas son  propias de máquinas más complejas. La microprogramación de la unidad de control se encuentra almacenada en una micro memoria, a la cual se accede de manera secuencial para posteriormente ir ejecutando cada una de las microinstrucciones.

•  Unidad Lógica aritmetica. también conocida como ALU es un circuito digital que calcula operaciones aritméticas (suma, resta, multiplicación, etc.) y operaciones lógicas (si, y, o, no), entre dos números.
  Muchos tipos de circuitos electrónicos necesitan realizar algún tipo de operación aritmética, así que incluso el circuito dentro de un reloj digital tendrá una ALU minúscula que se mantiene sumando 1 al tiempo actual, y se mantiene comprobando si debe activar el sonido de la alarma, etc.

 

Unidad de gestión de Memoria tambien llamada unidad de manejo de memoria o simplemente MMU (Memory Management Unit). Es un dispositivo de Hardware formado por un grupo de circuitos integrados, responsable del manejo de los accesos a la memoria por parte de la Unidad de Procesamiento Central (CPU).

Entre las funciones de este dispositivo se encuentran:

1. la traducción de las direcciones lógicas (o virtuales) a direcciones físicas (o reales).
2. la protección de la memoria.
3. el control de caché

- Cuando la CPU intenta acceder a una dirección de memoria lógica, la MMU realiza una búsqueda en una memoria caché especial llamada Buffer de Traducción Adelantada (TLB, Translation Lookaside Buffer), que mantiene la parte de la tabla de páginas usadas hace poco tiempo. 

- En esta memoria se mantienen entradas de la tabla de páginas (llamadas PTE por sus siglas en inglés, Page Table Entry), donde se pueden rescatar las direcciones físicas correspondientes a algunas direcciones lógicas, de forma directa. Cuando la dirección requerida por la CPU se encuentra en el TLB, su traducción a dirección real o física es entregada, en lo que se conoce como 'acierto en el TLB' ('TLB hit'). En otro caso, cuando la dirección buscada no se encuentra en el TLB (fallo en el TLB), el procesador busca en la tabla de páginas del proceso utilizando el número de página como entrada a la misma. En la entrada de la tabla de páginas del proceso se encuentra un bit de presencia, que indica si la página buscada está en memoria principal. Si el bit de presencia está activado, se carga esta PTE en el TLB y se devuelve la dirección física. En caso contrario, se informa al sistema operativo de la situación, mediante un fallo de página. Es el sistema operativo el encargado de realizar los ajustes necesarios (esto es, cargar la página en memoria física) usando uno de los Algoritmos de reemplazo de páginas, para continuar con la ejecución desde la instrucción que causó el fallo.

tipos de memoria: 

 

  1.RAM. Random Acces Memory (Memoria de Acceso Aleatorio) o también llamada memoria volatil.

          - Aqui el usuario si puede leer y escribir en ella, se le dice volatil, por que cuando cesa el flujo de electricidad se "vuela" la información que hay en ella.

  2. ROM. Read Only Memory (Memoria de solo Lectura).

           - En esta memoria el usuario no puede leer ni escribir, su función principal es verificar si estan bien conectados y funcionando los perifericos principales (monitor, teclado, ratón, impresora).

Unidad de entrada/salida. El término puede ser usado para describir una acción; "realizar una entrada/salida" se refiere a ejecutar una operación de entrada o de salida. Los dispositivos de E/S los usa una persona u otro sistema para comunicarse con una computadora.

Por ejemplo:

        1. Unidades de entrada. La información entra a través de:

                  - Teclado.

                  - Ratón.

                  - Módem.

                  - Escáner.

                  - Micrófono.

                  - Cámara digital.

                  - Otra computadora.

         2. Unidades de salida. La infromación la podemos ver (visualizar) u oir a través de las salidas:

                  - Monitor.                 

                  - Impresora.

                  - Bocinas.

                  - Módem.

                  - Otra computadora.

                

Es importante notar que la designación de un dispositivo, sea de entrada o de salida, cambia al cambiar la perspectiva desde el que se lo ve. Los teclados y ratones toman como entrada el movimiento físico que el usuario produce como salida y lo convierten a una señal eléctrica que la computadora pueda entender. La salida de estos dispositivos son una entrada para la computadora. De manera análoga, los monitores e impresoras toman como entrada las señales que la computadora produce como salida. Luego, convierten esas señales en representaciones inteligibles que puedan ser interpretadas por el usuario. La interpretación será,  por medio de la vista, que funciona como entrada

Bus. la arquitectura de buses es muy compleja; pasaron desde bus ISA, MCA que

fueron creados por IBM, EISA,VESA,PCI  con sus diferentes versiones, ATCA, AGP,

hasta llegar a los mas eficientes.

- El bus se puede definir como un conjunto de líneas conductoras de hardware utilizadas para la transmisión de datos entre los componentes de un sistema informático.

- Un bus es en esencia una ruta compartida que conecta diferentes partes del sistema, como el micrprocesador, la controladora de unidad de disco, la memoria y los puertos de entrada/salida (E/S), para permitir la transmisión de información.

- En el bus se encuentran dos pistas separadas, el bus de datos y el bus de direcciones. 

- El bus de datos es bidireccional y el bus de dirección es unidireccional.

- La CPU escribe  la dirección de la posición deseada de la memoria en el bus de direcciones accendiendo a la memoria, teniendo cada una de las líneas carácter binario.

Tal como se mencionó anteriormente existen distintos tipos de buses ahora se entrará mas a detalle.

IBM PC:

El IBM Personal Computer, conocido comúnmente como el IBM PC, es la versión original y el progenitor de la plataforma de hardware compatible IBM PC. Es el IBM modelo 5150, y fue introducido el 12 de agosto de 1981. Fue creado por un equipo de ingenieros y de diseñadores bajo la dirección de Don Estridge del IBM Entry Systems Division en Boca Raton, Florida.

ISA:

ISA se creó como un sistema de 8 bits en el IBM PC en 1980, y se extendió en 1983 como el XT bus architecture. El nuevo estándar de 16 bits se introduce en 1984 y se le llama habitualmente AT bus architecture. Diseñado para conectar tarjetas de ampliación a la placa madre, el protocolo también permite el bus mastering aunque sólo los primeros 16 MiB de la memoria principal están disponibles para acceso directo. El bus de 8 bits funciona a 4,77 MHz (la misma velocidad que el procesador Intel 8088 empleado en el IBM PC), mientras que el de 16 bits opera a 8 MHz (el de Intel 80286 del IBM AT).

EISA:

es una arquitectura de bus para computadoras compatibles con el IBM PC. Fue anunciado a finales de 1988 y desarrollado por el llamado "Grupo de los Nueve" (AST, Compaq, Epson, Hewlett-Packard, NEC Corporation, Olivetti, Tandy, Wyse y Zenith Data Systems), vendedores de computadores clónicos como respuesta al uso por parte de IBM de su arquitectura propietaria MicroChannel (MCA) en su serie PS/2. Tuvo un uso limitado en computadores personales 386 y 486 hasta mediados de los años 1990, cuando fue reemplazado por los buses locales tales como el bus local VESA y el PCI

EISA amplía la arquitectura de bus ISA a 32 bits y permite que más de una CPU comparta el bus. El soporte de bus mastering también se mejora para permitir acceso hasta a 4 GB de memoria. A diferencia de MCA, EISA es compatible de forma descendente con ISA, por lo que puede aceptar tarjetas antiguas XT e ISA, siendo conexiones y las ranuras una ampliación de las del bus ISA.

VESA

El bus VESA (Video Electronics Standards Association, la compañía que lo diseñó) es un tipo de bus de datos para ordenadores personales, utilizado sobre todo en equipos diseñados para el procesador Intel 80486. Permite conectar directamente la tarjeta gráfica al procesador.

Este bus es compatible con el bus ISA pero mejora la respuesta gráfica, solucionando el problema de la insuficiencia de flujo de datos de su predecesor. Para ello su estructura consistía en un extensión del ISA de 16 bits. Las tarjetas de expansión de este tipo eran enormes lo que, junto a la aparición del bus PCI, mucho más rápido en velocidad de reloj, y con menor longitud y mayor versatilidad, hizo desaparecer al VESA, aunque sigue existiendo en algunos equipos antiguos.

MCA

El bus MCA (Arquitectura de microcanal) es un bus exclusivo mejorado diseñado por IBM en 1987 para utilizar en su línea de equipos PS/2. Este bus de 16 a 32 bits no era compatible con el bus ISA y podía alcanzar un rendimiento de 20 Mb/s.

PCI

  El bus VESA (Video Electronics StanUn Peripheral Component Interconnect (PCI, "Interconexión de Componentes Periféricos") consiste en un bus de ordenador estándar para conectar dispositivos periféricos directamente a su placa base. Estos dispositivos pueden ser circuitos integrados ajustados en ésta (los llamados "dispositivos planares" en la especificación PCI) o tarjetas de expansión que se ajustan en conectores. Es común en PC, donde ha desplazado al ISA como bus estándar, pero también se emplea en otro tipo de ordenadores.

A diferencia de los buses ISA, el bus PCI permite configuración dinámica de un dispositivo periférico. En el tiempo de arranque del sistema, las tarjetas PCI y el BIOS interactúan y negocian los recursos solicitados por la tarjeta PCI.

AGP

Accelerated Graphics Port o AGP (en español "puerto de gráficos acelerado) es un puerto (puesto que sólo se puede conectar un dispositivo, mientras que en el bus se pueden conectar varios) desarrollado por Intel en 1996 como solución a los cuellos de botella que se producían en las tarjetas gráficas que usaban el bus PCI. El diseño parte de las especificaciones del PCI 2.1.

El puerto AGP es de 32 bits como PCI pero cuenta con notables diferencias como 8 canales más adicionales para acceso a la memoria de acceso aleatorio (RAM). Además puede acceder directamente a esta a través del puente norte 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 266 MB/s y funcionando a un voltaje de 3,3V.
•     AGP 2X: velocidad 133 MHz con una tasa de transferencia de 532 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.