TECNOLOGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE JOCOTITLAN
Ingeniería en Sistemas Computacionales
Ing. Leopoldo Gil Antonio
Carpeta de evidencias
Arquitectura de Computadoras
López Ramírez Edith Elvia Vázquez Garduño Beatriz Guadarrama Romero Ulises Gómez Sánchez Israel González Rodríguez José Antonio
Septiembre 2010 – Febrero 2011
Unidad
Temas
1
Modelo de arquitecturas de cómputo.
2
Comunicación interna en la computadora.
3
Selección de componentes para ensamble de equipos de cómputo.
Subtemas 1.1 Modelos de arquitecturas de cómputo. 1.1.1 Clásicas. 1.1.2 Segmentadas. 1.1.3 De multiprocesamiento. 1.2 Análisis de los componentes. 1.2.1 CPU. 1.2.1.1 Arquitecturas. 1.2.1.2 Tipos. 1.2.1.3 Características. 1.2.1.4 Funcionamiento. 1.2.2 Memoria. 1.2.2.1 Arquitecturas. 1.2.2.2 Tipos. 1.2.2.3 Características. 1.2.2.4 Funcionamiento. 1.2.3 Dispositivos de I/O. 1.2.3.1 Arquitecturas. 1.2.3.2 Tipos. 1.2.3.3 Características. 1.2.3.4 Funcionamiento. 2.1 Buses. 2.1.1 Bus Local. 2.1.2 Bus de datos. 2.1.3 Bus de direcciones. 2.1.4 Bus de control. 2.1.5 Buses normalizados. 2.2 Direccionamiento. 2.2.1 Modo real. 2.2.2 Modo protegido. 2.2.3 Modo real virtual. 2.3 Temporización. 2.3.1 Reloj de sistema. 2.3.2 Reset del sistema. 2.3.3 Estados de espera. 2.4 Interrupciones de Hardware. 2.4.1 Enmascarable. 2.4.2 No-enmascarable. 2.5 Acceso Directo a memoria. 2.5.1 Sistema de video. 2.5.2 Sistema de discos. 2.5.3 Otras aplicaciones. 3.1 Chip Set. 3.1.1 CPU. 3.1.2 Controlador del Bus. 3.1.3 Puertos de E/S.
Unidad
Temas
1
Modelo de arquitecturas de cómputo.
2
Comunicación interna en la computadora.
3
Selección de componentes para ensamble de equipos de cómputo.
Subtemas 1.1 Modelos de arquitecturas de cómputo. 1.1.1 Clásicas. 1.1.2 Segmentadas. 1.1.3 De multiprocesamiento. 1.2 Análisis de los componentes. 1.2.1 CPU. 1.2.1.1 Arquitecturas. 1.2.1.2 Tipos. 1.2.1.3 Características. 1.2.1.4 Funcionamiento. 1.2.2 Memoria. 1.2.2.1 Arquitecturas. 1.2.2.2 Tipos. 1.2.2.3 Características. 1.2.2.4 Funcionamiento. 1.2.3 Dispositivos de I/O. 1.2.3.1 Arquitecturas. 1.2.3.2 Tipos. 1.2.3.3 Características. 1.2.3.4 Funcionamiento. 2.1 Buses. 2.1.1 Bus Local. 2.1.2 Bus de datos. 2.1.3 Bus de direcciones. 2.1.4 Bus de control. 2.1.5 Buses normalizados. 2.2 Direccionamiento. 2.2.1 Modo real. 2.2.2 Modo protegido. 2.2.3 Modo real virtual. 2.3 Temporización. 2.3.1 Reloj de sistema. 2.3.2 Reset del sistema. 2.3.3 Estados de espera. 2.4 Interrupciones de Hardware. 2.4.1 Enmascarable. 2.4.2 No-enmascarable. 2.5 Acceso Directo a memoria. 2.5.1 Sistema de video. 2.5.2 Sistema de discos. 2.5.3 Otras aplicaciones. 3.1 Chip Set. 3.1.1 CPU. 3.1.2 Controlador del Bus. 3.1.3 Puertos de E/S.
4
3.1.4 Controlador de Interrupciones. 3.1.5 Controlador de DMA. 3.1.6 Circuitos de temporización y control. 3.1.7 Controladores de video. 3.2 Aplicaciones. 3.2.1 Entrada/ Salida. 3.2.2 Almacenamiento. 3.2.3 Fuente de alimentación. 3.3 Ambientes de servicios. 3.3.1 Negocios. 3.3.2 Industria. 3.3.3 Comercio electrónico. 4.1 Arquitectura. 4.1.1 Terminales. 4.1.2 CPU. 4.1.3 Espacio de Memoria. 4.1.4 Entrada/ Salida. 4.1.5 Características especiales. 4.2 Programación. 4.2.1 Modelo de programación. 4.2.2 Conjunto de instrucciones. 4.2.3 Modos de direccionamiento. 4.2.4 Lenguaje ensamblador. 4.3 Aplicaciones. 4.3.1 Como sistema independiente. 4.3.2 Como subsistema de una computadora.
Microcontroladores.
FUENTES DE INFORMACIÓN 1. Stallings, William Organización y Arquitectura de computadoras. Pearson Educación. España. 2001. 2. Tanenbaum, Andrew. Organización de computadoras. México: Pearson Educación. 2000 3. Mano, Morris M y Charles R. Kime. Logic and computer design fundamentals, 2/E. Pretince Hall. 2000. 4. Mueller, Scott. Manual de actualización y reparación de PCs. México: Prentice-Hall 2002. 5. Abel, Peter. Lenguaje ensamblador y programación para PC-IBM y compatibles. . México: Pearson Educación. 1996.
Evaluación Puntos a evaluar
Unidad I
Unidad II
Unidad III
Unidad IV
Examen
60%
50%
60%
10%
Prácticas Tareas
20% 10%
30% 10%
20% 10%
30% 10%
Participación Proyecto
10%
10%
10% 50%
UNIDAD I MODELOS DE ARQUITECTURAS DE CÓMPUTO Modelos de arquitecturas de computo Arquitecturas de computo clásicas El modelo clásico de arquitectura de computadoras fué diseñado por Jhon Von Newman que consta de los siguientes elementos: Dispositivos de entrada, de proceso, de almacenamiento y de salida MODELO DE VON NEUMANN Las computadoras digitales actuales se ajustan al modelo propuesto por el matemático John Von Neumann. De acuerdo con el, una característica importante de este modelo es que tanto los
datos como los programas, se almacenan en la memoria antes de ser utilizados. Arquitecturas de computo segmentadas Otra aportación frecuente que aumenta el rendimiento del computador es el fomento del paralelismo implícito, que consiste en la segmentación del procesador (pipe-line), descomponiéndolo en etapas para poder procesar una instrucción diferente en cada una de ellas y trabajar con varias a la vez. La arquitectura en pipeline (basada en filtros) consiste en ir transformando un flujo de datos en un proceso comprendido por varias fases secuenciales, siendo la entrada de cada una la salida de la anterior. Esta arquitectura es muy común en el desarrollo de programas para el intérprete de comandos, ya que se pueden concatenar comandos fácilmente con tuberías (pipe). También es una arquitectura muy natural en el paradigma de programación funcional, ya que equivale a la composición de funciones matemáticas. La arquitectura pipe-line se aplica en dos lugares de la maquina, en la CPU y en la UAL. Veamos una CPU no organizada en pipe-line:
Si se trata de una instrucción a ser ejecutada por la ALU podemos decir que la CPU realiza a lo largo del ciclo de maquina estas 5 tareas. Una vez que termina de ejecutar una instrucción va a buscar otra y tarda en ejecutarla un tiempo T, es decir cada T segundos ejecuta una instrucción. ¿Qué sucede si dividimos en 5 unidades según las 5 cosas que realiza la CPU? Supongamos la CPU dividida en 5 unidades, de tal forma que c/u tarde lo mismo en realizar su partecita. Es decir c/u tardará T/5. 1.1.3 Arquitecturas de cómputo de multiprocesamiento SMP es el acrónimo de Symmetric Multi-Processing, multiproceso simétrico. Se trata de un tipo de arquitectura de ordenadores en que dos o más procesadores comparten una única memoria central. La arquitectura SMP (Multi- procesamiento simétrico, también llamada UMA, de “Uniform Memory Access”), se caracteriza por el hecho de que varios microprocesadores comparten el acceso a la
memoria. Todos los microprocesadores compiten en igualdad de condiciones por dicho acceso, de ahí la denominación “simétrico”.
Una computadora SMP se compone de microprocesadores independientes que se comunican con la memoria a través de un bus compartido. Dicho bus es un recurso de uso común. Por tanto, debe ser arbitrado para que solamente un microprocesador lo use en cada instante de tiempo. Si las computadoras con un solo microprocesador tienden a gastar considerable tiempo esperando a que lleguen los datos desde la memoria, SMP empeora esta situación, ya que hay varios parados en espera de datos.
1.1 Analisis de los componentes 1.1.1 CPU La Unidad Central de Proceso es el lugar donde se realizan las operaciones de cálculo y control de los componentes que forman la totalidad del conjunto del sistema informático.
1.2.1.1 Arquitecturas Existen dos tipos mas comunes: 1) CISC: Su sistema de trabajo se basa en la microprogramación. Consiste en hacer que cada instrucción sea intrerpretada por un miniprograma. 2) RISC: Microprocesador con un conjunto de instrucciones muy reducidas en contraposición. se basan en estructuras simples y por lo tanto su complejidad total de la CPU es menor. ORGANIZACIÓN Y ARQUITECTURA INTERNA DE LA CPU Diagrama de bloques Los bloques funcionales básicos son: la unidad de procesamiento central (CPU), la memoria principal, y el procesador de Entrada - Salida. Unidad de proceso central: esta es la responsable de la interpretación y ejecución de instrucciones contenidas en la memoria principal, las comunicaciones entre la CPU y la memoria principal se realizan a través de 2 canales funcionalmente distintos: el de direcciones y el de datos. Para introducir en la memoria, una instrucción especifica, la CPU envía a dicha memoria la dirección de la instrucción por el canal de direcciones y recibe por el mismo medio la instrucción que está en esa dirección. La acción de leer una instrucción en la CPU y prepararla para su ejecución se denomina ciclo de búsqueda. Para completar una instrucción la CPU decodifica el código de operación, genera las señales de control que se necesitan para introducir los operandos requeridos y controla la ejecución de la instrucción. Por ejemplo, suponiendo que la operación especificada consiste en sumar 2 números requeridos en 2 registros de la CPU y almacenar el resultado en un tercer registro de la CPU. Para efectuar esta instrucción, la CPU identificará los 2 registros y generará las señales de control adecuados para conectar los registros a la unidad de Aritmética y Lógica (ULA).
La CPU también haría que la ULA funcione como sumadora y dirija la salida hacia el tercer registro. El proceso de realización que especifica una función se denomina ciclo de ejecución. Los nombres ciclos de búsqueda y ciclos de ejecución derivan de la naturaleza cíclica de la operación de la computadora una vez que esta empieza a funcionar repite los ciclos de búsqueda y ejecución de manera continua. Para hacer referencia a cada ciclo suele utilizar el término ciclo de máquina. Tipos Supercomputadoras Una supercomputadora es el tipo de computadora más potente y más rápido que existe en un momento dado. Estas máquinas están diseñadas para procesar enormes cantidades de información en poco tiempo y son dedicadas a una tarea específica. Así mismo son las más caras, sus precios alcanzan los 30 MILLONES de dólares y más; y cuentan con un control de temperatura especial, ésto para disipar el calor que algunos componentes alcanzan a tener.Unos ejemplos de tareas a las que son expuestas las supercomputadoras son los siguientes: 1. Búsqueda y estudio de la energía y armas nucleares. 2. Búsqueda de yacimientos petrolíferos con grandes bases de datos sísmicos. 3. El estudio y predicción de tornados. 4. El estudio y predicción del clima de cualquier parte del mundo. 5. La elaboración de maquetas y proyectos de la creación de aviones, simuladores de vuelo. Macrocomputadoras o Mainframes Las macrocomputadoras son también conocidas como Mainframes. Los mainframes son grandes, rápidos y caros sistemas que son capaces de controlar cientos de usuarios simultáneamente, así como cientos de dispositivos de entrada y salida. En el pasado, los Mainframes ocupaban cuartos completos o hasta pisos enteros de algún edificio, hoy en día, un Mainframe es parecido a una hilera de archiveros en algún cuarto con piso falso, ésto para ocultar los cientos de cables d e los periféricos , y su temperatura tiene que estar controlada.
Minicomputadoras En 1960 surgió la minicomputadora, una versión más pequeña de la Macrocomputadora. Al ser orientada a tareas específicas, no necesitaba de todos los periféricos que necesita un Mainframe, y ésto ayudo a reducir el precio y costos de mantenimiento . Las minicomputadoras , en tamaño y poder de procesamiento, se encuentran entre los mainframes y las estaciones de trabajo.En general, una minicomputadora, es un sistema multiproceso (varios procesos en paralelo) capaz de soportar de 10 hasta 200 usuarios simultáneamente. Actualmente se usan para almacenar grandes bases de datos, automatización industrial y aplicacio nes multiusuario. Microcomputadoras o PC´s Las microcomputadoras o Computadoras Personales (PC´s) tuvieron su origen con la creación de los microprocesadores. Un microprocesador es “una computadora en un chip”, o sea un circuito integrado independiente. Las PC´s son computadoras para uso
personal y relativamente son baratas y actualmente se encuentran en las oficinas, escuelas y hogares. Existen otros tipos de microcomputadoras , como la Macintosh®, que no son compatibles con la IBM, pero que en muchos de los casos se les llaman también “PC´s”, por ser de uso personal.
En la actualidad existen variados tipos en el diseño de PC´s: 1. Computadoras personales, con el gabinete tipo minitorre, separado del monitor. 2. Computadoras personales portátiles “Laptop” o “Notebook”. 3. Computadoras personales más
comunes, con el gabinete horizontal, separado del monitor. 4. Computadoras personales que están en una sola unidad compacta el monitor y el CPU. 5. Las computadoras “laptops” son aquellas computadoras que están diseñadas para poder ser transportadas de un lugar a otro. Se alimentan por medio de baterías recargables , pesan entre 2 y 5 kilos y la mayoría trae integrado una pantalla de LCD (Liquid Crys tal Display). 6. Estaciones de trabajo o Workstations Características · Memoria · Unidad aritmetica logica · Unidad o procesador de control
MEMORIA PRINCIPAL(interna o central). Se almacenan datos y programas, hay dos operaciones que se hacen en la memoria (lee y escribe) entonces se dice que es donde almacena, se lee y se escribe. Es un conjunto de células numeradas y dos registros especiales con los que realiza las transacciones. El registro de dirección que indica el numero de la celula afectada y el de intercambio que contiene la información leída o la que hay que escribir en la celula de cuestión. La memoria central o simplemente memoria (interna o principal) se utiliza para almacenar información. En general, la información almacenada en memoria puede ser de dos tipos: las instrucciones de un programa y los datos con los que se operan las instrucciones. Por ejemplo: Para que un programa se pueda ejecutar (correr, rodar, funcionar,…), debe ser
situado en la memoria, en una operación denominada carga(load) del programa. La memoria central de una computadora es una zona de almacenamiento organizada en centenares o millares de unidades de almacenamiento individual celdas. La unidad elemental de memoria se llama byte(octeto). Un byte tiene la capacidad de almacenar un caracter de información, y esta formado por un conjunto de unidades más pequeñas de almacenamiento denominadas bits, que son dígitos binarios (0 ó 1). Generalmente se acepta que un byte contiene ocho bits. Por consiguiente, si se desea alamacenar la frase la computadora utilizara exactamente 23 bytes consecutivos de memoria. Obsérvese que ademas de las letras, existen cuatro espacios en blanco y un punto (un espacio es un carácter que emplea también un byte). De modo similar, el número del pasaporte P57487891 ocupara 9 bytes. Estos datos se llaman alfanuméricos y pueden constar de alfabeto, Dígitos o incluso caracteres especiales (simbolos:$,#,*,etc.). Mientras que cada caracter de un dato alfanumérico se almacena en un byte, la información numérica se almacena de un modo diferente. Los datos numéricos ocupan 2,4 e incluso 8 bytes consecutivos, dependiendo del tipo de dato numérico. Existen dos conceptos importantes asociados a cada byte o posición de memoria: su dirección y contenido. Cada celda o byte tiene asociada una unica dirección que indica su posición relativa
en memoria mediante la cual se puede acceder a la posición para almacenar o recuperar información. La información almacenada en una posición de memoria es su contenido. El contenido de estas direcciones o posiciones de memoria se llaman palabras, de modo que existen palabras de 8,16,32, y 64 bits. Por consiguiente, si trabaja con una maquina de 32 bits, es decir, 32 digitos, bien ceros o unos. Siempre que una nueva información se almacena en una posición, se destruye (desaparece) cualquier información que en ella hubiera y no se puede recuperar. La dirección es permanente y única, el contenido puede cambiar mientras se ejecuta un programa. UAL(UNIDAD ARITMETICA LOGICA). La unidad aritmetica logica opera los datos que recibe siguiendo las indicaciones por la unidad de control. Esta unidad puede realizar operaciones aritmeticas logicas, por ejemplo: el de realizar la suma, la forma en que realiza la operación. 1.- Se debe tener el codigo de operación que indique la operación a efectuar en este caso el codigo de suma. 2.- Dirección de la célula en la que se encuentra almacenado el primer sumando. 3.- Dirección del segundo sumando. 4.- Dirección de la célula en la que se almacena el resultado. Instrucciones para efectuar la suma. a) Cargar el primer operando en el acumulador. b) Sumar el segundo operando con el contenido del acumulador. c) Cargar el contenido del acumulador en la dirección del resultado. UNIDAD DE CONTROL (La unidad que va decidir controlar).
La unidad de control es el autentico cerebro que controla y coordina el funcionamiento de la computadora. A raíz de la interpretación de las instrucciones que integran el programa esta unidad genera el conjunto de ordenes elementales necesarias para que se realice la tarea necesitada. Pasos para la unidad de control. 1. Se estrae de la memoria principal la instrucción a ejecutar esa información es almacenada en el contador de instrucciones, la información que se almacena es la proxima instrucción a ejecutar en el registro de instrucción propiamente dicha. 2.- Una vez conocido el codigo de la operación la unidad de control ya sabe que circuitos de la UAL deben de intervenir pueden establecerse las conexiones electricas necesarias atraves del secuenciador. 3.- Extrae de la memoria principal los datos necesarios para ejecutar la instrucción en proceso 4.- Ordena la AUL que efectua las operaciones el resultado de este es depositado en el acumulador de la AUL. 5.- Si la instrucción a proporcionado nuevos datos estos son almacenados en la memoria principal. 6.- Incrementa en una unidad el contenido del contador de instrucciones a ejecutar. UNIDADES PERIFERICAS Unidades de comunicación Memorias auxiliares. Las unidades de comunicación: Permiten el dialogo con el exterior que son las de entrada y salida ejemplo: teclado, monitor impresora, mouse. Las memorias auxiliares: Sirven para almacenar grandes volumenes de datos de forma permanente por ejemplo:Unidades de discos y cintas magneticas.
La comunicación entre los perifericos y la computadora se realizan atraves de los canales. Funcionamiento La Unidad central de proceso o CPU, se puede definir como: • Un circuito microscópico que interpreta y ejecut a
instrucciones.
• La CPU se ocupa del control y el proceso de datos en los ordenadores. Habitualmente, la CPU
es un microprocesador fabricado en un chip, un único trozo de silicio que contiene millones de componentes electrónicos. la CPU está formado por una unidad aritmético lógica que realiza cálculos y comparaciones, y toma decisiones lógicas (determina si una afirmación es cierta o falsa mediante las reglas del álgebra de Boole); por una serie de registros donde se almacena información temporalmente, y por una unidad de control que interpreta y ejecuta las instrucciones. • El microprocesador de
• Para aceptar órdenes del usuario, acceder a los datos y presentar los resultados, la CPU se
comunica a través de un conjunto de circuitos o conexiones llamado bus. El bus conecta la CPU a los dispositivos de almacenamiento (por ejemplo, un disco duro), los dispositivos de entrada (por ejemplo, un teclado o un ratón) y los dispositivos de salida (por ejemplo, un monitor o una impresora). MEMORIA ARQUITECTURA DE LA MEMORIA (ROM) La arquitectura (estructura) interna de un CI-ROM es muy compleja y no necesitamos conocer todos sus detalles. Sin embargo es constructivo observar un diagrama simplificado de la estructura interna. Existen cuatro partes básicas: decodificador de renglones, arreglo de registros y buffer de salida. ARQUITECTURA DE LA MEMORIA (RAM) Como sucede con la ROM, es útil pensar que la RAM consta de varios registros, cada uno de los cuales almacena una sola palabra de datos y tiene una dirección única. Las RAMS comúnmente vienen con capacidades de palabras de 1K, 4K, 8K, 16K, 64K, 128K, 256K, y 1024K, y tamaños
de palabras de 1, 4, u 8 bits. Como veremos mas adelante , la capacidad de las palabras y el tamaño de estas puede extenderse combinando circuios integrados de memoria. •Operación de lectura. •Operación de escritura. •Selección de CI. •Terminales comunes de entrada/ salida.
ARQUITECTURA DE LA MEMORIA (EPROM) •ROM programable y borrable.
Una EPROM puede ser programada por el usuario y también puede borrarse y reprogramarse tantas veces como desee. Una ves programada, la EPROM es una memoria no volátil que contendrá sus datos almacenados indefinidamente. El proceso para programar una EPROM implica la aplicación de niveles de voltaje especiales (comúnmente en un orden de 10 a 25 volts) a las entradas adecuadas del circuito en una cantidad de tiempo especificada (por lo general 50 minutos) por la localidad de dirección. Tipos MEMORIA RAM Concepto RAM : Siglas de Random Access Memory, un tipo de memoria a la que se puede acceder de forma aleatoria; esto es, se puede acceder a cualquier byte de la memoria sin pasar por los bytes precedentes. RAM es el tipo más común de memoria en las computadoras y en otros dispositivos, tales como las impresoras. Hay dos tipos básicos de RAM: •DRAM (Dynamic RAM), RAM dinámica •SRAM (Static RAM), RAM estática
Los dos tipos difieren en la tecnología que usan para almacenar los datos. La RAM dinámica necesita ser refrescada cientos de veces por segundo, mientras que la RAM estática no necesita ser refrescada tan frecuentemente, lo que la hace más rápida, pero también más cara que la RAM dinámica. Ambos tipos son volátiles, lo que significa que pueden perder su contenido cuando se desconecta la alimentación.
Tipos de memoria RAM •VRAM : Siglas de Vídeo RAM, una memoria de propósito especial usada por los adaptadores
de vídeo. A diferencia de la convencional memoria RAM, la VRAM puede ser accedida por dos diferentes dispositivos de forma simultánea. line Memory Module, un tipo de encapsulado consistente en una pequeña placa de circuito impreso que almacena chips de memoria, y que se inserta en un zócalo SIMM en la placa madre o en la placa de memoria. Los SIMMs son más fáciles de instalar que los antiguos chips de memoria individuales, y a diferencia de ellos son medidos en bytes en lugar de bits. •SIMM:Siglas de Single In
•DIMM: Siglas de Dual In line Memory Module, un tipo de encapsulado, consistente en una
pequeña placa de circuito impreso que almacena chips de memoria, que se inserta en un zócalo DIMM en la placa madre y usa generalmente un conector de 168 contactos. •SRAM: Siglas de Static Random Access Memory, es un tipo de memoria que es más rápida y
fiable que la más común DRAM (Dynamic RAM). El término estática viene derivado del hecho que necesita ser refrescada menos veces que la RAM dinámica. •DRAM: Siglas de Dynamic RAM, un tipo de memoria de gran capacidad pero que precisa ser
constantemente refrescada (re-energizada) o perdería su contenido. Generalmente usa un transistor y un condensador para representar un bit Los condensadores debe de ser energizados cientos de veces por segundo para mantener las cargas. •SDRAM: Siglas de Synchronous DRAM, DRAM síncrona, un tipo de memoria RAM dinámica
que es casi un 20% más rápida que la RAM EDO. SDRAM entrelaza dos o más matrices de memoria interna de tal forma que mientras que se está accediendo a una matriz, la siguiente se está preparando para el acceso. que mejora el rendimiento del modo de memoria Fast Page alrededor de un 10%. Al ser un subconjunto de Fast Page, puede ser substituida por chips de modo Fast Page. •EDO: Siglas de Extended Data Output, un tipo de chip de RAM dinámica
RAM Estática o SDRAM, que no necesita ser restaurada, por lo que se vuelve más rápida pero también más costosa que la DRAM. La SDRAM surgió junto con los MEMORIA ROM ROM es el acrónimo de Read-Only Memory (memoria de sólo lectura). Es una memoria de semiconductor no destructible, es decir, que no se puede escribir sobre ella, y que conserva intacta la información almacenada, incluso en el caso de interrupción de corriente (memoria no volátil). La ROM suele almacenar la configuración del sistema o el programa de arranque del ordenador. Características Concepto y características de una Memoria (RAM y ROM) Hablaremos un poco sobre el concepto y las características de una memoria, sea de tipo RAM o de tipo ROM, que aunque tengan diferencias, siguen siendo un par de dispositivos electrónicos con diminutas diferencias pero con similares tareas. Se refiere a componentes de un ordenador, dispositivos y medios de grabación que retienen datos informáticos durante algún intervalo de tiempo. Algunas de las características fundamentales de las memorias (de cualquier tipo) son las que a continuación detallaré de tenidamente en las siguientes líneas de texto… Volatilidad: Se dice que la información almacenada en una memoria es volátil siempre y cuando corra el riesgo de verse alterada en caso de que se produzca algún fallo de suministro de energía eléctrica (memorias biestables). No son volátiles aquellas en las cuales la información, independientemente de que exista algún fallo en el fluido eléctrico, permanece inalterada. Tiempo de Acceso: Es el tiempo que transcurre desde el instante en que se lanza la operación de lectura en la memoria y el instante en que se dispone de la primera información buscada. En la memoria principal, este tiempo es, en principio, independiente de la dirección en la que se encuentre la información a la cual queremos acceder. Se puede ir un poco más al grano diciéndo que el tiempo de acceso es el tiempo requerido o necesitado para realizar cualquier operación, sea lectura o escritura. Es simplemente eso, el tiempo que se solicita a la memoria para poder ejecutar cualquier operación específica.
Capacidad: La capacidad de una memoria (RAM y ROM) es el número de posiciones de un sistema, o dicho de otra manera, número de informaciones que puede contener una memoria. La capacidad total de memoria será un dato esencial para calibrar la potencia de un computador. La capacidad de la memoria se mide en múltiplos de byte (8 bits): kilobytes (1.024 bytes) y megabytes (1.024 kilobytes). Funcionamiento La memoria ram es en la que se depositan los programas para arrancar viene en modulos que puedes cambiar en la placa base DDR-DDR2. La memoria rom o cache es la que tienes en este momento activa es la que ocupa lo ejecutado, lo presente una vez que cambies de pantalla y no puedas volver a ella sin volver a cargarla quiere decir que ya no está presente que no la tienes en cache. FUNCIONAMIENTO DE LAS MEMORIAS RAM. La memoria principal o RAM (acrónimo de Random Access Memory,Memoria de Acceso Aleatorio) es donde el ordenador guarda los datos que estáutilizando en el momento presente. Se llama de acceso aleatorio porque el procesador accede a la información que está en la memoria en cualquier punto sin tener que accedera la información anterior y posterior. Es la memoria que se actualiza constantementemientras el ordenador está en uso y que pierde sus datos cuando el ordenador se apaga. Proceso de carga en la memoria RAM: Cuando las aplicaciones se ejecutan, primeramente deben ser cargadas enmemoria RAM. El procesador entonces efectúa accesos a dicha memoria para cargar instrucciones y enviar o recoger datos. Reducir el tiempo necesario para acceder a la memoria, ayuda a mejorar las prestaciones del sistema. La diferencia entre la RAM yotros tipos de memoria de almacenamiento, como los disquetes o discos duros, es que laRAM es mucho más rápida, y se borra al apagar el ordenador. Es una memoria dinámica, lo que indica la necesidad de “recordar” los datos ala memoria cada
pequeños periodos de tiempo, para impedir que esta pierda lainformación. Eso se llama Refresco. Cuando se pierde la alimentación, la memoria pierde todos los datos. “Random
Access”, acceso aleatorio, indica que cada posición de memoria puede ser leída o escrita en
cualquier orden. Lo contrario seria el accesosecuencial, en el cual los datos tienen que ser leídos o escritos en un orden predeterminado. Dispositivos de I/O INTRODUCCION El sistema de E/S se encarga de comunicar la CPU con el mundo exterior. Para realizar la comunicación, es necesario realizar una traducción de la información, del formato exterior al interno de la máquina y viceversa. Para esto se utilizan los periféricos. Esta comunicación cubre numerosos aspectos: desde la interacción hombre-máquina hasta el control de procesos en sistemas automáticos La transferencia de información entre la CPU (computador) y el mundo exterior se realiza a través de dispositivos llamados periféricos Tipos Los Tipos de Dispositivos de Entrada Más Comunes Son: a) Teclado: El teclado es un dispositivo eficaz para introducir datos no gráficos como rótulos de imágenes asociados con un despliegue de gráficas. Los teclados también pueden ofrecerse con características que facilitan la entrada de coordenadas de la pantalla, selecciones de menús o funciones de gráficas. b) Ratón ó Mouse: Es un dispositivo electrónico que nos permite dar instrucciones a nuestra computadora a través de un cursor que aparece en la pantalla y haciendo clic para que se lleve a cabo una acción determinada; a medida que el Mouse rueda sobre el escritorio, el cursor (Puntero) en la pantalla hace lo mismo. Tal procedimiento permitirá controlar, apuntar, sostener y manipular varios objetos gráficos (Y de texto) en un programa. Tipos de Mouse: Existen diferentes tecnologías con las que funciona el Mouse:
Mecánica: era poco precisa y estaba basada en contactos físicos eléctricos a modo de escobillas que en poco tiempo comenzaban a fallar. Óptica: es la más utilizada en los "ratones" que se fabrican ahora. Opto mecánica: son muy precisos, pero demasiado caros y fallan a menudo. c) Micrófono: Los micrófonos son los transductores encargados de transformar energía acústica en energía eléctrica, permitiendo, por lo tanto e lregistro, almacenamiento, transmisión y procesamiento electrónico de las señales de audio. Son dispositivos duales de
los altoparlantes, constituyendo ambos transductores los elementos mas significativos en cuanto a las características sonoras que sobre imponen a las señales de audio.
d) Scanner: Es una unidad de ingreso de información. Permite la introducción de imágenes gráficas al computador mediante un sistema de matricesde puntos, como resultado de un barrido óptico del documento. La información se almacena en archivos en forma de mapas de bits (bit maps), o en otros formatos más eficientes como Jpeg o Gif. e) Cámara Digital: se conecta al ordenador y le transmite las imágenes que capta, pudiendo ser modificada y retocada, o volverla a tomar en caso de que este mal. Puede haber varios tipos: Cámara de Fotos Digital: Toma fotos con calidad digital, casi todas incorporan una pantalla LCD (Liquid Cristal Display) donde se puede visualizar la imagen obtenida. Tiene una pequeña memoria donde almacena fotos para después transmitirlas a un ordenador. Cámara de Video: Graba videos como si de una cámara normal, pero las ventajas que ofrece en estar en formato digital, que es mucho mejor la imagen, tiene una pantalla LCD por la que ves simultáneamente la imagen mientras grabas. Se conecta al PC y este recoge el video que has grabado, para poder retocarlo posteriormente con el software adecuado. Webcam: Es una cámara de pequeñas dimensiones. Sólo es la cámara, no tiene LCD. Tiene que estar conectada al PC para poder funcionar, y esta transmite las imágenes al ordenador. Su uso es generalmente para videoconferencias por Internet, pero mediante el software adecuado, se pueden grabar videos como una cámara normal y tomar fotos estáticas. f.
Lector de Código de Barras: Dispositivo que mediante un haz de láser lee dibujos formados por barras y espacios paralelos, que codifica información mediante anchuras relativas de estos elementos. Los códigos de barras representan datos en una forma legible por el ordenador, y son uno de los medios más eficientes para la captación automática de datos. g. Lápices Ópticos: Es una unidad de ingreso de información que funciona acoplada a una pantalla fotosensible. Es un dispositivo exteriormente semejante a un lápiz, con un mecanismo de resorte en la punta o en un botón lateral, mediante el cual se puede seleccionar información visualizada en la pantalla. Cuando se dispone de información desplegada, con el lápiz óptico se puede escoger una opción entre las diferentes alternativas, presionándolo sobre la ventana respectiva o presionando el botón lateral, permitiendo de ese modo que se proyecte un rayo láser desde el lápiz hacia la pantalla fotosensible.
h) Palancas de Mando ( Joystick ): Dispositivo señalador muy conocido, utilizado mayoritariamente para juegos de ordenador o computadora, pero que también se emplea para otras tareas. Un joystick o palanca de juegos tiene normalmente una base de plástico redonda o rectangular, a la que está acoplada una palanca vertical. Es normalmente un dispositivo señalador relativo, que mueve un objeto en la pantalla cuando la palanca se mueve con respecto al centro y que detiene el movimiento cuando se suelta. i) Tarjetas Perforadas: ficha de papel manila de 80 columnas, de unos 7,5 cm. (3 pulgadas) de ancho por 18 cm. (7 pulgadas) de largo, en la que podían introducirse 80 columnas de datos en forma de orificios practicados por una máquina perforadora. Estos orificios correspondían a números, letras y otros caracteres que podía leer un ordenador equipada con lector de tarjetas perforadas. Los Dispositivos de Salida: Estos dispositivos permiten al usuario ver los resultados de los cálculos o de las manipulaciones de datos de la computadora. El dispositivo de salida más común es la unidad de visualización (VDU, acrónimo de Video Display Unit), que consiste en un monitor que presenta los caracteres y gráficos en una pantalla similar a la del televisor. Los tipos de Dispositivos de Salida más Comunes Son: a) Pantalla o Monitor: Es en donde se ve la información suministrada por el ordenador. En el caso más habitual se trata de un aparato basado en un tubo de rayos catódicos (CRT) como el de los televisores, mientras que en los portátiles es una pantalla plana de cristal líquido (LCD). b) Impresora: es el periférico que el ordenador utiliza para presentar información impresa en papel. Las primeras impresoras nacieron muchos años antes que el PC e incluso antes que los monitores, siendo el método más usual para presentar los resultados de los cálculos en aquellos primitivos ordenadores. En nada se parecen las impresoras a sus antepasadas de aquellos tiempos, no hay duda de que igual que hubo impresoras antes que PCs, las habrá después de éstos, aunque se basen en tecnologías que aún no han sido siquiera inventadas. Hay Varios Tipos:
Matriciales: Ofrecen mayor rapidez pero una calidad muy baja. Inyección: La tecnología de inyección a tinta es la que ha alcanzado un mayor éxito en las impresoras de uso doméstico o para pequeña sempresas, gracias a su relativa velocidad, calidad y sobre todo precio reducidos, que suele ser la décima parte de una impresora de las mismas características. Claro está que hay razones de peso que justifican éstas
características, pero para imprimir algunas cartas, facturas y pequeños trabajos, el rendimiento es similar y el costo muy inferior. Hablamos de impresoras de color porque la tendencia del mercado es que lainformática en conjunto sea en color. Esta tendencia empezó hace una década con la implantación de tarjetas gráficas y monitores en color. Todavía podemos encontrar algunos modelos en blanco y negro pero ya no son recomendables. Láser: Ofrecen rapidez y una mayor calidad que cualquiera, pero tienen un alto costo y solo se suelen utilizar en la mediana y grande empresa. Por medio de un haz de láser imprimen sobre el material que le pongamos las imágenes que le haya enviado la CPU.
c) Altavoces: Dispositivos por los cuales se emiten sonidos procedentes de la tarjeta de sonido. Actualmente existen bastantes ejemplares que cubren la oferta más común que existe en el mercado. Se trata de modelos que van desde lo más sencillo (una pareja de altavoces estéreo), hasta el más complicado sistema de Dolby Digital, con nada menos que seis altavoces, pasando por productos intermedios de 4 o 5 altavoces. d) Auriculares: Son dispositivos colocados en el oído para poder escuchar los sonidos que la tarjeta de sonido envía. Presentan la ventaja de que no pueden ser escuchados por otra persona, solo la que los utiliza. e) Bocinas: Cada vez las usa más la computadora para el manejo de sonidos, para la cual se utiliza como salida algún tipo de bocinas. Algunas bocinas son de mesas, similares a la de cualquier aparato de sonidos y otras son portátiles (audífonos). Existen modelos muy variados, de acuerdo a su diseño y la capacidad en watts que poseen. f) Multimedia: Combinación de Hardware y Software que puede reproducir salidas que emplean diversos medios como texto, gráficos, animación, video, música, voz y efectos de sonido. g) Plotters (Trazador de Gráficos): Es una unidad de salida de información que permite obtener documentos en forma de dibujo. Existen plotters para diferentes tamaños máximos de hojas (A0, A1, A2, A3 y A4); para diferentes calidades de hojas de salida (bond, calco, acetato); para distintos espesores de línea de dibujo (diferentes espesores de rapidó grafos), y para distintos colores de dibujo (distintos colores de tinta en los rapidógrafos). h) Fax: Dispositivo mediante el cual se imprime una copia de otro impreso, transmitida o bien, vía teléfono, o bien desde el propio fax. Se utiliza para ello un rollo de papel que cuando acaba la impresión se corta. I) Data Show (Cañón): Es una unidad de salida de información. Es básicamente una pantalla plana de cristal líquido, transparente e independiente. Acoplado a un retro proyector permite la proyección amplificada de la información existente en la pantalla del operador.
UNIDAD 2 COMUNCACIÓN INTERNA EN LA COMPUTADORA BUSES En arquitectura de computadores, el bus es un sistema digital que transfiere datos entre los componentes de una computadora o entre computadoras. Está formado por cables o pistas en un circuito impreso, dispositivos como resistencias y condensadores además de circuitos integrados. En los primeros computadores electrónicos, todos los buses eran de tipo paralelo, de manera que la comunicación entre las partes del computador se hacía por medio de cintas o muchas pistas en el circuito impreso, en los cuales cada conductor tiene una función fija y la conexión es sencilla requiriendo únicamente puertos de entrada y de salida para cada dispositivo. La tendencia en los últimos años es el uso de buses seriales como el USB, Custom Firewire para comunicaciones con periféricos y el reemplazo de buses paralelos para conectar toda clase de dispositivos, incluyendo el microprocesador con el chipset en la propia placa base. Son conexiones con lógica compleja que requieren en algunos casos gran poder de cómputo en los propios dispositivos, pero que poseen grandes ventajas frente al bus paralelo que es menos inteligente. Existen diversas especificaciones de bus que definen un conjunto de características mecánicas como conectores, cables y tarjetas, además de protocolos eléctricos y de señales. TIPOS DE BUSES Existen dos grandes tipos clasificados por el método de envío de la información: bus paralelo o bus serie. Hay diferencias en el desempeño y hasta hace unos años se consideraba que el uso apropiado dependía de la longitud física de la conexión: para cortas distancias el bus paralelo, para largas el serial. 1.- Bus paralelo Es un bus en el cual los datos son enviados por bytes al mismo tiempo, con la ayuda de varias líneas que tienen funciones fijas. La cantidad de datos enviada es bastante grande con una frecuencia moderada y es igual al ancho de los datos por la frecuencia de funcionamiento. En los computadores ha sido usado de manera intensiva, desde el
bus del procesador, los buses de discos duros, tarjetas de expansión y de vídeo, hasta las impresoras.
Diagrama de un Bus Backplane como extensión del bus de procesador. El Front Side Bus de los procesadores Intel es un bus de este tipo y como cualquier bus presenta unas funciones en líneas dedicadas: Las Líneas de Dirección son las encargadas de indicar la posición de memoria o el dispositivo con el que se desea establecer comunicación. Las Líneas de Control son las encargadas de enviar señales de arbitraje entre los dispositivos. Entre las más importantes están las líneas de interrupción, DMA y los indicadores de estado. Las Líneas de Datos trasmiten los bits de forma aleatoria de manera que por lo general un bus tiene un ancho que es potencia de 2. Un bus paralelo tiene conexiones físicas complejas, pero la lógica es sencilla, que lo hace útil en sistemas con poco poder de cómputo. En los primeros microcomputadores, el bus era simplemente la extensión del bus del procesador y los demás integrados "escuchan" las línea de direcciones, en espera de recibir instrucciones. En el PC IBM original, el diseño del bus fue determinante a la hora de elegir un procesador con I/O de 8 bits (Intel 8088), sobre uno de 16 (el 8086), porque era posible usar hardware diseñado para otros procesadores, abaratando el producto. 2.- Bus serie En este los datos son enviados, bit a bit y se reconstruyen por medio de registros o rutinas de software. Está formado por pocos conductores y su ancho de banda depende
de la frecuencia. Es usado desde hace menos de 10 años en buses para discos duros, unidades de estado sólido, tarjetas de expansión y para el bus del procesador.
BUSES NORMALIZADOS Un bus debe cumplir las siguientes especificaciones: Nivel mecánico En el nivel mecánico deben definirse aspectos tales como el tipo de soporte, el número de hilos del bus, el tipo de conector, etc. Por ejemplo, en los buses para la conexión de placas impresas, hay que definir, entre otras cosas, la altura de las placas, los conectores y las posiciones de éstos, para garantizar la compatibilidad de las distintas placas. Nivel eléctrico El nivel eléctrico (u óptico, en el caso de emplear como soporte la fibra óptica), debe especificar el circuito equivalente de los dispositivos que se conectan a las líneas del bus, tanto de los emisores como de los receptores. También debe especificar las tensiones y corrientes utilizadas para establecer el valor de las señales. En este nivel, debe quedar definida la forma en la que los distintos dispositivos deben conectarse eléctricamente. Nivel lógico Este nivel define estáticamente todas las líneas del bus, estableciendo las equivalencias entre los valores eléctricos de las señales y sus valores lógicos. Por ejemplo, se definirá que los hilos 0-7 su nivel alto (5V) equivale a un 1 lógico y los hilos 8-15 su nivel activo es a nivel bajo (0V). Nivel de temporización básica En este nivel se establecen los cronogramas para la realización de la operación más elemental del bus, esto es, de un ciclo. Nivel de transferencia elemental En este nivel se establece el procedimiento empleado para realizar una transferencia de un dato por el bus. En el caso de un bus de ciclo completo, este nivel coincide con el anterior puesto que la temporización básica establece todas las condiciones necesarias
para transferir un dato. Sin embargo, en el caso de un bus de ciclo partido, se especifican las ranuras que forman cada tipo de ciclo o transferencia. Nivel de transferencia de bloque En algunos buses, la operación básica está formada por una serie de transferencias elementales, que tiene por objetivo el transferir un bloque de información con entidad propia. En este nivel, deberá definirse el protocolo de comunicación empleado para realizar esta transferencia de bloque. Se definirán aspectos tales como cabeceras, codificación de los datos para detección de errores, procedimientos de recuperación para el caso de error, identificación del receptor, etc. MODOS DE DIRECCIONAMIENTO El direccionamiento de la memoria puede considerarse desde dos puntos de vista: físico y lógico. El primero se refiere a los medios electrónicos utilizados en el ordenador para acceder a las diversas posiciones de memoria. El segundo, a la forma en que se expresan y guardan las direcciones. En este epígrafe nos referiremos exclusivamente a la forma en que son tratadas las direcciones de memoria del PC. Advirtiendo desde ahora, que este asunto, como muchos otros, ha sufrido mutaciones a lo largo del tiempo, y que arrastra modos que solo tienen una justificación de tipo histórico, en razón de las características del hardware de los primeros PC‟s.
El sistema de numeración utilizado por los informáticos para representar las direcciones de memoria en el texto escrito no suele ser la decimal (como parecería razonable), sino el hexadecimal. La razón es que los números hexadecimales guardan cierta concordancia con las potencias de 2. Por ejemplo, un bus de direcciones de 8 bits puede acceder a 256 posiciones (en hexadecimal es el rango 00-FFh). En caso de direcciones de 16 bits, se puede acceder 65.536 posiciones (es el rango 0000-FFFFh). El bus de direcciones del PC XT, que tiene 20 bits, las posibilidades son 1.048.576 (es el rango 00000-FFFFFh). Como veremos a continuación, puede utilizarse una doble notación: Direcciones absolutas, indicadas por un hexadecimal de cinco dígitos, en el rango 00000-FFFFFh, o en direcciones segmentadas, que utiliza dos grupos de cuatro dígitos hexadecimales.
Direccionamiento segmentado Hemos indicado que el bus de direcciones del PC XT era de 20 bits ( H2), por lo que teóricamente podían manejarse un total de 220 posibilidades (1.048.576). Sin embargo, el procesador 8088 utilizado tiene registros de 16 bits, por lo que solo puede contener directamente 216 posiciones. La solución consistió en expresar las direcciones mediante dos palabras de 16 bits, denominadas desplazamiento y segmento que, por consiguiente, pueden ser representadas mediante un hexadecimal de cuatro cifras en el rango 0000-FFFFh. Estas dos palabras pueden ser traducidas a una dirección de 20 bits mediante la operación denominada suma con desplazamiento. Por ejemplo, suponiendo que el desplazamiento y el segmento fuesen respectivamente ABCDh y E1FAh, la forma de obtener la dirección resultante es como sigue: Una de las palabras, el desplazamiento, se desplaza una posición añadiéndole un cero a la derecha (equivale a multiplicarla por 16, ya que las direcciones se expresan en hexadecimal). En nuestro caso, si el desplazamiento es ABCDh resulta ABC D0h?. Puesto que inicialmente es un hexadecimal de 4 cifras (ABCD en nuestro caso), el desplazamiento la transforma en un hexadecimal de 5 cifras (ABCD0). El valor obtenido se suma con el valor del segmento (E 1 F Ah), así que la dirección resultante, sería 69ECAh. Para distinguirla de la anterior, esta última forma se denomina dirección absoluta. Modelos de memoria DOS Los programas DOS requieren la existencia de una zona contigua de memoria convencional (preferiblemente de 640 KB), aunque en realidad este espacio debe ser compartido con la tabla de vectores de interrupción; área de datos de la ROM BIOS ( H4) y buena parte del propio Sistema Operativo DOS. Por ejemplo, controladores de dispositivos (los famosos “device=…” del fichero CONFIG.SYS). Como consecuencia de
la escasez de espacio, se desarrollaron técnicas para permitir que controladores de dispositivos y TSR‟s [2] se cargaran en otras zonas de memoria. Generalmente este tipo
de instrucciones de carga se sitúan en los ficheros CONFIG.SYS y AUTOEXEC.BAT, y aprovechan que no todo el espacio de memoria superior es utilizado por el Sistema, de modo que existen zonas ociosas en las que podían situarse los citados controladores.
Memoria expandida Muy pronto se comprobó que el Megabyte de memoria inicialmente previsto era claramente insuficiente, por lo que se arbitraron diversos tipos de soluciones. Los ingenieros de software, en cooperación con los de hardware, debieron hacer verdaderos juegos malabares para tratar de suplir la cortedad de miras de los diseñadores del PC. Poco más tarde Quadram, Ahston-Tate y el fabricante de tarjetas de memoria AST publicaron otra más flexible denominada EEMS (“Enhanced EMS”); además, la
especificación LIM fue perfeccionada para proporcionar 32 MB adicionales mediante una combinación hardware/software. El procedimiento consistía en añadir al ordenador una placa adicional de memoria de conmutación de bancos de hasta 32 MB, que era conducida por un “driver” adecuado, el EMM (“Expanded Memory Manager”) cargado
por el CONFIG.SYS. El truco consiste en que en un área en desuso de la memoria superior , se sitúa una zona 64 KB, denominada marco de página, en la que existen 4 secciones de 16 KB (ventanas) que se emplean como punteros a una página más grande en la memoria de conmutación de bancos. Los programas podían utilizar segmentos de datos muy grandes ya que el gestor de memoria EMM se encargaba de traer automáticamente a la “ventana” la zona necesaria en cada momento.
Modo protegido y memoria extendida La especificación EMS de Lotus/Intel/Microsoft, permitía manejar grandes cantidades de datos (ahora no nos parecen tan grandes), pero no resolvía el problema de grandes cantidades de código, ya que el segmento de código no podía manejarse de esta forma. Esto presentaba problemas no solo para programas grandes, sino para cualquier intento de multiprogramación, cuando varios programas deben coexistir en memoria. Como siempre, la solución vino de la mano de otro avance tecnológico; en este caso, la aparición del procesador Intel 80286, que en 1982 inició la era del PC AT. Este micro permite un acceso a memoria que recuerda vagamente la especificación EMS, pero de forma nativa, ya que los mecanismos están incluidos en el procesador. Como la política de Intel ha sido mantener compatibilidad con los micros anteriores, el 80286 podía trabajar en modo real, imitando el funcionamiento del 8088 , mientras que la nueva forma se denominó modo protegido.
El modo protegido utiliza los registros de segmento como punteros a unos nuevos registros de dirección de 24 bits denominados tablas de descripción (“descriptor tables”), que permiten acceder a un máximo de 224 (16 M Bytes) de memoria física, de forma que los registros de segmento son selectores que marcan el inicio de una dirección de 24 bits. La memoria que se hacía accesible mediante este sistema se denominó memoria extendida, para distinguirla de la antigua EMS . La posterior introducción del 80386, con registros de 32 bits, permitió direccionar hasta 232 (4 G Bytes) de memoria externa. Los nuevos micros incluyeron otras mejoras que permitían al Sistema Operativo un funcionamiento más cómodo y seguro de las aplicaciones cuando operaba en modo protegido. Los mecanismos pertinentes estaban incluidos en el hardware o al menos este proporcionaba recursos al SO para realizarlos cómodamente, aunque desde luego, para sacar provecho de estas mejoras el Sistema debía estar preparado ex profeso. El DOS no podía utilizarlas, sí en cambio los sistemas más avanzados del momento, como OS/2, Unix o Windows. Básicamente estas mejoras se referían a dos cuestiones: Manejo de memoria virtual Memoria virtual Esta técnica consiste en hacer creer al programa que dispone de más memoria que la físicamente disponible en RAM. Este artificio tiene sentido porque en ese momento (y actualmente), la memoria extendida era mayor que la físicamente disponible en muchos sistemas, además el disco duro era estándar en todos los equipos. Esta RAM ficticia se conoce como memoria virtual; una simulación conocida de antiguo en el mundo de los mainframes, que fue introducida en la informática personal a partir del 80286. Este procesador ya disponía de un controlador hardware para este menester, de forma que su manejo no significaba una gran sobrecarga para el Sistema. Su funcionamiento se basa en que cuando una aplicación necesita más espacio y la memoria física está agotada, el controlador de memoria virtual proporciona espacio auxiliar utilizando un fichero de intercambio (“Swap file”) situado en memoria externa
(disco duro generalmente H2), donde se almacena la información que no cabe en la RAM.
Además de facilitar la apariencia de más RAM que la físicamente disponible, este mecanismo permite que diversas aplicaciones compartan la misma memoria física. Aunque para ello se requieran constantes maniobras de carga y descarga (“swapping”)
de trozos del fichero de intercambio a memoria, por lo que el rendimiento global del sistema se resiente si la desproporción entre el fichero de intercambio y la RAM es muy notable. Modo real El modo real (también llamado modo de dirección real en los manuales de Intel) es un modo de operación del 80286 y posteriores CPUs compatibles de la arquitectura x86. El modo real está caracterizado por 20 bits de espacio de direcciones segmentado (significando que solamente se puede direccionar 1 MB de memoria), acceso directo del software a las rutinas del BIOS y el hardware periférico, y no tiene conceptos de protección de memoria o multitarea a nivel de hardware. Todos los CPUs x86 de las series del 80286 y posteriores empiezan en modo real al encenderse el computador; los CPUs 80186 y anteriores tenían solo un modo operacional, que era equivalente al modo real en chips posteriores. La arquitectura 286 introdujo el modo protegido, permitiendo, entre otras cosas, la protección de la memoria a nivel de hardware. Sin embargo, usar estas nuevas características requirió instrucciones de software adicionales no necesarias previamente. Puesto que una especificación de diseño primaria de los microprocesadores x86 es que sean completamente compatibles hacia atrás con el software escrito para todos los chips x86 antes de ellos, el chip 286 fu e hecho para iniciarse en „ modo real „ - es decir, en un modo que tenía apagadas las nuevas características de protección de memoria, de modo que pudieran correr sistemas operativos escritos para microprocesadores más viejos. Al día de hoy, incluso los más recientes CPUs x86 se inician en modo real al encenderse, y pueden correr el software escrito para cualquier chip anterior. Los sistemas operativos DOS (MS-DOS, DR-DOS, etc.) trabajan en modo real. Las primeras versiones de Microsoft Windows, que eran esencialmente un shell de interface gráfica de usuario corriendo sobre el DOS, no eran realmente un sistema operativo por sí mismas, corrían en modo real, hasta Windows 3.0, que podía correr tanto en modo real como en modo protegido. Windows 3.0 podía corre r de hecho en dos “sabores” de
modo protegido - el “modo estándar”, que corría usando modo protegido, y el “modo mejorado 386″, que además usaba direccionamiento de 32 bits y por lo tanto no corría
en un 286 (que a pesar de tener modo protegido, seguía siendo un chip de 16 bits; los registros de 32 bits fueron introducidos en la serie 80386). El Windows 3.1 removió el soporte para el modo real, y fue el primer ambiente operativo de uso masivo que requirió por lo menos un procesador 80286 (no contando con el Windows 2.0 que no fue un producto masivo). Casi todos los sistemas operativos modernos x86 (Linux, Windows 95 y posteriores, OS/2, etc.) cambian el CPU a modo protegido o a modo largo en el arranque. TEMPORIZADOR El temporizador es un circuito digital, dispone de dos salidas al igual que un flip flop, una salida es la inversa de la otra, a diferencia del flip flop quién cuenta con dos estados estables, el temporizador solamente posee un estado estable, el otro estado es inestable, permanece en su estado estable, hasta que se activa con un pulso de entrada, una vez que se activa cambia a su estado inestable y ahí permanece por un periodo fijo de tiempo tw , este tiempo lo determina una constante de tiempo RC externa que se conecta al temporizador, después de que transcurre el tiempo tw , las salidas dos salidas del temporizador regresan a su estado estable, hasta que se activan otra vez. La finalidad de la temporización es retardar el paso de una señal desde un nodo del circuito hasta otro punto, el diseño de este circuito se realiza con un dispositivo que se conoce con el nombre de “monoestable” ó “temporizador”, éste elemento electrónico dispone de una entrada “E” y una salida “S”, se tienen tres temporizadores básicos que
se denominan; el primero, temporización a la activación, el segundo se llama temporización a la desactivación y el tercero es una combinación de las dos anteriores, temporización a la “activación y desactivación” simultaneas. Se dispone de dos tipos de
comportamiento en que se manifiestan las salidas de los temporizadores, "redisparables" y "no redisparables" y su entrada responde a dos tipos de disparo, "activación" y "desactivación".
Retardo a la activación: El temporizador con retardo a la activación, es un circuito que produce una salida, después de un tiempo intencionado y que se define como “tw” el cual sucede al activarse la entrada, se simboliza como sigue: S = [ E ta ]
Fórmula, símbolo y formas de onda "entrada/salida", del temporizador a la activación. Reloj del Sistema Un pulso electrónico usado para sincronizar el procesamiento. (Entre pulso y pulso solamente puede tener lugar una sola acción). Medido en megahertz (MHz) dónde 1 MHz= 1 millón de ciclos por segundo o gigahertz (GHz) donde 1 GHz = 1 ciclos de mil millones por segundo. De esto es lo que están hablando cuando dicen que una computadora es una máquina de 2.4 GHz .La velocidad de su reloj es de 2.4 mil millones de ciclos por segundo.Cuanto más grande el número = más rápido el procesamiento RESET (Raferty Energetic System for Easing Temporomandibular) Sistema Energético de Rafferty para Equilibrar la articulación Temporomandibular (ATM). Un método simple y no invasivo para relajar los músculos y permitir el equilibrio de la articulación temporomandibular, ayudando a mejorar nuestra calidad de vida y curar nuestras dolencias.
ESTADO DE ESPERA A estado de espera es retrasa experimentado por una computadora procesador al tener acceso externo memoria u otro dispositivo que es lento responder. En fecha tarde 2007, microprocesadores de la computadora funcionados a una velocidad muy elevada, mientras que la tecnología de memoria no se parece poder coger para arriba: los procesadores típicos de la PC tienen gusto Intel Base 2 y AMD Athlon 64 X2 funcione con un reloj de varios Gigahertz, mientras que el reloj de la memoria central se extiende generalmente a partir del 667 a 1333 Megaciclo. Un cierto segundo-nivel Escondrijos de la CPU funcione más lento que la base del procesador. Cuando el procesador necesita tener acceso a memoria externa, comienza a poner la dirección de la información solicitada en autobús de dirección. Entonces debe esperar la respuesta, de que puede volverse los centenares de los diez si no de ciclos más adelante. Cada uno de esperar pasado los ciclos se llama un estado de espera. INTERRUPCIÓN Debido a que el procesador no puede procesar múltiples datos al mismo tiempo (procesa un dato a la vez) el sistema de multitareas es en realidad una alternancia de fragmentos de instrucciones de muchas tareas diferentes. Es posible suspender momentáneamente un programa que se estaba ejecutando mediante una interrupción que dure el tiempo que lleva una rutina de servicios de interrupción. Luego, el programa interrumpido puede continuar ejecutándose. Existen 256 direcciones de interrupción diferentes. Una interrupción se realiza cuando un componente del hardware de la ordenador requiere la interrupción del hardware. Un ordenador posee muchos periféricos. Generalmente, necesitan utilizar recursos del sistema, aunque sólo sea para comunicarse con éste. Cuando necesitan un recurso, envían una petición de interrupción al sistema para que éste les preste atención. Cada periférico cuenta con un número de interrupción llamado IRQ (Interruption request [Petición de interrupción] ). Una manera de poder entender este proceso es imaginar a cada periférico tirando de una "cuerda" conectada a una campana para indicarle al ordenador que requiere de su atención.
De hecho, la "cuerda" es una línea física que conecta la ranura a la placa madre. Para una ubicación ISA de 8 bits, por ejemplo, hay 8 líneas IRQ (Interruption Request [Petición de Interrupción]) que conectan la ranura ISA de 8 bits a la placa madre, IRQ 0 a IRQ7. Estas IRQ son controladas por un "controlador de interrupciones" que verifica qué IRQ tiene mayor prioridad. Para las ranuras de 16 bits, se agregan las IRQ que van desde la 8 a la 15, las cuales requieren de un segundo controlador de interrupciones. La conexión entre los dos grupos de interrupciones se realiza por medio de la IRQ 2 que está conectada a la IRQ 9 (denominada "cascada"). El término "cascada" se puede pensar como una manera de "insertar" las IRQ del 8 al 15 entre las IRQ del 1 al 3:
Dado que la prioridad se otorga a medida que va aumentando el orden en el número de IRQ, y debido a que las IRQ del 8 al 15 se insertan entre las IRQ del 1 al 3, el orden de prioridad es el siguiente: 0 > 1 > 8 > 9 > 10 > 11 > 12 > 13 > 14 > 15 > 3 > 4 > 5 > 6 > 7 Interrupciones Hardware Los IRQ o interrupt request (Pedido de Interrupción), son las notificaciones de las interrupciones enviadas desde los dispositivos hardware a la CPU, en respuesta a la IRQ, la CPU salta a una dirección – una rutina de servicio de interrupción (ISR), comúnmente llamada Interrupt handler (Manejador de interrupciones) - Que se encuentra como una función dentro del software manejador de ese dispositivo formando parte del núcleo. Así, una función manejadora de interrupciones es una función del núcleo que ejecuta el servicio de esa interrupción.
Los IRQ se encuentran numerados, y cada dispositivo hardware se encuentra asociado a un número IRQ. En la arquitectura IBM PC y compatibles, por ejemplo, IRQ 0 se encuentra asociado al reloj o temporizador, el cual genera 100 interrupciones por segundo, disquete el 6, los discos IDE la 14 y 15. Se puede compartir un IRQ entre varios dispositivos. La siguiente figura, muestra las interrupciones hardware y su correspondiente puerto en el Controlador Programable de Interrupciones (PIC). No se deben confundir los números IRQ entradas al controlador con los números de la interrupción que son las entradas en la tabla de interrupciones. Los PIC se pueden programar para generar diversos números de interrupción para cada IRQ. Los Controladores también controlan la prioridad de las interrupciones. Por ejemplo, el reloj (en IRQ 0) tiene una prioridad más alta que el teclado (IRQ 1). Si el procesador está atendiendo una interrupción del reloj, el PIC no generará una interrupción para el teclado hasta que ISR del reloj reajusta el PIC. Por otra parte, el reloj puede interrumpir ISR del teclado. El PICs se puede programar para utilizar una variedad de esquemas de la prioridad, pero no se suele hacer esto. Se debe de tener en cuenta que el IRQ 2 del primer PIC, valida o invalida las entradas del Segundo PIC. Algunas interrupciones son fijadas por convenio en la configuración del PC, así es que los manejadores de los dispositivos solicitan simplemente la interrupción cuando se inicializan. Por ejemplo esto es lo que lo hace el manejador de disquete, solicita siempre la IRQ 6. Interrupción IRQ Descripción 00H - división por cero o desbordamiento 0CH 4 COM1 02H NMI (interrupción no0DH 5 LPT2 enmascarable) 0EH 6 disquete 04H - desbordamiento (EN) 0FH 7 LPT1 08H 0 Temporizador del sistema 70H 8 Reloj 09H 1 Teclado 71H 9 I/o general 0AH 2 Interrupción del segundo PIC 72H 10 I/o general 0BH 3 COM2 Interrupciones Hardware
73H 11 I/o general 74H 12 I/o general 75H 13 Coprocesador 76H 14 Disco duro 77H 15 I/o general
Estructuras de datos para soportar el sistema de interrupciones hardware Estudiaremos las estructuras de datos del sistema de interrupciones: irqaction almacena la dirección de la función de manejo de interrupciones. irq_chip contiene las funciones que manejan un controlador de interrupciones particular, es dependiente de la arquitectura. irq_desc vector con una entrada para cada una de las interrupciones que pueden ser atendida. DMA Los periféricos con frecuencia necesitan contar con "memoria prestada" del sistema, la cual utilizarán como búfer. Este búfer será un área de almacenamiento temporal que permite que se escriban rápidamente datos de entrada y salida. Para afrontar esta necesidad, se definió un canal de acceso directo a la memoria denominado DMA (Direct Memory Access por sus siglas en inglés). El canal DMA es un acceso a una ubicación RAM en el ordenador, al que una "Dirección de Inicio RAM" y una "Dirección de Fin" hacen referencia. Este método permite que un periférico utilice canales especiales que le den acceso directo a la memoria, sin involucrar al microprocesador. Esto permite que el microprocesador se libere de la necesidad de hacer este trabajo. Un ordenador tipo PC cuenta con 8 canales DMA. Los primeros cuatro canales DMA poseen 8 bits mientras que los DMA que van del cuarto al séptimo poseen 16 bits. Normalmente, los canales DMA se asignan de la siguiente manera: DMA0 - libre DMA1 - (tarjeta de sonido)/ libre DMA2 - controlador de disquetes DMA3 - puerto paralelo (puerto de la impresora) DMA4 - controlador del acceso directo a la memoria (redirigido a DMA0) DMA5 - (tarjeta de sonido)/ libre DMA6 - (SCSI)/ libre DMA7 - disponible Direcciones de base Debido a que a veces los periféricos necesitan intercambiar información con el sistema, se les asignan direcciones de memoria para enviar y recibir datos. Estas direcciones se denominan "direcciones de base" (los siguientes términos también se usan algunasveces:
"puertos de entrada/salida ", "puertos de E/S ", "dirección E/S ", "direcciones de puertos de E/S ", "puertos de base ", o "Direcciones de Entrada/Salida "). Por intermedio de esta dirección de base los periféricos se pueden comunicar con el sistema operativo. Por consiguiente, sólo puede haber una dirección de base por periférico. A continuación, se podrá ver una lista de algunas direcciones de base comunes: 060h - teclado 170h/376h - controlador IDE secundario 1F0h/3F6h - controlador IDE primario 220h - tarjeta de sonido 300h - tarjeta de red 330h - tarjeta del adaptador SCSI 3F2h - controlador de la unidad de disquete 3F8h - COM1 2F8h - COM2 3E8h - COM3 2E8h - COM4 378h - LPT1 278h - LPT2 Sin embargo, toda esta información es generalmente irrelevante para el usuario medio, que no necesita preocuparse por ésta. Una interrupción es una línea que conecta a un periférico con el procesador. También puede ser una interrupción del hardware, cuando un componente del hardware de la PC así lo requiere. Por ejemplo, esto sucede cuando se presiona una tecla y el teclado quiere que el procesador lo note. Sin embargo, no se pueden solicitar las 256 interrupciones como interrupciones del hardware. Los diferentes periféricos siempre solicitan interrupciones específicas. Por este motivo, cuando instale y configure tarjetas de expansión, deberá asegurarse de que dos periféricos deferentes no usen la misma interrupción. De hecho, si dos periféricos poseen la misma IRQ, el sistema no sabrá a qué hardware deberá darle el control...el sistema se bloqueará o no funcionará normalmente... generando lo que se denomina conflicto con el hardware. Un conflicto con el hardware no sólo se produce cuando dos periféricos sufren la misma interrupción del hardware. También puede generarse un conflicto si dos periféricos tienen la misma dirección de entrada/salida o si se les asignan los mismos canales DMA.
El acceso directo a memoria (DMA, del inglés Direct Memory Access) permite a cierto tipo de componentes de ordenador acceder a la memoria del sistema para leer o escribir independientemente de la CPU principal. Muchos sistemas hardware utilizan DMA, incluyendo controladores de unidades de disco, tarjetas gráficas y tarjetas de sonido. DMA es una característica esencial en todos los ordenadores modernos, ya que permite a dispositivos de diferentes velocidades comunicarse sin someter a la CPU a una carga masiva de interrupciones. Una transferencia DMA consiste principalmente en copiar un bloque de memoria de un dispositivo a otro. En lugar de que la CPU inicie la transferencia, la transferencia se lleva a cabo por el controlador DMA. Un ejemplo típico es mover un bloque de memoria desde una memoria externa a una interna más rápida. Tal operación no ocupa el procesador y como resultado puede ser planificado para efectuar otras tareas. Las transferencias DMA son esenciales para aumentar el rendimiento de aplicaciones que requieran muchos recursos. Cabe destacar que aunque no se necesite a la CPU para la transacción de datos, sí que se necesita el bus del sistema (tanto bus de datos como bus de direcciones), por lo que existen diferentes estrategias para regular su uso, permitiendo así que no quede totalmente acaparado por el controlador DMA.
UNIDAD III SELECCIÓN DE COMPONENTES PARA ENSAMBLE DE EQUIPOS DE CÓMPUTO. CHIP SET
Es el conjunto de circuitos integrados diseñados con base a la arquitectura de un procesador (en algunos casos diseñados como parte integral de esa arquitectura), permitiendo que ese tipo de procesadores funcionen en una placa base. Sirven de puente de comunicación con el resto de componentes de la placa, como son la memoria, las tarjetas de expansión, los puertos USB, r atón, teclado, etc. Las placas base modernas suelen incluir dos integrados, denominados Norte y Sur, y suelen ser los circuitos integrados más grandes después del microprocesador. El chipset determina muchas de las características de una placa base y por lo general la referencia de la misma está relacionada con la del chipset. A diferencia del microcontrolador, el procesador no tiene mayor funcionalidad sin el soporte de un chipset: la importancia del mismo ha sido relegada a un segundo plano por las estrategias de marketing. El Chipset es el que hace posible que la placa base funcione como eje del sistema, dando soporte a varios componentes e interconectándolos de forma que se comuniquen entre ellos haciendo uso de diversos buses. Es uno de los pocos elementos que tiene conexión directa con el procesador, gestiona la mayor parte de la información que entra y sale por el bus principal del procesador, del sistema de vídeo y muchas veces de la memoria RAM. En el caso de los computadores PC, es un esquema de arquitectura abierta que establece modularidad: el Chipset debe tener interfaces estándar para los demás dispositivos. Esto permite escoger entre varios dispositivos estándar, por ejemplo en el caso de los buses de expansión, algunas tarjetas madre pueden tener bus PCI-Express y soportar diversos tipos de tarjetas con de distintos anchos de bus (1x, 8x, 16 x). En el caso de equipos portátiles o de marca, el chipset puede ser diseñado a la medida y aunque no soporte gran variedad de tecnologías, presentará alguna interfaz de dispositivo. La terminología de los integrados ha cambiado desde que se creó el concepto del chipset a principio de los años 90, pero todavía existe equivalencia haciendo algunas aclaraciones: El NorthBridge, puente norte, MCH (Memory Controller Hub), GMCH (Graphic MCH), se usa como puente de enlace entre el microprocesador y la memoria. Controla las funciones de acceso hacia y entre el microprocesador, la memoria RAM, el puerto gráfico AGP o el PCI-Express de gráficos, y las comunicaciones con el puente sur. Al principio tenía también el control de PCI, pero esa funcionalidad ha pasado al puente sur. El SouthBridge o puente sur, ICH (Input Controller Hub), controla los dispositivos asociados como son la controladora de discos IDE, puertos USB, FireWire, SATA, RAID, ranuras PCI, ranura AMR, ranura CNR, puertos infrarrojos, disquetera, LAN, PCI-Express 1x y una larga lista de todos los elementos que podamos imaginar integrados en la placa madre. Es el encargado de comunicar el procesador con el resto de los periféricos. En la actualidad los principales fabricantes de chipsets son AMD, ATI Technologies (comprada en 2006 por AMD), Intel, NVIDIA, Silicon Integrated Systems y VIA Technologies.
También en electrónica se utiliza el término chipset para referirnos al circuito integrado o conjunto de ellos que fueron diseñados específicamente para un equipo electrónico, siendo imposible su utilización para otro propósito que no fuese el planificado por sus fabricantes. Estos circuitos integrados albergan en su interior prácticamente la totalidad de los componentes del dispositivo, requiriendo de unos pocos componentes adicionales en el circuito impreso, difíciles o imposibles de integrar, como condensadores, cristales de cuarzo, inductores o memorias RAM que ocupan una gran superficie del chip y tienen una alta tasa de fallos en la fabricación. Tampoco se suelen integrar las memorias flash donde se almacena el firmware. El "chipset" es el conjunto (set) de chips que se encargan de controlar determinadas funciones del ordenador, como la forma en que interactúa el microprocesador con la memoria o la caché, o el control de los puertos y slots ISA, PCI, AGP, USB... El chipset Prism es uno de los más usados por usuarios de GNU/Linux así como BSD gracias a la integración a la que goza este chipset ya que todos los documentos del comité de evaluación; notas, diseños de referencia, informes y resúmenes técnicos sobre el chipset se pueden conseguir de forma gratuita en la página web de Intersil. Técnicas para las operaciones de E/S 1.-Entrada /salida programada; Es cuando el procesador ejecuta un programa que controla de manera directa la operación de e/s incluyendo la comprobación del estado del dispositivo el envía en un orden de lectura o escritura y la transferencia del dato.
2.- E/S mediante interrupciones; 3.-Acceso directo a memoria; El modulo de E/S y la memoria principal intercambia datos directamente sin la interrupción del procesador. Funcionamiento del DMA El DMA requiere un modulo adicional en el bus. El modulo DMA es capaz de imitar al procesador de hecho es capaz de recibir el control del sistema cedido por el procesador. Necesita dicho control para transferir datos A desde memoria y desde esa manera a través del bus del sistema. El modulo DMA utiliza el bus solo cuando el procesador no lo necesita o debe forzar al procesador a que suspenda temporalmente su funcionamiento. Configuraciones Alternativas del DMA
Procesador
MP
Modulo DMA
DMA
E/S
DMA
Memoria
Memoria
E/S E/S
MP
E/S
DMA
E/S
E/S
Memoria
E/S
CPU Unidad Central de Proceso La Unidad Central de Proceso es el lugar donde se realizan las operaciones de cálculo y control de los componentes que forman la totalidad del conjunto del sistema informático. Las CPU de las actuales computadoras son microprocesadores construidos sobre un cristal de silicio semiconductor donde se crean todos los elementos que forman un circuito electrónico (transistores, etc.) y las conexiones necesarias para formarlo. El microcircuito se encapsula en una pastilla de plástico con una serie de conexiones hacia el exterior, en forma de patillas metálicas, que forman su nexo de unión al resto del sistema informático. Estas pastillas de plástico, con una multitud de patillas de conexión metálicas, reciben el nombre de chips. El microprocesador central de una computadora se divide en: • Unidad de Control (Control Unit o CU en inglés). • Unidad Aritmético -Lógica (Aritmethic Control Unit o ALU en inglés). • Registros.
La Unidad de Control maneja y coordina todas las operaciones del sistema informático, dando prioridades y solicitando los servicios de los diferentes componentes para dar soporte a la unidad aritmético-lógica en sus operaciones elementales. La Unidad Aritmético-Lógica: realiza los diferentes cálculos matemáticos y lógicos que van a ser necesarios para la operatividad de la computadora; todo el funcionamiento del sistema de una computadora se realiza sobre la base de una serie de operaciones matemáticas en código binario. Los Registros: son una pequeña memoria interna existente en la CPU que permiten a la ALU el manejo de las instrucciones y los datos precisos para realizar las diferentes operaciones elementales. Controlador del Bus El controlador del bus se encarga de la frecuencia de funcionamiento y las señales de sincronismo, temporización y control. Está ubicado en un chip en la placa base. El Bus es la vía a través de la que se van a transmitir y recibir todas las comunicaciones, tanto internas como externas, del sistema informático. El bus es solamente un Dispositivo de Transferencia de Información entre los componentes conectados a él, no almacena información alguna en ningún momento. Los datos, en forma de señal eléctrica, sólo permanecen en el bus el tiempo que necesitan en recorrer la distancia entre los dos componentes implicados en la transferencia. En una unidad central de sistema típica el bus se subdivide en tres buses o grupos de líneas. -Bus de Direcciones. -Bus de Datos. -Bus de Control. Bus de Direcciones:Es un canal de comunicaciones constituido por líneas que apuntan a la dirección de memoria que ocupa o va a ocupar la información a tratar. Una vez direccionada la posición, la información, almacenada en la memoria hasta ese momento, pasará a la CPU a través del bus de datos.
Bus de Datos:Es el medio por el que se transmite la instrucción o dato apuntado por el bus de direcciones. Es usado para realizar el intercambio de instrucciones y datos tanto internamente, entre los diferentes componentes del sistema informático. Bus de Control: Es un número variable de líneas a través de las que se controlan las unidades complementarías. El número de líneas de control dependerá directamente de la cantidad que pueda soportar el tipo de CPU utilizada y de su capacidad de direccionamiento de información. Puertos de E/S Son los circuitos electrónicos intermediarios entre el ordenador y los periféricos. Sus funciones:Adaptar las señales, Adaptación de los códigos, Descarga de la CPU Atención y sincronización con los periféricos Tipos de comunicaciones en los ordenadores Serie: Se utiliza un único conductor para tx los datos, Se envían los datos uno tras otro. La conexión paralela es, en principio mucho más rápida que la serie, pero necesita un gran número de conductores Paralelo: La información se envía en grupos de 8, 16,...bits, Cada bit en un conductor diferente. La conexión serie permite las comunicaciones a varios metros mientras que la paralelo tiene un máximo de 1.5m (para más distancia serían necesarios repetidores). Controlador de Interrupciones Es un componente importante del sistema principal. Debido a que el microprocesador debe atender peticiones de muchos componentes externos e internos se cuenta con unos canales llamados IRQ (Interrupt Request) por el que cada dispositivo debe dirigirse al microprocesador. Las interrupciones son señales enviadas a la CPU por el hardware para requerir su atención o responder alguna acción. Los sistemas actuales poseen 16 IRQs numerados del 0 – 15, algunos son asignados por el sistema y no deben cambiarse y otros pueden ser asignados por el usuario de acuerdo a la disponibilidad de recursos y a la configuración de cada componente. Controlador DMA El controlador de dma (direct memory access) se utiliza para evitar saturar al microprocesador, algunos periféricos pueden transferir datos a la memoria del computador o viceversa, sin pasar a través de la CPU. Esta operación se llama Acceso Directo a Memoria, y se controla mediante un chip conocido como controlador de DMA. El propósito principal del DMA es permitir al controlador del disco que lea, o escriba, datos sin involucrar al microprocesador. Como las operaciones de E/S desde el disco son relativamente lentas,
el DMA puede aumentar un poco las prestaciones del ordenador. Los sistemas actuales tienen 8 canales DMA (0 – 7). Circuitos de temporización y control El temporizador es un circuito que se encuentra en la tarjeta matriz (Mother Board) de la PC y que es capaz de mantener una cuenta de tiempo basada en el reloj de la computadora. Puede usarse para calcular el intervalo entre dos mediciones de tiempo o para generar pausas. Este chip tiene la capacidad de realizar diferentes funciones de conteo. Es útil para medir el tiempo que dura cierto proceso o para mantener actualizadas la hora del día y la fecha si se deja la PC conectada y encendida. El chip mantiene tres contadores independientes (definidos como 0, 1, 2), cada uno de los cuales es alimentado por una señal que equivale a 1.19318 MHZ. El contador obtiene una capacidad máxima de conteo que asciende a 65 536. Su salida tiene una frecuencia de 18.2 HZ.(1.19/65536) aproximadamente. Por lo tanto, cualquier acción que interrumpa a la PC ocurrirá 18.2 veces por segundo (cada 55 ms o cada 0.055 segundos en forma redondeada). Controladores de video Los controladores son circuitos de entrada que tienen todas las impresoras. Son los que procesan la información en primer lugar para saber exactamente qué les está llegando y como manipular los datos. Básicamente, un controlador de una impresora recoge los datos que proceden del PC y los convierte en datos de imagen que deberán pasar a lo que llamamos “video interface” de la impresora. Este otro dispositivo, se encarga de recuperar
los datos que ha dejado el controlador e inyectarlos hasta el sistema de escritura del periférico. Negocios La globalización está cambiando el mundo y lo ha convertido en un ambiente sumamente competitivo, en donde la información está al alcance de las manos. Esta situación ha provocado una enorme presión sobre las organizaciones, que deben flexibilizarse y encontrar nuevos mecanismos para afrontar las presiones, para innovar y en general para sobrevivir. Empujados por la competencia de mercados, las empresas deben hacer un uso más intensivo de TI y esto genera una mayor gama de oportunidades para el outsourcing. Pero esta tendencia requiere también que los CIO y demás lideres de las organizaciones aprendan a manejar esta herramienta como un mecanismo que permita alinear las funciones de TI con la estrategia de la organización. Los CIO deben reconocer los límites de sus organizaciones para proveer los servicios estratégicos que requiere la organización
e iniciar el desarrollo de las prácticas del outsourcing y sobre todo, manejar este mecanismo en forma efectiva. En este nuevo mundo, el outsourcing ha surgido como una herramienta que facilita la gestión empresarial y se ha convertido en un tema de actualidad. Sin embargo, más que una moda, outsourcing es una forma eficaz para apoyar a las organizaciones y asegurar su supervivencia y tiene su principal razón de ser en tres imperativos que deben considerar las organizaciones hoy en día:
Enfocarse en un negocio. Asegurarse el acceso a la experiencia técnica que es crítica para el negocio. Focalizarse en operaciones optimizadas, reduciendo y controlando los costos.
En la Tecnología de Información, el impacto del outsourcing es enorme: Outsourcing es la principal fuente de crecimiento en el área de Servicios de Tecnología de Información (TI), y se ha convertido en un elemento central de las prácticas de negocios de las compañías actuales, sin importar el tamaño. Industria La “industrialización” de los Servicios de Tecnología de Información va a redefinir el
mercado en términos de cómo las organizaciones evalúan, compran y seleccionan los servicios, y de cómo los vendedores desarrollan, establecen precios e implementan los servicios. El aumento de la estandarización y la consecuente disminución en la customización es un proceso inevitable y es el resultado del tiempo y la experiencia en cualquier industria. La industria está en un proceso de transición y el impacto de este viraje ya se siente. Dentro del ambiente de TI (Tecnología de Información), existe una estrategia doble, que incluye prácticas customizadas o estandarizadas. Los proveedores de outsourcing están respondiendo a este llamado de la estandarización, para aprovechar las economías de escala, pero en forma simultánea deben soportar una gran base instalada de ambientes desarrollados a la medida. Aunque los servicios de TI están en proceso de madurez, la madurez de la industria se ha incrementado en aspectos evidentes, como la forma en que los servicios son implementados y administrados.
Para lograr esta estandarización, se requiere un enfoque hacia soluciones genéricas y esto debe ser responsabilidad de los proveedores, que deben desarrollar, operar y administrar el resultado de estos genéricos de TI. Las métricas deben cambiar entonces, de la medida de capacidades técnicas a la medida en el impacto en los negocios, es decir, en los acuerdos de niveles de servicio.
La industria de las telecomunicaciones y sus tendencias: Las empresas proveedoras de servicio de telecomunicaciones en estos tiempos tienen un reto mayor, reducir los costos y paralelamente desarrollar iniciativas para crecer el negocio en un mercado tradicional que se vuelve cada vez menos atractivo económicamente hablando. El mercado de valores refleja una mejora muy considerable en el sector de los servicios de la industria de las telecomunicaciones, y de las empresas que ofrecen los servicios completos. Para lograr mayores ahorros en los costos, tomar las siguientes medidas: 1. Bajar los costos de operación automatizando e integrando los procesos del negocio. 2. La utilización intensiva de los activos, por medio de la consolidación de las operaciones, dotando a la empresa de una infraestructura escalable que le permita alcanzar los nuevos requerimientos rápidamente. 3. Hacer inversiones de capital eficientemente, como Gastos de Capital justo a Tiempo, análisis de costo/valor, una cadena de abastecimiento extendida y compras que les permita bajar los precios a mayores niveles. 4. Explotar las sinergias a través de las operaciones, esto es, Centros de Servicios compartido 5. Administrar el riesgo y la incertidumbre, incorporando servicios administrados o mercerizados a través de la cadena de valor o dentro de segmentos especificos. Por el otro lado para crear nuevo valor a la empresa y generar ingresos adicionales recomiendan a las empresas: 1. Apoyar los procesos e iniciativas de desarrollo de nuevos productos, que permita mejorar el tiempo de lanzamiento al mercado de nuevas fuentes de generación de ingresos. 2. Administrar e incorporar alianzas en toda la cadena de valor. 3. Apoyar y soportar integraciones B2B (Negocio a Negocio) por medio de la adopción de plataformas, sistemas y redes totalmente abiertas. 4. Proveer mecanismos para mantener un amplio conocimiento del mercado y de la empresa. Comercio Electrónico El comercio electrónico consiste en la compra, venta, marketing y suministro de información complementaria para productos o servicios a través de redes informáticas. La industria de la tecnología de la información podría verlo como una aplicación informática dirigida a realizar transacciones comerciales. Una definición alternativa la vería como la conducción de comunicaciones de negocios comerciales y su dirección a través de métodos electrónicos como intercambio electrónico de datos y sistemas automáticos de recolección de datos. El comercio electrónico también incluye la transferencia de información entre empresas.
UNIDAD IV MICROCONTROLADORES Arquitectura Un controlador es un dispositivo electrónico encargado de, valga la redundancia, controlar uno o más procesos. Por ejemplo, el controlador del aire acondicionado, recogerá la información de los sensores de temperatura, la procesará y actuará en consecuencia. Al principio, los controladores estaban formados exclusivamente por componentes discretos. Más tarde, se emplearon procesadores rodeados de memorias, circuitos de E/S,… sobre una placa
de circuito impreso (PCB). Actualmente, los controladores integran todos los dispositivos antes mencionados en un pequeño chip. Esto es lo que hoy conocemos con el nombre de microcontrolador. Terminales. Dispositivo del hardware electrónico o electromecánico que se usa para introducir o mostrar datos de una computadora. Su funcion es mostrar y recibir datos con capacidad significativa del procesador d e datos, puede ser llamado “Terminal inteligente o cliente lijero”.
Una computadora puede ejecutar software que envie la funcion de un terminal en cocaciones permitiendo el uso simultaneo de programas locales y acceso a un servidor. CPU. breviatura de Central Processing Unit (unidad de proceso central), se pronuncia como letras separadas. La CPU es el cerebro del ordenador. A veces es referido simplemente como el procesador o procesador central, la CPU es donde se producen la mayoría de los cálculos. En términos de potencia del ordenador, la CPU es el elemento más importante de un sistema informático. En ordenadores grandes, las CPUs requieren uno o más tableros de circuito impresos. En los ordenadores personales y estaciones de trabajo pequeñas, la CPU está contenida en un solo chip llamadado microprocesador. Dos componentes típicos de una CPU son 1. La unidad de lógica/aritimética (ALU), que realiza operaciones aritméticas y lógicas. 2. La unidad de control (CU), que extrae instrucciones de la memoria, las descifra y ejecuta, llamando a la ALU cuando es necesario. La unidad central de proceso (CPU) o simplemente procesador. Es el componente
