ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS

ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS UNIDAD 1 MODELO DE ARQUITECTURAS DE CÓMPUTO 1.1 Modelos Modelos de arquitectu arquitecturas ras de cómputo cómputo

1.1. 1. 1.1 1 Clás Clásic icas as

Esta Estass arq arquite uitect ctur uras as se desar esarrrolla ollarron en las las prime rimerras co comp mput utad ado oras ras electromecánicas y de tubos de Aun son usadas en procesadores empotrados de gama baja y son la base de la mayoría de las Arquitecturas modernas. Arquitectura Mauchly-Eckert (Von Newman)

Esta Esta arquit arquitectu ectura ra fue utiliza utilizada da en la computa computadora dora ENIAC. ENIAC. Consis Consiste te en una unidad central de proceso se comunica a través de un solo bus con un banco de memoria en donde se almacenan tanto los códigos de instrucción del programa, como los datos que serán procesados por este. Esta arquitectura es la más empleada en la actualidad ya, que es muy versátil. Ejemplo Ejemplo de esta versati versatilida lidad d es el funcion funcionami amiento ento de los compila compilador dores, es, los cual cuales es son son prog progra rama mass que que toma toman n co como mo entr entrad ada a un archiv chivo o de text texto o conteniendo código fuente y generan como datos de salida, el código maquina que corresponde a dicho código fuente (Son programas que crean o modifican otros programas). Estos datos de salida pueden ejecutarse como un programa posteriormente ya que se usa la misma memoria para datos y para el código del programa.

PROCESADOR

BUS PRINCIPAL

UNIDAD DE CONTROL ALU REGISTROS

Diagrama a bloques de la arquitectura Von Newman

La prin princi cipa pall desv desven enta taja ja de esta esta arqu arquit itec ectu tura ra,, es que que el bus bus de dato datoss y direcciones direcciones único se convierte convierte en un cuello cuello de botella por el cual cual debe pasar toda la información que se lee de o se escribe a la memoria, obligando a que todos los accesos a esta sean secuenciales. Esto limita el grado de paralelismo (acciones que se pueden realizar al mismo tiempo) y por lo tanto, el desempeño de la computadora. Este efecto se conoce como el cuello de botella de Von Newman En esta esta arqu arquit itect ectur ura a apar apareci eció ó por prim primera era vez vez el conce concepto pto de progr program ama a almacenado. almacenado. Anteriormen Anteriormente te la secuencia de las operaciones operaciones era dictada por el alam alambr brado ado de la unid unidad ad de contr control ol,, e camb cambiar iarla la impli implicab caba a un proc proces eso o de recableado laborioso, lento (hasta tres semanas) y propenso a errores. En esta arquitectura se asigna un código numérico a cada instrucción. Dichos códigos se alma almace cena nan n en la mism misma a unid unidad ad de me memo mori ria a que que los los dato datoss que que van van a proce procesar sarse se,, para para ser eje ejecu cutad tados os en el orde orden n en que que se alma almacen cenad ados os en memoria. memoria. Esto permite permite cambiar rápidamente la aplicación de la computadora y dio origen a las computadoras de propósito general. Mas a detalle, el procesador se subdivide en una unidad de control (C.U.), una unidad lógica aritmética (A.L.U.) y una serie de registros. Los registros sirven para para almace almacena narr inter internam namen ente te datos datos y estad estado o del del proc proces esado adorr. La unida unidad d aritmética lógica proporciona la capacidad de realizar operaciones aritméticas y lógicas. La unidad de control genera las señales de control para leer el código de las instrucciones, decodificarlas y hacer que la ALU las ejecute. Arquitectura Harvard

Esta arquitectura arquitectura surgió en la universidad del mismo nombre, poco después de que la arquitectura Von Newman apareciera en la universidad de Princeton. Al igual que en la arquitectura arquitectura Von Von Newman, el programa programa se almacena almacena como un código numérico en la memoria, pero no en el mismo espacio de memoria ni en el mism mismo o form format ato o que que los los dato datos. s. Por ejem ejempl plo, o, se pued pueden en alma almace cena narr las las inst instruc rucci cion ones es en bits bits en la me memo mori ria a de prog program rama, a, mien mientra trass los los dato datoss de almacenan en 8 bits en una memoria aparte

Bus de programa

PROCESADOR

Bus de datos

Diagrama a bloques de la arquitectura de Harvard

El hecho hecho de tener tener un bus separado separado para para el programa programa y otro para los datos datos permite que se lea el código operación de una instrucción, al mismo tiempo se lee de la memoria memoria de datos los operados de la instrucción instrucción previa. Así se evita el prob proble lema ma del del cuel cuello lo de bote botell lla a de Von Ne Newm wman an y se obti obtien ene e un me mejo jorr desempeño En la actua actualid lidad ad la ma mayo yoría ría de los proc procesa esado dore ress mo moder derno noss se conect conectan an al exterior de manera similar a la arquitectura Von Newman, con un banco de memoria masivo único, pero internamente incluyen varios niveles de memoria cache con bancos separados en cache de programa y cache de datos, buscando un mejor desempeño sin perder la versatilidad

1.1. 1. 1.2 2 Segm Segmen enta tada das s Las arquitecturas segmentadas o con segmentación del cauce buscan mejorar el desempeño realizando paralelamente varias etapas del ciclo de instrucción al mism mismo o tiem tiempo po.. El proc proces esad ador or se divi divide de en vari varias asun unid idad ades es func funcio iona nale less independientes y se dividen entre ellas el procesamiento de las instrucciones. Para Para comprender comprender mejor esto, supongamos supongamos que un procesador procesador simple simple tiene un ciclo de instrucción sencillo consistente solamente en una etapa de búsqueda del código de instrucción y en otra etapa de ejecución de la instrucción. En un procesador sin segmentación del cauce, las dos etapas se realizarían de manera secuencial para cada una de las instrucciones, como lo muestra la siguiente figura.

B

E1

B

E

B

E3

Búsqueda y ejecución en secuencia de tres instrucciones en un procesador En un procesador con segmentación del cause, cada una de estas etapas se asigna a una unidad funcional diferente, la búsqueda a la unidad de búsqueda y la ejecución a la unidad de ejecución. Estas pueden trabajar en forma paralela en instrucciones diferentes. Estas unidades se comunican por medio de una cola de instrucciones en la que la unidad de búsqueda coloca los códigos de instrucción que leyó para que la unidad de ejecución los tome de la cola y los ejecute. Esta cola se parece a un tubo donde las instrucciones entran por un extremo y salen por el otro. De esta analogía proviene el nombre en ingles: Pipelining o entubamiento

Cola de instrucción

Comunicación entre las unidades en un procesador con segmentación de cauce Comple Completa tando ndo el ejem ejemplo plo anteri anterior or,, en un proce procesa sado dorr con segm segmen entac tació ión, n, la unidad de búsqueda comenzaría buscando el código de la primera instrucción en el primer ciclo de reloj. Durante el segundo ciclo de reloj, la unidad de búsqueda obtendría el código de la instrucción 2, mientras que la unidad de ejecuci ejecución ón ejecuta ejecuta la instruc instrucción ción 1 y así sucesiv sucesivamen amente. te. La siguien siguiente te figura figura muestra este proceso

B

B

E1

B

B

Unidad de búsqueda

E2

E3

Unidad de ejecución

Búsqueda y ejecución en secuencia de tres instrucciones en un procesador sin segmentación del cause En este esquema sigue tomando el mismo numero de ciclos de reloj (el mismo tiempo), pero como se trabaja en varias instrucciones al mismo tiempo, el número promedio de instrucciones por segundo se multiplica. La mejora en el

rendimiento no es proporcional al número de segmentos en el cauce debido a que cada etapa no toma el mismo tiempo en realizarse, además de que se puede presentar presentar competencia por el uso de algunos algunos recursos como la memoria memoria principal. Otra razón por la que las ventajas de este esquema se pierden es cuando se encuentra encuentra un salto en el programa programa y todas las que ya se buscaron buscaron y se encu encuen entr tran an en la co cola la,, debe deben n desc descar arta tars rse e y co come menz nzar ar a busc buscar ar las las instrucciones desde cero a partir de la dirección a la que se salto. Esto reduce el desempeño desempeño del procesador procesador y aún se investigan maneras maneras de predecir predecir los saltos para evitar este problema.

ESPERA

ESPERA

Consecuencias de la competencia por un recurso

1.1.3 1.1.3 De multip multiproc rocesa esamie miento nto Cuando se desea incrementar el desempeño más haya de lo que permite la técnica de segmentación del cauce (limite teórico de una instrucción por ciclo de relo reloj), j), se requ requier iere e util utiliza izarr má máss de un proc proces esado adorr para para la eje ejecu cuci ción ón del programa de aplicación Las CPU de multiprocesamiento se clasifican de la siguiente manera:  –  SISO – (Single Instruction, Single Operand) computadoras independientes  –  SIMO – (Single Instruction, Multiple Operand ) procesadores vectoriales  –  MISO – (Multiple Instruction, Single Operand ) No implementado  –  MIMO – (Multiple Instruction, Multiple Operand ) sistemas SMP, Clusters Procesadores vectoriales – Son computadoras pensadas para aplicar un mismo algo algori ritm tmo o numé numéri rico co a una una seri serie e de dato datoss ma matr tric icia iale les, s, en espe especi cial al en la simulación de sistemas físicos complejos En los los sist sistem emas as SMP SMP (Sime (Simetri tricc Mult Multip ipro roce cese seso sors) rs),, vari varios os proce procesad sador ores es compart comparten en la misma misma memoria memoria princi principal pal y perifér periféricos icos de I/O, I/O, Normal Normalment mente e conectados por un bus común. Se conocen como simétricos, ya que ningún procesador toma el papel de maestro y los demás de esclavos, sino que todos tienen derechos similares en cuanto al acceso a la memoria y periféricos y ambos son administrados por el sistema operativo Los Clustersson conjuntos de computadoras computadoras independientes independientes conectadas conectadas en una

red de área local o por un bis de interconexión y que trabajan cooperativamente para para reso resolve lverr un prob problem lema. a. Es clave clave en su funci funcion onam amien iento to conta contarr con con un sistema operativo y programas de aplicación capaces de distribuir el trabajo entre las computadoras de la red.

1.2 Análisi Análisis s de los compon componente entes s 1.2.1 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. Las CPU de las actuales actuales computad computadoras oras son micropr microproces ocesador adores es construi construidos dos sobre un cristal de silicio semiconductor donde se crean todos los elementos que que form forman an un circ circui uito to elec electr trón ónic ico o (tra (trans nsis isto torres, es, etc. etc.)) y las las co cone nexi xion ones es 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 informá informático tico,, dando dando priorida prioridades des y solicitan solicitando do los servicios servicios de los diferen diferentes tes componentes para dar soporte a la unidad aritmético-lógica aritmético-lógica en sus operaciones elementales. La Unida Unidad d Aritmé Aritmétic tico-L o-Lógi ógica ca reali realiza za los difer diferen entes tes cálcul cálculos os ma matem temáti áticos cos y lógicos que van a ser necesarios para la operatividad de la computadora; debe recordarse que todo el funcionamiento del sistema de una computadora se realiza sobre la base de una serie de operaciones matemáticas en código binario. Los Los Registr egistros os son una una pequeñ pequeña a me memor moria ia inter interna na exis existen tente te en la CPU que permiten a la ALU el manejo de las instrucciones y los datos precisos para realizar las diferentes operaciones elementales. De la misma forma que la placa principal tiene un bus para conectar la CPU con los diferentes dispositivos del sistema informático, la unidad de control tiene un bus interno para conectar sus componentes c omponentes Estructura del CPU • El CPU debe: – Extraer instrucciones instrucciones – Interpretar Interpretar instrucciones instrucciones – Extraer datos – Procesar datos – Escribir datos Registros • El CPU debe tener un espacio de trabajo (almacenamiento temporal) • Llamados registros

• La cantidad y función varía dependiendo del diseño del procesador • Una de las decisiones más importantes de diseño • El nivel más alto en la jerarquía de memoria

1.2.1.1

ARQUITECTURAS

Existen dos tipos más comunes: CISC: Su sistema de trabajo se basa en la microprogramación. Consiste en hacer que cada instrucción sea interpretada por un miniprograma. RISC: Microprocesador con un conjunto de instrucciones muy reducidas en cont co ntra rapo posi sici ción ón.. Se basa basan n en estr estruc uctu tura rass simp simple less y por por lo tant tanto o su complejidad total de la CPU es menor. ORGANIZACIÓN ORGANIZACIÓN Y ARQUITECTURA 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 Unidad de proce proceso so centra central: l: esta esta es la respo responsa nsabl ble e de la interp interpre retac tación ión y ejec ejecuc ució ión n de inst instru rucc ccio ione ness co cont nten enid idas as en la me memo mori ria a prin princi cipa pal, l, las las comunicaciones entre la CPU y la memoria principal se realizan a través de 2 canales funcionalmente funcionalmente distintos: el de direcciones 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. Parte de la instrucción es utilizada por la CPU para identificar la operación. Esta parte se llama código de operación de la instrucción. La información restante se utiliza para determinar la o las localidades de los datos con los cuales se va a efectuar la operación. 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 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 cícl cíclic ica a de la oper operac ació ión n de la co comp mput utad ador ora a una una vez vez que que esta esta em empi piez eza a a funcionar repite los ciclos de búsqueda y ejecución de manera continua. Para hacer referencia a cada ciclo suele utilizar el termino ciclo de maquina. La CPU puede dividirse funcionalmente funcionalmente en 3 subunidades, subunidades, la unidad de control, dedi dedica cada da a los los cicl ciclos os de búsq búsque ueda da y ejec ejecuc ució ión, n, la ULA ULA que que dese desemp mpeñ eña a funciones aritméticas como por ejemplo, suma y resta, de lógica por ejemplo AND, OR y un conjunto de registros dedicados al almacenamiento de datos en la CPU y a ciertas funciones de control. Registro e instrucciones de la CPU  –  Registros

Instrucciones Aritmética y Lógica Movimientos De datos Operaciones de datos en bloque Instrucciones de control de programa Instrucciones de Entrada-Salida La CPU contiene un conjunto de localidades de almacenamiento temporal de datos datos de alta alta veloci velocidad dad lla llamad mada a registr egistro. o. Alguno Algunoss de los regis registr tros os están están dedicados al control, y solo la unidad de control tiene acceso a ellos. Los registros restantes son los registros de uso general y el programador es el usuario que tiene acceso a ellos. Dentro del conjunto básico de registros de control se deben incluir a los siguientes:  –  Contador de programa (PC)  –  Registro de direcciones de la memoria (MAR)  –  Registro de datos (RD)  –  Registro de instrucciones (ER)  –  Palabra de estado de programa (PSW) (PC): La función del PC consiste en seguir la pista de la instrucción por buscar (capturar) en el siguiente ciclo de maquina, por lo tanto contiene la dirección de la siguiente instrucción por ejecutar. El PC es modificado dentro del ciclo de búsqueda de la instrucción actual mediante la suma de una constante. El número que se agrega al PC es la longitud de una instrucción en palabras. Por lo tanto, si una instrucción tiene una palabra de longitud se agrega 1 al PC, si una instrucción tiene dos palabras de largo se agrega 2, y así  sucesivamente.  –   –   –   –   –   –   – 

1.2.1.2

TIPOS

 –  Supercomputadoras: Una supercomputadora es el tipo de computadora

más pote más potent nte e y má máss rápi rápida da que que exis existe te en un mo mome ment nto o dado dado.. Esta Estass máqu má quin inas as está están n dise diseña ñada dass para para proc proces esar ar enor enorme mess ca cant ntid idad ades es de información 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, esto 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 Búsqueda y estudi estudio o de la energía energía y armas armas nuclear nucleares es 2. Búsqueda Búsqueda de yacimien yacimientos tos petrolíf petrolífero eross con grandes grandes bases de datos datos sísmicos 3. El estud estudio io y pred predicció icción n de tornados tornados.. 4. El estudio estudio y predicc predicción ión del clima clima de cualqui cualquier er parte parte del mundo mundo 5. La elaboraci elaboración ón de maquetas maquetas y proyectos proyectos de de la creación creación de aviones aviones,, simuladores de vuelo Debido a su precio, son muy pocas las supercomputadoras que se construyen en un año.  –  Macr Macroc ocom ompu puta tado dora ras: s: o Main Mainfr fram ames es La Lass ma macr croc ocom ompu puta tado dora rass son son también también conocida conocidass como Mainframe Mainframes. s. Los mainfram mainframes es son grandes, grandes, rápido rápidoss y caros caros siste sistemas mas que que son capace capacess de contr controla olarr ciento cientoss de

usuarios simultáneamente, simultáneamente, así como cientos de dispositivos de entrada y salida. Los Los mainfr mainframe amess tienen tienen un costo costo que va desde desde 350,00 350,000 0 dólar dólares es hasta hasta varios varios millo millones nes de dólar dólares. es. De algun alguna a forma forma los ma mainf infram rames es son má máss poderosos que las supercomputadoras porque soportan más programas simultáneamente. PERO las supercomputadoras pueden ejecutar un sólo programa más rápido que un mainframe. 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, esto 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 Macrocomputadoras. Al ser orientada a tareas específicas, no necesitaba de todos los periféricos periféricos que necesita un Mainframe, y esto ayudo a reducir el precio y costos de mantenimiento. Lass mini La minico comp mput utad ador oras as en tama tamaño ño y pode poderr de proc proces esam amie ient nto, o, 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. Actua ctualm lmen ente te se usan usan para para alma almace cena narr gran grande dess base basess de dato datos, s, automatización industrial y aplicaciones multiusuario.  –  Microc Microcompu omputador tadoras as o PC´s: PC´s: Las microcom microcomputa putadora dorass o Computad Computadoras oras Personales (PC´s) tuvieron su origen con la creac aciión de los micropr microproces ocesador adores. es. Un micropr microprocesa ocesador dor es “una computad computadora ora en un chip chip”, ”, o sea sea un cir circuit cuito o inte integr grad ado o inde indepe pend ndie ient nte. e. La Lass PC´s PC´s son son comp co mput utad ador oras as para para uso uso pers person onal al y relat elativ ivam amen ente te son son bara barata tass 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. Computad Computadoras oras persona personales, les, con el gabinete gabinete tipo mini mini torré, torré, separado separado del monitor 2. Computad Computadoras oras personal personales es portátiles portátiles “Lapto “Laptop” p” o “Notebook “Notebook”” 3. Compu Computad tadora orass person personale aless más comunes comunes,, con el gabine gabinete te horiz horizont ontal, al, separado del monitor 4. Compu Computad tadora orass perso personal nales es que que están están en una una sola sola unida unidad d compac compacta ta el monitor y el CPU 5. La Lass co comp mput utad ador oras as “lap “lapto tops ps”” son son aque aquell llas as co comp mput utad ador oras as que que está están n diseñadas para poder ser transportadas de un lugar a otro. 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. Estacion Estaciones es de trabajo trabajo o Workstatio orkstation n Las estaciones de trabajo se encuentran entre las minicomputadoras y las macrocomputadoras (por el procesamiento). Las estaciones de trabajo son un tipo de computadoras que se utilizan para aplicaciones que requieran de poder de procesamiento procesamiento moderado y relativamente relativamente capacidades de gráficos de alta calidad. Son usadas para:  –  Aplicaciones Aplicaciones de ingeniería

 –   –   –   – 

CAD (Diseño asistido por computadora) CAM (manufactura asistida por computadora) Publicidad Creación de Software

1.2.1.3

CARAC RACTERÍSTIC STICA AS

Dentro de las características más importantes se encuentran las siguientes: · Memoria · Unidad aritmética lógica · 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 número de la célula afectada y el de intercambio que contiene la información leída o la que hay que escribir en la célula 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. instrucciones. Por ejem ejempl plo: o: Para ara que que un prog progra rama ma se pued pueda a ejec ejecut utar ar (cor (corrrer, er, rodar odar,, 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 carácter 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.

1.2.1.4

FUNCIONAMIENTO

Funciones que realiza: La Unidad central de proceso o CPU, se puede definir como • Un circuito microscópico que interpreta y ejecuta 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. • El microprocesador de 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. • Para ara ac acep epta tarr órde órdene ness del del usua usuari rio, o, ac acce cede derr a los los dato datoss y pres presen enta tarr los los resul esulta tados dos,, la CPU CPU se co comu muni nica ca a trav través és de un co conj njun unto to de circ circui uito toss o

conexi cone xion ones es llam llamad ado o bus. bus. El bus bus co cone nect cta a la CPU CPU a los los disp dispos osit itiv ivos os 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).

1.2.2 MEMORIA 1.2.2.1 ARQUITECTURA ARQUITECTURA DE LA MEMORIA (ROM) La arquitectura (estructura) (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 Arreglo de registros El arreglo de registros almacena los datos que han sido programados en la ROM. Cada registro contiene un número de celdas de memoria que es igual al tamaño de la palabra. En este caso, cada registro almacena una palabra de 8 bits. Los registros se disponen en un arreglo de matriz< cuadrada que es común a muchos circuitos de semiconductor. Podemos especificar la posición de cada registro como una ubicada en un reglón y una columna específicos. específicos. Las 8 salidas de datos de cada registro se conectan a un canal de datos interno que corre atreves de todo el circuito. Cada registro tiene dos entradas de habilitación (E); ambas tienen que ser altas a fin de que los datos del registro sean colocados en el canal. •

Decodificadores de direcciones. El código de dirección aplicado A3, A2, A1, A0, determina que registro será habilitado para colocar su palabra de datos en 8 bits en el canal. Los bits de dirección A1, A0, se alimentan de un decodificador uno de 4 que activa una línea de selección de renglón, y los bits de dirección A3, A2, se alimentan de un segundo decodificador uno de cuatro que activa una línea de selección de colu co lum mna. Solam lament ente un regis egistr tro o esta estará rá en el rengl englón ón y la colum olumn na seleccionados por las entradas de difracción, y estará habilitado. •

Buffer de salida El registro habilitado por las entradas de selección coloca el dato que tiene sobre el canal de datos. Estos datos entraran en los buffers de salida mismos que se encargan de trasmitirlos hacia las salidas externas siempre y cuando CS este en bajo. Si CS esta en alto, los buffers de salida se encuentran en el estado de alta impedancia, con lo que D7 asta D0 estarán flotando0 •

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 almacenan 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. El código de dirección selecciona un registro del circuito de memoria para leer o escribir. A fin de leer el contenido de registro seleccionado, la entrada lectura/escritura lectura/escritura (R/-W)* debe ser un 1. Además, la entrada (CS) selección de CI debe ser activada (un 0 de este caso). La combinación de R/-W es igual a 1 y CS es igual a 0 habilita los buffers de salida de manera que el contenido de registro seleccionado aparecerá en las cuatro salidas de datos. R/-W igual a 1 también deshabilita deshabilita los buffers de entrada e ntrada de manera que las entradas de datos no afecten la memoria durante la operación de lectura •

Operación de escritura Para escribir una nueva palabra de cuatro bits en el registro seleccionado se requiere que R/-W igual a 0 y CS igual 0. Esta combinación habilita los buffers de entrada de manera que la palabra de cuatro bits aplicada a las entradas de datos se cargara en el registro seccionado. R/-W igual a 0 también deshabilita los buffers de salida que son de tres estados, de manera que las salidas de datos se encuentran en el estado de alta-z, durante una operación de escritura. La operación de escritura, desde luego, destruye la palabra que antes estaba almacenada en la dirección. Selección de CI. Muchos circuitos de memoria tienen una o mas entradas CS que se usan para habilitar o deshabilitar el circuito en su totalidad. En el modo deshabilitado todas las salidas y entradas de datos se deshabilitas (alta-z) de manera que no puede tener lugar no la operación de lectura ni de escritura. En este modo en contenido de la memoria no se afecta. La razón para tener entradas CS será mas clara cuando se combinen CI de memoria para tener mayores memorias. Observe que muchos fabricantes llaman a estas entradas CE (habilitación de circuito). circuito). Cuando las entradas CS o CE se encuentran en un estado activo, se dice que el CI de memoria a sido seleccionado; de otro modo se dice que no esta seleccionado. Muchos CI de memoria están diseñados para consumir una potencia mucho menor cuando están seleccionados. seleccionados. En sistemas de memoria grandes, para una operación dada de memoria, serán seleccionados una o más CI de memoria mientras que los demás no.  Terminales comunes de entrada/ salida A fin de conservar terminales en un encapsulado de CI, los fabricantes a menudo menudo combin combinan an los funci funcione oness de entrad entradas as y salid salida a de datos datos utiliz utilizand ando o terminales comunes de entrada/salida. La entrada R/-W controla la función de estas estas termi terminal nales es E/S. E/S. Durant Durante e una operac operación ión de lectur lectura, a, las termi terminal nales es de entrada y salida actúan como salida de datos que reproducen el contenido de la localidad de dirección seleccionada. Durante una operación de escritura, las terminales de S/E actúan como entrada de datos. A las cuales se aplican los datos al ser escritos. 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 vez programada, la EPROM es una memoria no volátil que contendrá sus datos almacenados indefinidamente. 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 minu minuto tos) s) por por la loca locali lida dad d de dire direcc cció ión. n. El proc proces eso o de prog progra rama maci ción ón generalmente es efectuado por un circuito especial de programación que esta separando del circuito en el cual la EPROM eventualmente trabajara. El proceso de programación completo puede llevar barios minutos para un microcircuito EPROM. En una EPROM las celdas de almacenamiento son transistores MOSFET que tienen una compuerta de cilicio sin ninguna conexión eléctrica (es decir, una compuerta flotante). En un estado normal, cada transistor esta apagado y cada celd ce lda a guar guarda da un 1 lógi lógico co un tran transi sist stor or pued puede e ence encend nder erse se me medi dian ante te la apli aplica caci ción ón de un curs curso o de prog progra rama maci ción ón de alto alto volt voltaj aje, e, el cual cual inye inyect cta a electrones de alta energía en la región formada por la compuerta flotante. Estos electrones permanecen en esta región una vez que ha finalizado el pulso ya que no existe ninguna trayectoria de descarga. Una ves que sea programado una celda de la EPROM se puede borrar su contenida exponiendo la EPROM a la luz ultravioleta (UV), la cual se aplica a través de la ventana que se encuenta sobre el encapsulado del circuito. La luz (UV) produce una foto corriente que va desde la compuerta flotante hacia el sustrato de cilicio; con esto se apaga el transistor y se lleva de nuevo la celda hacia el estado uno lógico. Este proceso de borrado requiere entre 15 a 20 minut minutos os de expos exposici ición ón a los rayos rayos (UV). (UV). Desafo Desafortu rtunad nadame amente nte,, no exist existe e ninguna forma de borrar solo algunas celdas; la luz (UV) borra todas las celdas al mismo tiempo por lo que una EPROM barrada almacena solamente unos lógicos. Una vez borrada puede volverse a programar.

1.2.2.2

TIPOS DE MEMORIA

RAM: RAM: Siglas de Random Random Access Memory, Memory, un tipo de memoria 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, 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. En el lenguaje común, el término RAM es sinónimo de memoria principal, la memoria disponible para programas. En contraste, ROM (Read Only Memory) se refiere a la memoria especial generalmente usada para almacenar programas que realizan tareas de arranque de la máquina y de diagnósticos. La mayoría de los computadores computadores personales tienen una pequeña cantidad de ROM (algunos Kbytes). De hecho, ambos tipos de memoria ( ROM y RAM )permiten acceso aleatorio. Sin embargo, para ser precisos, hay que referirse a la memoria RAM RAM como memoria de lectura y escritura, y a la memoria ROM como memoria de solo lectura. Se habla de RAM como memoria volátil, mientras que ROM es memoria novolátil.

La mayoría de los computadores personales personales contienen una pequeña cantidad de ROM que almacena programas críticos tales como aquellos que permiten arrancar la máquina (BIOS CMOS). Además, las ROMs son usadas de forma generalizada en calculadoras y dispositivos dispositivos periféricos tales como impresoras laser, cuyas ‘fonts’ estan almacenadas en ROMs  Tipos de memoria RAM VRAM: Sigl Siglas as de Víde Vídeo o RAM, AM, una una me memo mori ria a de prop propós ósit ito o espe especi cial al usad usada a por por los los adaptadores de vídeo. A diferencia de la convencional memoria RAM, la VRAM puede ser accedida por dos diferentes dispositivos de forma simultánea. Esto permite que un monitor pueda acceder a la VRAM para las actualizaciones de la pantalla al mismo tiempo que un procesador gráfico suministra nuevos datos. VRAM permite mejores rendimientos gráficos aunque es más cara que la una RAM normal •

SIMM: Siglas de Single In 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 SIMM SIMMss son son má máss fáci fácile less de inst instal alar ar que que los los anti antigu guos os chip chipss de me memo mori ria a individu individuales ales,, y a diferen diferencia cia de ello elloss son medidos medidos en bytes en lugar de bits. bits. El primer formato que se hizo popular en los computadores personales tenía 3.5 ″ de largo y usaba usaba un conector conector de 32 pins. Un formato formato más largo de 4.25″, que usa usa 72 co cont ntac acto toss y pued puede e alma almace cena narr hast hasta a 64 megab egabyt ytes es de RAM es actualmente el más frecuente. Un PC usa tanto memoria de nueve bits (ocho bits y un bit de paridad, en 9 chips de memoria RAM dinámica) como memoria de ocho bits sin paridad. En el primer caso los ocho primeros son para datos y el noveno es para el chequeo de paridad •

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. DIP: Sigl Siglas as de Dual Dual In line line Pac acka kage ge,, un tipo tipo de enca encaps psul ulad ado o co cons nsis iste tent nte e en almacenar un chip de memoria en una caja rectangular con dos filas de pines de conexión en cada lado. •

•

RAM Disk: Se refiere a la RAM que ha sido configurada para simular un disco duro. Se puede acceder a los ficheros de un RAM disk de la misma forma en la que se acceden a los de un disco duro. Sin embargo, los RAM disk son aproximadamente miles de veces más rápidos que los discos duros, y son particularmente útiles para aplicaciones que precisan de frecuentes accesos a disco. Dado Dado que que está están n co cons nsti titu tuid idos os por por RAM norm normal al.. los los RAM disk disk pier pierde den n su contenido una vez que la computadora es apagada. Para usar los RAM Disk se precisa copiar los ficheros desde un disco duro real al inicio de la sesión y copiarlos de nuevo al disco duro antes de apagar la máquina. Observe que en el caso de fallo de alimentación eléctrica, se perderán los datos que huviera en el RAM disk. El sistema operativo DOS permite convertir la memoria extendida •

en un RAM Disk por medio del comando VDISK, siglas de Virtual DISK, otro nombre de los RAM Disks 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. Los chips de RAM estática tienen tiempos de acceso del orden de 10 a 30 nanosegundos, mientras que las RAM dinámicas están por encima de 30, y las memorias bipolares bipolares y ECL se encuentran por debajo de 10 nanosegundos Un bit de RAM estática se construye con un --- como circuito flip-flop que permite que la corriente fluya de un lado a otro basándose en cual de los dos transi transisto store ress es activa activado do.. Las RAM estáti estáticas cas no preci precisan san de circu circuite iteria ria de refresco como sucede con las RAMs dinámicas, pero precisan más espacio y usan usan ma mass ener energí gía. a. La SRAM SRAM,, debi debido do a su alta alta velo veloci cida dad, d, es usad usada a co como mo memoria caché •

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. A diferencia de los chips firmware (ROMs, PROMs, etc.) las dos principales variaciones de RAM (dinámica y estática) pierden su contenido cuando se desconectan de la alimentación. Contrasta con la RAM estática. Alguna Algunass veces veces en los anuncio anuncioss de me memor morias ias,, la RAM dinámi dinámica ca se indica indica erróneamente como un tipo de encapsulado; por ejemplo “se venden DRAMs, SIMMs y SIPs”, cuando deberia decirse “DIPs, SIMMs y SIPs” los tres tipos de encapsulado típicos para almacenar chips de RAM dinámica. Tambien algunas veces el término RAM (Random Access Memory) es utilizado para referirse a la DRAM y distinguirla de la RAM estática (SRAM) que es más rápida y más estable que la RAM dinámica, pero que requiere más energía y es más cara •

SDRAM Siglas Siglas de Synchr Synchrono onous us DRAM DRAM,, DRAM DRAM síncr síncrona ona,, un tipo tipo de memori memoria a 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. SDRAM SDRAM-II -II es tecnol tecnologí ogía a SDRAM SDRAM má máss rápida rápida espera esperada da para para 1998. 1998. También ambién conocido como DDR DRAM o DDR SDRAM (Double Data Rate DRAM o SDRAM), permite leer y escribir datos a dos veces la velocidad bús FPM: Siglas de Fast Page Mode, memoria en modo paginado, el diseño más comun de chips de RAM dinámica. El acceso a los bits de memoria se realiza por medio de coordenadas, fila y columna. Antes del modo paginado, era leido pulsando la fila y la columna de las líneas seleccionadas. Con el modo pagina, la fila se selecciona solo una vez para todas las columnas (bits) dentro de la fila, dando como resultado un rápido acceso. La memoria en modo paginado tambien es llamada memoria de modo Fast Page o memoria FPM, FPM RAM, FPM DRAM. El término “fast” fué añadido cuando los más nuevos chips empezaron a correr a 100 nanoseconds e incluso más •

•

EDO Siglas de Extended Data Output, un tipo de chip de RAM dinámica 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. Sin embargo, si el controlador de memoria no está diseñado para los más rápidos chips EDO, el rendimiento será el mismo que en el modo Fast Page. EDO elimina los estados de espera manteniendo activo el buffer de salida hasta que comienza el próximo ciclo. BEDO (Burst EDO) es un tipo más rápido de EDO que mejora la velocidad usando un contador de dirección para las siguientes direcciones direcciones y un estado ‘pipeline’ que solapa las operaciones •

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 microprocesadores Pentium II, pero son utilizadas también para Pentium III, AMD K6, K6–2, K6–3, Athlon, Durony Durony demás variantes. variantes. Pueden Pueden funcionar a 66, 66, 100 o a 133 MHz En térm términ inos os prác prácti tico cos, s, es buen buena a para para la ma mayo yorí ría a de los los usos usos de em empr pres esa a o domésticos, y es más fácil de utilizar •

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 ca so de inte interr rrup upci ción ón de co corr rrie ient nte e (mem (memor oria ia no volá voláti til) l).. La ROM ROM suel suele e alma almace cena narr la co conf nfig igur urac ació ión n del del sist sistem ema a o el prog progra rama ma de arra arranq nque ue del del ordenador. La memoria de sólo lectura o ROM es utilizada como medio de almacenamiento de datos en los ordenadores. Debido a que no se puede escribir fácilmente, su uso principal reside en la distribución de programas que están estrechamente ligados al soporte físico del ordenador, y que seguramente no necesitarán actualización. actualización. Por ejemplo, una tarjeta gráfica puede realizar algunas funciones básicas a través de los programas contenidos en la ROM. Una razón de que todavía se utilice la memoria ROM para almacenar datos es la velocidad ya que los discos son más lentos. Aún más importante, no se puede leer un programa que es necesario para ejecutar un disco desde el propio disco. disco. Por lo tanto, la BIOS, o el sistema de arranque oportuno del ordenador normalmente se encuentran en una memoria ROM. La memoria RAM normalmente es más rápida de leer que la mayoría de las memorias ROM, por lo tanto el contenido ROM se suele trasvasar normalmente normalmente a la memoria RAM cuando se utiliza. •

Sobre todo lectura Además de los chips clásicos de memoria ROM puros, hay ROM llamada de “sobre todo lectura” (del inglés, Read-Mostly Memory). Esta pueden ser escrita durante su realización, pero además se puede cambiar su contenido después •

Algunos ejemplos: •Memoria PROM •Memoria EPROM •Memoria EEPROM •Memoria flash •

PROM

Es el acrónimo de Programmable Read-Only Memory (ROM programable). Es una memoria digital donde el valor de cada bit depende del estado de un fusible (o antifusible), que puede ser quemado una sola vez. Estas memorias son utilizadas para grabar datos permanentes en cantidades menores a las ROMs, o cuando los datos deben cambiar en muchos o todos los casos. EPROM Son las siglas de Erasable Programmable Read-Only Memory (ROM borrable programable). Es un tipo de chip de memoria ROM inventado por el ingeniero Dov Frohman que retiene los datos cuando la fuente de energía se apaga. En otras palabras, es no volátil. EEPROM Son las siglas de electrically-erasable programmable read-only memory (ROM program programable able y borrable borrable eléctrica eléctricament mente), e), en español o castellano castellano se suele referir al hablar como EPROM y en inglés “E-Squared-PROM”. Es un tipo de memo me mori ria a ROM ROM que que pued puede e ser ser prog progra rama mado do,, bor borrado rado y repr eprogra ograma mado do eléctricamente, a diferencia de la EPROM que ha de borrarse mediante rayos ultravioletas. Aunque una EEPROM puede ser leída un número ilimitado de veces, sólo puede ser borrada y reprogramada entre 100.000 y 1.000.000 de veces. La Memoria flash es una forma evolucionada de la memoria EEPROM que permite que múltiples posiciones de memoria sean escritas o borradas en una misma operación de programación mediante impulsos eléctricos, frente a las anteriores que sólo permite escribir o borrar una única celda cada vez. Por ello, flash permite funcionar a velocidades muy superiores superiores cuando los sistemas emplean lectura y escritura en diferentes puntos de esta memoria al mismo tiempo. •

•

•

1.2.2.3

FUNCIONAMIENTO

La memoria RAM es en la que se depositan los programas para arrancar. 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 presente que no la tienes en cache. La memoria flash BIOS es la que contiene activa o desactivamente la placa madre y sus componentes se mantienen por una pila de reloj en la placa madre . La memoria principal o RAM (acrónimo de Random Access Memory, Memoria de Acceso Aleatorio) es donde el ordenador guarda los datos que está utilizando 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 accederá la información anterior y posterior. Es la memoria que se actualiza constantemente mientras 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 en memoria RAM. El procesador entonces efectúa accesos a dicha memoria para cargar instrucciones instrucciones y enviar o recoger datos. Reducir el tiempo necesario para accede accederr a la me memor moria, ia, ayuda ayuda a me mejor jorar ar las prest prestaci acione oness del sistem sistema. a. La diferencia diferencia entre la RAM y otros tipos de memoria de almacenamiento, como los disquetes o discos duros, es que la RAM 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 pequeño periodo de tiempo, para impedir que esta pierda la infor informac mación ión.. Eso se lla llama ma Refresc efresco. o. Cuand Cuando o se pier pierde de la ali alimen mentac tación ión,, la memoria pierde todos los datos. “Random “Random Access”, acceso aleatorio, indica que cada posición de memoria puede ser leída o escrita en cualquier orden. Lo contrario seria el acceso secuencial, en el cual los datos tienen que ser leídos o escritos en un orden predeterminado. Las memorias poseen la ventaja de contar con una mayor velocidad, mayor capa ca paci cida dad d de alma almace cena nami mien ento to y un me meno norr co cons nsum umo. o. En co cont ntra ra part partid ida a presentan el CPU, Memoria y Disco Duro. Los datos de instrucciones cuando se carga un programa, se carga en memoria. (DMA) El inconveniente es que precisan una electrónica especial para su utilización, la función de esta electrónica es generar el refresco de la memoria. La necesidad de los refrescos de las memorias dinámicas se debe al funcionamiento de las mismas, ya que este se basa en generar durante un tiempo la información que contiene. Transcur Transcurrido rido este lapso, la señal que contenía la célula vistable se va perdie perdiendo ndo.. Pa Para ra que que no ocurr ocurra a esta esta perd perdida ida,, es necesa necesario rio que que antes antes que transcurra el tiempo máximo que la memoria puede mantener la señal se realice una lectura del valor que tiene y se recargue la misma. Es preciso cons co nsid ider erar ar que que a ca cada da bit de la me memo mori ria a le co corrrespo espond nde e un pequ pequeñ eño o condensador al que le aplicamos una pequeña carga eléctrica y que mantienen durante un tiempo en función de la constante de descarga. Generalmente el refresco de memoria se realiza cíclicamente y cuando esta trabajando el DMA. El refresco de la memoria en modo normal esta a cargo del controlador del canal que también cumple la función de optimizar el tiempo requerido para la operación del refresco. Posiblemente, en más de una ocasión en el ordenador aparecen errores de en la memoria debido a que las memorias que se están utilizando son de una velocidad inadecuada que se descargan antes de poder ser refrescadas. Las posiciones de memoria están organizadas en filas y en columnas. Cuando se quiere acceder a la RAM se debe empezar especificando la fila, después la columna y por último se debe indicar si deseamos escribir o leer en esa posición. En ese momento la RAM coloca los datos de esa posición en la salida, si el acceso es de lectura o coge los datos y los almacena en la posición seleccionada, si el acceso es de escritura. La cantidad de memoria Ram de nuestro sistema afecta notablemente a las prest prestaci acione ones, s, funda fundamen mental talme mente nte cuando cuando se emplea emplean n siste sistemas mas opera operativ tivos os actuales. En general, y sobretodo cuando se ejecutan múltiples aplicaciones, puede que la demanda de memoria sea superior a la realmente existente, con lo que el sistema operativo fuerza al procesador a simular dicha memoria con el disco disco duro duro (memo (memoria ria virtua virtual). l). Una Una buena buena inver inversió sión n para para aument aumentar ar las prestaciones será por tanto poner la mayor cantidad de RAM posible, con lo que minimizaremos los accesos al disco duro. Los sistemas avanzados emplean RAM entrelazada, que reduce los tiempos de acceso mediante la segmentación de la memoria del sistema en dos bancos coor co ordi dina nado dos. s. Dura Durant nte e una una soli solici citu tud d part partic icul ular ar,, un banc banco o sumi sumini nist stra ra la información información al procesador, mientras que el otro prepara datos para el siguiente cicl ciclo; o; en el sigu siguie ient nte e ac acce ceso so,, se inte interc rcam ambi bian an los los pape papele les. s. Lo Loss mó módu dulo loss habituales que se encuentran en el mercado, tienen unos tiempos de acceso de 60 y 70 ns (aquellos de tiempos superiores deben ser desechados por lentos). Es conven convenien iente te que que todos todos los bancos bancos de me memor moria ia estén estén consti constitui tuidos dos por módulos con el mismo tiempo de acceso y a ser posible de 60 ns. Hay que tener en cuenta que el bus de datos del procesador debe coincidir con el de la

memoria, y en el caso de que no sea así, esta se organizará en bancos, habiendo de tener cada banco la cantidad necesaria de módulos hasta llegar al ancho buscado. Por tanto, el ordenador sólo trabaja con bancos completos, y éstos sólo pueden componerse de módulos del mismo tipo y capacidad. Como existen restricciones restricciones a la hora de colocar los módulos, hay que tener en cuenta que no siemp siempre re podemo podemoss alcanz alcanzar ar todas todas las config configura uracio ciones nes de me memor moria. ia.  Tenemos que rellenar siempre el banco primero y después el banco número dos, pero siempre rellenando los dos zócalos de cada banco (en el caso de que tengamos dos) con el mismo tipo de memoria. Combinando diferentes tamaños en cada banco podremos poner la cantidad de memoria que deseemos.

1.2.3 1.2. 3 DISP DISPOS OSIT ITIV IVOS OS DE ENTRA ENTRADA DA Y SAL SALID IDA A 1.2.3.1 ARQUITECTURA LOS DISPOSITIVOS DE ENTRADA/SALIDA: Son aquellos que permiten la comunicación entre la computadora y el usuario DISPOSITIVOS DE ENTRADA: Son aquell aquellos os que sirve sirven n para para intro introdu ducir cir datos datos a la comput computado adora ra para para su proceso. Los datos se leen de los dispositivos de entrada y se almacenan en la memo me mori ria a ce cent ntra rall o inte interrna. na. Los dispo isposi siti tivo voss de entr entrad ada a co conv nvie iert rten en la información información en señales eléctricas que se almacenan en la memoria central. Los dispositivos de entrada típicos son los teclados, otros son: lápices ópticos, palancas de mando (joystick), CD-ROM, discos compactos (CD), etc. Hoy en día es muy frecuente que el usuario utilice un dispositivo de entrada llamado ratón que mueve un puntero electrónico electrónico sobre una pantalla que facilita la interacción usuario-máquina DISPOSITIVOS DE SALIDA: Son los que permiten representar los resultados (salida) del proceso de datos. El dispositivo de salida típico es la pantalla o monitor. Otros dispositivos de salida salida son: impreso impresoras ras (imprim (imprimen en resulta resultados dos en papel), papel), trazador trazadores es gráficos gráficos (plotters), bocinas, entre otros

1.2.3.2

TIPOS

Mouse: La función principal del ratón es transmitir los movimientos de nuestra mano sobre una superficie plana hacia el ordenador. Allí, el software denominado driver se encarga realmente de transformarlo a un movimiento del puntero por la pantalla dependiendo de varios parámetros  Teclado: Es el dispositivo más común de entrada de datos. Se lo utiliza para introducir comandos, textos y números. Estrictamente hablando, es un dispositivo de entrada y de salida, ya que los LEDs también pueden ser controlados por la máquina Scanner: A teniéndonos a los criterios de la Real Academia de la Lengua, famosa por la geni genial al intr introd oduc ucci ción ón del del térm términ ino o ce cede derr rrón ón para para deno denomi mina narr al CD-R CD-ROM OM,, probablemente nada; para el resto de comunes mortales, digamos que es la

palabra que se utiliza en informática para designar a un aparato digitalizador de imagen. Por digitalizar se entiende la operación de transformar algo analógico (algo físi físico co,, rea eal, l, de prec precis isió ión n infi infini nita ta)) en algo algo digi digita tall (un (un co conj njun unto to fini finito to y de precisi precisión ón determi determinada nada de unidades unidades lógicas lógicas denomin denominadas adas bits). bits). En fin, que dejándonos de tanto formalismo sintáctico, en el caso que nos ocupa se trata de coger una imagen (fotografía, dibujo o texto) y convertirla a un formato que podamos almacenar y modificar con el ordenador. ordenador. Realmente un escáner no es ni más ni menos que los ojos del ordenador Webcam Una cámara web en la simple definición, es una cámara que esta simplemente cone co nect ctad ada a a la red red o INTE INTERN RNET ET.. Co Como mo te pued puede e imag imagin inar ar toma tomand ndo o esta esta definición, las cámaras Web pueden tomar diferentes formas y usos Lápiz Óptico: Dispositivo señalador que permite sostener sobre la pantalla (fotosensible) un lápiz que está conectado al ordenador 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, presi presioná onándo ndolo lo sobre sobre la ventan ventana a respe respecti ctiva va o presi presiona onando ndo el botón botón latera lateral, l, permitiendo de ese modo que se proyecte un rayo láser desde el lápiz hacia la pantalla fotosensible  Joystick: Palanca que se mueve apoyada en una base. Se trata, como el ratón, de un manejador de cursor. Consta de una palanca con una rótula en un extremo, que permite efectuar rotaciones según dos ejes perpendiculares. La orientación de la palanca es detectada por dos medidores angulares perpendiculares, siendo enviada esta información al ordenador. Un programa adecuado convertirá los ángulos de orientación de la palanca en desplazamiento del cursor sobre la misma Monitor o Pantalla: Es el disp dispos osit itiv ivo o en el que que se mues muestr tran an las las imág imágen enes es gene genera rada dass por por el adaptador de vídeo del ordenador o computadora. El término monitor se refiere normalmente a la pantalla de vídeo y su carcasa. El monitor se conecta al adaptador de vídeo mediante un cable. Evidentemente, es la pantalla en la que 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) Impresoras: Como indica su nombre, la impresora es el periférico que el ordenador utiliza para presentar información impresa en papel. Las primeras impresoras nacieron muchos muchos años antes que el PC e incluso antes que los monitores, monitores, siendo durante años el método más usual para presentar los resultados de los cálculos en aquellos primitivos ordenadores, ordenadores, todo un avance respecto a las tarjetas y cintas perforadas que se usaban hasta entonces Plóters:

Un plóter es un dispositivo que conectado a una computadora puede dibujar sobre papel cualquier tipo de gráfico mediante el trazado de líneas gracias a las plumillas retirables de las que dispone. La limitación fundamental respecto a una impresora está en la menor velocidad del plóter y en lo limitado de los colores que puede ofrecer, que se ven limitados por el número de plumillas, bien es cierto que se pueden crear mezclando puntos de distintas plumillas, pero el proceso alargaría aún más la obtención de resultados 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 c apacidad en watts que poseen.

1.2.3.3

FUNCIONAMIENTO

Componente de hardware utilizado tanto para proporcionar como para recibir información del ordenador o computadora. Un dispositivo de entrada/salida transfiere información en las dos direcciones posibles. Una unidad de disco es un ejemplo de dispositivo de entrada/salida. Algunos dispositivos son sólo de entrada, por ejemplo un teclado, un mouse o ratón, un lápiz óptico y un palanc nca a de jueg juegos os.. Otr Otros sirv sirven en sólo sólo para para la sali salida da de dato datoss  joystick  o pala (imp (impre reso sora rass y mo moni nito torres). es). La ma mayo yorí ría a de los los disp dispos osit itiv ivos os requi equier eren en la instalación de rutinas de software denominadas controladores, controladores, que permiten el intercambio de información entre la computadora y el dispositivo.

UNIDAD 2 COMUNICACIÓN COMPUTADORA 2.1 Buses

INTERNA

DE LA

El bus es un sistema digital que transfiere datos entre los componentes de un computador o entre computadores. Están formados por cables o pistas en un circuito impreso, dispositivos como resistencias y condensadores además de circuitos integrados.

2.1.1 BUS LOCAL Bus local. Bus entre la CPU, la memoria y dispositivos periféricos que corre a la velocidad de la CPU. En un computador personal, el bus VL y el PCI suministran una transferencia transferencia de datos más rápida que el bus ISA tradicional  Teniendo en cuenta las mencionadas limitaciones del bus AT y la infalibilidad de los buses EISA y MCA para asentarse en el mercado, en estos años se han ideado otros conceptos de bus. Se inició con el llamado Vesa Local Bus (VLBus), que fue concebido y propagado independientemente por el comité VESA, que se propuso el definir estándares en el ámbito de las tarjetas gráficas y así  por primera vez y realmente tuviera poco que ver con el diseño del bus del PC. Fueron y son todavía las tarjetas gráficas quienes sufren la menor velocidad del bus AT. Por eso surgió, en el Comité VESA, la propuesta para un bus más rápido que fue el VESA Local Bus.

Vesa Local Bus Al contrario que con el EISA, MCA y PCI, el bus VL no sustituye al bus ISA sino que lo complementa. Un PC con bus VL dispone para ello de un bus ISA y de las correspondientes correspondientes ranuras (slots) para tarjetas de ampliación. Además, en un PC con bus VL puede haber, sin embargo, una, dos o incluso tres ranuras de expan expansió sión, n, para para la coloca colocació ción n de tarjet tarjetas as conceb concebida idass para para el bus bus VL, casi casi siempre gráficos. Solamente estos slots están conectados con la CPU a través de un bus bus VL, VL, de tal tal ma mane nera ra que que las las otra otrass ranu ranura rass perm perman anec ecen en sin sin ser ser molestadas y las tarjetas ISA pueden hacer su servicio sin inconvenientes.

El VL es una expansión homogeneizada de bus local, que funciona a 32 bits, pero que puede realizar operaciones a 16 bits. VESA presentó la primera versión del estándar VL-BUS en agosto de 1992. La aceptación por parte del mercado fue inmediata. Fiel a sus orígenes, el VL-BUS se ace acerc rca a mucho mucho al diseñ diseño o del proce procesad sador or 80486. 80486. De hecho hecho prese presenta nta las mismas necesidades de señal de dicho chip, exceptuando unas cuantas menos estrictas destinadas a mantener la compatibilidad con los 386. La especi especific ficaci ación ón VLVL-Bus como como tal, tal, no establ establece ece límite límites, s, ni super superior iores es ni inferiores, en la velocidad del reloj, pero una mayor cantidad de conectores supone una mayor capacitancia, lo que hace que la fiabilidad disminuya a la par que aumenta la frecuencia. En la práctica, el VL-BUS no puede superar los 66 Mhz. Por este motivo, la especificación VL-BUS original recomienda que los diseñadores no empleen más de tres dispositivos de bus local en sistemas que operan a velocidades superiores a los 33 Mhz. A velocidades de bus superiores, el total disminuye: a 40 Mhz solo se pueden incorporar dos dispositivos; y a 50 Mhz un único dispositivo que ha de integrarse en la placa. En la práctica, la mejor combinación de rendimiento y funciones aparece a 33 Mhz.   Tras Tras la prese presenta ntació ción n del proce procesad sador or Pentiu entium m a 64 bits, bits, VESA VESA comenz comenzó ó a trabajar en un nuevo estándar (VL-Bus versión 2.0). La nueva especificación define un interface de 64 bits pero que mantienen toda compatibilidad compatibilidad con la actual especificación especificación VL-BUS. La nueva especificación 2.0 redefine además la cantidad máxima de ranuras VL-BUYS que se permiten en un sistema sencillo. Ahora consta de hasta tres ranuras a 40 Mhz y dos a 50 Mhz, siempre que el sistema utilice un diseño de baja capacitancia. c apacitancia. En el nombre del bus VL queda de manifiesto que se trata de un bus local. De forma distinta al bus ISA éste se acopla directamente en la CPU. Esto le proporciona por un lado una mejora substancial de la frecuencia de reloj (de la CPU) y hace que dependa de las líneas de control de la CPU y del reloj. A estas desventajas hay que añadirle que no en todos los puntos están bien resueltas las especifica especificacion ciones es del comité comité VESA, hecho hecho que a la larga le llevará llevará a que el éxito del bus VL se vea empañado por ello. En sistemas 486 económicos se podía encontrar a menudo, pero su mejor momento ya ha pasado.

2.1.2 BUS DE DATOS Mueve Mueve los datos datos entre entre los dispos dispositi itivos vos del hardwa hardware re de Entra Entrada da como como el tecl teclad ado, o, el rató ratón, n, etc. etc.;; de sali salida da co como mo la Impr Impres esor ora, a, el Moni Monito tor; r; y de Almacenamiento como el Disco Duro, el Disquete o la Memoria-Flash. Estas transferencias transferencias que se dan a través del Bus de Datos son gobernadas por varios

disp dispos osit itiv ivos os y mé méto todo dos, s, de los los cual cuales es el Co Cont ntrrolad olador or PCI, PCI, "Per "Perip iphe hera rall Component Interconnect", Interconexión de componentes Periféricos, es uno de los princ principa ipales les.. Su trabaj trabajo o equiva equivale, le, simpli simplific ficand ando o mucho mucho el asunt asunto, o, a una una central de semáforos para el tráfico en las calles de una ciudad.

2.1.3 BUS DE DIRECCIONES El Bus de Direcciones, por otra parte, está vinculado al bloque de Control de la CPU para tomar y colocar datos en el Sub-sistema de Memoria durante la ejecución de los procesos de cómputo. Para el Bus de Direcciones, el "ancho de canal" explica así mismo la cantidad de ubic ubicac acio ione ness o Dire Direcc ccio ione ness dife difere rent ntes es que que el micr microp opro roce cesa sado dorr pued puede e alcanzar. Esa cantidad de ubicaciones resulta de elevar el 2 a la 32ª potencia. "2" porque son dos las señales binarias, los bits 1 y 0; y "32ª potencia" porque las 32 pistas del Bus de Direcciones son, en un instante dado, un conjunto de 32 bits. Nos sirve para calcular la capacidad de memoria en el CPU.

2.1.4 BUS DE CONTROL Este bus transporta señales de estado de las operaciones efectuadas por la CPU. CPU. El mé métod todo o utiliz utilizado ado por el orden ordenado adorr para para sincr sincroni onizar zar las distin distintas tas operaciones es por medio de un reloj interno que posee el ordenador y facilita la sincronización sincronización y evita las colisiones de operaciones (unidad de control).Estas control).Estas operaciones se transmiten en un modo bidireccional .

2.1.4 BUSES NORMALIZADOS Bus: Conjunto de líneas eléctricas (tiras de metal sobre una placa de circuito impreso) Medio compartido:

2.2 DIRECCIONAMIENTO 2.2.1 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 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 hard hardwa ware re peri perifé féri rico co,, y no tien tiene e co conc ncep epto toss de prot protec ecci ción ón de me memo mori ria a 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 arquite arquitectur ctura a 286 introduj introdujo o el modo protegido, protegido, permitie permitiendo, ndo, entre entre otras 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 microp microproce rocesador sadores es x86 es que sean completam completamente ente compatib compatibles les hacia atrás con el software escrito para todos los chips x86 antes de ellos, el chip 286 fue 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 pudieran correr correr sistemas sistemas operativo operativoss escritos escritos para micropr microprocesa ocesador dores es 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, 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 correr correr de hecho en dos “sabores” de modo protegido 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 introducidos en la serie 80386). El Windows 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.

2.2.2 MODO PROTEGIDO El direccionamiento de memoria en modo protegido (a partir del 80286 y posteriores) permite acceder a datos y programas localizados por encima y dentr dentro o del del prime primerr me megab gabyte yte de memori memoria. a. Para dire direcci cciona onarr esta esta secció sección n extendida el sistema de memoria se requiere un cambio en el esquema de direccionamiento de segmento más desplazamiento usado en el modo real. Cuando los datos y programa se direccionan la memoria extendida, se sigue utilizando la dirección de desplazamiento para acceder a la información en el segmento de memoria. Una diferencia consiste en la dirección del segmento ya que no existe en modo protegido. En lugar de una dirección de segmento, el registro registro de segmento segmento contiene un selector que elige un descriptor descriptor de una tabla. El descriptor especifica la ubicación del segmento en memoria, su longitud y sus derechos de acceso. acceso. Dado que el registro registro de segmento y la dirección de despla desplazam zamien iento to aún acced acceden en a la memori memoria, a, las instrucc instruccion iones es del mo modo do protegido son idénticas a las de modo real. De hecho, la mayoría de los

programas escritos para funcionar en modo real funcionarán sin cambios en el modo protegido. La diferencia entre los dos modos es la forma en que el microprocesador interpreta el registro de segmento para acceder al segmento de memoria. Otra diferencia, en los 80386 y posteriores, es que en modo protegido la dirección de desplazamiento puede ser un número de 32 bits en vez de utilizar uno de 16 bits como en modo real. Es por esto que puede direccionar hasta 4 Gb de longitud. El sele select ctor or,, ubic ubicad ado o en el regis egistr tro o del del segm segmen ento to,, elig elige e uno uno de 8192 8192 descriptores en una de las dos tablas de descriptores. El descriptor especifica la ubicación, la longitud longitud y los derechos de acceso acceso del segmento de memoria, aunque no directamente como en el modo real. Por ejemplo, en el modo real, si CS=0008H, el segmento de código inicia en la localidad 00080H. En modo protegido, este número de segmento puede direccionar cualquier localidad de memoria en todo el sistema sistema para el segmento de código. Existen dos tablas de descriptores descriptores utilizadas con los registros registros de segmentos: una una co cont ntie iene ne desc descri ript ptor ores es glob global ales es y otra otra,, desc descri ript ptor ores es loca locale les. s. Los descriptores globales contienen las definiciones de los segmentos que se aplican a todos los programas, mientras que los descriptores locales son generalmente exclusivos de una aplicación. Podríamos llamar descriptor de sistema a un descriptor global, y descriptor de aplicación a uno local. Cada tabla de descriptores contendrá 8192 entradas, por lo tanto una aplicación podría disponer en cualquier momento de 16.384 descriptores. Puesto que un descriptor describe un segmento de memoria, esto permite que puedan ser descriptos hasta 16.384 segmentos de una aplicación. Descriptor del 80286

00000000

00000000

7 5

6 Derechos de Acceso

Base (B23-B16)

4

3

Base (B15-B0)

2

1

Limite (L15-L0)

0

Descriptor del 80386 al Pentium II

G 7

BASE (B13-B24)

5

Derechos de Acceso

D

O

A

LIMITE

V

(L19L16)

Base (B23-B16)

6 4

3

Base (B15-B0)

2

1

Limite (L15-L0)

0

2.2.3 MODO REAL VIRTUAL 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 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 hardware para este menester, de forma que su manejo no significaba significaba una gran sobrecarga para el Sistema. Su funcionamiento se basa en que cuando una apli aplica caci ción ón nec eces esit ita a má máss espa espaci cio o y la me memo mori ria a físi física ca está está agot agotad ada, a, el contr controla olador dor de me memor moria ia virtua virtuall propo proporc rcion iona a espaci espacio o auxili auxiliar ar utiliz utilizand ando o un fichero fichero de interca intercambio mbio (“Swap file”) file”) situado situado en memoria memoria externa externa (disco duro duro generalmente H2), donde se almacena la información que no cabe en la RAM El 80386 soporta la ejecución de uno o más programas programas diseñados para el 8086, 8088, 80186 u 80188 en un entorno en modo protegido. Un programa de 8086 corre en este entorno como parte de una tarea V86 (virtual 8086). Bajo este modo de funcionamiento puede haber no sólo varias tareas V86 ejecutándose simul simultán táneam eament ente, e, sino sino que que tambi también én se puede pueden n eje ejecut cutar ar varias varias tareas tareas en 80386. Cada tarea se va a ejecutar en una “máquina virtual” como se comentó en el capítulo 1, que no interactuará con el resto de las máquinas virtuales. Este mecani mecanism smo o de indepe independ ndenc encia ia entre entre las distin distintas tas tareas tareas es ofreci ofrecida da por el hardwa hardware re 80386, 80386, ahora ahora el progr programa amador dor se ha de preoc preocupa uparr por crear crear el software necesario para controlar correctamente cada una de estas máquinas virtuales. Todo este software que ayuda a implementar una máquina virtual se denomina monitor de V86. Una tarea V86 genera las direcciones de memoria como se hacen en el modo real (segmento*16 + desplazamiento), por tanto, se salta el mecanismo de segmentación que ofrece el modo protegido a través de la GDT, para generar las direcciones. Hay que mencionar que una tarea que fue diseñada para el modo real del 8086 puede ejecutarse casi sin problemas en el modo V86. En algunos casos algún conjunto de instrucciones pueden diferir ligeramente la ejecución en V86 y en modo real, real, por lo que un Multitask Multitasker er ha de tener presencia presencia de ello ello,, a fin de evitar una ejecución errónea de la tarea V86.

2.3 TEMPORIZACIÓN 2.3.1 RELOJ DE SISTEMA  Todos los ordenadores, y por tanto los PC disponen de un oscilador a cuarzo (se suele distinguir en la placa base por su encapsulado metálico) que proporciona los pulsos de sincronismo a la CPU, a los buses, y al reloj del PC. El cuarzo es un material curioso para los físicos, si se le golpea produce una pequeña corriente eléctrica, y si se le somete a una corriente eléctrica vibra a una frecuencia función de sus dimensiones físicas, a esta propiedad los físicos le llam llaman an piez piezoe oelé léct ctri rica ca.. Ha Hay y má máss ma mate teri rial ales es en la natu natura rale leza za co con n esta esta propieda propiedad, d, pero nos quedaremos quedaremos con el cuarzo. cuarzo. Con un cristal cristal de cuarzo cuarzo se consigue un buen patrón de frecuencia, frecuencia, o de tiempo que es lo mismo (tiempo y frecuencia son dos magnitudes inversas la una de la otra) y además de forma muy económica, es por ello que los relojes digitales han sustituido poco a poco a los mecánicos. Sin embargo tiene un pequeño inconveniente, resulta que el cuarzo es muy sensible a los cambios de temperatura, pues a nadie se le esca escapa pa que que la temp temper erat atur ura a prod produc uce e dila dilata taci cion ones es y co cont ntra racc ccio ione ness en los los materiales, y ya hemos dicho que la frecuencia de oscilación de un cuarzo depende de su tamaño físico. Para aplicaciones de precisión, los cristales de

cuar cuarzo zo se les les hace hacen n func funcio iona narr en un pequ pequeñ eño o horn horno o co con n la temp temper erat atur ura a constante. La frecuencia del cristal de cuarzo utilizado en los PC's suele ser de 32,768 MHz, pero tiene poca importancia pues el cristal de cuarzo se le puede hacer trabajar en su modo fundamental o en algún sobre tono, además de que la frecu frecuenc encia ia puede puede divid dividirs irse e o multip multiplic licars arse e con facili facilidad dad A partir partir de una frecuencia de 100 MHz, que puede ser la de la memoria RAM, se divide por 12 y tenemos 8 MHz que es la del bus ISA, la dividimos por 3 y tenemos 33 MHz que es la del bus PCI y por último la multiplicamos por 5 y tenemos 500 MHz que es la de la CPU. Cuando se hace overcloking se modifican los valores de los divisores y multiplicadores y nunca el reloj. En el PC hay que distinguir dos relojes: El reloj de tiempo real (RTC Real Time Clock) o reloj hardware. •

El reloj virtual, reloj del sistema (System Clock) o reloj software. El RTC está compuesto por un circuito contador ROM (Intel 8053 en los XT, Intel 8254 en los AT, AT, Motorot Motorota a MC14618, MC14618, Dallas Semicond Semiconductor uctorss DS1285) que a partir de los impulsos impulsos de frecuencia frecuencia del oscilador controlado controlado por un cristal de cuarzo genera una interrupción cada 54,936 ms (18,206 veces por segundo), otra rutina que los cuenta y una memoria CMOS donde se almacena el valor (14 (14 regis egistr tros os co con n un tota totall de50 e50 Byte Bytes: s: año, año, me mes, s, día, día, hora hora,, minu minuto toss y segundos). El espacio restante de esta memoria alberga otras informaciones informaciones de la BIOS, todos estos valores se mantiene en la memoria gracias a la pila o batería que incorporan todos los PC desde 1984 (Modelo AT, antes había que teclear la hora cuando se arrancaba el PC). •

El RTC funciona de forma continuada, gracias a la batería, esté encendido o apagado el ordenador. El reloj del sistema lo mantiene el sistema operativo y se arranca en el momento que se enciende el ordenador toma la fecha y la hora del RTC y se para cuando se apaga el ordenador

2.3.2 RESET DEL SISTEMA Se conoce como reset a la puesta en condiciones iníciales de un sistema. Este puede ser mecánico, electrónico o de otro tipo. Normalmente se realiza al cone co necctar tar el mismo ismo,, aunq unque, ue, habit abitua ualm lmen ente te,, exis xiste un mec ecan anis ismo mo,,

normalmente un pulsador, que sirve para realzar la puesta en condiciones iníciales manualmente. manualmente. En un ordenador o un sistema de transmisión de datos, se usa para restablecer los medios para eliminar cualquier error o la espera de los acontecimientos y llevar un sistema al estado normal o estado inicial suele ser de una manera controlada. Que normalmente se hace en respuesta a una condición de error cuan cuando do es impo imposi sibl ble e o inde indese seab able le de una una ac acti tivi vida dad d de proc proces esam amie ient nto o y proceder a todos los mecanismos de recuperación de errores no. Un equipo de almace almacenam namien iento to de progr program ama a que normal normalmen mente te reali realizar zar un "rese "reset" t" si un tiem tiempo po de espe espera ra y recu recupe pera raci ción ón de erro errore ress de prog progra rama mass del del tipo tipo de reintentar o cancelar tampoco. La capacidad de un dispositivo electrónico para poder restablecer en caso de error o pérdida anormal de energía es un aspecto importante de diseño de sistemas embebidos y programación. programación. Esta capacidad se puede observar la vida coti co tidi dian ana a co con n la elec electr trón ónic ica, a, co como mo un tele televi viso sor, r, un equi equipo po de audi audio o o la electrónica de un coche, que son capaces de funcionar como se pretende una vez más, incluso después de haber perdido el poder de repente. Un repentino y extraño error error con un dispositivo dispositivo que puede a veces ser fijada por la eliminación y restauración de energía, haciendo que el dispositivo de restablecimiento. Algunos Algunos disposi dispositivos tivos,, como reprod reproductor uctores es multimed multimedia ia portátil portátiles, es, a menudo menudo tiene un botón de reinicio, ya que son propensos a la congelación o el bloqueo arriba. La falta de una adecuada capacidad de restablecimiento de otro modo, posiblemente, podría hacer que el dispositivo después de una inútil pérdida de potencia o mal funcionamiento. Un restablecimiento se realiza por reiniciar el software del sistema sin reiniciar el hardware

2.3.3 ESTADOS DE ESPERA Cuando Cuando se conecta conectan n tarjet tarjetas as de la PC, un proble problema ma común común es igualar igualar la velocidad de los ciclos del bus con la de las tarjetas. Es común que una tarjeta sea más lenta que el bus. Así, El bus de la PC esta diseñado para resolver este problema. La señal ready del bus se puede usar para extender la longitud del ciclo del bus para igualar una tarjeta lenta o para el bus del sistema hasta que se sincronice con el ciclo de la tarjeta. Los ciclos del bus 8088 normalmente son de cuatro pulsos y se describen por  T1 hasta T4. En algunos ciclos el hardware dela PC, automáticamente inserta un pulso ocioso extra llamado TW. La señal ready se usa para insertar estados nuevos o adicionales de espera. Debido a que los diferentes ciclos del bus requi requiere eren n distin distintos tos tiemp tiempos, os, la señal señal ready ready se debe debe contr controla olarr de manera manera diferente. El hardware de la PC no inserta estados de espera en los ciclos de lectura o escritura a memoria, sino que esto lo hace la tarjeta usando la señal ready.

2.4 INTERRUPCIONES DE HARDWARE HAR DWARE Las interrupciones hardware son producidas por varias fuentes, por ejemplo del   Tec Tecla lado do,, ca cada da vez vez que que se pres presio iona na una una tecl tecla a y se suel suelta ta se gene genera ra una una interrupción. Otras interrupciones son originadas por el reloj, la impresora, el

puerto serie, el disco, etcétera. Una interrupción interrupción de tipo hardware hardware es una señal eléctrica producida por un dispositivo físico del ordenador ordenador. Esta señal informa a la CPU que el dispositivo requiere su atención. La CPU parará el proceso que está ejecutando para atender la interrupción. Cuando la interrupción termina, la CPU reanuda la ejecución en donde fue interrumpida, pudiendo ejecutar el proceso parado originalmente o bien otro proceso.

2.4.1 ENMASCARABLE Una Una inte interrrupc rupció ión n enma enmasc scar arab able le tien tiene e la ca cara ract cter erís ísti tica ca que si el micropr microproces ocesador ador ejecuta ejecuta una instrucci instrucción ón de deshabil deshabilitar itar interru interrupció pción, n, (DI), (DI), cual cualqu quie ierr seña señall de co cont ntro roll en la líne línea a de inte interr rrup upci ción ón será será igno ignora rado do o enmascarada (masked out). El procesador se mantendrá sin hacer caso a la línea de la interrupción interrupción enmascarable (EI) sea ejecutada. Lass inte La interr rrup upci cion ones es ordi ordina nari rias as INT INT tamb tambié ién n pued pueden en ser ser “enm “enmas asca cara rada das” s” selectivamente por el programador. Haciendo uso de los flip flops IFF1 y IFF2 a “1” las interrupciones son autorizadas. Poniéndolas a cero (mascarándolos) se prevendrá la detección de INT. La instrucción EI es usada para habilitarlas y DI para deshabilitarlas. deshabilitarlas. IFF1 IFF1 y IFF” IFF” no son son “pue “puest stos os”” en “1” “1” simu simult ltán ánea eame ment nte e dura durant nte e la ejecución de las instrucciones EI y DI, las interrupciones son deshabilitadas para prevenir cualquier pérdida de información. Para ara que que el micr microp opro roce cesa sado dorr ac acep epte te esta esta inte interr rrup upci ción ón,, debe deben n de cumplirse las siguientes condiciones: 1 Que las interrupciones hayan sido sido habilitadas previamente. 2 Que la entrada entrada Busreq Busreq no esté activa. 3 Que la entrada NMI NMI no esté activa. En la operación normal del Z80 examina la entrada INT en la subida de reloj en el último estado del último ciclo de máquina de cada instrucción y después en cada transferencia o comparación de bloques o entrada y salida de bloques. Cuando la entrada entrada está en 0 lógico y se cumplen todas todas las condiciones, condiciones, el micr micropr oproce ocesad sador or inici inicia a un ciclo ciclo especi especial al de resp respues uesta ta a la inter interru rupci pción ón (interru (interrupt pt acknowle acknowledge) dge) para avisar al disposit dispositivo ivo que su interrupc interrupción ión fue aceptada. Dura Durant nte e este este cicl ciclo o de má máqu quin ina a se ac acti tiva va la seña señall M1, M1, per pero para para distinguirlo de un ciclo normal de lectura de código de operación, la señal IOREQ se activa en lugar de la señal Mreq y la señal RD permanece inactiva. IOREQ se utiliza para indicar al dispositivo que puede colocar una palabra de 8 bits bits en el bus bus de dato datos. s. Este Este byte yte le prop propor orci cion ona a al micr microp oprroc oces esad ador or información de la dirección en que se encuentra la subrutina de servicio a donde donde se trans transfer ferirá irá el contr control. ol. Esta Esta infor informac mación ión varía varía depend dependien iendo do de la interrupción. interrupción. Además, durante la interrupción el contenido del PC no se altera y permanece con el último valor que tenía antes de la interrupción.

2.4.2 NO-ENMASCARABLE Una interrupción interrupción no enmascarable causa que la CPU deje lo que está haciendo, cambie el puntero de instrucción para que apunte a una dirección particular y continúe ejecutando el código de esa dirección. Se diferencia de los otros tipos

de interrupción en que los programadores no pueden hacer que la CPU las ignore, aunque algunos ordenadores pueden por medios externos bloquear esa señal, dando un efecto similar al resto de las interrupciones. Al no poderse desactivar son empleadas por dispositivos para los que el tiempo de respuesta es crítico, como por ejemplo el coprocesador matemático Intel 8087 en el IBM PC, el indicador de batería baja, o un error de paridad que ocurra en la memoria. En algunos ordenadores Clónicos (ordenador que se monta a partir de diferentes marcas) las interrupciones no enmascarables se usaban para manejar las diferencias entre su hardware y el original de IBM. Así, si se intentaba acceder a uno de estos dispositivos se lanzaba una interrupción no enmascarable y la BIOS ejecutaba el código para el hardware presente en la máquina. También se podían lanzar interrupciones no enmascarables por el usua usuari rio, o, perm permit itie iend ndo o inte interr rrum umpi pirr el prog progra rama ma ac actu tual al para para perm permit itir ir la depuración. En este caso al lanzarse una interrupción no enmascarable se suspendía la ejecución del programa actual y el control se transfería a un depura depurador dor para para que que el progr programa amado dorr pudie pudiera ra inspec inspeccio cionar nar el estado estado de la memori memoria, a, los regis registr tros, os, etc. etc. Estas Estas instru instrucci ccione oness no enmasc enmascara arabl bles es era eran n lanzadas de diferentes maneras, como pulsando un botón, por medio de una combinación de teclas o por medio de un programa. En juegos, se producía una instrucción no enmascarable y se interrumpía el juego, de esta manera se podían conseguir vidas extras por ejemplo modificando el área de memoria donde se guardaban las vidas restantes.

2.5 ACCESO DIRECTO A MEMORIA 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 hardware utilizan DMA, incluyendo controladores controladores de unidades de disco, tarjetas gráficas y tarjetas de sonido. DMA es una característica esencial en todos los orde ordena nado dorres mo mode derrnos, nos, ya que que per permite mite a disp dispos osit itiv ivos os de dife diferrente entess velo veloci cida dade dess co comu muni nica cars rse e sin sin some somete terr a la CPU CPU a una una ca carg rga a ma masi siva va de interrupciones.

2.5.1 SISTEMA DE VIDEO Número de imágenes por segundo Velocidad de carga de las imágenes: número de imágenes por unidad de tiem tiempo po de víde vídeo, o, para para viej viejas as cá cáma mara rass me mecá cáni nica cass ca carg rgas as de seis seis a oc ocho ho imágenes por segundo (fps) o 120 imágenes por segundo o más para las nuevas cámaras profesionales. Los estándares PAL y SECAM especifican 25 fps, mientras que NTSC especifica 29,97 fps. El cine es más lento con una velocidad de 24fps, lo que complica un poco el proceso de transferir una película de cine a video. Para lograr la ilusión de una imagen en movimiento, la velocidad mínima de carga de las imágenes es de unas quince imágenes por segundo.  – 

 – 

Entrelazado

El video puede ser entrelazado o progresivo. El entrelazado fue inventado como un método de lograr una buena calidad visual dentro de las limitaciones de un estre estrecho cho ancho ancho de banda. banda. Las líneas líneas entr entrela elazad zadas as de cada cada imagen imagen están están numeradas consecutivamente y divididas en dos campos: el campo impares (campo superior), que consiste en las líneas de los números impares y el campo pares (casilla inferior), que consiste en las líneas de los números pares. NTSC, PAL y SECAM son formatos entrelazados. Las especificaciones abreviadas de la resolución de video a menudo incluyen una “i” para indicar entrelazado. Por ejemplo, el formato de video PAL es a menudo especificado como 576i50, donde 576 indica la línea vertical de resolución, i indica entrelazado, y el 50 indica 50 campos (la mitad de imágenes) por segundo. En los los sist sistem emas as de barr barrid ido o prog progrresiv esivo, o, en ca cada da perí períod odo o de refre efresc sco o se actu ac tual aliz izan an toda todass las las líne líneas as de expl explor orac ació ión. n. El resu result ltad ado o es una una ma mayo yorr percepción de la resolución y la falta de varios artefactos que pueden formar part parte e de una una imag imagen en esta estaci cion onar aria ia apar aparen ente teme ment nte e en mo movi vimi mien ento to o que que parpadea. Un procedimiento conocido como desentrelazado puede ser utilizado para transformar el flujo entrelazado, como el analógico, el de DVD, o satélite, para ser procesado por los dispositivos de barrido progresivo, como el que se establece en los televisores TFT, los proyectores y los paneles de plasma. El dese desent ntre rela laza zado do no pued puede, e, sin sin em emba barg rgo, o, prod produc ucir ir una una ca cali lida dad d de vide video o equivalente al material de barrido progresivo real.  –  Resolución de video El tamaño de una imagen de video se mide en píxeles para video digital, o en líneas de barrido horizontal y vertical para video analógico. En el dominio digita digital, l, (por (por eje ejemp mplo lo DVD) DVD) la televi televisi sión ón de defini definició ción n estánd estándar ar (SDTV) (SDTV) se especifica como 720/704/640 × 480i60 para NTSC y 768/720 × 576i50 para resolución PAL o SECAM. Sin embargo, en el dominio analógico, el número de líneas de barrido sigue siendo constante (486 NTSC/576 PAL), mientras que el número de líneas horizontal varía de acuerdo con la medición de la calidad de la señal: aproximadamente aproximadamente 320 píxeles por línea para calidad VCR, 400 píxeles para para las em emis ision iones es de televi televisi sión, ón, y 720 píxeles píxeles para para DVD. DVD. Se conser conserva va la relación de aspecto por falta de píxeles “cuadrados”.  –  Espacio de color y bits por píxel El nombre del modelo del color describe la representación de color de vídeo. El sistema YIQ se utilizó en la televisión NTSC. Se corresponde corresponde estrechamente con el sistema YUV utilizado en la televisión NTSC y PAL; y con el sistema   Y Db Dr utilizado por la televisión SECAM. El número de colores distintos que pueden ser representados por un pixel depende del número de bits por pixel (bpp). Una forma de reducir el número de bits por píxel en vídeo digital se puede realizar por submuestreo de croma (por ejemplo, 4:4:4, 4:2:2, 4:2:0).  –  Método de compresión de video (sólo digital) Se usa una amplia variedad de métodos para comprimir secuencias de video. Los datos de video contienen redundancia redundancia temporal y espacial, lo que hace que las secuencias de video sin comprimir sean extremadamente ineficientes. En términos generales, se reduce la redundancia espacial registrando diferencias entre las partes de una misma imagen (frame); esta tarea es conocida como compresión compresión intraframe y está estrechamente relacionada relacionada con la compresión de imágenes. Así mismo, la redundancia temporal puede ser reducida registrando diferencias entre imágenes (frames); esta tarea es conocida como compresión interframe e incluye la compensación de movimiento y otras técnicas. Los estánd estándar ares es mo moder derno noss má máss comune comuness son MPEG-2, MPEG-2, usado usado para para el DVD DVD y la televisión por satélite, y MPEG-4 usado para los sistemas de video “caseros”.  –   Tasa de bits (sólo digital)

La tasa de bits es una medida de la tasa de información información contenida en un flujo o secuencia de video. La unidad en la que se mide es bits por segundo (bit/s o bps) o también Megabits por segundo (Mbit/s o Mbps). Una mayor tasa de bits permite mejor calidad de video. Por ejemplo, el Vid Video eo CD?, con una tasa de bits de cerca de 1Mbps, posee menos calidad que un DVD que tiene una tasa de alrededor de 20Mbps. La VBR (Variable Bit Rate – Tase de Bits Variable) es una estrategia para maximizar la calidad visual del video y minimizar la tasa de bits. En las escenas con movimiento rápido, la tasa variable de bits usa más bits que los que usaría en escenas con movimiento lento pero de duración simi simila larr logr logran ando do una una ca cali lida dad d visu visual al co cons nsis iste tent nte. e. En los los ca caso soss de vide video o streaming en tiempo real y sin buffer, cuando el ancho de banda es fijo (por ejem ejempl plo o en vide videoc ocon onfe ferrenci encia a em emit itid ida a por por ca cana nale less de anch ancho o de band banda a constante) se debe usar CBR (Constant Bit Rate – Tasa de Bits Constante).

2.5.2 SISTEMAS DE DISCO Discos IDE. Son los orientados normalmente al consumo domestico. Existen dos técnicas de acceso a estos discos. Son los modos PIO y los modos DMA.  Técnicas de acceso I/O Modos PIO: En los discos antiguos, el acceso a disco se hacia mediante técnicas PIO (Program Input/Output). Estos Estos tipos tipos de acceso acceso,, implic implican an mucho mucho trabaj trabajo o a la CPU (cons (constan tantem tement ente e interrogando a los puertos de comunicaciones con el disco), y poca velocidad de transferencia, ya que lo máximo que podía traerse la CPU es de dos en dos bytes del disco por cada operación PIO. Los modos PIO son de PIO 1 a PIO 4, siendo el más rápido este ultimo.

2.5.3 OTRAS APLICACIONES Modo Modoss DMA. DMA. Evid Eviden ente teme ment nte e el mo modo do ante anteri rior or qued queda a obso obsole leto to desd desde e el momento en que las tecnologías de las placas madre y de los buses de las placas madre, permiten la técnica del bus mastering. Esta técnica consiste en que el dispositivo puede tomar el control del bus desconectando del bus a la CPU y durante esa fracción de tiempo hacer llegar datos a la memoria del orde ordena nado dorr de una una ma mane nera ra ma masi siva va.. En ese ese mo mome ment nto o el proc proces esad ador or está está inoperativo, pero la velocidad de transferencia conseguida por la electrónica del disco y de la controladora supera con creces la parada de la CPU. Dispositivos ATA/ATAPI Windows Windows XP habilita por defecto el modo DMA en la mayoría de los dispositivos ATA / ATAPI, pero para asegurar la estabilidad del sistema cuando encuentra un número grande de errores (más de seis) durante la transferencia de datos, seleccionará el modo PIO. Dispositivos en modo DMA

En dispositivos ATAPI, excepto DVD y CD-RW Windows XP habilita por defecto el modo PIO en CD-ROM CD-ROM y disposit dispositivos ivos removib removibles les como los magnetoóp magnetoópticas ticas.. Podemos habilitar el DMA a través del administrador de dispositivos. Windows XP habilita por defecto el DMA en ATAPI DVD y CD-RW/CD-R.

UNIDAD 3 SELECCIÓN DE COMPONENTES PARA ENSAMBLE DE EQUIPOS DE COMPUTO 3.1 CHIP SET El chipset es el conju conjunto nto de chips chips que se encar encarga ga de contr controla olarr alguna algunass funcio funciones nes concr concreta etass del orden ordenado ador, r, como como la forma forma en que inter interacc accion iona a el microprocesador con la memoria o la caché, o el control de los puertos y slots ISA, PCI, AGP, USB... El chipset de una placa base es un conjunto de chips cuyo número varía según el modelo y que tiene como misión gestionar todos los componentes de la plac placa a base base tale taless co como mo el micr micro o o la me memo mori ria; a; inte integr gra a en su inte interi rior or las las controladoras encargadas de gestionar los periféricos externos a través de interfaces como USB, IDE, serie o paralelo. El chipset controla el sistema y sus capacidades, es el encargado de realizar todas las transferencias de datos entre los buses, la memoria y el microprocesador, microprocesador, por ello es casi el "alma" del orden ordenado adorr. Dentr Dentro o de los mo moder derno noss chips chipset et se integ integran ran ademá ademáss distin distintos tos dispositivos como la controladora de vídeo y sonido, que ofrecen una increíble integración que permite construir equipo de reducido tamaño y bajo coste. Las características del chipset y su grado de calidad marcarán los siguientes factores factores a tener en cuenta: btenga gamo moss o no el máxim ximo rend endimi imiento ento del del  Que obten microprocesador.  

Posibilidades de actualizar el ordenador. Poder oder util utiliz izar ar cier cierta tass tecn tecnol olog ogía íass má máss avan avanza zada dass de me memo mori rias as y periféricos.

3.1.1 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 sola solame ment nte e un Disp Dispos osit itiv ivo o de Trans ransfe ferrenci encia a de Info Inform rmac ació ión n entr entre e los los componentes conectados a él, no almacena información alguna en ningún momento. Los datos, datos, en forma de señal eléctrica, sólo permanecen permanecen en el bus el tiemp tiempo o que que neces necesita itan n en recor recorre rerr la distan distancia cia entre entre los dos compon component entes es 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

3.1.2 PUERTO DE ENTRA/SALIDA Cualquier dispositivo (distinto de la memoria RAM) que intercambie datos con el sistema lo hace a través de un "puerto", por esto se denominan también puertos de E/S ("I/O ports"). ports"). Desde el punto de vista del software, software, un puerto es una interfaz con ciertas características; se trata por tanto de una abstracción (no nos referimos al enchufe con el que se conecta físicamente un dispositivo al sistema), aunque desde el punto de vista del hardware, esta abstracción se corresponde con un dispositivo físico capaz de intercambiar información (E/S) con el bus. Como los dispositivos E/S tienen algún tipo de conexión con el bus externo, deben tener una dirección dirección (o conjunto de ellas) que los identifique. identifique. Los hemos comparado con un teléfono, un dispositivo con el que se puede enviar/recibir información información mediante una dirección. dirección. Hablar de un puerto E/S es casi siempre siempre sinón sinónim imo o de una dire direcci cción ón,, y es costum costumbr bre e infor informát mática ica refer referirs irse e a estas estas direcciones en hexadecimal. De modo que, por ejemplo, un puerto puede ser 0x21 en un fuente o 21h en un texto informático. informático.

3.1.3 CONTROLADOR DE INTERRUPCIONES Las peticiones hardware de interrupción del PC son manejadas por un chip, PIC#1 ("Programmable conocido como PIC#1 ("Programmable Interrupt Interrupt Controller"). Controller"). Originariamente Originariamente IRQ7), pero pronto se era un 8259A, que puede manejar 8 peticiones (IRQ0 ( IRQ0//IRQ7), hizo evidente que eran un número excesivamente corto, por lo que en 1984 PIC#2 en el modelo AT, que podía manejar IBM añadió un segundo controlador controlador PIC#2 IRQ15, aunque las interrupciones utilizables resultantes las peticiones IRQ8 a IRQ15, no fuesen de 16 como cabría suponer, por las razones apuntadas en el párrafo anterior. El PIC dispone de 16 niveles de prioridad, numerados del 0 al 15, de forma que los de número más bajo se atienden atienden antes que los de número número más alto. La asignación a cada nivel es como sigue: Nivel Nivel Asign. Asign. Nivel Nivel Asign. Asign. Nivel Asign. Asign. Nivel Asign Asign.. 0

NMI

1

IRQ0

4

IRQ9

5

IRQ10 6

IRQ11 7

IRQ12

8

IRQ13 9

IRQ14 10

IRQ15 11

IRQ3

12

IRQ4

IRQ5

IRQ6

IRQ7

13

2

14

IRQ1

3

15

IRQ8

3.1.4 CONTROLADOR DEL DMA El mecanismo de acceso directo a memoria está controlado por un chip específico, el DMAC ("DMA Controller"), que permite realizar estos intercambios sin apenas intervención del procesador. En los XT estaba integrado integrad o en un chip 8237A que proporcionaba proporcionaba 4 canales de 8 bits (puede (puede mover solo 1 Byte cada vez); sus direcciones de puerto son 000-00Fh. Posteriormente en los AT se instalaron dos de estos integrados y las correspondientes líneas auxiliares en el bus de control. En contra de lo que podría parecer, el resultado resultado no fue disponer de 8 canales, porque el segundo controlador controlador se colgó en "Cascada" de la línea 4 del primero

(más adelante se explica este concepto. Los canales del segundo DMAC está asignado a las direcciones direcciones 0C0-0DFh 0C0-0DFh y son son de 16 bits. Pueden mover 2 Bytes (de posiciones contiguas) cada vez. Cada canal tiene asignada una prioridad para el caso de recibirse simultáneamente simultáneamente varias peticiones (los números más bajos tienen prioridad más alta). Pueden ser utilizados utilizados por cualquier cualquier dispositivo que los necesite necesite (suponiendo (suponiendo naturalmente que esté diseñado para soportar este modo de operación). Cada sistema sistema los asigna asigna de forma forma arbitraria, arbitraria, pero pero hay algunos algunos cuya asignación es estándar. Canal Canal Uso 0

En los primitivos PCs estaba dedicado al refre refresco sco de me memor moria. ia. En los sistem sistemas as actuales está libre.

1

Libre: Libre: Generalment Generalmente e a dispositiv dispositivos os SDLC [3] (codificadores de audio)

2

Controlador de disquete

3

Controlador puerto de impresora ECP [2]

4

Libre en los XT. Ocupado en los AT (segundo controlador DMAC)

5

Libre (AT)

6

Libre (AT)

7

Libre (AT)

3.1.5 CIRCUITOS DE TEMPORIZACIÓN Y CONTROL Circuito de temporizador y control: Es una red secuencial que acepta un código que define la operación que se va a ejecutar y luego prosigue a través de una secuencia de estados, generando una correspondiente secuencia de señales de control. Estas señales de control incluyen el control de lectura – escritura y señales de dirección de memoria válida en el bus de control del sistema. Otras señales generadas por el controlador controlador se conectan a la unidad aritmética – lógica y a los registros registros internos del procesador para regular el flujo de información en el procesador y a, y desde, los buses de dirección y de datos del sistema El diod diodo o D1 se enca encarg rga a de rec ecti tifi fica carr la co corrrien riente te prop propor orci cion onad ada a por por el secundario de un transformador a la que se conectará el equipo que, se ha de cont co ntrrolar olar,, para para lo cual cual debe deberá rá obse observ rvar arse se las las prec precau auci cion ones es bási básica cass y elementales a la hora de seleccionar los diferentes elementos mencionados, respetando un margen de seguridad de la tensión a la que se someterán los componentes del montaje. Aún Aún teni tenien endo do la tens tensió ión n co cont ntin inua ua se nece necesi sita ta el diod diodo o D1 para para evit evitar ar la descarga de retorno, a continuación, se intercala la resistencia R1 que será la responsable responsable directa del tiempo de carga del condensador electrolítico, electrolítico, es decir, a ma mayo yorr valo valorr resis esisti tivo vo le co corr rres espo pond nde e un ma mayo yorr tiem tiempo po de ca carrga del del condensador. Para no entrar en cálculos empíricos, es cuestión de realizar unas pruebas o ensayos para averiguar la resistencia que en principio debe dejar pasar una corriente muy baja, dependiendo de la capacidad de C1.

El siguiente elemento, el condensador C1, debe escogerse de una considerable capacidad, cosa muy determinante, pero sin perder de vista la tensión, si utilizáramos la tensión de red de 220V, la tensión de C1 debe estar sobre 400V o mayor a la que se verá sometido, para evitar se caliente o perfore quedando inserv inservibl ible e defin definiti itivam vament ente. e. Un conden condensa sador dor de los que que se utili utilizan zan en los motores de las lavadoras o los frigoríficos será el adecuado. A la hora de elegir el condensador, es conveniente considerar su tamaño y siemp siempre re que que sea posib posible le deberí debería a optars optarse e como como se ha mencio mencionad nado o por un modelo electrolítico (de ahí el uso del diodo) debido esencialmente a la mayor capa ca paci cida dad d y me meno norr tama tamaño ño,, co cosa sa que que en algu alguno noss ca caso soss no es posi posibl ble, e, utilizando en tal caso uno de los no polarizados industriales de unos 8 a 12 µf y repito, por seguridad >400V, para una tensión de red de 220V. Bien, veamos que ocurre cuando se aplica una tensión al diodo D1, de la figura 01, la corriente se rectifica a media onda al atravesarlo, esto la reduce a la mitad aproximadamente, esta tensión se encuentra la resistencia R1, que le restringe restringe su paso a un valor calculado para un paso de corriente de unos pocos mA (miliamperios).

.

3.1.6 CONTROLADORES DE VIDEO La tarjeta de video, (también llamada controlador de video), es un componente electrónico requerido para generar una señal de video que se manda a una pantalla de video por medio de un cable. La tarjeta de video se encuentra normal normalmen mente te en la placa placa de siste sistema ma de la comput computado adora ra o en una una placa placa de expansión. La tarjeta gráfica reúne toda la información que debe visualizarse en pant pantal alla la y ac actú túa a co como mo inte interf rfaz az entr entre e el proc proces esad ador or y el mo moni nitor tor;; la información es enviada a éste por la placa luego de haberla recibido a través del sistema de buses. Una tarjeta gráfica se compone, básicamente, de un control controlador ador de video, video, de la memoria de pantalla pantalla o RAM RAM video, y el generador generador de caracteres, y en la actualidad también poseen un acelerador de gráficos. El controlador de video va leyendo a intervalos la información almacenada en la RAM video y la transfiere al monitor en forma de señal de video; el número de veces por segundo que el contenido de la RAM video es leído y transmitido al monitor en forma de señal de video se conoce como frecuencia de refresco de la pantalla. La frecuencia depende en gran medida de la calidad de la placa de video.

La tarjeta VGA: La Video Graphics Adapter (VGA) significó la aparición de un nuevo estándar del mercado. Esta Esta tarje tarjeta ta ofrece ofrece una una palet paleta a de 256 colores, colores, dando dando como como resultado imágenes de colores mucho más vivos. Las primeras VGA contaban con 256KB de memoria y solo podían alcanzar una resolución de 320x200 puntos puntos con la cantidad cantidad de colores colores mencionados mencionados anterior anteriorment mente. e. Primer Primero o la cantidad de memoria video RAM se amplió a 512KB, y más tarde a 1024KB, gracias a ésta ampliación es posible conseguir una resolución de, por ejemplo, 1024x768 pixeles con 8 bits de color. En el modo texto la VGA tiene una resolución resolución de 720x400 pixeles, pixeles, además posee un refresco de pantalla de 60HZ, y con 16 colores soporta hasta 640X480 puntos. La tarjeta SVGA: La tarjeta SVGA (Super Video Graphics Adapter) contiene conjuntos de chips de uso especial, y más memoria, lo que aumenta la cantidad de colores y la resolución El acelerador gráfico: La primera solución que se encontró para aumentar la velocidad de proceso de los gráficos consistió en proveer a la tarjeta gráfica de un circuito especial denominado acelerador gráfico. El acelerador gráfico se encarga de realizar una serie serie de funci funcione oness relac relacion ionada adass con la prese presenta ntació ción n de gráfic gráficos os en la pantalla, que de otro modo, tendría que realizar el procesador. De esta manera, le quit quita a tar tarea eass de enci encima ma a este este últi último mo,, y así así se pued puede e dedi dedica carr ca casi si exclusivamente al proceso de datos. La velocidad con que se ejecutan las aplicacio aplicaciones nes basadas basadas en Windows Windows para el manejo manejo de gráficos gráficos se incremen incrementa ta muy notablemente, llegando al punto (con algunas placas) de no necesitar optimizar la CPU. El estándar hoy día está dado por los aceleradores gráficos de 64 bits. También, aunque no tan comunes, hay aceleradores gráficos de 128 bits. El coprocesador gráfico: Posteriormente, para lograr una mayor velocidad se comenzaron a instalar en las tarjetas de video otros circuitos especializados en el proceso de comandos gráficos, llamados coprocesadores coprocesadores gráficos. Se encuentran especializados en la ejecución de una serie de instrucciones específicas de generación de gráficos. En mucha muchass ocasio ocasiones nes el copro coproces cesado adorr se encar encarga ga de la gestió gestión n del ratón ratón (mouse) (mouse) y de las operacio operaciones nes tales como la rea realiza lización ción de ampliacio ampliaciones nes de pantalla. Los gráficos en tres dimensiones son una representación gráfica de una escena o un objeto a lo largo de tres ejes de referencia, X, Y, Z, que marcan el ancho, el alto y la profundidad de ese gráfico. Para manejar un gráfico tridimensional, éste se divide en una serie de puntos o vértices, en forma de coordenadas, coordenadas, que se almacenan en la memoria RAM. Para que ese objeto pueda ser dibujado en un monitor de tan sólo dos dimensiones (ancho y alto), debe pasar por un proceso

3.2 APLICACIONES

3.2.1 ENTRADA/SALIDA

Las computad computadoras oras electró electrónicas nicas modernas modernas son una herrami herramienta enta esencial esencial en muchas muchas áre áreas: as: industria industria,, gobiern gobierno, o, ciencia, ciencia, educación educación,, en rea realida lidad d en casi todos los campos de nuestras vidas. El papel que juegan los dispositivos periféricos de la computadora es esencial; sin tales dispositivos ésta no sería totalmente útil. A través de los dispositivos periféricos podemos introducir a la computadora datos que nos sea útiles para la resolución de algún problema y por consiguiente obtener el resultado de dichas operaciones, es decir; poder comunicarnos con la computadora. La computadora necesita de entradas para poder generar salidas y éstas se dan a través de dos tipos de dispositivos periféricos existentes: existentes: • Dispositivos periféricos de entrada. • Dispositivos periféricos de salida.

3.2.2 almacenamiento almacenamiento Debi Debido do a la ca cant ntid idad ad de info inform rmac ació ión n que que ma mane neja jamo moss ac actu tual alme ment nte, e, los los dispositivos de almacenamiento se han vuelto casi tan importantes como el mismísimo computador. Aunque actualmente existen dispositivos para almacenar que superan las 650 MB de memoria, aún seguimos quejándonos por la falta de capacidad para transportar nuestros nuestros documentos y para hacer Backups de nuestra información información más importante. Todo esto sucede debido al aumento de software utilitario que nos permite, por dar un pequeño ejemplo, convertir nuestros Cds en archivos de Mp3. El espacio en nuestro Disco duro ya no es suficiente para guardar tal cantidad de información; por lo que se nos es de urgencia conseguir un medo alternativo de almacenamiento para guardar nuestros Cds en Mp3 o los programas que descargamos de Internet.

Disco duro, en los ordenadores o computad computadoras oras,, unidad unidad de almacena almacenamien miento to permanente de gran capacidad. Está formado por varios discos apilados —dos o más—, normalmente de aluminio o vidrio, recubiertos de un material ferromagnético. Como Como en los disque disquetes tes,, una una cabez cabeza a de lectur lectura/e a/escr scritu itura ra permi permite te grabar grabar la infor informac mación ión,, modifi modifican cando do las propi propieda edades des magnét magnética icass del ma mater terial ial de la superficie, y leerla posteriormente (La tecnología magnética, consiste en la

apli aplica caci ción ón de ca camp mpos os ma magn gnét étic icos os a cier cierto toss ma mate teri rial ales es cuya cuyass part partíc ícul ulas as reaccionan reaccionan a esa influencia, generalmente orientándose en unas determinadas posiciones que conservan tras dejar de aplicarse el campo magnético. Esas posiciones representan los datos, bien sean una canción, bien los bits que forman una imagen o un documento importante.); esta operación se puede hacer un gran número de veces.

3.2.3 FUENTE DE ALIMENTACION Es un circuito que convierte la tensión alterna de la red industrial en una tensión prácticamente continua. Las fuentes de alimentación o fuentes de poder se pueden clasificar atendiendo a varios criterios: Fuentes analógicas:  –  sus sistemas de control son analógicos uentes de alimentación continuas [editar ] Usualmente la entrada es una tensión alterna proveniente de la red eléctrica comercial y la salida es una tensión continua con bajo nivel de rizado. Constan de tres o cuatro etapas: •

•

sección de entrada: compuesta principalmente por un rectificador, también tiene elementos de protección como fusibles, varistores, etc. regulación: su misión es mantener la salida en los valores prefijados.

salida: su misión es filtrar, controlar, controlar, limitar, proteger y adaptar la fuente a la carga a la que esté conectada. Este tipo de fuentes pueden ser tanto lineales como conmutadas. Las fuentes fuentes lineales lineales siguen siguen el esquema: esquema: transfor transformado mador, r, rectifi rectificador cador,, filtro, filtro, regulación y salida. En primer lugar el transformador adapta los niveles de tensi tensión ón y propo proporc rcion iona a aislam aislamien iento to galván galvánico ico.. El circui circuito to que que convie convierte rte la corriente alterna en continua se llama rectificador, después suelen llevar un circuito que disminuye el rizado como un filtro de condensador. La regulación se consi consigue gue con un compon component ente e disip disipati ativo vo regul regulabl able. e. La salida salida puede puede ser simplemente un condensador. Las fuent fuentes es conmut conmutada adass tiene tienen n por esquem esquema: a: recti rectific ficado ador, r, conmu conmutad tador, or, transf transfor orma mador dor,, otro otro recti rectific ficado adorr y salida salida.. La regul regulaci ación ón se obtien obtiene e con el conmu conmutad tador, or, normal normalme mente nte un circui circuito to PWM (Pul (Pulse se Wi Width dth Modul Modulati ation) on) que que cambia el ciclo de trabajo. Aquí las funciones del transformador transformador son las mismas que para fuentes lineales pero su posición es diferente. El segundo rectificador convierte la señal alterna pulsante que llega del transformador en un valor continuo. La salida puede ser también un filtro de condensador o uno del tipo LC. Las ventajas de las fuentes lineales son una mejor regulación, velocidad y mejores características EMC. Por otra parte las conmutadas obtienen un mejor rendimiento, menor coste y tamaño. •

3.3 AMBIENTES DE SERVICIOS 3.3.1 NEGOCIOS

La tecnología en general ha sido la causa principal y la acción más directa para la transformación del trabajo de las organizaciones en la posguerra del siglo XX. Tanto los bienes bienes de capital capital «duros» «duros» (computad (computadore ores, s, teléfono teléfonos, s, videos, videos, facsímiles, grabadoras, etc.), como los programas y sistemas de información y comunicación en general, han incrementado enormemente la productividad y eficiencia de las organizaciones. Tenemos Tenemos como ejemplos los siguientes: bases de datos en redes de todo orden y topología, sistemas de reservaciones en aerolíneas, aerolíneas, sistemas de contabilidad y nóminas, archivos clínicos en centros de salu salud, d, sist sistem emas as de co conm nmut utac ació ión n elec electr trón ónic ica a y un sinn sinnúm úmer ero o de otra otrass aplicaciones a procesos administrativos. administrativos.

Esta Esta invers inversión ión en recur recurso soss human humanos os y ma mater terial iales es que que han efectu efectuado ado las organizaciones en la segunda mitad del siglo XX, ofrece muchas soluciones y a la vez problemas de toda índole. Por ejemplo, en el área de investigación espacial, existen programas de simulación para misiones espaciales, en los cuales se valoran miles de variables antes de realizar físicamente el viaje. Asimis Asimismo mo,, en áreas áreas más conven convencio cional nales es como como mercad mercadote otecn cnia, ia, es posibl posible e anal analiz izar ar una una mult multip ipli lici cida dad d de vari variab able less por por prog progra rama maci ción ón line lineal al u otra otrass herramientas analíticas en la etapa de diseño, con anterioridad al lanzamiento de un producto o servicio   Tr Tres mo moda dali lida dade dess son son rec econ onoc ocib ible less en el trab trabaj ajo o de los los sist sistem emas as de información, las que son: uso de procesos aritméticos, ejecución de funciones lógicas y, por último, implementación implementación de operaciones de entrada/salida. Las operaciones aritméticas comprenden el procesamiento de datos por medio de cómputos elementales: adición y sustracción, multiplicación y división, tal como en el caso de un control de inventarías. Por otro lado, las funciones lógicas fijan pasos a seguir ante diferentes situaciones preestablecidas, tal es el caso del control de pago por horas suplementarias laboradas. Por último, las operaciones de entrada/salida constituyen constituyen un proceso en el cual la información información es generada a través de una unidad central de procesamiento (CPU) para almacenamiento y uso posterior, como el caso de los sistemas de nómina de pagos, en los que se introduce un estándar de datos y sale un cheque.

3.3.2 INDUSTRIA La industria es el conjunto de procesos y actividades que tienen como finalidad transformar las materias primas en productos elaborados, de forma masiva. Existen diferentes tipos de industrias, según sean los productos que fabrican. Desde Desde los comie comienzo nzoss de la revol revoluci ución ón indu industr strias ias hasta hasta nuest nuestro ross días, días, un principi principio o de reo reorga rganiza nización ción del trabajo trabajo se ha conserva conservado do inalterab inalterable, le, como articu articulo lo de fe: la divis división ión del trabajo. Ya Adam Smith señalo, cuando J.Watt perfeccionaba la maquina de vapor que la generación de riqueza se acrecienta con la división del trabajo. Aproximadamente un siglo después F.W.Taylor iniciaba con sus trabajos sobre la revoluc revolución ión de la product productivid ividad ad laboral. laboral. Esta propues propuesta ta metódica metódica de Taylor consistía en analizar y dividir las tareas en una serie de movimientos movimientos simples y

repet repetiti itivos vos cada cada uno de los cuales cuales debía debía eje ejecut cutars arse e en forma forma preci precisa, sa, sin tiempos muertos y con las herramientas adecuadas Las divis division iones es del trabaj trabajo o y la metodo metodolog logía ía taylor taylorian iana a aplica aplicadas das por una una indu indust stri ria a que que se me meca cani niza zaba ba en for forma crec crecie ient nte e y esta estand ndar ariz izab aba a sus sus herramientas y productos, condujeron inexorablemente a la especialización, la fabricación en serie, la línea de montaje y la producción masiva El crecimiento económico basado en la mecanización y la productividad laboral fue evide viden nte mientr entras as los los trab traba ajado jadorres manua nuales les de las las indus dustria triass manufact manufacture ureras, ras, la minería minería,, los transpor transportes tes y la agricult agricultura ura constitu constituyan yan la fuerza laboral mayoritaria. Pero a partir de 1980, aproximadamente, mas de 2/3 de la población activa esta integrado por trabajadores no manuales, en administración administración y los servicios Las computadoras de altísimas prestaciones asociadas a un basto arsenal de softwa software re utilit utilitari ario o y costos costos que que se han derru derrumba mbado, do, aument aumentan an en forma forma sustancial la productividad del trabajo, ignorando en buena medida la división del trabajo y el Taylorismo Algunas Algunas empresas empresas rediseñ rediseñaron aron en forma forma drástica drástica algunas algunas de sus procesos procesos inter interno noss dejand dejando o de lado lado aquell aquellos os princi principio pioss y utiliz utilizand ando o en plenit plenitud ud las posibilidades inherentes a las computadoras y a las comunicaciones modernas Los Los resu resulta ltados dos fuer fueron on espect espectacu acular lares es en ma mater teria ia de acorta acortami mient ento o de los tiempos de ejecución de los procesos, de reducción de personal y de calidad del trabajo

3.3.3 COMERCIO ELECTRONICO El desarrollo desarrollo de estas tecnologías y de las telecomunicaciones ha hecho que los intercambios de datos crezcan a niveles extraordinarios, simplificándose cada vez mas y creando nuevas formas de comercio, y en este marco se desarrolla el Comercio Electrónico. Comercio Electrónico Se consider considera a “C “Comer omercio cio Electró Electrónico nico”” al conjunto conjunto de aquellas aquellas transacci transacciones ones come co merrcial ciales es y fina financ ncie iera rass rea eali liza zada dass a trav través és del del proc proces esam amie ient nto o y la transmisión transmisión de información, información, incluyendo texto, sonido e imagen.  TIPOS DE TRANSACCIONES DE COMERCIO ELECTRONICO “Busin “Business ess to business business”” (entre (entre empres empresas): as): Las empresas empresas pueden pueden interven intervenir ir como como compra comprado doras ras o vended vendedora oras, s, o como como prove proveedo edoras ras de herram herramien ientas tas o servicios de soporte para el comercio electrónico, instituciones financieras, proveedores de servicios de Internet, etc. “Business “Business to consumers” (Entre empresa y consumidor): consumidor): Las empresas empresas venden sus productos y prestan sus servicios a través de un sitio Web a clientes que los utilizarán para uso particular. “Consumers to consumers” (Entre consumidor y consumidor): Es factible que los consumidores realicen operaciones entre sí, tal es el caso de los remates en línea. “Consu “Co nsumers mers to administ administratio rations” ns” (Entre (Entre consumi consumidor dor y adminis administraci tración): ón): Los ciudadanos pueden interactuar con las Administraciones Tributarias a efectos

de realizar la presentación de las declaraciones juradas y/o el pago de los tributos, obtener asistencia informativa y otros servicios. “Bus “Busin ines esss to admi admini nist stra rati tion ons” s” (Ent (Entre re em empr pres esa a y admi admini nist stra raci ción ón): ): La Lass administraciones públicas actúan como agentes reguladores y promotores del comercio electrónico y como usuarias del mismo. VENTAJAS DEL COMERCIO ELECTRÓNICO Para las Empresas:  –  Desaparecen los límites geográficos y de tiempo.  –  Disponibilidad Disponibilidad las 24 horas del día, 7 días a la semana, todo el año.  –  Reducción considerable de inventarios.  –  Agilizar las operaciones del negocio.  –  Menos inversión en los presupuestos publicitarios.  –  Reduc educci ción ón de prec eciios por por el bajo ajo co cost ste e del uso de Int Intern ernet en compar comparaci ación ón con otros otros medios medios de promo promoció ción, n, lo cual cual impl implica ica mayor mayor competitividad.  –  Globalización y acceso a mercados mercados potenciales de millones de clientes. Para los clientes:  –   –   –   –   –   –   – 

Un medio que da poder al consumidor de elegir en un mercado global acorde a sus necesidades. Rapidez al realizar los pedidos. Servicio pre y post-venta on-line. Reducción de la cadena de distribución, lo que le permite adquirir un producto a un mejor precio. Mayor interactividad y personalización de la demanda. Informa Información ción inmediat inmediata a sobre sobre cualquier cualquier product producto, o, y disponib disponibilida ilidad d de acceder a la información en el momento que así lo requiera. Permite el acceso a más información.

DESVENTAJAS DEL COMERCIO ELECTRÓNICO Desconocimiento Desconocimiento de la empresa: No conocer la empresa que vende es un riesgo del comercio electrónico, ya que ésta puede estar en otro país o en el mismo, pero en muchos casos las “empresas” o “personas-empresa” que ofrecen sus productos o servicios por Internet ni siquiera están constituidas legalmente en su país y no se trata más que de gente que está “probando suerte en Internet”. Forma de Pago: Aunque ha avanzado mucho el comercio electrónico, todavía no hay una transmisión de datos segura el 100%. Y esto es un problema pues nadie quiere dar sus datos de la Tarjeta de Crédito por Internet. Poder volver (post y pre-venta):Con todo ello podemos reclamar en caso de ser necesario o pedir un servicio “post-venta”. Al conocerlo sabemos donde poder ir. El cliente espera recibir una atención “pre-venta” o “post-venta”. FACTORES A CONSIDERAR EN COMERCIO ELECTRÓNICO Existen muchos aspectos abiertos en torno al comercio electrónico; entre ellos podemo podemoss destac destacar, ar, la valide validezz de la firma firma ele electr ctróni ónica, ca, la legali legalidad dad de un contrato electrónico, las violaciones de marcas y derechos de autor, pérdida de

derechos sobre las marcas, pérdida de derechos sobre secretos comerciales y respo espons nsab abil ilid idad ades es”. ”. Por esto esto exis existe ten n leye leyess apli aplica cabl bles es para para el co come merrcio cio electrónico electrónico y lo anterior mencionado.

UNIDAD 4 MICROCONTROLADORES 4.1 ARQUITECTURA 4.1.1 TERMINALES Dispos Dispositi itivo vo del hard hardwa ware re ele electr ctróni ónico co o ele electr ctrome omecán cánico ico que que se usa usa para para introducir introducir o mostrar datos de una computadora. Su funcion es mostrar y recibir datos con capacidad significativa del procesador de 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 servi dor..

El microcontrolador nace cuando las técnicas de integración han progresado lo bastante para permitir su fabricación; pero también porque, muy a menudo, tanto en las aplicaciones domésticas como industriales, se tiene la necesidad de sistemas “inteligentes” o, al menos programables. Un ejemplo muy simple es el programador de una lavadora, el cual debe controlar una cierta cantidad de elementos con ciclos y cadencias perfectamente definidas, pero variables en función del programa seleccionado. Otras aplicaciones más técnicas tienen, igua igualm lmen ente te,, nece necesi sida dad d de sist sistem emas as prog progra rama mabl bles es.. Por ejem ejempl plo, o, una una fotocopiadora debe controlar permanentemente permanentemente un gran número de elementos y de funciones. Gracias a la llegada de los microcontroladores, tarjetas que contenían varias decenas de circuitos lógicos clásicos se han visto reducidas a dos o tres microcontroladores.

Unidad 

Memoria

Memoria

Central

ROM ROM

RAM

Buses del Sistema

Circuitos de interfaz

Exterior 

RA4/TOCKI): Es el PORT A. Corresponden a 5 líneas bidireccionales de E/S (definidas por progr program amaci ación) ón).. Es capaz capaz de entre entregar gar nivele niveless TT TTLL cuando cuando la ali alimen mentac tación ión aplicada en VDD es de 5V ± 5%. El pin RA4/TOCKI Como entrada puede programarse en funcionamiento normal o como entrada del contador/temporizador TMR0. Cuando este pin se programa como entrada digita digital, l, funcio funciona na como como un dispar disparado adorr de Schmit Schmittt (Schmi (Schmitt tt trigge trigger), r), puede puede reconocer señales un poco distorsionadas y llevarlas a niveles lógicos (cero y cinco voltios). Cuando se usa como salida digital se comporta como colector abierto; por lo tanto se debe poner una resistencia de pull-Up (resistencia externa conectada a un nivel de cinco voltios, ...no te preocupes, mas abajo lo entenderás mejor). Como salida, la lógica es inversa: un "0" escrito al pin del puerto entrega a la salida un "1" lógico. Este pin como salida no puede manejar cargas como fuente, sólo en el modo sumidero. Pata 4 (MCLR / Vpp): Es una pata de múltiples aplicaciones, es la entrada de Reset (master clear) si está a nivel bajo y también es la habilitación de la tensión de programación cuando se está programando el dispositivo. Cuando su tensión es la de VDD el PIC funciona normalmente. normalmente. Patas 5 y 14 (VSS y VDD): Son Son respe espect ctiv ivam amen ente te las las pata patass de ma masa sa y alim alimen enta taci ción ón.. La tens tensió ión n de alimentación de un PIC está comprendida comprendida entre 2V y 6V aunque se recomienda no sobrepasar los 5.5V. Patas 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 (RB0-RB7):

Es el PORT B. Corresponden a ocho líneas bidireccionales de E/S (definidas por programación). Pueden manejar niveles TTL cuando la tensión de alimentación aplicada en VDD es de 5V ± 5%. RB0 puede programarse además como entr entrad ada a de inte interr rrup upci cion ones es exte extern rnas as INT INT. Lo Loss pine piness RB4 RB4 a RB7 RB7 pued pueden en programarse para responder a interrupciones por cambio de estado. Las patas RB6 y RB7 se corresponden con las líneas de entrada de reloj y entrada de datos respectivamente, cuando está en modo programación del integrado. Patas 15 y 16 (OSC1/CLKIN y OSC2/CLKOUT): Corresponden Corresponden a los pines de la entrada externa de reloj y salida de oscilador a cristal respectivamente.

4.1.2 CPU

Qué es una CPU? - Definición de CPU CPU, abreviatura 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 CPU está está co cont nten enid ida a en un solo solo chip chip llam llamad adad ado o micr microp oprroc oces esad ador or.. Dos 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 unid unidad ad ce cent ntra rall de proc proces eso o (CPU (CPU)) o simp simple leme ment nte e proc oces esad ador or.. Es el componente en una computadora digital que interpreta las instrucciones y proce procesa sa los los datos datos conten contenido idoss en los progr program amas as de compu computad tadora ora.. Los Los CPU propo proporc rcion ionan an la caract caracterí erísti stica ca fundam fundament ental al de la compu computad tadora ora digita digital, l, la programabilidad, y son uno de los componentes necesarios encontrados en los ordenadores o computadores de cualquier tiempo, junto con el almacenamiento almacenamiento primario y las facilidades de entrada/salida. entrada/salida. Es conocido como microprocesador microprocesador el CPU que es manufacturado manufacturado con circuitos circuitos integrados. Desde medi me diad ados os de los los años años 1970 1970,, los los micr microp opro roce cesa sado dorres de un solo solo chip chip han han reemplazado casi totalmente todos los otros tipos de CPU, y hoy en día, el término “CPU” es aplicado usualmente a algún tipo de microprocesador.

4.1.3 ESPACIO ESPACIO EN MEMORIA Memoria En los microcontroladores la memoria de instrucciones y datos está integrada en el propio chip. Una parte debe ser no volátil, tipo ROM, y se destina a contener el programa de instrucciones que gobierna la aplicación. Otra parte de memoria será tipo RAM, volátil, y se destina a guardar las vari variab able less y los los dato datos. s. Ha Hay y dos dos pecu peculi liar arid idad ades es que que dife diferrenci encian an a los los

microcontroladores de los computadores personales: No existen sistemas de almacenamiento masivo como disco duro o disquetes. Como el microcontrolador sólo se destina a una tarea en la memoria ROM, sólo hay que almacenar un único programa de trabajo. La RAM en estos dispositivos es de poca poca ca capa paci cida dad d pues pues sólo sólo debe debe co cont nten ener er las las vari variab able less y los los ca camb mbio ioss de información que se produzcan en el transcurso del programa. Por otra parte, como sólo existe un programa activo, no se requiere guardar una copia del mismo en la RAM pues se ejecuta directamente desde la ROM. Los usuarios de computadores computadores personales están habituados a manejar Megabytes de memoria, pero, pero, los diseñad diseñadores ores con microcont microcontrol rolador adores es trabajan trabajan con capacida capacidades des de ROM comprendidas entre 512 bytes y 8 k bytes y de RAM comprendidas entre 20 y 512 512 bytes ytes.. Según egún el tipo tipo de mem emor oriia ROM que dis dispon pongan gan los microcontroladores, la aplicación y utilización de los mismos es diferente. Se describen las cinco versiones de memoria no volátil que se pueden encontrar en los microcontroladores del mercado.

4.1.4 Entrada /Salida Señal Señal de Corrie Corriente nte de Entra Entrada: da: Consid Considera erada da como como estím estímulo ulo aplica aplicado do a un sistema desde una fuente de energía externa con el propósito de que el sistema produzca una respuesta específica. Señal de Corriente de Salida: Respuesta obtenida por el sistema que puede o no relacionarse con la respuesta que implicaba la entrada

4.2 PROGRAMAN La programación en computadoras es la base por medio de la cual se logran crear aplicaciones, software, incluso sistemas operativos a través de ciertos códigos entendibles entre la maquina y el usuario, que cumple con funciones o tareas predeterminadas

4.2.1 MODELO DE PROGRAMACIÓN Mecanismos disponibles al programador para expresar la estructura lógica de un programa Influye Complejidad del programa Costo de desarrollo Legibilidad. Costo de mantenimiento Rendimiento Influenciado por el modelo por la implementación del modelo Por la estructura de paralelización Componentes Datos Procesos Comunicación Sincronización Entrada/salida

4.2.2 CONJUNTO DE INSTRUCCIONES

instrucciones,  juego de Un conjunto de instrucciones o repertorio de instrucciones, instrucciones o ISA (del inglés Instruction Set  Architecture, Arquitectura del Conjunto de Instrucciones) es una especificación que detalla las instrucciones que una CPU de un ordenador puede entender y ejecutar, o el conjunto de todos los comandos implementados por un diseño particular de una CPU. El térmi término no descri describe be los aspect aspectos os del proce procesad sador or genera generalm lment ente e visibl visibles es a un progr program amado ador, r, incluy incluyend endo o los tipos tipos de datos datos nativo nativos, s, las instr instrucc uccion iones, es, los registros, la arquitectura de memoria y las interrupciones, entre otros aspectos. Existe Existe principa principalmen lmente te de 3 tipos: tipos: CISC (Complex (Complex Instruct Instruction ion Set Computer Computer), ), RISC RISC (Redu (Reduced ced Instru Instructi ction on Set Set Compu Computer ter)) y SISC SISC (Spec (Specifi ificc Instru Instructi ction on Set Computer). La arquitectura del conjunto de instrucciones (ISA) se emplea a veces para distinguir este conjunto de características de la microarquitectura, que son los elem elemen ento toss y técn técnic icas as que que se em empl plea ean n para para impl implem emen enta tarr el co conj njun unto to de instrucciones. instrucciones. Entre estos elementos se encuentras las microinstrucciones microinstrucciones y los sistemas de caché. Procesadores Procesadores con diferentes diseños internos pueden compartir un conjunto de inst instru rucc ccio ione nes; s; por por ejem ejempl plo o el Inte Intell Penti entium um y AMD AMD Athl Athlon on impl implem emen enta tan n versio versione ness casi casi idént idéntica icass del conju conjunto nto de instru instrucci ccion ones es x86, x86, aunque aunque tienen tienen diseños internos completamente opuestos.

4.2.3 MODOS DE DIRECCIONAMIENTO Los llamados Modos de direccionamiento son las diferentes maneras de especificar en informática un operando dentro de una instrucción (lenguaje ensamblador). Cómo se especifican e interpretan las direcciones de memoria según las instrucciones. Pueden ser: •

Inmediato: En la instrucción está incluido directamente directamente el operando.

Ejemplo: MOV A,#17H •

Directo: El campo de operando en la instrucción contiene la dirección en memoria donde se encuentra el operando.

Ejemplo: MOV A,17H •

Indirecto: El campo de operando contiene una dirección de memoria, en la que se encuentra la dirección efectiva del operando.

Ejemplo: MOV A,@17H

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Absoluto: El campo de operando contiene una dirección en memoria, en la que se encuentra la instrucción. De registro: Sirve para especificar operandos que están en registros.

Ejemplo: MOV A,R0 •

Indirecto mediante registros: El campo de operando de la instrucción contiene un identificador de registro en el que se encuentra la dirección efectiva del operando.

Ejemplo: MOV A,@R0 •

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De desplazamiento: Combina el modo directo e indirecto mediante registros De pila: Se utiliza cuando el operando está en memoria y en la cabecera de la Pila

4.2.4 LENGUAJE ENSAMBLADOR El lenguaje ensamblador es un tipo de lenguaje de bajo nivel utilizado para escribir programas informáticos, informáticos, y constituye la representación representación más directa del código máquina específico para cada arquitectura arquitectura de computadoras computadoras legible por un programador progra mador.. Fue usado ampliamente en el pasado para el desarrollo de software, pero actualmente sólo se utiliza en contadas ocasiones, especialmente cuando se requiere la manipulación directa del hardware o se pretenden rendimientos inusuales de los equipos. Características Programar en lenguaje ensamblador es difícil de aprender, entender, leer, escribir, depurar y mantener, por eso surgió la necesidad de los lenguajes compilados. A pesar de perder rendimiento en un proceso de compilación, en la actualidad la mayoría de las computadoras son suficientemente suficientemente rápidas. El lenguaje ensamblador no es portable. •

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Programar en lenguaje ensamblador lleva mucho tiempo. Los programas hechos en lenguaje ensamblador son generalmente más rápido rápidos. s. Al progr programa amarr cuida cuidados dosam ament ente e en lengua lenguaje je ensamb ensamblad lador or se

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pued pueden en crea crearr prog progra rama mass de 5 a 100 100 vece vecess más rápi rápido doss que que co con n lenguajes de alto nivel. Los programas hechos en lenguaje ensamblador generalmente ocupan menos me nos espac espacio io.. Un buen buen progr programa ama en lengu lenguaje aje ensamb ensamblad lador or puede puede ocupar casi la mitad de espacio que su contrapartida en lenguaje de alto nivel. Con el lengu lenguaje aje ensamb ensamblad lador or se puede pueden n crear crear segme segmento ntoss de código código imposibles imposibles de formar en un lenguaje de alto nivel.

4.3 APLICACIONES 4.3.1 COMO SISTEMA INDEPENDIENTE Un microcontrolador dispone normalmente de los siguientes componentes:  –   –   –   – 

Procesador o UCP (Unidad Central de Proceso). Memoria RAM para Contener los datos. Memoria para el programa tipo ROM/PROM/EPROM. Líneas de E/S para comunicarse con el exterior.

Diversos módulos para el control de periféricos (temporizadores, Puertas Serie y Paralelo, CAD:  –  Generador de impulsos de reloj que sincronizan el funcionamiento de todo el sistema  –  Conversores Analógico/Digital, CDA: Conversores Digital/Analógico, etc.)

4.3.2 COMO SUBSISTEMA DE UNA COMPUTADORA COMPUTADORA El microprocesador es un circuito integrado que contiene la Unidad Central de Proceso (UCP), también llamada procesador, de un computador. La UCP está formada por la Unidad de Control, que interpreta interpreta las instrucciones, instrucciones, y el Camino de Datos, que las ejecuta. Las patitas de un microprocesador sacan al exterior las líneas de sus buses de direcciones, datos y control, para permitir conectarle con la Memoria y los Módulos de E/S y configurar un computador implementado por varios circuitos integrados. Se dice que un microprocesador es un sistema abierto porque su configuración es variable de acuerdo con la aplicación a la que se destine. (Figura 1.1.)

Figura 1.1. Estructura de un sistema abierto basado en un microprocesador. La disponibilidad de los  buses en el exterior permite que se configure a la medida de la aplicación.

Si sólo se dispusiese de un modelo de microcontrolador, éste debería tener muy potenciados todos sus recursos para poderse adaptar a las exigencias de las diferentes aplicaciones. Esta potenciación supondría en muchos casos un despilfar despilfarro ro.. En la práctica práctica cada fabrican fabricante te de microcon microcontro trolado ladores res oferta oferta un elevado número de modelos diferentes, desde los más sencillos hasta los más poderosos. Es posible seleccionar la capacidad de las memorias, el número de líneas de E/S, la cantidad y potencia de los elementos auxiliares, la velocidad de funcionamiento, etc. Por todo ello, un aspecto muy destacado del diseño es la selección del microcontrolador a utilizar.

INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR

DE COATZACOALCOS

ALUMNO:  Toledo Santiago Ismael

CARRERA: INGENIERIA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES

SEMESTRE: 7

GRUPO: A MATERIA: Arquitectura Arquitectura de computadoras

MAESTRO: I.S.C. Elizabeth Sánchez Guerrero COATZACOA COATZA COALCO LCOS S, VER, 15 /JUNIO JUN IO /2009 /20 09