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Arquitectura de Computadoras EPIE-UNSA _____________________________________________________________________________

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN FACULTAD DE PRODUCCION Y SERVICIOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRONICA

CURSO: Lab. Arquitectura de computadoras TEMA: TAREA de Recuperacion Examen parcial HORARIO DE LABORATORIO: Martes de 7:00-9:00 AM INTEGRANTES: Portugal Zvietcovich, Jorge

20083456

Flores Bellido, Arturo

20083359

Solis Alvarez, Nicolás

20084099

Semestre 2013-B

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Reconocimiento de Mainboard, Buses y Slots en general Índice

1. Enumere los dispositivos y (periféricos)............................................................ 3

accesorios

2. Describir los tipos de case............................................................................................... ... 6 3. Enumere y explique las tecnologías que se han usado hasta la actualidad........................... 7 4. Enumerar los tipos de ranuras de mainboard................................... 11

slot

en

los

diferentes

5. Descripción de los bloques más importantes que componen un mainboard pentium.......... 19 6. Describa los pines de todos los tipos de ranuras de slot que tenemos en los Mainboard más comunes......................................................................................... ........................ 25 7. Enumere y explique Los puertos PC........................................................... 26

usados

en

una

8. Descripción de la configuración PnP en computadoras y como son usadas......................... 33 9. Descripción de los jumpers o configuraciones que debemos realizar en una Mainboard...... 34 10.Como es realizado el conexionado de los FDD, HDD, LPT1, COM1, COM2,......................... 37 11.Descripción como es realizado el memorias................................................. 40

refresco

de

12.Como es realizado la configuración de los diferentes controladores y puertos en el Setup del BIOS de la PC............................................................................................ 42 13.Descripción y reconocer los pines de los microprocesadores para cada una de las Tecnologías..................................................................................... ................................. 46

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Arquitectura de Computadoras EPIE-UNSA _____________________________________________________________________________ 14.Descripción como están organizados memorias.......................................................... 49

las

15.Descripción el mapeo de memoria E/S...................................................... 51

de

y

el

mapeo

16.Resumir de integrados...................................................................................... ................ 56 17.Bibliografía..................................................................................... .................................. 62

INFORME PREVIO

1. Enumere los dispositivos y accesorios (periféricos) que pueden conectarse en los puertos de entrada y salida de una computadora personal. En Informática, se denominan periféricos a los aparatos o dispositivos auxiliares e independientes conectados a la CPU de una computadora. Se consideran periféricos tanto a las unidades o dispositivos a través de los cuales la computadora se comunica con el mundo exterior, como a los sistemas que almacenan o archivan la información, sirviendo de memoria auxiliar de la memoria principal. Se entenderá por periférico al conjunto de dispositivos que, sin pertenecer al núcleo fundamental de la computadora, formado por la CPU y la memoria central, permitan realizar operaciones de entrada/salida (E/S) complementarias al proceso de datos que realiza la CPU. Estas tres unidades básicas en un computador, CPU, memoria central y el subsistema de E/S, están comunicadas entre sí por tres buses o canales de comunicación: * El bus de direcciones, para seleccionar la dirección del dato o del periférico al que se quiere acceder, 3

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* El bus de control, básicamente para seleccionar la operación a realizar sobre el dato (principalmente lectura, escritura o modificación) y * El bus de datos, por donde circulan los datos. A pesar de que el término periférico implica a menudo el concepto de “adicional pero no esencial”, muchos de ellos son elementos fundamentales para un sistema informático. El teclado y el monitor, imprescindibles en cualquier computadora personal de hoy en día (no lo fueron en los primeros computadores), son posiblemente los periféricos más comunes, y es posible que mucha gente no los considere como tal debido a que generalmente se toman como parte necesaria de una computadora. El mouse es posiblemente el ejemplo más claro de este aspecto. Hace menos de 20 años no todos las computadora personales incluían este dispositivo. El sistema operativo MS-DOS, el más común en esa época, tenía una interfaz de línea de comandos para la que no era necesario el empleo de un mouse, todo se hacía mediante comandos de texto. Fue con la popularización de Finder, sistema operativo de la Macintosh de Apple y la posterior aparición de Windows cuando el mouse comenzó a ser un elemento imprescindible en cualquier hogar dotado de una computadora personal. Actualmente existen sistemas operativos con interfaz de texto que tampoco hacen uso del mouse como, por ejemplo, algunos sistemas básicos de UNIX y Linux. Tipos de periféricos Los periféricos pueden clasificarse en 5 categorías principales:  

 



Periféricos de entrada: captan y envían los datos al dispositivo que los procesará. Periféricos de salida: son dispositivos que muestran o proyectan información hacia el exterior del ordenador. La mayoría son para informar, alertar, comunicar, proyectar o dar al usuario cierta información, de la misma forma se encargan de convertir los impulsos eléctricos en información legible para el usuario. Sin embargo, no todos de este tipo de periféricos es información para el usuario. Periféricos de entrada/salida (E/S) Periféricos de almacenamiento: son los dispositivos que almacenan datos e información por bastante tiempo. La memoria RAM no puede ser considerada un periférico de almacenamiento, ya que su memoria es volátil y temporal. Periféricos de comunicación: son los periféricos que se encargan de comunicarse con otras máquinas o 4

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computadoras, ya sea para trabajar en conjunto, o para enviar y recibir información. Periféricos de entrada Son los que permiten introducir datos externos a la computadora para su posterior tratamiento por parte de la CPU. Estos datos pueden provenir de distintas fuentes, siendo la principal un ser humano. Los periféricos de entrada más habituales son:  Teclado  Micrófono  Escáner  Mouse Periféricos de salida Son los que reciben información que es procesada por la CPU y la reproducen para que sea perceptible para el usuario. Algunos ejemplos son:  Monitor  Impresora  Altavoces (también llamados parlantes,[1] en América meridional, Costa Rica, El Salvador y Nicaragua)  Auriculares  Fax Periféricos de entrada/salida  Pantalla táctil  Impresora multifunción o Impresora multifuncional  Auriculares con micrófono Periféricos de almacenamiento Se encargan de guardar los datos de los que hace uso la CPU para que ésta pueda hacer uso de ellos una vez que han sido eliminados de la memoria principal, ya que ésta se borra cada vez que se apaga la computadora. Pueden ser internos, como un disco duro, o extraíbles, como un CD. Los más comunes son:         

Disco duro Disco flexible Lector y/o Grabadora Lector y/o Grabadora Lector y/o Grabadora Lector y/o Grabadora Memoria Flash Cintas magnéticas Tarjetas perforadas

de de de de

CD DVD Blu-ray HD DVD

5

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 

Memoria portátil Disquete

Otros dispositivos de almacenamiento:  Zip (Iomega): Caben 100 Mb y utiliza tecnología magnética.  EZFlyer (SyQuest): Caben 230 Mb y tiene una velocidad de lectura muy alta  SuperDisk LS-120: Caben 200 Mb y utilizan tecnología magneto-óptica.  Magneto-ópticos de 3,5: Caben de 128 Mb a 640 Mb  Jaz (Iomega): Es como el Zip y caben de 1 GB a 2 GB.  Cintas Magnéticas: Caben hasta más de 4 GB. Periféricos de comunicación Su función es permitir o facilitar la interacción entre dos o más computadoras, o entre una computadora y otro periférico externo a la computadora. Entre ellos se encuentran los siguientes:  Fax-Módem  Tarjeta de red  Hub  Switch  Router  Tarjeta Wireless  Tarjeta Bluetooth  Controlador ambos exista un tercer elemento que actúe como traductor de señales. Este traductor es un circuito electrónico denominado interfaz. 2. Describir los tipos de case que podemos hacer uso en el ensamblaje de una computadora. El tipo de gabinete se establece dependiendo de la compatibilidad con la forma de la tarjeta Madre. Aqui tenemos una lista de varias formas (tamaños) de tarjetas madres: -

AT ATX micro ATX Mini-ITX Nano-ITX Pico-ITX Baby-AT BTX DTX 6

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-

ETX FlexATX LPX Mini-DTX NLX WTX



ATX Desktop: La frase “Desktop” indica que la computadora debe ir encima del escritorio. Este diseño es famoso por permitir que un monitor sea puesto encima del gabinete.



ATX Full: Más grande que los gabinetes típicos, este permite agregar más discos duros, dispositivos opticos (Quemadoras, DVD), y tiene más espacio adentro.



ATX Media Center o HTPC: Usado mayormente para home theaters. HTPC indica Home Theater PC. Se conectan al televisor, cámaras digitales, radios, etc.



ATX Mid: Este es la torre ATX mediana y es la más común.



ATX mini: Gabinetes para tarjetas madres más pequeñas que las ATX más comunes. En estos hay menos espacio para Quemadoras/DVD y discos duros.



BTX: El BTX fue diseñado para reemplazar el ATX. Se basa en el mismo concepto del ATX, pero tambien se enfoca en mejorar la circulación de aire.



MicroATX Desktop: Este es el mismo al ATX Desktop, pero el tamaño reducido debido a que la tarjeta madre es tambien más pequeña.



MicroATX Media Center o HTPC: Lo mismo al ATX media Center, pero más pequeño.



MicroATX Mid: Versión mediana del MicroATX.



MicroATX Mini: La versión más pequeña del MicroATX.



MicroATX Slim: El nombre lo dice todo, "slim" indica delgado.



Mini-ITX: Desarrollado por VIA, esta forma es para tarjetas madres cuales usan poca energia y se instalan en los 7

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gabinetes cuales posiblemente son los más pequeños en el presente. 

Server/Servidor: Estos gabinetes existen en muchas formas. Altos y delgados, o pequeños y super gruesos. Como es para servidores, necesitamos mucho espacio y buena circulación de aire.



Small Form Factor (SFF): Estos gabinetes existen en varios tamaños, desde cubos hasta diseños como los del HTPC.

3. Enumere y explique las tecnologías que se han usado hasta la actualidad describa las características más importantes de las mainboard XT, AT 286,386, 486, 586, Pentium, Pentium II, Pentium III y Pentium IV existentes. En 1980 IBM fabricó su primer PC, este contaba con un bus de expansión conocido como XT que funcionaba a la misma velocidad que los procesadores Intel 8086 y 8088 (4.77 Mhz). El ancho de banda de este bus (8 bits) con el procesador 8088 formaba un tandem perfecto, pero la ampliación del bus de datos en el 8086 a 16 bits dejo en entredicho este tipo de bus (aparecieron los famosos cuellos de botella). En 1984 IBM presenta el PC AT (con el procesador Intel 80286) se rompió la aparentemente inquebrantable relación entre bus y microprocesador. Aunque en la práctica el reloj del procesador de un AT funciona a la misma velocidad que su reloj de bus, IBM había abierto la puerta a la posibilidad de que este último fuese más rápido que el reloj del bus. Así pues el bus que incorporó el AT fue de un ancho de banda de 16 bits funcionando a 8.33 Mhz. Este enfoque de diseño no oficial se denominó oficialmente ISA (Industry Standard Arquitecture) en 1988. El microprocesador Intel 80286 se caracteriza por poseer dos modos de funcionamiento completamente diferenciados: el modo real en el que se encuentra nada más ser conectado a la corriente y el modo protegido en el que adquiere capacidad de proceso multitarea y almacenamiento en memoria virtual. El proceso multitarea consiste en realizar varios procesos de manera aparentemente simultanea, con la ayuda del sistema operativo para conmutar automáticamente de uno a otro optimizando el uso de la CPU, ya que mientras un proceso está esperando a que un periférico complete una operación, se puede atender otro proceso diferente. La memoria virtual permite al ordenador usar mas memoria de la que realmente 8

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tiene, almacenando parte de ella en disco: de esta manera, los programas creen tener a su disposición mas memoria de la que realmente existe; cuando acceden a una parte de la memoria lógica que no existe físicamente, se produce una interrupción y el sistema operativo se encarga de acceder al disco y traerla. Las características generales del 286 son: tiene un bus de datos de 16 bits, un bus de direcciones de 24 bits (16 Mb); posee 25 instrucciones más que el 8086 y admite 8 modos de direccionamiento. En modo virtual permite direccionar hasta 1 Gigabyte. Las frecuencias de trabajo típicas son de 12 y 16 MHz, aunque existen versiones a 20 y 25 MHz. Aquí, la instrucción más lenta es la misma que en el caso del 8086, solo que emplea 29 ciclos de reloj en lugar de 206. Un 286 de categoría media (16 MHz) podría ejecutar más de medio millón de instrucciones de estas en un segundo, casi 15 veces más que un 8086 medio a 8 MHz. Sin embargo, transfiriendo datos entre registros la diferencia de un procesador a otro se reduce notablemente, aunque el 286 es más rápido y no solo gracias a los MHz adicionales. Por su parte, el 386 dispone de una arquitectura de registros de 32 bits, con un bus de direcciones también de 32 bits (direcciona hasta 4 Gigabytes = 4096 Mb) y mas modos posibles de funcionamiento: el modo real (compatible 8086), el modo protegido (relativamente compatible con el del 286), un modo protegido propio que permite romper la barrera de los tradicionales segmentos y el modo «virtual 86», en el que puede emular el funcionamiento simultaneo de varios 8086. Una vez más, todos los modos son incompatibles entre si y requieren de un sistema operativo especifico: si se puede perdonar al fabricante la perdida de compatibilidad del modo avanzados del 286 frente al 8086, debido a la lógica evolución tecnológica, no se puede decir lo mismo del 386 respecto al 286: no hubiera sido necesario añadir un nuevo modo protegido si hubiera sido mejor construido el del 286 apenas un par de años atrás. Normalmente, los 386 suelen operar en modo real (debido al DOS) por lo que no se aprovechan las posibilidades multitarea ni de gestión de memoria. Por otra parte, aunque se pueden emplear los registros de 32 bits en modo real, ello no suele hacerse -para mantener la compatibilidad con procesadores anteriores- con lo que de entrada se está tirando a la basura un 50% de la capacidad de proceso del chip, aunque por fortuna estos procesadores suelen trabajar a frecuencias de 16/20 MHz (obsoletas) y normalmente de 33 y hasta 40 MHz. El 486 se diferencia del 386 en la integración en un solo chip del coprocesador 387. También se ha mejorado la velocidad de 9

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operación: la versión de 25 MHz dobla en términos reales a un 386 a 25 MHz equipado con el mismo tamaño de memoria cache. La versión 486sx no se diferencia en el tamaño del bus, también de 32 bits, sino en la ausencia del 387 (que puede ser añadido externamente). También existen versiones de 486 con buses de 16 bits, el primer fabricante de estos chips, denominados 486SLC, ha sido Cyrix. Una tendencia iniciada por el 486 fue la de duplicar la velocidad del reloj interno (pongamos por caso de 33 a 66 MHz) aunque en las comunicaciones con los buses exteriores se respeten los 33 MHz. Ello agiliza la ejecución de las instrucciones más largas: bajo DOS, el rendimiento general del sistema se puede considerar prácticamente el doble. Son los chips DX2 (también hay una variante a 50 MHz: 25 x 2). La culminación de esta tecnología viene de la mano de los DX4 a 75/100 MHz (25/33 x 3). El Pentium, ultimo procesador de Intel en el momento de escribirse estas líneas, se diferencia respecto al 486 en el bus de datos (ahora de 64 bits, lo que agiliza los accesos a memoria) y en un elevadísimo nivel de optimización y segmentación que le permite, empleando compiladores optimizados, simultanear en muchos casos la ejecución de dos instrucciones consecutivas. Posee dos caches internas, tiene capacidad para predecir el destino de los saltos y la unidad de coma flotante experimenta elevadas mejoras. Sin embargo, bajo DOS, un Pentium básico solo es unas 2 veces más rápido que un 486 a la misma frecuencia de reloj. Comenzó en 60/90 MHz hasta los 166/200/233 MHz de las últimas versiones (Pentium Pro y MMX), que junto a diversos clones de otros fabricantes, mejoran aun más el rendimiento. Todos los equipos Pentium emplean las técnicas DX, ya que las placas base típicas corren a 60 MHz. Para hacerse una idea, por unas 200000 pts de 1997 un equipo Pentium MMX a 233 MHz es cerca de 2000 veces más rápido en aritmética entera que el IBM PC original de inicios de la década de los 80; en coma flotante la diferencia aumenta incluso algunos ordenes mas de magnitud. Y a una fracción del coste (un millón de pts de aquel entonces que equivale a unos 2,5 millones de hoy en día). Aunque no hay que olvidar la revolución del resto de los componentes: 100 veces más memoria (central y de video), 200 veces más grande el disco duro... y que un disco duro moderno transfiere datos 10 veces más deprisa que la memoria de aquel IBM PC original. Por desgracia, el software no ha mejorado el rendimiento, ni remotamente, en esa proporción: es la factura pasada por las técnicas de programación cada vez a un nivel más alto (aunque nadie discute sus ventajas). 10

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Una característica de los microprocesadores a partir del 386 es la disponibilidad de memorias cache de alta velocidad de acceso -muy pocos nanosegundos- que almacenan una pequeña porción de la memoria principal. Cuando la CPU accede a una posición de memoria, cierta circuitería de control se encarga de ir depositando el contenido de esa posición y el de las posiciones inmediatamente consecutivas en la memoria cache. Cuando sea necesario acceder a la instrucción siguiente del programa, esta ya se encuentra en la cache y el acceso es muy rápido. Lo ideal sería que toda la memoria del equipo fuera cache, pero esto no es todavía posible actualmente. Una cache de tamaño razonable puede doblar la velocidad efectiva de proceso de la CPU. El 8088 carecía de memoria cache, pero si estaba equipado con una unidad de lectura adelantada de instrucciones con una cola de pre búsqueda de 4 bytes: de esta manera, se agilizaba ya un tanto la velocidad de proceso al poder ejecutar una instrucción al mismo tiempo que iba leyendo la siguiente. Pentium Pro 200  Eran 2 chips unidos en uno.  Cache secundario en el micro.  Era grande, caliente y muy caro de producir.  Necesitaba un socket 8 (no estandar).  No se podían fabricar muchos sin afectar la producción del Pentium.  Trabajaba a 32 bits (lo cual sólo era bueno con sistemas operativos verdaderos de 32 bits).  Introducía un núcleo RISC. Intel Pentium II  Fue un mayor éxito que el caro Pentium Pro.  Esencialmente era un Pentium Pro en un paquete diferente, con algunas mejoras en cache.  Tenía una excelente performance en punto flotante.  Utilizaba otro socket con forma de cartucho. Intel Pentium III  Incluía una respuesta a 3dNow de AMD: SSE  Introdujo un número de serie embebido, supuestamente para ayudar en las transacciones seguras en internet. Lo que produjo serias protestas.  Básicamente no habían grandes cambios con respecto al Pentium II. Pentium 4 11

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 

El primer chip en superar a los de AMD desde el Pentium III 550. La velocidad no era mucho mayor a los de AMD y su precio era astronómico.

4. Enumerar los tipos de ranuras de slot en los diferentes mainboard. (ISA, PCI, etc) describir sus características. Estas tarjetas de expansión, al igual que el resto de componentes de un ordenador, han sufrido una serie de evoluciones acordes con la necesidad de ofrecer cada vez unas prestaciones más altas. Si bien es cierto que una de las tarjetas que más ha incrementado sus necesidades en este sentido han sido las tarjetas gráficas, no solo son éstas las que cada vez requieren unas mayores velocidades de transferencia. Vamos a ver las principales ranuras de expansión que se pueden encontrar y su evolución en el tiempo: Ranuras ISA:

Las ranuras ISA (Industry Standard Architecture) hacen su aparición de la mano de IBM en 1980 como ranuras de expansión de 8bits (en la imagen superior), funcionando a 4.77Mhz (que es la velocidad de pos procesadores Intel 8088). Se trata de un slot de 62 contactos (31 por cada lado) y 8.5cm de longitud. Su verdadera utilización empieza en 1983, conociéndose como XT bus architecture. En el año 1984 se actualiza al nuevo estándar de 16bits, conociéndose como AT bus architecture.

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En este caso se trata de una ranura (en realidad son dos ranuras unidas) de 14cm de longitud. Básicamente es un ISA al que se le añade un segundo conector de 36 contactos (18 por cada lado). Estas nuevas ranuras ISA trabajan a 16bits y a 8Mhz (la velocidad de los Intel 80286). Ranuras EISA:

En 1988 nace el nuevo estándar EISA (Extended Industry Standard Architecture), patrocinado por el llamado Grupo de los nueve (AST, Compaq, Epson, Hewlett-Packard, NEC Corporation, Olivetti, Tandy, Wyse y Zenith), montadores de ordenadores clónicos, y en parte forzados por el desarrollo por parte de la gran gigante (al menos en aquella época) IBM, que desarrolla en 1987 el slot MCA (Micro Channel Architecture) para sus propias máquinas. Las diferencias más apreciables con respecto al bus ISA AT son: - Direcciones de memoria de 32 bits para CPU, DMA, y dispositivos de bus master. - Protocolo de transmisión síncrona para transferencias de alta velocidad. - Traducción automática de ciclos de bus entre maestros y esclavos EISA e ISA. - Soporte de controladores de periféricos maestros inteligentes. - 33 MB/s de velocidad de transferencia para buses maestros y dispositivos DMA. - Interrupciones compartidas. - Configuración automática del sistema y las tarjetas de expansión (el conocido P&P). 13

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Los slot EISA tuvieron una vida bastante breve, ya que pronto fueron sustituidos por los nuevos estándares VESA y PCI. Ranuras VESA:

Movido más que nada por la necesidad de ofrecer unos gráficos de mayor calidad (sobre todo para el mercado de los videojuegos, que ya empezaba a ser de una importancia relevante), nace en 1989 el bus VESA El bus VESA (Video Electronics Standards Association) es un tipo de bus de datos, utilizado sobre todo en equipos diseñados para el procesador Intel 80486. Permite por primera vez conectar directamente la tarjeta gráfica al procesador. Este bus es compatible con el bus ISA (es decir, una tarjeta ISA se puede pinchar en una ranura VESA), pero mejora la calidad y la respuesta de las tarjetas gráficas, solucionando el problema de la insuficiencia de flujo de datos que tenían las ranuras ISA y EISA. Su estructura consistía en una extensión del ISA de 16 bits. Las tarjetas de expansión VESA eran enormes, lo que, junto a la aparición del bus PCI, mucho más rápido en velocidad de reloj y con menor longitud y mayor versatilidad, hizo desaparecer al VESA. A pesar de su compatibilidad con las tarjetas anteriores, en la práctica, su uso se limitó casi exclusivamente a tarjetas gráficas y a algunas raras tarjetas de expasión de memoria. Ranuras PCI:

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En el año 1990 se produce uno de los avances mayores en el desarrollo de los ordenadores, con la salida del bus PCI (Peripheral Component Interconnect). Se trata de un tipo de ranura que llega hasta nuestros días (aunque hay una serie de versiones), con unas especificaciones definidas, un tamaño menor que las ranuras EISA (las ranuras PCI tienen una longitud de 8.5cm, igual que las ISA de 8bits), con unos contactos bastante más finos que éstas, pero con un número superior de contactos (98 (49 x cara) + 22 (11 x cara), lo que da un total de 120 contactos). Con el bus PCI por primera vez se acuerda también estandarizar el tamaño de las tarjetas de expansión (aunque este tema ha sufrido varios cambios con el tiempo y las necesidades). El tamaño inicial acordado es de un alto de 107mm (incluida la chapita de fijación, o backplate), por un largo de 312mm. En cuanto al backplate, que se coloca al lado contrario que en las tarjetas EISA y anteriores para evitar confusiones, también hay una medida estándar (los ya nombrados 107mm), aunque hay una medida denominada de media altura, pensada para los equipos extraplanos. Las principales versiones de este bus (y por lo tanto de sus respectivas ranuras) son: - PCI 1.0: Primera versión del bus PCI. Se trata de un bus de 32bits a 16Mhz. - PCI 2.0: Primera versión estandarizada y comercial. Bus de 32bits, a 33MHz - PCI 2.1: Bus de 32bist, a 66Mhz y señal de 3.3 voltios - PCI 2.2: Bus de 32bits, a 66Mhz, requiriendo 3.3 voltios. Transferencia de hasta 533MB/s - PCI 2.3: Bus de 32bits, a 66Mhz. Permite el uso de 3.3 voltios y señalizador universal, pero no soporta señal de 5 voltios en las tarjetas. - PCI 3.0: Es el estándar definitivo, ya sin soporte para 5 voltios. Ranuras PCIX:

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Las ranuras PCIX (OJO, no confundir con las ranuras PCIexpress) salen como respuesta a la necesidad de un bus de mayor velocidad. Se trata de unas ranuras bastante más largas que las PCI, con un bus de 66bits, que trabajan a 66Mhz, 100Mhz o 133Mhz (según versión). Este tipo de bus se utiliza casi exclusivamente en placas base para servidores, pero presentan el grave inconveniente (con respecto a las ranuras PCIe) de que el total de su velocidad hay que repartirla entre el número de ranuras activas, por lo que para un alto rendimiento el número de éstas es limitado. En su máxima versión tienen una capacidad de transferencia de 1064MB/s. Sus mayores usos son la conexión de tarjetas Ethernet Gigabit, tarjetas de red de fibra y tarjetas controladoras RAID SCSI 320 o algunas tarjetas controladoras RAID SATA. Ranuras AGP:

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El puerto AGP (Accelerated Graphics Port) es desarrollado por Intel en 1996 como puerto gráfico de altas prestaciones, para solucionar el cuello de botella que se creaba en las gráficas PCI. Sus especificaciones parten de las del bus PCI 2.1, tratándose de un bus de 32bits. Con el tiempo has salido las siguientes versiones: - AGP 1X: velocidad 66 MHz con una tasa de transferencia de 266 MB/s y funcionando a un voltaje de 3,3V. - AGP 2X: velocidad 133 MHz con una tasa de transferencia de 532 MB/s y funcionando a un voltaje de 3,3V. - AGP 4X: velocidad 266 MHz con una tasa de transferencia de 1 GB/s y funcionando a un voltaje de 3,3 o 1,5V para adaptarse a los diseños de las tarjetas gráficas. - AGP 8X: velocidad 533 MHz con una tasa de transferencia de 2 GB/s y funcionando a un voltaje de 0,7V o 1,5V. Se utiliza exclusivamente para tarjetas gráficas y por su arquitectura sólo puede haber una ranura AGP en la placa base. Se trata de una ranura de 8cm de longitud, instalada normalmente en principio de las ranuras PCI (la primera a partir del Northbridge), y según su tipo se pueden deferenciar por la posición de una pestaña de control que llevan.

Imagen 1 - borde de la placa base a la Izda.

Imagen 2 - borde de la placa base a la Izda.

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Imagen 3 - borde de la placa base a la Izda. Las primeras (AGP 1X y 2X) llevaban dicha pestaña en la parte más próxima al borde de la placa base (imagen 1), mientras que las actuales (AGP 8X compatibles con 4X) lo llevan en la parte más alejada de dicho borde (imagen2). Existen dos tipos más de ranuras: Unas que no llevan esta muesca de control (imagen 3) y otras que llevan las dos muescas de control. En estos casos se trata de ranuras compatibles con AGP 1X, 2X y 4X (las ranuras compatibles con AGP 4X - 8X llevan siempre la pestaña de control). Es muy importante la posición de esta muesca, ya que determina los voltajes suministrados, impidiendo que se instalen tarjetas que no soportan algunos voltajes y podrían llegar a quemarse. Con la aparición del puerto PCIe en 2004, y sobre todo desde 2006, el puerto AGP cada vez está siendo más abandonado, siendo ya pocas las gráficas que se fabrican bajo este estándar. A la limitación de no permitir nada más que una ranura AGP en placa base se suma la de la imposibilidad (por diferencia de velocidades y bus) de usar en este puerto sistemas de memoria gráfica compartida, como es el caso de TurboCaché e HyperMemory. Ranuras PCIe:

Las ranuras PCIe (PCI-Express) nacen en 2004 como respuesta a la necesidad de un bus más rápido que los PCI o los AGP (para gráficas en este caso). Su empleo más conocido es precisamente éste, el de slot para tarjetas gráficas (en su variante PCIe x16), pero no es la única versión que hay de este puerto, que poco a poco se va 18

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imponiendo en el mercado, y que, sobre todo a partir de 2006, ha desbancado prácticamente al puerto AGP en tarjetas gráficas. Entre sus ventajas cuenta la de poder instalar dos tarjetas gráficas en paralelo (sistemas SLI o CrossFire) o la de poder utilizar memoria compartida (sistemas TurboCaché o HyperMemory), además de un mayor ancho de banda, mayor suministro de energía (hasta 150 watios). Este tipo de ranuras no debemos confundirlas con las PCIX, ya que mientras que éstas son una extensión del estándar PCI, las PCIe tienen un desarrollo totalmente diferente. El bus de este puerto está estructurado como enlaces punto a punto, full-duplex, trabajando en serie. En PCIe 1.1 (el más común en la actualidad) cada enlace transporta 250 MB/s en cada dirección. PCIE 2.0 dobla esta tasa y PCIE 3.0 la dobla de nuevo. Cada slot de expansión lleva 1, 2, 4, 8, 16 o 32 enlaces de datos entre la placa base y las tarjetas conectadas. El número de enlaces se escribe con una x de prefijo (x1 para un enlace simple y x16 para una tarjeta con dieciséis enlaces los tipos de ranuras PCIe que más se utilizan en la actualidad son los siguientes: -PCIe x1: 250MB/s. -PCIe x4: 1GB/s (250MB/s x 4) -PCIe x16: 4GB/s (250MB/s x 16) Como podemos ver, las ranuras PCIe utilizadas para tarjetas gráficas (las x16) duplican (en su estándar actual, el 1.1) la velocidad de transmisión de los actuales puertos AGP. Es precisamente este mayor ancho de banda y velocidad el que permite a las nuevas tarjetas gráficas PCIe utilizar memoria compartida, ya que la velocidad es la suficiente como para comunicarse con la RAM a una velocidad aceptable para este fin. Estas ranuras se diferencian también por su tamaño. En la imagen superior podemos ver (de arriba abajo) un puerto PCIe x4, un puerto PCIe x16, un puerto PCIe x1 y otro puerto PCIe x16. En la parte inferior se observa un puerto PCI, lo que nos puede servir de dato para comparar sus tamaños. Cada vez son más habituales las tarjetas que utilizan este tipo de ranuras, no sólo tarjetas gráficas, sino de otro tipo, como tarjetas WiFi, PCiCard, etc. 19

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Incluso, dado que cada vez se instalan menos ranuras PCI en las placas base, existen adaptadores PCIe x1 - PCI, que facilitan la colocación de tarjetas PCI (eso sí, de perfin bajo) en equipos con pocas ranuras de éste tipo disponibles Por último, en la imagen inferior podemos ver el tamaño de diferentes tipos de puertos, lo que también nos da una idea de la evolución de éstos.

5. Describir los bloques más importantes que componen un mainboard pentium. Traer esquemas.             

El Gabinete Fuente de Alimentación Main Board, Mother Board, Board o Tarjeta Principal El Microprocesador en las Computadoras La memoria RAM El disco duro Las unidades CD-R (Compact Disk Recordable) Tarjetas de video Tarjetas de sonido El módem. Sistema de sonidos El teclado El ratón o Mouse 20

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El monitor

El Gabinete Este componente es necesario en todo computador, es el que tiene incorporado dentro la mayoría de los componentes necesarios para el funcionamiento de este y que nunca especificamos a la hora de comprar un equipo. Si compramos un equipo de "marca" o compramos un equipo de una cadena de tiendas de informática, el gabinete o caja está servida, y raramente existe la opción de hacer algún cambio, excepto, en muy pocos casos, elegir entre un gabinete de sobremesa o una mini/semi-torre o una torre. Fuente de Alimentación Por supuesto una fuente AT para una placa AT y una fuente ATX para una placa ATX, aunque hay que tener en cuenta que muchas placas AT modernas tienen un conector adicional para fuente ATX, la caja debe traer distintas tapas para los conectores, entre ellas una para conectores de placa AT. Muchas personas identifican la fuente AT porque poseen dos conectores que van a la placa base y la ATX porque solo poseen un conector y el apagado de la placa base es automático MAIN BOARD, PRINCIPAL

MOTHER

BOARD,

BOARD

O

TARJETA

La Tarjeta Madre, también conocida como Tarjeta Principal, Mainboard, Motherboard, etc. es el principal y esencial componente de toda computadora, ya que allí donde se conectan los demás componentes y dispositivos del computador. La Tarjeta Madre contiene los componentes fundamentales de un sistema de computación. Esta placa contiene el microprocesador o chip, la memoria principal, la circuitería y el controlador y conector de bus. Además, se alojan los conectores de tarjetas de expansión (zócalos de expansión), que pueden ser de diversos tipos, como 21

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ISA, PCI, SCSI y AGP, entre otros. En ellos se pueden insertar tarjetas de expansión, como las de red, vídeo, audio u otras. Aunque no se les considere explícitamente elementos esenciales de una placa base, también es bastante habitual que en ella se alojen componentes adicionales como chips y conectores para entrada y salida de vídeo y de sonido, conectores USB, puertos COM, LPT y conectores PS/2 para ratón y teclado, entre los más importantes. El Microprocesador en las Computadoras Un sistema de computadora cuenta con una unidad que ejecuta instrucciones de programas. Esta unidad se comunica con otros dispositivos dentro de la computadora, y a menudo controla su operación. Debido al papel central de tal unidad se conoce como unidad central de procesamiento (microprocesador), o CPU (Central processing unit). Dentro de muchas computadoras, un dispositivo como una unidad de entrada, o uno de almacenamiento masivo, puede incorporar una unidad de procesamiento propia, sin embargo tal unidad de procesamiento, aunque es central para su propio subsistema, resulta claro que no es "central" para el sistema de computadora en su conjunto. Sin embargo, los principios del diseño y operación de una CPU son independientes de su posición en un sistema de computadora. Este trabajo estará dedicado a la organización del hardware que permite a una CPU realizar su función principal: traer instrucciones desde la memoria y ejecutarlas. El microprocesador se lo conoce también con el nombre de “CPU” aunque algunos le llaman así a la caja con todos sus componentes internos. La CPU no reconoce los números que maneja ya que sólo se trata de una máquina matemática, la razón por la cual nuestra computadora puede proveernos de un entorno cómodo para trabajar o jugar es que los programas y el hardware “entienden” esos números y pueden hacer que la CPU realice ciertas acciones llamadas instrucciones. 22

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La memoria RAM La memoria RAM ( Random Access Memory , Memoria de Acceso Aleatorio) es donde se guardan los datos que están utilizando en el momento y es temporal. Físicamente, los chips de memoria son de forma rectangular y suelen ir soldados en grupos a una placa con "pines" o contactos. La RAM a diferencia de otros tipos de memoria de almacenamiento, como los disquetes o los discos duros, es que la RAM es mucho más rápida, y se borra cuando se apaga el computador. Cuanta más memoria RAM se tenga instalada mejor. Actualmente lo recomendable es 128 MB o superior, aunque con 64 MB un equipo con windows 98 correría bien. La cantidad de memoria depende del tipo de aplicaciones que se ejecuten en el computador, por ejemplo si un equipo que será utilizado para editar video y sonido, necesita al menos 512 MB o más para poder realizar tareas complejas que implican el almacenamiento de datos de manera temporal. El disco duro El disco duro es el dispositivo en donde se almacena la información de manera permanente, pero puede ser borrada cuando sea necesario. Un disco duro se organiza en discos o platos similares al disco compacto (CD) pero de un material metálico, y en la superficie de cada una de sus dos caras existen pistas, como las líneas o surcos de un disco de vinilo, y las pistas se dividen en sectores como por ejemplo una porción de Pizza. El disco duro tiene una cabeza lectora en cada lado de cada plato, y esta cabeza es movida por un motor cuando busca los datos almacenados en algún lugar específico del disco. Los Cilindros son el parámetro de organización: el cilindro está formado por las pistas de cada cara de cada plato que están situadas unas justo encima de las otras, de modo que la cabeza 23

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no tiene que moverse para acceder a las diferentes pistas de un mismo cilindro. En cuanto a organización lógica, cuando hacemos formato lógico lo que hacemos es agrupar los sectores en unidades de asignación (CLUSTERS) que es donde se almacenan los datos de manera organizada. Cada unidad de asignación sólo puede ser ocupado por un archivo (nunca dos diferentes), pero un archivo puede ocupar más de una unidad de asignación. Cuando se buscan datos en el disco duro, la cabeza lee primero la tabla de asignación de archivos (FAT), que está situada al comienzo de la partición. La FAT le dice en qué pista, en qué sector y en que unidad de asignación están los datos, y la cabeza se dirige a ese punto a buscarlos. Las unidades CD-R (Compact Disk Recordable) Las unidades de CD son dispositivos que permiten leer o escribir información. Un disco compacto (CD) almacena la información en medio digital, mediante código binario, o sea unos y ceros. Esta información se representa como agujeros diminutos en el material especial. Los discos compactos son físicamente redondos, similares al tamaño de un plato pequeño con un agujero en el medio, en donde la unidad puede sostenerlo. La información se graba en un material metálico muy fino y protegido por una capa plástica.

Las unidades de CD se han convertido en un estándar en el almacenamiento de información masiva y portátil, ya sea para la industria de la música como de software y juegos de computadores. Las computadoras de hoy en día cuentan por lo general con una unidad de CD-ROM que como su nombre lo dice es CD de Solo Lectura ROM = Read Only Memory y solo se limitan a leer el contenido. Sin embargo la tecnología ha evolucionado de tal forma en que los CD pueden ser reutilizados, pero con unidades y discos compactos especiales para esto. Tarjetas de video 24

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La cantidad de imágenes que puede desplegar un monitor está definida tanto la tarjeta de video como por la resolución de colores de la pantalla. La tarjeta de video es un dispositivo que permite enviar la información de video que el monitor desplegará. Físicamente consiste en una placa de circuitos con chips para la memoria y otros necesarios para enviar la información al monitor. Esta se conecta a la tarjeta madre del computador a través de un conector, dependiendo de la tecnología actual. Durante la década de 1980, cuando la mayor parte de las PC ejecutaban DOS y no Windows, la pantalla desplegaba caracteres ASCII. Hacer esto requería poco poder de procesamiento porque sólo había 256 caracteres posibles y 2000 posiciones de texto en la pantalla. Las interfaces gráficas envían información al controlador de video sobre cada pixel en la pantalla. Con una resolución mínima de 640 x 480, hay que controlar 307 200 pixeles. La mayoría de los usuarios corren sus monitores con 256 colores, así que cada pixel requiere un Byte de información. Por tanto, la computadora debe enviar 307 200 Bytes al monitor para cada pantalla. Tarjetas de sonido La tarjeta de sonido convierte los sonidos digitales en corriente eléctrica que es enviada a las bocinas. El sonido se define como la presión del aire que varia a lo largo del tiempo. Para digitalizar el sonido, las ondas son convertidas en una corriente eléctrica medida miles de veces por segundo y registrada con un número. Cuando el sonido se reproduce, la tarjeta de sonido invierte este proceso: traduce la serie de número en corriente eléctrica que se envía a las bocinas. El imán se mueve hacia adelante hacia adelante y hacia a tras creando vibraciones. Con el software correcto usted puede hacer más que solo grabar y reproducir sonidos digitalizados. Las unidades incorporadas en algunos sistemas operativos, proporcionan un estudio de sonido en miniaruta, permitiendo ver la banda sonora y editarla. En la edición puede cortar bits de sonido, copiarlos, amplificar las 25

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partes que desea escuchar las fuerte, eliminar la estática y crear muchos efectos acústicos. DAC (Conversor Digital-Analógico / Analógico-Digital) El DAC transforma los datos digitales emitidos en datos analógicos para que los parlantes los “interprete”. y el ADC se encarga de hacer exactamente lo mismo que el DAC, pero al revés, como por ejemplo, cuando se graba desde una fuente externa (Ej.: Teclado MIDI), se debe transformar esos datos analógicos que llegan por el cable, en datos digitales que se puedan almacenar. El módem. El Módem (abreviatura de Modulador / Demodulador) se trata de un equipo, externo o interno (tarjeta módem), utilizado para la comunicación de computadoras a través de líneas analógicas de transmisión de voz y/o datos. El módem convierte las señales digitales del emisor en otras analógicas, susceptibles de ser enviadas por la línea de teléfono a la que deben estar conectados el emisor y el receptor. Cuando la señal llega a su destino, otro módem se encarga de reconstruir la señal digital primitiva, de cuyo proceso se encarga la computadora receptora. En el caso de que ambos puedan estar transmitiendo datos simultáneamente en ambas direcciones, emitiendo y recibiendo al mismo tiempo, se dice que operan en modo fullduplex; si sólo puede transmitir uno de ellos y el otro simplemente actúa de receptor, el modo de operación se denomina half-duplex. En la actualidad, cualquier módem es capaz de trabajar en modo full-duplex, con diversos estándares y velocidades de emisión y recepción de datos. El teclado El teclado es un componente al que se le da poca importancia, fundamentalmente en las computadoras clónicas (armadas). Aun así es un componente muy importante, ya que es el que permitirá nuestra relación con el PC, es más, junto con el mouse son los responsables de que podamos comunicarnos en forma fluida e inmediata con nuestra PC. 26

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El ratón o Mouse El ratón o mouse es un dispositivo que ayuda al usuario a navegar dentro de la interfaz gráfica del computador. Conectado a ésta por un cable, por lo general está acoplado de tal forma que se puede controlar el cursor en la pantalla, moviendo el ratón sobre una superficie plana en donde los ejes puedan rotar tanto a la derecha como a la izquierda. El monitor El monitor es un dispositivo periférico de salida y muy importante en la computadora, es la pantalla en la que se ve la información. Podemos encontrar básicamente dos tipos de monitores: uno es el CRT basado en un tubo de rayos catódicos como el de los televisores y el otro es el LCD, que es una pantalla plana de cristal líquido como la de las calculadoras, teléfonos celulares o agendas electrónicas. Los monitores son muy similares en cuanto a su forma física y posición de botones de control. 6. Describa los pines de todos los tipos de ranuras de slot que tenemos en los Mainboard más comunes.(Ejemplo: D1-D15, VCC, etc) 7. Enumere y explique Los puertos usados en una PC, sus tarjetas controladoras, los diferentes tipos de conectores usados, la configuración más común usada (IRQ, Dirección base, canal de DMA etc.). El puerto es el lugar donde se intercambian datos con otro dispositivo. Los microprocesadores disponen de puertos para enviar y recibir bits de datos. Estos puertos se utilizan generalmente como direcciones de memoria con dedicación exclusiva. Los sistemas completos de computadoras disponen de puertos para la conexión de dispositivos periféricos, como impresoras y aparato de módem. 

Los puertos serie (COM). Transmiten la información bit a bit. No son adecuados para transferir grandes cantidades de información. En ellos se conectan el módem. Un puerto serie o puerto serial es una interfaz de comunicaciones de datos digitales, frecuentemente 27

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utilizado por computadoras y periféricos, en donde la información es transmitida bit a bit enviando un solo bit a la vez, en contraste con el puerto paralelo que envía varios bits simultáneamente. La comparación entre la transmisión en serie y en paralelo se puede explicar con analogía con las carreteras. Una carretera tradicional de un sólo carril por sentido sería como la transmisión en serie y una autovía con varios carriles por sentido sería la transmisión en paralelo, siendo los coches los bits. Uno de los defectos de los puertos serie iníciales era su lentitud en comparación con los puertos paralelos -hablamos de 19.2 Kbits por segundo- sin embargo, con el paso del tiempo, están apareciendo multitud de puertos serie de alta velocidad que los hacen muy interesantes ya que utilizan las ventajas del menor cableado y solucionan el problema de la velocidad con un mayor apantallamiento y más barato usando la técnica del par trenzado. Por ello, el puerto RS-232 e incluso multitud de puertos paralelos están siendo reemplazados por nuevos puertos serie como el USB, el FireWire o el Serial ATA. 

Los puertos paralelo (LPT). Permiten una mayor velocidad en la transmisión de datos. Es la conexión típica de impresoras o escáneres. Un puerto paralelo es una interfaz entre una computadora y un periférico cuya principal característica es que los bits de datos viajan juntos enviando un paquete de byte a la vez. Es decir, se implementa un cable o una vía física para cada bit de datos formando un bus .Mediante el puerto paralelo podemos controlar también perifericos como focos, motores entre otros dispositivos, adecudos para automatización. El cable paralelo es el conector físico entre el puerto paralelo y el dispositivo periférico. En un puerto paralelo habrá una serie de bits de control en vías aparte que irá en ambos sentidos por caminos distintos. En contraposición al puerto paralelo está el puerto serie, que envía los datos bit a bit por el mismo hilo.

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Los puertos USB (Universal Serial Bus). En ellos se conectan, en general, dispositivos que necesitan una alta velocidad de transferencia de datos como, por ejemplo, un escáner o una cámara digital, aunque también existen impresoras con este tipo de conexión. 28

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El Universal Serial Bus (bus universal en serie) o Conductor Universal en Serie (CUS), abreviado comúnmente USB, es un puerto que sirve para conectar periféricos a una computadora. Fue creado en 1996 por siete empresas: IBM, Intel, Northern Telecom, Compaq, Microsoft, Digital Equipment Corporation y NEC. El estándar incluye la transmisión de energía eléctrica al dispositivo conectado. Algunos dispositivos requieren una potencia mínima, así que se pueden conectar varios sin necesitar fuentes de alimentación extra. La gran mayoría de los concentradores incluyen fuentes de alimentación que brindan energía a los dispositivos conectados a ellos, pero algunos dispositivos consumen tanta energía que necesitan su propia fuente de alimentación. Los concentradores con fuente de alimentación pueden proporcionarle corriente eléctrica a otros dispositivos sin quitarle corriente al resto de la conexión (dentro de ciertos límites). El diseño del USB tenía en mente eliminar la necesidad de adquirir tarjetas separadas para poner en los puertos bus ISA o PCI, y mejorar las capacidades plug-and-play permitiendo a esos dispositivos ser conectados o desconectados al sistema sin necesidad de reiniciar. Cuando se conecta un nuevo dispositivo, el servidor lo enumera y agrega el software necesario para que pueda funcionar. El USB puede conectar los periféricos como ratones, teclados, escáneres, cámaras digitales, teléfonos móviles, reproductores multimedia, impresoras, discos duros externos, tarjetas de sonido, sistemas de adquisición de datos y componentes de red. Para dispositivos multimedia como escáneres y cámaras digitales, el USB se ha convertido en el método estándar de conexión. Para impresoras, el USB ha crecido tanto en popularidad que ha desplazado a un segundo plano a los puertos paralelos porque el USB hace mucho más sencillo el poder agregar más de una impresora a una computadora personal. En el caso de los discos duros, es poco probable que el USB reemplace completamente a los buses (el ATA (IDE) y el SCSI), pues el USB tiene un rendimiento más lento que esos otros estándares. Sin embargo, el USB tiene una importante ventaja en su habilidad de poder instalar y desinstalar dispositivos sin tener que abrir el sistema, lo 29

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cual es útil para dispositivos de almacenamiento externo. Hoy en día, una gran parte de los fabricantes ofrece dispositivos USB portátiles que ofrecen un rendimiento casi indistinguible en comparación con los ATA (IDE). Por el contrario, el nuevo estándar Serial ATA permite tasas de transferencia de hasta aproximadamente 150/300 MB por segundo, y existe también la posibilidad de extracción en caliente e incluso una especificación para discos externos llamada eSATA. Adaptador USB a PS/2. 

Puertos FireWire: FireWire es una tecnología para la entrada/salida de datos en serie a alta velocidad y la conexión de dispositivos digitales como videocámaras o cámaras fotográficas digitales y ordenadores portátiles o computadores personales. FireWire es uno de los estándares de periféricos más rápidos que se han desarrollado, Algunas ventajas de Firewire: * Alcanzan una velocidad de 400 megabits por segundo. Soporta la conexión de hasta 63 dispositivos con cables de una longitud máxima de 425 cm. * No es necesario apagar un escáner o una unidad de CD antes de conectarlo o desconectar. * No requiere reiniciar la computadora. Los cables FireWire se conectan muy fácilmente: no requieren números de identificación de dispositivos, conmutadores DIP, tornillos, cierres de seguridad ni terminadores.

Un conector es un hardware utilizado para unir cables o para conectar un cable a un dispositivo, por ejemplo, para conectar un cable de módem a una computadora. La mayoría de los conectores pertenece a uno de los dos tipos existentes: Macho o Hembra. El Conector Macho se caracteriza por tener una o más clavijas expuestas; Los Conectores Hembra disponen de uno o más receptáculos diseñados para alojar las clavijas del conector macho. A continuación mencionaremos algunos ejemplos de conectores: 

Conectores de bus de datos: Son los conectores utilizados para facilitar la entrada y salida en serie y en paralelo. El número que aparece detrás de las iniciales DB, (acrónimo de Data Bus "Bus de Datos"), indica el 30

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número de líneas "cables" dentro del conector. Por ejemplo, un conector DB-9 acepta hasta nueve líneas separadas, cada una de las cuales puede conectarse a una clavija del conector. No todas las clavijas (en especial en los conectores grandes) tienen asignada una función, por lo que suelen no utilizarse. Los conectores de bus de datos más comunes son el DB-9, DB-15, DB-19, DB-25, DB-37 y DB-50.

Conectores de Bus de Datos DB - 9

Conectores de Bus de Datos DB – 25

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Conector DIN: Es un conector de clavijas de conexión múltiples, (DIN, acrónimo de Deutsche Industrie Norm). En los modelos Macintosh Plus, Macintosh SE y Macintosh II. Se utiliza un conector DIN de 8 clavijas (o pins) como conector de puerto serie. En los computadores personales de IBM anteriores al PS/2 se utilizaban conectores DIN de 5 clavijas para conectar los teclados a la unidad del sistema. En los modelos IBM PS/2 se utilizan conectores DW de 6 clavijas para conectar el teclado y el dispositivo señalador.

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Conectores NIC RJ45: Los conectores del NIC RJ45 de un sistema están diseñados para conectar un cable UTP (Unshielded Twisted Pair [par Trenzado sin Blindaje]) para red Ethernet equipado con enchufes convencionales compatibles con el estándar RJ45. Se coloca, presionando un extremo del cable UTP dentro del conector NIC hasta que el enchufe se asiente en su lugar. Luego se conecta el otro extremo del cable a una placa de pared con enchufe RJ45 o a un puerto RJ45 en un concentrador o central UTP, dependiendo de la configuración de su red. Restricciones para la conexión de cables para redes 10BASE - T y 100BASE - TX * Para redes 10BASE-T, utilice cables y conectores de Categoría 3 o mayor. * Para redes 100BASE-T, utilice cables y conectores de Categoría 5 ó mayor. * La longitud máxima del cable (de una estación de trabajo a un concentrador) es de 328 pies (100 metros [m]).

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* Para redes 10BASE-T, el número máximo concentradores conectados consecutivamente en segmento de la red es cuatro.

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de un

Conectores USB: Su sistema contiene dos conectores USB (Universal Serial Bus [Bus serie universal) para conectar dispositivos compatibles con el estándar USB. Los dispositivos USB suelen ser periféricos, tales como teclados, mouse, impresoras y altavoces para el sistema.

IRQ Una línea de solicitud de interrupción (IRQ) es una traza de línea grabada en el tablero circuito de la ranura de expansión al chip de controlador (PIC) programable de interrupciones mediante los cuales un dispositivo periférico puede notificar a la CPU. En la mayoría de los casos, cada dispositivo que debe utilizar su propia línea IRQ. IBM PC/AT de compatibles con diseño de arquitectura proporciona para una posibilidad de líneas 16 de IRQ (del 0 al 15), algunos de los cuales se reservan para dispositivos estándar como el teclado, unidades de disquete, el reloj del sistema y así sucesivamente. Puertos de comunicación (COM) 1 y 3 normalmente comparten una IRQ 4; puertos COM 2 y 4 compartan IRQ 3. Por lo tanto, existe un conflicto potencial 33

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si dispositivos están instalados en ambos puertos COM 1 y 3 o en los puertos COM 2 y 4. Líneas IRQ disponibles (para las tarjetas de sonido, adaptadores de red, escáneres, bus del mouse (ratón), adaptadores de vídeo, unidades de cinta, las interfaces de SCSI y así sucesivamente) suelen incluir IRQ 5, 9, 10, 11, 12, 13 y 15. Las ranuras de expansión de 8 bits proporcionan acceso a IRQ a 7. Las ranuras de 16 bits suelen proporcionan acceso a IRQ al 15. No todos los dispositivos permiten la selección de cualquier número IRQ. Consulte su documentación o el fabricante del dispositivo para información en el que puede utilizarse por un dispositivo determinado IRQ y seleccione una IRQ que no entran en conflicto con dispositivos instalados actualmente; o, cambiar IRQ de un dispositivo instalado a ningún otro para que esté disponible una IRQ para el nuevo dispositivo. Dirección de E/s de base Dirección de E/s base (puerto de E/s) es otro "Address" o la ruta de comunicación de sistema para periférico. La tabla de direcciones es 00H mediante FFFFH y debe no se debe confundir con UMA mencionado anteriormente. Intervalo de puerto de E/s de un dispositivo tiene una dirección base (por ejemplo, 300 o 320 o 3A0 etc.). Cada dirección de puerto abarca un abanico (8, 16 o incluso 32 bytes); por lo tanto, no existe una posibilidad de superposición y conflictos con dispositivos cuya dirección de inicio están cerca. Consulte la documentación del fabricante para intervalo de tamaño y las opciones de direcciones de inicio. Asegúrese de que cada ficha tiene uso exclusivo del rango ocupa. Canal DMA Canal de acceso a (DMA) de memoria directa es un medio de periféricos directamente tengan acceso a memoria RAM sin necesidad de los servicios de la CPU. Muchos dispositivos que mover grandes cantidades de datos (tarjetas de red, los paneles de sonido, los controladores de disco duro etc.) aprovechar esta característica para mejorar el rendimiento general del sistema y aumentar el rendimiento de datos dentro de determinadas aplicaciones. El canal DMA está designado por un solo número (de 0 a 7). No todos los dispositivos utilizarlo. Algunos pueden utilizar como una opción. Consulte la documentación del fabricante de la para obtener información acerca de cómo, cuándo y por qué utilizar esta opción. Asegúrese de que cada dispositivo tiene uso exclusivo de su canal. 34

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Nota: DMA conflictos son un poco menos probable que UMA y conflictos de direcciones de E/s de base. Dispositivos menos utilizarla; y, en el caso de una tarjeta de sonido por ejemplo, canal DMA de la tarjeta puede ser en utilizar sólo cuando se ejecuta la aplicación utilizando la tarjeta. 8. Describir la configuración PnP en computadoras y como son usadas. Cuando inicia el equipo, el sistema básico de entrada y salida (BIOS) comprueba (entre otras cosas) la configuración específica del sistema almacenada en el chip semiconductor complementario de óxido de metal (CMOS). Puede modificar esta configuración a medida que cambie el sistema. Para cambiar la configuración de CMOS, debe entrar en el programa de configuración de CMOS presionando una tecla concreta o una combinación de teclas durante la secuencia de inicio inicial. Por ejemplo, presione SUPR o CTRL+ALT+ESC durante el inicio. (La combinación de teclas concreta que debe presionar se indica normalmente durante el inicio como "Presione para entrar en el programa de configuración".) Después de haber entrado en el programa de configuración aparecen ventanas que muestran varias opciones y configuraciones. Algunas de estas opciones son estándar, mientras que otras son específicas del fabricante del BIOS. Una de las configuraciones de CMOS es la opción PNP OS. Esta configuración indica al BIOS cuántos dispositivos debe configurar en el inicio. La tabla de la sección "Más información" muestra el efecto de esta opción sobre la configuración de los dispositivos de la placa base. El intento original de diseñar esta opción era ofrecer a las versiones 95 y 98 de Microsoft Windows más libertad para ajustar las configuraciones de hardware. De forma predeterminada, estos sistemas operativos nunca moverían un dispositivo configurado en el inicio por miedo a estropear un controlador de DOS. Las versiones posteriores de Windows suelen dejar también el hardware configurado por el BIOS tal y como está, incluso aunque el BIOS ponga el hardware en una configuración poco óptima. Esto se debe a que al mover dicho hardware se exponen con frecuencia errores latentes en el BIOS. 35

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PNP OS Configurada en Sí El BIOS sólo configura los dispositivos críticos (por ejemplo, vídeo, disco duro y teclado). NOTA: en este modo, ni el BIOS ni Windows configura los dispositivos de la placa base en el inicio. Por tanto, para estos equipos anteriores, debe configurar PNP OS en No. PNP OS Configurada en No El BIOS configura los dispositivos críticos y todos los dispositivos de la placa base bajo el supuesto de que Windows no puede hacerlo.

9. Describa los jumpers o configuraciones que debemos realizar en una Mainboard. Como son multiplicador, clock, y Alimentación. Motherboard viejos: En el motherboard existe una serie de switches, (pequeños interruptores) y Jumpers (puentecitos metálicos que se pueden sacar y poner). En la mayoría de los casos, no es necesario meterse con los jumpers éstos ya vienen configurados por el fabricante. Los switches de opciones son otra historia; estos le dicen al motherboard que tipo de accesorios tiene conectados al mismo, y cuanta memoria tiene instalada. Los switches están localizados en un pequeño banco, denominado DIP (por Dual InLine Package). El conjunto de switches DIP tiene ocho pequeños controles en un algunos motherboards. Se pueden mover con la punta de una lapicera o cualquier otro instrumento de punta. Los dos valores que determinan la velocidad del procesador se encuentran en la placa base. El método utilizado para cambiarlos depende del modelo de placa base en cuestión. Hay varias formas: Mediante jumpers o microdips Los jumpers son unas pequeñas patillas metálicas que salen perpendicularmente de la placa base. Si llevan encima una tapa es que están en posición "on" o "close" (circuito cerrado) y si no, están en "off" u "open" (circuito abierto). Los microdips tienen la misma función que los jumpers pero bajo otra forma. Es como una cajita con pequeñas patillas que pueden tener las dos posiciones mencionadas anteriormente. 36

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Tanto los jumpers como los microdips actúan como interruptores que sirven para cambiar la configuración de la placa base y lógicamente están colocados en ella, por lo que para cambiar su posición hay que abrir el ordenador. Ambos tienen dos posiciones: "on" y "off" o "close" y "open". Una vez tenemos asignada la nueva velocidad del bus de la placa base mediante los jumpers, modificaremos el multiplicador de la CPU. La configuración del multiplicador de la CPU se hace de la misma forma que la de la velocidad del bus de la placa base.

Configuracion del microprocesador (Jumpers J8F2 & J1N1) Este puente establece la velocidad del reloj interno de la CPU o bien a 3 / 2 (OFF) o 2x (ON) la velocidad de reloj de CPU externa. CPU Clock J8F2 Multiplier

J1N

1.5x

1-2

4-5

2.0x

2-3

4-5

2.5x

2-3

5-6

3.0x

1-2

5-6

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Motherboards actuales: En los motherboards actuales la configuración no está dada por los switches, sino por un pequeño programa de setup. Este programa está disponible en discos de utilidades embalados junto con la maquina o insertos dentro del sistema y siempre disponibles. Este programa de setup es accedido por muchos motherboards presionando la tecla Delete mientras la maquina esta booteando (recién arrancada). Los cambios que usted realiza en el programa de setup son almacenados en un tipo especial de memoria denominado CMOS (los circuitos integrados CMOS con conocidos por su poco consumo de energía). El contenido de esta memoria no se pierde al apagar la maquina gracias a una pequeña batería conectada al motherboard. Aunque se usa el programa de setup, también hay una serie de switches para setear las opciones, muchos motherboards tienen al menos dos o tres conjuntos del tipo de chips RAM y ROM que se tengan instalados. Mediante BIOS Últimamente existen muchas placas base cuyas velocidades se pueden configurar mediante la Bios, por lo que no es necesario abrir el ordenador para cambiar la velocidad, aunque debemos tener en cuenta que el hecho de que estos parámetros sean más accesibles desde la bios que a través e los jumpers, no implica que experimentar múltiples combinaciones sea menos perjudicial. Generalmente esta opción se encuentra en el apartado Chipset Features. Pasos a seguir para ajustar las frecuencias mediante la BIOS: a) Encender o reiniciar el ordenador y durante la fase de comprobación de memoria, detección de discos duros y CPU pulsaremos la tecla DEL cuando aparezca en la parte inferior izquierda el mensaje "Press DEL to enter SETUP”. b) Dentro de la pantalla azul del Setup del ordenador (Bios) nos moveremos sobre la opción Bios Features Setup, CPU Soft Menu o similar y pulsaremos Enter. c) Modificaremos la opción CPU Host Bus Frequency, Ext. Clock (PCI) o similar con AvPág hasta buscar la velocidad del bus de la placa base deseada (por ejemplo 112Mhz 38

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para procesadores cuyo bus trabaje normalmente a 100Mhz). d) En el apartado CPU Core: Bus Freq.Múltiple, Multiplier factor o similar modificaremos el valor del multiplicador de la CPU (que puede variar desde los 2.0x hasta los 8). e) Saldremos de la Bios guardando los cambio, para lo que pulsaremos la tecla de función F10 y respondiendo al mensaje SAVE to CMOS and EXIT (Y/N)? con Y.

10. Como es realizado el conexionado de los FDD, HDD, LPT1, COM1, COM2, Fuentes (TIPOS), Monitor (TIPOS), etc. ¿Qué señales tenemos en sus terminales? Conexiones:  FDD: se le adapta un flat de comunicación con la placa madre, el cual debe ser conectado teniendo en cuenta la posición de los pines. El flat es de 34 terminales y se transmiten datos tanto de entrada como de salida y de control.  HDD: se le adapta un flat de comunicación con la placa madre a través del puerto IDE (por lo general son dos IDE1 e IDE2) el cual debe ser conectado teniendo en cuenta la posición de los pines. El flat es de 40 terminales y se transmiten datos tanto de entrada como de salida y de control. Asegurándose que que el pin 1 corresponda con el pin 1 de la placa en el slot IDE.  LPT1: es un DB25 hembra que por lo general viene incorporado en la placa madre (esto en pacas actuales, ya desde las pentium 1)consta de 25 pines los cuales se conectan a través de un cable paralelo a una impresora (también puede ser un scanner, un decodificador de barras, o dispositivos que utilicen ese puerto) también conocido como puerto paralelo. Aquí tenemos señales de datos, direccionamiento y control.  COM1 y COM2: llamados también puertos seriales, van incorporados en la placa madre, a través de conectores DB9 macho, con 9 pines de conexión, en los cuales podemos transmitir y recepción datos, direcciones y control. Tipos de Fuentes: Dos tipos que existen actualmente. Las dos fuentes que podremos encontrarnos cuando abramos un ordenador pueden ser: AT o ATX 39

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Las fuentes de alimentación AT, fueron usadas hasta que apareció el Pentium MMX, es en ese momento cuando ya se empezarían a utilizar fuentes de alimentación ATX. Las características de las fuentes AT, son que sus conectores a placa base varían de los utilizados en las fuentes ATX, y por otra parte, quizás bastante más peligroso, es que la fuente se activa a través de un interruptor, y en ese interruptor hay un voltaje de 220v, con el riesgo que supondría manipular el PC. También destacar que comparadas tecnológicamente con las fuentes ATX, las AT son un tanto rudimentarias electrónicamente hablando. En ATX, es un poco distinto, ya que se moderniza el circuito de la fuente, y siempre está activa, aunque el ordenador no esté funcionando, la fuente siempre está alimentada con una tensión pequeña para mantenerla en espera. Una de las ventajas es que las fuentes ATX no disponen de un interruptor que enciende/apaga la fuente, si no que se trata de un pulsador conectado a la placa base, y esta se encarga de encender la fuente, esto conlleva pues el poder realizar conexiones/desconexiones por software. Existe una tabla, para clasificar las fuentes según su potencia y caja. Sobremesa AT => 150-200 W Semitorre => 200-300 W Torre => 230-250 W Slim => 75-100 W Sobremesa ATX => 200-250 W No obstante, comentar, que estos datos son muy variables, y únicamente son orientativos, ya que varía según el número de dispositivos conectados al PC. Tipos de monitores Monitores CRT El monitor está basado en un elemento CRT (Tubo de rayos catódicos), los actuales monitores, controlados por un microprocesador para almacenar muy diferentes formatos, así 40

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como corregir las eventuales distorsiones, y con capacidad de presentar hasta 1600x1200 puntos en pantalla. Los monitores CRT emplean tubos cortos, pero con la particularidad de disponer de una pantalla completamente plana. Monitores color: Las pantallas de estos monitores están formadas internamente por tres capas de material de fósforo, una por cada color básico (rojo, verde y azul). También consta de tres cañones de electrones, e igual que las capas de fósforo hay una por cada color. Para formar un color en pantalla que no sea ninguno de los colores básicos, se combina las intensidades de los haces de electrones de los tres colores básicos. Monitores monocromáticos: Muestra por pantalla u solo color: negro sobre blanco o ámbar, o verde sobre negro. Uno de estos monitores con una resolución equivalente a la de un monitor a color, si es de buena calidad, generalmente es más nítido y legible. LCD – (Liquid Cristal Display) La tecnología LCD es, hoy en día, una de las más pujantes y que más rápidamente evoluciona mejorándose continuamente. Aunque la tecnología que los cristales líquidos es relativamente reciente, parte de las curiosas propiedades de los cristales líquidos ya fueron observados en 1888 cuando se experimentaba con una sustancia similar al colesterol, esta sustancia permanecía turbia a temperatura ambiente y se aclaraba según se calentaba; al enfriarse mas y mas azulado se tornaba de color hasta solidificarse y volverse opaca. Este efecto paso desapercibido hasta que la compañía RCA aprovecho sus propiedades para crear el primer prototipo de visualizador LCD. A partir de ese momento el desarrollo y aplicación de estos dispositivos ha sido y es espectacular. Funcionamiento El fenómeno LCD está basado en la existencia de algunas sustancias que se encuentran en estado solidó y liquido simultáneamente, con lo que las moléculas que las forman tienen una capacidad de movimiento elevado, como en los 41

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líquidos, presentando además una tendencia a ordenarse en el espacio de una forma similar a los cuerpos sólidos cristalinos. El display o visualizador LCD está formado por una capa muy delgada d cristal liquido, del orden de 20 micras encerrada entre dos superficies planas de vidrio sobre las que están aplicados unos vidrios polarizados ópticos que solo permiten la transmisión de la luz según el plano horizontal y vertical. El nombre cristal liquido es si mismo contradictorio, normalmente entendemos a los cristales como algo sólido y todo lo contrario para un liquido, aunque ambos puedan ser transparentes a la luz. Pues bien y por extraño que parezca, existen sustancias que tienen ambas características. Monitores de plasma Se basan en el principio de que haciendo pasar un alto voltaje por un gas a baja presión se genera luz. Estas pantallas usan fósforo como los CRT pero son emisivas como las LCD y frente a estas consiguen una gran mejora del color y un estupendo ángulo de visión. Estas pantallas son como fluorescentes, y cada píxel es como una pequeña bombilla de color, el problema de esta tecnología es la duración y el tamaño de los píxeles, por lo que su implantación más común es en grandes pantallas de TV. Están conformadas por miles y miles de píxeles que conforman la imagen, y cada píxel está constituido por tres subpixeles, uno con fósforo rojo otro con verde y el último con azul, cada uno de estos subpixeles tienen un receptáculo de gas (una combinación de xenón, neón y otro gases). Un par de electrodos en cada subpixel ioniza al gas volviéndolo plasma, generando luz ultravioleta que excita al fósforo que a su vez emite luz que en su conjunto forma una imagen. Es por esta razón que se necesitaron 70 años para conseguir una nueva tecnología que pudiese conseguir mejores resultados que los CRT’s o cinescopios. 11. Describir memorias.

como

es

realizado

el

refresco

de

A los chips de RAM se les denomina “dinámicos” porque los contenidos de memoria deben refrescarse continuamente. Esto 42

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significa que estos chips están sometidos a un ciclo de refresco constante. Esto sucede simplemente por la naturaleza de estos componentes, porque el elemento real de almacenamiento es solamente un condensador, que puede estar cargado o descargado. Sin embargo, uno de estos condensadores pierde su carga después de un corto periodo de tiempo. Para conservar la información almacenada en el chip derante mas del tiempo establecido, es necesario leer el estado de los condensadores del chip antes de que se pierda su carga y seguiamente recargarlos. Esto es el mencionado CICLO DE REFRESCO. Formas de refresco de la memoria Hidden Refresh: Permite que los ciclos de refresco de la memoria RAM se realicen en los bancos de memoria que no están siendo accedidos en ese justo momento por la CPU en lugar de refrescar todas las posiciones a la vez (tanto las que son accedidas como las que no). Obviamente al final todas son refrescadas ya que es imprescindible hacer esto ya que estamos trabajando con RAM dinámica y si no los datos se perderían. La única diferencia es que, con esta opción, las posiciones de memoria que están siendo accedidas por la CPU se refrescan un poco más tarde. Normalmente el refresco de la DRAM se hace a través de una interrupción (una patilla especial a la que no podemos acceder) cada 15 ms. La solicitud de interrupción la hace un reloj que está especialmente dedicado a esa tarea. El refresco dura entre 2 y 4 ms. Como para refrescar la memoria no es necesario usar el registro CAS (Column Address Strobe), algunas RAM permiten esta característica. Otras no. Es cuestión de probar. Se recomienda activarlo. Existen tres mecanismos de refrescos de memoria : Cycle Steal: Ocupa un ciclo fijo de la CPU en realizar el refresco. Siempre el mismo. Cycle Stretch: Hace esperar un ciclo a la CPU para realizar el refresco. Hidden Cycle: Es capaz de refrescar la memoria sin interrumpir al micro. Cuando la posición de memoria a refrescar (la fila completa) está siendo accedida por la CPU demora un poco el refresco. Su funcionamiento está unido a las señales DTACK (Data acknowledge) y ALE (Address Latch Enable), que están relacionadas con el acceso a memoria. Esta es la mejor opción. Slow Refresh: Hace que el refresco de la RAM se haga menos veces de lo habitual (alrededor de cuatro veces menos). Esto 43

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aumenta las prestaciones, pero sólo funciona en DRAM que soporte tasas bajas de refresco. Muy útil en los portátiles ya que ahorra energía de las baterías. Se recomienda habilitar esta característica, si funciona. Concurrent Refresh: Tanto el procesador como el hardware de refresco acceden a la memoria a la vez. Si desactivamos esta característica el micro deberá esperar hasta que el hardware de refresco de memoria haga su trabajo. Se recomienda activar esta característica. Burst Refresh: Realiza varios ciclos de refresco a la vez. Incrementa las prestaciones del sistema. DRAM Burst at 4 Refresh: Realiza cuatro ciclos de refresco a la vez. Incrementa las prestaciones del sistema. Hi-speed Refresh: El refresco se hace a alta frecuencia. Solo es soportado por algunos tipos de memoria. Si no funciona habilita Slow Refresh en su lugar. Staggered Refresh: El refresco es realizado en los bancos de memoria de forma secuencial. Esto hace que se consuma menos energía y evita interferencias con la CPU. Slow Memory Refresh Divider: El ciclo de refresco AT ocurre normalmente cada 16 ns. Si el sistema te permite aumentar el valor hasta, por ejemplo, 64 ns las prestaciones del sistema aumentarán. Decoupled Refresh Option: Al activarse, permite que el bus ISA y la RAM se refresquen de forma independiente, ya que el bus ISA es más lento. De esta forma evitamos retrasar la CPU. El problema es que algunas tarjetas (sobre todo las de vídeo) necesitan tener control de la CPU durante el primer ciclo de refresco del BUS. Deshabilita esta opción si ves caracteres aleatorios o nieve en los modos de alta resolución (es posible que también sea necesario quitar el Shadow de la memoria de vídeo aunque pierdas un poco de velocidad). Ocurre muy a menudo con tarjetas gráficas S3 801 (como la SPEA V7 Mirage) funcionando conjuntamente con controladoras SCSI ADAPTEC con ROM extendida para el manejo de unidades de más de 1 Gb. Refresh Value: Mientras más bajo sea el valor, mejor. (Siempre que el ordenador funcione, se entiende). 44

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Refresh RAS Active Time: Es la cantidad de tiempo que es necesario mantener el valor de la fila en el registro RAS durante el refresco. Mientras más bajo sea el valor, más rápido será el refresco. 12. Como es realizado la configuración de los diferentes controladores y puertos en el Setup del BIOS de la PC. Encendido y configuración del SETUP. Vuelva a conectar el cable de la red eléctrica, teclado y monitor, y encienda el ordenador. Lo primero es entrar en la utilidad de configuración de la BIOS: el SETUP. Para ello, generalmente, durante el arranque, se muestra en la pantalla el mensaje PRESS (DEL) TO ENTER SETUP, ó algo así. Presione la tecla “Suprimir” y entrará en este programa. Su apariencia es la de un menú en la que puede verse (depende de la BIOS que utilice), algo así: STANDARD CMOS SETUP - INTEGRATED PERIPHERALS BIOS FEATURES SETUP - PASSWORD SETTING CHIPSET FEATURES SETUP - IDE HDD AUTO DETECTION POWER MANAGEMENT SETUP - SAVE & EXIT SETUP PNP/PCI CONFIGURATION - EXIT WITHOUT SAVING LOAD SETUP DEFAULT Las placas suelen suministrarse con una configuración por defecto que suele ser válida excepto algunos detalles. Explicaré solo los puntos más importantes, ya que esto varía mucho según la placa que utilice, además, el estudio profundo del SETUP implica el conocimiento total de la arquitectura de placas y micros, cosa que no es objetivo de este manual. Para las opciones no descritas, debemos utilizar la configuración por defecto, que puede cargarse con la opción “LOAD SETUP DEFAULT”. Consulte el manual de la placa para más detalles. STANDARD CMOS SETUP En primer lugar, entraremos en la opción STANDARD CMOS SETUP, y especificaremos la hora y fecha del sistema, las disqueteras instaladas y el disco duro. Esto último puede hacerse de dos formas: La primera es utilizar la auto detección cada vez que arranca el ordenador, para lo cual elegiremos la opción AUTO del dato TYPE en la línea del dispositivo en cuestión (Primary Master, Primary Slave, Secondary Master ó Secondary Slave). En el dato MODE, será elegida la opción 45

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AUTO también. Esto hará que el ordenador detecte automáticamente el/los disco/s duro/s que tiene instalados cada vez que arranca (muy útil para ordenadores equipados con disco duro extraible). La otra forma, es usar la autodetección ahora, y registrar los parámetros del disco duro de forma permanente, para ello, debe seleccionar el tipo “USER”, abandonar esta pantalla e ir a la opción IDE HDD AUTO DETECTION del menú principal. Aquí el ordenador intentará detectar uno tras otro los dispositivos conectados a la controladora IDE, pidiendo conformación por cada uno que detecte. Aparecerán dos ó tres tipos posibles, responda “Y” para elegir el que la BIOS considera correcto (generalmente lo es). Los canales IDE que no tengan dispositivos conectados, mostrarán algo como “Not Detected”. Continúe ó salga pulsando la tecla escape, si no hay más dispositivos que detectar. Ahora vuelva a la primera opción del SETUP, y compruebe que los parámetros aparecen en la línea del dispositivo en cuestión. Por supuesto, puede introducir usted manualmente los parámetros del disco duro que figuran en su etiqueta. Hay 46 ó 47 tipos predefinidos de discos duros, pero son tipos antiguos, los discos duros actuales no figuran entre estos predefinidos. Esto es todo para esta opción. BIOS FEATURES SETUP Vaya a la segunda: BIOS FEATURES SETUP, y escoja las siguientes opciones: CPU Internal Cache: Enabled External Cache: Enabled Boot sequence: A,C Hemos especificado que queremos usar las cachés interna y externa (no usarlas disminuye considerablemente la velocidad), y que queremos arrancar desde la disquetera, si es que hay un disquete en ella, y si no lo hubiera, arrancar desde el disco duro. CHIPSET FEATURES SETUP Asegúrese de que las opciones que hacen referencia a la memoria son correctas, es decir, si está activada el manejo de RAM EDO ó no, y el tiempo de acceso de los módulos (RAM TIMING). Para lo demás conserve las opciones por defecto. POWER MANAGEMENT SETUP Puede activar desde aquí la opción de ahorro de energía con todo detalle. Por defecto está desactivada (DISABLED). PNP/PCI CONFIGURATION 46

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Esta opción permite especificar el método de trabajo de los buses ISA y PCI, así como el modo PLUG AND PLAY. Conserve los valores que presenta ó cargue los valores por defecto. LOAD SETUP DEFAULT Carga los valores por defecto para todas las opciones del SETUP. Hay una tabla que tiene estos valores, y que son los recomendados para un óptimo funcionamiento. Si duda de la configuración que ha elegido, cargue estos valores y asegúrese de nuevo de que el disco duro está bien seleccionado. INTEGRATED PERIPHERALS SETUP Establece las opciones de la controladora IO y la IDE. Ponga “Enabled” en el apartado IDE HDD Block Mode, esto da la posibilidad de acelerar el acceso al disco duro. El modo PIO de la controladora IDE debe estar en AUTO. Habilite “Enabled” el control del IDE primario y del secundario, así como el controlador de la disquetera “FDD” y los puertos serie y paralelo. El control del puerto USB puede dejarlo desactivado si no lo está utilizando. PASSWORD SETTING Si quiere impedir el acceso de otras personas, establezca una clave de acceso, pero no la olvide. Si no la recuerda tendrá que descargar la memoria CMOS mediante un jumper que tiene la placa base. IDE HDD AUTO DETECTION Ya se explicó antes. Averigua los parámetros del disco duro de forma automática. SAVE & EXIT SETUP Sale del SETUP guardando los cambios. EXIT WITHOUT SAVING Sale sin guardar los cambios. Empezando a funcionar. De la misma forma que en la primera prueba, el ordenador debe funcionar adecuadamente si es que todo ha sido instalado bien, pero antes de probarlo a fondo necesitamos hacer algo más: preparar el disco duro. Sobre la preparación del disco duro en caso de que estemos ante un ordenador antiguo, se habló antes, pero ¿cómo se preparan los actuales? 47

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De nuevo el disco duro. Como se dijo antes, el disco duro nos llega con un formato que no es el correcto, así que hay que darle otro. En un disco duro, se pueden hacer “particiones”, que son secciones individuales y aisladas como si fueran discos distintos. Antes de formatear hay que crear una partición, asunto para el que en MS-DOS, existe una utilidad llamada FDISK. La partición del disco que queremos preparar, tendrá que ser borrada, para después crear una nueva usando TODO el espacio disponible en el disco. Esto puede hacerse mediante un disquete de arranque, que contenga el programa FDISK. Hay que arrancar desde ese disquete, llamar a FDISK, borrar la partición actual y crear una nueva usando todo el espacio disponible. Después volvemos a arrancar el ordenador desde el disquete (que debe contener también la utilidad FORMAT), y formateamos el disco duro con el modificador /s, que indica que se pasen los archivos de arranque de MS-DOS al terminar el formato. Nota: Al comenzar el formateo, el ordenador muestra un mensaje como “Formateando la unidad C a NNNN Mb”. Esta cifra se suele presentar algo inferior a la capacidad real del disco, pero no se alarme, es corriente. Otra cosa seria que el mensaje indique que se está dando formato a 520 Mb cuando el disco es de 1.6 Gb. Esto no sería normal, y obedecería a una incorrecta creación de la partición ó a parámetros incorrectos. Una vez terminado el formateo, saque el disquete y arranque ahora desde el disco duro. Todo debe funcionar correctamente, y el ordenador estará listo para instalar el software. Ordenador terminado. El ordenador está listo, ó al menos eso parece. Para estar seguro, haga algo con el, cree un directorio, lea un disquete, copie algunos archivos. La mejor prueba que puede hacerse es ir instalando el software, de forma que a la vez que va completando la instalación, puede ir verificando el funcionamiento. No sé de por satisfecho hasta que haya probado bien el equipo, a veces los fallos surgen mas tarde. 13. Describir y reconocer los pines de los microprocesadores para cada una de las tecnologías (XT (8088), 80286, 80386, 80486, 80586, PENTIUM ETC). Terminales del 80386 DX Este microprocesador está encapsulado en el formato DIP (Dual Inline Package) de 40 patas (veinte de cada lado). La distancia entre las patas es de 0,1 pulgadas (2,54 milímetros), mientras 48

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que la distancia entre patas enfrentadas es de 0,6 pulgadas (15,32 milímetros). Nótese en el gráfico el semicírculo que identifica la posición de la pata 1. Esto sirve para no insertar el chip al revés en el circuito impreso. El 8086/8088 puede conectarse al circuito de dos formas distintas: el modo máximo y el modo mínimo. El modo queda determinado al poner un determinado terminal (llamado MN/MX) a tierra o a la tensión de alimentación. El 8086/8088 debe estar en modo máximo si se desea trabajar en colaboración con el Procesador de Datos Numérico 8087 y/o el Procesador de Entrada/Salida 8089 (de aquí se desprende que en la IBM PC el 8088 está en modo máximo). En este modo el 8086/8088 depende de otros chips adicionales como el Controlador de Bus 8288 para generar el conjunto completo de señales del bus de control. El modo mínimo permite al 8086/8088 trabajar de una forma más autónoma (para circuitos más sencillos) en una manera casi idéntica al microprocesador 8085. Los 40 pines del 8088 en modo mínimo tienen las siguientes funciones: 1. GND (Masa) 2. A14 (Bus de direcciones) 3. A13 (Bus de direcciones) 4. A12 (Bus de direcciones) 5. A11 (Bus de direcciones) 6. A10 (Bus de direcciones) 7. A9 (Bus de direcciones) 8. A8 (Bus de direcciones) 9. AD7 (Bus de direcciones y datos) 10. AD6 (Bus de direcciones y datos) 11. AD5 (Bus de direcciones y datos) 12. AD4 (Bus de direcciones y datos) 13. AD3 (Bus de direcciones y datos) 14. AD2 (Bus de direcciones y datos) 15. AD1 (Bus de direcciones y datos) 16. AD0 (Bus de direcciones y datos) 17. NMI (Entrada de interrupción no enmascarable) 18. INTR (Entrada de interrupción enmascarable) 19. CLK (Entrada de reloj generada por el 8284) 20. GND (Masa) 21. RESET (Para inicializar el 8088) 22. READY (Para sincronizar periféricos y memorias lentas) 23. /TEST 49

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24. /INTA (El 8088 indica que reconoció la interrupción) 25. ALE (Cuando está uno indica que salen direcciones por AD, en caso contrario, es el bus de datos) 26. /DEN (Data enable: cuando vale cero debe habilitar los transceptores 8286 y 8287 (se conecta al pin de "output enable"), esto sirve para que no se mezclen los datos y las direcciones). 27. DT/R (Data transmit/receive: se conecta al pin de dirección de los chips recién indicados). 28. IO/M (Si vale 1: operaciones con ports, si vale 0: operaciones con la memoria) 29. /WR (Cuando vale cero hay una escritura) 30. HLDA (Hold Acknowledge: el 8088 reconoce el HOLD) 31. HOLD (Indica que otro integrado quiere adueñarse del control de los buses, generalmente se usa para DMA o acceso directo a memoria). 32. /RD (Cuando vale cero hay una lectura) 33. MN/MX (Cuando esta entrada está en estado alto, el 8088 está en modo mínimo, en caso contrario está en modo máximo) 34. /SSO (Junto con IO/M y DT/R esta salida sirve para determinar estados del 8088) 35. A19/S6 (Bus de direcciones/bit de estado) 36. A18/S5 (Bus de direcciones/bit de estado) 37. A17/S4 (Bus de direcciones/bit de estado) 38. A16/S3 (Bus de direcciones/bit de estado) 39. A15 (Bus de direcciones) 40. Vcc (+5V) Terminales del 80386 DX El 80386 DX está encapsulado en el Array) de 132 terminales. La distancia de 0,1 pulgadas (2,54 milímetros). Los mediante una letra y un número, como siguiente gráfico:

formato PGA (Pin Grid entre los terminales es terminales se nombran se puede apreciar en el

En este caso el 80386 se ve desde la cara donde asoman los terminales (desde "abajo"). Nótese que al lado del pin A1 la diagonal que hace el borde es más pronunciada que en las otras tres esquinas. Esto sirve para la identificación mecánica del circuito integrado. La cápsula tiene forma cuadrada de 1,45 pulgadas (36,802 milímetros) de lado. En los terminales C3, 50

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C12, M3 y M12 hay una saliente en los costados para que no se ingrese el circuito integrado hasta el fondo del zócalo. La distribución de los terminales según grupos funcionales es la siguiente (nota: si una señal tiene # al final indica que se activa cuando está en estado bajo): Alimentación El 80386 está implementado mediante la tecnología CHMOS III y tiene requerimientos modestos de potencia. Sin embargo, su alta frecuencia de operación y 72 buffers de salida (dirección, datos, control y HLDA) puede causar picos de potencia cuando los distintos buffers cambian de nivel (conmutan) simultáneamente. Para una distribución limpia de potencia, existen 20 terminales de Vcc (positivo) y 21 de Vss (referencia) que alimentan a las diferentes unidades funcionales del 80386. Los terminales de Vcc son: A1, A5, A7, A10, A14, C5, C12, D12, G2, G3, G12, G14, L12, M3, M7, M13, N4, N7, P2 y P8. Los terminales de Vss son: A2, A6, A9, B1, B5, B11, B14, C11, F2, F3, F14, J2, J3, J12, J13, M4, M8, M10, N3, P6, P14. Las conexiones de potencia y masa se deben realizar a todos los terminales externos mencionados más arriba. En el circuito impreso, todos los terminales de Vcc deben conectarse a un plano de Vcc, mientras que los terminales de Vss deben ir al plano de GND. Debe haber buenos capacitores de desacople cerca del 80386. El 80386 controlando los buses de datos y dirección puede causar picos de potencia, particularmente cuando se manejan grandes cargas capacitivas. Se recomiendan capacitores e interconexiones de baja inductancia para un mejor rendimiento eléctrico. La inductancia se puede reducir acortando las pistas del circuito impreso entre el 80386 y los capacitores de desacople tanto como sea posible. Señal de reloj La señal clock CLK2 provee la temporización para el 80386. Se divide por dos internamente para generar el reloj interno del microprocesador que se utiliza para la ejecución de las instrucciones. El reloj interno posee dos fases: "fase uno" y "fase dos". Cada período de CLK2 es una fase del reloj interno. Si se desea, la fase del reloj interno se puede sincronizar a una fase conocida aplicando la señal de RESET con los tiempos que se indican en el manual del circuito integrado. El terminal correspondiente es el F12. Bus de datos 51

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Bus de datos (D0 - D31): Estas señales bidireccionales proveen el camino de los datos de propósito general entre el 80386 y los otros dispositivos. Las entradas y salidas del bus de datos indican "1" cuando están en estado alto (lógica positiva). El bus de datos puede transferir datos en buses de 32 ó 16 bits utilizando una característica especial de este chip controlada por la entrada BS16#. Durante cualquier operación de escritura y durante los ciclos de halt (parada) y shutdown (apagado), el 80386 siempre maneja las 32 señales del bus de datos aunque el tamaño del bus (según las entrada BS16#) sea de 16 bits. Los terminales son los siguientes: ¦ x ¦ 0¦ 1¦ 2¦ 3¦ 4¦ 5¦ 6¦ 7¦ 8¦ 9¦ +-----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----¦ ¦ D0x ¦ H12¦ H13¦ H14¦ J14¦ K14¦ K13¦ L14¦ K12¦ L13¦ N14¦ ¦ D1x ¦ M12¦ N13¦ N12¦ P13¦ P12¦ M11¦ N11¦ N10¦ P11¦ P10¦ ¦ D2x ¦ M9 ¦ N9 ¦ P9 ¦ N8 ¦ P7 ¦ N6 ¦ P5 ¦ N5 ¦ M6 ¦ P4 ¦ ¦ D3x ¦ P3 ¦ M5 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ Bus de direcciones Bus de direcciones (A2 - A31): Estas salidas de tres estados proveen las direcciones de memoria y de los puertos de entrada/salida. El bus de direcciones es capaz de direccionar 4 gigabytes de espacio de memoria física (00000000h-FFFFFFFFh) y 64 kilobytes de espacio de entrada/salida (000000000000FFFFh) para E/S programada. Las transferencias de E/S generadas automáticamente para la comunicación entre el 80386 y el coprocesador utilizan las direcciones 800000F8h800000FFh, así que A31 en estado alto junto con M/IO# en estado bajo proveen la señal de selección del coprocesador. Las salidas de habilitación de byte (BE0# a BE3#), indican directamente cuáles bytes del bus de datos de 32 bits son los que realmente se utilizan en la transferencia. Esto es lo más conveniente para el hardware externo. Terminales sin conexión El 80386 posee ocho terminales que no están conectados interiormente (llamados N.C.). Deben quedar desconectados exteriormente. Estos terminales son: A4, B4, B6, B12, C6, C7, E13 y F13. 14. Describir como están organizados las memorias en cada una de las tecnologías.

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Los que trabajan en la informática suelen emplear el término "memoria" para aludir a Random Access Memory (memoria de acceso aleatorio) o RAM. Una computadora utiliza la memoria de acceso aleatorio para almacenar las instrucciones y los datos temporales que se necesitan para ejecutar las tareas. De esta manera, la Central Processing Unit (unidad central de proceso) o CPU puede acceder rápidamente las instrucciones y los datos almacenados en la memoria. Un buen ejemplo de esto es lo que sucede cuando la CPU carga en la memoria una aplicación, como un procesador de textos o un programa de autoedición, permitiendo así que la aplicación funcione con la mayor velocidad posible. En términos prácticos, esto significa que se puede hacer más trabajo en menos tiempo. Tecnología XT La XT es capaz de usar 1MB de memoria. Como memoria normal, la XT ofrece 256 KB o 640 KB en la tarjeta principal. Tecnología AT 286 La 286 es capaz de usar 16 MB de memoria real, podia beneficiarse del almacenamiento externo y simular hasta 1 GB de memoria virtual Tecnología 386 El sistema físico de la memoria 80386DX es de 4 GB y se puede direccionar como tal, o si se utiliza el direccionamiento virtual, se mapean hasta 64 TB en los 4 GB de espacio físico de la unidad de manejo de la memoria. La memoria se divide en cuatro bancos de memoria de 8 Bits de ancho, los cuales contienen cada uno hasta 1 GB de memoria. Una organización de memoria como esta de 32 bits de ancho, permite que se accedan directamente bytes, palabras o dobles palabras. EL 80386DX transmitiere un número de hasta 32 bits de ancho en un solo ciclo de memoria, mientras que el 8088 anterior requiere de 4 ciclos para realizar la misma transferencia y el 80286 requiere de 2 ciclos. Tecnología 486 El sistema de memoria del 80486 es idéntico al del microprocesador 80386. El 80486 contiene 4 GB de memoria comenzando en la localidad 00000000H y terminando en la localidad FFFFFFFFH. El cambio principal en el sistema de 53

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memoria es interno en el 80486, en la forma de memoria para cache de 8 KB la cual acelera la ejecución de instrucciones y la adquisición de información. Otra adición es el verificador/generador de paridad incluido en el microprocesador 80486. Tecnología Pentium El Pentium al igual que sus predecesores, usa un bus de 32 bits, permitiéndole direccionar 4 GB de memoria (232). Una característica de la Pentium es que trabaja internamente a 64 bits. También posee en el sistema básico posee 16 KB de memoria cache divididas en dos módulos de 8KB. 15. Describir el mapeo de memoria y el mapeo de E/S en especial el mapeo de E/S en memoria. Mapeo de memoria El mapeo de memoria nos indica como se ha asignado la memoria para determinadas tareas. Como son memoria del sistema operativo, memoria para controlar los dispositivos internos y la memoria trabajo. Al pasar los datos desde la memoria principal a la memoria cache estos se traen por bloques. El motivo de llevar los datos por bloques se debe a que, por ejemplo, si el procesador pide el dato de la dirección n entonces es muy probable que después pida el dato de la dirección n+1, por lo tanto, se ahorra tiempo al llevar los datos por bloques a la cache. Por otro lado la memoria Cache es de poca capacidad, en relación con la memoria principal, por lo tanto cobra importancia el tema de que y como pongo datos en la memoria Cache. Es necesario entonces contar con un proceso de conversión de las direcciones, que se llama MAPEO. • • •

Mapeo Directo Mapeo Asociativo (totalmente asociativo) Mapeo Asociativo por conjunto

Mapeo Directo Para explicar, el mapeo directo es mejor comenzar con un ejemplo, que por el momento, es sólo, ilustrativo y no tiene relación con la realidad (es de mentira) • MM 512B ----> 9b 64 bloques • MC 32B ------> 5b 4 bloques • Cada bloque de 8B 54

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Funciona de la siguiente forma: • Según las condiciones antes definidas se tiene lo siguiente: cada bloque será de 8 Byte, es decir 8 palabras de largo 8. • La memoria principal al ser dividida por 8 (512 B / 8) dará como resultado 64 bloques de 8 palabras cada uno. • La memoria Cache también se divide por 8 (32B / 8), lo cual da como resultado 4 bloques • Cada bloque de la memoria principal se coloca dentro de uno de los bloques de la memoria Cache siguiendo un orden establecido de la siguiente forma (La fig 00 muestra parte de esta asignación): • En el bloque cero de la cache pueden ir cualquiera de los múltiplos exactos de 4 (0,4,8,12,16,20,24,28,32,36,40,44,48,52,56,60), que son 16. • En el bloque uno de la cache van (1,5,9,13,17,21,25...............) • En el bloque dos (2,6,10,14,18,22,26..................................) • En el bloque tres van (3,7,11,15,19,23,27..................) • Para distinguir entre las 16 alternativas que corresponden a un bloque determinado de la memoria cache existe una memoria, en este caso de 4 bit, que lleva el registro. Esta memoria se denomina TAG. Si por ejemplo se quiere acceder a la posición de memoria 405 se ocupa la siguiente tabla de ubicación. El WIB es de 3 bit por que con estos se pueden distinguir entre 8 alternativas, es decir las que corresponden a las divisiones de un bloque. El BIC es de 2 bit porque se pueden distinguir cuatro alternativas, o sea los cuatro bloques de la cache. El TAG, finalmente distingue entre las 16 alternativas que corresponden a los diferentes bloques de la memoria principal que pueden ir a parar a un bloque determinado de la cache. Finalmente no sólo basta con llevar los datos a las posiciones de la cache, además el procesador de alguna forma debe ubicar los datos, ya sea que los encuentre o no, en la cache. Si, un procesador 80386 tiene 32b de direcciones, lo que quiere decir que puede direccionar 4GB de memoria. Obviamente es difícil que un procesador con las características del 386 pueda direccionar tal cantidad de memoria. Supondremos (la 55

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suposición en este caso es muy real) entonces, el siguiente detalle. • Memoria Principal 8 MB • Memoria Cache 128 KB (17 b) • Los bloques en este ejemplo serán de tamaño 16b (WIB = 4 b) 8 MB = 8.388.608 / 16 = 524.288 (19 b) Número de bloques de la MM 128 KB = 131.072 / 16 = 8.192 (BIC = 13 b) Número de bloques de la MC 524.288 / 8192 =64 Este número corresponde al TAG (6 bit). Dicho de otra forma hay 64 bloques de 16 unidades cada uno compitiendo por un determinado bloque de la cache.

Si el procesador pide la dirección 6938732 entonces resultara la siguiente tabla de ubicación

(0069E06C)

Eventualmente el TAG podría haber sido de hasta 15 bit debido a que el bus de direcciones es de 32 bit, pero como ya dijimos esto no es posible, por otro lado si la memoria TAG tuviera que manejar estos 15 bits debería ser muy grande lo cual tampoco es conveniente. Mapeo Totalmente Asociativo En el mapeo Totalmente Asociativo un bloque de la memoria Principal puede estar en cualquier bloque de la cache. Para buscar un dato en la cache se hace necesario entonces revisar todos los bloques de la cache, lo cual es muy lento, razón por la cual este tipo de mapeo no se utiliza en la práctica. Mapeo Asociativo Por Conjunto (De tamaño 4)

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En el mapeo Asociativo por Conjunto un determinado bloque de la memoria principal puede estar en cualquier bloque de la memoria cache, que sea parte del conjunto que le corresponde. La siguiente figura, gráfica esta situación Como se puede ver la memoria cache tiene dividido sus bloques en dos nuevos bloques (0 y 1) que reciben el nombre de SET. Esta nueva distribución significa que para buscar un dato se debe acceder a tantos subconjuntos como tenga cada SET (en este caso 2). En la práctica esto se traduce en duplicar el hardware de búsqueda (solo para este caso). Cabe destacar que la mayoría de las memorias tienen TAG de tamaño 4. El tamaño del SIC es igual a N / S donde N = Tamaño del cache en bloques, S = Tamaño del conjunto. SIC = SET in cache Ej. Buscar la condiciones: • • • •

dirección

333

suponiendo

las

siguientes

MM 512B 9b 64 bloques MC 32B 5b 4 bloques Cada bloque de 8B Tamaño de conjunto 2

WIB es de tamaño 3 porque distingue entre las 8 palabras de cada bloque. SIC es de tamaño 1 porque debe distinguir entre 2 alternativas o en este caso conjuntos. TAG es de tamaño 5 porque debe distinguir las 32 alternativas que pueden encontrarse en un determinado conjunto. Cabe recordar que estas 32 alternativas se buscan simultáneamente en los dos bloques que tienen, en este caso, cada conjunto.

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Ejemplo: Un procesador 80386 tiene 32b de direcciones, lo que quiere decir que puede direccionar 4GB de memoria. Buscar la dirección 5382196Dec (00522034 Hex) • • • 4b) •

Memoria Principal (MM) 8 MB Memoria Cache (MC) 128 KB (17 b) Los bloques en este ejemplo serán de tamaño 16b (WIB = Tamaño de conjunto 4

8 MB = 8.388.608 / 16 = 524.288 Número de bloques de la MM 128 KB = 131.072 / 16 = 8.192 Número de bloques de la cache 8192 / 4 = 2048 (SIC = 11 bit) Numero de conjuntos de tamaño 4 que hay en la cache.

Finalmente para encontrar un dato se debe comparar el TAG que viene del procesador con los 4 TAG del conjunto 515 (número que corresponde al SIC) Mapeo de E/S en memoria: Mapeados a E/S: se usan instrucciones especiales para transferir información entre el sistema y el mundo externo. Mapeados a memoria: se le designa a cada dispositivo una dirección de memoria, y se utilizan las instrucciones estándares para acceso a memoria. Mediante un controlador de Acceso Directo a memoria (DMA): existe un dispositivo especial que controla todas las transacciones entre los disposivos de E/S y la memoria del sistema sin utilizar tiempo de CPU, de esta manera se libera a la CPU de manejar todas las transacciones y, por lo tanto, puede realizar otro tipo de actividades durante ese tiempo. Para ello, existen cuatro registros especiales que maneja la CPU al comunicarse con el dispositivo de DMA: Dirección (ubicación de la información en el dispositivo de E/S), Longitud (longitud del bloque a transferir), Identificación del dispositivo de E/S (identifica a cual dispositivo se le va a pedir la transacción), y R/W (indica si la transacción es de entrada o salida). Mapa de la memoria RAM 0 0000:0000 - 0000:FFFF

RAM Usuario 58

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F

1000:0000 - 1000:FFFF 2000:0000 - 2000:FFFF 3000:0000 - 3000:FFFF 4000:0000 - 4000:FFFF 5000:0000 - 5000:FFFF 6000:0000 - 6000:FFFF 7000:0000 - 7000:FFFF 8000:0000 - 8000:FFFF 9000:0000 - 9000:FFFF A000:0000 - A000:FFFF B000:0000 - B000:FFFF C000:0000 - C000:FFFF D000:0000 - D000:FFFF E000:0000 - E000:FFFF F000:0000 - F000:FFFF

RAM Usuario RAM Usuario RAM Usuario RAM Usuario RAM Usuario RAM Usuario RAM Usuario RAM Usuario RAM Usuario RAM Video RAM Video BIOS extra Libre ROM Libre ROM ROM BIOS

16. Resumir como se realiza la programación de los diferentes integrados que conforman la computadora personal. Ejemplo (8284A, 8255, 8254, 8251A, 8279, 8259A, 8237, etc.) 8284 (Generador de impulsos de RElOJ) Es el circuito integrado encargado de suministrar los impulsos de reloj que precisan para su funcionamiento los elementos que configuran un microcomputador alrededor de un 8086/8088. También sincroniza y controla las señales RESET y READY. Para el correcto funcionamiento del 8284 hay que aplicarle una frecuencia de referencia triple que la que se produce. Dicha frecuencia externa puede provenir de un cristal de cuarzo o d un oscilador independiente. La Interfaz De Periféricos 8255 (Ppi) Este PPI consta de 3 puertas de entrada/salida en paralelo, alas que denomina A, B, C. las 8 líneas de la puerta C se dividen en 2 grupos de 4, que pueden trabajar combinadamente con la con las puertas A y B. Cada puerta tiene sus características específicas, lo que proporciona una gran flexibilidad a este dispositivo. Internamente, el 8255 dispone de 4 registros de los cuales 3 se dedican a almacenar la información que entra o sale por las puertas y el otro a relizar las funcines de control, por lo que recibe el nombre de Registro de Control. La programación desde la UCP de este último registro sirve para configurar las puertas y el funcionamiento general del PPI. 59

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Existen tres modos básicos de funcionamiento funcionamiento que pueden escogerese por software: Modo 0: Modo 1: Modo 2:

de

Modo basico de entradas/salidas Entradas/salidas con Strobe Bus bidireccional.

Programación del 8255 El 8255 soporta 3 modos de operación: el modo 0 (entrada y salida básica), el modo 1 (entrada y salida con señales de control) y el modo 2 (bus bidireccional de comunicaciones). Tras un Reset, los 3 puertos quedan configurados en modo entrada, con las 24 líneas puestas a "1" gracias a la circuitería interna. Esta configuración por defecto puede no obstante ser alterada con facilidad. El modo para el puerto A y B se puede seleccionar por separado; el puerto C está dividido en dos mitades relacionadas con el puerto A y el B. Todos los registros de salida son reseteados ante un cambio de modo, incluyendo los biestables de estado. Las configuraciones de modos son muy flexibles y se acomodan a casi todas las necesidades posibles. Los tres puertos pueden ser accedidos en cualquier momento a través de la dirección E/S que les corresponde, como se vio en el apartado anterior. Si el bit más significativo de la palabra de control está borrado, es tratada entonces como un comando especial que permite activar o inhibir selectivamente los bits del puerto C: Esto es particularmente útil para los modos 1 y 2, donde las interrupciones generadas por las líneas del puerto C pueden ser activadas o inhibidas simplemente poniendo a 1 ó 0, respectivamente, el flip-flop interno INTE correspondiente a la interrupción que se trate. Todos son puestos a cero tras establecer el modo. Ejemplo de programación: Programar el Registro de control en el modo 2, con la siguiente configuración  

Puerta A: bus bidireccional en modo 2 Puerta B: entrada en modo 1.

A continuación dicha palabra programación del 8255.

de

control

al

registro

de

60

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MVI, 11000110 OUT, (Reg. Control) El Temporizador 8253 U 8254 (24 Pines) El 8253/4 es un chip temporizador que puede ser empleado como reloj de tiempo real, contador de sucesos, generador de ritmo programable, generador de onda cuadrada, etc. En este capítulo, la información vertida estará relacionada con el 8254 que equipa a los AT, algo más potente que el 8253 de los PC/XT; sin embargo, las pocas diferencias serán comentadas cuando llegue el caso. Este circuito integrado posee 3 contadores totalmente independientes, que pueden ser programados de 6 formas diferentes. El integrado posee 3 contadores programables por software. Cada contador se programa al escribir una palabra de control seguida de un conteo inicial. La palabra de control le permite al programador seleccinar el contador, el modo de funcionamiento y el tipo de operación (Lectura o escritura). La palabra de control también selecciona un conteo binario o en BCD. Cada contador se puede programar con un conteo de 1 hasta FFFFH. El temporizador 0 se utiilza en la computadora personal con un conteo para dividir entre 64 k (FFFFH)para generar el pulso de reloj de 18.2HZ (18 19638HZ) para interrupción. El temporizador 0 tiene una frecuencia de entrada de reloj de 4.77 MHZ/4 ó 1.1925 MMHZ. Programación del 8254. Para programar un contador del 8254 hay que enviar primero una palabra de control y, después, un valor de cuenta inicial. Los contadores se seleccionan con las líneas A0 y A1; el valor A0=A1=1 selecciona la escritura de la palabra de control (en la que se identifica el contador implicado). Por tanto, el 8254 ocupa normalmente 4 direcciones de E/S consecutivas ligadas a los contadores 0, 1, 2 y al registro de la palabra de control. Para enviar la cuenta inicial se utiliza simplemente el puerto E/S ligado al contador que se trate. Operaciones de escritura El 8254 es muy flexible a la hora de ser programado. Basta con tener en cuenta dos cosas: por un lado, escribir siempre primero la palabra de control, antes de enviar la cuenta inicial al contador. Por otro, dicha cuenta inicial debe seguir exactamente el formato seleccionado en la palabra de control (enviar sólo 61

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byte bajo, enviar sólo byte alto, o bien enviar ambos consecutivamente). Teniendo en cuenta que cada contador tiene su propio puerto y que la palabra de control indica el contador al que está asociada, no hay que seguir un orden especial a la hora de programar los contadores. Esto significa que, por ejemplo, se puede enviar la palabra de control de cada contador seguida de su cuenta inicial, o bien enviar todas las palabras de control para los 3 contadores y después las 3 cuentas iniciales; también es válida cualquier combinación intermedia de estas secuencias (por ejemplo: enviar la palabra de control para el contador 0, después la palabra de control para el contador 1, después la parte baja de la cuenta para el contador 0, luego la parte baja de la cuenta para el contador 1, la parte alta de la cuenta para el contador 0, etc...). Operaciones de lectura. Existen tres posibles métodos para leer el valor de un contador en el 8254. El primero es el comando Read-Back, sólo disponible en el 8254 (y no en el 8253), como luego veremos. El segundo consiste en leer simplemente el contador accediendo a su puerto correspondiente: este método requiere inhibir la entrada CLK al contador (por ejemplo, a través de la línea GATE o utilizando circuitería exterior de apoyo) con objeto de evitar leer la cuenta en medio de un proceso de actualización de la misma, lo que daría un resultado incorrecto. El tercer método consiste en el comando de enclavamiento. Ejemplo de programación. PROGRAM CONTROL WORD 1 ;inicializar contador 1 PROGRAM CONTROL WORD 2 ;inicializar contador 2 PROGRAM LSB 1 ;parar contador 1 y programar LSB PROGRAM LSB 2 ;parar contador 2 y programar LSB PROGRAM MSB 1 ;programar MSB y arrancar contador 1 PROGRAM MSB 2 ;programar MSB y arrancar contador 2 8251 (USART) Inicialmente, hay que configurar el modo de trabajo del USART, para lo cual la UCP envia un grupo de palabras de control con las que se determina las siguientes características de funcionamiento. Entre las más destacadas: 1. Frecuencia, en baudios, para la transmisión en serie 2. Anchura del carácter o número de bits que tiene 3. Número de bits de STOP 62

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4. 5.

Selección del tipo de operación; síncrona o asíncrona Existencia del bit de paridad y tipo (par o impar)

una vez progrmado el 8251 y preparado para funcionar, esta activa la patita TxRDY, pasandol a nivel lógico alto, con lo que indica a la UCP escribe un carácter en el USART, se desactiva TxRDY. 8279 (Controlador de teclado y display) El 8279 es un periférico programable de interface entre el microprocesador y un teclado y/o un display. La parte del teclado permite conectarse a un matriz de 64 teclas o un conjunto de sensores. La parte de visualización está prevista para realizar el interface con indicadores LED. Ejemplo de programación: inicio: LXI SP 3300 ;inicializa SP LXI H, 8101 MVI M, 00 MVI M, 3F ;inicializa 8279 R, comando MVI M, CC MVI A, CD SIM MVI A,00 CALL VIS

;permitir RST 6.5 ;sacar 0 por los displays

El Controlador De Interrupciones 8259 (28 Pines) Este circuito integrado está especialmente diseñado para controlar las interrupciones en sistemas basados en el 8080/8085 y en el 8086. Puede controlar hasta 8 interrupciones vectorizadas. Además, a un 8259 se le pueden conectar en cascada un máximo de 8 chips 8259 adicionales, lo que permite gestionar sistemas con hasta 64 interrupciones. La secuencia de acontecimientos que ocurren cuando uno o varios dispositvos, conectados a un PIC, solicita a una UCP 8086/8088 les atienda con una interrupción. después de la inicialización del PIC, lo que permite reconfigurar su comportamiento dinámicamente a lo largo del programa. Programación del 8259 a. Palabras de comando de inicialización (ICW): Antes de comenzar a funcionar el PIC, debe ser llevado a un punto inicial, 63

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mediante una secuencia compuesta por 2 o más bytes, controlados por los impulsos WR. b. Palabras de comando de funcionamiento (OCW): Estas palabras programan al PIC para que funcione en 1 de los cuatro modos posibles de interrupción: 1. Anidamiento completo 2. Prioridad rotativa 3. Enmascaramiento especial 4. Escrutinio Los registros ICW y OCW están contenidos en el bloque “lógica de control de lectura/escritura”, el cual también permite transferir el estado interno del PIC a la UCP, a través del bus de datos. Las palabras OCW pueden escribirse en cualquier momento La comunicación con el 8259 emplea las líneas -WR y -RW, así como A0. El hecho de que exista una sola línea de direcciones implica que el 8259 sólo ocupa dos direcciones de puerto de E/S en el espacio de entrada y salida del ordenador. El Chip Dma 8237 40 Pines)

(Controlador Programable De Dma -

La misión de este componente de la familia microcomputadora de INTEL, es permitir transferir información directamente a la memoria del sistema desde los periféricos externos (sin pasar por la UCP). Cada DMA 8237, soporta el “acceso directo a memoria” de hasta 4 perifericos, ya que dispone de 4 canales internos, que están numerados del 0 al 3. Además uniendo en cascada varios 8237 se pueden crear estructuras complejas capaces de atender a muchos dispositivos. Los Perifféricos PER1-PER4 solicitan al CDMA que active la patita HOLD de la UCP a través de la línea HRQ (Petición de HOLD), mediante las líneas de solicitud de DMA, DRE0-DRE3, cada periférico (Con diferentes prioridades). Cuando la UCP cede los buses, se le comunica al 8237 mediante la activación de la señal HOLDA y este transmite al reconocimiento del DMA al periférico al que se concede el acceso directo a memoria, por medio de la patita DACK0-DACK3 que le corresponde. El acceso directo a memoria es una técnica de diseño del hardware que permite a los periféricos conectados a un sistema realizar transferencias sobre la memoria sin la intervención del procesador. De esta manera, las lentas operaciones de entrada y salida de bloques de datos, se pueden realizar en la sombra mientras la CPU se dedica a otras tareas más útiles. Como la memoria del ordenador sólo puede ser accedida a un tiempo 64

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por una fuente, en el momento en que el DMA realiza las transferencias el microprocesador se desconecta de los buses, cediéndole el control. El funcionamiento del controlador de DMA se basa en unos registros que indican la dirección de memoria a ser accedida y cuántas posiciones de memoria quedan aún por transferir. La transferencia de datos entre los periféricos y la memoria por DMA no suele efectuarse de golpe, sino más bien poco a poco, robándole algunos ciclos a la CPU. Los controladores de DMA suelen disponer de varias líneas de petición de DMA, pudiendo atender las necesidades de varios periféricos que soliciten una transferencia, quienes deben haber sido diseñados expresamente para soportar el DMA Programación del 8237 El 8237 puede ser programado cuando HLDA (pin 7) está inactivo, siendo responsabilidad del programador que esto sea así (es decir, programarlo antes de que comience a operar). En cualquier caso, puede existir el riesgo de que mientras se programa un canal, se produzca una petición de DMA en el mismo antes de acabar la programación, y probablemente en un punto crítico (cuando, por ejemplo, se acababa de enviar la mitad de un valor de 16 bits). Para evitar este riesgo, antes de comenzar a programar un canal puede ser necesario enmascararlo, desinhibiéndolo después.

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17.

BIBLIOGRAFIA:



http://es.wikipedia.org/wiki/Placa_base



http://en.wikipedia.org/wiki/Motherboard



http://es.wikipedia.org/wiki/IBM_Personal_Computer_XT



http://historia-mainboard.blogspot.com/



http://www.motherboards.org/articles/tech-planations/4_14.html



http://www.vintage-computer.com/vcforum/showthread.php? 32537-PC-XT-and-AT-motherboards



http://www.rlfox.com/vintage/ibmpc/IBM%20PC%20Hardware.pdf

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