1-HardwarePC

7/23/2019 1-HardwarePC

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Ins talacin y configu racin decompu tadores, redes y per ifric os

Tema 1Pg. 1readeArquitecturay TecnologadeComputadoresDpto. de Informtica de la Universidad de Oviedo

Tema 1: El hardware de los computadores personales

Objetivo de la asignatura

El objetivo principal de esta asignatura es capacitar al alumno

para la realizacin de labores de mantenimiento del hardwarey firmware del computador.


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1.1 Introduccin Descripcin de los elementos hardware de los computadores. Usamos el PC como ejemplo. Elementos hardware:

Caja y fuente de alimentacin, placa base, procesador,

refrigeradores, mdulos de memoria, unidad de discoflexible, unidad de disco duro, unidad ptica (CD,DVD),teclado, dispositivo apuntador (ratn), tarjeta de vdeo,pantalla, tarjeta de sonido, altavoces, tarjeta de red,tarjetas controladoras varias (controladora SCSI, Firewire,etc.), tarjeta capturadora de vdeo, cables varios, tornillera,

etc. Todos los elementos anteriores estn definidos porespecificaciones. Las especificaciones aseguran la compatibilidad.


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1.1 Introduccin(continuacin) La tecnologa tiene un periodo de validez breve => laasignatura se basar en conceptos lo ms persistentes que seaposible. En este tema se tratan los elementos que constituyen elcorazn hardware del PC:

Procesador (o CPU). Disipadores de calor. Mdulos de memoria. Placa base. Caja y fuente de alimentacin.

Lo que constituye el corazn del PC es discutible. El disco durono es lo suficientemente importante para incluirlo? En temas sucesivos de tratarn los dems elementos hardwaredel PC.


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1.2 El procesador La eleccin de componentes es una tarea muy ardua. La eleccin del procesador restringe mucho las opciones. Criterios bsicos de seleccin del procesador:

Rendimiento.

Coste. Consumo de energa. El peso de los criterios depende del tipo de computador:

Uso intensivo de la CPU o labores de servidor=> Importamucho el rendimiento, el coste es menos importante y elconsumo de energa suele ignorarse. Equipos de sobremesa tpicos => Importa mucho el coste.El rendimiento y el consumo de energa son menosimportantes.


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1.2 El procesador (continuacin) Equipos porttiles => Importa mucho el consumo deenerga. El rendimiento y el coste son menos importantes.

Los fabricantes de CPUs suelen fabricar 4 lneas de productos: Performance (prestaciones elevadas). Ej: Pentium Xeon deIntel y Opteron de AMD. Mainstream (prestaciones medias). Ej: Pentium D de Intely Athlon 64 de AMD. Value (bajo coste). Ej: Celeron de Intel y Sempron deAMD. Mobile (porttil). Ej: Intel Core Solo y Turion 64 de AMD.

NOTA IMPORTANTE: No todo es Intel y AMD, ni todo es PC.


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1.2.1 Parmetros de los procesadores Se trata de resumir las caractersticas de los procesadoresmediante unos parmetros numricos, de tal forma que seasencillo comparar dos procesadores. Dentro de los parmetros destacan:

Tecnologa de fabricacin, nmero de transistores, ncleoincorporado, capacidad de ejecucin multihilo, tensin dealimentacin, frecuencia de reloj, ancho de los registros de laCPU, velocidad de transferencia, ancho del bus dedirecciones, tamao de las caches, velocidad de las caches,encapsulado, juegos de instrucciones avanzadas que soporta,consumo de energa y precio.

Veremos en detalle cada uno de los parmetros anteriores.


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1.2.1 Parmetros de los procesadores (continuacin)Tecnologa de fabricacin

Mnima distancia entre dos elementos integrados en la pastillade silicio. Cuanto menor es la distancia, ms pequeos son lostransistores y por lo tanto son ms rpidos y disipan menosenerga. Las tecnologas de fabricacin ms habituales a da de hoy son90 nm (nanometros) y 65 nm. A medida que disminuye la distancia aparecen problemastecnolgicos. Adems, el coste de desarrollo se incrementa

exponencialmente => Las nuevas tecnologas estn slo alalcance de los gigantes del sector.


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1.2.1 Parmetros de los procesadores (continuacin)Nmero de transistores de la CPU

Los transistores dentro de la CPU son como las lneas de cdigode un programa. Cuantos ms transistores hay disponibles, msfuncionalidad se puede implementar. Un mayor nmero de transistores no implica necesariamentemejores caractersticas. Depende de lo bien o mal que se usen. Est ntimamente relacionado con la tecnologa de fabricacin.Con las mejoras de fabricacin, los transistores son mspequeos y por lo tanto caben ms en la misma superficie. Por ejemplo, el dado del Intel Core 2 Duo tiene una superficie

de 142 mm2

y 291 millones de transistores. En la actualidad se emplean 6 transistores por celda de cache. 2 MBytes de cache => 100 millones de transistores !!!!


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1.2.1 Parmetros de los procesadores (continuacin)Tensin de alimentacin

Muy relacionada con el tamao de los transistores y por lotanto con la tecnologa de fabricacin. Cuanto ms pequeos son los transistores, menores son lastensiones necesarias para que desempeen su trabajo.

En general, tensiones menores implican menor consumo deenerga por transistor. En la prctica, la disipacin de energa esproporcional a la tensin de alimentacin al cubo. La frecuencia de trabajo mxima del transistor es proporcionala la tensin de alimentacin.

En la actualidad con la tecnologa de 65 nm, la tensin dealimentacin es de aproximadamente 1,25 V.


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1.2.1 Parmetros de los procesadores (continuacin)El ncleo (core)

Los ncleos ms modernos implementan la misma o mayorfuncionalidad y proporcionan un mayor rendimiento. Los fabricantes suelen dar un nombre a los ncleos. Porejemplo, el Pentium M ha evolucionado comenzando con el

ncleo Banias, Dothan y acabando con el Yonah. Los fabricantes implementan diferentes familias de ncleos,dependiendo del segmento de mercado al que van dirigidos. Los ncleos nuevos provienen de mejoras de organizacin ymejoras en la tecnologa de fabricacin. Por ejemplo, el ncleo

Dothan emplea tecnologa de 90 nm, mientras que el Yonahemplea tecnologa de 65 nm. El ncleo incorporado nos permite comparar procesadores quese venden con el mismo nombre comercial.


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1.2.1 Parmetros de los procesadores (continuacin)Capacidad de ejecucin multihilo Los procesadores tradicionales ejecutan un nico hilo. Elsistema operativo (SO) crea la ilusin multihilo con cambios decontexto. En la actualidad se implementan dos tipos de capacidades de

ejecucin multihilo: Multihilo simultneo. Permite ejecutar hilos adicionalesaprovechando unidades hardware que no estn siendousadas por el primer hilo. Por ejemplo, la tecnologaHyperthreading de Intel permite la ejecucin de hasta 2 hilos(requiere soporte de la BIOS, del chipset y del SO). Mltiple ncleo. El dado del procesador contiene dos o msncleos conectados internamente. Se tiene unmultiprocesador dentro del procesador. Por ejemplo, elAthlon 64 X2 de AMD y el Pentium D de Intel contienenambos dos ncleos.


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1.2.1 Parmetros de los procesadores (continuacin)Frecuencia de reloj

Suele expresarse en megahercios (MHz) o gigahercios (GHz). Indica el nmero de ciclos por segundo del reloj de la CPU. Muy relacionada con el rendimiento para un mismo ncleo,pues en este caso mayor frecuencia => mayor rendimiento. Ej:un Athlon 64 con ncleo San Diego a 2,8 GHz es ms rpido queun Athlon 64 con el mismo ncleo a 2,2 GHz. No permite comparar el rendimiento de CPUs con diferentemicroarquitectura. Ej: los procesadores Pentium 4 trabajan amayores frecuencias que los procesadores Athlon 64, lo cual noquiere decir que los Pentium 4 sean ms rpidos.


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1.2.1 Parmetros de los procesadores (continuacin)Ancho de los registros Indica si una CPU es de 8, 16, 32 o 64 bits. Se refiere al tamao de los registros enteros en bits. Losregistros de coma flotante de una CPU de 32 bits sonhabitualmente de tamao mayor de 64 bits.

Coincide con el tamao de los buses internos de la CPU. Hasta hace poco, la mayor parte de las CPUs de PC eran de 32bits, compatibles IA-32 (x86). Han aparecido CPUs de 64 bits para el mundo PC (hace ms de10 aos que haban aparecido en servidores y estaciones de

trabajo avanzadas). La arquitectura de 64 bits que se ha impuesto es la AMD64,totalmente compatible con la IA-32. Ej: Opteron. Intel ha sacado posteriormente la EM64T, casi un clon de laAMD64.


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1.2.1 Parmetros de los procesadores (continuacin)Ancho del bus de direcciones Se trata del nmero de bits de direcciones fsicas de la CPU.Indica la mxima cantidad de memoria fsica que se puede usar. Las CPUs x86 de 32 bits actuales tienen 36 lneas dedirecciones => un mximo de 236 = 64 Gbytes de memoria

fsica. Los procesadores de 64 bits de AMD (casi todos a da de hoy)tienen 40 bits de direcciones fsicas => un mximo de 240 = 1Tbyte (terabyte) de memoria fsica. Algunos procesadores de 64 bits de Intel siguen manteniendono obstante, los 36 bits de direcciones.


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1.2.1 Parmetros de los procesadores (continuacin)Tamao de las caches Las caches mejoran los tiempos de acceso a memoria. Engeneral, una mayor capacidad de cache es beneficiosa para elrendimiento. La mayor parte de las CPUs de PC actuales incorporan dos

niveles de cach dentro del mismo chip de la CPU: una cache L1unida a la CPU y una cache L2 entre la L1 y la memoria principal. La cache L1, con un tamao entre 32 KBytes y 128 Kbytes,est dividida en una cache de cdigo y una cache de datos parapermitir accesos simultneos a cdigo y datos. El tamao de las caches L2 oscila entre los 512 KBytes y los 4Mbytes. La cache L2 es unificada para cdigo y datos. Los procesadores Pentium 4 Extreme Edition incorporan untercer nivel de cache, L3.


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1.2.1 Parmetros de los procesadores (continuacin)Velocidad de las caches No slo importa el tamao de las caches, sino su velocidad. Empleando la misma tecnologa, una cache mayor suele seruna cache ms lenta. La velocidad de una cache se suele expresar en funcin de sulatencia y su velocidad de transferencia. La latencia es el tiempo necesario para acceder al primer dato.Por ejemplo, la cache L1 de datos de un Pentium 4 Northwoodtena una latencia de 2 ciclos (de reloj de la CPU), mientras quela del Pentium 4 Prescott tena una latencia de 4 ciclos. Esto seexplica en parte, teniendo en cuenta que la cache L1 de datos deun Pentium 4 Northwood tena un tamao de 8 Kbytes, frente alos 16 Kbytes del Prescott. La velocidad de transferencia indica los bytes por segundo quepuede leer o escribir durante una rfaga.


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1.2.1 Parmetros de los procesadores (continuacin)Encapsulado La CPU no se suelda a la placa base sino que est unida a laplaca base a travs de un zcalo. Por qu?

El empleo de zcalos (sockets) de conexin permiteconectar diferentes CPUs a la placa base, o cambiarfcilmente una CPU estropeada.

Los zcalos ms empleados actualmente son del tipo PGA (conpines) y LGA (sin pines). Se trata en ambos casos de zcalos detipo Zero Insertion Force (ZIF).

Por ejemplo, los Pentium 4 suelen usar un zcalo LGA 775,que contiene 775 contactos. Los procesadores de AMD de gamabaja usan un zcalo tipo PGA de 754 pines y el resto un zcalotipo PGA de 939 9 940 pines


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1.2.1 Parmetros de los procesadoresEncapsulado (continuacin)

LGA 775 Socket 939


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1.2.1 Parmetros de los procesadores (continuacin)Consumo de energa

Las CPUs disipan en forma de calor toda la energa queconsumen. Se trata de un parmetro bsico en el caso deporttiles. Los procesadores tipo mobile estn diseados para trabajar a

tensiones de alimentacin y frecuencias menores que los desobremesa. Para una misma tecnologa de fabricacin, ladisipacin de energa crece rpidamente con la frecuencia. El ncleo de los procesadores se ajusta para reducirsensiblemente el consumo de energa, sacrificando lo mnimoposible el rendimiento. Tambin se puede ajustar el diseo del

transistor para reducir la disipacin a costa de la velocidad. Los procesadores mobile modernos incorporan tcnicas quedetectan la actividad de la CPU. En momentos de baja actividadautomticamente reducen la frecuencia de reloj y la tensin dealimentacin. Por ejemplo, la tecnologa SpeedStep de Intel.


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1.2.1 Parmetros de los procesadores (continuacin)Coste El coste est relacionado fundamentalmente con el rendimientoy el consumo de energa. Como norma general, en el caso de los ordenadores desobremesa debe huirse de los procesadores ms avanzados.

Como norma general, en el caso de los ordenadores porttiles,para un rendimiento dado interesa pagar un poco ms por unprocesador que reduzca sensiblemente el consumo de energa.

Ejemplo de especificacin: Athlon 64 FX


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1.2.2 Seleccin del procesador Tener en cuenta la gama (sobremesa, servidor, porttil, etc.) El rendimiento es un factor importante. En la actualidad tantoIntel como AMD indican un nmero que hace referencia alrendimiento. Por ejemplo, el Athlon 64 3500+ es ms potenteque el Athlon 64 3000+.

El rendimiento depende de la aplicacin (cientfica, multimedia,ofimtica, etc.), por lo que se recomienda la consulta de pruebasrealizadas con benchmarks por empresas independientes. El coste del procesador debe tenerse en cuenta junto con elcoste de las placas base que lo incorporan. Debe tenerse en cuenta que los procesadores de gama msalta proporcionan un pequeo incremento de rendimiento encomparacin al incremento de coste asociado.


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1.3 El sistema de refrigeracin

La refrigeracin es un elemento clave en los computadoresactuales, especialmente los de altas prestaciones. Cuando el calor generado es relativamente bajo se empleandisipadores en contacto con el elemento a refrigerar. La figura muestra un disipador de cobre. Los de aluminio, de

color plateado, refrigeran peor pero son ms baratos. Los haycon base de cobre y aletas de aluminio.

aletas

La parte inferior de la base se une al elemento a disipar con una pasta

conductora de calor

base


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1.3 El sistema de refrigeracin (continuacin)

La refrigeracin anterior era pasiva, pues se llevaba a cabo porconveccin natural. En muchos casos la cantidad de calor a disipar es tanimportante que es necesaria conveccin forzada, empleandoventiladores que enfran el disipador (ver figura).

Otra posibilidad es el empleo

de refrigeracin lquida, la cual

tiene el inconveniente del

coste y el riesgo de posibles

fugas de lquido.


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1.3.1 Parmetros de los refrigeradores Se trata de resumir las caractersticas de los refrigeradoresmediante unos parmetros numricos, de tal forma que seasencilla la eleccin correcta. Ignoramos los refrigeradores lquidos por su elevado coste yescasa implantacin actual.

Dentro de los parmetros destacan:Caractersticas mecnicas, material del disipador, velocidaddel ventilador, flujo de aire del ventilador, presin de aire delventilador, nivel de ruido del ventilador, resistencia trmica,vida del ventilador, conexiones elctricas, capacidad deregulacin y precio.


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1.3.1 Parmetros de los refrigeradores (continuacin)Caractersticas mecnicas Largo, ancho, alto y peso. Indican adems el tipo de zcalo. Ej: socketLGA 775.

Material del disipador

Aluminio (plateado), cobre (rojizo) o combinacin de ambos. El cobre es mejor que el aluminio, pues su resistencia trmicaes menor => desaloja mejor el calor. Los de cobre son ms caros. Es posible combinar el cobre y aluminio: base o ncleo de

cobre y aletas de aluminio.


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1.3.1 Parmetros de los refrigeradores (continuacin)Velocidad del ventilador Suele expresarse en revoluciones por minuto (rpm). A mayor velocidad, mayor flujo de aire que enfra el disipador ymenor temperatura del dispositivo a refrigerar.

Flujo de aire del ventilador

Indica el volumen de aire por unidad de tiempo que inyecta elventilador al disipador. Suele venir dado en Cubic Feet per Minute (CFM), o piescbicos por minuto.

El flujo de aire es proporcional a la velocidad de giro delventilador. Cuanto mayor es el flujo de aire, ms enfra el disipador y msfro se encuentra el dispositivo a refrigerar.


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1.3.1 Parmetros de los refrigeradores (continuacin)Presin de aire del ventilador Presin del aire que inyecta el ventilador sobre el disipador,con respecto a la atmosfrica. Suele medirse en milmetros de columna de agua (mm H2O). A mayor presin, mayor densidad del aire, mayor es elenfriamiento del disipador y por lo tanto menor es latemperatura del elemento a refrigerar.


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1.3.1 Parmetros de los refrigeradores (continuacin)Resistencia trmica del refrigerador Es el parmetro que resume todas las caractersticas trmicasanteriores (material del disipador, velocidad del ventilador, flujode aire y presin del aire). Relaciona la temperatura del elemento a refrigerar con la

temperatura ambiente. Suele expresarse en grados centgradospor vatio (C/W). Por ejemplo, si una CPU disipa 60 W y la resistencia trmica esde 0,3 C/W, resulta que la CPU se encuentra a una temperatura0,3 x 60 = 18 C por encima de la temperatura dentro de lacaja. Si la temperatura dentro de la caja es de 35 C, la CPU

tiene entonces una temperatura de 53 C. Cuanto menor es la resistencia trmica del refrigerador, menores la temperatura del elemento a enfriar.


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1.3.1 Parmetros de los refrigeradores (continuacin)Vida del ventilador El ventilador sufre un desgaste mecnico por el continuomovimiento de rotacin. Los fabricantes suelen indicar un periodo de vida en horas o untiempo medio entre fallos (Mean Time Between Failures, MTBF).

Es un parmetro de nombre engaoso, difcil de comprobar,por lo que casi es mejor fijarse en los aos de garanta queproporciona el fabricante.

Conexiones elctricas

Los ventiladores necesitan energa elctrica para poder girar,

que obtienen de un conector de la placa base. En la actualidad disponen de un medidor de velocidad internoque permite conocer su velocidad en todo momento. Si elventilador deja de girar o lo hace a baja velocidad, el software oel hardware puede tomar medidas como el apagado del sistema.


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1.3.1 Parmetros de los refrigeradores (continuacin)Capacidad de regulacin Algunos permiten regular manualmente la velocidad derotacin del ventilador. Se trata fundamentalmente de ajustar la velocidad de rotacinpara reducir los niveles de ruido. Ej: las necesidades de

refrigeracin en invierno son menores que en verano, por lo quese puede optar por reducir la velocidad de rotacin, bajando elruido. Muchos refrigeradores actuales tienen una entrada que permitecontrolar la velocidad de giro.


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Ejemplo de especificaciones de refrigerador (cooler)

Socket Type: AMD K8 (Socket 754 / 939 / 940) and Intel P4 (Socket 478)

Heat Sink Dimension: 108 x 108 x 74 mm

Heat Sink Material: 100% Copper

Fan Dimension: 92 x 92 x 25 mm

Fan Speed: 1400 ~ 3000 rpm

Fan Airflow: 26.84 ~ 57.51 CFMFan Air Pressure: 0.036 in-H2O ~ 0.165 in-H2O

Fan Life Expectancy: 40,000 hrs

Bearing Type: Rifle Bearing

Voltage Rating: 5 ~ 13.8 V

Noise Level: 16.6 ~ 33.2 dBA

Connector: 4 Pin (Power Input), 3 Pin (Speed Detection)Weight: 730g (Without Fan)

Thermal Resistance: Rja 0.39 ~ 0.31 C/W

Application: P4 all Frequencies and K8


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1.2.2 Seleccin del refrigerador En primer lugar, el refrigerador debe ser fsicamentecompatible con el dispositivo a enfriar (ej, el zcalo de la CPU). En algunas ocasiones los fabricantes CPUs vendenrefrigeradores junto a las CPUs. No obstante, suelen ser bastanteruidosos.

Debemos fijarnos en los modelos de CPUs soportados queindica el fabricante, aunque a veces son un poco optimistasrespecto al rendimiento de sus refrigeradores. Nunca elegir un refrigerador que ande justo. La pasta conductora elegida, as como su correcta disposicin,puede rebajar unos grados la temperatura del dispositivo. Los dispositivos que estn dentro de la caja se enfran con elaire que est dentro de la caja. Por lo tanto, de nada sirvedisponer de un buen refrigerador de CPU si el aire caliente dentrode la caja no se enfra correctamente.


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1.4 Los mdulos de memoria

La memoria del computador se construye empleandosemiconductores. Hay tres tipos de tecnologas de memoria en el computador:

Memoria no voltil (ROM, EPROM, FLASH). No pierde lainformacin cuando desparece la alimentacin, pero es muy

lenta. Se usa para la BIOS. Memoria cache (SRAM). Pierde la informacin cuandodesaparece la alimentacin, es muy cara, pero es muyrpida. Memoria principal (DRAM). Pierde la informacin cuandodesaparece la alimentacin y cuando no se refresca, tiene

una velocidad intermedia, pero es muy barata. La memoria principal se agrupa en mdulos que contienenchips de memoria DRAM. Esto permite configurar y reparar lamemoria principal de forma muy simple.


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1.4 Los mdulos de memoria (continuacin)

Los mdulos de memoria se conectan al controlador dememoria del sistema, integrado en el Memory Hub Controller(MCH), soldado a la placa base o formando parte de la CPU. Los mdulos de memoria actuales disponen de una pequeamemoria serie no voltil que permite la identificacin de los

parmetros del mdulo. Este mecanismo de identifificacin sedenomina Serial Presence Detect (SPD). Por ejemplo, estainformacin la usa el MCH para ajustar la frecuencia de trabajodel mdulo. Los mdulos de memoria ms empleados incorporan memoriaDouble Data Rate (DDR2).

Cada mdulo de memoria dispone de 64 lneas de datos. En el mercado hay mdulos de memoria DDR2 y mdulos DDR.Los primeros son una versin mejorada de los ltimos. Noobstante, la filosofa de funcionamiento es la misma.


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1.4.1 Parmetros de los mdulos DDR y DDR2 Se trata de resumir las caractersticas de los mdulos dememoria DDR y DDR2 mediante unos parmetros, de tal formaque sea sencilla la eleccin correcta o comparacin de mdulos. Dentro de los parmetros destacan:

Geometra y nmero de contactos, encapsulado de chips de

memoria, nmero de bancos, capacidad, velocidad, detecciny correccin de errores, registro de seales, tensin dealimentacin y consumo de energa.


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1.4.1 Parmetros de los mdulos DDR y DDR2 (continuacin)Geometra y nmero de contactos La geometra de los mdulos DDR y DDR2 permite distinguirlosde otros mdulos de memoria y distinguir adems diferentestipos de mdulos DDR entre s. Los mdulos de memoria y sus ranuras de conexin tienen una

geometra que impide conectar mdulos equivocados. La geometra y nmero de contactos depende de:

El espacio disponible en el computador. Hay mdulos detamao DIMM (los habituales), SO-DIMM (porttiles),MiniDIMM (blade servers) MicroDIMM (porttiles pequeos). Si el mdulo es de tipo registeredo unbuffered. Si el mdulo incluye lgica de deteccin y correccin deerrores (ECC). Si el mdulo es DDR o DDR2.


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1.4.1 Parmetros de los mdulos DDR y DDR2Geometra y nmero de contactos (continuacin) Comparacin de un mdulo DIMM DDR2 y un mdulo DIMMDDR.


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1.4.1 Parmetros de los mdulos DDR y DDR2 (continuacin)Geometra y nmero de contactos (continuacin)

En la prctica los fabricantes no construyen todas lascombinaciones de los factores anteriores. Slo las que semuestran en la figura.

Los mdulos registeredsuelen emplearse en servidores eincluyen adems deteccin y correccin de errores.


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1.4.1 Parmetros de los mdulos DDR y DDR2 (continuacin)Nmero de bancos del mdulo

Los mdulos pueden tener 1, 2 4 bancos, cada uno de loscuales es capaz de proporcionar 64 72 bits. El empleo de 2 o ms bancos es comn en servidores paradisponer de mdulos de mayor capacidad.

Cada banco requiere una seal de seleccin de chip, por lo queel empleo de mdulos de dos o ms bancos requierecompatibilidad con la placa base.

Capacidad

La capacidad es un parmetro fundamental de cualquierdispositivo de almacenamiento, como es un mdulo de memoria. La capacidad suele expresarse en MBytes o Gigabytes. En la actualidad, la capacidad de los mdulos de memoria DDRvara entre 128 Mbytes y 2 Gigabytes.


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1.4.1 Parmetros de los mdulos DDR y DDR2 (continuacin)Deteccin y correccin de errores

Caracterstica presente en los mdulos de memoria empleadosen servidores y en la memoria cache. Los mdulos de memoria est sujetos a errores transitorios queafectan a una o varias celdas sin causar dao fsico. Las causas

son: Rayos csmicos (partculas subatmicas de alta energa). Partculas alfa (emitidas por materiales radioactivos). Interferencias de radiofrecuencia. Variaciones en la tensin de alimentacin.

La frecuencia de aparicin es proporcional a la capacidad delmdulo. En los mdulos actuales puede llegar a ser inferior a unmes. Alguna de las causas, como los rayos csmicos, sondifcilmente evitables => hay que convivir con los errores.


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1.4.1 Parmetros de los mdulos DDR y DDR2Deteccin y correccin de errores (continuacin)

Para detectar y corregir errores suelen emplearse cdigos ECC(Error Correcting Code). Los cdigos ECC empleados en los mdulos de memoriaactuales son capaces de detectar dos bits errneos de entre los

64 bits de datos y corregir un bit errneo. Esto requiere 8 bitsms. Los mdulos de memoria que incorporan ECC tienen 72 lneasde datos en lugar de 64. La deteccin y correccin de errores es transparente al mdulo,pues es el controlador de memoria, el encargado de generar a

partir de los 64 bits de datos los 8 bits adicionales durante unaescritura, y comprobar los 8 bits adicionales frente a los 64 dedatos durante la lectura. La inclusin de ECC incrementa el precio del mdulo.


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1.4.1 Parmetros de los mdulos DDR y DDR2 (continuacin)Tensin de alimentacin

Caracterstica que indica la modernidad del mdulo dememoria. Los mdulos de memoria DDR emplean 2,5 voltios, mientrasque los DDR-2 emplean 1,84 voltios.

Consumo de energa

Los mdulos DDR2 consumen aproximadamente la mitad deenerga que los mdulos DDR de igual capacidad y frecuencia dereloj. Por ejemplo, un mdulo de memoria DDR-400 de 512 Mbytes

puede llegar a consumir unos 20 vatios. La refrigeracin de los mdulos de memoria debe tenerse enconsideracin.


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1.4.2 Seleccin de los mdulos de memoria La geometra (DIMM, SO-DIMM, etc.) viene dada por el tipo decomputador. El controlador de memoria limita en gran medida lascaractersticas de los mdulos que se pueden emplear. En servidores y sistemas crticos deben emplearse siempre

mdulos del tipo registered DIMM. En la actualidad se recomienda usar memoria DDR2. La frecuencia de trabajo depende del grado de implantacin.Actualmente la ms usada en los equipos nuevos es la memoriaDDR2-667, por lo que tiene la mejor relacin calidad/precio. El empleo de placas base con chipsetque soporta modosmulticanal incrementa sensiblemente la velocidad de la memoria.No obstante, suele obligar a emplear mdulos idnticos dentrodel mismo canal.


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1.4 Los mdulos de memoria (continuacin)

El siguiente enlace proporciona una presentacin sobre elfuncionamiento interno de los mdulos de memoria RAM.

www.corsairmemory.com/memory_basics/153707
http://www.corsairmemory.com/memory_basics/153707http://www.corsairmemory.com/memory_basics/153707


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1.5.1 Parmetros de las placas baseFactor de forma (geometra)

Indica las caractersticas mecnicas: largo, ancho, ubicacin deagujeros de montaje, tipo de conectores, ubicacin deconectores, ubicacin de componentes clave, etc. Restringe el tipo de caja que puede usarse.

El factor de forma ms utilizado en la actualidad es el ATX. Noobstante, ser sustituido en un futuro por el BTX. En el caso de servidores suele usarse el factor de forma WTX,con unas dimensiones mayores que el ATX. Esto permite alojarcon ms facilidad dos o ms CPUs o un mayor nmero deranuras de memoria.

No existe un factor de forma estndar para los porttiles, loque hace que muchas placas base de porttiles seanincompatibles unas con otras.


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1.5.1 Parmetros de las placas baseFactor de forma (continuacin)

Regulador de tensin del

procesador

Conector de alimentacin

principal

Conector de alimentacin

de 12V para el regulador

de tensin del procesador


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1.5.1 Parmetros de las placas base (continuacin)CPUs soportadas

Parmetro muy a tener en cuenta, pues el rendimientodepende en buena medida de la CPU o CPUs soportadas. Ej: lasplacas base con socket775 soportan CPUs Pentium 4, Pentium De Intel Core.

La placa base restringe adems las frecuencias de reloj de lasCPUs soportadas. La frecuencia de reloj depende del MemoryController Hub (MCH). Algunas placas base tienen problemas trmicos cuando seconectan CPUs con un alto consumo, pero funcionanperfectamente con CPUs que disipan menos potencia.


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1.5.1 Parmetros de las placas baseCPUs soportadas(continuacin)

Zcalo de la CPU

Fijacin del refrigerador

de la CPU

Conector del refrigerador

de la CPU


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1.5.1 Parmetros de las placas base (continuacin)Mdulos de memoria soportados

Se trata de un parmetro muy a tener en cuenta, pues elrendimiento depende en gran medida de los mdulos dememoria instalados. Debe observarse si admite memoria DDR o DDR2, la frecuencia

de reloj de la memoria, el nmero de ranuras de memoria, lacapacidad mxima de los mdulos soportados, etc. En el caso de servidores, la placa base debera soportarmdulos de memoria del tipo registered. Resulta muy interesante fijarse si admite memoria multicanal,pues mejora sensiblemente el rendimiento en el caso de disponer

de varios mdulos de memoria conectados. En general, las caractersticas de los mdulos de memoriasoportados dependen del MCH.


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compu tadores, redes y per ifric os

Tema 1

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1.5.1 Parmetros de las placas baseMdulos de memoria soportados (continuacin)

Dos mdulos componen

el canal A (naranja)

Dos mdulos componen

el canal B (azul)


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Tema 1

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1.5.1 Parmetros de las placas base (continuacin)El chipset

El chipsetes determinante en la funcionalidad y rendimientodel computador. Cualquier flujo de informacin entre dos elementos delcomputador pasa por el chipset.

Est formado habitualmente por dos chips: El Memory Controller Hub (MCH) o Northbridge. El I/O Controller Hub (ICH) o Southbridge.

El MCH es un concentrador (hub) que comunica la CPU, latarjeta grfica AGP, los mdulos de memoria y el ICH.

El ICH se comunica con el MCH e interconecta todos los demselementos del sistema. Muchas de las CPUs de AMD actuales incorporan el MCH dentrodel dado de la CPU.


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Tema 1

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1.5.1 Parmetros de las placas base

El chipset (continuacin)

Organizacin de una placa base consocket 939.


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Tema 1

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El chipset (continuacin)

Organizacin de una placa base consocket LGA 775.


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Tema 1

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1.5.1 Parmetros de las placas baseEl chipset (continuacin)

Memory Controller Hub

(MCH)

I/O Controller Hub (ICH)


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Tema 1

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1.5.1 Parmetros de las placas base (continuacin)Las ranuras de expansin

Permiten conectar tarjetas que amplan la funcionalidad delsistema. Las tarjetas de expansin se conectan a ranuras. En un PC se suelen encontrar:

Varias ranuras PCI. 1 ranura PCI Express x16, 1 ms ranuras PCI Express x1.

La especificacin PCI ms usada es un bus de 32 bits a unafrecuencia de 33 MHz que transfiere un dato cada ciclo de reloj.Esto supone una tasa de transferencia terica de 133 Mbytes/seg.

En los servidores se emplea una variacin del bus PCIdenominada PCI-X. En este caso los datos son de 64 bits y lasfrecuencias de reloj de 66 MHz o superiores.


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Tema 1

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Los buses de expansin (continuacin)

El bus PCI se ha quedado anticuado tras unos 10 aos de vida.Cada vez menos dispositivos pueden conectarse a este bus,debido a su baja velocidad. La especificacin PCI Express especifica una conexin punto apunto, serie, rpida, barata y compatible a nivel software con elsoftware PCI de sistema. Cada conexin punto a punto se compone de 1 o ms canalesserie, donde cada canal tiene una tasa de transferencia tericade 250 MBytes/seg en cada sentido => 500 MBytes/seg porcanal.

La ranura PCI Express x16 es una ranura con 16 canales PCIExpress (16 x 500 Mbytes/seg = 8 Gbytes/seg) que se empleapara llevar a cabo una conexin punto a punto entre la tarjetagrfica y el MCH.


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Tema 1

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1.5.1 Parmetros de las placas baseLos buses de expansin (continuacin)

Ranura PCI Express

de 16 canales

Ranuras PCI

Ranura PCI Express

de 1 canal


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readeArquitecturay TecnologadeComputadores

Dpto. de Informtica de la Universidad de Oviedo


1.5.1 Parmetros de las placas baseInterfaces de almacenamiento

Adems, la interfaz SATA es compatible a nivel software con laespecificacin ATA. Los servidores (sean PCs o no) suelen usar discos SCSI, puesproporcionan un mayor rendimiento.

La especificacin SCSI define un bus paralelo, con todas lasdesventajas que ello supone. Se ha desarrollado unaespecificacin serie denominada SAS que sustituir a la SCSI enunos pocos aos. Las placas base tambin proporcionan interfaces de entrada ysalida genricas que pueden emplearse para dispositivos

externos como son las interfaces USB y Firewire.


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Tema 1

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1.5.1 Parmetros de las placas baseInterfaces de almacenamiento (continuacin)

Conector ATA primario

Conector ATA secundario

Conectores SATA 1 aSATA 4

Conector de la unidad de

disquete


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Tema 1

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1.5.1 Parmetros de las placas base (continuacin)Puertos de conexin de perifricos

Hay puertos que se conectanmediante cables a la caja o a

tarjetas de expansin.

Puertos de conexin de

perifricos

Super I/O (SIO)


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Tema 1

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1.5.1 Parmetros de las placas base (continuacin)Proteccin de la BIOS

Flash BIOS

Proteccin frente a escrituras

errneas o malintencionadas:

Proteccin contra escritura.

Doble BIOS. Se puede

arrancar usando una u otra. La parte de la BIOS que

permite actualizar la BIOS

desde disquete o CD es de

slo lectura.


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Tema 1

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1.6.1 Parmetros de las cajas y fuentes de alimentacin (continuac.)Tamao de la caja

Est relacionado con el nmero de bahas (para dispositivos dealmacenamiento), el nmero de tarjetas de expansin queadmite, el nmero de fuentes de alimentacin que admite y losfactores de forma soportados.

Los tamaos ms frecuentes son: sobremesa, slim, cubo(barebone), minitorre, semitorre, torre, gran torre y rack.

Nmero de bahas disponibles

El nmero de bahas es proporcional al tamao de la caja. Estas bahas se emplean para ubicar dispositivos de

almacenamiento, como discos duros, disqueteras, unidadespticas (CD y DVD), unidades de cinta, etc. Las bahas suelen venir en los tamaos 3 y 5 pulgadas,por lo que es conveniente tener en cuenta el nmero de cada.


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Tema 1

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1.6.1 Parmetros de las cajas y fuentes de alimentacin (continuac.)La fuente de alimentacin

Elemento fundamental de la caja y del computador en general. La fuente de alimentacin suele venir con la caja, excepto enalgunas cajas de gama alta. La fuente de alimentacin es compatible con ciertos factores de

forma. En la actualidad, las fuentes de alimentacin son habitualmenteATX, aunque tambin hay una versin ATX estrecha denominadaSFX, pensada para cajas de dimensiones reducidas. Las fuentes ATX se conectan a la placa base mediante unconector de 20 pines marcado para evitar conexiones

incorrectas. Las fuentes ATX proporcionan todas ellas las tensiones +3,3voltios, +5 voltios, +12 voltios y -12 voltios y algunas tambinla tensin -5 voltios.


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Tema 1

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1.6.1 Parmetros de las cajas y fuentes de alimentacinLa fuente de alimentacin (continuacin)

Las tolerancias de las tensiones de alimentacin anteriores sonlas siguientes:

El conector de alimentacin principal incluye dos seales decontrol PS_ON# y PWR_OK.


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1.6.1 Parmetros de las cajas y fuentes de alimentacinLa fuente de alimentacin (continuacin)

Una caracterstica muy importante de una fuente dealimentacin es su potencia. sta tpicamente oscila entre 250vatios y 350 vatios, pudiendo alcanzar en servidores los 500vatios.

Es importante fijarse no slo en la potencia, sino tambin enlas corrientes que es capaz de suministrar para cada tensin dealimentacin. Finalmente, otro parmetro a tener en cuenta es el flujo de airedel ventilador de la fuente, medido en CFM, pues indica sucapacidad para refrigerar la CPU.

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1.6.2 Seleccin de las caja y fuente de alimentacin

La caja debe elegirse teniendo en cuenta todos los parmetrosanteriores. Debe prestarse especial atencin a la refrigeracin(ventiladores, ranuras de entrada de aire, material de la caja) La fuente de alimentacin debe estar suficientemente holgadaen potencia. Una fuente demasiado justa puede traer consigofallos espordicos muy difciles de localizar.

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