2 -M1 C1 ARQUITECTURAS DE UN SISTEMA MICROINFORMÁTICO

7/27/2019 2 -M1 C1 ARQUITECTURAS DE UN SISTEMA MICROINFORMTICO

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Un sistema informtico es un conjunto de partes interrelacionadas, un ordenador junto a sus perifricos

que usa dispositivos programables para capturar, almacenar y procesar datos junto a la persona que los

maneja. Sin alguna de sus partes no funcionara.

Todo sistema informtico est compuesto por tres elementos bsicos:

Un subsistemafsico (hardware): Incluye placas, circuitos integrados, conectores, cables y sistemade comunicaciones.

Un subsistema lgico (software): Permite disponer de un lenguaje lgico para comunicarse con elhardware y controlarlo.

o Tipos de software: Base: Es el conjunto de programas necesarios para que el hardware tenga la

capacidad de trabajar. Recibe el nombre de Sistemaoperativo.

De aplicacin: Son los programas que maneja el usuario. Un componente humano: Son las personas que participan en la direccin, diseo, desarrollo,

implantacin y explotacin de un sistema informtico.

MF0219_2: INSTALACIN Y CONFIGURACIN DE SISTEMAS OPERATIVOS

CAPTULO 1: ARQUITECTURAS DE UN SISTEMA MICROINFORMTICO.

Para comprender el funcionamiento de un ordenador es necesario tener una visin global de su estructura

jerrquica. Es decir, es importante darse cuenta de que el sistema est formado a su vez por subsistemas

relacionados entre s de forma escalonada.

ESQUEMA FUNCIONAL DE UN ORDENADOR

Nivel 0 Lgica digital. Se corresponde con el hardware real de la mquina (dispositivos y circuitos

electrnicos).

Nivel 1 Microprogramacin. En este nivel se encuentran los microprogramas, cuya tarea consiste en

interpretar las instrucciones del nivel superior.

Nivel 2 Lenguaje Mquina. Es el nivel inferior, accesible por el usuario, y se corresponde con el

conjunto de instrucciones que forman el lenguaje directamente interpretable por el hardware, los

modos de direccionamiento, los tipos de datos, etc.

Nivel 3

Sistema Operativo. Es el conjunto de programas que proporcionan facilidades a los nivelessuperiores en la gestin de los recursos del sistema. De esta manera, se crea un entorno favorable para

que el usuario interaccione con los niveles inferiores de la mquina.

Nivel 4 Lenguaje de alto nivel. Son lenguajes de programacin con alta abstraccin respecto al

hardware. El programador encuentra un entorno amigable para la codificacin de los algoritmos.

Nivel 5 Nivel de aplicacin. Es el nivel ms alejado de la realidad fsica en el cual el usuario no tiene

en cuenta los niveles inferiores.

LA UNIDAD CENTRAL DE PROCESO Y SUS ELEMENTOS

En 1944, John von Neumann describi en su modelo de ordenador un programa almacenado en lamemoria elctrica. Utilizando ese modelo en la construccin del ordenador EDVAC en 1952 siendo

similar a la estructura que se utiliza en la mayora de los ordenadores que hay en la actualidad.


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Programa almacenado es un concepto terico establecido por von Neumann. A diferencia de los

primeros ordenadores, propona que tanto el programa como sus datos fueran almacenados en la

memoria.

Arquitectura de von Neumann, donde un ordenador est formado por:

Unidad Aritmtico-Lgica (ALU): realiza clculos, comparaciones y toma decisiones lgicas(determina si una afirmacin es cierta o falsa mediante reglas de lgebra de Boole).

Unidad de Control (UC): interpreta cada una de las instrucciones del programa en lenguajemquina y de acuerdo con su programacin, genera las seales lgicas para que se realicen las

modificaciones sobre los registros, las posiciones de memoria, etc.

Los sistemas de Entrada/Salida: permiten la comunicacin con los perifricos. Unidad central de Proceso (CPU): es un circuito que interpreta y ejecuta instrucciones. Se

compone de la Unidad Aritmtico Lgica y de la Unidad de Control. La CPU es un

microprocesador fabricado en un chip.

La memoria interna

La memoria principal o RAM (Random Access Memory, memoria de acceso aleatorio) es donde el

ordenador guarda los datos que est utilizando en el momento actual, con el equipo encendido.

Su capacidad de almacenamiento se mide en megabytes (MB) y mltiplos, siendo valores actuales: 1.024

MB, 2 GB, 4 GB, 8 GB 16 GB.

La memoria RAM es voltil, ya que se borrar la informacin que tiene al apagar el ordenador.

En la actualidad los ordenadores tienen memoria RAM en muchos componentes internos. Por ejemplo,

en el procesador (memoria cach), en los lectores pticos (buffer) o en la tarjetas grficas (memoria de

video o grfica).

UNIDAD ARITMTICO -

LGICA

UNIDAD DE CONTROL

MEMORIA

DISPOSITIVOS DE

ENTRADA

DISPOSITIVOS DE

SALIDA

MEMORIA EXTERNA

CPU

Etiqueta descriptiva

Mdulo de memoria DDR3 Chips de memoria


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Parmetros fundamentales

Tiempo o velocidad de acceso: Cuanto menor tiempo de acceso tenga la memoria ms rpida ser.Por ejemplo una memoria DDR-1600 puedo tener una velocidad de acceso de 5 nanosegundos.

Una velocidad de acceso de 16.7 MHz supone que puede realizarse 16.7 Millones de veces cada

segundo.

DDR4 ser el prximo estndar de memoria DRAM: Hynix ense su primer mdulo RAM DDR4

funcionando a 2400MHz con un voltaje de 1.2V. Por otro lado, Samsung present otro modelo con

el mismo voltaje, pero a una frecuencia de 2133MHz.

NOTA: Se recomienda colocar en los equipos el mismo tipo de memoria. En caso de colocar

diferentes tipos de memoria con distintas velocidades funcionarn todas a la velocidad de la ms

lenta

Velocidad de reloj: Las memorias se suelen clasificar atendiendo a dos criterios: segn la velocidadde reloj del bus (DDR3-1600, DDR-1333, DDR-106, etc.) o por su ancho de banda terico (PC3-

12800, Pc3-10600, etc.). Normalmente se suelen comercializar segn la velocidad de reloj del bus.

El ancho de banda terico es la mxima capacidad de transferencia del bus.

Voltaje: El voltaje viene determinado por el tipo de memoria y la tecnologa. Un voltaje ms altosupone mayor consumo y temperatura, aunque a veces mejora el rendimiento. Las memorias DDR3

reducen el consumo en un 30% debido a que el voltaje es menor (1,5V) frente a las DDR2 (1,8V) o

las DDR (2,5V).

Tecnologas soportadas:o Single Memory Channel: un solo canal de intercambio de informacin entre los mdulos

de memoria y bus.

o Dual Memory Channel: dos canales simultneos de intercambio, con lo que las cifras deancho efectivo es mucho mayor.

Para que la computadora pueda funcionar en Dual Channel, se deben tener dos mdulos

de memoria de la misma capacidad, velocidad y tipo DDR, DDR2 o DDR3 en los zcalos

correspondientes de la placa base, y el chipset de la placa base debe soportar dicha

tecnologa.

NOTA: En la actualidad el doble canal comienza a ser desplazado en la gama alta por el uso

de canales triples y cudruples con la memoria DDR3 y de la prxima memoria DDR4.

La conexin se realiza por medio de una conexin de pines en uno de los lados del circuito impreso que

permite su instalacin en el zcalo apropiado de la placa base para que est bien alimentado y comunicado

con los circuitos elctricos de los controladores de la memoria de la placa base.

Tipos de mdulos de memoria

Mdulos SIMM: Actualmente, est obsoleto. Dispone de 30

72 contactos en ambas caras interconectados. Muy popularesde principios de los 80 a finales de los 90.


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Mdulos SO-DIMM: Son mdulos diseados para porttiles lo que hace que sea una versin reducida de

los mdulos DIMM. Disponen de 100, 144 y 200 contactos y las caractersticas en voltaje y prestaciones de

la memoria son las mismas.

Tambin existe un formato ms pequeo, que son las Micro-DIMM.

La memoria de vdeo o grfica

Es la memoria empleada por el controlador de la tarjeta grfica para poder manejar toda la informacin

visual que le manda la CPU del sistema. Utiliza mdulos de memoria llamados GDDR.

LAS UNIDADES DE ENTRADA Y SALIDA

Son las interfaces que utilizan las distintas unidades funcionales de un sistema de procesamiento de

informacin para comunicarse unas con otras. Las entradas son las seales recibidas por la unidad,

mientras que las salidas son las seales enviadas por esta.

Los perifricos

Se denomina perifrico a cualquier dispositivo informtico que no es parte esencial del ordenador de

su CPU, pero est situado relativamente cercano (en la periferia) siendo de gran utilidad e, incluso,

imprescindibles para su uso y manejo.

Tambin necesitan de un drive o controlador de dispositivo, que es un pequeo programa que facilita

la comunicacin entre el sistema operativo y el perifrico, abasteciendo a la CPU de instrucciones para

poder comunicarse con el nuevo dispositivo.

No siempre es necesaria la instalacin, ya que los sistemas operativos en la actualidad suelen incluir

una amplia base de datos con los modelos estndar de estos y suelen detectarlos en su instalacin,

pero en muchas ocasiones suele ser recomendable realizarlo para optimizar su funcionamiento o evitar

futuros problemas.

Clasificacin De entrada: aquellos que introducen informacin en el ordenador (teclado, ratn, escner,

micrfono, etc.).


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De salida: aquellos que muestran informacin generada o contenida en el ordenador (monitor,impresora, altavoz, etc.).

De E/S: incluyen en un nico dispositivo elementos para dar entrada y salida de informacin(pantalla tctil, impresora multifuncional, etc.).

De comunicacin: estaran dentro de la categora de E/S, pero dado su carcter especficomerecen una categora aparte (mdem, switch, router, etc.).

De almacenamiento: pueden tambin considerarse como perifricos de E/S, pero tambinmerecen una categora propia.

LAS UNIDADES DE ALMACENAMIENTO SECUNDARIO

El almacenamiento secundario lo conforman el conjunto de dispositivos y medios o soportes que

almacenan memoria secundaria, entendida como almacenamiento masivo y permanente.

En la actualidad se utilizan diferentes tecnologas: la magntica (discos duros, disquetes, cintas

magnticas), la ptica (CD, DVD, blu-ray), la magneto-ptica (discos zip) y las flash (tarjetas de memoria

flash).

Discos duros

Es un dispositivo no voltil que emplea un sistema de grabacin digital de tecnologa magntica.

Partes de un disco duro:

Plato: cada uno de los discos que hay dentro del discoduro.

Cara: cada uno de los dos lados de un plato. Cabeza: nmero de cabezales. Pista: una circunferencia dentro de una cara; la pista 0

est en el borde exterior.

Cilindro: conjunto de varias pistas; son todas lascircunferencias que estn alineadas verticalmente.

Sector: cada una de las divisiones de una pista.Tipos de conexin:

IDE o PATA: controlan los dispositivos de almacenamiento masivo de datos, como los discos duroso como lectores de discos.

SCSI: son discos duros de gran capacidad de almacenamiento. SATA: nuevo estndar de conexin que utiliza un bus serie para la transmisin de datos.

Notablemente ms rpido y eficiente que IDE. En la actualidad hay dos versiones SATA 1, de hasta

1,5 Gigabits por segundo (192 MB/seg) y, SATA 2, de hasta 3,0 Gb/seg (384 MB/seg) de velocidad

de transferencia.

Estructura lgica de los discos duros:

El sector de arranque o MBR: es el primer sector o sector cero, y suele emplearse para albergar elarranque del sistema operativo o para albergar la tabla de particiones.


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Lector-grabador de discos pticos y soportes pticos

Un disco ptico es un formato de almacenamiento de informacin digital que emplea como soporte un

disco circular generalmente de aluminio y policarbonato, sobre el cual la informacin se codifica y

almacena mediante unos surcos microscpicos, realizados con un lser.

Dicho almacenamiento se lleva a cabo en forma de una espiral continua que cubre la superficie del disco

entera y que se inicia desde la pista ms interna hacia el exterior.

Tipos de Cds

Solo lectura: CD-ROM. Grabable una sola vez: CD-R. Regrabable: CD-RW.

Capacidades de almacenamiento

CD: 700MB. DVD: 4,7 GB. DVD-DI: 9 GB. Blu-Ray: 25 GB.

NOTA: El DVD+R es un disco ptico grabable slo una vez. Este formato de disco DVD+R fue diseado para

el mismo propsito que el DVD-R por otra alianza de fabricantes. El DVD Forum cre los estndares oficiales

DVD-ROM/R/RW/RAM. DVD Alliance cre los estndares DVD+R/RW para evitar pagar la licencia al DVD

Forum. Dado que los discos DVD+R/RW no forman parte de los estndares oficiales, no muestran el

logotipo DVD.

Tcnicamente el formato DVD+R es superior al DVD-R entre otros motivos por ofrecer mejor soporte a launidad grabadora para detectar y corregir errores.

Al da de hoy un 85% de los lectores y grabadores son compatibles con ambos formatos.

Panasonic y el DVD Forum estn detrs del DVD-RAM y los formatos DVD-R/RW, mientras que Philips y la

DVD Alliance son responsables de la alternativa DVD+R/RW.

Tarjetas de memoria flash

Es un soporte de almacenamiento que ha ido

propagndose en los ltimos aos, en parte, gracias a

la proliferacin de dispositivos electrnicos mviles.

Tienen su precedente en las tarjetas PCMCIA, que

aparecieron a finales de los aos 90 para ampliar la

capacidad de almacenamiento del ordenador.

Los formatos ms extendidos en la actualidad son:

CompactFlash, Memory Stick, SmartMedia, SD,

MiniSD y MicroSD.


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Caractersticas de las memorias FLASH

La informacin permanece sin que haga falta alimentacin. Ideal para utilizar en dispositivos de tamao reducido como MP3, telfonos mviles, cmaras,

etc.

La velocidad de estas memorias cada vez es mayor. Son baratas. Resisten a los golpes. Consumen muy poca energa. No son ruidosas.

Futuro de las memorias FLASH

Van a ser mucho ms densas gracias a la nanotecnologas. Se van a poder tener chips de ms de 100 GB de capacidad o incluso superando el Terabyte. El coste de la fabricacin ir disminuyendo con lo cual estas memorias podrn ser ms baratas

y tener mayor capacidad.

Discos o unidades SSD

El trmino SSD (Solid State Drive), unidad de estado slido. Aunque se les seguir llamando discos de

estado slido no tiene ningn sentido ya que no existe ningn disco en su interior que ha sido sustituido

por componentes electrnicos.

Utilizan:

Memoria no voltil como flash. Tiene un bajo consumo elctrico. Memoria voltil SDRAM que le confiere velocidad.

Ventajas de los discos SSD frente a los HD tradicionales

Al no tener partes mviles la posibilidad derotura o que se estropee por vibraciones

desaparece.

Los tiempos de bsqueda y latencia sonmenores.

El consumo de energa es mucho menor al notener partes mecnicas.

Se produce menos calor. Tienen un peso menor. El tiempo de bsqueda es constante. La lectura es mucho ms rpida. El rendimiento no baja cuando el disco se va llenando.

Desventajas de los discos SSD frente a los HD tradicionales

La posibilidad de recuperacin es ms remota.

Son ms caros que los tradicionales.


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Discos duros hbridos

Son una solucin intermedia. Se utiliza un disco tradicional al que se le ha aadido memoria flash,

disminuyendo el consumo elctrico, ruido, calor y la rapidez de acceso a los datos es menor.

Al utilizar tecnologa tradicional la capacidad es mayor que la de un disco SSD.

LAS TARJETAS DE EXPANSIN

Son dispositivos con diversos circuitos integrados que se insertan en ranuras de expansin de la placa base

con el fin de ampliar la capacidad del ordenador.

Dichas tarjetas de expansin emplean puertos ISA (ya en desuso), PCI, AGP, PCI-Express, adems de

PCMCIA y Expresscard.

BUSES Y RANURAS DE EXPANSIN

Son lneas de interconexin que interconectan el procesador con los distintos dispositivos del equipo.

Ranuras ISA

Las ranuras ISA (Industry Standard Architecture) hacen su aparicin de la mano de IBM en 1980 como

ranuras de expansin de 8bits funcionando a 4.77Mhz. Se trata de un slot de 62 contactos (31 por cada

lado) y 8.5cm de longitud.

Su verdadera utilizacin empieza en 1983,

conocindose como XT bus architecture.

En el ao 1984 se actualiza al nuevo estndar de

16bits, conocindose como AT bus architecture.

En el caso de AT bus architecture se trata de dos ranuras unidas de 14cm de longitud. Bsicamente es un

ISA al que se le aade 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).


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Ranuras EISA

En 1988 nace el nuevo estndar 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 clnicos, y en parte forzados por el

desarrollo por parte de la gran gigante (al menos enaquella poca) IBM, que desarrolla en 1987 el slot MCA

(Micro Channel Architecture) para sus propias mquinas.

Los slot EISA tuvieron una vida bastante breve, ya que

pronto fueron sustituidos por los nuevos estndares VESA

y PCI.

Ranuras VESA:

Movido ms que nada por la necesidad de ofrecer unos grficos 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

diseados para el procesador Intel 80486. Permite por

primera vez conectar directamente la tarjeta grfica 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 grficas, solucionando el problema de la insuficiencia de flujode datos que tenan las ranuras ISA y EISA.

Su estructura consista en una extensin del ISA de 16 bits. Las tarjetas de expansin VESA eran enormes, lo

que, junto a la aparicin del bus PCI, mucho ms rpido 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

prctica, su uso se limit casi exclusivamente a tarjetas grficas y a algunas raras tarjetas de expansin de

memoria.

BusPCI

Interconexin de componentes perifricos. Fue

creado en 1993 por Intel y transmite datos en

paralelo. Remplaz a buses antiguos como los ISA

y los VESA. El estndar final es el PCI 3.0. Este tipo

de bus est desapareciendo dando paso al PCI-

Express. Suelen ser de color blanco.

Tienen una longitud de 8.5cm, igual que las ISA de

8bits, con unos contactos bastante ms finos, pero

con un nmero 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 tambin estandarizar el tamao de las tarjetas de expansin.


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BusAGP

Slo est dedicada a conectar tarjetas de vdeo AGP.

Suele ser de color marrn. Suelen encontrarse ms

lejos del borde de la placa y ms cerca del micro.

Es desarrollado por Intel en 1996 como puerto grfico

de altas prestaciones, para solucionar el cuello debotella que se creaba en las grficas PCI. Sus

especificaciones parten de las del bus PCI 2.1,

tratndose de un bus de 32bits.

Se utiliza exclusivamente para tarjetas grficas y por

su arquitectura slo 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, y segn

su tipo se pueden diferenciar por la posicin de una pestaa de control que llevan.

Bus PCI-EXPRESS

Es la evolucin del bus PCI para satisfacer las necesidades

actuales de las tarjetas grficas. Est formado por uno o ms

enlaces punto a punto a punto de tipo bidireccional. Manda

muy pocos bits a la vez pero a mucha velocidad (2,5 5

Gbits/s).

Tipos:o Con un slots (X1).o Con cuatro slots (X4).o Con ocho slots (X8).o Con diecisis slots (X16).o Con treinta y dos slots (X32).

Un enlace X1 es ms rpido que el PCI normal y un enlace X8 es igual de rpido que la versin ms rpida

de AGP.

La tarjeta grfica

Es la encargada de procesar los datos que provienen de la CPU y

transformarlos en informacin comprensible y representable en un

dispositivo de salida, como un monitor o un proyector.

A la hora de elegir una tarjeta grfica existen una serie de

caractersticas que hay que tener en cuenta:

Velocidad del ncleo (Mhz). Ancho del bus (de 128 bits hasta 512 o ms). Pxeles por ciclo (n de pxeles procesados por ciclo de reloj). Sistema de ventilacin. Salida con capacidad hdmi o dvi. Resolucin vertical y horizontal mxima.


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Existen dos grandes empresas NVIDIA y ATI que lideran el mercado de este componente a travs de sus

respectivos chips grficos GeForce y Radeon.

Puertos y conectores

Los conectores de entrada-salida cumplen con la norma PC99, desarrollada por Microsoft e Intel en 1998

con el objetivo de estandarizar el hardware de PC.

Estos conectores son:

Puerto serie: Est en desuso. La informacin es transmitida bit a bit enviando un solo bit ala vez.

Puerto paralelo: los bits de datos viajan juntos, enviando un paquete de byte a la vez. Porejemplo, en la conexin de las antiguas impresoras y escneres.

Puertos USB. Conector RJ-45. Conectores grficos VGA, HDMI, DVI: Para la conexin de dispositivos de salida de

imgenes. Conectores de audio: Conectan dispositivos de audio como altavoces, micrfono, etc. Puertos PS/2: Empleados para conectar teclados y ratones. E-Sata: External SATA. S/PDIF ptica: Es un formato digital de transferencia de datos de audio. Puede utilizar cable

coaxial o de fibra ptica.

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