Colegio de Educación Profesional Técnica

del Estado de México

Plantel Tlalnepantla 1

“Arquitectura de un ordenador”

Elaboró: Sauz Cortes Arturo Neftali Grupo: 202 Carrera: P.T. Bachiller en Informática Turno: Matutino Asignatura: Mantenimiento de Equipo de Computo Básico

1.- PERIFERICOS O DISPOSITIVOS DE ENTRADA – SALIDA Se denominan periféricos tanto a las unidades o dispositivos a través de los cuales el ordenador se comunica con el mundo exterior. Los dispositivos de Entrada transforman la información externa (instrucciones o datos tecleados) según alguno de los códigos de entrada/salida (E/S). Así el ordenador recibe dicha información adecuadamente preparada (en binario). En un dispositivo de Salida se efectúa el proceso inverso: la información binaria que llega del ordenador se transforma de acuerdo con el código de E/S en caracteres escritos inteligibles por el usuario.

1.1.-UNIDADES DE ENTRADA

Teclado Ratón (MECÁNICO Y ÓPTICO) Lápiz óptico Lector óptico Lector de caracteres imanables Lector de bandas magnéticas Lector de tarjetas “Chip” o inteligentes (Smart Card) Lector de marcas Lector de caracteres manuscritos Lector de códigos de barras

Reconocedores de voz “Joystick “o palanca manual de control Digitalizador o tabla gráfica Pantalla sensible al tacto Scanner o rastreadores

1.2.-UNIDADES DE SALIDA Monitores Sintetizado de voz Visualizador Trazador de gráficos o “plotter” Microfilm

2 . UNIDAD CENTRAL DE PROCESO O UCP CONOCIDA POR SUS SIGLAS EN INGLÉS POR CPU

Es un circuito microscópico que interpreta y ejecuta instrucciones. La CPU se ocupa del control y el proceso de datos en las computadoras. Generalmente, la CPU es un microprocesador fabricado en un chip, un único trozo de silicio que contiene millones de componentes electrónicos. El microprocesador de la CPU está formado por una unidad aritmético-lógica que realiza cálculos y comparaciones, y toma decisiones lógicas (determina si una afirmación es cierta o

falsa mediante las reglas del álgebra de Boole); por una serie de registros donde se almacena información temporalmente, y por una unidad de control que interpreta y ejecuta las instrucciones. Para aceptar órdenes del usuario, acceder a los datos y presentar los resultados, la CPU se comunica a través de un conjunto de circuitos o conexiones llamado bus. El bus conecta la CPU a los dispositivos de almacenamiento (por ejemplo, un disco duro), los dispositivos de entrada (por ejemplo, un teclado o un mouse) y los dispositivos de salida (por ejemplo, un monitor o una impresora). 3.- UNIDADES DE ALMACENAMIENTO 3.1 .-Memoria de Acceso Aleatorio (RAM): Las Memorias de Acceso Aleatorio (RAM: Random Access Memory) son memorias construidas sobre semiconductores donde la información se almacena en celdas de memoria que pueden adquirir uno cualquiera de los dos valores del código binario. El procesador accede a los bytes de la memoria sin tener que pasar por los bytes precedentes por lo que se denomina de acceso aleatorio. Es la memoria más común de las PC, y la diferencia que existe entre este tipo de memoria y otras es la rapidez además de que la información se pierde al apagar el ordenador, en comparación por ejemplo de los discos duros que la información permanece.

DRAM(Dynamic Random Access Memory):Es un RAM dinámica ,cada bit esta construido por un único transistor y un condensador; un problema es que se olvida de los datos que recibe casi tan rápido como se le proporcionan ,por lo que debe ser constantemente refrescada(re-energizada)cientos de veces por segundos para que las cargas se mantengan.

SDRAM: Synchronic-RAM. : Es una memoria DRAM sincrona .

Se sincroniza con el procesador, es decir, el procesador puede obtener información en cada ciclo de reloj, sin estados de espera, como en el caso de los tipos anteriores. Sólo se presenta en forma de DIMMs de 168 contactos. El acceso a los datos esta controlado por una señal de reloj. 3.2.- Memoria ROM (Read Only Memory, Memoria de Solo Lectura) La ROM es un tipo de memoria se sólo lectura en la que el fabricante graba las instrucciones en el Chip. Las PC vienen con una cantidad de ROM, donde se encuentras los programas de BIOS (Basic Input Output System), que contienen los programas y los datos necesarios para activar y hacer funcionar elcomputador y sus periféricos. En la ROM se encuentran el test de fiabilidad del ordenador (POST: Power on Self Test), las rutinas de inicialización y arranque, y la BIOS que proporciona los servicios fundamentales para que el ordenador sea operativo, en su mayor parte controla periféricos del ordenador

como la pantalla, elteclado y las unidades de disco. El término Memoria de Solo Lectura, significa que esta memoria no puede ser modificada y aun cuando apaguemos el ordenador la información permanecerá inalterada en la ROM. En la ROM está almacenado también el programa interno que nos da la facilidad de comunicarnos con el ordenador en un lenguaje muy similar al inglés, evitando así tener que lidiar con el lenguaje de máquina (binario). Características:

La escritura se realiza una sola vez. La información queda grabado aunque se le retire la energía eléctrica. La capacidad de memoria ROM en un ordenador: se encuentra entre 8K a 16K, un

número suficientemente grande para que este justificado asombrarse ante la cantidad de información necesaria para llenar tal cantidad de posiciones.

Ventaja: La ventaja de que los programas fundamentales del computador estén almacenados en la ROM es que están ahí implementados en el interior del computador y no hay necesidad de cargarlos en la memoria desde el disco de la misma forma en que se carga el DOS. Debido a que están siempre residentes, los programas en ROM son muy a menudo los cimientos sobre los que se construye el resto de los programas (incluyendo el DOS). 3.3.- MEMORIA CACHÉ Es un tipo especial de memoria, que permite a la CPU acceder a las direcciones y datos que se encuentran contenidos en ésta de manera mucho más rápida que su acceso a la memoria principal (de 3 a 5 veces más rápido). El “cerebro” del sistema de memoria caché es el controlador de memoria caché. Cuando un controlador de memoria caché recupera una instrucción de la memoria principal, también guarda en la memoria caché las próximas instrucciones. Esto se hace debido a que existe una alta probabilidad de que las instrucciones adyacentes también sean necesarias. Esto aumenta la probabilidad de que la CPU encuentre las instrucciones que necesita en la memoria caché, permitiendo así que el ordenador funcione con mayor rapidez. Objetivos: • Mantener el tiempo de acceso promedio a la memoria pequeño. • Reducir el ancho de banda entre memoria principal y procesador. Modo de Operación: La dirección generada por el procesador es comparada con los datos que están almacenados en la cache, si el dato está presente, el procesador lo lee desde la cache, si el dato no está presente, se transfiere desde la memoria principal a la cache.

UNIDADES DE ALMACENAMIENTO SECUNDARIO 3.4.- DISCO DURO El disco duro es el sistema de almacenamiento más importante de su computador y en el se guardan los archivos de los programas – como lossistemas operativo D.O.S. o Windows 95, las hojas de cálculo (Excel, Qpro, Lotus) los procesadores de texto (Word, WordPerefct, Word Star, Word Pro), los juegos (Doom, Wolf, Mortal Kombat) – y los archivos de cartas y otros documentos que usted produce. 3.5.- CD El disco compacto (conocido popularmente como CD por las siglas en inglés de Compact Disc) es un soporte digital óptico utilizado para almacenar cualquier tipo de información (audio, imágenes, vídeo, documentos y otros datos). En español se puede escribir cedé (como se pronuncia) porque ha sido aceptada y lexicalizada por el uso; en gran parte de Latinoamérica se pronuncia [sidí], como en inglés, pero la Asociación de Academias de la Lengua Españoladesaconseja —en su Diccionario panhispánico de dudas— esa pronunciación.1 También se acepta cederrón2 (de CD-ROM). Hoy en día, sigue siendo el medio físico preferido para la distribución de audio. Los CD estándar tienen un diámetro de 12 centímetros y pueden almacenar hasta 80 minutos de audio (o 700 MB de datos). Los MiniCD tienen 8 cm y son usados para la distribución de sencillos y de controladores guardando hasta 24 minutos de audio o 214 MB de datos. 3.6.- PEN DRIVE O MEMORY FLASH Una memoria USB (de Universal Serial Bus), es un dispositivo de almacenamiento que utiliza una memoria flash para guardar información. Se lo conoce también con el nombre de unidad flash USB, lápiz de memoria, lápiz USB, minidisco duro, unidad de memoria, llave de memoria, entre otros. Los primeros modelos requerían de una batería, pero los actuales ya no. Estas memorias son resistentes a los rasguños (externos), al polvo, y algunos hasta al agua, factores que afectaban a las formas previas de almacenamiento portátil, como los disquetes, discos compactos y los DVD. Estas memorias se han convertido en el sistema de almacenamiento y transporte personal de datos más utilizado, desplazando en este uso a los tradicionales disquetes y a los CD. Se pueden encontrar en el mercado fácilmente memorias de 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 y hasta 256 GB (a partir de los 64 GB ya no resultan prácticas por su elevado costo). Esto supone, como mínimo, el equivalente a 180 CD de 700 MB o 91.000 disquetes de 1,44 MB aproximadamente.

UNIDADES DE MEDIDA El Sistema Internacional de Unidades – SI, establece las unidades de medida que se utilizan en el mundo. Estas unidades se agrupan mediante Prefijos (kilo, mega, etc.), los cuales indican múltiplos y subdivisiones de una unidad de medida, generalmente mil: 103, millón: 104, etc. Pero en computación, el SI no considera el uso de sus unidades de medida básicas: el bit (b) y el Byte (B) — la letra B en el sistema SI corresponde a bel –. Recordemos que:

Un bit (binary digit), letra “b”, es la unidad básica de información utilizada en computación y teoría de la información. Agrupa a los valores 0 y 1, estados falso y verdadero, excluyentes entre sí. La medida bits por segundo se utiliza para indicar, por ejemplo, el volumen de tráfico en redes y telecomunicaciones.

Un byte (proviene de bite), letra “B”, es la agrupación de 8 bits (también conocida como “octeto”).

La International Electrotechnical Commission (IEC) formalizó en 1988 el uso de los “Prefijos binarios”, reconociendo los prefijos usados por el SI, pero asociando el uso en computación con bits y bytes: kilo (k), mega (M), giga (G) y recientemente tera (T) y peta (P), como multiplos de 1024 (210, 220, etc).

1 kilobyte = k = 210 = 1.024 bytes 1 megabyte = M = 220 = 1.048.576 bytes 1 gigabyte = G = 230 = 1.073.741.824 bytes 1 terabyte = T = 240 = 1.099.511.627.776 bytes 1 petabyte = P = 250 = 1.125.899.906.842.624 bytes

Estos prefijos tienen, sin embargo, una interpretación distinta en algunos casos. Para medir las tasas de transmisión de datos en bits por segundo, ie., los prefijos se interpretan como 1000 (103). Ejemplos:

Una tarjeta de red de 10 Mbit/s equivale a 10,000,000 bit/s y no a 10,485,760 bit/s. Nota: La notación bit por segundo se expresa como: bit/s o bps. Un DVD de 1x transfiere datos a 11.08 millones de bits por segundo (Mbps),

lo cual es equivalente a 1.385 millones de bytes por segundo. La tasa de transferencia de 150 kB/s 1x generalmente indicada en lectores

CD-ROM es “verdaderos” kilobytes por segundo, puesto que la tranferencia de datos es actualmente 153.6 miles de bits por segundo.

MAINBOARD O TARJETA MADRE La tarjeta madre es el componente principal de un computador personal. Es el componente que integra a todos los demás. Escoger la correcta puede ser difícil ya que existen miles. Estos son los elementos que se deben considerar: El Procesador Este es el cerebro del computador. Dependiendo del tipo de procesador y su velocidad se obtendr&aacute un mejor o peor rendimiento. Hoy en día existen varias marcas y tipos, de los cuales intentaré darles una idea de sus características principales. Las familias (tipos) de procesadores compatibles con el PC de IBM usan procesadores x86. Esto quiere decir que hay procesadores 286, 386, 486, 586 y 686. Ahora, a Intel se le ocurrió que su procesador 586 no se llamaría así sino “Pentium”, por razones de mercadeo. Componentes básicos:

Zócalo para Microprocesador. Memoria ROM (BIOS). Bancos de memoria. Chips de soporte o “Chipset”: Puente norte y sur, “placas” onboard. Buses internos: de control, de direcciones, de datos Buses externos: los denominados bancos, zócalos o “slots” Conexión con una fuente de alimentación y estándares de fabricación (factor de

forma

PARTES DE UN MAINBOARD BIOS: sistema básico de entrada-salida. Programa incorporado en un chip de la tarjeta madre que se encarga de realizar las funciones básicas de manejo y configuración del ordenador. Ranuras PCI: Pueden dar hasta 132 MB/s a 33 MHz, lo que es suficiente para casi todo, excepto quizá para algunas tarjetas de vídeo 3D. Miden unos 8,5 cm y generalmente son blancas. Caché: es un tipo de memoria del ordenador; por tanto, en ella se guardarán datos que el ordenador necesita para trabajar. Chipset: es el conjunto de chips que se encargan de controlar determinadas funciones del ordenador. USB: Conectores usados para insertar dispositivos transportables. Zócalo ZIF: Es el lugar donde se aloja el procesador. Slot de Expansión: son ranuras de plástico con conectores eléctricos (slots) donde se introducen las tarjetas de expansión. Ranuras PCI: Peripheral Component InterConnect (“Interconexión de Componentes Periféricos”) Generalmente son de color blanco, miden 8.5 cm es de hasta 132 MB/s a 33 MHz, no es compatible para alguna tarjetas de vídeo 3D. Ranuras DIMM: son ranuras de 168 contactos y 13 cm. de color negro. Ranuras SIMM: tienen 30 conectores, y meden 8,5 cm. En 486 aparecieron los de 72 contactos, más largos: unos 10,5 cm de color blanco. Ranuras AGP: Se dedica exclusivamente a conectar tarjetas de vídeo 3D,. ofrece 264 MB/s o incluso 528 MB/s. Mide unos 8 cm. Ranuras ISA: son las más antiguas,. Funcionan con 8 MHz-16MB/s sirve para conectar un módem o una tarjeta de sonido , Miden unos 14 cm y su color suele ser negro.

Pila: se encarga de conservar los parámetros de la BIOS como la fecha y hora.

BUSES DE DATOS El Bus se refiere al camino que recorren los datos desde una o varias fuentes hacia uno o varios destinos y es una serie de hilos contiguos. En el sentido estricto de la palabra, esta definición sólo se aplica a la interconexión entre el procesador y los periféricos. Los buses se caracterizan por el número de bits que pueden transmitir en un determinado momento. Un equipo con un bus de 8 bits de datos, por ejemplo, transmite 8 bits de datos cada vez, mientras que uno con un bus de 16 bits de datos transmite 16 bits de datos simultáneamente. Un bus es simplemente un conjunto compartido de pistas trazadas en la placa de circuito principal, al que se conectan todas las partes que controlan y forman el ordenador. Cuando un dato pasa de un componente a otro, viaja a lo largo de este camino común para alcanzar

su destino. Cada chip de control y cada byte de memoria del PC están conectados directa o indirectamente al bus. Cuando un nuevo componente se inserta en uno de los conectores de expansión, queda unido directamente al bus, convirtiéndose en un objeto más de la unidad completa. PUERTOS DE COMUNICACIÓN

Los puertos de comunicación, como su nombre indica, son una serie de puertos que sirven para comunicar nuestro ordenador con los periféricos u otros ordenadores. Se trata en definitiva de dispositivos I/O(Imput/Output, o Entrada/Salida). En este tutorial nos vamos a referir a los principales puertos de comunicación. Estos son los más habituales y suelen estar presente en todos los PC, aunque alguno de ellos están empezando a desaparecer, siendo reemplazados por otros más eficaces. Entre estos puertos tenemos: PUERTO SERIE (RS-232). Los puertos RS-232, también conocidos como puertos serie y como puertos COM son uno de los primeros puertos de comunicaciones incorporados a los PC, pero también uno de los más ineficaces. El interface de este tipo de puerto suele ser de dos tipos, de 9 pines (normalmente señalado como COM1) y de 25 pines(normalmente señalado como COM2), siendo estos conectores de tipo MACHO en la parte del PC. En un principio todas las placas base contaban con ambos tipos de puerto serie. Posteriormente el puerto de 25 pines desapareció y las placas incorporaban 2 puertos de 9 pines (COM1 y COM2) y en la actualidad solo suelen tener un puerto COM de 9 pines, siendo cada vez mas frecuentes las placas que ni siquiera traen este o bien que lo traen en una chapita independiente. La capacidad máxima que se alcanza en este tipo de puerto es de 20KB/s. En cuanto a la velocidad, en el caso de los puertos RS-232 la unidad de medida es el Baudio, en lugar de utilizar el más habitual hoy en día de bit por segundo, siendo el ratio de entre 75 baudios y 128000 baudios, aunque los más utilizados son 9600, 14400 y 19200 baudios. En cuanto a la distancia permitida en este tipo de conexiones, en la práctica, dependiendo del dispositivo a conectar, permite distancias de hasta unos 40 metros, pero la velocidad permitida es inversamente proporcional a la distancia. A pesar de estar cayendo en desuso, este puerto sigue siendo muy utilizado en las comunicaciones de las cajas registradoras, visores, impresoras de tickets y unidades lectoras/grabadoras de EPROM y en general para las conexiones de configuración de numerosos dispositivos. Existen también adaptadores de COM 9 a COM 25. En cuanto a los puertos COM hay que hacer una aclaración. Los PC reconocen como puerto COM a todo puerto que se crea destinado a comunicaciones (independientemente de su interface), como pueden ser los puertos de comunicación creados por un BlueTooth.

Puerto RS-232 (COM 9) y adaptador de COM 9 a COM 25. PUERTO PARALELO. El puerto paralelo más conocido es el puerto de impresora, también conocido como Puerto LPT. A veces se le denomina Centronic, que es el nombre que recibe el conector del extremo correspondiente a la impresora, siendo el conector de la parte del ordenador un conector de 25 pines del tipo HEMBRA. El puerto paralelo envía un byte o más de datos a la vez por diferentes hilos, mas una serie de bits de control, creando un bus de datos. En este aspecto de comporta de forma diferente al puerto serie, que hace el envío bit a bit, y por el mismo hilo. Hay en el ordenador otros puertos paralelo, aunque rara vez se piense en ellos como tales. Se trata de los puertos paralelos IDE, que también reciben el nombre de PATA (Paralell ATA) o el puerto SCSI, este último usado sobre todo en Macintosh y en servidores, mas que nada por su alto costo.

Puerto paralelo en una placa base y terminales de cable paralelo. Observese la peculiar forma del Centronic. PUERTOS USB.

Simbolo internacional de USB. El puerto USB (Universal Serial Bus) fue creado en el año 1.996 por un grupo de 7 empresas (IBM, Intel, Compaq, Microsoft, NEC, Digital Equipment Corporation y Northern Telecom) para buscar una respuesta a los límites de conectividad de los ordenadores, así como al límite de velocidad que tienen los puertos RS-232 y los puertos paralelos LPT.

El puerto USB tiene entre sus ventajas, además de una mayor velocidad de transmisión, el que a través del mismo puerto se pueden alimentar periféricos de bajo consumo (incluso un escáner, un disco duro externo, etc.). También es posible conectar en teoría hasta 127 periféricos al mismo puerto (con concentradores alimentados intermedios), aunque en este caso hay que contar los concentradores como periféricos. El tipo de conector estándar en el ordenador es el denominado tipo A con 4 contactos, dos para datos y dos para alimentación, pero en la conexión al periférico no hay ningún estándar, habiendo multitud de tipos diferentes de conectores, si bien el más utilizado es el tipo B. También son muy utilizados los tipos Mini USB y Micro USB, este último sobre todo en teléfonos móviles. En cuanto a las capacidades y tipos, tenemos varios tipos diferentes de puertos USB: USB 1.1:, ya prácticamente en desuso, que presentaba dos velocidades de transmisión diferentes, 1.5Mb/s para teclados, ratones y otros dispositivos que no necesitan mayores velocidades, y una velocidad máxima de 12Mb/s. USB 2.0:, aparecido en abril de 2.000 ante la necesidad de una mayor velocidad de transmisión, llegando esta hasta los 480Mb/s teóricos (en la práctica es muy difícil alcanzar esa velocidad).

Vista de placa base con 4 puertos USB

Conectores USB tipo A y tipo B.

PUERTOS IEEE 1394 O FIREWIRE. Este tipo de puerto fue inventado por Apple a mediados de los años 90 para solucionar el problema de conectividad y velocidad que existía incluso con el USB 1.1. Tiene la posibilidad de conectar en el mismo bus hasta 63 dispositivos y es totalmente compatible tanto con Mac como con PC, permitiendo incluso la interconexión de ambos. El IEEE 1394 trabaja a una velocidad de 400Mb/s y permite la alimentación de dispositivos con un consumo superior al permitido por el USB 2.0 (hasta 45w). Esta velocidad en teoría es inferior a la ofrecida por el USB 2.0, pero en la práctica es algo mayor, y sobre todo más estable, lo que hace del IEEE 1394 el puerto ideal para la conexión de dispositivos de vídeo al ordenador. En cuanto a los conectores, existen dos versiones. Una de 6 contactos (4 de datos y 2 de alimentación) y otra de solo 4 contactos, en la que se han eliminado los contactos de alimentación. En lo referente a la forma de estos ocurre algo muy similar a lo que comentábamos en los puertos USB. Si bien el conector al PC está algo más estandarizado, en lo referente al conector de los dispositivos existen cientos de tipos diferentes, dependiendo en casi todos los casos del diseño que hayan querido darle el fabricante de éste.

Puerto Firewire en placa base. PUERTO IrDA (INFRARROJOS). Los puertos IrDA se utilizan para comunicación inalámbrica entre los dispositivos y el ordenador. Su creación de debe entre otros a HP, IBM y Sharp. Soporta unas velocidades de entre 9600bps y 4Mbps en modo bidireccional, por lo que su uso es bastante amplio, si bien el más extendido quizás sea la conexión entre teléfonos móviles, tanto entre sí como con ordenadores.

Su uso está siendo abandonado poco a poco en favor de los dispositivos BlueThooth, ya que los dispositivos IrDA presentan una serie de inconvenientes que se han superado con la tecnología BlueThooth. Entre estos inconvenientes cabe destacar que ambos objetos (transmisor y receptor) deben estar viéndose, en un ángulo máximo de 30º y a una distancia no superior a un metro. Este tipo de puertos es más habitual en ordenadores portátiles que en ordenadores de sobremesa, en los que se suelen usar adaptadores USB IrDA.

Puerto IrDA en un portátil y adaptador IrDA – USB. CONEXIONES ETHERNET (RJ-45). Este tipo de conexión está presente hoy en día en la práctica totalidad de las placas base a la venta, y por consiguiente en los ordenadores que se venden, siendo muy utilizado para las conexiones red, incluidas las conexiones a Internet por router. Este tipo de conexiones recibe el nombre de la tecnología empleada en este tipo de conexiones, cuyo uso principal son las conexiones de red, aunque también se pueden usar

para conectar dispositivos que trabajen bajo el estándar IEEE 802.3. De entre estos dispositivos, quizás el que puede resultar más familiar son las impresoras con conexión de red.

Conectores Ethernet. CONECTORES PS/2. Los ordenadores suelen tener dos conectores PS/2 dedicados, uno para el teclado (comúnmente de color violeta claro) y otro para el ratón (que suele ser verde claro). Estos conectores fueron introducidas en el año 1.987 por IBM y se han convertido en los conectores estándar para este tipo de dispositivos, en sustitución de los conectores DIN para teclado y de los puerto serie para ratón.

Conectores PS/2. Observen la diferencia de color.