INTRODUCCIÓN

Se dará a conocer cada uno los componentes y funciones de una computadora, los cuales

son los encargados de procesar todas las instrucciones que proporciona el software. Uno de

los principales es el chipset que es el encargado de la gestión de los componentes de la

tarjeta que lo contiene, como también debe tener interfaces para los demás dispositivos.

El chipset determina muchas de las características de una placa base y por lo general la

referencia de la misma está relacionada con la del chipset. Siendo además el conjunto de

circuitos integrados más importante de la placa base. Asume las funciones más importantes

del sistema que no se hallen integradas en el microprocesador.

Los nuevos microprocesadores, junto al amplio espectro de tecnologías existentes en

materia de memorias, caché y periféricos que aparecen y desaparecen continuamente, han

logrado aumentar la importancia del chipset. De aquí la importancia de tener conocimiento

de esto.

Además al desarrollarse las tecnologías y las telecomunicaciones se han logrado que los

intercambios de datos crezcan, simplificándose cada vez más y creando nuevas formas de

comercio, conocido como Comercio Electrónico. Por lo que es importante y hasta

interesante dar a conocer las características básicas.

CHIPSET

Un Chipset es el conjunto de circuitos integrados diseñados con base a la arquitectura de un

procesador, permitiendo que ese tipo de procesadores funcionen en una placa base. Sirve de

puente de comunicación con el resto de componentes de la placa, como son la memoria, las

tarjetas de expansión, los puertos USB, ISA, PCI, AGP, ratón, teclado, etc.

El Chipset es el que hace posible que la placa base funcione como eje del sistema. Es uno

de los pocos elementos que tiene conexión directa con el procesador, gestionando la

información que entra y sale por el bus principal del procesador. Determina el tipo y

velocidad del procesador y la memoria que puede albergar la tarjeta madre.

En la actualidad los principales fabricantes de chipsets son AMD, ATI Technologies, Intel,

NVIDIA, Silicon Integrated Systems y VIA Technologiesy muchas veces de la memoria

RAM. Intel Corporation Es el más grande fabricante de chips semiconductores basado en

ingresos. AMD desarrolla microprocesadores compatibles x86.

Northbridge; también llamado “puente norte”, es el circuito integrado más importante del

conjunto de chips, fundamental para el rendimiento del equipo, ya que es el que se encarga

de intercomunicar a los dispositivos más rápidos de toda computadora estándar: el

procesador, la memoria RAM y el puerto AGP.

Southbridge; llamado también “puente sur” se encarga de controlar un gran número de

dispositivos. Las funciones principales, y comunes en todos los chipset actuales, son el bus

PCI, los puertos IDE y USB, y un adaptador de sonido. En realidad, internamente todos

estos dispositivos están conectados al bus PCI.

En el chipset se almacena toda la información que contiene una placa madre las

características de la misma tales como el tipo de memoria que debe de ser instalada en

dicha placa así como la capacidad máxima que esta puede aceptar tanto en la velocidad del

procesador como del tipo de memoria RAM a implementar.

CPU

CPU interpreta las instrucciones contenidas en los programas y procesa los datos. Las CPU

proporcionan la característica fundamental del ordenador digital y son uno de los

componentes necesarios encontrados en los ordenadores de cualquier tiempo, junto con la

memoria principal y los dispositivos de entrada/salida.

En ordenadores grandes, las CPUs requieren uno o más tableros de circuito impresos. En

los ordenadores personales y estaciones de trabajo pequeñas, la CPU está contenida en un

solo chip llamado microprocesador. Interpreta las instrucciones del programa de usuario y

consulta el estado de las entradas.

Dependiendo de los estados y del programa, ordena la activación de las salidas deseadas.

Dos componentes típicos de una CPU son: La unidad de lógica/aritimética (ALU), que

realiza operaciones aritméticas y lógicas. Y la unidad de control (CU), que extrae

instrucciones de la memoria, las descifra y ejecuta, llamando a la ALU cuando es necesario.

CONTROLADOR DE BUS

El bus es un sistema digital que transfiere datos entre los componentes de un ordenador o

entre ordenadores. Está formado por cables o pistas en un circuito impreso, dispositivos

como resistencias y condensadores además de circuitos integrados.

El controlador del bus gobierna el uso y acceso a las líneas de datos y de direcciones. Como

estas líneas están compartidas por todos los componentes, tiene que proveerse de

determinados mecanismos que controlen su utilización. Está ubicado en un chip en la placa

base. Es capaz de iniciar y controlar la comunicación en el bus.

El controlador del bus se encarga de la frecuencia de funcionamiento y de las señales de

sincronismo, temporización y control. Las señales de control transmiten tanto órdenes

como información de temporización entre los módulos. Mejor dicho, es el que permite que

no haya colisión de información en el sistema.

Un controlador del bus es una colección de líneas que transportan un conjunto de señales

cuyo propósito es la sincronía de todas las operaciones desarrolladas, por el CPU con los

diferentes subsistemas de un equipo de cómputo.

PUERTOS DE ENTRADA Y SALIDA.

El microprocesador tiene puertos de entrada/salida en el mismo circuito integrado. El

chipset es un conjunto de circuitos integrados que se encarga de realizar las funciones que

el microprocesador delega en ellos. El conjunto de circuitos integrados auxiliares

necesarios por un sistema para realizar una tarea suele ser conocido como chipset.

Así que cualquier dispositivo que intercambie datos con el sistema lo hace a través de un

"puerto", por esto se denominan puertos de E/S ("I/O ports").  Los dispositivos de entrada

son aquellos dispositivos externos de hardware que tienen componentes situados fuera de la

computadora, a la que pueden dar información e/o instrucciones.

Permiten ver resultados del proceso de datos que realice la computadora (salida de datos).

Los dispositivos E/S tienen algún tipo de conexión con el bus externo, deben tener una

dirección (o conjunto de ellas) que los identifique.  Lo cuales pueden enviar/recibir

información mediante una dirección. 

Direcciones de puertos.

Direccionamiento dedicado: para dispositivos de media/baja velocidad. Por ejemplo,

puertos serie, paralelo (impresora), teclado, Etc. Direccionamiento mapeado en

memoria: para dispositivos rápidos (adaptadores gráficos). Direccionamiento dedicado:

actualmente han sido sustituidos por uno o dos Chipset que realizan todas las funciones.

Tipos de puertos

Entrada:

Teclado Ratón Joystick Lápiz óptico Micrófono Webcam Escáner Escáner de código de barras

Salida:

Monitor Altavoz Auriculares Impresora Plotter Proyector

Entrada/salida (mixtos):

Unidades de almacenamiento: o CD,

o DVD,

o Memory cards , 

o Disco Duro Externo,

o Disco duro,

o Pendrive USB.

Módem Router Pantalla táctil Tarjeta de red

ASPECTOS LÓGICOS

El software utilizado depende de la modalidad de direccionamiento (dedicado o mapeado)

que se elija.  En el segundo caso, se dispone una amplia gama de recursos para mover

datos entre los registros y la memoria, así como de los mecanismos auxiliares de

transferencia, como el acceso directo a memoria DMA.

Para realizar las operaciones E/S en los procesadores 8088 y descendientes, solo se dispone

de dos instrucciones específicas: IN y OUT.  La primera lee un byte del registro de salida

del puerto y lo sitúa en un registro del procesador. La segunda escribe el contenido de un

registro del procesador en un registro del puerto. Ambos permiten 2 variaciones sintácticas:

Aspectos Físicos

El procedimiento que sigue el procesador para las E/S hacia puertos, es el mismo: Poner el

dato en el bus de datos y la dirección en el de direcciones. El sistema sabe que se trata de

una dirección de memoria (real o de puerto mapeado) o puerto de dirección dedicada, y la

acción esperada (lectura o escritura) porque se dispone solo de 4 líneas en el bus de control:

IOR       Orden de lectura para dispositivo E/S conectado al bus, que debe colocar un dato en el bus de datos.

IOW      Orden de escritura para dispositivo E/S, que debe leer el dato situado en el bus.

MEMR   Esta señal indica a los dispositivos de memoria que deben colocar un dato en el bus de datos.

MEMW  Señal que indica a los dispositivos de memoria que deben almacenar el dato colocado en el bus de datos.

CONTROLADOR DE INTERRUPCIONES

Las interrupciones son un método del que disponen los dispositivos e incluso los procesos

para hacer notar a la CPU la aparición de alguna circunstancia que requiera su intervención.

Así, los dispositivos pueden provocar que la CPU deje por el momento la tarea que estaba

realizando y atienda la interrupción. Una vez atendida, seguirá con su labor anterior.

El controlador de interrupciones es un módulo que tiene por función gestionar las

interrupciones de entrada/salida para el procesador. Esto ahorra diseñar lógica y añadir

patitas al procesador. También proporciona flexibilidad porque permite idealmente,

gestionar un número ilimitado de señales de interrupción.

El controlador recibe el conjunto de señales de procedentes de los dispositivos, toma la

decisión de cuál es la más prioritaria, y envía una única señal al procesador. La respuesta

del procesador es transmitida al dispositivo y el propio controlador se encarga de depositar

en el bus el vector de la interrupción.

En un sistema basado en la familia de procesador es 8086, esta labor la realiza el chip 8259.

Este chip admite hasta 8 señales de interrupción, pero también admite ser configurado en

cascada de modo que un conjunto de controladores 8259 pueden gestionar hasta un máximo

de 8*8 señales de interrupción procedentes de otros tantos dispositivos de entrada salida.

Se pueden distinguir dos tipos de interrupciones: interrupciones software e interrupciones

hardware; Las interrupciones software son provocadas por los programas usando una

función especial del lenguaje, tienen como objetivo que la CPU ejecute algún tipo de

función, al terminar, se seguirá ejecutando el programa que provocó la interrupción.

Un dispositivo periférico puede generar una señal eléctrica llamada interrupción que

modifica ciertas banderas que se encuentran en el CPU. La detección de una interrupción es

parte del ciclo de instrucción. En cada ciclo de instrucción, el CPU revisa las banderas

hardware para ver si algún dispositivo necesita atención.

Las interrupciones generadas por los dispositivos periféricos son generalmente asíncronas

con respecto al programa que se está ejecutando. Un evento es asíncrono a una entidad si el

momento cuando ocurre no está determinado por la entidad. Las interrupciones no siempre

ocurren en el mismo punto dentro de la ejecución de un programa.

El manejador notifica al proceso apropiado mandando una señal. El Sistema de Operación

también puede enviar señales a un proceso para notificar la finalización de una E/S o de un

error.

Las interrupciones pueden ser producidas por Hardware o por Software Las interrupciones por Hw son producidas por un dispositivo y viajan por el mismo

bus del sistema. Las interrupciones por Sw son producidas por medio de la ejecución de una

operación especial que se conoce como "llamada al sistema" (system call) o por errores producidos dentro de un proceso, también conocidas como excepciones.

Hay muchos tipos de interrupciones y para cada uno de estas existe una rutina en el sistema de operación que le da servicio. Los sistemas de operación actuales permiten a los dispositivos tales como E/S o reloj del sistema interrumpir el CPU asíncronamente. La arquitectura de interrupciones debe almacenar la dirección de la instrucción interrumpida.

CONTROLADOR DMA

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. 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 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 DMA se basa en unos registros que

indican la dirección de memoria a ser accedida y cuántas posiciones de memoria quedan.

La transferencia de datos entre los periféricos y la memoria por DMA no suele efectuarse

de golpe, robando algunos ciclos a la CPU. Los controladores de DMA suelen disponer de

varias líneas de petición de DMA, atendiendo las necesidades de varios periféricos que

soliciten una transferencia, quienes fueron diseñados expresamente para soportar el DMA.

La invención de la tecnología DMA permitió a los procesadores hacer otros trabajos y que

los periféricos transfieran los datos ellos mismos, con la consiguiente mejora del

rendimiento. Los canales especiales fueron creados, aparte de los circuitos integrados,

permitiendo la transferencia de información sin que el procesador controlara cada aspecto

de la transferencia.

Los circuitos son normalmente parte del sistema que compone la placa base. Hay que tener

en cuenta que los canales DMA solo se encuentran en los bus ISA (y en los EISA y VLB,

ya que también son derivados). Los dispositivos PCI no utilizan los canales DMA estándar

en absoluto.

Tipos de DMA

El DMA estándar algunas veces recibe el nombre de DMA “third party”, y se refiere a que

el controlador DMA del sistema es el que está haciendo la transferencia. También existe

otro tipo llamada “first party”, en el cual el periférico haciendo la transferencia toma

control del bus de sistema para realizar dicha transferencia. Esto se llama “bus mastering”.

El “bus mastering” provee de un mejor rendimiento ya que los dispositivos modernos

tienen integrados un sistema de circuitos mucho mejores y más rápidos, comparados al

antiguo controlador ISA DMA.DMA por robo de ciclo: se basa en usar uno o más ciclos de

CPU por cada instrucción que se ejecuta.

Consiguiendo una alta disponibilidad del bus del sistema para la CPU, aunque, en

consecuencia, la transferencia de los datos será considerablemente lenta. DMA por ráfagas:

envía el bloque de datos solicitado mediante una ráfaga, ocupando el bus del sistema hasta

finalizar la transmisión.

CIRCUITOS DE TEMPORIZACIÓN Y CONTROL

El temporizador es un circuito digital, dispone de dos salidas al igual que un flip flop, una

salida es la inversa de la otra, a diferencia del flip flop quién cuenta con dos estados

estables, el temporizador solamente posee un estado estable, el otro estado es inestable,

permanece en su estado estable, hasta que se activa con un pulso de entrada.

Una vez que se activa cambia a su estado inestable y ahí permanece por un periodo fijo de

tiempo tw, este tiempo lo determina una constante de tiempo RC externa que se conecta al

temporizador, después de que transcurre el tiempo tw, las dos salidas del temporizador

regresan a su estado estable, hasta que se activan otra vez.

Los temporizadores son elementos que pueden proporcionar retardos para diversas

aplicaciones, como controles de dispositivos externos, generar sonidos, etc. Con los

microprocesadores clásicos, esto se podía obtener mediante el Timer de un circuito E/S

VIA (versátil Interface adapter, por ejemplo, el 6522 de rockwell).

Ahora, con los PIC, es todo más fácil. Un Timer es básicamente un registro de 8 bits o 16

bits, que mediante programación se puede cargar con un valor binario y dicho valor se va

incrementa hasta que se desborda; entonces, se activa un bit de control (flag) que puede

permitir operaciones como interrupciones, activa una señal de salida, etc.

La bandera o flag se refiere a uno o más bits que se utilizan para almacenar un valor binario

o código que tiene asignado un significado. Las banderas normalmente forman parte de una

determinada estructura de datos, como un registro de una base de datos, y el significado del

valor que figura en una bandera típicamente se definirá en relación a la estructura de datos.

Control

Es un conjunto de chips (circuitos integrados), normalmente dos, que se encargan de

controlar distintas funciones del ordenador, como la forma de comunicarse los distintos

dispositivos entre ellos y con los puertos de entrada/ salida.

La pareja de chips la componen el chip norte (northbridge) que se encarga del control del

bus del sistema donde están por ejemplo la memoria RAM y la tarjeta gráfica y el chip sur

que se encarga del control del bus de periféricos donde están las tarjetas PCI , el bus I DE,

los USB, etc.

El conocimiento y selección de estos chips adquiere importancia a partir de los primeros

procesador es Pentium, ya que condicionan su forma de trabajo, si la CPU es la cabeza, el

chipset es el corazón del ordenador.

CONTROLADORES DE VIDEO

Un controlador de vídeo o VDC es un circuito integrado que es el principal componente de

un generador de señal de vídeo, un dispositivo encargado de la producción de una señal de

vídeo en informática o un sistema de juego. Estos controladores son para el funcionamiento

correcto del hardware de sonido, del video y del internet de un computador.

El VDC siempre es el principal componente de la señal de vídeo generador de la lógica,

pero a veces también hay otros chips utilizados, tales como RAM para celebrar el píxel de

datos, para celebrar ROM carácter fuentes, o quizás algunos discretos lógica, como los

registros de cambio eran necesarias para construir un sistema completo.

La mayoría de las veces el chip VDC está completamente integrado en la lógica de la

computadora principal del sistema, (su memoria RAM de vídeo aparece en el mapa de

memoria principal de la CPU), pero a veces funciona como un co procesador que puede

manipular el contenido de RAM de vídeo independientemente de la el procesador principal.

Tipos de controladores de vídeo

Cambiadores de vídeo, o “cambio de registro de vídeo basado en los sistemas”. Son el tipo

más simple, se encargan de la sincronización de señales de vídeo, pero normalmente no

tienen acceso a la RAM de vídeo directamente. Consiguen el vídeo los datos de la CPU

principal, un byte a la vez, y convertirlo en una serie poco corriente.

Esta serie de flujo de datos se utiliza, junto con la sincronización de las señales, a la salida

de un (color) de señal de vídeo. Las principales necesidades de la CPU para hacer la mayor

parte de la obra. Normalmente, estos chips sólo un apoyo muy baja resolución modo de

gráficos de trama.

A CRTC, o CRT Contralor. Genera los tiempos de video y lee los datos de vídeo RAM de

un adjunto a la CRTC, a la salida externa a través de un generador de caracteres ROM,

(para los modos de texto) o directamente, (para gráficos de alta resolución modos) a la

salida de vídeo registro de desplazamiento.

Debido a que la capacidad real del vídeo generador dependerá en gran medida de la lógica

externa, el generador de vídeo basado en un chip CRTC puede tener una amplia gama de

capacidades. De muy sencilla los sistemas de muy alta resolución, sistemas de apoyo a una

amplia gama de colores.

El interfaz de los controladores de vídeo son mucho más complejos que los controladores

de CRT, y la circuitería externa que se necesita con un CRTC está incrustado en el chip

controlador de vídeo. El co-procesador de vídeo también controla el generador de

caracteres, el color atributo RAM, los registros de la paleta.

APLICACIONES

ENTRADA/SALIDA

La aplicación de un sistema digital basado en un microprocesador o microcontrolador

requiere la transferencia de datos entre circuitos externos al microprocesador y él mismo.

Estas transferencias constituyen las operaciones llamadas ENTRADA y SALIDA, (input

/output ) o ES ( I/O).

Los puertos de entrada/salida son básicamente registros externos o internos. Algunos

microprocesadores proporcionan señales de control que permiten que los registros externos

que forman los puertos de E/S ocupen un espacio de direcciones separada, es decir, distinto

del espacio de direcciones de los registros externos que componen la memoria.

Cuando los puertos tienen asignado un espacio de direcciones separado, se dice que están

en modo de ENTRADA/SALIDA AISLADA o E/S ESTÁNDAR. Por el contrario, cuando

se ubican dentro del mismo espacio que la memoria, se dice que están en modo de

ENTRADA/SALIDA MAPEADA A MEMORIA o PROYECTADA EN MEMORIA.

ENTRADA/SALIDA AISLADA. Para que un microprocesador pueda implementar el

modo E/S aislada (isolated I/O) son indispensables las siguientes condiciones:

El microprocesador debe proporcionar señales de control que permitan distinguir

entre una operación con un puerto y una referencia a memoria.

El código de instrucciones debe tener instrucciones especiales con las que se pueda

leer (entrada) o escribir (salida) en los puertos.

ENTRADA/SALIDA MAPEADA. Es el modo de E/S mapeada a memoria (memory

mapped I/O) que se basa en que tanto las localidades de memoria como los puertos de

E/S se consideran como registros externos desde el punto de vista del microprocesador, usa

el mismo bus de direcciones para memoria y dispositivos de E/S.

Entonces, las instrucciones que hacen referencia a la memoria también pueden transferir

datos entre un dispositivo periférico y el microprocesador, siempre y cuando el puerto de

E/S que los interconecta se encuentre dentro del espacio de direccionamiento de memoria,

es decir, controlado por las señales de control para memoria.

Comparación entre E/S Aislada y E/S Mapeada a Memoria

Ventajas:

Como se usan instrucciones especiales para E/S en un programa éstas pueden distinguirse

fácilmente de las instrucciones que hagan referencia a memoria, también se utilizan ocho

líneas en el direccionamiento de un puerto, se necesitan menos circuitos para su

decodificación.

Como el número de puerto se puede representar en un byte, las instrucciones son más

cortas. Así también como los puertos están asignados a un espacio separado de la memoria,

se tiene disponible la capacidad total de direccionamiento del microprocesador para

circuitos de memoria.

Desventajas:

La capacidad de procesamiento y flexibilidad de las instrucciones de E/S es en general muy

restringida. Y Se debe dedicar al menos una terminal del circuito integrado del

microprocesador para la señal de control que distingue las operaciones con puertos de las

operaciones con memoria.