Informe Arquitectura

INTRODUCCION
Una computadora digital es una maquina capaz de resolver problemas, ejecutando
una serie de pasos o instrucciones que recibe de las personas. Una secuencia de
instrucciones que describe como realizar estas tareas se llaman programas. Los
circuitos de una computadora pueden reconocer y ejecutar directamente un
conjunto limitado de instrucciones sencillas, y todos los programas tienen que
convertirse en una serie de esas instrucciones para que la computadora pueda
ejecutarlos.
Pero una computadora no puede interpretar las instrucciones como lo haría una
persona. Para que la computadora pueda entender las instrucciones que se le
proporciona, realiza interpretaciones dentro de sus componentes. Un computador,
o computadora, puede tener diferentes componentes que realizan diferentes
trabajos. Desde el procesador, que se encarga de realizar los cálculos, el disco
duro, que se encarga de almacenar grandes cantidades de información, etc.,
existen
varios
componentes
o
“piezas”,
algunas
importantes
y
otras
complementarias. En el siguiente trabajo se muestra la distribución de estos
componentes.
1
PROCESADORES
1. ARQUITECTURA DE LOS PROCESADORES
El procesador es el componente principal de toda computadora.
Básicamente es el cerebro de una computadora, donde se llevan a cabo
todas las instrucciones y operaciones que sean enviadas desde distintos
dispositivos periféricos, también como el ejecutar los programas enviados
por la memoria principal.
ORGANIZACIÓN DE LA CPU
Dentro de la organización interna de los procesadores, existen varias
partes que interactúan para lograr el funcionamiento de la CPU.
Primero está la Unidad Aritmética y Lógica, que es la encargada de
realizar las operaciones primarias como son la suma, resta,
multiplicación y división, produciendo un resultado que es dirigido a
los registros, que luego son guardados en la memoria. Los registros,
son la parte donde, literalmente, se guarda la información
2
temporalmente, que luego será dirigida a la memoria. Existen dos
tipos de registros, como lo son, los accesibles por el usuario y los de
Control y Estado Interno.
Dentro de os registros disponibles por el usuario están los de
propósito general, como lo son los registros AX, BX, CX, DX.
Dependiendo de la arquitectura de bits de la CPU, estos registros
pueden llegar a expandirse.
También están los registros de datos, los registros de dirección, y los
flags, o banderas, que son los que determinan el estado y el control
en la CPU.
EJECUCION DE INSTRUCCIONES
La CPU ejecuta cada instrucción en una serie de pequeños pasos.
En general estos pasos son los siguientes
3
-
Busca la siguiente instrucción de la memoria y la coloca en el
registro de instrucciones.
-
Modifica el contador de programa de modo que apunte a la
siguiente instrucción.
-
Determina el tipo de instrucción que se trajo.
-
Si la instrucción utiliza una palabra de la memoria, entonces la
busca.
-
Busca la palabra y la coloca dentro de los registros de la CPU.
-
Ejecuta la instrucción.
2. DISEÑO DE COMPUTADORES MODERNOS
El diseño de computadores modernos está dado por un conjunto de
principios del diseño, llamados comúnmente como principios de diseño
RISC. A continuación, se describirá parte de estos principios:
TODAS LAS INSTRUCCIONES SE EJECUTAN EN EL HARDWARE
El hardware ejecuta directamente todas las instrucciones comunes,
estas no se interpretan en subinstrucciones. La eliminación de los
niveles de interpretación hace que la mayor parte de las
instrucciones sean rápidas
MAXIMIZAR EL RITMO DE EMISION DE INSTRUCCIONES
Las computadoras modernas recurren a muchos trucos para
maximizar su desempeño, siendo el principal el de ejecutar varias
instrucciones por segundo.
Aunque las instrucciones siempre se encuentran en el orden que
dicta el programa, no siempre se emiten en ese orden.
4
LAS INSTRUCCIONES DEBEN SER FACILMENTE DE DECODIFICAR
Un límite crítico de la rapidez con que se emiten las instrucciones
es la decodificación de instrucciones individuales para determinar
los recursos que necesita.
SOLO LAS OPERACIONES DE CARGA Y ALMACENAMIENTO DEBEN
HACER REFERENCIA A LA MEMORIA
Una de las formas más sencillas de desglosar las operaciones en
pasos individuales es requerir que los operandos de casi todas las
instrucciones provengan de registros.
INCLUIR ABUNDANTES REGISTROS
Puesto que el acceso a la memoria es relativamente lento, a
comparación que se hace con respecto a los registros, es necesario
contar con varios registros para que, una vez que una instrucción o
palabra llegue a estos, se posible mantenerlo ahí hasta que ya no
se necesite.
5
MEMORIA PRIMARIA
1. DEFINICION
Primary Storage en inglés. Chips que almacenan información digital a la que
tiene acceso ultrarrápido el microprocesador. Suelen tener menor capacidad
de almacenamiento que las memorias secundarias, pero mucha mayor
velocidad que aquellas. Existen dos tipos de memoria primaria:
-
Ram.
-
Rom.
2. MEMORIA ROM
ReadOnlyMemory) Memoria de sólo lectura. Tipo de memoria añadida desde
fábrica, que no puede ser modificada ni tampoco se pierde su información al
apagar el equipo (como sí pasa en las memorias RAM).
a. Rutina de arranque o POST, Realiza el chequeo de los componentes
de la computadora; por ejemplo, circuitos controladores de video, de
acceso a memoria, el teclado, unidades de disco,etc. Se encarga de
determinar cuál es el hardware que está presente y de la puesta a
punto de la computadora. Mediante un programa de configuración, el
SETUP, lee una memoria llamada CMOS RAM (RAM de
Semiconductor de óxido metálico). Ésta puede mantener su
contenido durante varios años, aunque la computadora está
apagada, con muy poca energía eléctrica suministrada por una
batería, guarda la fecha, hora, la memoria disponible, capacidad de
disco rígido, si tiene disquetera o no. Se encarga en el siguiente
6
paso de realizar el arranque (booteo): lee un registro de arranque
'BR' (Boot Record) del disco duro o de otra unidad (como CD, USB,
etc.), donde hay un programa que carga el sistema operativo a la
RAM. A continuación cede el control a dicho sistema operativo y el
computador queda listo para trabajar.
b. Rutina BIOS: o Sistema Básico de Entrada-Salida (Basic InputOutput System): permanece activa mientras se está usando el
computador.
Permite
la
activación
de
los
periféricos
de
entrada/salida: teclado, monitor, ratón, etc.
FUNCIONAMIENTO ROM
De un modo similar a la memoria RAM, los chips ROM contienen una
hilera de filas y columnas, aunque la manera en que interactúan es
bastante diferente. Mientras que RAM usualmente utiliza transistores
para dar paso a un capacitador en cada intersección, ROM usa un diodo
para conectar las líneas si el valor es igual a 1. Por el contrario, si el
valor es 0, las líneas no se conectan en absoluto.
Un diodo normalmente permite el flujo eléctrico en un sentido y tiene un
umbral determinado, que nos dice cuanto fluido eléctrico será necesario
para dejarlo pasar. Normalmente, la manera en que trabaja un chip
ROM necesita la perfecta programación y todos los datos necesarios
cuando es creado. No se puede variar una vez que está creado. Si algo
es incorrecto o hay que actualizar algo, hay que descartarlo y empezar
con uno nuevo. Crear la plantilla original de un chip ROM es
normalmente laborioso dando bastantes problemas, pero una vez
terminado, los beneficios son grandes. Una vez terminada la plantilla,
los siguientes chips pueden costar cantidades ridículas.
7
Estos chips no consumen apenas nada y son bastante fiables, y
pueden llevar toda la programación para controlar el dispositivo en
cuestión. Los ejemplos más cercanos los tenemos en algunos juguetes
infantiles los cuales hacen actos repetitivos y continuos.
TIPOS DE ROM
Hay 5 tipos básicos de ROM, los cuales se pueden identificar como:
•
ROM
•
PROM
•
EPROM
•
EEPROM
•
Memoria Flash
Cada tipo tiene unas características especiales, aunque todas tienen
algo en común:
•
Los datos que se almacenan en estos chips son no volátiles, lo
cual significa que no se pierden cuando se apaga el equipo.
•
Los datos almacenados no pueden ser cambiados o en su
defecto necesitan alguna operación especial para modificarse.
Recordemos que la memoria RAM puede ser cambiada en al
momento.
Todo esto significa que quitando la fuente de energía que alimenta el
chip no supondrá que los datos se pierdan irremediablemente.
8
-
PROM
Crear chips desde la nada lleva mucho tiempo. Por ello, los
desarrolladores crearon un tipo de ROM conocido como PROM
(programable read only memory). Los chips PROM vacíos pueden
ser comprados económicamente y codificados con una simple
herramienta llamada programador.
La peculiaridad es que solo pueden ser programados una vez.
Son más frágiles que los chips ROM hasta el extremo que la
electricidad estática lo puede quemar. Afortunadamente, los
dispositivos PROM vírgenes son baratos e ideales para hacer
pruebas para crear un chip ROM definitivo.
-
EPROM
Trabajando con chips ROM y PROM puede ser una labor tediosa.
Aunque el precio no sea demasiado elevado, al cabo del tiempo
puede
suponer
inconvenientes.
un
aumento
Los
EPROM
del
precio
con
todos
los
(Erasableprogrammableread-
onlymemory) solucionan este problema. Los chips EPROM
pueden ser regrabados varias veces.
Borrar una EPROM requiere una herramienta especial que emite
una frecuencia determinada de luz ultravioleta. Son configuradas
usando un programador EPROM que provee voltaje a un nivel
determinado dependiendo del chip usado.
Para sobrescribir una EPROM, tienes que borrarla primero. El
problema es que no es selectivo, lo que quiere decir que borrará
toda la EPROM. Para hacer esto, hay que retirar el chip del
dispositivo en el que se encuentra alojado y puesto debajo de la
luz ultravioleta comentada anteriormente.
9
-
EEPROM Y MEMORIA FLASH
Aunque las EPROM son un gran paso sobre las PROM en
términos de utilidad, siguen necesitando un equipamiento
dedicado y un proceso intensivo para ser retirados y reinstalados
cuando un cambio es necesario. Como se ha dicho, no se pueden
añadir cambios a la EPROM; todo el chip sebe ser borrado. Aquí
es
donde
entra
en
juego
la
EEPROM
(Electricallyerasableprogrammableread-onlymemory).
Algunas peculiaridades incluyen:
•
Los chips no tienen que ser retirados para sobre escribirse.
•
No se tiene que borrar el chip por completo para cambiar una
porción del mismo.
•
Para cambiar el contenido no se requiere equipamiento
adicional.
En lugar de utilizar luz ultra violeta, se pueden utilizar campos
eléctricos para volver a incluir información en las celdas de datos
que componen circuitos del chip. El problema con la EEPROM, es
que, aunque son muy versátiles, también pueden ser lentos con
algunos productos lo cuales deben realizar cambios rápidos a los
datos almacenados en el chip.
Los fabricantes respondieron a esta limitación con la memoria
flash, un tipo de EEPROM que utiliza un “cableado” interno que
puede aplicar un campo eléctrico para borrar todo el chip, o
simplemente zonas predeterminadas llamadas bloques.
10
3. MEMORIA RAM
Memoria de la computadora, denominada Memoria de Acceso Aleatorio, es
un área de almacenamiento a corto plazo para cualquier tipo de dato que la
computadora está usando.
Mientras los archivos están en uso se guardan en la RAM, un área de
trabajo de fácil acceso. Cuando los archivos dejan de usarse se regresan al
sector de almacenamiento o se eliminan.
RAM, son las siglas para la memoria de acceso al azar, un tipo de memoria
de computadora que se puede alcanzar aleatoriamente; es decir, cualquier
byte de memoria puede ser alcanzado sin el tocar los bytes precedentes. La
RAM es el tipo más común de memoria encontrada en ordenadores y otros
dispositivos, tales como impresoras.
Hay dos tipos básicos de RAM:

RAM estática (SRAM)

RAM dinámica (DRAM)
Estos 2 tipos difieren en la tecnología que utilizan para almacenar datos,
RAM dinámica que es el tipo más común. La RAM dinámica necesita ser
restaurada millares de veces por segundo. La RAM estática no necesita ser
restaurada, lo que la hace más rápida; pero es también más costosa que la
DRAM.
Ambos tipos de RAM son volátiles, significando que pierden su contenido
cuando se interrumpe el suministro de poder.
En uso común, el término RAM es sinónimo de memoria principal, la
memoria disponible para los programas. Por ejemplo, un ordenador con la
RAM de los 8M tiene aproximadamente 8 millones de bytes de memoria
que los programas puedan utilizar. En contraste, la ROM (memoria
inalterable) se refiere a la memoria especial usada para salvar los
programas que inician el ordenador y realizan diagnóstico. La mayoría de los
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ordenadores personales tienen una cantidad pequeña de ROM (algunos
tantos miles de bytes). De hecho, ambos tipos de memoria (ROM y RAM)
permiten el acceso al azar. Para ser exacto, por lo tanto, RAM se debe
referir como RAM de lectura/escritura y ROM como RAM inalterable.
RAM DINAMICA
Un tipo de memoria física usado en la mayoría de los ordenadores
personales. El término dinámico indica que la memoria debe ser
restaurada constantemente (re energizada) o perderá su contenido.
La RAM (memoria de acceso aleatorio) se refiere a veces como
DRAM para distinguirla de la RAM estática (SRAM). La RAM estática
es más rápida y menos volátil que la RAM dinámica, pero requiere
más potencia y es más costosa.
RAM ESTATICA
Abreviatura para la memoria de acceso al azar estática. SRAM es un
tipo de memoria que es más rápida y más confiable que la DRAM
más común (RAM dinámica). El término se deriva del hecho de que
no necesitan ser restaurados como RAM dinámica.
Mientras que DRAM utiliza tiempos de acceso de cerca de 60
nanosegundos, SRAM puede dar los tiempos de acceso de hasta
sólo 10 nanosegundos. Además, su duración de ciclo es mucho más
corta que la de la DRAM porque no necesita detenerse brevemente
entre los accesos.
Desafortunadamente, es también mucho más costoso producir que
DRAM. Debido a su alto costo, SRAM se utiliza a menudo solamente
como memoria caché.
12
2 Gb.
MEMORIA SECUNDARIA
Memoria secundaria es un componente importante de los modernos sistemas de
computadoras personales, y hace que un porcentaje considerable de su costo.
Todos los sistemas informáticos modernos casa (además de ciertos dispositivos
especializados, como consolas de videojuegos) vienen con una unidad de disco
duro como una característica estándar, por lo general uno muy importante, y la
mayoría también incluyen una forma de masa de medios de almacenamiento
extraíbles. Grupo dispositivos de almacenamiento masivo de datos en una
computadora que suelen ser más lentos que la memoria primaria o principal.
Son parte de la memoria secundaria de una computadora los discos duros,
disqueteras, unidades ópticas, unidades de memoria flash, discos Zip, etc.
DISCO DURO
El Disco Duro, en los ordenadores o computadoras, unidad de almacenamiento
permanente de gran capacidad, por lo que en el se guardan los archivos de los
programas - como los sistemas operativo D.O.S. o Windows , 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..
El primer disco duro se instaló en un ordenador personal en 1979; era un Seagate
con una capacidad de almacenamiento de 5 MB.
La mayor parte de los discos duros son fijos, es decir, están alojados en el
ordenador de forma permanente. Existen también discos duros removibles, como
los discos Jaz de Iomega, que veremos más adelante, que se utilizan
generalmente para hacer backup —copias de seguridad de los discos duros— o
para transferir grandes cantidades de información de un ordenador a otro.
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Características del Disco Duro
A continuación se indica los factores o características básicas que se deben tener
en cuenta a la hora de comprar un disco duro.
1. La capacidad de almacenamiento hace referencia a la cantidad de
información que puede grabarse o almacenar en un disco duro. En el
pasado los discos duros apenas alcanzaban 5MB hasta 1GB de memoria.
Ahora los discos duros han llegado a alcanzar los 250GB de capacidad de
memoria, equivalente a 256000 MB. Y mientras más avance la tecnología
se necesitará mayor espacio de memoria para almacenar nuestros
archivos.
2. Capacidad de almacenamiento
Es la velocidad a la que gira el disco duro, más exactamente, la velocidad a
la que giran el/los platos del disco, que es donde se almacenan
magnéticamente los datos. La regla es: a mayor velocidad de rotación, más
alta será la transferencia de datos, pero también mayor será el ruido y
mayor será el calor generado por el disco duro. Se mide en número
revoluciones por minuto (RPM).
3. Velocidad de Rotación (RPM)
Es el tiempo medio necesario que tarda la cabeza del disco en acceder a
los datos que necesitamos. Se mide en milisegundos (ms). Realmente es la
suma de varias velocidades:
* El tiempo que tarda el disco en cambiar de una cabeza a otra cuando
busca datos.
* El tiempo que tarda la cabeza lectora en buscar la pista con los datos
saltando de una a otra.
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* El tiempo que tarda la cabeza en buscar el sector correcto dentro de la
pista.
Es uno de los factores más importantes a la hora de escoger un disco duro.
Cuando se oye hacer ligeros clicks al disco duro, es que está buscando los
datos que le hemos pedido.
Actualmente en un disco moderno el tiempo de búsqueda, escritura
(promedio) es de 10 ms, el tiempo de búsqueda de pista a pista es de 2 ms
y para una búsqueda integral es de 21 ms.
4.
Tiempo de Acceso (ms)
El BUFFER o CACHE es una memoria que va incluida en la controladora
interna del disco duro, de modo que todos los datos que se leen y escriben
a disco duro se almacenan primeramente en el buffer.
Si un disco duro está bien organizado la serie de datos que se va a
necesitar a continuación de una lectura estará situada en una posición
físicamente contigua a la última lectura, por eso los discos duros almacenan
en la caché los datos contiguos, para proporcionar un acceso más rápido
sin tener que buscarlos. De ahí la conveniencia de desfragmentar el disco
duro con cierta frecuencia, más adelante explicaremos este tipo de
diagnóstico.
El buffer es muy útil cuando se está grabando de un disco duro a un CDROM, pero en general, cuanto más grande mejor, pues contribuye de modo
importante a la velocidad de búsqueda de datos.
DISCOS MAGNETO ÓPTICOS
Estos discos aparecieron en el mercado en el año 1996, llamados MO(magnetoópticos)con la posibilidad de escribir y borrar en ellos tantas veces como sea
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necesario, debido a que apareció la necesidad de poder actualizar el software sin
la necesidad de tirar los discos.
Estos discos están formados por una fina capa de material magnetizable y
reflectante, protegida entre 2 capas de material de plástico transparente. El
material magnetizable tiene la función de almacenar la información en pistas
concéntricas, a diferencia de los ópticos que se graban en espiral. Por esto, estos
discos se leen y graban a una velocidad angular constante, similar a los discos
magnéticos. Esto significa que siempre que se lee la misma cantidad de sectores
por segundo, y de esta manera la cantidad de bits leídos por segundo siempre es
la misma.
Estos
discos
reúnen
las
características
principales
de
dos
tipos
de
almacenamiento, óptico y magnético.
Cada disquete óptico consta de dos capas:
La primera está formada con partículas magnéticas, que antes de su primera
utilización tienen una magnetización uniforme que representa un cero lógico en
todos los bits de posición.
La segunda capa es de aluminio reflectante, y se utiliza para reflejar los rayos
láser.
Los materiales magnéticos de la primera capa poseen varias propiedades
curiosas: una de ellas es el efecto Curie-Weisse, que consiste en la perdida de su
organización magnética a determinadas temperaturas. Otra es la polarización de
la luz que cambia
Al pasar por un campo magnético estas propiedades son aprovechables en los
discos ópticos-magnéticos.
La escritura tiene dos fases:

Consiste en calentar un sector (512 bytes normalmente) del disco por
medio de un láser de alta densidad que se enfría bajo la influencia de un
campo magnético. A medida que va bajando la temperatura también lo
hace la influencia del campo magnético, y los datos se van fijando sobre el
disco. Alternando el magnetismo y los sectores a calentar por el láser
escribimos todos los bytes en nuestro disco.
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
Para leer los datos se utiliza un rayo láser de baja intensidad, que detecta la
polaridad de las partículas del disco, traduciéndose los cambios de esta en
pulsos eléctricos.
Para reescribir en una zona ya utilizada hay que efectuar un borrado y
realiza el mismo procedimiento ya descripto.
La capacidad de estos discos es de 200 a 500 Mbyte.
CD-ROM / DVD
Los primeros discos de CD fueron creados por Phillips, con la intención de obtener
un soporte audio más compacto y de mayor calidad. Su especificación se conoce
como Libro Rojo, debido a que éste era el color del libro en el que fue publicado.
Estos discos tienen una única pista dividida en bloques de datos de 235 bytes, los
cuales son leídos a un ratio de 75 bloques por segundo, con dos niveles de
corrección de errores.
La especificación del formato CD-ROM para PC creada en 1984 y también
conocida como Libro Amarillo, añade un nivel adicional de corrección de errores al
estándar anterior.
Cada bloque de información incluye al principio del mismo una cabecera o bloque
extra de datos. Esta especificación se divide en dos partes o modos. El modo 1
incluye ECC (Código de corrección de errores), el cual requiere 280 bytes, con los
cuales el bloque de datos consta de 2.048 bytes. En modo 2 no se incluye ECC,
con lo que el bloque de datos llega hasta los 2.336 bytes.
En 1985 la organización ISO (Organización de Estandartes Internacionales) creó
el comité 660 en Hohg Sierra (Estados Unidos). De allí nació la norma High Sierra
o ISO 9660, un sistema que no depende de la plataforma de trabajo (puede ser
utilizada indistintamente en PC´s, Macintosh e incluso Workstation) y que se basa
en la jerarquía de ficheros del DOS, es decir, los nombres de archivos constan de
8 caracteres más 3 de extensión. Junto a ésta nos encontramos con la norma HFS
de Apple (con un ámbito de aplicación más restringido) que trata los ficheros en la
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forma usual del Mac (ventanas, iconos y demás). Actualmente se está trabajando
en una nueva estructura de ficheros, ECMA 168, capaz de aprovechar al máximo
las posibilidades de cada sistema operativo.
FORMATOS DVD
DVD-VIDEO: Almacenamiento de sólo lectura diseñado para la reproducción de
vídeo en reproductores DVD de consumo y lectores DVD de ordenadores
personales.
DVD-ROM.: Almacenamiento de sólo lectura desarrollado para almacenar datos
que pueden ser leídos por un lector DVD de PC. Puede almacenar vídeo MPEG-2,
audio AC3 y cualquier otro tipo de datos que puedan ser interpretados por un Pc.
Resulta ideal para juegos, aplicaciones multimedia y aquellas que manejan
inmensas cantidades de datos.
DVD-R: Este formato, al igual que el CD-R, posibilita escribir una vez el DVD y
leerlo indefinidamente. Su objetivo es permitir almacenar grandes cantidades de
catos o que los empleen los desarrollados de software.
DVD-RW: Es comparable al CD-RW, ya que permite escribir multitud de ves un
DVD y leerlo indefinidamente.
DVD-RAM: Es uno de los últimos formatos desarrollados para DVD con el fin d
reescribir miles de veces un mismo disco. Hay disponibles cartuchos de 2,6
Gbytes y 5,2 Gbytes de capacidad, que resultan muy similares a los conocidos
magneto-opticos. El mayor inconveniente es que sus discos son incompatibles con
los lectores DVD-ROM convencionales. Su aplicación principal la encontramos en
el almacenamiento masivo de datos y copias de seguridad.
DVD-AUDIO:
Permite
almacenar
música
y
audio
de
alta
calidad
con
características adicionales como la existencia de hasta seis canales. Ha sido el
último en ser definido por el comité encargado de desarrollar el estándar DVD.
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MEMORIA FLASH
Las memorias Flash se han convertido en algo importante para aquellos productos
que necesitan una pequeña cantidad de almacenamiento no volátil para datos y
programas. La mayoría de las aplicaciones actuales de memoria Flash en
ordenadores, se centran en sustituir las EPROM y EEPROM (almacenamiento de
código) en vez de almacenar datos.
Las memorias Flash quizás continúen utilizándose como almacén de BIOS, pero
es muy probable que el empujón tan esperado de dichas memorias como
almacenamiento de datos no provenga de los ordenadores.
Afortunadamente para los fabricantes de memoria Flash, la demanda ha superado
a la oferta y todos han dispuesto un mercado seguro, con absoluta independencia
de la tecnología empleada.
Cómo funciona la Memoria Flash
Las celdas de memoria Flash pueden gastarse al cabo de un determinado número
de ciclos de escritura, que se cifran generalmente entre 100.000 y un millón,
dependiendo del diseño de la celda y de la precisión del proceso de fabricación. El
principal mecanismo de destrucción lo constituye el daño acumulativo que se
produce sobre la puerta de flotación de la celda, debido a los elevados voltajes
empleados, de forma repetitiva, para borrar la celda, o la capa de oxido se rompe
o los electrones se acumulan en la puerta de flotación. Los fabricantes de memoria
Flash tienen en cuenta este fenómeno e incorporan celdas adicionales que
pueden sustituir a las gastadas. Además, muchos fabricantes de sistemas de
memoria Flash destinados al almacenamiento de datos utilizan una técnica
denominada de nivelación que consiste en desplazar los datos alrededor del chip
para que cada celda se "gaste" lo más uniformemente posible.
Otra consideración a tener en cuenta es que se tarda mucho más en borrar una
celda de la memoria Flash que en borrar un bit de datos del disco duro.
19
Curiosamente, la operación de borrado no se efectúa a la velocidad que se suele
atribuir a la palabra FLASH, sino que tarda mucho. Esto se debe a que el voltaje
relativamente elevado que se necesita, supone una gran cantidad de corriente.
Dado que existen limitaciones acerca de la cantidad de corriente que pueden
manejar los chips, también existen limitaciones en cuanto al numero de celdas que
se pueden borrar de una sola vez. Esta es la razón por la que los procesos de
borrado se efectúan por grupos de celda.
Una celda de una memoria Flash es como un transistor convencional pero con una
puerta adicional. Entre la puerta de control y la fuente y el drenaje existe una
segunda puerta, denominada de flotación que sirve a modo de mecanismo de
carga.
La memoria Flash es todavía tan nueva que no existe un único método de
fabricación. Los fabricantes utilizan unos doce enfoques diferentes para fabricar y
organizar las celdas de memoria Flash sobre una oblea de silicio.
NOR constituye la tecnología líder actual e Intel es su fabricante principal.
Organiza las celdas de memoria en paralelo, con el drenaje de cada celda
conectado a una línea de bits, agrupándose varias líneas de bits para constituir un
grupo de E/S. NOR proporciona acceso aleatorio más rápido, pero su estructura
en paralelo reduce la densidad de la memoria.
NAND es una tecnología utilizada por National Semiconductor, Samsung y otros
fabricantes. Conecta las celdas en serie, con una puerta de selección para cada
puerta de control inferior y conexiones en serie con las puertas de control de este
grupo de puertas. NAND ofrece una velocidad de acceso aleatorio menos elevada,
pero permite densidades mayores gracias a sus celdas de tamaño más pequeño.
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ENTRADA / SALIDA
La Entrada/Salida (E/S) es una unidad básica de un sistema computador a través
de la que se realiza la comunicación con el exterior. Las E/S tiene un impacto muy
significativo tanto en el rendimiento como en el coste del sistema. Ha llegado el
momento de examinar el equipo de E/S y ver como se conecta con el resto del
sistema.
1. BUSES
Físicamente la mayor parte de las computadoras personales y estaciones de
trabajo tienen una estructura similar a la que se muestra en la figura. La
disposición usual es una caja metálica con una tarjeta grande de circuito impresos
en su base, llamada Tarjeta Madrey esta contiene un chip de CPU, algunas
ranuras en las que puedan insertarse módulos DIMM, y diversos chip de apoyo,
además, contiene un bus grabado en todo su largo, y zocalos en los que pueden
insertarse los conectores de aristas de tarjetas de E/S. a veces hay dos buses,
uno de alta velocidad (para tarjetas de E/S modernas) y uno de baja velocidad
(para tarjetas de E/S más viejas).
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En la figura se muestra la lógica de una sencilla computadora personal.
Ésta tiene un solo bus que sirve para conectar la CPU, la memoria
y los
dispositivos de E/S casi todos tienen dos o más buses. Cada dispositivo de E/S
consta de dos partes: una que contiene casi todos los circuíos electrónicos,
llamada controlador, y una que contiene el dispositivo de entrada y salida
propiamente dicho, como una unidad de disco. El controlador suele estar
contenido de una tarjeta que se inserta en la ranura desocupada, con excepción
de los controladores que no son opcionales como (el del teclado). Los cuales a
veces se encuentran en la tarjeta madre. Aunque la pantalla (monitor) es opcional,
el controlador de video a veces se encuentra en una tarjeta insertable para que el
usuario pueda escoger entre tarjetas con o sin aceleradores de gráficos, memoria
adicional, etc. El controlador se conecta a su dispositivo con un cable unido a un
conector en la parte traerá del gabinete.
La tarea de un controlador es dominar su dispositivo de E/S y manejar su acceso
al bus.
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BUS DEL SISTEMA (BUS): Elemento que comunica la CPU, MEMORIA y E/S.
Los componentes de un computador (CPU, Memoria, E/S) se conectan entre sí
mediante un conjunto de líneas que transmiten señales con funciones específicas.
Tres tipos de señales que constituyen un bus: direcciones (de memoria o E/S),
datos y control.
2. TERMINALES
Las terminales de computadora constan de dos partes: un teclado y un
monitor.
TECLADOS
Son de varios tipos. La IBMPC original se vendía con un teclado que tenía un
interruptor de acción brusca bajo cada tecla que proporcionaba retroalimentación
táctil y emitía un chasquido cuando la tecla se oprimía lo suficiente. Hoy en día los
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teclados son más baratos tienen teclas que se limitan a hacer contacto mecánico
cuando se oprimen.
MONITORES
Un monitor es una caja que contiene un CRT (tubos de rayos catódicos)
PANTALLAS PLANAS
Los CRT son demasiado voluminosos para usarse en computadores portátiles, y
es por ello que se emplea una tecnología totalmente distinta en sus pantallas. La
más común es la tecnología LCD (presentación de cristal líquido). Esta tecnología
es muy compleja tiene varias variaciones y está cambiando rápidamente.
Los cristales líquidos son moléculas orgánicas viscosas que fluyen como un
líquido pero también tienen una estructura espacial, como un cristal, este tipo de
pantalla se descubrió en 1888 y se utilizaron en pantallas (de calculadoras, relojes
de pulsera).
Una pantalla LCD consiste en dos placas de vidrio paralelas entre las que hay un
volumen sellado que contiene un cristal líquido. Cada placa tiene conectados
electrodos transparentes. Una luz detrás de la placa trasera ilumina la pantalla
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desde atrás, los electrodos sirven para crear campos magnéticos en el cristal
líquido.
Pantallas LED: Los sistemas de las pantallas electrónicas de LED gigantes de full
color son productos multimedia de alta tecnología que mezclan señales de
procesamiento ópticas, electrónicas y acústicas.
Las pantallas electrónicas de LED's para exterior son las más brillantes
disponibles en el mercado de las pantallas electrónicas. Se leen perfectamente
cuando la luz de sol hace contacto con las pantallas electrónicas.
-
RATONES
La primera maqueta se construyó de manera
artesanal de madera, y se patentó con el
25
nombre de "X-Y Position Indicator for a Display System".
A pesar de su aspecto arcaico, su funcionamiento básico sigue siendo igual hoy
en día. Tenía un aspecto de adoquín, encajaba bien en la mano y disponía de dos
ruedas metálicas que, al desplazarse por la superficie, movían dos ejes: uno para
controlar el movimiento vertical del cursor en pantalla y el otro para el sentido
horizontal, contando además con un botón rojo en su parte superior.
Por primera vez se lograba un intermediario directo entre una persona y la
computadora, era algo que, a diferencia del teclado, cualquiera podía aprender a
manejar sin apenas conocimientos previos. En esa época además la informática
todavía estaba en una etapa primitiva: ejecutar un simple cálculo necesitaba de
instrucciones escritas en un lenguaje de programación.
El mouse (del inglés, pronunciado (maus) o ratón es un periférico de computadora
de uso manual, utilizado como entrada o control de datos.
IMPRESORAS
Una impresora es un periférico de computadora que permite producir una copia
permanente de textos o gráficos de documentos almacenados en formato
electrónico, imprimiendo en papel de lustre los datos en medios físicos,
normalmente en papel o transparencias, utilizando cartuchos de tinta o tecnología
láser. Muchas impresoras son usadas como periféricos, y están permanentemente
unidas a la computadora por un cable. Otras impresoras, llamadas impresoras de
red, tienen una interfaz de red interna (típicamente wireless o Ethernet), y que
puede servir como un dispositivo para imprimir en papel algún documento para
cualquier usuario de la red. Hoy en día se comercializan impresoras
multifuncionales
que
aparte
de
sus
funciones
de
impresora
funcionan
simultáneamente como fotocopiadores y escáner, siendo éste tipo de impresoras
las más recurrentes en el mercado
26
Tipos de impresora:

Impresora de matriz de puntos

Impresora láser

Impresora de inyección de tinta

Impresora de decoloración termal

Impresora plotter
MODEM
Con el crecimiento del uso de las computadoras en los últimos años es común
que la computadora necesite comunicarse con otra.
27
(Modulador - DEModulador) Periférico de entrada/salida, que puede ser interno o
externo a una computadora, y sirve para a conectar una línea telefónica con la
computadora. Se utiliza para acceder a internet u otras redes, realizar llamadas,
etc.
Los datos transferidos desde una línea de teléfono llegan de forma analógica. El
módem se encarga de "demodular" para convertir esos datos en digitales. Los
módems también deben hacer el proceso inverso, "modular" los datos digitales
hacia
analógicos,
para
poder
ser
transferidos
por
la
línea
telefónica.
Existen módems especiales llamados módems digitales. Técnicamente hablando,
estos módems no pueden llamarse así, pues no hay ningún tipo de
modulación/demodulación (pues la línea que transmite los datos es digital).
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Básicamente existen tres tipos de módems digitales, que sirven para tres tipos de
conexiones:

Módem ISDN o adaptador terminal.

Módem DSL o ADSL.

Cable módem.
Las ISDM (Integrated Services Digital Network): RDSI, son las siglas de la "Red
Digital de Servicios Integrados". También es común referirse a esta red con el
término. La RDSI (o ISDN) es un protocolo estándar de red de comunicaciones,
que contempla tanto las comunicaciones de voz, como las de datos, transmitiendo
ambas en formato digital, y a distintas velocidades, según el tipo de línea RDSI,
todas ellas más rápidas y seguras que la línea analógica convencional de teléfono
RTB (Red Telefónica Básica).
CUESTIONARIO
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
¿Cuál es la diferencia entre una memoria RAM Dinámica y una RAM Estática?
¿Cuál es la función principal de una memoria ROM en una PC?
¿Cuáles son los elementos de las entradas y salidas?
¿Qué función tienen los buses?
Fue conocido como el libro amarillo.
Garantiza la permanencia de datos a falta del suministro continuo de energía
Es una memoria que va incluida en la controladora interna del disco duro
Permite almacenar música y audio de alta calidad con características adicionales
como la existencia de hasta seis canales
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