apuntes microinformática

Apuntes Técnicos sobre Microinformática
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Apuntes Técnicos
Mantenimiento de Sistemas
Microinformáticos
Gran parte de estos apuntes han sido sacados de distintas publicaciones especializadas como
ComputerWorld
No están muy actualizados pero pueden ser una buena base.
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PLACA MADRE Y CARCASA
El dispositivo fundamental del ordenador, al cual se conectan todos los
componentes, es la placa o tarjeta madre ( motherboard ) . Las características de
esta placa determinan completamente la capacidad y prestaciones del ordenador,
por lo que resulta conveniente conocerlas en profundidad . A la hora de elegir una
placa madre hay que tener en cuenta las características siguientes .
Zócalo:
todas las placas madre incluyen un zócalo donde se introduce el
procesador . Dependiendo de las especificaciones y estándares de tamaño y patillas
de este zócalo se podrán instalar uno u otros procesadores . El zócalo más habitual
se llama Socket 7 y es el utilizado por los procesadores Pentium y Pentium MMX de
Intel y por casi todos los micros de AMD y Cyrix
. En el último año Intel ha desarrollado un nuevo zócalo, denominado Slot 1,
que utiliza para sus procesadores Pentium II y Celeron y sobre el cual tiene licencia
y derechos de patente . Además, también existe el Socket 8, utilizado únicamente
para el procesador Pentium Pro .
Chipset: el chipset es un conjunto de circuitos integrados montados en la
placa madre que contienen los controladores y rutinas que ponen en comunicación el
procesador con las diferentes partes funcionales del ordenador . El chipset es un
elemento fundamental, que define características tan importantes como la cantidad
máxima de memoria RAM, el número de procesadores que se pueden emplear en
paralelo, la velocidad del bus de sistema o la posibilidad de utilizar puertos USB,
tarjetas gráficas AGP o discos duros Ultra DMA . Existen varios fabricantes de
chipsets, como Intel, VIA o SiS, cuyos principales modelos se pueden ver en una
tabla adjunta . Observe que ya existen chipsets avanzados para procesadores AMD
y Cyrix ( es decir, para placas madre con zócalo Socket 7 ) .
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- Zócalos de memoria:
la placa madre tendrá varios zócalos para
introducir módulos de memoria . Estos zócalos pueden ser SIMM o DIMM (
consulte posteriormente el artículo Procesador y memoria ) y es importante saber
tanto el número de los zócalos como su tipo ( SIMM o DIMM )
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- Ranuras de expansión:
las ranuras de expansión permiten
conectar dispositivos internos a la placa madre del ordenador . Normalmente, todas
las placas madre incluyen varias ranuras ISA y varias ranuras PCI . Además, algunas
incorporan también una ranura AGP para instalar tarjetas de vídeo .
- Adaptador de disco:
el adaptador de disco está incluido en la
propia placa madre, pues está controlado por el chipset . Aparece en forma de
unos conectores que con los cables adecuados se ha de enchufar a las unidades
de disquetes y discos duros . Casi todas las placas madre soportan el estándar
EIDE, aunque muchas de ellas ya permiten una variante conocida como
UltraDMA y algunas incluyen en la propia placa un controlador SCSI .
- Puertos:
todas las placas madre incluyen como mínimo un puerto
paralelo y dos puertos serie . Hoy en día, también debe exigir que tenga conectores
para dispositivos USB, pues estos dispositivos se extenderán considerablemente
durante este año .
- Estándar placa madre:
finalmente, a la hora de elegir una placa
madre debe saber cuál es el factor de fabricación ( form factor ) , que es un
estándar que define las proporciones de la placa, el lugar donde se instalan los
componentes y otras características . Las placas madre antiguas siguen el estándar
Baby-AT, pero hoy en día casi todas las placas madre son ATX . El estándar ATX
define una posición exacta de los componentes para una actualización más fácil ( por
ejemplo, que para añadir memoria no haya que quitar ninguna tarjeta ) . Además, las
placas madre ATX tienen integrados en la placa madre los conectores de los
puertos serie y paralelo, sin necesidad de utilizar unos cables para dichos
conectores . Por su parte, el estándar NLX se ha desarrollado recientemente y está
preparado para facilitar todavía más la actualización y el cambio de componentes .
Las placas madre NLX se sujetan a la carcasa mediante un mecanismo de fácil
apertura, lo que permite cambiar rápidamente una placa madre por otra . Además,
como se puede ver en la imagen adjunta, las ranuras de expansión están dispuestas
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en una placa independiente que se conecta a su vez a la placa madre, lo que permite
reducir el tamaño de la carcasa . Advierta que los puertos de la placa están todos
integrados en un orden determinado .
Carcasa
La carcasa del ordenador depende del estándar de fabricación de la placa
madre . Es decir, existen carcasas para placas Baby-AT, carcasas para placas ATX,
otras para placas NLX, etc . Esto es lógico, pues la placa madre ha de estar sujeta
firmemente a la carcasa y debe tener conectores en los lugares adecuados . Una
vez elegida la carcasa para un estándar de placa madre, se pueden elegir tres tipos
de carcasa: sobremesa, minitorre, torre . La carcasa de sobremesa se dispone
horizontalmente en la mesa de trabajo, mientras que la de minitorre se coloca
verticalmente . La elección entre una y otra depende del espacio que tenga y de sus
gustos personales .
Por su parte, la carcasa de torre se coloca verticalmente en el suelo y tiene
más espacio para unidades de almacenamiento, quizá incorporando ventiladores
opcionales .
Familia Intel
DMA
Chipset Procesador Memoria máxima Bus Caché CPUs USB AGP Ultra
Soportado ( MB ) sistema máximo
430TX Pentium MMX 256 SDRAM 66 MHz 64 MB 1 Sí No Sí
440FX Pentium Pro 1024 EDO ECC 66 MHz 4 . 096 MB 2 Sí No No
440LX Pentium II 512 SDRAM ECC 66 MHz 512 MB 2 Sí Sí Sí
440BX Pentium II 100 MHz 2 Sí Sí Sí
440EX Celeron 256 SDRAM ECC 66 MHz 1 Sí Sí Sí
Familia VIA
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VP1 Pentium MMX 512 MB SDRAM 66 MHz 512 MB 1 Sí No Sí
VPX97 Pentium MMX 512 MB SDRAM 66 MHz 512 MB 1 Sí No Sí
VP297 Pentium MMX 512 MB SDRAM 66 MHz 512 MB 1 Sí No Sí
ECC
VXPro Pentium MMX 128 MB SDRAM 66 MHz 64 MB 1 Sí No Sí
VP3 Pentium MMX 1024 SDRAM ECC 66 MHz 1 . 024 MB 1 Sí Sí Sí
MVP3 Pentium MMX 1024 SDRAM ECC 100 MHz 1 . 024 MB 1 Sí Sí Sí
Apollo Pentium Proy 1024 MB 66 MHz Consultar 2 Sí No Sí
Pentium II
Familia ALI ( Acer Labs )
Aladdin IV Pentium MMX 1024 SDRAM ECC 66 MHz 1 . 024 MB 1 Sí No Sí
Aladdin V Pentium MMX 1024 SDRAM ECC 100 MHz 1 . 024 MB 1 Sí Sí Sí
Aladdin Pro II Pentium II 2048 SDRAM 100 MHz Consultar 2 Sí Sí Sí
Familia SIS
5571 Pentium MMX 384 MB SDRAM 66 MHz 64 MB 1 Sí No No
5597/5598 Pentium MMX 384 MB SDRAM 66 MHz 128 MB 1 Sí No Sí
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PROCESADORES Y MEMORIAS
Actualmente existe un gran número de procesadores que los usuarios pueden
elegir para su ordenador . A grandes, rasgos, es posible elegir entre 7 procesadores
diferentes: Intel ofrece los micros Pentium MMX, Pentium Pro, Pentium II y
Celeron; el fabricante AMD se centra exclusivamente en el procesador K6 y,
finalmente, Cyrix comercializa los chips 6x86MX y MediaGX .
Una de las características más importantes de un procesador es el zócalo en
el cual se instala . Es decir, la placa madre del ordenador tiene un zócalo especial
para el procesador que sigue unas especificaciones y estándares de tamaño y
patillas diferentes según el procesador . El zócalo más habitual se llama Socket 7 y
es el utilizado por los procesadores Pentium y Pentium MMX de Intel y por casi
todos los micros de AMD y Cyrix . En el último año Intel ha desarrollado un nuevo
zócalo, denominado Slot 1, que utiliza para sus procesadores Pentium II y Celeron y
sobre el cual tiene licencia y derechos de patente . Además, también existe el
Socket 8, utilizado únicamente para el procesador Pentium Pro .
Cada procesador está diseñado para cubrir las necesidades de un segmento
de mercado específico ofreciendo mayor o menor velocidad de proceso que,
lógicamente, se corresponde con un mayor o menor precio .
Para el segmento de consumo básico y los ordenadores corporativos de
bajo coste, Intel ofrece el procesador Pentium MMX, que se vende actualmente en
versiones de 166, 200 y 233 MHz . El Pentium MMX se puede instalar en las placas
madre con zócalo Socket 7, que son las más extendidas, y soporta el conjunto de
instrucciones MMX, que acelera el rendimiento durante el procesamiento de datos
multimedia . Los ordenadores más baratos que se venden en la actualidad incorporan
Pentium MMX, pero no se crea que son procesadores lentos, pues ofrecen más
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velocidad que el antiguo Pentium . Intel no pretende comercializar más modelos
Pentium MMX, destinando para este segmento de bajo coste el nuevo procesador
Celeron a 266 MHz, cuyas dos características fundamentales son que no incluye
caché de nivel 2 ( L2 ) y que se instala en una ranura Slot 1 en vez del habitual
zócalo Socket 7 . Es decir, el objetivo de Intel con Celeron es hacer que también
los usuarios del segmento medio-bajo trabajen con ordenadores con la ranura Slot
1, dejando de lado las placas madre con zócalo Socket 7 .
Para este mismo segmento de consumo y oficina de bajo coste Cyrix
ofrece un procesador completamente revolucionario, el modelo MediaGX, que
incluye un chip de sonido, un chip gráfico, el controlador de memoria y la interfaz
PCI dentro del propio procesador . El procesador Cyrix MediaGX soporta la
tecnología MMX y no necesita caché externo ( L2 ) , pues el controlador de
memoria incluido dentro del procesador permite acceso directo a la memoria RAM .
Los gráficos se procesan a la velocidad del reloj del procesador y no a la velocidad
del bus PCI . Los ordenadores creados en base a este procesador son muy baratos,
pues se ahorra el precio de varios componentes como la tarjeta de sonido o la
tarjeta gráfica .
En el segmento del usuario profesional, Intel posee el procesador Pentium
II, con velocidades a 233, 266, 300, 333, 350 y 400 MHz . Los dos últimos
modelos, de reciente aparición, ofrecen un bus de sistema que trabaja a 100 MHz,
frente a los 66 MHz tradicionales . El Pentium II se comercializa en forma de una
placa integrada que contiene tanto el chip del procesador como 512 KB de caché L2
a la que se accede a la mitad de la velocidad de reloj . La tarjeta Pentium II se ha
de insertar en una ranura Slot 1, por lo que exige placas madre con este zócalo .
Como alternativa al Pentium II tenemos los procesadores AMD K6 y Cyrix 6x86MX,
que ofrecen un rendimiento ligeramente inferior al Pentium II —comparando
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procesadores a la misma velocidad de reloj—, pero a un precio mucho más reducido,
lo que permite crear ordenadores más baratos . Tanto el K6 como el 6x86MX se
instalan en un zócalo Socket 7, alargando de esta forma el tiempo de vida de los
ordenadores con placas madre Socket 7 .
Finalmente, para el mercado de las estaciones de trabajo avanzadas y
los servidores, Intel ofrece el ya viejo Pentium Pro, que se mantiene como la mejor
solución por estar optimizado para sistemas operativos de 32 bits como Windows
NT . Además, algunos modelos de Pentium Pro tienen hasta 1 MB de caché L2
integrado, que funciona a la velocidad del reloj y su arquitectura permite crear
ordenadores con 4 Pentium Pro en paralelo, algo fundamental para los servidores
más potentes . De todas formas, dentro de pocos meses Intel tiene previsto la
presentación de un Pentium II avanzado, con velocidades a partir de 400 MHz, que
incluye 2 MB de caché L2 accesible a la velocidad del reloj y que permite también la
construcción de ordenadores con hasta cuatro de estos procesadores en paralelo .
Señalar que el Pentium Pro se ha de insertar en un zócalo especial denominado
Socket 8, por lo que requiere placas madre especiales diseñadas para Pentium Pro .
¿ Qué procesador elegir ?
Como siempre, la respuesta depende de sus necesidades . Si lo que quiere es
el ordenador más económico, busque un Pentium MMX barato o, quizá, plantéese un
ordenador que incluya un Cyrix MediaGX . En caso de necesitar un ordenador de
nivel medio los procesadores K6 y 6x86MX le ofrecen un rendimiento superior al
Pentium MMX por un precio ligeramente más elevado . Y si lo que desea es un
ordenador profesional con las últimas innovaciones, probablemente ha de buscar un
Pentium II .
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Memoria
La memoria RAM es un componente fundamental de un ordenador . Puede
consultar información más detallada sobre la memoria en el artículo Las memorias
RAM publicado el mes de abril en PC World . A grandes rasgos, existen dos tipos de
memoria: memoria dinámica o DRAM ( Dynamic RAM ) y estática o SRAM ( Static
RAM ) . La DRAM es barata de fabricar, posee una velocidad entre 70 y 50
nanosegundos y se utiliza como memoria RAM convencional . Por su parte, la SRAM
es mucho más cara, permite alcanzar una velocidad de 10 nanosegundos y se utiliza
como memoria caché —la memoria caché integrada dentro de la placa madre de los
ordenadores ( o integrada en el procesador Pentium II ) — . Por tanto, cuando se
habla generalmente de memoria RAM, por ejemplo, que un ordenador tiene 16 ó 32
MB de RAM, se está hablando de memoria DRAM .
A la hora de adquirir memoria RAM es necesario distinguir entre el tipo de
memoria ( existen diferentes versiones de la memoria DRAM ) y el módulo de
memoria ( el módulo físico en el cual se entrega la memoria y que debe coincidir con
el soportado por su ordenador ) . Recuerde que todos los comentarios posteriores
se refieren únicamente a memoria dinámica ( DRAM ) , no a memoria estática (
SRAM ) .
Tipos de memoria
Actualmente, se vende memoria DRAM que puede ser de tres tipos: FPM
DRAM, EDO RAM y SDRAM . Cuando compre un ordenador verá que se indica alguno
de estos tipos de memoria en el listado de sus características . Es importante
señalar que usted no puede comprar la memoria DRAM que desee, sino aquella que
soporte la placa madre de su ordenador .
Por tanto, antes que nada ha de consultar en el manual de su ordenador los
tipos de memoria RAM soportados .
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- Fast Page Mode DRAM:
la memoria DRAM convencional es
memoria FPM DRAM, usada de forma mayoritaria en los ordenadores 386 y 486 .
Recibe el nombre Fast Page Mode debido a su método de acceso seleccionando
primero la página de memoria . Existen versiones de esta memoria a 70 y 60
nanosegundos, siendo necesario que tenga 60 nanosegundos para trabajar
correctamente en los ordenadores con bus de sistema a 66 MHz .
- EDO RAM: la memoria EDO ( Extended Data Out )
es una memoria DRAM que ofrece mayor velocidad que la FPM DRAM, disminuyendo
el número de ciclos de reloj que se necesitan para acceder al contenido de las
celdas de memoria . Existen versiones de ésta a 70, 60 y 50 nanosegundos, siendo
conveniente comprar memoria EDO RAM de 60 ó 50 nanosegundos para trabajar sin
tiempos de espera en los ordenadores con bus a 66 MHz . La EDO RAM es la
memoria utilizada en la mayoría de los procesadores actuales, aunque actualmente
está perdiendo terreno a favor de la memoria SDRAM . El precio aproximado de la
memoria EDO RAM son 500 pesetas por megabyte .
- SDRAM: la SDRAM ( Synchronous Dynamic RAM ) o
DRAM síncrona es un tipo de memoria que gestiona todas las entradas y
salidas de memoria sincronizadas con el reloj del sistema, lo que aumenta el
rendimiento global del ordenador . Además, es más barata de fabricar que la EDO
DRAM, por lo que poco a poco está sustituyéndola en los ordenadores más modernos
. Frente a las 500 pesetas por megabyte de la EDO RAM, el precio aproximado de la
SDRAM son 400 pesetas por megabyte . Si desea memoria SDRAM para los nuevos
procesadores con bus a 100 MHz, tiene que adquirir memoria SDRAM que siga la
especificación PC100, que está preparada para trabajar a esas velocidades . En caso
contrario, no sólo trabajarí con tiempos de espera, sino que probablemente el
ordenador no funcionará . Por tanto, si está pensando adquirir memoria que le sirva
en el futuro, compruebe que es SDRAM PC100 .
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Módulos de memoria
Además del tipo de memoria, el otro factor importante a la hora de adquirir
RAM es el módulo de memoria, es decir, el empaquetado, tamaño y forma física en
el que se distribuye la memoria . Actualmente, la memoria se distribuye en forma de
unas pequeñas tarjetas que siguen el estándar SIMM o el estándar DIMM ( véase
figuras adjuntas ) . Cada una de éstas contiene 8, 16, 32, 64 ó 128 MB . Puesto que
la memoria RAM se introduce en ranuras de la placa madre del ordenador, usted ha
de adquirir módulos SIMM o módulos DIMM según el tipo de ranuras que soporte su
placa madre ( ranuras para SIMM o para DIMM ) .
El estándar SIMM ( Single In-line Memory Module ) empaqueta la memoria
en tarjetas con 72 patillas o contactos ( pins ) , mientras que los módulos DIMM (
Dual In-line Memory Module ) se presentan en tarjetas con 168 patillas . Los
módulos SIMM se han de actualizar por pares, es decir, hay que quitarlos e
introducirlos de dos en dos, lo que siempre es un poco molesto . Por el contrario, los
módulos DIMM se pueden introducir sueltos y pueden ser de cualquier tamaño, por
ejemplo, un ordenador puede tener un DIMM de 32 MB y otro DIMM de 64 MB .
Finalmente, señalar que también existen módulos SODIMM ( Small Outline DIMM )
, que son DIMM con 72 patillas en vez de 168, para ocupar menos espacio y que se
suelen utilizar en los ordenadores portátiles .
Es importante señalar que los módulos de memoria son completamente
independientes de los tipos . Es decir, existen módulos SIMM de memoria EDO
RAM y SDRAM, así como módulos DIMM de memoria EDO RAM y SDRAM . De
todas formas, lo más habitual es que los módulos SIMM sean EDO DRAM, mientras
que los DIMM suelen ser SDRAM . El mejor consejo que se puede dar es que
invierta en módulos DIMM de memoria SDRAM, pues serán los más utilizados
durante 1998 y parte de 1999 . Por tanto, si tiene que comprar memoria SIMM
EDO compre sólo lo necesario, pero si desea memoria DIMM SDRAM puede ser más
generoso y hacer una inversión de futuro . Igualmente, si está eligiendo un
ordenador nuevo, compruebe que acepta memoria DIMM SDRAM . Casi todos los
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ordenadores Pentium II tienen ranuras DIMM y soportan SDRAM . Además,
muchos ordenadores Pentium MMX poseen ranuras mixtas, por ejemplo, 4 ranuras
SIMM y 2 ranuras DIMM .
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L2
Procesador Velocidad ( MHz ) Zócalo Caché Caché Velocidad L1 L2 caché
Familia Intel
Pentium Pro 150, 166, 188, 200 Socket 8 16 K 256 K / 1MB Igual reloj
Pentium MMX 150, 166, 200, 233 Socket 7 32 K 512 K* 60, 66 MHz
Pentium II 266, 300, 333 Slot 1 32 K 512 K Mitad reloj
Celeron 266 Slot 1 32 K No tiene N/A
Familia AMD
K6 166, 200, 233, 266 Socket 7 64 K 512 K* 66 MHz
Familia Cyrix
6x86MX 166, 200, 233 Socket 7 64 K 512 K* 60, 66, 75 MHz
MediaGX 133, 150, 180 PCI 16 K No tiene N/A
* La cantidad de memoria caché L2 depende del chipset de la placa
madre del ordenador, que normalmente son 512 KB .
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BUSES Y PUERTOS
Los ordenadores no son entes autónomos, sino que están preparados para
conectarse al exterior y poder instalar periféricos y otros dispositivos . Para esta
conexión exterior los ordenadores incluyen buses y puertos .
Buses
Los ordenadores incluyen varias ranuras de expansión dentro de la placa
madre para la instalación de dispositivos internos . Estas ranuras de expansión se
comunican con el procesador a través de un bus ( una línea de datos ) —más
exactamente, el bus de datos comunica las ranuras de expansión con el chipset de la
placa madre, el cual pasa los datos al procesador— .
Existen varios estándares de buses, cada uno de los cuales ofrece
características y velocidades diferentes . Algunos de éstos son ya obsoletos, como
EISA, VESA o MCA ( Microchannel Architecture ) y los más utilizados actualmente
son ISA, PCI y AGP . Es importante señalar que cada estándar de bus presenta
ranuras de expansión diferentes en tamaño y número de conectores; por tanto, las
tarjetas son específicas para cada bus . Es decir, una ranura ISA sólo acepta
tarjetas ISA y no tarjetas PCI o AGP . Por esta razón, los fabricantes desarrollan a
veces diferentes versiones de una misma tarjeta según el bus al que se conecta .
ISA ( Industry Standard Architecture ) es
el bus estándar
heredado del IBM PC AT que se ha ido manteniendo durante la última década como
estándar en los PC . El bus ISA trabaja a una velocidad de 8 MHz ( 8 millones de
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ciclos por segundo ) enviando datos de 16 bits, lo que permite alcanzar una
velocidad de transferencia máxima de hasta 16 MB/seg ( 8 MHz x 2 bytes )
. Algunos ordenadores todavía tienen ranuras ISA cortas ( 8 bits ) , aunque la
mayoría de los ordenadores modernos presentan ranuras ISA largas ( 16 bits ) . El
bus ISA tiene actualmente un amplio uso, pues una gran parte de los dispositivos
habituales se presentan en tarjetas para bus ISA, por ejemplo, los módems
internos o las tarjetas de sonido . Esto quiere decir que el bus ISA sigue siendo
necesario en los ordenadores actuales, pero estamos viviendo el comienzo de su
desaparición y, sin ir más lejos, la especificación PC 99 propone un ordenador que
carece de ranuras ISA ( siendo sustituidas completamente por ranuras para bus
PCI ) .
PCI ( Peripheral Component Interconnect ) es
un bus local
que trabaja a 33 MHz enviando datos de 32 bits, lo que permite una velocidad
máxima de 133 MB/seg ( 33 MHz x 4 bytes ) , que supera ampliamente la velocidad
del bus ISA —por supuesto, si hay varios dispositivos en el bus PCI tienen que
compartir esa velocidad máxima entre sí— . En la actualidad prácticamente todas
las tarjetas de vídeo trabajan sobre bus PCI para aprovecharse de su gran
velocidad y acelerar el procesamiento gráfico, que es uno de los cuellos de botella
más importantes de un ordenador . Durante 1998 vamos a vivir una explosión
definitiva de PCI, que será utilizado no sólo para tarjetas de vídeo y tarjetas de
red, sino para otros dispositivos habitualmente implementados en bus ISA, como las
tarjetas de sonido . Si está pensando en comprar un ordenador, compruebe que
tiene al menos 3 ranuras PCI ( preferiblemente, 4 ) .
AGP ( Advanced Graphics Port ) es un bus de reciente aparición
que se utiliza exclusivamente para tarjetas de vídeo . Como hemos comentado
anteriormente, el procesamiento de instrucciones 2D y 3D suele ralentizar el
rendimiento global del ordenador, por lo que resulta buena idea sacar el adaptador
gráfico fuera del bus PCI y situarlo en un bus independiente de alta velocidad . AGP
trabaja a una velocidad de 66 MHz enviando datos de 32 bits, lo que ofrece un
ancho de banda máximo de 266 MB por segundo ( 66 MHz x 4 bytes ) . Este modo
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de trabajo se conoce como AGP x1, existiendo también el modo AGP x2, en el que se
envían datos en los dos flancos del reloj de 66 MHz ( flanco de subida y flanco de
bajada ) , permitiendo una velocidad efectiva máxima de 528 MB/seg ( 66 MHz x 2
flancos x 4 bytes ) .
Algunas tarjetas gráficas están diseñadas para trabajar únicamente en modo
AGP x1 y otras en ambos modos . Además de aumentar la velocidad de
transferencia de los datos, utilizar una tarjeta de vídeo en bus AGP tiene la ventaja
de que no hay que compartir el ancho de banda del bus AGP con ningún otro
dispositivo, pues los ordenadores sólo tienen una ranura AGP y en ella sólo se
introduce la tarjeta gráfica . Por otra parte, el bus AGP permite acceder a la
memoria RAM a alta velocidad, de forma que se puede usar la memoria RAM para
almacenar texturas, buffers y otros datos que antes requerían la siempre más
escasa memoria vídeo .
Puertos
Mientras que las ranuras de expansión de los buses de E/S se utilizan para
conectar dispositivos internos en forma de tarjeta, los puertos permiten la
conexión de dispositivos externos como teclado, ratones o impresoras . En la
mayoría de los ordenadores tiene que haber un puerto paralelo y dos puertos serie .
El puerto paralelo sigue el estándar Centronics y se usa generalmente para conectar
una impresora, aunque también sirve para algunos dispositivos como las unidades
Iomega Zip . Por su parte, los puertos serie siguen el estándar RS-232-C y casi
todos implementan una UART 1650 o superior que permite comunicarse a altas
velocidades . Algunos ordenadores también incorporan un puerto mini-DIN para el
ratón, lo que siempre es útil pues deja libre un puerto serie, además de un puerto
mini-DIN para el teclado .
La innovación más importante en los puertos y conectores externos viene de
la mano del estándar USB ( Universal Serial Bus ) , desarrollado por Compaq,
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Digital, IBM, Intel, Microsoft, NEC y Northern Telecom para simplificar la
conexión de periféricos . En la actualidad existen muchos ordenadores que
implementan puertos USB donde se pueden conectar dispositivos como monitores,
cámaras de vídeo, escáneres o altavoces .
Es muy importante señalar que cada dispositivo USB no se conecta
directamente a un puerto USB del ordenador, tal como hay que hacer con los
dispositivos del puerto serie, sino que el bus USB crea una cadena de dispositivos
similar a los dispositivos SCSI; es decir, el primer dispositivo USB se conecta al
puerto USB del ordenador, el segundo dispositivo USB se conecta al primer
dispositivo USB, etc .
Por tanto, un dispositivo USB suele tener como mínimo dos conectores USB,
uno para poder conectarse al dispositivo anterior y el otro para conectarse al
siguiente . De todas formas, no es necesario crear siempre una cadena, por ejemplo,
un monitor puede tener 4 conectores USB, uno para el ordenador y los otros tres
para dispositivos que usted desee conectar directamente al bus USB .
El bus USB permite hasta 127 dispositivos, con la ventaja de que se pueden
instalar y quitar “en caliente”, es decir, sin necesidad de apagar el ordenador, pues
se reconfiguran automáticamente . Además, una de las principales ventajas de USB
es que no necesita que el usuario configure IRQs, direcciones de E/S o canales
DMA, lo cual elimina uno de los principales problemas al instalar físicamente un
dispositivo . Si el dispositivo no exige mucha potencia eléctrica, el propio bus USB
puede suministrar dicha corriente, lo cual elimina un cable más estorbando en su
mesa de trabajo . Finalmente, señalar que USB ofrece una velocidad máxima de 12
Mbits por segundo .
Aunque es ahora cuando están empezando a aparecer los dispositivos USB, si
está pensando comprar un ordenador nuevo ( o una placa madre ) compruebe que
posee conectores USB, pues serán muy utilizados durante 1998 y 1999 .
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EL SISTEMA DE VIDEO
El sistema de vídeo está formado por la tarjeta gráfica y el monitor,
que trabajan juntos para ofrecer la mejor imagen posible . El rendimiento
global del sistema de vídeo depende del rendimiento de cada uno de estos
componentes, por lo que no tiene sentido utilizar un buen monitor si la tarjeta
gráfica es mala o viceversa .
Tarjeta gráfica
Las características principales a la hora de elegir una tarjeta gráfica son las
siguientes: procesador gráfico, interfaz de conexión ( PCI ó AGP ) , memoria de
vídeo, resoluciones y frecuencias soportadas, velocidad del RAM DAC y aceleración
2D/3D .
- Procesador gráfico: el procesador gráfico es un chip integrado en la
tarjeta que determina las capacidades del adaptador . Existen tarjetas de
diferentes fabricantes que implementan el mismo procesador gráfico, ofreciendo
un rendimiento similar . Algunos de los procesadores gráficos más comunes son la
familia Virge de S3, los Rage II+ y Rage Pro de ATI, los conocidos MGA de Matrox,
la familia Permedia de 3D Labs o el Riva 128 de Nvidia . El procesador gráfico
determina las características de aceleración 2D y 3D de la tarjeta gráfica, si bien
un mismo procesador gráfico puede ofrecer un rendimiento muy variable
dependiendo del tipo de memoria al que acceda . Las funciones de aceleración 2D
generalmente soportadas incluyen la copia de bloques de pantalla, el relleno de
zonas de pantalla con un determinado color o mapa de bits, la generación de un
cursor por hardware, el escalado de imágenes durante la reproducción de vídeo
digital, etc . En el campo de los gráficos 3D se suele soportar el render de puntos,
líneas y triángulos 3D, generándose objetos complejos mediante la combinación
adecuada de triángulos sobre los que se aplican mapas de bits como texturas . Sin
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embargo cada procesador soporta estas características de distinta forma, con
funciones adicionales propias de cada chip .
- RAM DAC:
el chip RAM DAC es el encargado de convertir la
información digital contenida en la memoria de vídeo a formato analógico, de forma
que la tarjeta pueda conectarse a la entrada de vídeo analógico con que cuentan
todos los monitores convencionales . La frecuencia de reloj a la que funciona el RAM
DAC determina las resoluciones que es posible obtener, existiendo distintos
modelos de diversa calidad que soportan frecuencias de 135 a 250 MHz . En los
procesadores gráficos más recientes este componente se encuentra integrado en el
propio acelerador 2D/3D .
- Memoria vídeo: la memoria vídeo sirve para almacenar los datos que
se muestran en el monitor . La cantidad de memoria de vídeo define la resolución
máxima y el número de colores con la que puede trabajar el sistema de vídeo . En
una tabla adjunta se puede ver las resoluciones y colores permitidos según la
cantidad de memoria vídeo . Elija la memoria vídeo de su tarjeta según la resolución
a la que desea trabajar . Otra cuestión importante es el tipo de memoria utilizado
en la tarjeta . Si se desea contar con una tarjeta económica que proporcione un
rendimiento decente será suficiente con una placa que utilice memoria EDO RAM .
Si por el contrario es preciso obtener un buen rendimiento, tanto 2D como 3D,
debe buscarse una placa que use memoria SDRAM o SGRAM, ya que este tipo de
memorias proporcionan un ancho de banda más elevado que la EDO RAM ( este
aspecto es fundamental a la hora de conseguir un rendimiento 3D elevado ) . Si
además se desean usar resoluciones muy altas con una elevada frecuencia de
refresco, será preciso decantarse por un adaptador gráfico basado en memoria
WRAM o VRAM, ya que dichas memorias disponen de dos puertos, lo que permite el
acceso simultáneo del DAC y del procesador gráfico .
- Bus PCI o AGP:
la mayoría de las tarjetas gráficas utilizan el bus
PCI, pero también existen tarjetas gráficas para bus AGP que ofrecen una mayor
velocidad ( consulte el artículo Buses y puertos ) . Lo primero que hay que dejar
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
claro es que la principal utilidad del bus AGP reside en que proporciona una
comunicación de alta velocidad ( hasta 133 MHz según la actual especificación )
para acceder a las texturas almacenadas en la memoria RAM del sistema . Esto
hace posible que las aplicaciones que usen aceleración 3D por hardware almacenen
las texturas en la RAM de la placa base y no en la de la tarjeta gráfica, la cual suele
tener un tamaño mucho más limitado . Aunque una tarjeta AGP sólo se aprovecha en
las aplicaciones 3D, si su ordenador soporta AGP es preferible comprar una de
estas tarjetas, pues su precio es similar al de las tarjetas PCI .
- Conectores TV y vídeo:
algunas tarjetas gráficas incluyen un
sintonizador de TV para ver los diferentes canales de televisión en el monitor .
Los usuarios que vayan a utilizar aplicaciones de oficina no requieren una
resolución superior a 1024 x 768 y pueden ver satisfechas sus necesidades con una
tarjeta gráfica 2D sin capacidades 3D . Por ejemplo, una tarjeta basada en un
procesador gráfico S3 Virge ó S3 Trio64V+ ( 10 . 000 pesetas ) o, si desea una
tarjeta de marca, la Matrox Mystique ( 15 . 000 pesetas ) . Los usuarios domésticos
que deseen una buena aceleración 2D y el mejor rendimiento posible en 3D tendrán
dos opciones: una tarjeta gráfica AGP con 4 MB, cuyo precio ( para bus PCI o AGP )
, suelen rondar las 30 . 000 pesetas o, si no le importa instalar dos placas, una
dedicada a gráficos 2D y otra a gráficos 3D, como aceleradora 3D la mejor opción
disponible son las tarjetas basadas en el chipset Voodoo ( 25 . 000 pesetas ) o
Voodoo 2 ( 50 . 000 pesetas ) . Finalmente, los usuarios que exigen un rendimiento
alto en gráficos 3D y soporte OpenGL para entornos CAD y 3D profesional,
necesitarán una tarjeta de 8 MB de memoria vídeo, con memoria tipo VRAM o
WRAM, un DAC de 230 ó 250 MHz y, quizá, dos o más procesadores 3D . El precio
de estas tarjetas supera las 100 . 000 pesetas .
Monitor
El monitor es uno de los pocos componentes de un ordenador que puede
acompañarnos muchos años, por lo que merece la pena invertir algo más de dinero en
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él . Sin embargo, es más habitual lo contrario, es decir, comprar la máquina más
potente posible, a costa de reducir la calidad y el tamaño del monitor . Por muy buen
ordenador que se compre no pasarán muchos años antes de que se quede pequeño,
mientras que el monitor se podrá seguir utilizando con el siguiente ordenador, y con
otro y otro . Por ello, sólo podemos recomendar que se adquieran monitores de
calidad, incluso para las economías más modestas será una buena inversión .
- Tamaño:
el primer factor a tener en cuenta a la hora de comprar un
monitor es, evidentemente, su tamaño . Para un uso escaso del ordenador o para
aplicaciones poco exigentes con los gráficos bastará un modelo de 15” o como mucho
17” . Si, por el contrario, se va a dedicar al diseño gráfico, autoedición, CAD, o
similar, será necesario un modelo de 17”, pero la reciente aparición de monitores de
19” los hace más aconsejables como nivel de inicio para profesionales de la imagen .
Estos monitores permiten una mayor resolución y área de visualización ocupando un
espacio casi igual al de las versiones de 17”, y con un precio sólo algo superior . Los
más exigentes requerirán equipos de 20”, 21” o, incluso, 24” .
- Resolución máxima: es importante saber a qué resoluciones puede
trabajar el monitor y, sobre todo, cuál es su velocidad de refresco máxima en cada
resolución . Esta velocidad de refresco mide las veces que se refresca la pantalla
para mostrar la imagen y para ofrecer una imagen clara y sin parpadeo se necesita
una frecuencia superior a 75 Hz .
- Tamaño del punto:
una vez decidida la medida de la diagonal de
pantalla y la resolución que precisamos, hay que fijarse en el ancho de punto . Estos
tres factores están muy relacionados, pues cuanto más pequeña sea una pantalla y
más gruesos sus puntos, menos resolución podrá alcanzar con resultados de calidad .
En la gráfica puede ver la resolución que se puede alcanzar para cada tamaño de
punto, según la medida de la pantalla . En rojo aparecen las resoluciones
recomendadas .
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
Tecnología del tubo:
actualmente existen tres tecnologías de tubos
de rayos catódicos: de máscara de sombra Invar, de rejilla de apertura, y el
CromaClear de NEC . Los tubos de máscara de sombra proporcionan una excelente
convergencia, pero la pantalla es un segmento de esfera, por lo que tiene una cierta
curvatura en cualquier dirección . Los de rejilla de apertura ( Sony Trinitron y
Mitsubishi Diamondtron ) son segmentos de cilindro, por lo que sólo tienen
curvatura en sentido horizontal, lo cual proporciona una imagen más plana . Los más
recientes son los CromaClear de NEC . Esta tecnología pretende combinar las
ventajas de las dos anteriores, consiguiendo un elevado contraste y buena nitidez
en las esquinas .
- Altavoces y micrófonos: si quiere ahorrar espacio, puede comprar algún
modelo que incluya altavoces y micrófono integrados . No obtendrá la misma calidad
de sonido que con una buena pareja de altavoces independientes, pero según el uso
que le vaya a dar puede ser suficiente .
- Conectores: la conexión SVGA puede ser insuficiente si piensa utilizar
elevadas resoluciones, en ese caso es preferible usar cinco conectores BNC para
separar las señales y evitar efectos indeseables a altas frecuencias . Además,
también tenga en cuenta que hay monitores que incluyen un concentrador USB (
hasta tres o cuatro conectores USB ) .
Ya se han decidido los parámetros que van a delimitar la compra, y sólo resta
fijarse en los detalles que podrá apreciar sentado frente al monitor . Defectos de
convergencia, enfoque, moiré o geometría pueden echar a perder el que, según el
catálogo, debería ser el mejor de los monitores . Intente que le dejen ver
funcionando el monitor antes de comprarlo
Memoria vídeo necesaria
640 x 480 800 x 600 1 . 024 x 768 1 . 280 x 1 . 024 1 . 600 x 1 . 200
8 bits ( 256 colores ) 300 KB 468 KB 768 KB 1,2 MB 1,8 MB
16 bits ( 65 . 000 colores ) 600 KB 937 KB 1,5 MB 2,5 MB 3,7 MB
24 bits ( 16 millones colores ) 900 KB 1,4 MB 2,3 MB 3,8 MB 5,6 MB
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MB
32 bits ( 16 millones coloresy canal alfa ) 1,2 MB 1,8 MB 3,0 MB 5,1 MB 7,5
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DISPOSITIVOS
ALMACENAMIENTO
DE
Un factor fundamental en la elección de una unidad de almacenamiento, sea
del tipo que sea, es el bus de conexión, que transporta los datos desde el disco duro
hasta el bus de datos del ordenador . A grandes rasgos, podemos distinguir tres
tipos de protocolos o buses de disco: EIDE, UltraDMA y SCSI . Los dos primeros
están integrados dentro de la propia placa madre ( generalmente, a través del
chipset ) , mientras que en el caso de SCSI se suele utilizar un adaptador SCSI en
forma de tarjeta que se instala en una ranura de expansión del ordenador —aunque
también puede estar integrado en la placa madre— .
-EIDE:
el bus EIDE permite una velocidad máxima de transferencia de
16,6 MB/segundo, usándose para conectar discos duros y unidades CD-ROM . EIDE
permite conectar hasta 4 dispositivos, dos de ellos que trabajan sobre el bus ISA (
unidades CD-ROM ) y otros dos que trabajan sobre el bus PCI ( discos duros ) .
- Ultra DMA:
este estándar, conocido también como Ultra ATA, Ultra
EIDE o Ultra DMA/33, es una variante de EIDE que posibilita doblar la velocidad
del bus de 16,6 MB/s a 33 MB/s, pues permite enviar los datos en los dos flancos
del ciclo de reloj que gobierna el bus EIDE . En las placas madre cuyo chipset
soporta Ultra DMA se pueden conectar los nuevos discos duros Ultra DMA o los
antiguos EIDE —aunque en este último caso trabajando a la velocidad de EIDE— .
- SCSI:
el protocolo SCSI ofrece las mejores prestaciones y es el más
adecuado cuando se requiere una transferencia de disco muy alta ( por ejemplo, en
la edición de vídeo ) , además de permitir conectar hasta 7 dispositivos en una
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
controladora normal . SCSI ha ido evolucionando a través de los años, utilizándose
diferentes versiones del protocolo que han aparecido con los nombres SCSI-1,
SCSI-2 y SCSI-3 . Sin embargo, lo importante de SCSI son los diferentes
estándares SCSI que se recogen en una tabla adjunta .
- Canal de fibra:
también llamado FC-AL ( Fibre Chanel Arbitrated
Loop ) y SCSI-FCP . Está basado en el protocolo SCSI-3 y es el futuro del SCSI,
aunque en superordenadores se viene utilizando desde 1995 . Se trata de una
conexión serie que puede utilizar fibra óptica y soportar transferencias de hasta
100 MB/s ( más adelante alcanzará 400 MB/s ) , conectando hasta 126 dispositivos
. De momento está dando sus primeros pasos en el entorno PC, por lo que no hay
muchos dispositivos donde elegir y resultan caros .
¿ Qué bus de disco utilizar ?
Sólo para el CD-ROM y el disco duro, no será necesario recurrir al bus SCSI
si no se dispone ya de la controladora . Pero si se piensan incluir varios dispositivos,
más vale decantarse por el bus SCSI desde un principio . A él podremos conectar no
sólo unidades de almacenamiento, sino también escáneres, imp resoras, etc . , y con
mayor velocidad y versatilidad que el EIDE .
Unidades removibles
La variedad de discos extraíbles, sus formatos, capacidades, y velocidades,
es tan amplia, que podríamos dedicar una revista entera a hablar de ellos . Desde
los di scos Iomega Zip de 100 MB, hasta los Pinnacle APEX de 4,6 GB se pueden
encontrar unidades para cualquier necesidad . Los más pequeños son apropiados
para sustituir a los disquetes convencionales, mientras que los de mayor capacidad
se pueden usar como copia de seguridad, para intercambio de grandes cantidades
de información, archivo definitivo, e incluso como disco de trabajo . En general son
más rápidos los de tipo magnético que los magneto-ópticos, siendo los más
recomendables, por su velocidad e implantación, las unidades de Iomega: el Zip de
100 MB y el nuevo Jaz de 2 GB . También los magneto-ópticos, especialmente los de
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
230 MB están muy difundidos, aunque en la plataforma PC algo menos que en otras .
En cuanto a la conexión, dado que no suelen estar en todos los ordenadores, son más
aconsejables los modelos externos y SCSI mejor que paralelo .
Discos duros
Los criterios más importante para elegir un disco duro son: capacidad,
interfaz, transferencia de datos sostenida y velocidad de rotación . La capacidad
debe ser lo más grande posible, pues cada nuevo programa o sistema operativo
ocupa mucho más que los anteriores . Actualmente los discos entre 4 y 6 GB son una
buena opción, y existen modelos IDE de hasta 12 GB o SCSI en torno a 20 GB, pero
su precio se dispara en comparación con los anteriores . En cuanto a la interfaz,
habrá que elegir entre EIDE/UDMA y SCSI según lo comentado en las líneas
anteriores, quedando sin ninguna opción los discos EIDE que no sean Ultra DMA .
La velocidad de transferencia de datos está limitada por características
mecánicas, como el tiempo medio de búsqueda ( tiempo que tarda la cabeza en
colocarse en determinado cilindro ) y el tiempo de latencia rotacional ( tiempo que
tarda en localizar un sector de la pista ) . El tiempo de latencia rotacional depende
básicamente de la velocidad de rotación, por lo que cuanto más rápido gire un disco,
mayor será su velocidad de transferencia . Los discos SCSI más rápidos giran a 7 .
500 o 10 . 000 r . p . m . , lo cual genera un calor considerable que habrá que evacuar
debidamente . Otras características, como la caché, no son demasiado relevantes
pues, debido al modo de funcionamiento de los discos, no se puede decir que cuanta
más caché más rápido vaya a ser . Generalmente esta memoria esta optimizada para
conseguir la mejor relación precio/prestaciones .
Unidades CD-ROM
Los lectores de CD más rápidos que existen hoy en día ofrecen una velocidad
máxima de x34 ( 5 . 100 KB/s ) , pero estas cifras son para el mejor de los casos, y
tan sólo se cumplen en una zona determinada del disco ( la más exterior ) y en
lecturas secuenciales . Según nos aproximamos al interior, la velocidad de
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transferencia va decreciendo, en beneficio del tiempo de acceso . Además, las
lecturas secuenciales sólo se producen cuando se leen ficheros muy grandes . Por
tanto estos CD tan rápidos sólo serán aconsejables para aquellas personas que
trabajen con archivos multimedia, o que instalen grandes programas con frecuencia
. El resto no notarán mucha diferencia entre usar un x20 y un x34 . A la hora de
elegir un CD-ROM hay que fijarse en que sea capaz de soportar todos los formatos
de disco del mercado . Para ello debe cumplir la especificación MultiRead, que
garantiza su correcto funcionamiento incluso con CD-RW .
También habrá que buscar un modelo que soporte extracción digital de audio,
importante cuando se quiere copiar una pista de audio al disco duro sin pérdidas de
calidad . Los lectores más habituales cargan el disco mediante una bandeja
motorizada y, en algunos casos, pueden montarse en posición vertical . Menos
frecuentes son los CD-ROM con Caddy, o bandeja externa
. Este método resulta más cuidadoso con los discos, pero también más
incómodo . Recientemente, han aparecido las primeras unidades slot-in, en las cuales
el CD se introduce igual que en una disquetera, lo cual puede causar mayor riesgo de
arañazos .
Grabadoras CD-ROM
Como decíamos, las grabadoras ( y los CD-R ) han bajado su precio hasta tal
punto que se están convirtiendo en una opción cada vez más habitual . Si decide
comprar uno de estos dispositivos, olvídese de aquellos modelos que no soporten
discos reescribibles . Una unidad reescribible le permitirá, por poco dinero más,
sustituir a tres dispositivos: el lector de CD, la grabadora de CD-R y el disco
extraible . Como lectores resultan algo lentas, por lo que es mejor no prescindir del
CD-ROM e incluir ambos . Además, así podrá hacer duplicaciones de CD a CD más
rápidamente
. La posibilidad de escribir un disco una y otra vez, y que pueda ser leído en
otros ordenadores, con la única condición de que tengan un lector de CD MultiRead (
más barato que cualquier extraible ) lo convierten en una opción excelente para
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
intercambiar grandes volúmenes de información . Los modelos más rápidos del
mercado alcanzan x4 en grabación de CD-R y x6 en lectura, aunque en la grabación
de CD-RW todos se quedan en x2 .
DVD
En realidad, casi puede olvidarse de lo que ha leído sobre los CD-ROM, pues
actualmente ya se encuentran en el mercado lectores de DVD de segunda
generación que aventajan en mucho a los de CD, el único inconveniente es que
cuestan aproximadamente el doble que un CD-ROM de la misma velocidad . Los DVD
de segunda generación son capaces de leer cualquier formato de CD, incluidos los
CD-R y CD-RW . Además, pueden leer los nuevos discos DVD de 4,7 a 17 GB, para lo
cual deben soportar lectura de discos de doble capa . Si, además, añade una
descompresora de MPEG-2 en su sistema, podrá disfrutar de la alta calidad de las
películas DVD-Vídeo . En cuanto a la velocidad pueden reproducir DVD a 2,76 MB/s
y CD-ROM a unos x20 ( 3 MB/s ) . En cualquier caso es el futuro, y no tardará en
reemplazar al CD-ROM, así que, si va a comprar un CD, mejor cámbiese ya al DVD .
También existen dispositivos de grabación de DVD, pero aún están en pañales . Los
primeros DVD-RAM pueden grabar hasta 5,2 GB en un disco de doble capa que
soporta hasta 1 . 000 . 000 de escrituras . Esto es una excelente opción como
unidad extraible de almacenamiento masivo, pero, por el momento, nada más . Su
mayor problema es que no puede grabar CD-R ni CD-RW, por lo que pierde el
beneficio del enorme parque de lectores de CD instalados . Hasta que el DVD se
extienda, será un formato tan útil como cualquier otro disco extraible, con la
ventaja de su gran capacidad . En este caso, debemos recomendar la grabadora de
CD-RW en lugar de la de DVD . Así pues, la mejor combinación será un lector de
DVD-ROM de segunda generación, con su correspondiente tarjeta descompresora
de MPEG-2 para sacar el máximo partido, y como dispositivo de grabación un CD
reescribible de x4/x6 .
Estándar
transferencia
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SCSI
Velocidad
Ancho
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Velocidad
efectiva
de
datos
de
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SCSI 5 MHz 8 bits 5 MB / segundo
Fast SCSI 10 MHz 8 bits 10 MB / segundo
Wide SCSI 5 MHz 16 bits 10 MB / segundo
Fast Wide SCSI 10 MHz 16 bits 20 MB / segundo
Ultra SCSI 20 MHz 8 bits 20 MB / segundo
Ultra Wide SCSI 20 MHz 16 bits 40 MB / segundo
Ultra2 SCSI 40 MHz 8 bits 40 MB / segundo
Ultra2 Wide SCSI 40 MHz 16 bits 80 MB / segundo
SCSI-FCP 1 GHz 1 bit 100 MB / segundo
TODO SOBRE LAS MEMORIAS
Los avances tecnológicos y estructurales proporcionan al usuario de
ordenadores personales nuevos equipos más potentes y económicos . Sin embargo, la
velocidad con la que aparecen estos avances y la rapidez con que quedan obsoletos,
hace casi imposible al usuario encontrar información acerca de estas nuevas
tecnologías, su funcionamiento, su implicación en el sistema y las mejoras que
realmente aportan . Este artículo pretende recopilar y analizar las mejoras
aparecidas en uno de los subsistemas más importantes del ordenador, y que mas
innovaciones, aparentemente, sufre: el subsistema de memoria .
Caché Nivel 1
El caché de nivel 1 ( Level 1 ) es una memoria incluida dentro del chip
microprocesador, formando parte de él, con el objetivo de acelerar al máximo la
transferencia entre el microprocesador y la memoria . Con esta arquitectura se
consigue que el tiempo de acceso se reduzca a un ciclo de reloj del procesador .
También, con el objetivo de aumentar la tasa de aciertos, podemos encontrar que la
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memoria de nivel 1 se encuentra dividida en dos memorias, una para datos, y otra
para código .
El caché de nivel 1 está formado por memoria estática ( SRAM ) . Las
características más importantes de este tipo de memoria son; su bajo tiempo de
acceso y su alto coste . Este último factor impide que éstas memorias se utilicen en
todos los tipos de y su uso se limite a la memoria caché, disponiendo los
ordenadores de un tamaño reducido, si se compara con la memoria principal .
En una de las tablas adjuntas se puede ver la cantidad de memoria caché de
nivel 1 incluida en algunos de los principales procesadores comerciales .
Caché de nivel 2
Para este nivel se utilizan también memorias SRAM, pero su tamaño es
superior al de las memorias de nivel 1 . La tendencia actual es, con los mismos
objetivos que en el nivel 1, incluir estas memorias dentro del chip microprocesador,
aunque no forman parte del mismo, sino que se encuentran dentro del mismo
encapsulado, conectadas al microprocesador mediante un bus propio . Sin embargo,
su tamaño puede hacen inviable su inclusión dentro del mismo encapsulado . En estos
casos, la caché de nivel 2 suele estar conectada al bus de memoria o sistema .
En las memorias hay dos características temporales importantes . El tiempo
de acceso, que es el tiempo que se tarda en realizar una escritura o una lectura, y el
tiempo de ciclo, que es el tiempo que pasa desde que se inicia un acceso hasta que
se puede iniciar el siguiente . El tiempo de ciclo suele ser ligeramente superior al
tiempo de acceso, pero los dos están relacionados .
Tradicionalmente se ha dado mayor importancia al tiempo de acceso, pero la
dinámica de las memorias cachés, con accesos en ráfagas, ha dado mayor
importancia al tiempo de ciclo . Esto ha propiciado la aparición de mejoras
estructurales en las memorias, que pretenden mejorar el tiempo de lectura o
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escritura de un bloque de datos, y no de un dato individual, sin modificar la
estructura de almacenamiento de la memoria, consiguiendo así un aumento de
prestaciones en un caso particular, y muy frecuente, sin elevar excesivamente el
precio . A continuación se presentan tres técnicas que se utilizan en los chips de
memoria caché actuales .
SRAM Síncrona: Las memorias SRAM síncronas están gobernadas por una
señal de reloj, de forma que todas las operaciones suceden -inician o acaban- desde
la misma referencia . Esto no aporta mejores prestaciones, pero sí simplifica
enormemente el diseño de sistemas de altas prestaciones, ya que una única señal (
el reloj del sistema ) gobierna todos los dispositivos involucrados . La ventaja de
estas memorias viene proporcionada por lo que podríamos llamar su funcionamiento
automático, guiado por la señal de reloj, por lo que no es necesario ocuparse de
generar las señales de control, aunque la mayoría de memorias disponen de ellas .
SRAM Burst: Las memorias de tipo burst ( ráfaga ) incluyen un circuito
contador que permite generar a la propia memoria la dirección a que debe acceder,
consiguiendo de esta forma accesos en ráfagas . El funcionamiento es el siguiente:
el microprocesador proporciona una dirección de memoria . Esta dirección debe
propagarse por el bus hasta la memoria, decodificarse y acceder a la posición
correspondiente . Si se ha indicado que se trata de un ciclo de lectura burst, la
memoria, una vez ha obtenido el primer dato, incrementa la dirección y vuelve a
acceder . De esta forma se evita el tiempo de propagación de las señales por el bus
y el tiempo de decodificación de la dirección . En el cronograma de la figura 1
podemos ver el funcionamiento de estas memorias . El primer acceso es penalizado
por la necesidad de circuitería añadida .
La longitud del acceso, número de palabras leídas o escritas en un ciclo burst,
viene limitado por el tamaño del contador interno de la memoria . El orden en que se
accede a las posiciones de memoria puede ser desordenado o lineal, como se
muestra en las tablas de la figura 2 . El primer tipo de acceso corresponde al
esquema utilizado por los procesadores de Intel, y el segundo a los procesadores de
Motorola, ambos con longitud de acceso de 4 palabras .
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SRAM Pipeline: Gracias a las dos técnicas anteriores, se consigue que el
rellenado de una fila de caché o el acceso a posiciones consecutivas, se realice de
forma más rápida . Para mantener esta velocidad cuando se cambia de secuencia, las
memorias pipeline incluyen buffers para almacenar la dirección a la que se está
accediendo y el dato proporcionado por la memoria . De esta forma, se puede enviar
la nueva dirección antes de terminar la lectura, consiguiendo un solapamiento, al no
tener que esperar el microprocesador la terminación de un acceso para
proporcionar la nueva dirección.
Memoria principal
Si en los dos nivel es de memoria anteriores se veía que cada fabricante
realizaba su propio diseño, diferente de los demás, en la memoria principal, las
diferencias en cuanto a tamaño, esquema de conexión y características son mayores
todavía . En lo único que coinciden la gran mayoría es en el tipo de memoria
utilizada, la DRAM ( Dynamic RAM ) o dinámica . Esta memoria está construida
mediante condensadores, con un tiempo de repuesta para leer o cambiar su valor
bastante alto, y con necesidad de refrescar su contenido periódicamente . Esto
significa que el tiempo de acceso sea muy lento, comparado con las SRAM ( Static
RAM ) o memorias estáticas empleadas en la memoria caché —actualmente una
DRAM se encuentra alrededor de los 60 ns ( nanosegundos ) — . Sin embargo, su
bajísimo coste las hace indispensables para diseñar los sistemas de memoria
principal de los ortdenadores actuales, donde la unidad de medida es el MegaByte,
habitualmente con varias decenas de MegaBytes de memoria . Su coste hace poco
viable su uso para estos tamaños . Es por ello por lo que aparecen variaciones sobre
las DRAM que consiguen mejorar su productividad y los tiempos de acceso en
ráfagas .
DRAM convencional: Memoria de acceso aleatoria dinámica . Está
estructurada como una matriz, de forma que el controlador de memoria, al recibir
una dirección, debe descomponerla en fila y columna . Cada acceso ella requiere que
el controlador obtenga la descomposición en fila y columna, direccione la memoria y
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
valide estas direcciones, esperando que la matriz de celdas proporcione el dato .
Una vez finalizado el acceso, el controlador invalida la fila y columna y se prepara
para el siguiente acceso . La figura 4 presenta el diseño de bloques genérico de una
memoria DRAM .
En estas memorias aparecen también los tiempos de acceso y de ciclo, y
también, tradicionalmente, se le ha dado mayor importancia al tiempo de acceso .
Pero si tenemos en cuenta que en los equipos actuales, quien accede a la memoria
principal es la memoria caché, y lo hace en ráfagas, es decir, en accesos
consecutivos, parece lógico buscar mejoras estructurales de bajo coste que
mejoren el acceso consecutivo a un grupo de posiciones . A continuación se
presentan diferentes tipos de memorias con este objetivo, algunas de ellas ya
obsoletas, pero cuya mejora se ha aprovechado en las siguientes .
FP RAM: Fast Paged RAM o Fast Page Mode RAM . La estructura interna
es idéntica a las DRAM convencionales . Cuando el controlador de memoria recibe
una dirección, debe descomponerla en fila y columna, proporcionar estos datos a la
matriz de celdas y validarlos . La matriz de celdas proporcionará toda la fila y
posteriormente se seleccionará la columna deseada . Si el nuevo acceso se refiere a
una posición que pertenece a la misma fila, no es necesario acceder a la matriz, ya
que el controlador, al mantener la fila validada, hace que la matriz de celdas
mantenga su salida .
Para obtener el dato deseado, sólo hay que direccionar el multiplexor de
columna y seleccionar las que se desean . De esta forma se elimina el tiempo de
acceder a la matriz de memoria .
Mediante este tipo de acceso no se mejoran los tiempos a posiciones
individuales y separadas de memoria, pues el controlador debe proporcionar para
cada una de ellas la fila ( y esperar la respuesta de las celdas ) y la columna ( y
esperar la respuesta del multiplexor ) . Sin embargo, si se realizan accesos a
posiciones de memoria que se encuentran consecutivas o en la misma fila, el tiempo
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
de acceso se reduce al tiempo de respuesta del multiplexor . Esta es precisamente
la forma en que nuestra memoria caché accederá a memoria principal
EDO RAM: Extended Data Out RAM . También llamadas Hyper Page
Mode . Son un subconjunto de las FPM, pero que consiguen reducir el tiempo de
acceso de éstas mediante la utilización de un buffer, en el cual se mantiene el dato
al que se acaba de acceder . La inclusión de un buffer en la salida que almacena el
resultado del acceso, hace posible que el dispositivo lector envíe una nueva
dirección mientras todavía realiza la lectura del acceso anterior .
De esta forma, en el momento en que esta lectura ha terminado —es decir, se
han activado las entradas del lector y su valor ha sido almacenado— la memoria
proporcionará en sus salidas el contenido de la nueva dirección, pues se ha solapado
la lectura con la decodificación de la nueva dirección y la activación de los circuitos
de la memoria . Este tipo de memoria se construye partiendo de la base de las FPM
y añadiendo una mínima circuitería, lo que las hace muy competitivas . Sin embargo,
al igual que las FPM, no mejoran el tiempo del primer acceso, ya que éste sigue
necesitando el acceso a la matriz de celdas, y tampoco mejora el acceso a
posiciones totalmente aleatorias . Esta mejora se obtiene sólo en accesos a
posiciones consecutivas o pertenecientes a la misma fila . Tampoco ofrecen ninguna
mejora respecto a las FPM en los accesos de escritura .
BEDO RAM: Burst EDO DRAM . Esta memoria consiste en una EDO DRAM
a la que se le ha añadido la circuitería para conseguir accesos tipo burst, tal como
se vio en las memorias SRAM utilizadas para implementar el segundo nivel de caché
. Al igual que las SRAM, el acceso puede ser lineal o interpolado, y la mejora sólo se
obtiene a partir del primer acceso . Para accesos aleatorios —accesos consecutivos
a direcciones no pertenecientes a la misma fila— el tiempo de acceso es el de una
memoria DRAM convencional . La frecuencia de transferencia llega hasta los 75
MHZ .
SDRAM: Synchronous DRAM . Estas memorias son muy utilizadas
actualmente e incluyen varias técnicas con el objetivo de disminuir el tiempo de
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
ciclo, o lo que es lo mismo, aumentar la frecuencia de acceso, sin tener que
modificar la matriz de celdas que caracteriza a todas las memorias de tipo dinámico
.
Estas técnicas son:
- Latencia de CAS programable: la posibilidad de programar este tiempo no
aporta mejoras en los tiempos o frecuencias de acceso, pero si proporciona una
gran flexibilidad a la hora de utilizar estas memorias en diferentes sistemas, pues
permite realizar sencillamente una adecuación de tiempos entre la memoria y el
dispositivo que realiza la lectura .
- Sincronización: Mediante la utilización del reloj del sistema para el control
de la memoria, se consigue una simplificación en la generación de las señales, tanto
de control como de direcciones, y un ligero aumento en las prestaciones, resultado
de la eliminación de problemas eléctricos de transmisión .
- Burst: Disponer de accesos burst produce una mejora en los accesos
consecutivos como ya hemos visto . El ciclo de burst de estas memorias puede ser
definido mediante un registro de modo . En él se puede especificar la longitud del
ciclo ( cuántas direcciones genera automáticamente la memoria ) , y el tipo del ciclo
( lineal o interpolado ) .
- Pipeline: Tal como se vio, esta técnica permite generar la nueva dirección
antes de terminar el acceso en curso, lo que supone evitar los tiempos de espera
producidos al cambiar la fila de la dirección . De esta forma, el tiempo de
decodificación de la dirección y acceso a la matriz de celdas desaparece .
- Utilización de bancos independientes . Para almacenar las posiciones de
memoria se utilizan un conjunto de matrices de celdas ( habitualmente 2 ó 4 ) . Esto
permite acceder a un banco mientras se prepara el siguiente acceso a otro banco
simultáneamente .
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
El principal interés de las SDRAM es que son capaces de alcanzar frecuencias
de accesos superiores a los 100 MHz
La técnica de almacenamiento es la misma que una DRAM convencional . Esto
supone un precio muy inferior a las SRAM, lo que las hace muy competitivas . Sin
embargo, los tiempos de acceso a la matriz de celdas son del orden de las DRAM,
por lo que el primer acceso siempre será muy lento en comparación con las SRAM .
Para mejorar el tiempo de ciclo, lo que significa mejorar la frecuencia del
flujo de datos, se han incluido en estas memorias todas las técnicas vistas
anteriormente junto con más automatismos . Además, se han mejorado levemente
los accesos aleatorios, ya que el núcleo sigue siendo una DRAM . La verdadera
revolución viene en los accesos consecutivos a grandes bloques, lo que las hace muy
convenientes en determinados esquemas . Su comportamiento es ideal en accesos
de tarjeta de vídeo, DMA’s, multimedia, y todos aquellos que requieren
transferencias de grandes bloques de memoria .
Debido a su alta frecuencia de funcionamiento, podría tenderse a eliminar los
niveles inferiores de caché, pero esto sería un error . Estas memorias no alcanzan
las velocidades de una memoria de nivel 1 incluida en el encapsulado del
microprocesador . Tampoco mejoran los accesos aleatorios de caché de nivel 2 . Sin
embargo, es este nivel 2 el que aprovecha la posibilidad de transferir grandes
bloques de las SDRAM al realizar transferencias de gran tamaño en la actualización
o reemplazo de bloques de caché . Finalmente, señalar que la complejidad de estas
memorias hace que su estudio o tratamiento sea diferente a las demás memorias .
Existe otra técnica basada en la utilización de bancos independientes que en
teoría mejora aún más las prestaciones y que se utiliza en las memorias SDRAM .
Esta técnica es la interpolación . En una memoria con dos bancos no interpolada, las
posiciones se encuentran localizadas secuencial y consecutivamente en cada banco .
Si se supone que la memoria dispone de 2N posiciones, en el primer banco
encontraremos desde la posición 0 hasta la N-1, y en el segundo banco las
restantes, desde la N hasta la 2N-1 . Esta distribución es posible verla en la figura
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
6a . Sin embargo, en una memoria interpolada con dos bancos, las direcciones de
memoria se encuentran “salteadas”, tal como se ve en la figura 6b .
Esta distribución permite realizar dos accesos a posiciones consecutivas
simultáneamente . Es decir, iniciar un acceso a una posición de memoria en un banco,
e inmediatamente, con los mínimos tiempos de espera, iniciar el acceso a la siguiente
posición, ya que esta se encuentra en otro banco . Esto es posible gracias a que los
dos bancos son completamente independientes en su funcionamiento, pudiendo
considerarse casi como dos memorias físicas diferentes .
Estado actual de las memorias
Durante el año 1998 la memoria utilizada será la SDRAM, que ya puede
instalarse en muchos equipos desde hace
meses . Sin embargo, ya se encuentran desarrolladas, o lo estarán a lo largo
de este año, nuevas memorias con mejores prestaciones, aunque todas siguen la
línea marcada hasta ahora . A continuación se presenta una breve descripción de
algunas de ellas .
SDRAM II o DDR SDRAM . Double Data Rate SDRAM . Esta memoria es
capaz dividir por dos el tiempo de ciclo, al permitir accesos, tanto en el flanco de
subida del reloj, como en el flanco de bajada . Esta memoria ya se ha convertido en
un estándar oficial, lo que facilitará su uso en los próximos computadores .
RDRAM o Direct Rambus DRAM . Estas memorias, del fabricante Rambus,
ofrecen buses de datos reducidos, lo que le permite alcanzar altísimas cotas de
transferencia, cercanas a los 500 MHz . Intel participa en su desarrollo, lo que las
hace candidatas a ser utilizadas en los próximos ordenadores .
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
SLDRAM . Son memorias muy similares a la RDRAM, ya que utilizan pequeños
buses de datos para alcanzar altas frecuencias de transferencia, incluyendo además
un gran número de bancos interpolados, como veíamos en las SDRAM . Están
desarrolladas por un grupo de fabricantes de memorias DRAM, lo que las hace muy
prometedoras .
CDRAM . Caché DRAM, fabricada por Mitsubishi, combina en su interior
tecnología DRAM y SRAM, incorporando de esta forma una pequeña caché en cada
chip . El aumento de prestaciones que se obtiene no es excesivamente espectacular,
pero si son muy interesantes para esquemas alternativos al actualmente utilizados
en los ordenadores personales .
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
: Ideas a recordar
- Podemos ver la gran importancia del subsistema de memoria al
comprobar el gran esfuerzo y uso de recursos para mejorar las prestaciones de
los componentes que lo integran .
- Esta mejora de las prestaciones, conseguido a través de diferentes
técnicas, complica el diseño de los computadores, y obliga a diseñar los
procesadores de manera que puedan soportar los componentes del subsistema
de memoria .
- En los diferentes tipos de memoria se puede observar que la mejora de
prestaciones se obtiene tanto en los accesos de lectura y escritura, pero en
algunos casos, por ser la lectura el caso más frecuente, es suficiente con
mejorar dicho tipo de acceso .
- Todas las mejoras tienen su origen en una circuitería más o menos
compleja, que utiliza de forma más eficiente el núcleo de las memorias, pero
sin variar o mejorar dicho núcleo . No hay evolución en el sistema de
almacenaje, sino en la forma de acceder a dicho sistema .
- Aunque una de las grandes ventajas de las memorias tipo RAM era la
posibilidad de acceder con el mismo coste temporal a cualquier posición
aleatoria, la mejora viene, curiosamente, en los accesos a posiciones contiguas
. Esta mejora secuencial es completamente válida al estudiar los tipos de
accesos que realiza un procesador al subsistema de memoria, mayoritariamente
a bloques contiguos .
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
- La aparición de dos niveles de memoria caché, con su funcionamiento
de bloques, potencia los accesos secuenciales, haciendo más interesantes
todavía las mejoras .
- La aparición de las memorias SDRAM con sus altas frecuencias de ciclo
puede inducir a la supresión del segundo nivel de caché, pero esto sería un
error, ya que es ésta memoria la que hace un uso provechoso de dicha
frecuencia de acceso .
- A la hora de utilizar una determinada memoria, se hace más
interesante obtener las características en frecuencia, lo que simplifica el
estudio de la interconexión entre los diferentes elementos del computador .
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
Procesador Caché Nivel 1 Caché Nivel 2
-------------------------------------------------- -------------------------------Intel 486 8/16 KB para código y datos Sin caché
Intel Pentium 8 KB código y 8 KB datos 256/512 KB, externa, bus de
memoria
Intel Pentium Pro 8 KB código y 8 KB datos 256/512 KB, interna, bus
independiente
Intel Pentium II 16 KB código y 16 KB datos 512 KB, interna, bus
independiente
MIPS R5000 32 KB código y 32 KB datos 512 KB / 2 MB, externa, bus de
memoria
Motorola 32 KB código y 32 KB datos 1/128 MB, bus independiente
PowerPC 620
Secuencia de direcciones en un acceso Burst interpolado ( desordenado )
-------------------------------------------------- ------------------------------------------------- Dirección 1ª dirección 2ª dirección 3ª dirección 4ª dirección
solicitada proporcionada proporcionada proporcion ada proporcionada
0 0 123
11032
22301
33210
Secuencia de direcciones en un acceso burst lineal
-------------------------------------------------- --------------------Dirección 1ª dirección 2ª dirección 3ª dirección 4ª dirección
solicitada proporcionada proporcionada proporcion ada proporcionada
00123
11230
22301
33012
Tipo Tiempo Tiempo Nº de ciclos de reloj .
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
de memoria de acceso de ciclo 1er 2º 3er 4º
acceso acceso acceso acceso
-------------------------------------------------- ------------------------------------------------- -------------------SRAM = 10 ns = 15 ns 2 1 1 1
DRAM = 60 ns = 100 ns 5 5 5 5
FP DRAM = 60 ns = 40 ns 5 3 3 3
EDO DRAM = 60 ns = 25 ns 5 2 2 2
BEDO DRAM = 60 ns = 15 ns 5 1 1 1
SDRAM = 60 ns = 10 ns 5 1 1 1
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
PRESENTE Y FUTURO DE LOS
MICROPROCESADORES
El microprocesador es el cerebro del ordenador, el encargado de procesar
todas las instrucciones de programas y dispositivos . Aunque se trata de una parte
fundamental de todos los ordenadores, la mayoría de los usuarios siguen creyendo
que el procesador es el principal causante de la mayor o menor velocidad de un
ordenador . Y esta creencia es errónea, pues la velocidad de un ordenador siempre
está determinada por la velocidad de todos sus componentes y un procesador más
rápido no implica necesariamente un ordenador a más velocidad, ya que el cuello de
botella de ese ordenador puede estar en el adaptador gráfico, en la memoria RAM o
en el subsistema de discos duros . Si hay una idea importante en este artículo es
precisamente esa: la velocidad de un ordenador depende de cuatro aspectos
fundamentales ( procesador, memoria RAM, adaptador gráfico y discos duros ) y
ninguno de ellos es más importante que el otro —si acaso, la velocidad de los discos
duros son menos decisivos que los otros tres— . Los usuarios tienen que buscar un
ordenador compensado donde uno de estos aspectos no esté limitado por la
velocidad del otro .
Arquitectura de un ordenador
En un diagrama incluido en el artículo puede ver el esquema general de un
ordenador, donde hay que destacar varias partes funcionales comentadas a
continuación . A muy grandes rasgos, el microprocesador está formado por una CPU
( Unidad Central de Proceso ) y un caché de nivel 1 ( level 1 o L1 ) —además de una
ALU ( Unidad Aritmético-Lógica ) — . Lo más interesante es el concepto de caché y
la distinción entre caché L1 y caché L2 . El término caché se utiliza para designar
una zona de almacenamiento que es capaz de ofrecernos los datos a mayor velocidad
que los métodos habituales . Por ejemplo, el caché de páginas Web de un navegador
es una zona del disco duro que existe para poder leer páginas Web de forma más
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
rápida, pues el usuario no tiene que conectarse a Internet para recuperar las
páginas, sino que están almacenadas en su disco duro . Del mismo modo, la memoria
caché es una memoria a la que puede acceder el procesador de forma mucho más
rápida que a la memoria principal y donde se guardan los datos más utilizados .
Gracias a la memoria caché se consigue aumentar la velocidad de proceso, pues en
vez de acceder a los datos de la memoria principal, primero se mira si esos datos
están en el cachélo que es mucho más rápido .
Caché L1 . La memoria caché de nivel 1 ( L1 ) está incluida en el propio chip
del procesador ( y por eso se llama de nivel 1, pues es la memoria caché más cercana
al procesador, la de primer nivel ) . Al integrar el caché L1 en el chip del procesador
se consigue que la CPU tenga un acceso muy, muy rápido al caché, ya que la conexión
entre ambos es casi directa . Normalmente, se utilizan 16 KB o 32 KB de caché L1 —
aunque existen procesadores con 64 KB de caché L1—, utilizando la mitad como
caché para datos y la otra mitad para código . Todos los procesadores tienen un
caché L1 que a veces se denomina caché interno por estar incluido en el propio chip
del procesador .
Caché L2 . La memoria caché de nivel 2 ( Level 2 ) también se utiliza para
acelerar la comunicación entre el procesador y la memoria RAM del ordenador . Se
trata de una cantidad más grande de memoria, entre 256 KB y 512 KB, donde se
guardan los datos más usados para acceder a ellos con mayor velocidad . Resulta
más rápido leer la memoria caché L2 que la memoria RAM, porque la memoria caché
es memoria estática ( SRAM ) , con tiempos de acceso del orden de 10
nanosegundos, mientras que la memoria RAM es memoria dinámica ( DRAM ) , cuya
velocidad no baja de los 50 nanosegundos . Además de emplear tipos de memorias
diferentes, para aumentar la velocidad de acceso al caché L2, algunos procesadores
se venden en un mismo circuito que incluye el caché L2 ( por ejemplo, los modelos
Pentium Pro y Pentium II ) , estableciendo de esta forma un bus de alta velocidad
entre el procesador y el caché L2 . Por tanto, a la hora de comprar un ordenador no
sólo tiene que saber cuánta memoria caché L2 posee, sino, especialmente, cuál es la
velocidad de acceso del procesador al caché L2 .
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
Chipset . Como su nombre indica, el chipset es un conjunto de chips que se
integran en la placa madre y que contienen todos los controladores y rutinas que
ponen en comunicación el procesador con las diferentes partes funcionales del
ordenador . Por ejemplo, el chipset incluye la unidad de gestión de memoria ( MMU )
, el controlador de interrupciones ( PIC ) , etc . Puesto que el chipset decide la
comunicación del procesador con el resto del ordenador, según sus características
se podrá utilizar el mismo procesador para crear ordenadores con capacidades
diferentes, por ejemplo, hay chipsets que permiten trabajar con un Pentium,
mientras que otros permiten trabajar con 2 Pentium en paralelo . Es fundamental
destacar la trascendencia del chipset en un ordenador, puesto que decide cosas tan
importantes como la cantidad máxima de memoria RAM, el tipo de memoria RAM (
EDO DRAM ó SDRAM ) que soporta la placa madre, el número de procesadores que
se pueden emplear en paralelo, la velocidad del bus de sistema o la posibilidad de
utilizar puertos USB, tarjetas de vídeo AGP o discos duros Ultra DMA .
Bus de sistema y bus de E/S . La comunicación entre el procesador, la
memoria RAM y el chipset se realiza a través del denominado bus de sistema ( o bus
de memoria ) . Luego, cuando se empiezan a enviar los datos a los periféricos
conectados en las tarjetas de expansión del ordenador, se utiliza el bus de
entrada/salida ( E/S ) . Estos buses miden su velocidad en megahertzios ( millones
de ciclos por segundo ) , que indica la velocidad con la que se envían los datos por el
bus . Además, también hay que tener en cuenta el ancho de banda del bus ( por
ejemplo, 16 ó 32 bits ) , es decir, la cantidad de datos que se pueden enviar en cada
ciclo . Sabiendo la velocidad del bus y el ancho de banda, se puede obtener la
velocidad de transferencia máxima del bus en bytes por segundo . Por ejemplo, un
bus de 8 MHz con un ancho de 16 bits ( 2 bytes ) puede trabajar con una velocidad
de transferencia máxima de 8 millones/seg . * 2 bytes = 16 MB/seg .
La familia Intel Pentium
Después de esta introducción, tiene los conocimientos necesarios para
comprender las características de los diferentes procesadores existentes en el
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
mercado . Por supuesto, hay que empezar con los microprocesadores de Intel,
verdaderos dominadores de los procesadores para PCs .
Pentium clásico . El primer Pentium ( denominado P5 ) apareció en 1994,
como exponente de la quinta generación de los procesadores Intel ( después de
8086, 286, 386 y 486 ) . Se trata del procesador más implantado en la actualidad,
resultado de ser el chip predominante en los ordenadores comercializados entre
1995 y 1997 . A partir de 1998 ya no se venden ordenadores con Pentium clásico y
prácticamente Intel ha dejado de fabricarlos . Un Pentium se puede definir como
dos procesadores 486 en paralelo ( más exactamente, un 486SX y un 486DX en
paralelo ) , por lo que puede ejecutar más instrucciones que un 486, normalmente 2
instrucciones por ciclo de reloj .
Existen Pentium de diferentes velocidades de reloj, con modelos a 60, 66,
75, 90, 120, 133, 150, 166 y 200 MHz . Todos los Pentium poseen 16 KB de caché L1
y soportan entre una cantidad variable de caché L2, cantidad que depende del
chipset usado en la placa base, que es externa al chip y conectada al procesador a
través del bus de sistema . Lógicamente, la velocidad con la que accede el
procesador al caché L2 es la velocidad del bus de sistema, que según los modelos de
Pentium corresponde a 60 ó 66 MHz .
El Pentium se introduce en la placa madre en un zócalo denominado Socket 7
que, como veremos, es el zócalo en el que se apoyan otros fabricantes como AMD y
Cyrix para sus procesadores . Hoy en día, el Pentium clásico se ha de considerar
completamente obsoleto y prácticamente ya no se fabrica ni se implementa en los
ordenadores nuevos . Por supuesto, ni se le ocurra comprarse un ordenador con este
procesador .
Pentium Pro . El procesador Pentium Pro apareció en 1995 y es el más
utilizado en los ordenadores que realizan tareas de servidores, estando ligado al
sistema operativo Windows NT . Esto es debido a varias razones . Por una parte, el
Pentium Pro está preparado para trabajar en ordenadores con hasta cuatro Pentium
Pro en paralelo, lo cual resulta fundamental para las misiones críticas de los
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
servidores . Además, el Pentium Pro es muy lento escribiendo a sus registros de
segmento, escritura que se produce con mucha frecuencia al ejecutar software de
16 bits ( como Windows 95 ) y pocas veces al ejecutar software de 32 bits ( como
Windows NT ) . El resultado es que trabajando en Windows 95 un Pentium Pro es
más lento que un Pentium de la misma velocidad de reloj, pero mucho más rápido en
Windows NT .
El Pentium Pro también es un chip cuadrado similar al Pentium, pero de un
tamaño superior . La principal característica del Pentium Pro es que dentro del
propio chip se incluye tanto el micro como la memoria caché L2, los dos unidos
mediante un bus de alta velocidad ( véase figura adjunta, donde se muestra como el
Pentium Pro es un paquete cerámico con dos cavidades: una para el procesador y
otra para el caché L2 ) . De esta forma, y aunque se trate de algo caro de fabricar,
se consigue que el procesador sea capaz de acceder al caché L2 a la misma
velocidad del reloj del procesador ( es decir, un Pentium a 200 MHz accede a su
memoria caché L2 a la velocidad del bus de sistema, 66 MHz, mientras que un
Pentium Pro a 200 MHz accede a su caché L2 a 200 MHz ) . Y no sólo es la
velocidad, sino la cantidad, pues existe un modelo de Pentium Pro con 1 MB de caché
L2, frente a los 512 KB habituales en el caché L2 del Pentium clásico .
Además de estas mejoras en el caché L2, el procesador Pentium Pro puede
ejecutar 3 instrucciones en cada ciclo de reloj ( por sólo 2 instrucciones por ciclo
en el Pentium clásico ) e incluye características de ejecución dinámica ( la capacidad
de ejecutar instrucciones en cualquier orden, ejecutando la más adecuada según la
lógica del programa —previamente analizada— ) . Hay modelos de Pentium Pro a 150
y 180 MHz ( 256 KB caché L2 ) , 166 MHz ( 512 KB caché L2 ) y 200 MHz (
versiones con 256 KB, 512 KB ó 1 MB de caché L2 ) . El Pentium Pro necesita una
placa madre con un zócalo denominado Socket 8 ( que es diferente del Socket 7 ) .
Actualmente, el Pentium Pro sigue siendo la mejor opción para los
ordenadores que van a cumplir funciones de servidores, especialmente los modelos a
200 MHz con 512 KB o 1 MB de caché . En estos casos supera al Pentium II debido
a su rápido acceso al caché L2 y su capacidad para trabajar con 4 Pentium Pro en
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
paralelo . Pero esta situación cambiará radicalmente a mitad de año, cuando
aparezcan los nuevos Pentium II para Slot 2 ( comentados más adelante ) . Por
tanto, si está planeando la compra de un servidor, conozca antes las características
de estos nuevos procesadores y pregúntese si le merece la pena esperar tres o
cuatro meses para trabajar con una tecnología superior ( y, por supuesto, más cara )
.
Pentium MMX . En 1996 nace el procesador Pentium MMX ( denominado
anteriormente P55C ) , que se posiciona como el heredero del Pentium en los
ordenadores domésticos y de oficina de nivel bajo-medio . Se trata de un
procesador que intenta responder a las necesidades cada vez mayores de la
informática multimedia . El nombre MMX designa un conjunto de 57 instrucciones
que aceleran el procesamiento de vídeo, audio y gráficos, aumentando el
rendimiento de las aplicaciones multimedia . Este conjunto de instrucciones MMX es
público y se ha implementado en procesadores de otros fabricantes .
Además de las instrucciones MMX, existe otra diferencia importante porque
el Pentium MMX integra 32 KB de caché L1, frente a los 16 KB del Pentium . En todo
lo demás, se puede considerar un Pentium clásico, pues se accede a la caché L2 a la
velocidad del bus de sistema ( 66 MHz ) . Además, el tamaño y aspecto del Pentium
MMX es igual que el Pentium clásico, pues se ha de incluir en una placa madre con un
zócalo Socket 7 .
Existen modelos de Pentium MMX a 166, 200 y 233 MHz . El modelo de 166
MHz empieza ya a dejar de fabricarse, el modelo de 200 MHz termina su
producción a mediados de año y el de 233 MHz se fabricará hasta finales de 1998 .
El Pentium MMX ocupará el segmento más bajo de los ordenadores domésticos y de
oficina durante todo el año 1998, hasta que comiencen a popularizarse a gran escala
los ordenadores basados en el la nueva gama deprocesadores Celeron .
Pentium II . El Pentium II, que apareció el año pasado y fue conocido
durante mucho tiempo con el nombre Klamath, es el procesador que dominará el
mercado durante 1998 y 1999 en sus diferentes versiones . Se trata de un
procesador que se vende en un cartucho que incluye también 512 KB de caché L2 .
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
Advierta que no es lo mismo que el Pentium Pro, en el cual hay un caché L2
personalizado que está integrado en una de las dos cavidades del procesador, sino
que el Pentium II lo que hace es coger el chip convencional del procesador y varios
chips de memoria SRAM que servirán como caché L2, establecer un bus entre ellos,
integrarlos en una pequeña placa de circuitos denominada cartucho SEC ( Single
Edge Contact ) y recubrirla de una envoltura de plástico y metal que es lo que
conocemos finalmente como Pentium II . El Pentium II incorpora dos buses dentro
del chip y por eso se dice que tiene arquitectura DIB ( Dual Independent Bus ) , uno
es el habitual bus que conecta el procesador al bus de sistema y el otro es un bus
oculto dentro del Pentium II que conecta el procesador con el caché L2 . Este
enfoque de dos buses permite al Pentium II aumentar la velocidad de acceso al
caché L2, que ya no depende del bus de sistema ( como en el Pentium ) , aunque
tampoco llega a igualar la velocidad del reloj del procesador ( como el Pentium Pro )
, quedándose en la mitad de la velocidad del reloj del procesador . Esto significa que
un Pentium II de 300 MHz accede al caché L2 a 150 MHz y no a los 66 MHz
habituales del bus de sistema .
Como estará pensando, el cartucho SEC donde se alojan el Pentium II y su
caché L2 rompe con el tamaño habitual del Pentium clásico y el Pentium MMX, por lo
que no se puede alojar en un zócalo Socket 7 de la placa madre . Al contrario, el
Pentium II tiene la forma de una tarjeta de ampliación y se introduce en una ranura
especial denominada Slot 1 . Por supuesto, se requiere una placa madre especial que
tenga el Slot 1 y que debe usar el chipset 440LX ó 440 FX, que son los utilizados
para los Pentium II . La aparición del Slot 1 ha recibido muchas críticas por parte
del mundo informático, considerando que responde más a una estrategia de Intel
por frenar el avance de la competencia que a necesidades reales del mercado (
consulte el recuadro “La guerra de los zócalos” ) .
Al igual que un Pentium MMX, el Pentium II integra 32 KB de caché L1 e
incluye el conjunto de instrucciones MMX . Como ya se ha comentado, los
ordenadores con Pentium II tienen el chipset Intel 440LX, que permite construir
ordenadores con el bus AGP para tarjetas de vídeo, con el nuevo bus de puertos
USB y con discos duros Ultra DMA . Además, este chipset 440LX está preparado
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
para soportar placas madre con dos Pentium II en paralelo, que para varios
servidores sigue siendo poco y optan por las 4 CPUs que se pueden usar con Pentium
Pro . Actualmente existen Pentium II a 233 MHz ( 40 . 000 PTA ) , 266 MHz ( 60 .
000 PTA ) , 300 MHz ( 90 . 000 PTA ) y 333 MHz ( 130 . 000 PTA ) . Pero en cuanto
aparezcan a partir de abril los nuevos Pentium II, estos precios sufrirán un
descenso importante .
Pentium Deschutes . Lo primero que hay que dejar claro es que no existe
ningún procesador de Intel con el nombre Deschutes, sino que este nombre se
utiliza para designar los procesadores Pentium II que están creados con tecnología
de fabricación de 0,25 micras ( mide la distancia entre las pistas del procesador )
en vez de la habitual tecnología de 0,35 micras . Es importante trabajar con un
proceso de fabricación lo más pequeño posible porque así el procesador es más
pequeño, consume menos potencia y genera menos calor, aumentando la vida de los
componentes . Ya existe en el mercado el primer Pentium Deschutes ( con
tecnología de 0,25 micras ) , que es el modelo Pentium II a 333 MHz, y
prácticamente todos los procesadores Intel del futuro ya adoptarán esta
característica .
Los futuros procesadores de Intel
Durante este año Intel tiene previsto comercializar nuevos modelos de
procesadores que es importante conocer . Saldrán dos modelos dirigidos al
segmento profesional ( Pentium II/100 y Pentium II Slot 2 ) y dos modelos al
segmento básico ( Celeron y Mendocino ) . Ya se puede comentar algunas
características de los procesadores que Intel tiene previsto presentar en 1999 (
Katmai ) y en el año 2000 ( Merced ) .
Pentium II con bus de 100 MHz . A mediados de abril Intel presenta
procesadores Pentium II a 350 y 400 MHz con la importante característica de que
están preparados para trabajar con un bus de sistema de 100 MHz . Desde los
tiempos del 486 apenas había habido cambios en el bus de sistema, que se seguía
manteniendo a 60 ó 66 MHz . Esta lenta velocidad del bus de sistema estaba
empezando a generar un cuello de botella importante en los ordenadores, sobre
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
todo en el acceso a la memoria RAM . Al aumentar a 100 MHz, el bus de sistema
resuelve estos problemas, aunque requiere ordenadores con memoria SDRAM ( que
está preparada, a diferencia de la EDO
RAM, para trabajar con un bus de sistema de esta velocidad ) .
Lógicamente, un cambio en la velocidad del bus de sistema exige un nuevo
chipset que soporte este cambio fundamental para los componentes que rodean al
procesador . Este nuevo chipset es el 440BX, que también se presenta este mes . Y
por esta razón, no se podrá introducir un Pentium II /100 en las placas actuales con
chipset 440LX, siendo necesaria una placa madre nueva con chipset 440BX . Por lo
demás, las características de los Pentium II con bus de 100 MHz son iguales a las
de los Pentium actuales, aunque, por supuesto, utilizan tecnología de fabricación de
0,25 micras ( son Deschutes ) . Estos Pentium II /100 se posicionarán durante 1998
en la gama alta de los usuarios profesionales .
Pentium II para Slot 2 . Durante la segunda mitad de 1998, Intel
presentará los procesadores que sustituirán al ya viejo Pentium Pro como solución
para sistemas servidores y estaciones de trabajo especializadas . Se trata de
Pentium II a 400 y 450 MHz que, frente a las características de los Pentium II
actuales, ofrecen cuatro características importantes: primera, trabajan con un bus
de sistema de 100 MHz; segunda, permiten la construcción de ordenadores con
cuatro procesadores en paralelo; tercera, incluyen hasta 2 MB de caché L2; y,
cuarta, pueden acceder al caché L2 a la velocidad del reloj . Además, aumentan el
límite de la memoria RAM a 4 GB ( mientras que el Pentium II sólo llega a 512 MB )
y necesitan un nuevo chipset, el 450NX ( es decir, placas madre especiales ) . Por
supuesto, se trata de procesadores Deschutes que hace uso de la tecnología de
0,25 micras . Sin embargo, lo que más llama la atención de estos procesadores es
que se vuelva a cambiar el zócalo utilizado en la placa madre para el procesador, que
ahora es el Slot 2, incompatible con el Slot 1 . ¿ Cuáles son las razones para este
cambio continuo de zócalos por parte de Intel ? No están nada claras, pero no
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
contribuyen a la estabilidad del mercado y probablemente parte de su intención sea
entorpecer el desarrollo de la competencia .
Celeron 266 . El procesador Celeron ( conocido hasta hace un mes con el
nombre de Covington ) aparece durante este mes en un modelo a 266 MHz con el
propósito de posicionarse como el sustituto del Pentium MMX en la gama bajamedia de ordenadores personales . A la hora de explicar sus características salta a
la mente el antiguo procesador 486SX . Muchos lectores recordarán que el 486
normal ( o 486DX ) incluía un coprocesador matemático, mientras que el 486SX era
un 486 al que le habían “capado”, quitándole el coprocesador . El nuevo Celeron se
puede considerar un Pentium II “capado” al que se le ha quitado el caché L2 y, para
abaratar los costes de fabricación, no se ha envuelto en el cartucho SEC del
Pentium II . Seguramente estará sorprendido preguntándose ¿ un Pentium II sin
caché L2 ? Lo que ocurre es que Intel va a vender el Celeron 266 MHz a un precio
muy bajo ( 150 dólares cuando aparezca y 100 dólares a final de año; precio para
paquetes de 1 . 000 ) que lo hace atractivo frente a los Pentium MMX, a los que
supera en velocidad ( y sustituirá en poco tiempo ) .
Sin embargo, en el caso del Celeron hay que ir más allá y realizarse algunas
preguntas . Si lo que quiere Intel es ofrecer procesadores con mejores
prestaciones para los ordenadores del segmento bajo-medio, ¿ no habría podido
seguir con su línea de Pentium MMX ofreciendo modelos a 266 y 300 MHz ? Sí .
Entonces, ¿ por qué un Pentium II sin caché L2 ? Sólo se entiende como el intento
de Intel de estandarizar todos los ordenadores ( desde servidores a PCs básicos )
con la microarquitectura P6 del Pentium II, lo cual responde a una estrategia de
Intel ( favorecer el desarrollo del Slot 1 ) y no a una necesidad del mercado . Desde
este punto de vista, con el procesador Celeron lo único que pretende Intel es
ofrecer a los fabricantes un procesador con Slot 1 para el segmento bajo-medio, a
la vez que va parando la fabricación de Pentium MMX ( consulte el recuadro “La
guerra de los zócalos” ) . El procesador Celeron va acompañado de un nuevo chipset
( 440EX ) que permite crear ordenadores con sólo 1 CPU, 3 ranuras ISA y 2
módulos DIMM, aunque soporta AGP y Ultra DMA .
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
Mendocino ( Celeron 300 y 333 ) . En los últimos meses de 1998 Intel
presentará un procesador cuyo nombre interno actual es Mendocino y que
probablemente continúe llamándose Celeron . Este procesador aparecerá en
modelos de 300 y 333 MHz y pretende posicionarse en la gama media de usuarios
domésticos y profesionales, por encima del Celeron 266 y por debajo de los Pentium
II que existirán en esa época ( Pentium II/100 y Pentium II para Slot 2 ) . Se trata
de un procesador similar al Celeron, pero en el que ahora de nuevo se vuelve a
añadir el caché, incorporándose 128 KB de caché L2 . Esta cantidad de caché puede
parecer pequeña cuando se compara con los 512 KB del caché de un Pentium II, pero
Mendocino puede acceder al caché L2 a la velocidad del reloj del procesador ( y no
a la mitad como el Pentium II ) .
Katmai . Durante la primera mitad de 1999 Intel tiene previsto un
procesador, conocido actualmente con el nombre código Katmai, que incorpora 70
nuevas instrucciones que se añaden a las MMX para aumentar el rendimiento
multimedia y de los gráficos 3D . Este conjunto de instrucciones se denomina
Katmai o MMX2 . También soportará la futura generación de memorias, ya sea
SDRAM II ( puede leer dos celdas de memoria en cada ciclo de reloj ) o Direct
Rambus DRAM ( utiliza buses especiales para conseguir una velocidad 10 veces
superior a la memoria DRAM convencional ) , y permitirá la implantación del modo
AGP 4x ( que ofrece una vía de comunicación entre el procesador y la tarjeta
gráfica que puede alcanzar una velocidad de transferencia máxima de 1 GB/seg ) .
Aún no se tienen datos de una de las preguntas claves de este procesador: ¿ en qué
zócalo se introducirá ? , ¿ Slot 1 ? , ¿ Slot 2 ? o, incluso, ¿ un Slot 3 ? .
Merced . En el año 2000 aparecerá el procesador conocido actualmente con
el nombre Merced, que responde a un desarrollo conjunto de Intel y HewlettPackard . Se trata del primer procesador Intel de 64 bits, que utiliza un conjunto
de instrucciones denominado IA64 y comenzará con una velocidad de reloj de 600
MHz . El procesador Merced soportará las instrucciones 3D del Katmai y está
fabricado con una tecnología de 0,18 micras . Está recibiendo un amplio respaldo de
la industria y Microsoft ya ha anunciado una versión prebeta de Windows NT 64
bits para finales de este año .
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Los procesadores AMD
La compañía AMD ( American Micro Devices ) es el principal competidor de
Intel en el terreno de los procesadores . Tanto AMD como Cyrix sufren las
consecuencias de la situación casi de monopolio por parte de Intel . Por cierto, ¿ por
qué existen tantas quejas sobre el monopolio de Microsoft y nadie habla de la
situación de Intel y sus próximos movimientos favoreciendo el Slot 1 ? El caso es
que campañas como Intel inside han causado mucho daño a otros fabricantes de
procesadores y han generado entre los usuarios cierta sensación de desconfianza
antes los productos de AMD y Cyrix . En la realidad, estos procesadores son
completamente compatibles con los Intel y permiten ejecutar sin problemas todos
los programas existentes . Además, los modelos de igual velocidad son más baratos
que los modelos Intel similares .
AMD K5 . El procesador K5 ofrece unas prestaciones y características
similares a las del Pentium clásico, e igual que él ha de considerarse ya
prácticamente obsoleto . Como el Pentium, el K5 tiene el tamaño y formato
adecuado para incluirse en un zócalo Socket 7 . Generalmente, estos procesadores
indican como medida de velocidad el denominado P-rating, que es una medida de
velocidad comparada con los procesadores de Intel y según los resultados del test
Winstone 98 . Por ejemplo, un procesador PR75 indica que su rendimiento es similar
a un Pentium a 75 MHz . Del K5 existen modelos PR75, PR90, PR100, PR120, PR133 y
PR166 . Puesto que el K5 utiliza una placa madre con Socket 7, el caché L2 es el
caché de la placa madre, que son 512 KB a los que accede según la velocidad del bus
de sistema ( 66 MHz ) . Señalar que el K5 ofrece 24 KB de caché L1 integrada en el
chip, frente a los 16 KB del Pentium clásico .
AMD K6 . La mejor definición que se podría dar del procesador K6 es la de
“un Pentium II para Socket 7” . Es decir, el K6 ofrece un rendimiento similar a los
Pentium II, con la ventaja de poder emplearse en las placas madre que utilizan
Socket 7, lo cual protege la inversión que hubieran realizado los usuarios en esta
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
tecnología . La mayoría de las placas madre Socket 7 actuales están preparadas
para trabajar con Pentium, Pentium MMX, AMD K6 y Cyrix 6x86MX, incluso
detectando al arrancar el tipo de procesador incorporado . El K6 no fue diseñado
inicialmente por AMD, que se encontró con problemas en el desarrollo del K5 y
compró la compañía NexGen por su procesador Nx686, que es la base del K6 .
El K6 incluye el conjunto de instrucciones multimedia MMX y tiene 64 KB de
caché L1 frente a los 32 KB de un Pentium II . Existen modelos de 166, 200 y 233
MHz ( en el K6 no se utiliza el P-rating y esa velocidad de reloj les posiciona al
mismo rendimiento que los Pentium II de igual velocidad de reloj ) . A igualdad de
velocidad de reloj, un K6 es más rápido que un Pentium MMX, pero un poco más
lento que un Pentium II . Este rendimiento inferior al del Pentium II se debe a que
el K6 es más lento gestionando las instrucciones MMX y en punto flotante —entre
otras cosas, porque el Pentium II puede ejecutar 3 instrucciones en cada ciclo del
reloj, por sólo 2 del K6, y porque todos los procesadores Intel tienen unidades de
punto flotante ( FPU ) con pipeline ( es decir, que pueden iniciar una segunda
instrucción mientras esperan los datos de la instrucción actual ) , mientras que los
procesadores AMD y Cyrix no soportan esta característica— . De todas formas, la
gran ventaja del K6 es que se vende a un precio mucho menor que el Pentium II, lo
cual permite construir ordenadores más económicos ( o que ofrecen más
características de memoria RAM, disco duro o tarjeta de vídeo por el mismo precio
).
AMD K6 3D . En el segundo trimestre de 1998 se presentará la versión K6
3D, con modelos a 300 y 350 MHz y que añade 24 nuevas instrucciones en el
procesador para acelerar la gestión 3D de gráficos, audio, vídeo y otras
aplicaciones multimedia . Es importante señalar que este conjunto de instrucciones
multimedia son propietarias de AMD y diferentes ( e incompatibles ) de las
instrucciones MMX2 del procesador Katmai, por lo cual los programadores tendrán
que elegir entre utilizar un juego de instrucciones u otro . El K6 3D necesita un bus
de sistema de 100 MHz, lo cual exige a su vez placas madre con un nuevo chipset,
por ejemplo, el AMD 640 o un futuro chipset que creará el fabricante VIA . En este
sentido, es fundamental para el desarrollo de los procesadores futuros de AMD y
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
Cyrix la aparición de las denominadas placas madre Super 7, que son placas madre
con zócalo Socket 7 pero con todas las novedades que incorporan las placas madre
Slot 1, es decir, bus de 100 MHz y soporte de AGP, USB y Ultra DMA .
AMD K6+ 3D . Este procesador aparecerá en la segunda mitad del 98 y su
principal característica es que incluirá 256 KB de caché L2 integrado en el propio
chip al estilo del Pentium Pro ( no en un cartucho como el Pentium II ) , lo que
provoca que el caché de la placa madre pase a ser caché L3 . En un principio
aparecerán modelos a 350 y 400 MHz .
AMD K7 . Finalmente, el procesador K7 será la competencia de Intel Katmai
en 1999, del cual se sabe muy poco, apenas que comenzará con una velocidad de
reloj de 500 MHz y que posee un aspecto similar al Pentium II, al utilizar una placa
donde se integran el procesador y el caché L2 . Lo más llamativo es que se instalará
en un zócalo similar al Slot 1, pero que no será compatible con las placas madre
Pentium II porque utiliza un protocolo de bus EV-6 diseñado por Digital para sus
microprocesadores Alpha, entre otras cosas porque Intel no ha hecho público su
protocolo de bus P6 presente en los Pentium II .
Los procesadores Cyrix
Cyrix vive una nueva situación desde que fue adquirida a finales de 1997 por
la compañía National Semiconductor . Hasta entonces, Cyrix no poseía una fábrica
propia para sus procesadores, que eran creados por IBM . Por esta razón IBM
también tiene procesadores IBM 6x86 o IBM 6x86MX .
Cyrix 6x86 . El procesador 6x86, también conocido como M1, está
posicionado como rival del Pentium, ofreciendo modelos a 120, 133, 150, 166 y 200
MHz . Como la mayoría de los procesadores rivales de Intel, el 6x86 utiliza placas
madre con Socket 7 y como caché L2 hace uso del incluido en la placa madre (
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
normalmente, 512 KB ) que funcionan a la velocidad del bus de sistema . Sin
embargo, superan el límite de 66 MHz en el bus de sistema de los Pentium y los
modelos más avanzados trabajan con placas madre a 75 MHz . La mayoría de las
placas madre actuales con Socket 7, permiten al usuario seleccionar la velocidad del
bus de sistema ( por ejemplo, elegir entre 66, 75 o 83 MHz ) , lo que les permite
trabajar con procesadores Intel, AMD o Cyrix .
Al principio, Cyrix comenzó a vender este procesador a un precio similar al
Pentium, consiguiendo una aceptación muy pequeña, pero luego se dio cuenta de que
su mercado era el segmento bajo-medio de los ordenadores como alternativa barata
a los Pentium .
Cyrix 6x86MX . El 6x86MX, conocido como M2, es la alternativa de Cyrix
a los Pentium II . Se trata de un procesador que incluye 64 KB de caché L1 y que
tiene incorporadas las instrucciones MMX . El Cyrix 6x86MX mantiene el Prating
para que los usuarios puedan conocer su rendimiento frente a los procesadores
Intel . Por ejemplo, el 6x86MX de 187,5 MHz ofrece un PR233 . Existen modelos
PR166, PR200 y PR233 . Cuando se compara el rendimiento de un Pentium II a 233
con un 6x86MX PR233, se consiguen unos resultados ligeramente superiores en la
ejecución de aplicaciones normales ( las típicas de oficina ) , pero muy inferiores
cuando se trata de aplicaciones que hacen uso intensivo de MMX o de cálculos en
punto flotante, tales como CAD, 3D, multimedia intensiva, etc .
Cyrix MediaGX . Cyrix MediaGX . Este procesador, completamente
revolucionario, es la apuesta actual más interesante de Cyrix, que prácticamente ha
dominado el segmento de los ordenadores más económicos —incluso creando un
nuevo mercado de ordenadores que se conoce con el nombre de sub-800$ (
ordenadores que cuestan menos de 120 . 000 pesetas ) — . El MediaGX integra el
procesador, un chip de sonido, un chip gráfico, el controlador de memoria y el
chipset PCI . Además, incorpora el conjunto de instrucciones MMX . Con esto se
consigue que los gráficos se procesen a la velocidad del reloj del procesador ( no a
la velocidad del bus PCI ) . Además, no es necesario caché L2 ( ni memoria vídeo )
porque el controlador de memoria dentro del chip permite acceso directo a la
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
memoria RAM, que sirve como memoria vídeo . Lógicamente, los ordenadores
construidos a partir del MediaGX son mucho más baratos, pues no hay que añadirles
chips de memoria, ni adaptador gráfico, ni tarjeta de sonido .
Cyrix Cayenne . Este procesador aparecerá en la segunda mitad del 98 y
entre sus características destaca una nueva tecnología MMX mejorada ( similar a
las instrucciones del Katmai o el K6 3D ) , un proceso de fabricación de 0,25 micras
y mejoras en la unidad de punto flotante ( FPU ) . Los modelos con los que
comenzará serán PR300 y PR400 .
SLOT 1 frente a Socket 7, supremacía de Intel
La aparición del Slot 1 en los procesadores Pentium II ha sido un gran motivo
de controversia, pues ha recibido críticas que acusan a Intel de buscar con ello la
muerte del Socket 7, donde se han apoyado los fabricantes AMD y Cyrix para
construir sus procesadores . La principal razón de esta acusación reside en que
Intel no ha hecho públicas las especificaciones del Slot 1, más bien al contrario,
afirma que existen patentes a nivel del sistema en el desarrollo del bus del Slot 1 (
denominado bus P6 ) . ¿ Responde el Slot 1 a una estrategia de marketing o a una
necesidad del mercado ? La respuesta es que el Slot 1 ofrece interesantes
innovaciones tecnológicas, pero también es cierto que Intel ha decidido buscar las
soluciones en una oferta propietaria antes que intentar mantener la compatibilidad
con el Socket 7 . Probablemente, lo más lógico habría sido que Intel hiciera públicas
las especificaciones del Slot 1, pero la caompañía no va a tomar una decisión en
contra suya .
La principal ventaja del Slot 1 es que utiliza procesadores conectados al
caché L2 mediante un bus especial —la tecnología DIB comentada en el artículo—, lo
cual aumenta la velocidad del acceso al caché L2 . Como ya se ha comentado, el
Pentium II permite acceder al caché L2 a la mitad de la velocidad del reloj . Es
decir, un procesador a 233 MHz en un Slot 1 accede al caché a 166 MHz, mientras
que un procesador a 233 MHz en un Socket 7 accede al caché a la velocidad del bus
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
de sistema ( 66 MHz ) . Además de una mayor velocidad del caché L2, la ventaja de
los procesadores para Slot 1 es que el bus de sistema se limita únicamente a
gestionar accesos a memoria y las peticiones de los periféricos de entrada/salida,
sin tener que ocuparse de la gestión del caché L2 ( que es realizada por el bus
especial que va entre el procesador y el caché L2 ) .
Para luchar contra esta limitación del Socket 7 AMD y Cyrix pueden intentar
aumentar el caché L1 de sus sistemas, pues ambas compañías ofrecen procesadores
con 64 KB frente a los 32 KB del Pentium MMX y el Pentium II . Pero al final
tendrán que crear procesadores similares al Pentium Pro que incluyan dentro del
mismo chip el caché L2, probablemente usando la misma velocidad de reloj . El
inconveniente de este tipo de procesadores es que resulta muy difícil subir la
velocidad del reloj .
Existen proyectos serios para crear placas madre Super 7, que incorporan un
Socket 7 con un bus de sistema a 100 MHz e incluyen nuevas tecnologías como AGP,
USB o Ultra DMA . Pero el Socket 7 se pone casi al límite con un bus a 100 MHz,
haciendo complicado el diseño del chipset necesario para esta tecnología —si
hubiese sido tan fácil, probablemente lo habría llevado a cabo hace años Intel con el
Pentium MMX— . Y, de todas formas, el acceso al caché L2 de un procesador
Socket 7 en un bus a 100 MHz, siempre será más lento que el más lento de los
Penitum II ( el modelo a 233 MHz accede al caché a 116 MHz ) . El resultado es que
AMD y Cyrix tendrán que cambiar en el futuro a un nuevo zócalo, ya sea logrando la
compatibilidad con el Slot 1 o diseñando uno nuevo .
Con esta situación y la reciente aparición del Slot 1, no se comprende por qué
Intel propone otro nuevo zócalo ( Slot 2 ) para los futuros Pentium II dirigidos a
servidores y estaciones de trabajo . Y tampoco se comprende su interés en cubrir
el mercado PCs de nivel bajo-medio con ordenadores Slot 1 ( basados en la gama de
procesadores Celeron ) , cuando podían haberse utilizado perfectamente Pentium
MMX a mayor velocidad o, simplemente haber dejado que bajaran los precios de los
Pentium II a 233 y 266 MHz .
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
El protocolo UltraDMA
Durante los últimos años tanto los fabricantes de discos duros como las
empresas creadoras de conjuntos de chips para compatibles PC han ido haciendo
evolucionar el estándar mediante el que se conectan discos duros al PC. Si en un
principio se definió la norma ATA o IDE, posteriormente se desarrollaron los
estándares FastATA o EIDE, que ha estado en plena vigencia hasta
aproximadamente mediados del año 1996. Sin embargo, desde finales de 1996
hicieron aparición los discos duros de tipo UltraDMA, también denominados Ultra
ATA. Este tipo de discos duros son dispositivos de almacenamiento que pueden
conectarse a cualquier ordenador personal con una controladora IDE, ya que los
discos duros UltraDMA son totalmente compatibles con las controladoras IDE más
antiguas.
Por otro lado, la continua mejora que se produce en el campo de los
procesadores, la aparición de buses de alta velocidad y el uso de sistemas
operativos multitarea demanda discos duros de mayor capacidad y velocidad
mejorada. Normalmente un disco duro es más rápido a medida que aumenta su
capacidad puesto que se produce un aumento de la densidad de las pistas. De forma
general se puede decir que cada 18 meses se dobla la capacidad de almacenamiento
de los discos duros, por lo que al aumentarse la densidad del soporte también crece
la velocidad a la que se transfieren los datos desde la superficie de los platos del
disco duro hasta el buffer incluido en el propio disco. Posteriormente, cuando el bus
al que se encuentra conectado el disco duro está preparado, se realiza la
transferencia de los datos desde la memoria RAM del disco hacia dicho bus.
Si el usuario trabaja con archivos de gran tamaño la velocidad de acceso a los
archivos se ve afectada de forma importante por la velocidad de transferencia que
es posible mantener entre el disco duro y el bus al que la unidad de almacenamiento
está conectado (en este caso el bus IDE). Si no es posible mantener una velocidad
de transferencia adecuada entre el bus IDE y el disco duro, podría darse el caso de
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
que el buffer del disco se llene más rápidamente de lo que es posible enviar los
datos al propio bus IDE.
Estos problemas se deben al tiempo que transcurre entre los comandos que el
PC envía al disco duro a través del bus IDE. Durante este periodo de tiempo el bus
IDE permanece inactivo, por lo que se puede considerar como tiempo perdido.
Normalmente un disco duro necesita un tiempo de alrededor de 400 microsegundos
para leer un bloque de 4 KB y depositarlo en su buffer. Teniendo en cuentra la tasa
de transferencia de 16,7 MB por segundo de la especificación Fast ATA, el PC
podría vaciar el buffer del disco duro en alrededor de 250 microsegundos. Esto
deja libres unos 150 microsegundos que usa el PC como tiempo muerto entre el
envío de dos comandos a la unidad de disco duro. Sin embargo los PC más rápidos
usan un tiempo muerto de alrededor de 275 microsegundos. Por lo tanto el PC
necesita un tiempo total en torno a los 525 microsegundos para leer un bloque de 4
KB. Debido a que el PC no puede leer los datos desde el buffer del disco a la
velocidad a la que la unidad puede llenar este buffer, la velocidad de transferencia
efectiva cae hasta los 7,8 MB por segundo.
Las mejoras que se consiguen con el protocolo UltraDMA tienen que ver con
una velocidad de transferencia del disco duro optimizada, de manera que el disco
duro necesita tan sólo 125 microsegundos para transferir un bloque de 4 KB desde
la superficie del disco hasta el buffer interno de la unidad. Si a este tiempo le
sumamos los 275 microsegundos que consume el PC entre el envío de dos comandos,
obtenemos los 400 milisegundos que en teoría son necesarios para vaciar el buffer
del disco duro a la misma velocidad a la que se llena.
Todas estas mejoras de los discos duros se implementan de tal manera que un
disco duro UltraDMA es compatible con ordenadores equipados con controladoras
IDE antiguas. Con añadir al sistema una controladora PCI que soporte el nuevo
protocolo el usuario podrá beneficiarse de las mejoras que ofrece UltraDMA. Todos
los nuevos chipset de Intel o los Apollo VP2 y VP3 de VIA soportan UltraDMA.
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Apuntes Técnicos sobre Microinformática
El principal beneficio que obtiene el usuario es la mayor velocidad a la que es
posible vaciar el buffer incluido en el disco duro, sobre todo al trabajar con
ficheros grandes, consiguiéndose mejoras de menor cuantía al acceder a archivos
pequeños. Hay que tener en cuenta que casi todos los discos duros que se fabrican
soportan UltraDMA, por lo que el usuario puede adquirir discos de este tipo al
precio de una unidad Fast ATA.
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