100 Mb/seg, 200 Mb/seg. y 400 Mb/seg. Los periféricos se conectan

CONSIGNAS
1: EXPLICA LAS CARACTERISTICAS DE LA PLACA MADRE DE UNA 386, 486, 586,
PENTIUM, PENTIUM 2, Y ACTUALES.
2: REALIZAR UN CUADRO COMPARATIVO CON VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA PLACA
MENCIONADAS EN EL PUNTO ANTERIOR.
1: La placa madre es el componente principal de un sistema de computador
personal. En ella se encuentran los circuitos principales, el procesador, y es la
que determina la velocidad, confiabilidad y estabilidad del sistema.
A lo largo del tiempo, han evolucionado desde simples tarjetas de circuitos
impresos con pocos chips controladores de soporte al procesador, a tarjetas
complejas, con soporte a varios procesadores, interfaces incluídas y circuitos
de alto rendimiento. Junto con el procesador, es el componente de mayor
influencia en el desempeño final del sistema.
Componentes:
En la placa madre se encuentran:
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Zócalo para el procesador (y procesador)
Zócalos para memoria RAM (y memoria RAM)
Zócalos para memoria cache (y memoria cache)
Chipset.
ROM BIOS
BIOS de teclado
Ranuras de expansión.
Memoria RAM CMOS
Conector de fuente de alimentación.
Conector de teclado.
Batería.
Cristal de cuarzo (clock).
Jumpers de configuración.
Regulador de voltaje.
El factor de forma de la placa: Está relacionado con el gabinete en el cual será
instalada. Así como existen varios tipos de gabinete, habrán placas madre con
las medidas adecuadas tales que quepan en ellos.
Los factores de forma son: Tipo torre, Tipo mini torre, y ATX. Esto es válido
para máquinas clónicas, no así para computadoras de marca, que casi siempre
tienen medidas aproximadas, pero no iguales.Los factores de forma del
gabinete y de la placa deben ser equivalente.
Hoy en día la placa tipo ATX es en la práctica la única que existe, por tanto
hay que tener en cuenta sus medidas a la hora de instalarla en un gabinete
diferente. Es posible que quepa en el mini torre, pero mejor verificar antes. Es
decir, la placa debe caber, y también los agujeros para los tornillos deben
coincidir.
El factor de forma ATX fue especificado por Intel, y tiene las siguientes
ventajas:
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Mejor distribución de ventilación en la placa.
Redistribución de los componentes para economizar espacio.
Conector de fuente ampliado, que permite el voltaje 3.3V y on/off por
software.
Reubicación de la interface IDE integrada, que facilita la conexión de
discos duros y disketera.
Relocalización de las ranuras para memoria RAM, para mayor
comodidad.
Placa madre tipo ATX
Ranuras de expansión
A pesar de la creciente tendencia a integrar la mayor cantidad posible de
componentes dentro de la placa madre, lo que redunda en reducción de costos,
siempre tendrán ranuras de expansión, para que el usuario pueda colocar la
tarjeta acorde a sus necesidades.
Las ranuras de expansión son los conectores disponibles para instalar tarjetas
para comunicar la placa madre con el periférico, según la necesidad del
usuario. Por ejemplo, allí se insertan las tarjetas de video, tarjeta de sonido,
capturadoras de audio, de video, interfaces especiales, entre otras. En fin todas
aquellas que no estén ya integradas en la placa madre. Se le conoce también
como bus de I/O.
Un bus es un conjunto común de conductores que se utilizan para transportar
señales digitales entre los diferentes componentes del sistema. La
computadora tiene varios buses, uno de los cuales es el de Entrada/Salida (I/O
en inglés Input/Output). Generalmente cuando se dice Bus, se confunde con
las ranuras de expansión.
Otros buses son el bus del procesador. Es el conjunto de "cables" o más bien
pistas de cobre, que comunican al procesador con el chipset. El chipset es
conjunto de chips que controla la comunicación entre el procesador y los
demás componentes de la placa madre.
El bus de memoria, que es el que comunica el procesador con la memoria
principal. Normalmente, es bastante menor que la velocidad del bus del
procesador.
El bus de direcciones es el que transporta los valores de direcciones de
memoria a los cuales se desea acceder.
Los buses de Entrada/Salida se distinguen por: Ancho del bus (cuántos bits
tiene de capacidad), Velocidad (a cuántos Megahertz funciona), Cantidad de
dispositivos (cuantas tarjetas pueden haber conectadas en la misma placa),
capacidad de bus mastering (si dispositivos en el bus pueden tomar control del
mismo).
Entonces, en lo que se refiere a las ranuras de expansión, tenemos, (en el
orden en que fueron apareciendo)
ISA
Apareció con las primeras computadoras, en los primeros años de la década
del 80.
Tiene 16 bits de ancho, y corre a 8 Mhz, que era la mayor velocidad de
procesamiento en la época. Más tarde, los procesadores se fueron haciendo
más rápidos, pero por razones de compatibilidad, el bus ISA se quedó en esa
velocidad.
No es un bus rápido, pero es suficiente para algunas aplicaciones, como
puertos seriales, puertos paralelos, modems.
Va camino a la obsolescencia, ya que no es un bus inteligente, y tiene
numerosos conflictos con otros dispositivos en el mismo, que deben ser
solucionados manualmente.
EISA
De 32 bits, compatible con el ISA. Soporta plug and play. Obsoleto
VESA LOCAL BUS
Introdujo el concepto de bus local, que es un canal de comunicación directo
con el procesador. Lla razón principal de su introducción fue mejorar el
rendimiento de la tarjeta de video.
Es de 32 bits, y su bus es una extensión del bus del procesador 486. Es una
ranura ISA con una extensión más fina. Corre a 33 Mhz. Se limitaba como
máximo a tres dispositivos. Normalmente se podían utilizar hasta dos sin
problemas, pero le agregabas una tercera tarjeta Vesa y la máquina reseteaba,
etc.
Es considerado obsoleto, ya que estaba optimizado para el procesador 486.
PCI
Es el más popular actualmente. El PCI (Peripheral Component Interconnect)
fue presentado por Intel en 1993.
Es un bus de 32 bits que corre normalmente a 33 Mhz, pero puede llegar a 66
Mhz, y alcanzar 64 bits.. Es controlado por un circuito especial en el chipset
que está diseñado para manejarlo.
Es el de mayor desempeño.Entr otros, sus características resaltantes son:
Modo Burst (ráfaga): después de darle una dirección de inicio, se transmite a
través de él todo un bloque de datos, sin interrupción.
Bus Mastering: mejora el rendimiento, ya que puede tomar control del bus y
realizar transferencias de datos. Puede hacer que varios dispositivos hagan
transferencias directas simultáneamente, sin bloquear el bus. Además, si nadie
está usandolo, el que lo ocupa puede usar todo el ancho de banda disponible.
Es como una red en la placa madre.
Gran ancho de banda: La norma permite hasta 66 Mhz, 64 bits.
No limita la cantidad de dispositivos conectados.
Maneja internamente en forma inteligente las interrupciones, teniendo muy
pocos conflictos.
Soporta plug and play, identifica las tarjetas insertadas y en conjunto con el
sistema operativo, le asigna los recursos necesarios.
AGP
El mayor consumidor de ancho de banda en el bus siempre fue el subsistema
de video. Para mejorar esto, fue desarrollado el AGP (Acelerated Graphics
Port). Fue presentada por Intel en 1997. Éste es más bien un puerto antes que
un bus, ya que solamente puede haber una ranura de este tipo.
A medida que el software evoluciona va pidiendo más y más al subsistema de
video. En las condiciones actuales, esto estaba llevando a la saturación al
bus PCI, y pidiendo cada vez más memoria RAM.
El sistema AGP es una interface de alta velocidad, dedicada exclusivamente a
la tarjeta de video.
Físicamente luce similar al PCI.
Es de 32 bits, y corre a la misma velocidad que el bus de memoria de Intel, 66
Mhz, lo que da un ancho de banda de aprox. 250 MB por segundo. Tiene un
modo 2X, que duplica este ancho de banda, y en el modo 4X, llega hasta a
1GB por segundo.
Puede utilizar la memoria RAM del sistema como memoria de video, si fuera
necesario. Incluso, versiones económicas de tarjetas de video vienen sin
memoria dedicada, utilizando directamente la RAM del sistema como
memoria de video.
El AGP es soportado por el Windows 98 y el Windows 95 v.2.
IEEE 1394 Firewire
Para conectar dispositivos externos a gran velocidad, fue desarrollada la
norma por el IEEE. Tiene tres velocidades: 100 Mb/seg, 200 Mb/seg. y 400
Mb/seg. Los periféricos se conectan en cascada (como el SCSI).
Actualmente las cámaras de video digitales tienen este tipo de interface, y si la
máquina PC está equipada con ésta, se podrán transferir imágenes en forma
digital sin pérdida de calidad.
Bus serial Universal (USB)
Es similar al Firewire, pero solamente llega hasta 12 Mb/segundo. Se van
encadenando secuencialmente los dispositivos, como webcam, cámaras
digitales, teclados, mouses, etc. Se pueden conectar "en caliente", y son
detectados automáticamente por el W98.
Procesadores
Arquitectura interna
El procesador se divide internamente en varios bloques que realizan diferentes
funciones.
Ellos son:
Registros: posiciones internas de memoria que almacenan datos que están
siendo utilizados por el procesador.
Interface con el bus: es la parte del procesador que se comunica con el mundo
exterior.
Unidad de control: Es el circuito que controla el flujo de información dentro
del procesador.
Unidad de ejecución: ejecuta las operaciones en formato de números enteros.
Unidad de punto flotante: ejecuta las operaciones matemáticas en formato de
punto flotante.
Cache interna (Level 1): La memoria cache almacena las posiciones de
memoria recientemente utilizadas. La cache Level 1 es la que se encuentra
internamente al procesador.
Caché externa (Nivel 2): es externa al procesador.
Conjunto de instrucciones: son las instrucciones que el procesador es capaz de
ejecutar.
CISC vs. RISC
El objetivo de un procesador es siempre hacer más cosas en el menor
tiempo posible. Para alcanzar esto, se pueden ejecutar más
instrucciones en menos tiempo, o hacer más cosas al mismo tiempo.
Por eso, existen básicamente dos tipos de máquina: las CISC y
las RISC
Las máquinas CISC (complex instruction set computer), máquina de
conjunto de instrucciones complejo, utilizan gran cantidad de
instrucciones, complicadas, para intentar hacer más cosas con cada
una.
Las máquinas RISC (Reduced instruction set computer), máquina de
conjunto de instrucciones reducido, usan un pequeño número de
instrucciones simples, haciendo pocas cosas con cada una, pero
ejecutándolas rápidamente.
Piense en la analogía de andar en bicicleta de varias velocidades. Con
el engranaje grande, podés pedalear más rápido y aumentarás la
velocidad (RISC). Con el engranaje chico, aunque pedalees más
despacio, te irás relativamente rápido (CISC). Lo bueno sería que
puedas usar el engranaje chico y pedalear rápido. (muy cansador!)
En junio del 2000 fue lanzado el procesador Crusoe, que utiliza un
innovador mecanismo de traduccion de las instrucciones externas a
sus propias instrucciones, con resultados muy buenos.
Arquitectura externa
Es la forma en que el procesador se comunica con las otras partes del sistema.
Algunos factores son:
Velocidad de reloj: la frecuencia máxima en la cual realizan operaciones.
Velocidad del bus de memoria: frecuencia con la que trabaja la memoria.
Ancho del bus de datos: a cuántos bits se comunica con el exterior. Por ej. 32
bits, 64 bits.
Ancho del bus de direcciones: cuánto es el máximo de memoria que este
procesador es capaz de acceder.
Multiprocesadores: si el procesador permite compartir las tareas junto con otro
en la misma placa madre.
Overclocking: es hacer funcionar el reloj de la máquina y por tanto la máquina misma,
a una velocidad mayor a la especificada. Se hace aumentando el factor multiplicador
del reloj principal (cristal de cuarzo). La velocidad de procesamiento aumenta, pero
esto puede llevar a problemas de inestabilidad y aumento de la temperatura del
sistema.
Más detalles consulte overclocking en la web.
Generaciones de procesadores
A lo largo del tiempo, los procesadores fueron evolucionando.La
empresa Intel siempre fue la pionera y líder del mercado. Tradicionalmente
otras empresas comoAMD y Cyrix fabricaron procesadores de características
similares, a menor precio, manteniéndose en un porcentaje bajo del mercado.
Esa tendencia ha empezado a cambiar con la entrada más fuerte y agresiva de
AMD, con sus nuevos Athlon y Duron.
Así, los procesadores de esta línea son llamados arquitectura x86, ya que son
compatibles en software (el código escrito para uno, puede correr en otro
procesador similar)
La base del éxito de la arquitectura x86 es la llamada compatibilidad
reversa, según la cual, las generaciones nuevas de procesadores pueden
ejecutar programas escritos para la generación anterior.
Para cada procesador, hasta el 486, existía su correspondiente coprocesador
matemático, que es un chip dedicado a hacer operaciones en punto flotante. A
partir del Pentium, ha viene incluído en el mismo.
Podemos tener, en orden de aparición en el mercado, los siguientes:
8086/8088 (1979)
Ambos son internamente iguales, con registros de 16 bits. El 8086 se
comunica con el exterior en bloques de 16 bits, mientras que el 8088 lo hace a
8 bits.
Primero fue lanzado el 8086, pero como no existían periféricos de 16 bits, se
lanzó la versión "recortada", el 8088, que se puede comunicar a 8 bits.
El 8086
El 8088
Tienen 20 líneas para direcciones, por tanto pueden acceder a un máximo de 1
MB de memoria.
Son chips que tienen las líneas de datos e direcciones multiplexadas, es decir,
usan las mismas patitas para enviar en un momento los datos, en otro
momento las direcciones.
Llegó a funcionar hasta a 16 Mhz. Su coprocesador matemático es el 8087.
Surgió el primer clone, el llamado procesador NEC V20, 20% más rápido que
el similar de Intel, y además ejecutaba código del z80 (no usado en PCs).
80186 (1980)
Utilizado en aplicaciones dedicadas, no tuvo éxito en la arquitectura PC. Es
una ligera evolución del 8086.
80286 (1982)
Aparecieron nuevas instrucciones, y además las líneas de direccionamiento
son 24, por tanto puede acceder a un total de 16 MB.
Utiliza pines dedicados exclusivos para datos y otros para direcciones (ya no
multiplexa).
Puede trabajar en modo protegido, pero el sistema operativo DOS no lo
admite. Peor, para cambiar entre modo real (8086) y modo protegido, había
que resetear la máquina.
Llegó a 25 Mhz. Su coprocesador matemático es el 80287.
80386
32 líneas para direcciones, es decir, se puede acceder hasta a 4 Gigas de
memoria.
Se agrega otro modo de operación, modo real virtual, que hace que dentro del
modo protegido se puedan ejecutar aplicaciones de modo real (DOS).
La versión original del 386 era de 32 bits de ancho de bus de datos.
Para poder utilizar los periféricos de 16 bits, se lanzó una versión "reducida",
el 386 SX, de 16 bits, y al original se le rebautizó 386 DX.
Se introdujo la memoria cache externa. Su coprocesador matemático es el
80387.
Los clones, fabricados por AMD tuvieron mucho éxito.
80486
Agregó la caché interna, de 8 KB, y el coprocesador matemático incluído.
Inicialmente no tuvo éxito, por lo que Intel lanzó una versión reducida, sin
coprocesador, llamada 486 SX, y al original le llamó 486 DX. Existieron
algunas prácticas comerciales medio extrañas en la Intel, al vender el 487
como un coprocesador para el 486 SX, cuando en realidad era un procesador
486 DX con algunas patitas cambiadas de lugar. Así, si uno tenía el 486 SX,
tenía que agregarle el coprocesador, que era carísimo en comparación con el
486 DX, cuando en realidad internamente eran la misma cosa.
AMD lanzó un clónico que tuvo mucho éxito.
Algunas variantes del 486 fueron el 486 DLC, que tenía núcleo de éste, pero
compatibles en patitas con el 386, pudiendo entonces ser usado en las placas
386 existentes siendo una opción de upgrade bien barata. Otra fue el 486 SLC,
optimizado para notebooks, con ahorro de energía. No tenían cache interna ni
coprocesador, pero admitían hasta 512 KB de cache externa.
Surgió el concepto de velocidad interna del procesador y velocidad externa de
comunicación, con el 486 DX2. Éste funcionaba internamente al doble de
velocidad que externamente, lo que facilitaba el diseño de la placa madre. Así,
el 486 DX2 de 66 Mhz funcionaba a este velocidad internamente, pero se
comunicaba con la placa madre a solo 33 Mhz. El DX4 de 100 Mhz, se
comunicaba con el exterior a 33 Mhz. Desconozco por qué no era DX3,
probablemente un problema de registro de marcas.
El 486 DX2
El 486 DX 4
Empezó un litigio judicial de Intel contra los fabricantes de clones (AMD),
por utilización del mismo nombre en los procesadores. Perdió Intel, y a partir
de entonces, los procesadores tendrán nombres registrados, ya no solamente
números.
586
El 586 es una evolución de Cyrix sobre la arquitectura del 486, con
componentes de última generación. Funcionaba a 133 Mhz, en placas hechas
para el 486. Otra opción de upgrade de bajo costo para esta generación.
Pentium(1992)
Contiene más de una unidad de ejecución, admitiendo procesamiento
paralelo.
Llega hasta a 233 Mhz. El pentium MMX es capaz de ejecutar un conjunto de
instrucciones ampliado en 57, optimizado para aplicaciones multimedia.
(MMX -Multi Media eXtensions)
Tiene memoria cache interna dividida en dos bancos, uno para
instrucciones(8K) y el otro para datos(8K). En el MMX, los bancos son de 16
KB cada uno.
Su voltaje es de 3.3 Voltios. La versión MMX es de 2.8 Voltios.
Los registros son de 32 bits, y se comunica al exterior a 64 bits. Admite 32
bits en direccionamiento.
El AMD K6 MMX es la versión de AMD de este procesador, tiene más cache
(dos bancos de 32 KB cada uno), lo que hace que su desempeño sea superior
en aplicaciones normales. La unidad de punto flotante (coprocesador
matemático) no era tan buena.
Pentium Pro
Lanzado en 1995, junta en la misma cápsula al procesador y a la cache nivel 2
(externa).
Tiene cache externa de 512 KB dentro de la misma caja, corriendo a la misma
velocidad del procesador.Sus registros son de 32 bits, se comunica con el
exterior a 64 bits.Cache interna en dos bancos de 8K.
Con cuatro unidades de ejecución. Destinado originalmente al mercado de
servidores de red de 32 bits, no admite las instrucciones MMX. Su desempeño
no es bueno en sistemas operativos que no son totalmente de 32 bits.
Al lanzarse este procesador se lanzó también el factor de forma ATX.
Llegó a 233 Mhz, y actualmente está descontinuado.
Pentium II
Es como el Pentium Pro, pero que admite las instrucciones MMX. Introduce
el nuevo zócalo para procesadores llamado SEC.(Single Extreme Contact)
5 unidades de ejecución, con cache nivel 1 en dos bancos de 16 KB, y cache
nivel 2 integrada en el mismo paquete, de 512 KB, pero corriendo a la mitad
de la velocidad del procesador.
Tiene dos buses de comunicación con el exterior, uno para la cache nivel 2, y
otro para la memoria principal.
Llega a 650 Mhz de velocidad.
Celeron
Es la versión barata del PII. Su núcleo es similar al PII, pero originalmente sin
cache nivel 2, aunque en sus versiones posteriores, vino con cache externa
(nivel 2) de 128 KB. Hay versiones de hasta 600 Mhz.
Pentium III
Es la gama de mayor rendimiento de Intel, tiene características de máquina
RISC, y la cache externa (en la misma caja) de 512 KB corre a la misma
velocidad que el procesador.
Llega a 1 Gigahertz.
AMD K6-2
Actualmente descontinuado, compite con el Celeron, tiene dos bancos de 32
KB de cache interna nivel 1. Es compatible en patitas con el Pentium, por lo
que se puede usarlo en placas hechas para este procesador, siendo una
alternativa de upgrade muy barata y con excelentes resultados.
AMD Athlon
AMD Duron
Procesadores recientemente lanzados, destinados a competir el primero con la
gama alta de Intel (PIII), y el segundo con la gama baja (Celeron y PII).
Llegan a 1 Gigahertz, a precios muy competitivos.Busque más información
sobre los mismos en el site de AMD.
Zócalos para procesadores
Cada generación de procesadores tiene sus zócalos, que son las ranuras en las
cuales se los puede insertar en la placa madre. Cada una es compatible
solamente con los de la misma familia. Esta es más bien una estrategia de
mercado de los grandes fabricantes, para forzar la actualización de las placas
madre, y últimamente como un factor más en la cerrada competencia.
En este sentido, los competidores de Intel siempre fabricaron generaciones
nuevas de procesadores capaces de funcionar en zócalos de la generación
anterior. Por ejemplo, el AMD K6-2 cabe en el zócalo del Pentium, siendo el
desempeño del clone muy superior a éste.
Así, existen el socket 7 (para Pentium), el Slot 1 y Slot 2 para el PII y el PII, el
Slot A para la nueva generación AMD, y así sucesivamente. Tenga en cuenta
esto cuando vaya a adquirir una placa madre sin el procesador.
Para una lista muy completa de los diferentes tipos de zócalos, recurra a CPU
socket charts ( en inglés)
Reguladores de voltaje
Antiguamente, los procesadores funcionaban todos a 5V, que es la norma TTL
de circuitos digitales. Cuando apareció el Pentium original, tuvo problemas
por calentamiento, lo que llevaba a funcionamiento errático del mismo.
Entonces, el fabricante decidió bajar el voltaje de funcionamiento a 3.3
Voltios. En la próxima generación, esto bajó aún más a 2.8 Voltios.
Entonces, para que las placas puedan ajustarse al voltaje del procesador
instalado, y ya que la fuente de PC común suministra solamente 5Voltios, se
instala en la placa madre un regulador de voltaje, que con los jumpers de
configuración correctamente colocados, alimenta al procesador en el voltaje
especificado.
Los procesadores más nuevos tienen una forma de detección del mismo, e
identificación del voltaje de funcionamiento, de forma automática.
Clock
Para que el procesador pueda sincronizar sus operaciones, realiza las mismas
cada vez que recibe un pulso de un oscilador, llamado clock. Cuántos más
pulsos reciba, más operaciones realizará. Por eso, si la frecuencia del clock es
más alta, más rápido será.
Los osciladores a Cristal de cuarzo son los más estables y precisos
actualmente, por tanto, se utilizan de este tipo para generar los pulsos para
sincronizar las operaciones de los procesadores.
Para hacer una misma placa para diferentes velocidades de procesadores, se
colocan jumpers de configuración, que modifican el factor multiplicador del
clock. Cambiando los jumpers, se hace llegar al procesador un clock de
frecuencias diferentes. (Si éstas son mayores, tenemos el
famoso overclocking)
Jumpers de configuración
Para configurar el voltaje de alimentación del procesador, la velocidad del
reloj, la velocidad del bus, etc. Hay una tendencia de hacer las placas
"jumperless", es decir, sin jumpers, totalmente configurables por software.