Sistemas Informáticos. Estructura Física Unidad Didáctica 2 Javier G. Pisano [email protected] Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Objetivos • Analizar los dispositivos internos que forman la estructura física de un sistema informático. • Identificar los componentes hardware de cara a su estructura física • Conocer las características principales de cada uno de los componentes hardware • Elegir y comparar los componentes hardware de cara a los requisitos del cliente. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Planificación Capítulo Duración (horas) Estimación Componentes eléctricos 2 19-X (L) La fuente de alimentación 3 22-X (J), 26-X (L) La placa base 4 29-X (J), 5-XI (J), 9-XI (L) El microprocesador 5 16-XI (L), 19-XI (J), 23-XI (L) La memoria 3 25-XI (J), 30-XI (L) Examen UD1 y UD2 (parcial) - 2,3, 4 de diciembre Dispositivos de almacenamiento 6 10-XII (J), 14-XII (L), 17-XII (J), 21-XII (L) Tarjetas de expansión 3 11-I (L), 14-I (J) Repaso y Examen UD2 (todo) 3 18-I (L), 21-I (J) TOTAL 29 Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Índice • Parámetros eléctricos – Componentes eléctricos • La fuente de alimentación – Conectores de la fuente • La placa base – Componentes de la placa base • El microprocesador – El microprocesador: Modelos • La memoria del ordenador • Unidades de almacenamiento – Dispositivos magnéticos – Dispositivos de almacenamiento óptico – Dispositivos de almacenamiento Flash • La tarjeta gráfica • La tarjeta de sonido • Otras tarjetas Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Parámetros eléctricos UD2: Sistemas Informáticos. Estructura Física Índice Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 ¿Por qué? • Conocer el funcionamiento y la forma de trabajar con elementos eléctricos para evitar: – Accidentes – Daños a los útiles de trabajo – Daños a los componentes Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Concepto de Electricidad • La energía eléctrica se obtiene en las centrales eléctricas a partir de una energía primaria (hidráulica, nuclear, solar, eólica…) • Se transporta por redes eléctricas hasta los puntos de consumo • También podemos obtener energía eléctrica de la energía química almacenada en pilas y baterías Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Conceptos básicos • Los cuerpos están formados por átomos – Núcleo formado por protones (carga positiva) y neutrones (sin carga) – Electrones girando alrededor (carga negativa) • Los átomos pueden ganar electrones o perderlos, y así se cargan negativa o positivamente Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Voltaje (V) • La corriente eléctrica se origina una diferencia de potencial o voltaje – La diferencia de potencial también se define como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico, sobre una partícula cargada, para moverla de un lugar a otro. – Se mide en voltios (V) • Se considera valor cero el potencial de la tierra Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Corriente eléctrica (I) • Se denomina corriente eléctrica al desplazamiento continuo de electrones en el interior de un material conocido como conductor (ej. Cobre, plata…) – Los aislantes no permiten pasar la corriente (ej. Plástico, vidrio…) – Los semiconductores se comportan de forma intermedia según condiciones ambientales (ej. Silicio) • La corriente se especifica: – El valor de la intensidad en amperios (A) – Una dirección Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Resistencia (R) • La resistencia se mide en Ω (ohmios), y representa el nivel de oposición que ofrece el medio al paso de la corriente • La resistencia depende de cada material, además de la longitud o la sección. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Ley de Ohm • Relaciona las 3 magnitudes fundamentales de un circuito eléctrico: – Diferencia de potencial (V) – Intensidad (I) – Resistencia (R) V=I·R Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Ejemplo • Calcula la intensidad que circula por una estufa eléctrica que se conecta a la red eléctrica de 220V y que tiene una resistencia de 100 Ω – Aplicando la Ley de Ohm, I = V/R = 220/100=2,2A Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Potencia eléctrica • Se mide en Watios (W) • Es el producto de la tensión por la intensidad que circula por el circuito. P=V·I Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Energía • Producto de la potencia por el tiempo. – Se mide en Kw/h – Es como viene representada en la factura de electricidad. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Tipos de Corriente • Corriente alterna (AC): la dirección del flujo de electrones va y viene a intervalos regulares – Red eléctrica • Corriente continua o directa (DC): fluye de forma constante en una dirección – Usada principalmente en circuitos electrónicos – Puede ser + o – (Tiene polaridad) El cambio de voltaje de la corriente alterna hace que sea más económica y se pierde menos energía en su transporte Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 En el ordenador…. • La toma de corriente proporciona 220 V AC • Los componentes del ordenador funcionan con tensiones bajas, y continuas • Los diferentes componentes necesitan diferentes voltajes – Los microprocesadores trabajan con tensiones entre 1V y 5V DC (los actuales como i7 entre 0.8V y 1.4V) – Los discos duros, disqueteras y lectores de CD/DVD funcionan con unas tensiones de 5V DC y 12 V DC. – El bus PCI va a 3,3V DC Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Fuente de alimentación • Es un circuito que convierte la tensión alterna de la red industrial en tensión prácticamente continua. – Se puede confundir con un aparato llamado transformador aunque no es exactamente lo mismo. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Componentes eléctricos UD2: Sistemas Informáticos. Estructura Física Índice Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Pilas y baterías • Las pilas y baterías son elementos que generan voltaje en un circuito eléctrico • Las principal diferencia entre una pila y una batería es que la pila no es recargable – Solemos llamar a la batería acumulador eléctrico • Pilas y baterías tienen dos extremos llamados polos – Un polo es positivo y otro polo es negativo Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Pilas y baterías Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Resistencia • Oponen oposición al paso de la corriente – Normalmente es necesario que los aparatos funcionen con unos voltajes y unas corrientes eléctricas determinadas – Esto se consigue utilizando resistencias Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Medida de resistencias (4 bandas) 12x1000=12000 Ω= 12K Ω Tolerancia: 4% Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Medida de resistencias (5 bandas) 123x100 000=1 230 000 Ω= 1,23 MΩ Tolerancia: 4% Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Resistencias SMD • Más usadas en circuitos integrados – En lugar de colores usan una codificación numérica de 3 cifras Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Potenciómetros • Son resistencias de valor variable – Ejemplos: • Regulador de volumen de una radio • Regulador de intensidad de luz Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Condensadores • Componente que almacena la corriente eléctrica en su interior – La cantidad de corriente eléctrica que puedo almacenar se mide en Faradios (F). – El valor de la capacidad también se mide con un código de colores. – También existen en SMD – También pueden ser variables • Ejemplo: Sintonizador de una radio. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Condensadores Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Diodo • Permite el paso de la corriente sólo en una dirección • Hay muchos tipos de diodos Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Diodo LED (LED) • Es un diodo que emite luz cuando por su interior circula corriente eléctrica – Normalmente viene recubierto por una carcasa de plástico que le aporta resistencia Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Transistores • Un transistor es un componente que puede cumplir varias funciones, la más común es amplificar la energía eléctrica. – Se encuentran en prácticamente todos los aparatos eléctricos: Electrodomésticos, móviles, relojes, etc. – Habitualmente los encontramos dentro de circuitos integrados (chips). Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Transistores • Antiguamente se llamaba a los aparatos de radio transistores debido a que son su elemento principal Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Fusibles • Es un elemento que sirve para proteger un circuito. – Cuando existe algún problema por exceso de consumo se funde y abre el circuito, dejando de funcionar. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Bobinas • Es un hilo conductor aislado • Se usa en dispositivos donde tenemos que hacer un campo magnético. – Motores, imágenes, filtrado de señales… Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Polímetro/Multímetro • Utilidad: Mediciones eléctricas • Varios aparatos en uno (poli/multi): – Voltímetro (Voltaje) – Amperímetro (Intensidad de corriente) – Ohmímetro (Resistencias) • Partes: – Aparato medidor – Dos puntas con cables (una roja y otra negra) que se encargarán de llevar la medida eléctrica al medidor digital Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Seguridad Física: Electricidad estática • La descarga electrostática (ESD: Electrostatic Discharge) resulta de la acumulación de electricidad estática en el cuerpo humano y algunos otros objetos – Puede ocasionar el fallo de componentes • Los componentes ser sensibles a la electricidad estática vienen marcados en el embalaje con las siglas ESD (Electrostatic Sensitive Device) y además se presentan con un símbolo particular para distinguirlos Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Evitando la ESD • La humedad relativa del aire se mantendrá sobre el 50 % • Al trabajar en el interior del ordenador, utilizar una pulsera para conexión a tierra – Otra opción es tocar periódicamente una superficie metálica sin pintura en el chasis para neutralizar cualquier carga estática • Si es posible, al trabajar en el interior del ordenador, mejor sobre piso de cemento. Si es necesario trabajar en un área enmoquetada, se puede rociar la alfombra con una sustancia antiestática. • Mantener los componentes en su envoltura antiestática hasta ser instalados • Evitar usar prendas de lana o de materiales sintéticos Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Electricidad Estática: Manejo de Componentes ENVOLTURA ANTIESTÁTICA Fundamentos de Hardware (FHW) ENVOLTURA ANTIESTÁTICA Curso 2015-2016 La Fuente de Alimentación UD2: Sistemas Informáticos. Estructura Física Índice Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Funciones de la Fuente • Amoldar la señal – Transformación baja la tensión y sigue siendo alterna – Rectificación y filtrado Pasa la tensión a continua – Estabilización Elimina las pequeñas variaciones de voltaje • Refrigeración RECTIFICACIÓN Y FILTRADO TRANSFORMACIÓN Fundamentos de Hardware (FHW) ESTABILIZACIÓN Curso 2015-2016 Tipos de fuentes • Lineales – Usan un transformador para disminuir el nivel de tensión a las necesidades del circuito – Usadas en otros aparatos • Conmutadas – Usan circuitos basados en bobinas y transistores trabajando conjuntamente para reducir la tensión – Más eficiencia pero más ruido – Usadas en PC Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Fabricantes • • • • • • • • Corsair Antec Enermax FSP-Group Seasonic Thermaltake OCZ Cooler Master Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Fuente de alimentación (exterior) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Etiqueta • Cada fuente viene acompañada de una etiqueta que informa de sus características Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Valores de la etiqueta • Algunos de los valores especificados son los siguientes: – Tensión de entrada (AC INPUT). • Informa qué voltajes admite la fuente de alimentación • Fuentes universales: Un selector de voltaje permite seleccionar voltaje estadounidense (110-120V) o europeo (220-240V) – Tensiones de salida (DC OUTPUT) . • Valores de voltaje que ofrece la fuente de alimentación. • Valores típicos son 3.3V, 5V, -5V, 12V, -12V o 5Vsb (Stand By) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Valores de la etiqueta - II – Capacidad de carga (MAX CURRENT) • Valor máximo de intensidad al que puede responder la fuente sin riesgo de deterioro por cada salida – Potencia máxima combinada (MAX COMBINED WATTAGE) • Potencia que necesita la fuente para desempeñar su trabajo. • Se mide en W. • Aspecto clave al elegir una fuente, por eso muchas veces acompaña al nombre de la misma. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Partes de la fuente • Interruptor: permite apagarla para poder operar con seguridad en el interior de la caja • Conector alimentación: 3 pines – Antiguamente había también salida para el monitor, pero hoy en día es más común y seguro que emplee cable propio (necesitaremos 2 enchufes) • Extra: controles e indicadores de estado (temperatura, consumo, etc.) • Conectores: a la placa, y al resto de componentes Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 La fuente “por dentro” La fuente posee elevados niveles de voltaje incluso desenchufada Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 SAI (Sistema de Alimentación Ininterrumpida) • En inglés UPS (Uninterruptible Power Supply) • Son dispositivos que gracias a su batería proporcionan energía eléctrica si tiene lugar un corte o apagón en el suministro de potencia Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Parámetros de una fuente UD2: Sistemas Informáticos. Estructura Física Índice Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Parámetros de una fuente • • • • • • • Potencia PFC (Factor de Corrección de Potencia) Eficiencia energética Ruido Modularidad OCP (Protección Contra Sobretensión) Factor de forma Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Potencia • Se mide en Watios (W) • Decidiremos el valor adecuado según lo que consuman los dispositivos instalados • 250-300W: Equipos de gama baja • 300-500W: Equipos de gama media • 500-1000W: Equipos de gama alta. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 ¿Cuánta potencia necesito? • Podemos recurrir a calculadoras que especifican el consumo de los componentes – MSI – ASUS – eXtreme • Hay que tener en cuenta: – Posible expansión – Uso habitual • No es lo mismo un equipo para jugar o hacer cálculos gráficos que para navegar y ofimática Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 ¿Cuánta potencia necesito? (II) • No es conveniente adquirir una fuente cuya potencia se ajuste demasiado al uso que voy a dar al equipo – Como luego veremos, el rendimiento de una fuente de alimentación es óptimo con una carga del 50% • Lo habitual es calcular el consumo de los componentes y adquirir una fuente de un valor entre un 30% y un 50% más. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 ¿Cuánta potencia se consume? • No se consume toda la potencia de la fuente, sólo: – La que utilizan los componentes internos – Más un porcentaje que depende de la eficiencia (que ronda el 10-20%) • El consumo de los componentes internos será distinto en función de si: – – – – La carga del procesador La carga del sistema gráfico Si el sistema está en reposo. Si el sistema está en stand by Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Ejemplos de consumo EQUIPO 1 EQUIPO 2 Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Eficiencia energética • En todo circuito eléctrico hay parte de la energía consumida que no es usada por el sistema sino que se transforma en calor • La eficiencia de la fuente indica cuanta de la potencia que sale de la toma de pared es realmente consumida – Ej: Una fuente con una eficiencia del 80% transforma un 80% de la energía que consume en potencia real, siendo el otro 20% disipado en calor. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Eficiencia energética: Certificaciones • 80 Plus – Eficiencia energética mínima del 80% • 80 Plus Bronze – Eficiencia energética mínima del 82% • 80 Plus Silver – Eficiencia energética mínima del 85% • 80 Plus Gold – Eficiencia energética mínima del 87% • 80 Plus Platinum y 90 Plus Titanium – Eficiencia energética mínina del 90% Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Eficiencia energética: Certificaciones-II • Si bien realmente dependen de la carga de trabajo de la fuente: Carga 80 Plus Bronze Silver Gold Platinum Titanium 20% 80% 82% 85% 87% 90% 94% 50% 80 85% 88% 90% 94% 96% 100% 80% 82% 85% 87% 91% 91% LA EFICIENCIA MÁXIMA SE PRODUCE A UN 50% DE CARGA Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 OCP (Protección contra Sobretensión) • Es un fusible que, impide en caso de fallo de la fuente que ésta no genere una subida de tensión que destruya los componentes internos – Por lo general no protege de fallos externos – Podría no estar incluido para todas las vías de salida. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Modularidad • Una fuente modular permite conectarle sólo los conectores que se vayan a usar FUENTES MODULARES Fundamentos de Hardware (FHW) FUENTE NO MODULAR Curso 2015-2016 Factores de forma • Determina la forma de los conectores • La placa base debe ser compatible con los mismos – XT, AT, BabyAT • Fuentes antiguas – ATX • Fuentes actuales • Tamaño: 15 cm x 14 cm x 8.6 cm – Otros: Ejemplo: Consolas y portátiles Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Fuentes AT y BabyAT • Dos conectores a la placa • El botón de encendido es un conmutador que se une a la placa Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Alimentación en portátiles y móviles – I • Batería – Permite trabajar sin estar conectado a la red eléctrica • Internamente está formado por baterías (parecidas a las pilas convencionales) que se carga conectando a la red. • El tiempo de duración se decrementa con el tiempo, si bien la tendencia es que cada vez se degradan menos (especialmente en portátiles) – Compuesto: • Niquel-Cadmio • Ión-Litio Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Alimentación en portátiles y móviles – II • Cargador (transformador) – Doble función: • Cargar la batería • Alimentar el equipo sin batería – Funciona a un voltaje e intensidad determinados • Existen adaptadores universales con valores configurables y varias clavijas. – En móvil • Estándar (¿de facto?): microUSB Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Fuente de alimentación (consolas) • Transformadores simples (portátiles, Wii) – Proporcionan 1 único voltaje (típicamente 5V ó 12 V, en portátiles sobre 20V). – Pueden ser sustituidos por un transformador universal. • Transformadores complejos (Xbox 360) – Proporcionan más de un voltaje. – Conector con varios pines. – Voltajes 3-12 V. • Fuentes de alimentación internas (PS3) – – – – Placas electrónicas robustas. Dentro de la propia carcasa. Más cómodo. Problema: Calentamiento. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Conectores de la fuente UD2: Sistemas Informáticos. Estructura Física Índice Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Fuentes y conectores • Diversos conectores Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Conectores principales fuentes AT • Existen dos conectores de 6 pines cada uno a conectar a la placa base – Puede dar lugar a confusiones y a cortocircuitos – Truco: dejar en el centro los cables negros de los dos conectores Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Fuentes ATX • El interruptor frontal comunica el encendido desde la placa base. – El encendido se transmite desde la placa hacia la fuente de alimentación – La forma del conector impide que se conecte erróneamente a la placa Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Conectores ATX : Conector principal •+ 5v: Circuitos impresos •+12v: Motores •+3.3v: Cable de seguridad, si la placa no recibe señal por aquí interrumpe la alimentación •Masa: neutro •PS_ON: Cable de señal de encendido en placas ATX •PWR_OK: Control de energía •Stand by: suspender Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Compatibilidad hacia atrás • Podemos utilizar un adaptador para usar fuentes AT en placas ATX Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Fuentes ATX: Versiones • En función de la forma del conector principal: – ATX 1.0: conector de 20 pines – ATX 12V 2.0: conector de 24 pines (puede venir en dos piezas) • Otros formatos dependen de las dimensiones – SFX: formato reducido, 24 pines • Pequeñas dimensiones • Usado en miniPCs – Otros factores: formatos propietarios, EPS12V, etc. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Conector procesador • Conector auxiliar suplementario de 12V • Requerido habitualmente en placas a partir de Pentium IV • Alimentan el regulador de voltaje interno del micro Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Conectores molex • Unidades ópticas (PATA) • Discos duros (PATA) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Conector floppy (Berg) • Disqueteras de 3 y ½ • Puede colocarse erróneamente! Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Conectores SATA • Lo usan cada vez más los discos duros y los CD/DVD – Existen adaptadores Molex > SATA Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Conector para tarjetas gráficas PCI-Express (6-8 pines) • Tarjetas que no se conforman con la potencia obtenida de la ranura – Lo normal es que sea de 6pines (3x2) pero existen de 8 pines Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Conector para tarjetas gráficas PCI-Express: Adaptadores • 6 8 pines • Molex 6 pines Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Enfundado de cables • Resulta más práctico para manipular el conjunto de los mismos Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Comprobación de fuentes • Polímetro • Tester Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 La placa base UD2: Sistemas Informáticos. Estructura Física Índice Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Concepto • Placa de material sintético formada por circuitos electrónicos • También llamada Motherboard o mainboard • Elemento central del ordenador – A la placa base se conectan el microprocesador, módulos de memoria, los discos … • En buena parte, la funcionalidad y rendimiento del PC dependen de la placa base – Determina los componentes soportados – Limita las posibilidades de expansión Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 PCB (Printed Circuit Board) • Es el medio que sostiene y conecta los componentes electrónicos, a través de pistas de hojas cobre laminadas • Fabricación Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Fabricantes de placa base • • • • • • • ASUS ASRock MSI Dell Gigabyte Intel VIA Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Factores de forma de la placa • Los fabricantes han definido estándares según las dimensiones y la disposición en ella de los principales elementos: • Condiciona la caja y el tipo de fuente • Las más populares son: – Más antiguas: • AT y Baby AT: descatalogados en 1996 – Más modernas: • • • • ATX: introducido por Intel en 1995 BTX: retirada del mercado ITX: introducida por VIA en 2001 DTX: introducido por AMD en 2007 – Otros formatos: • LPX y NLX • Formatos propietarios: Shuttle XPC… Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Formatos ampliados • Extended-ATX, WTX… – Para servidores y estaciones de trabajo – Permiten acomodar muchos componentes – Cajas y fuentes de alimentación específicas Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Factores de forma: Comparación Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Otras placas no estándar Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Componentes de la placa base UD2: Sistemas Informáticos. Estructura Física Índice Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Componentes básicos de la placa base Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Componentes básicos de la placa base 6 7 9 Componentes básicos de1la placa base 4 8 10 3 5 2 9 Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Componentes básicos de la placa base 1. Zócalo del microprocesador (socket) 2. Bancos de memoria. 3. Conjunto de chips (chipset). 4. BIOS. 5. Batería. 6. Componentes integrados 7. Buses y ranuras de expansión (slots). 8. Puertos internos 9. Conectores de alimentación 10. Jumpers Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 1. El zócalo del microprocesador (socket) • Conector donde insertamos el microprocesador – Microprocesador: Habitualmente incluye CPU + Memoria caché – El socket depende del encapsulado del microprocesador – Los tipos de encapsulado más conocidos son: • PGA (Pin Grid Array) – El micro cuenta con una serie de patillas – Las patillas del chip se insertan a presión • LGA (Land Grid Array) – Los pines están en la placa en vez de en el micro – El micro contiene contactos en vez de patillas Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 LGA vs PGA PROCESADOR PGA ZÓCALO Fundamentos de Hardware (FHW) LGA Curso 2015-2016 ZIF (Zero Insertion Force) • Es un mecanismo con patilla que inserta o levanta el microprocesador sin necesidad de realizar presión – Evita que el micro se deteriore. • Inserción del microprocesador en el zócalo Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Procesadores y sockets • Independientemente del tipo de encapsulado (PGA o LGA), periódicamente los procesadores varían en cuanto al número de pines • Incluso en micros con el mismo número de pines, estos pueden ser incompatibles eléctricamente. • Esto hace que la placa sea muy dependiente del microprocesador que vamos a utilizar (y viceversa), con poca opción para variar. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Ejemplos de sockets actuales INTEL AMD Nombre Tipo Pines Procesadores Año LGA775 Socket T LGA 775 Pentium 4 Pentium D Core 2 Duo Core 2 Quad 2004 LGA 1156 Socket H LGA 1156 Core i3, i5, i7 Primera Generación 2009-10 LGA 1155 Socket H2 LGA 1155 Core i3, i5, i7 Segunda y Tercera Generación 20112012 LGA 1150 Socket H3 LGA 1150 Core i3, i5, i7 Cuarta y Quinta Generación 20132015 Nombre Tipo Pines Procesadores Año Socket AM3 PGA 940/ 941 AMD Phenom II AMD Athlon II AMD Sempron 2009 Socket G34 LGA 1974 AMD Opteron (serie 6000) 2010 Socket AM3+ PGA 942 AMD Serie FX 20112015 Socket FM2 PGA 904 AMD Serie APU 20112015 Socket FM2+ PGA 906 AMD Serie APU 20112015 Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Refrigeración del microprocesador • Al ser un elemento potente suele ir acompañado de elementos de disipación de calor – Disipador – Heatpipes – Ventilador – Refrig. líquida Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Disipador y heatpipes • Disipador – Compuesto metálico – Se aplica pasta térmica entre el microprocesador y el disipador – También presente en otros elementos de la placa (ej: Northbridge) • Heatpipes – Contienen un gas que se mueve con el cambio de temperatura Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Ventilador del procesador • Se alimenta mediante el conector CPU_FAN Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Sistemas de refrigeración líquida • Sistema cerrado – Bomba de propulsión – Líquido (refrigerante, aceite, metal líquido…) • Poco efectivo si el líquido no se enfría • Peligroso si no se instala bien! Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 2.Bancos de memoria • Permiten insertar los módulos de memoria RAM – Son módulos independientes que se utilizan como memoria principal • Habitualmente: 2-4 ranuras Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Ranuras de memoria DIMM (Dual In-line Memory Module) • DIMM Dentro de estas encontramos varios tipos: – – – – DDR (Dual Data Rate) (Año 2002) DDR2 (Año 2004) DDR3 (Año 2007) DDR4 (Año 2014) • Cada tipo: – Mejora en capacidad y velocidad al anterior – Es incompatible con el anterior eléctricamente • Las muescas impiden que nos confundamos al insertarlas Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 DDR vs DDR2 vs DDR3 Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Ranuras de memoria • Inserción de memorias en la placa base Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Memorias Dual Channel • Tecnología que permite mejorar el rendimiento mediante el acceso simultáneo a dos módulos de memoria – Para funcionar el Dual Channel es recomendable que los dos módulos de memoria sean idénticos: • Misma capacidad, velocidad y tipo (DDR, DDR2, DD3) • Habitualmente los canales dobles se distinguen por colores (2 a 2) • Actualmente se ven desplazados por canales triples o cuádruples en tarjetas de gama alta. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 3. Chipset • Circuitería que me permite comunicar los distintos elementos de la placa base • Se divide en dos: – Northbridge (puente Norte) • Gestiona el intercambio de información entre el procesador y los dispositivos rápidos (memoria y bus PCI-Express x16) • Al ser más potente puede llevar un disipador. – Southbridge (puente Sur) • Gestiona el intercambio de información entre el procesador y los dispositivos más lentos (discos duros, sonido, PCI, USB, Ethernet, BIOS, etc..) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 El chipset Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Chipsets Intel • Las placas Intel denominan de manera distinta al chipset: – Northbridge: • Memory Controller Hub (MCH) – Southbridge: • I/O Controller Hub (ICH) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 El chipset en placa El norte suele ser mayor que el sur y estar más cerca del micro y la memoria Northbridge Southbridge Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 El FSB (Front Side Bus) • Es el bus utilizado para comunicar el procesador con el resto de elementos – En modelos nuevos se denomina de manera distinta: • QuickPath Interconnect (Intel) • HyperTransport (AMD) • Su velocidad condiciona el rendimiento global del equipo – Es un valor que suele venir determinado en el chipset Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 4. La BIOS (Basic Input Output System) • Tiene configurado: – El arranque del equipo – Rutinas de comprobación de los componentes (POST) – Se indican errores: • Códigos sonoros (PC) • Códigos luminosos (ej: XBOX 360) • Error en display (algunas placas) • Marcas: Phoenix (Award) o AMI Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 El SETUP • Programa incorporado en la BIOS al que puedo acceder en el arranque – Permite cambiar algunos valores: contraseñas, secuencia de arranque, fecha y hora, deshabilitación de puertos.. • Cambio de versión: Upgrade/Downgrade… Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 EFI/UEFI (Universal Extensible Firmware Interface) • Sucesor de la BIOS en placas base actuales – Cambio en la especificación del firmware – Permite interfaz gráfica en el SETUP, precarga de aplicaciones y controladores, arranque seguro (no permite aplicaciones no firmadas),.. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 5. La pila (batería) • Permite mantener los datos que pueden cambiar de la BIOS – Dichos datos se suelen almacenar en una memoria de tipo CMOS. • Consume poca energía, suele durar varios años. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 6. Componentes integrados • Se corresponden con las unidades de E/S • Conectan con los periféricos • Soldados a la placa en el panel trasero Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Buses y puertos • Un bus es un canal que comunica dos o más dispositivos por el que circulan datos, direcciones y señales de control • El concepto de puerto es parecido al de bus, pero más simple: es un canal entre dos dispositivos por el que circulan datos • Con frecuencia se habla de – buses del PC refiriéndose a los conectores internos destinados a albergar las tarjetas de expansión (PCI, AGP, PCI-Express) – puertos de comunicaciones en referencia a las conexiones externas del ordenador (puerto serie y paralelo, USB, etc) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Otra clasificación • La clasificación anterior no es del todo corecta, porque, – por ejemplo, AGP (Accelerated Grapkics Port) es en realidad un puerto aunque sea una conexión interna y – USB (Universal Serial Bus) es en realidad un bus aunque sea una conexión externa • Para no cometer estos errores, vamos a hablar de – Ranuras de expansión – Conexiones externas – Conexiones internas independientemente de si son bus o puerto Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Serie o paralelo • Independientemente de que sea bus o puerto, tenemos dos tipos: – Serie. • Los datos se envían bit a bit. – Paralelo • Los datos se envían como conjuntos de bits. • No necesariamente mas rápido, pues es necesario sincronizar los datos a la recepción para saber si pertenecen a qué conjunto pertenecen. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Tipos de puertos más comunes – – – – – – – – – – Puerto PS/2 (ratón, teclado). Puerto serie o COM (en desuso, lento). Puerto paralelo o LPT (en desuso, impresoras). Puerto MIDI o joystick Puertos de red Puerto USB (todo tipo de periféricos). Puerto Fireware (todo tipo de periféricos). Puerto Thunberbolt (todo tipo de periféricos) Puertos de video. Puertos de audio. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Puerto PS/2 (Personal System/2) • Para teclado y ratón • Conectores mini-DIN de 6 pines – Pines distribuidos en una circunferencia alrededor de una llave rectangular que asegura la correcta alineación del conector en el puerto • Colores – Morado para teclado – Verde para ratón • Se utilizaron por primera vez en el IBM PS/2 Fundamentos de Hardware (FHW) MIXTO Curso 2015-2016 Puerto serie (COM o RS-232) • Tareas con pocas necesidades de transferencia de información – Los datos se envían bit a bit a 14KB/s • Conector DB9 Macho. • Ejemplos: Módem, Ratón, lectores ópticos HA SIDO DESPLAZADO POR EL PUERTO USB Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Puerto paralelo (LPT) • Los datos se envían de 8 bits en 8 bits. – Hasta 2MB/s – Más datos simultáneamente, más rápido • Conectores: – DB25 Hembra – Conector Centronics (36 pines y bloqueo por alambre) • Ejemplo: Típico puesto de Impresora HA SIDO DESPLAZADO POR EL PUERTO USB Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Puerto paralelo (conectores) DB-25 CENTRONICS CONECTOR MACHO (PERIFÉRICO) Fundamentos de Hardware (FHW) CONECTOR HEMBRA (PLACA) Curso 2015-2016 Puerto MIDI o joystick • Prácticamente en desuso • Utilizado para: – Conexión de dispositivos de audio digital MIDI – Conexión de dispositivos de videojuego (josytick) • Conector de 15 pines Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Puerto USB (Universal Serial Bus) • Estándar desarrollado por un grupo de siete empresas (1993): Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC y Telecom – Tuvo aceptación por sus prestaciones y facilidad de uso • Como mínimo 2, aunque suelen ser 4 u 8 – Solución alternativa: concentradores o hubs USB externos • Características: – – – – Puerto serie Plug and Play (conectar y listo) y Hot Plug (conexión con PC encendido) 5V y 500mA por puerto Permite hasta 127 dispositivos en cascada (improbable). • Versiones: – 1.0 y 1.1 (“USB estándar”): 1.5MB/s – 2.0 (“USB mejorado): hasta 60MB/s – 3.0: Hasta 600MB/s Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Dispositivos USB • Al dar voltaje podemos usarlo para conectar aparatos eléctricos de todo tipo Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Puerto USB: Tipos • En PC habitualmente se utiliza el tipo A estándar Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Conexiones USB 2.0 • Su conector tiene 4 pines: – Dos de alimentación (+,- ó VCC, GND) que proporcionan un voltaje de 5V. – Dos de transferencia de datos (D+,D-) • Tipos: – Tipo A • Hembra de forma rectangular • Parte posterior o frontal del ordenador – Tipo B • Hembra de forma cuadrada • En el dispositivo USB Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Conexiones USB 3.0 • Añade 5 nuevos conectores: Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Conectores USB Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Próximamente.. • USB 3.1 Tipo C reversible Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Puertos de red • Ethernet – Normalmente integrado – Conector RJ-45 • Wifi – Redes inalámbricas Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Puertos FireWire (IEEE 1394, i-link (Sony)) • • • • Bus serie Común en placas de calidad o portátiles Capacidad para alimentar eléctricamente a los dispositivos conectados Uso generalizado en digital Versión Pines Velocidad FireWire 400 6 pines 4 pines 400 Mbits/s 50 MB/s FireWire 800 9 pines 800 Mbits/s 80 MB/s Firewire s1600 9 pines 1600 160 MB/s Firewire s3200 9 pines 3200 Mbits/s 320 MB/s Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Puertos FireWire 4 pines 6 pines 9 pines Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Puerto Thunderbolt • Desarrollado por Intel y Apple – Permite datos, alimentación y multimedia. • Ofrece 2 canales, cada uno de 2,5 GB/s • Usa conector mini DisplayPort Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Puerto Thunderbolt Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Puerto eSATA (SATA externo) • Estandarizado en 2004 • Permite conectar dispositivos SATA de forma externa • Existen adaptadores USB-eSATA e-SATA SATA Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Puertos específicos de audio y vídeo Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Tipos de conectores (audio y vídeo) • Analógicos – La información (audio, vídeo) llega desde el periférico como un tren de ondas electromagnéticas, que es interpretado directamente por el puerto – La información podría no recuperarse de manera exacta debido a interferencias • Digitales – La información se traduce a una serie de valores numéricos que luego se traducen en el puerto a la onda original – La información puede recuperarse de manera exacta Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Conectores de audio • • • • Minijack (analógico) MIDI (digital) RCA (analógico) S/PDIF (digital) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Conectores de audio (1) • Minijack 3.5 mm (analógico) – Estándar PC99 de Microsoft Color Función Rosa Entrada analógica para micrófono Azul Entrada analógica "Line-In" Verde Salida analógica (altavoces frontales) Negro Salida analógica (altavoces traseros) Plateado Salida analógica (altavoces laterales) Naranja Salida Digital SPDIF (o salida analógica para altavoces centrales) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Conectores de audio (2) • RCA (analógico) – Sonido estéreo • Izquierda/mono: Blanco • Derecho: Rojo • S/PDIF (digital) – Dos variedades • RCA (señales eléctricas) • Toslink (señales ópticas) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Conectores de vídeo • • • • • • • VGA (analógico) S-Video (analógico) RCA (analógico). DVI (digital) HDMI (digital) DisplayPort (digital) Thunderbolt (digital) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 VGA (Video Graphics Array) • Conexión a monitor • Analógico – Todavía muy utilizado (aunque el monitor sea digital) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 S-Video • Usado para conexión a TV • Analógico • Conector mini-DIN 4 pines – Asimétrico: El extremo de TV se conecta a un jack Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 RCA • Analógico • Varios conectores Jack • Habitualmente: – Amarillo: Vídeo – Sonido estéreo: Blanco y rojo • Otras variantes – Vídeo por componentes (R,G,B) • Más usado en otros dispositivos (consolas, discos duros multimedia, DVD..) que en PC Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 DVI (Digital Video Input) • Conexión a monitor • Tres tipos en función de las señales admitidas: – DVI-D (sólo digital) – DVI-A (Sólo analógica) – DVI-I (digital y analógica) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 HDMI (High Definition Multimedia Interface) • Tecnología propietaria • Audio y vídeo digital • Cada vez más utilizado Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Display Port • Transmisión de video, audio y datos • Proporciona hasta 16 V • Dos tipos de conector: – Estándar – Mini Display Port Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 HDMI vs DisplayPort Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Mini Display Port vs Thunderbolt Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 7. Ranuras (slots) de expansión • Permiten insertar tarjetas adicionales – De sonido, gráfica, de red… – Utilidad: • Si no la placa carece del puerto integrado. Ej: Fireware, Wifi • Si queremos capacidades adicionales. Ej: Mejora de gráfica • Principales slots de expansión – PCI – PCI-Express – AGP Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Ranura PCI (Peripherial Component Interconnect) • Permite conectar variedad de tarjetas • Prácticamente en desuso – Aunque puede incluirse en placas por razones de compatibilidad Versión Ancho bus datos Velocidad bus Velocidad transferencia max Voltaje 1.0 32 33 MHz 133 MB/seg 5V 2.2 64 66 MHz 533 MB/seg 5 V, 3,3 V 3.0 64 66 MHz 533 MB/seg 3,3V PC-X 64 533 MHz 4266 MB/seg 5V, 3,3V LOS VOLTAJES DETERMINAN EL TIPO DE CONECTOR Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Ranura PCI • Reconocimiento: Normalmente son de color blanco y su longitud de 8,5 cm (32 bits) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Tipos de ranura PCI Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Ranura AGP (Accelerated Graphics Port) (1997) • Sólo se utiliza para la tarjeta de vídeo y sólo admite una. – Actualmente en desuso • Versiones: Versión Ancho bus datos Velocidad bus Velocidad transferencia max Voltajes AGP 1.0 (1x) 32 66 MHz 266 MB/s 3,3V AGP 1.0 (2x) 32 133 MHz 532 MB/s 3,3V AGP 2.0 (4x) 32 266 MHz 1 GB/s 1,5V AGP 3.0 (8x) 32 533 MHz 2 GB/s 0,7V AGP Pro Entornos profesionales Conector más largo Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Ranura AGP • Reconocimiento: es de color marrón y de 7.4cm, suele encontrarse cerca del micro Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Tipos de ranura AGP Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Ranura PCI-Express (PCI-e) • Diseño de Intel para sustituir PCI • PCI, al ser bus paralelo requiere mucho conectores, más aun al pasar a ancho de banda de 64bits – Solución: bus serie que envía un bit en cada pulso pero a mucha velocidad • PCI-Express está estructurado como carriles (enlaces o canales) que trabajan a la vez (cada uno con dos pares de conectores) – Un interfaz de un solo canal es considerado un interfaz 1x – Cada canal transporta de 250MB/s a 2GB/s según la versión • Según el número de canales en el slot pueden ser x1, x4, x8 y x16. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Versiones de PCI-Express Versión Velocidad máxima por canal Velocidad PCIe x1 Velocidad PCIe x16 PCIe 1.0 [2003] 250 MB/s 250 MB/s 4 GB/s PCIe 2.0 [2007] 500 MB/s 500 MB/s 8 GB/s PCIe 3.0 [2010] 1 GB/s 1 GB/s 16 GB/s PCIe 4.0 [2017?] 2 GB/s 2 GB/s 32 GB/s Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Ranura PCI-Express • Reconocimiento: PCIe x1mide 2,5cm, PCIe x16 unos 10cm Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Slots de expansión en placa • Instalación de tarjeta gráfica PCI-Express Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Otros slots • ISA (Industrial Standard Architecture) – Bastante antiguo (anterior a PCI) – Lento – En desuso • NCR (Communication and Networking Riser) – Usada para módems y tarjetas de red – En desuso Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 8. Puertos de comunicación internos • Utilizados para conectar discos duros y unidades ópticas (CD/DVD/BlueRay) • Tipos – PATA/IDE/ATA – SATA – Floppy – SCSI Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 IDE (Integrated Devide Electronics) • También conocido como: – ATA (Advanced Technology Attachment) – PATA (Paralel ATA). • 40 pines – 39 útiles y 1 para no insertarlo al revés • Hasta 166MB/s con ATA-8 • Configuración mediante jumpers • ATA 6 y ATA 7: Conector con 80 cables (40 pines) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 IDE: Reconocimiento • Habitualmente dos buses – Las placas actuales pueden incluir uno por motivos de compatibilidad • Máximo dos dispositivos por bus Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Conexión cable IDE • Si el cable tiene una marca roja significa que ese lado va al pin 1 – En el dispositivo es la parte más cercana al conector de alimentación – En placa suele estar marcado: Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Serial ATA (SATA) • Características: – – – – – – Serie (manda un bit en cada ciclo) Al menos son 2, frecuentemente 6 Forma de L impide conectar el cable al revés Un disco por cable, cables de hasta 2metros Conectores iguales en ambos extremos Sin configuración hardware • Versiones: • SATA I 1.5Gbps: Hasta 150MB/s • SATA II 3 Gbps: Hasta 300MB/s • SATA III 6 Gbps: Hasta 600MB/s Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 SATA: Reconocimiento Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 SCSI (Small Computer System Interface) • • • • • • Tradicionalmente en paralelo Rápidos pero más caros Permite conectar de 8 a 10 elementos Soporta otros dispositivos: impresoras, etc. No suele venir en la placa, necesita tarjeta controladora Velocidad: Hasta 640 MB/s (Ultra-640 SCSI). Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 SAS (Serial Attached SCSI) • Actualmente existe nueva tecnología SCSI que trabaja en serie: – Cables hasta 12 metros – Versiones: • SAS300: Hasta 300MB/s • SAS600: Hasta 600MB/s y 16256 dispositivos! • Actualmente se trabaja en velocidades de 1,2GB/s Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 SCSI (Small Computer System Interface) • Conexión: • Conectores SCSI: Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 FDD o Floppy • Disquetera • Cable 34 pines retorcido en un extremo para distinguir las unidades de disquete A y B y no tener que configurar con jumpers – La unidad más próxima al retorcido es la A • También había cable con 5 conectores para conectar 4 disqueteras pero está obsoleto • Velocidades: Hasta 125 KB/s. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Floppy hoy.. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Ejemplo en placa base Conector disquetera (floppy) Conectores PATA Conectores SATA Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 e-SATA • Permite añadir dispositivos externos que se conecten a través de SATA – Evita el uso de USB 2.0 (mucho más lento) • El conector es distinto al SATA en forma e-SATA Fundamentos de Hardware (FHW) SATA Curso 2015-2016 9. Conectores de alimentación • Permiten conectar la fuente de alimentación y dar los voltajes necesarios a la placa – También sirve para transmitir la señal de encendido a la fuente (fuentes ATX). • Tipos: – Conector principal (20/24 pines) – Auxiliar gráfica (6/8 pines) – Procesador (4 pines) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 10. Jumpers • Formados por 2 pines que se unen entre sí mediante un conector y permiten configurar el hardware en función de si se pone el conector o no – Ejemplo: Borrar BIOS, configurar velocidad de algún bus.. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Conexión al chasis • Conectores al chasis del PC – Botón de encendido – – – – – Botón de reset LED de encendido/actividad del disco duro Otros: Audio/USB.. Altavoces Lectores de tarjetas • Algunos de ellos tienen polaridad (ej: LEDs) – Está indicada en la placa pero es conveniente consultar el manual del fabricante Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 El microprocesador UD2: Sistemas Informáticos. Estructura Física Índice Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 El Microprocesador • Implementación en un circuito integrado de la CPU – En muchos casos incluye también uno o varios niveles de memoria caché para mejorar el rendimiento. – Core = CPU. • Componente central: – Transistor • Fabricantes: Intel, AMD, – Pero también hay otros. Motorola, Texas Instruments, PowerPC.. • Fundamentalmente en sistemas empotrados. – Qualcomm: Fabricante de procesadores para móviles (arquitectura ARM) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Papel del microprocesador • Es el elemento que más influye en el rendimiento del sistema – Nos aproxima a conocer la potencia de un equipo – En muchas ocasiones se utiliza directamente el nombre del procesador y su velocidad para referirse al ordenador… • Pero el procesador y su velocidad no son los únicos elementos que influyen! Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Parámetros de un procesador • • • • • • • • Encapsulado Velocidad Longitud de palabra Juego de instrucciones Memoria caché Escala de integración Multinúcleo Arquitectura Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Encapsulado • Encapsulado: Molde (plástico/cerámica) + conexión. • Tipos más conocidos: – SEC (Single Edge Connector). • Cartucho. • Poco usado – PGA (Pin Grid Array). • Clásicos. • Las patillas del micro se insertan a presión. – LGA (Land Grid Array). • Los pines están en la placa, no en el micro (que tiene contactos.) • Más usado actualmente (Intel) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Conexión a la placa • Socket (zócalo). – Usado con encapsulados PGA y LGA – Habitualmente incluyen tecnología ZIF (Zero Insertion Forze). • Pequeña palanca que evita la necesidad de hacer presión • Slot (ranura) – Usada en encapsulados SEC Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Velocidad (MHz/GHz)-I • Millones/Miles de millones de ciclos que es capaz de ejecutar el procesador en un segundo. – Una instrucción tarda varios ciclos. • En general NO sirve para comparar microprocesadores pues intervienen varios componentes. – Hoy en día se tiende a aumentar otros parámetros y no sólo la velocidad. – SI sirve para comparar procesadores de la misma familia. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Velocidad (MHz/GHz)-II • En los procesadores distinguimos dos velocidades: – Interna. A la que funciona el microprocesador. – Externa A la que se comunica con la placa base (más lenta). • FSB (Front Side Bus) Intel • QPI (Quick Path Interconnect) Intel (nuevos modelos). • Hypertransport AMD. – El multiplicador indica la diferencia entre la FSB y el micro. • Ejemplo: Un Pentium III a 933 MHz utiliza un FSB de 133 MHz. El multiplicador es 7 (133x7=933) y en el manual de la placa pondrá “Pentium III a 933 MHz (133x7)” Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Aumentando la velocidad • Turbo Boost (Intel) / Turbo Core (AMD) – Los procesadores funcionan a una velocidad base más lenta que su velocidad máxima • La mayoría de las aplicaciones pueden funcionar a la velocidad base y sin usar todos los núcleos – Cuando se realiza una tarea intensiva permiten alcanzar su velocidad máxima (detallada en las especificaciones, sobre 15-30% más) • Overclocking: Incremento del procesador por encima de la velocidad diseñada (hasta 200-400%) – Valores configurables mediante BIOS – Habitualmente modificamos el multiplicador – Puede degradar el micro (elevación de la temperatura). Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Longitud (ancho) de palabra (bits) • Se refiere a tres conceptos: – Tamaño de los registros – Ancho del bus de direcciones. – Ancho del bus de datos • Ancho de palabra en procesadores actuales: – PC: 64 bits. – Móviles: 32 bits (hasta ahora) / 64 bits. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Ancho del bus de direcciones • Cantidad de memoria a la que puedo acceder (espacio de direcciones). • A mayor número de bits mayor será el espacio de direcciones. • Bus de 32 bits: 232=4 GB • Bus de 64 bits: 264=16 ExiBytes (16 000 000 TB) – Cantidad real limitada por el S.O. • Windows 8: Hasta 512 GB (Enterprise/Professional) • Windows 2012: Hasta 4 TB. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Ancho del bus de datos • Cantidad de información a la que puedo acceder simultáneamente – Podemos pensarlo como tener una carretera de “mas carriles”. – Permitirá realizar más operaciones en menos tiempo. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Juego de instrucciones-I • Como ya hemos visto, cada microprocesador dispone de un juego de instrucciones. – Ejemplo: ADD R0, R3, R5 • A mayor número de instrucciones, mayor es la complejidad del diseño del microprocesador – Los nuevos microprocesadores son compatibles con sus antecesores y pueden añadir nuevas instrucciones. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Juego de instrucciones-II • Instrucciones “clásicas”: – x86 [Intel y AMD] 32 bits – IA64 [Intel] 64 bits – AMD64 [AMD] 64 bits • Instrucciones avanzadas (habitualmente relacionadas con tratamiento de gráficos). – – – – MMX (Intel, AMD): MultiMedia eXtensions 3DNow! (AMD). SSE (Intel, AMD): Streaming SIMD Extensions AVX (Intel): Advanced Vectorial eXtensions – Por lo general se trata de instrucciones SIMD (Single Instruction Multiple Data) – Aceptan un conjunto de operandos (un vector) en lugar de un único operando. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Juego de instrucciones-II • 2 familias de instrucciones: – CISC (Complex Instruction Set Computer): • El procesador tiene instrucciones muy potentes y complejas – RISC (Reduced Instruction Set Computer): • El procesador tiene un conjunto de instrucciones menor y más simples. • Un programa RISC tiene más instrucciones que uno CISC, pero cada instrucción tarda menos en ser ejecutada. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Memoria caché (oculta)-I • Proporciona velocidad superior a la memoria convencional (precio más elevado). • Poca capacidad. – Para entender su función pensar en la caché del navegador… • Solemos contar con varios niveles de caché: L1, L2, L3, L4 – Integrada en procesador. – L3: Habitualmente compartida entre distintos núcleos L1 Cache 64KB L2 Cache 1MB L3 Cache 8MB L4 Cache 128 MB Fundamentos de Hardware (FHW) Últimos modelos Curso 2015-2016 Memoria caché (oculta)-II • En procesadores de bajo coste algunos niveles de caché (L2,L3) pueden ir integrados en placa: Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Nivel de integración • Escala a la que está diseñada la circuitería del micro. • Se mide en décimas de micra o nanómetros (millonésima parte del milímetro). • A menor distancia: – Transistores más pequeños. – Disipan menos energía (menor consumo) • Algunos ejemplos actuales: – Intel Core i7 (Ivy Bridge): 22 nm. – AMD Bulldozer: 32-22 nm. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Multinúcleo • Varios núcleos de ejecución (CPU) en un chip. • Intel: Comparten recursos como: – Buses – Memoria caché (L3) – Acceso a memoria • AMD: Maneja el concepto de módulo – Un módulo esta formado por dos núcleos que comparten la unidad de punto flotante (FPU) pero no los otros elementos. • Ejemplos: – – – – Procesador Cell (Playstation 3, IBM): 8 núcleos a 3,2 GHz. Core i7 (Ivy Bridge): 4 núcleos a 3,5 GHz (320 $) Core i7 (Sandy Bridge Extreme): 6 núcleos a 3,3 GHz (999 $) AMD Bulldozer (FX-8350): 8 núcleos (4 módulos) a 4 GHz (195 $) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 SMT (Simultaneous Multithreading) • Simulación de varios procesadores lógicos sobre uno sólo físico. – Viene a ser el soporte hardware a la tecnología de hilos. • Para el S.O. es completamente equivalente a tener dos procesadores físicos. • Permite tener aprovechadas las unidades de cálculo al tenerlas aprovechadas durante más tiempo. • En procesadores Intel la tecnología recibe el nombre de Hyperthreading – Se simulan dos núcleos lógicos sobre cada núcleo físico. – Según Intel: Rendimiento 15%-30% superior. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Arquitectura • Como ya vimos cuando hablamos del modelo Von Neumann existen distintos modelos de arquitectura. • La arquitectura determina: – Qué instrucciones máquina puedo utilizar – El funcionamiento interno del microprocesador. • Estructuras principales: – X86, AMD64, ARM, PowerPC, SPARC, Alpha.. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 ¿Cómo comparar procesadores? • Es complicado comparar los procesadores actuales debido a la gran variedad de factores que influyen • Lo mejor es acudir a las pruebas de rendimiento estándar (benchmarks) que nos dan una medida precisa del rendimiento • Sometemos distintos procesadores a pruebas que no dependen del resto de elementos del equipo • Ejemplo: Un programa que realiza millones de divisiones muy sencillas – El rendimiento de la prueba se mide en MFLOPS/GFLOPS • FLOP: Operaciones flotantes por segundo. PERO EL MICROPROCESADOR NO ES LO ÚNICO QUE INFLUYE EN EL RENDIMIENTO DE UNA APLICACIÓN Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Benchmarks • Pueden ser de dos tipos: – De aplicaciones. Aplicaciones reales, juegos, etc.. • Problema: Se ven afectados por muchos parámetros, luego hacen difícil medir un elemento concreto. – Sintéticos. Programas hechos a medida para medir un elemento concreto. • Fáciles de replicar. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Algunos benchmarks • PC – 3DMark – PCMark – SPEC • Móvil – An Tu Tu – Quadrant – BenchmarkPI Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Microprocesador: Principales modelos UD2: Sistemas Informáticos. Estructura Física Índice Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Intel 4004 Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Intel 8086 Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Intel 80286 Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Intel 80386 Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Intel 80486 Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Intel Pentium Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 AMD K5 Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Intel Pentium Pro Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Intel Pentium II Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 AMD K6 Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 AMD K6-II Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Intel Pentium Celeron Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 AMD Duron Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 AMD K6-III Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Intel Pentium III (*) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Intel Pentium IV Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 AMD Athlon XP Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Velocidades • La velocidad de reloj no es el único parámetro que influye en el rendimiento de un microprocesador. • Por eso se hace difícil comparar microprocesadores Intel y AMD • A menudo, AMD incluía en sus modelos la velocidad a la que es equivalente en Intel – Ejemplo: Un AMD Athlon 3200+ es equivalente a un Pentium 4 a 3,2 GHz • La frecuencia de funcionamiento del AMD es otra, pero se indica para que sea más fácil comparar. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Intel Core 2 Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 AMD Athlon 64x2 Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 AMD Phenom Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Procesadores Intel actuales • Encapsulados: – BGA1284, Socket 1150, Socket 1155, Socket 1156. – Compatibles entre sí • Gama baja: i3 • Gama media: i5/i7 • Gama alta: i7 Extreme / Xeon Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Procesadores Intel actuales • 5 generaciones (según microarquitectura) – Nehalen (2007) – Sandy Bridge (2009) – Ivy Bridge (2011) – Haswell (2013) – Broadwell (2015) • 45-14 nanometros • Dos, cuatro, seis u ocho núcleos • Hyperthreading (2 hilos x núcleo). • GPU integrada • Versiones escritorio y mobile (portátil, menor disipación) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 ¿Cómo distinguir generación? • Nehalem – Series in-xxx • Sandy Bridge – Series in-2xxx • Ivy Bridge – Series in-3xxx • Haswell – Series in-4xxx • Broadwell – Series in-5xxx Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Modelo tick-tock • Tick: Aparición de nueva tecnología • Tock: Se estabiliza y mejora la tecnología aparecida – Cada tick o tock dura un año Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Ejemplo: Core i3-4130 Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Ejemplo: Core i3-4000M Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Ejemplo: Core i5-4430 Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Ejemplo: Core i5-4200H Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Ejemplo: Core i7-4770 Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Ejemplo: Core i7-4700HQ Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Ejemplo: Core i7-4960X Extreme Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Ejemplo: Xeon E5-2470 v2 Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Procesadores AMD actuales • Athlon II, Phenom II, Sempron – Equipos de sobremesa • Series FX – Mayor rendimiento • Series APU (A4…A10) – GPU ATI integrada Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 AMD Sempron Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 AMD Athlon II Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 AMD Phenom II Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 AMD FX • Modelos: – FX-4xxx: 4 núcleos (2 módulos) – FX-6xx: 6 núcleos (3 módulos) – FX-8xxx/FX-9xxx: 8 núcleos (4 módulos) • 3 niveles de caché. • Dos generaciones: – Bulldozer (2011) – Piledriver (2012) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 AMD-FX8150 (Bulldozer) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 FX-9370 (Piledriver) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 AMD APU (Accelerated Processing Unit) • Serie designada para actuar como CPU y GPU (procesador gráfico) en un único chip. • Existen modelos Dual Core, Quad Core o Triple Core. • Series : – E2 – A4 – A6 – A8 – A10 – A,C y E (portátil) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Serie APU • 3 generaciones – Primera (2011) • Llano: Alto rendimiento • Brazos: Bajo rendimiento – Segunda (2012) • Trinity: Alto rendimiento. • Brazos-2: Bajo rendimiento – Tercera (2013-2014) • Kabini: Alto rendimiento (recién salidos). • Temash: Bajo rendimiento. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 AMD Quad Core A10-6800K Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 AMD APU vs FX • Los procesadores APU incluyen un procesador gráfico que sirve para: – Programas de propósito general – Juegos con requisitos medios – Coste: Reducido • Los procesadores FX ofrecen mejor rendimiento, pero para el procesamiento gráfico necesitan una tarjeta gráfica adicional. – Habitualmente se adquieren para tareas más exigentes. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Microprocesadores en portátiles • Como ya hemos visto, para portátiles se suelen ofrecer modelos alternativos: – Que necesitan menos potencia (30-50% menos). – Precio algo superior para unas características parecidas. • Los encapsulados para portátiles también suelen ser específicos (más reducidos). Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Microprocesadores para móviles/tablets • Arquitectura ARM – Versiones: ARM1,ARM2… ARM11, Cortex. – Principal característica: Menor consumo. – Fabricantes: Qualcomm, Nvidia, Samsung, Intel.. – System on a Chip (SoC): • Integran varios elementos del sistema en el propio chip del micro, principalmente: – Memoria RAM – Controladoras de comunicación externas (USB, Firewire, Red…) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Qualqomm Snapdragon 805 Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Apple A9 Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Qualqomm Snapdragon 810 Año de presentación 2015 Núcleos 8 núcles Frecuencia de reloj 2 GHz (4 núcleos) 1,5 Gz (4 núcleos) Ancho de palabra 64 bits Caché 32 KB (L1) 2 MB (L2) Otros Utilizado en LG G4, HTC One M9, Xiaomi Mi Note Pro, Lumia 950 XL.. GPU a 600 MHz Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Exynos 7420 Año de presentación 2015 Núcleos 8 núcles Frecuencia de reloj 2,5 GHz (4 núcleos) 1,5 Gz (4 núcleos) Ancho de palabra 64 bits Caché 32 KB (L1) 2 MB (L2) Otros Utilizado en Galaxy S6. GPU a 772 MHz Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Apple A9 Año de presentación 2015 Núcleos 2 Frecuencia de reloj 1,85 GHz Ancho de palabra 64 bits Caché 128 KB (L1) 3 MB (L2) 4 MB (L3) Otros Utilizado en iPhone 6S y 6S Plus Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Microprocesadores en consolas • Xbox 360 – IBM Xenon • Playstation 3 – Cell (Sony, Toshiba, IBM) • Wii – IBM Broadway • Xbox One, Playstation 4 – Versiones modificadas de AMD APU (8 núcleos). Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 IBM Xenon Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Cell Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 IBM Broadway Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 AMD Jaguar Consola PS4, Xbox One Núcleos 8 Frecuencia de reloj 8 x 1,6 (PS4) 8 x 1,75 (Xbox 360) Ancho de palabra 64 bits Caché L1 de 64 KB L2 de 4 MB Otros Arquitectura AMD64 GPU a 800 MHz Tecnología de 28 nm Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 La memoria del ordenador UD2: Sistemas Informáticos. Estructura Física Índice Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Introducción • Para interactuar con el entorno las personas almacenamos y recuperamos datos continuamente • Los ordenadores necesitan una “memoria” donde almacenar los datos que utilizan – Es un elemento imprescindible (al igual que el microprocesador) – Sin la memoria principal el ordenador NO arranca • Memoria: parte del sistema informático que almacena la información que maneja el procesador (instrucciones y datos) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Jerarquía de memoria • Un ordenador típico esta formado por diversos niveles de memoria que están organizados de forma jerárquica – Los registros son pequeñas memorias de almacenamiento temporal – La caché son también pequeñas memorias que agilizan el acceso a la información – La memoria central o principal es el elemento del ordenador donde tienen que ser almacenados los programas antes de ser ejecutados, así como los datos que serán utilizados – Memoria secundaria (discos) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Jerarquía de memoria II Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Repaso de conceptos • Una memoria está formada por un conjunto de posiciones • A las posiciones accedo a través de una dirección • Palabra: número de bits que suele contener cada posición de memoria (8, 16, 32 ó 64 bits) – Punto de memoria: elemento que almacena un bit • Operaciones básicas: – Lectura – Escritura Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Características-I • Capacidad (bytes): cantidad de información que puede almacenar un dispositivo – Es del orden de MB (220) y GB(230) • Velocidad o tiempo de acceso (ns): tiempo que transcurre desde que se proporciona la dirección a la memoria y el momento en que el dato está disponible (lectura) o queda grabado (escritura) – Es del orden de decenas de nanosegundos (10-9 segundos) • Ciclo de memoria: tiempo que transcurre entre dos accesos consecutivos a memoria. – Es superior al tiempo de acceso Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Características-II • Coste por bit: precio por cada bit de información – Más alto cuanto más arriba en la jerarquía de memoria. • Voltaje (Voltios): Voltaje que utiliza. – Ej. DDR 2.5V, DDR2 1.8V, DDR 1.5V – Poner un voltaje superior al nominal supone más consumo y temperatura PERO puede mejorar la estabilidad cuando se realiza overclocking • Módulos de alto rendimiento: mayor voltaje y sistemas de refrigeración mejorados Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Características - III • Velocidad de reloj (MHz): velocidad de bus máxima que puede soportar de forma fiable – Tiene que ser compatible con la velocidad del bus de la placa – En algunas memorias “antiguas” se especifica en el propio modelo • Ej: PC100 funciona con un bus de 100 MHz – Otras utilizan cada ciclo del bus para pasar varios datos por ciclo • Ej. DDR333 soporta un bus de 166MHz que aprovecha de forma doble en cada ciclo, aunque equivale a uno de 333MHz que sólo se aprovechase una vez Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Características - IV • Ancho de banda – Velocidad de reloj equivalente x Ancho bus datos – Ej. DDR2-667 opera con un bus físico de 333 MHz y doble aprovechamiento de cada ciclo de reloj • Velocidad de reloj equivalente: 667 MHz • Ancho de bus 64 bits (8 bytes) • Es capaz de transmitir 5336MB/s por cada canal de memoria Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 La memoria principal UD2: Sistemas Informáticos. Estructura Física Índice Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 La Memoria RAM (Random Access Memory) • Es de lectura/escritura • Es memoria volátil (cuando se apaga el ordenador se pierde su contenido) • El acceso aleatorio indica que podemos acceder a cualquiera de sus posiciones sin pasar con las anteriores o lo que es lo mismo en el mismo tiempo • Tipos: –SRAM (RAM estática) –DRAM (RAM dinámica) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Controlador de memoria • Dispositivo electrónico encargado de gestionar las peticiones de datos a memoria principal desde el microprocesador y otros elementos autorizados (como periféricos que utilizan DMA). – Habitualmente integrado en el Northbridge, aunque la tendencia es a integrarlo en el microprocesador • Permite más velocidad de acceso a memoria • Ata el microprocesador a una velocidad de acceso a memoria máxima Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Módulos de Memoria • La memoria no se vende en chips sino en módulos – Tarjetas con un circuito impreso donde van soldados los chips – Tienen un determinado número de conectores denominados “pines” que hacen contacto con la placa al insertarse el módulo en la “ranura de memoria” • Los módulos de memoria y sus ranuras de conexión tienen una geometría que impide conectar módulos equivocados • Cada tipo de memoria suele tener asociado un tipo de módulo distinto. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 SRAM: RAM Estáticas • Compuestas unos elementos llamados biestables que se alimentan a si mismos – Los biestables están a su vez formados por transistores. – No necesitan ser regrabadas o refrescadas – SÍ necesitan recibir electricidad • Son: – – – – Mas rápidas Mas caras Ocupan más Menos capacidad • Se suelen usar para memoria caché Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 DRAM: RAM dinámicas • Esta formada por condensadores que actúan como baterías (se descargan) – Dinámica: Se reescribe continuamente • Diseño más simple => Más barata • Tipos principales • SDRAM (Synchronous DRAM) • DDR-SDRAM (Double Data Rate SDRAM) – DDR2 SDRAM – DDR3 SDRAM – DDR4 SDRAM • RDRAM (Rambus DRAM) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 SDRAM • Se sincroniza con el micro – Tiene una entrada para el reloj – El controlador de memoria sabe cuándo van a llegar datos • Su parámetro fundamental es la velocidad de bus que puede soportar (MHz) • Ejemplos: – PC100: Funciona con un bus de 100MHz – PC133: Funciona con un bus de 133 MHz – Etc.. • Bus de datos de 64 bits (hasta las actuales) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Módulos DIMM (Dual Inline Memory Module) • Usados a partir de memorias SDRAM – 168 pines (20+60+68) LLAMADOS DIMM POR TENER CONTACTOS DISTINTOS A AMBOS LADOS, A DIFERENCIA DE SIMM DONDE LOS CONTACTOS A AMBOS LADOS SON IGUALES Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 DDR SDRAM • Simplemente llamadas DDR (Double Data Rate) • Velocidades entre 200 y 400 MHz • Capaz de transferir el doble de datos para una misma frecuencia de trabajo Módulos desde 256 MB hasta 4 GB. • Voltaje de funcionamiento mejor que SDRAM (2.5V) • Encapsulado DIMM de 184 pines Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Velocidad nominal y efectiva • Gracias a las tecnologías de memoria se permite multiplicar el número de datos que se envían en cada ciclo de reloj • Por ello se distinguen entre dos velocidades: – Velocidad real: A la que realmente trabaja el bus – Velocidad efectiva o nominal: A la que puede trabajar la memoria. • Ejemplo: Con un bus de 200 MHz (velocidad real) en la memoria DDR se transfieren datos a 200 x 2 = 400 MHz (velocidad efectiva) HABITUALMENTE CONSIDERAMOS COMO VELOCIDAD DE MEMORIA LA VELOCIDAD EFECTIVA. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 DDR2 SDRAM • Permite velocidades de bus de entre 400 MHz y 800 MHz, gracias a que en cada ciclo envía el doble de datos que DDR • Módulos desde 256 MB hasta 4 GB. • Voltaje 1.8V. • Encapsulado DIMM de 240 pines Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 DDR3 SDRAM • Permite velocidades de bus de entre 800 MHz y 1600 MHz, gracias a que en cada ciclo envía el doble de datos que DDR2 • Módulos desde 512 MB hasta 8 GB • Voltaje: 1.5 V • Encapsulado DIMM de 240 pines (pero incompatible con DDR2) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 DDR4 SDRAM • • • • • Todavía en producción Velocidades hasta 2133 MHz Módulos de 2 GB hasta 16 GB Voltaje: 1,2 V Encapsulados DIMM de 284 pines. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 DDR - Comparación Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 DDR-Comparación (2) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Notación – Memorias SDRAM • PCxxx • xxx indica la frecuencia de reloj a la que trabaja. • Ejemplo: – PC100 trabaja con un bus de 100 MHz – PC133 trabaja con un bus de 133 MHz Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Notación – Memorias DDR, DDR2, DDR3 • Dos notaciones distintas – DDRV-xxx • V es versión de DDR (puede ser 2 o 3) • xxx es la frecuencia efectiva a la que trabaja – Ejemplo: DDR400 funciona a una velocidad real de 200 MHz, pero su velocidad efectiva es 400 MHz (200 x 2) – PCV-yyyy • V es versión de DDR (puede ser 2 o 3) • Yyyy indica la tasa máxima teórica de transferencia de datos en MB/seg. • Ejemplo: PC-3200: Tasa de transferencia de 3200 MB/seg. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Comparación entre notaciones • Para calcular la transferencia de datos se multiplica la frecuencia efectiva por el ancho de palabra de la memoria. – Las memorias DDR, DDR2 y DDR3 son de 64 bits (8 bytes) • Ejemplo: DDR-4000 es equivalente a PC-3200 – 400M datos/segundo x 8 bytes/dato = 3200 MB/seg Tasa de transferencia (MB/s)= número MHz x 8bytes/Hz Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Rambus • Memoria propietaria – Su diseño es propiedad de una empresa que cobra derechos: Más cara – Apoyo de Intel: Introducida para Pentium III • Utiliza un bus de datos estrecho (de 16 o 32 bits) y una velocidad de reloj muy alta (600MHz con doble aprovechamiento) – – – – Menos conectores: más sencillo y barato de fabricar Se usa en la PlayStation 3 Gama alta Poco usada Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Módulos RIMM • Son los que requieren las memorias RDRAM • 184 pines pero asignación de conectores distinta DISIPADOR Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Dispositivos portátiles • SO DIMM – 6,8 cm – 64 bits – Tipo de memoria: • SDRAM: 144 pines • DDR, DDR2, DDR3: 200 pines • SO RIMM • – 6,8 cm – 16 bits – Memoria RDRAM: 160 pines Micro-DIMM: más pequeños que los SO DIMM – DDR: 172 pines – DDR2, DDR3: 214 pines Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 SO-DIMM • Depende del fabricante: Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Encapsulados (resumen) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Slots de Memoria • La placa base incorpora unos conectores del tipo slot o ranuras destinados a albergar los módulos de memoria – Cada tipo de memoria se corresponde con un tipo de slot • En los portátiles suele haber dos ranuras, una libre y otra ocupada – Si las dos están ocupadas obliga a desechar un módulo para ampliar memoria: INFORMARSE A LA HORA DE ADQUIRIR EL EQUIPO! DDR SDRAM Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Instalación de la memoria • Instalación de memoria SIMM y DIMM • Instalación de memoria SO-DIMM Antes de instalar memoria en un portátil NO OLVIDAR desconectar toda la corriente, INCLUIDA LA BATERÍA Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Dual Channel • Trabajando en modo Dual Channel (2 canales), el controlador de memoria puede acceder a dos módulos a la vez – Ejemplo: Empleando dos módulos DDR2-800 en modo Dual Channel, la velocidad de transferencia pasa de 6,4 Gbytes/segundo a 12,8 Gbytes/segundo • Es recomendable que los módulos sean idénticos – Misma capacidad, velocidad, tipo, frecuencias, latencias y fabricante. Las memorias a las que accedo simultáneamente se colocan en las ranuras del mismo color Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Triple/Quadruple Channel • Desplazan al Dual Channel en equipos actuales • Permiten acceder a tres/cuatro módulos de manera simultánea – Mismos requisitos que el Dual Channel Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Memoria principal en Smartphones • Al igual que el microprocesador, no podemos reemplazarla – Esto implica que no se puede ampliar la memoria del dispositivo Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Otras memorias • SGRAM, VRAM: Memoria gráfica o de vídeo – Dedicada a satisfacer las necesidades de la tarjeta gráfica • Rápida • Mucho ancho de banda • ROM (Read Only Memory) – – – – Memoria de sólo lectura Más lenta que la RAM Se suele usar en la BIOS Variantes: EPROM, EEPROM, Flash EEPROM… • Pueden borrarse partes de ellas mediante procedimientos especiales. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Consejos prácticos • Informarse bien de la memoria que usa el equipo – Asegurarse de que quedan ranuras vacías! – Hay que procurar que las memorias sean idénticas • Leer el manual de la placa donde se va a instalar – Puede haber que instalar módulos por parejas (Dual Channel) o en un determinado orden • Utilizar el menor número de módulos posible – Dejar abierta la posibilidad de futura ampliación • Si es posible, adquirir módulos de marca (Kingston, Samsung, etc.) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Unidades de almacenamiento UD2: Sistemas Informáticos. Estructura Física Índice Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Introducción • La memoria principal: – Gran velocidad de acceso – Limitación esencial: su poca capacidad de almacenamiento – Volatil • Las unidades de almacenamiento – Más capacidad – Almacenaje permanente – Forman la memoria secundaria del ordenador Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Clasificación • Dispositivos magnéticos – – – – Discos duros Disquetes Cintas magnéticas Otros: Unidades Zip, Unidades Jaz, Superdisk • Dispositivos ópticos: – CD – DVD – Blu-Ray • Discos sólidos – Unidades Flash – Discos SSD Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Dispositivos magnéticos UD2: Sistemas Informáticos. Estructura Física Índice Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Composición • Sustrato en cuya superficie se ha depositado algún material magnetizable • El material magnetizable se agrupa en celdas – Dependiendo del tamaño de cada celda se puede agrupar más o menos información – Por lo general cada celda representa un bit • El material de la celda puede estar magnetizado en un estado o sin magnetizar Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Composición (2) • Una cabeza de lectura/escritura permite leer el soporte reconociendo la magnetización de las celdas o escribir información magnetizando la superficie del mismo Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 El disco duro • Dispositivo donde habitualmente habita el S.O. • No volátil • La información reside en unos platos mecánicos encerrados en una carcasa • Mecánica + Electrónica • Acceso a la información aleatorio – La cabeza salta directamente a la posición que queremos leer/escribir – Pero no se tarda lo mismo en acceder a unas posiciones que a otras Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Elementos de un disco duro Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Platos • Hechos en aluminio, cerámica o vidrio y recubiertos de material magnetizable • Apilados de forma concéntrica • Giran a gran velocidad (5400 – 15 000 rpm) – En el centro tienen un eje que contiene un motor • Almacenan la información Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Cabezas • Llamadas cabezas de lecto-escritura • Situadas al final de los brazos actuadores – Los brazos se desplazan de izquierda a derecha – Junto con el movimiento de rotación permiten acceder a todo el disco • Situadas cerca de los platos pero no llegan a tocarlos – “Vuelan” sobre ellos gracias a la presión generada por el aire a altas velocidades Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Cabezas y platos En funcionamiento Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Carcasa • Aísla al disco duro de la suciedad y el polvo – Cualquier mota de polvo en la superficie haría que el disco no funcionara correctamente • No están herméticamente cerrados – Los cambios de presión podrían hacer que no funcionara correctamente – Contienen unos orificios de aireación que permiten adaptarse a los cambios de presión • También contienen filtros Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Direccionamiento del disco – – – – Plato. Cada plato del disco duro Cara. Cada cara de un plato Cabeza. Número de cabezas Pista. • Cada circunferencia dentro de una cara. • Pista 0: Borde exterior – Cilindro • Misma pista en cada uno de los platos – Sector • Cada división de una pista • Tamaño de sector: 512 Bytes (Tamaño de facto, no estándar) – Cluster • Unión de varios sectores Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Direccionamiento Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Tamaño de las pistas • Las pistas no tienen el mismo tamaño (las pistas exteriores son más grandes) • Los discos duros actuales tienen más sectores en las pistas externas que en las internas – Así no desaprovechamos espacio en las pistas externas Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 ¿Cómo accedo a un dato (sector)? • Tipos de direccionamiento: – CHS (Cylinder-Head-Sector) • Primer sistema de direccionamiento que se usó. • Con estos 3 valores sitúo cualquier dado del disco • Actualmente en desuso – LBA (Logical Block Address) • Sistema de direccionamiento lógico de bloques • Dividimos el disco en sectores y asigno a cada uno un número único • Sistema usado actualmente. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Parámetros/características • Tasa de transferencia – Velocidad a la que se transfiere información (una vez que la cabeza está posicionada) • Velocidad de rotación – – – – – – Número de vueltas que dan los discos por unidad de tiempo Habitualmente medido en revoluciones por minuto (rpm) A mayor velocidad de rotación, menor latencia media Portátil: 4500-5400 rpm (menor consumo). Sobremesa: Sobre 7200 rpm SCSI: Hasta 15000 rpm Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Parámetros/características • Tamaño físico – Sobremesa: 3,5 pulgadas – Portátiles y SSD: 2,5 pulgadas, 1,8 pulgadas, MicroDrive (P) • Tamaño de Caché (buffer) – Almacén medio entre la parte interna del disco y la controladora del disco. – Los datos se almacenan en el buffer • Si los volvemos a leer no necesitamos acceder al disco, el acceso será más rápido. – A mayor tamaño mayor velocidad • Pero tamaños muy grandes pueden suponer pérdida de datos (volátil). – Habitualmente: 8-64 MB. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Zona de aparcamiento • Está en la parte más interna del disco (cercana al eje) • Es usada para aparcar la cabeza cuando el disco duro se aparca – El aparcamiento se produce cuando el disco duro está frenando • Tiene una superficie especial con textura rugosa para limpiar la cabeza – Tiene una capa de carbono que actúa de lubricante para no dañar la cabeza al aparcarla Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Zona de aparcamiento Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Interfaz de conexión (Repasar La placa base) • • • • • • • IDE SCSI SATA USB Firewire eSATA SAS Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Canales IDE • Las placas base incluyen uno o dos conectores IDE • Si hay dos, uno será el IDE primario y otro el secundario – Al primario suele conectarse la unidad de arranque del sistema. • Cada interfaz IDE admite como máximo dos dispositivos IDE. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Maestro/esclavo • Cuando tenemos dos dispositivos IDE en un canal, uno debe identificarse como maestro (master) y el otro como esclavo (slave) – No puede haber dos maestros o dos esclavos sobre el mismo cable. • Los dispositivos IDE usan jumpers para identificar el maestro/esclavo, situados en la parte trasera del dispositivo Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Maestro/esclavo • Combinaciones típicas: – Maestro en un cable de una unidad • Master with non-ata slave – Maestro en un cable de dos unidades • Master or stand alone • Master or single drive – Esclavo • Drive is slave • Slave – Selección por cable • Cable Select Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Configuración Maestro/esclavo Podemos limitar la capacidad máxima del disco a 32 GB (en desuso) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Selección por cable • El extremo más cercano a la placa (habitualmente negro) es el maestro y el más lejano (habitualmente gris) es el esclavo Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 S.M.A.R.T. • Selft Monitoring, Analysis and Reporting Tecnhology • Permite avisar al usuario acerca de posibles problemas – Por ejemplo, avisa de un choque de cabezas antes de que ocurra. • Requiere ser activada en BIOS y un software específico para monitorizar avisos – Ejemplo: HDTune (Windows), Smartmontools (Linux) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 “Mitos” respecto a discos duros • • • • El formateo no reduce la vida útil La degragmentación no daña el cabezal La descarga de archivos no acorta la vida útil Al formatear podemos desechar sectores defectuosos – Aunque son indicador de que algo va mal. • Formatear un disco no hace que vaya más rápido • Desfragmentar un disco no hace que el disco vaya más rápido – Pero el acceso a los archivos sí es más rápido al necesitar menos movimientos de disco. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Estructura lógica de un disco • Partición – Una partición es una división lógica de un disco duro que puede contener un sistema de archivos independiente – Un disco duro puede tener varias particiones con varios sistemas de archivos – Existen 3 tipos de particiones: • Primarias • Extendida (albergan lógicas) • Lógicas Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Reglas sobre particiones • Un disco puede tener hasta 4 primarias – Por lo general los S.O. se instalan en primarias • Pero podemos instalarlos también en lógicas • Las particiones extendidas cuentan como si fueran primarias • No puede existir más de una extendida • Dentro de una partición extendida podemos tener una o varias lógicas Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Tipos de formateo • Alto nivel (lógico) – Permite implantar un sistema de archivos determinado. • Windows: FAT, NTFS • Linux: ext3, ext4, ReiserFS • Bajo nivel – Comprueba en profundidad la superficie del disco – Verifica que todos los bytes se puedan leer y escribir sin problema • Si encontramos errores se marcan los sectores como malos y no se vuelven a usar. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Partición activa • Es la que se carga por defecto • Habitualmente tiene un S.O. instalado. – También puede tener un menú que nos permita elegir entre los S.O. instalados • Al menos debemos tener una partición activa Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Sector de arranque • Es el primer sector del disco – Cabeza 0, cilindro 0, sector 1. • Ocupa 512 Bytes • Contiene: – Tabla de particiones – Master Boot Record (gestor de arranque) • Programa que lee la tabla de particiones y cede el control al sector de arranque de la partición activa. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 El floppy disk • Disco flexible o disquete • Hasta 1,44 MB • Tamaño 3,5 pulgadas – Doble cara – Alta densidad Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Cintas magnéticas • Ha sido la opción para copias de seguridad más habitual en entornos empresariales • Secuencial – Si queremos acceder a un dato que se encuentre al final de la cinta hay que rebobinarla – La recuperación de datos es lenta. • Siguen usándose actualmente – Capacidades de más de 1 TB sin comprimir • Velocidades hasta 120 MB/s Imagen sacada de https://de.wikipedia.org/wiki/Digital_Data_Storage#/media/File:DDS2-Kassette_01_KMJ.jpg // CC BY-SA Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Cintas magnéticas: Valoración • Ventajas – Gran capacidad de los soportes – Alta densidad de grabación • Cantidad de información que cabe en unidad de espacio • Se mide en bytes por pulgada – Fáciles de manejar – Coste por bit bajo • Inconvenientes – Acceso secuencial – Sensibles a factores medioambientales Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Dispositivos de almacenamiento óptico UD2: Sistemas Informáticos. Estructura Física Índice Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Funcionamiento • Utilizan un haz láser para leer y escribir los datos en los soportes ópticos – El láser del Blu-Ray es más preciso que el del DVD, y el del DVD es a su vez más preciso que el del CD – La información se representa como minúsculos hoyos (pits) • Cómo funciona un CD Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Ventajas e inconvenientes • Ventajas – Coste por bit reducido – La información no se degrada con el paso del tiempo ni con las lecturas • Pero son sensibles a problemas físicos (ralladuras) • Ej: Hongo Geotrichum – Los campos magnéticos no afectan a los datos – Aguantan la humedad Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 El CD • Acrónimo de Compact Disc • Creado por Sony y Philips en 1979 • Primeros CDs comerciales en 1984 – 700 MB (gran avance frente a 1,44 MB de los floppy) • Los datos se graban en una espiral comenzando por el interior Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Tamaños • Agujero interior: 15 mm – Inspirado en la moneda de 10 centavos de florín holandesa • Diámetro: 5 pulgadas (12,7 cm) – Corresponde a la anchura de los bolsillos de las camisas de la época Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Velocidades • Velocidad de referencia: 150 KB/seg (1X) – Es la velocidad a la que se reproduce un CD de audio • Un lector que lee a 24X irá a una velocidad de 24*150 KB/seg = 3600 KB/seg = 3,6 MB/seg – Velocidades máximas (la real es inferior) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Estructura de un CD 1. Etiqueta 2. Capa protectora 3. Aluminio refractante (refleja el láser) 4. Policarbonato Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Tipos • CD-A: Audio – 74/80 minutos de música • CDROM: Datos – Sólo lectura – 650-700 MB (como CD-R y CD-RW) • CD-R: Grabación casera – Pueden ser grabados una vez – Multisesión: Permite ser grabado en varias sesiones pero pierde capacidad. • CD-RW: Regrabación casera – Permite grabar varias veces (hasta 1000). Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 DVD • Digital Versatile Disk • Usado para almacenamiento de películas y datos • Diferencia con el CD: – Los pits son de menor tamaño, y también la separación entre ellos Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Estructura (doble capa) 1. 2. 3. 4. 5. 6. Etiqueta Capa de policarbonato Reflector + capa 1 Separador Reflector + capa 2 Policarbonato Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Tipos • DVD-Vídeo (películas) – Codificación en MPEG-2 Una capa Doble capa • DVD-ROM (datos) – Capacidad de 4,7 GB – Tipos: • Dos caras (8,5 GB) • Doble capa (9,4 GB) • Doble cara y doble capa (17 GB) • DVD-R y DVD-RW • DVD+R y DVD+RW – Formatos regrabables Imagen sacada de https://simple.wikipedia.org/wiki/DVD#/media/File:DVD_two_kinds.jpg // CC BY-SA Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 BluRay • Evolución del DVD – – – – Mismo tamaño Capacidad 25 GB (una capa) o 50 GB (doble capa) Laser azul (más preciso) Soporta • vídeo de alta definición (HD) y sus codecs correspondientes • Sonido de alta resolución – Mayor velocidad – Sistemas avanzados de protección de datos Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Dispositivos de almacenamiento Flash UD2: Sistemas Informáticos. Estructura Física Índice Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Memorias Flash • Son un tipo de memoria EEPROM (Electrically Erasable Read Only Memory) • Existen dos tipos en función del tipo de dispositivos electrónicos usados: – Tipo NOR: Obsoleto – Tipo NAND • Más rápida y barata • Permite leer/escribir varias posiciones simultáneamente Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Uso • Los chips de memoria Flash se encuentran en muchos dispositivos como: – Electrodomésticos – Automóviles – Teléfonos móviles – Cámaras – Tarjetas de memoria – Reproductores MP3/MP4… Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Características • Información no volátil – Número limitado de lecturas/escrituras – Por lo general número lo bastante grande • • • • • • Tamaño reducido Velocidad cada vez mayor Baratas Resistentes a golpes Consumen muy poco Poco ruido Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Tarjetas Flash • Utilizadas en dispositivos portátiles como cámaras, PDA, smartphones.. • El formato más usado es SD (Secure Digital) – Alcanza hasta 10 MB/seg – Tipos: SD, mini SD, micro SD Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Memorias USB • Dispositivo de almacenamiento que utiliza una memoria Flash con una interfaz USB de conexión. • Ventajas: – Inmunes a rayaduras y polvo – Bajo coste y alta densidad de información – Duraderos • Inconvenientes – Sensibles a golpes, variaciones de voltaje… Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Discos SSD • Solid State Drive • No tiene sentido llamarlos discos pues no tienen partes móviles – Desaparece la posibilidad de rotura por vibraciones – Menores tiempos de búsqueda y latencia • Utilizan: – Memoria no volátil como Flash – Memoria volátil como SDRAM Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 SSD vs magnéticos Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Ventajas de los SSD • • • • • • • Menor consumo de energía y disipación de calor Silenciosos Menor peso Tiempo de búsqueda constante Lectura mucho más rápida Rendimiento no baja al llenar el disco No necesitan ser desfragmentados Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Desventajas de los SSD • En lecturas secuenciales pueden llegar a ser más lentos que los discos duros • En caso de fallo la celda se destruye, luego es más remoto la posibilidad de recuperación • Mayor precio (en decremento) – Para disminuirlo se usan discos híbridos: Disco tradicional al que se añade un super buffer SSD. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 La tarjeta gráfica UD2: Sistemas Informáticos. Estructura Física Índice Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 La tarjeta gráfica • También llamada tarjeta de vídeo, tarjeta aceleradora de gráficos o adaptador de pantalla. • Encargada de procesar los datos procedentes del micro y transformarlos en información representable en un dispositivo de salida, como un monitor – Controla la apariencia, movimiento, color, brillo y claridad de las imágenes, procesando cada bit de datos enviado al monitor • Elemento básico en la actualidad Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Fabricantes • Empresas principales: – nVidia – ATI (comprada por AMD). Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Componentes internos: GPU • GPU (procesador de vídeo o chip gráfico) – Recibe información de la CPU, la procesa y la almacena en memoria de vídeo, liberando a la primera de trabajo. • Realmente es un procesador específico para cálculo en coma flotante (números reales) – Su principal parámetro es la velocidad • Actualmente entre 1-2 GHz para gama media. – Puede estar: • En la propia tarjeta • En el micro. • En el chipset. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Componentes internos: Memoria de vídeo • La tarjeta dispone de una memoria propia – Permite almacenar los datos que se van procesando antes de enviarlos a pantalla. • Se le suele llamar memoria de vídeo o VRAM. – Tamaño (gama media): 512 MB- 2 GB – Está basada en la tecnología DDR pero obedece a estándares distintos. – Tipos: GDDR,GDDR2, GDDR3, GDDR4, GDDR5. Tipo de memoria Frecuencia (MHz) GDDR 166-950 GDDR2 533-1000 GDDR3 700-2000 GDDR4 1600-2500 GDDR5 2000-7000 Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Componentes internos: Memoria de vídeo (2) • Si la tarjeta está integrada en la placa puede utilizarse parte de la memoria principal como memoria de vídeo – Dicha memoria no podrá ser utilizada por el sistema. – En otras ocasiones se dispone de una memoria propia dedicada. – Es algo que tenemos que tener en cuenta al adquirir el equipo pues podemos perder parte de la memoria principal. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Representación de la información • Cada punto de información de la pantalla necesita almacenar la siguiente información: – Posición horizontal donde se encuentra. – Posición vertical donde se encuentra. – Profundad de color • Número de bits usados para representar el color. • Color real: 24 bits (16 777 216 colores). • La resolución es el número de puntos que puede representar la pantalla, tanto en horizontal como en vertical. • Resoluciones comunes Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Componentes internos: Chip RAMDAC • Utilizado sólo si tenemos salidas analógicas. • Se utiliza para transformar señales digitales (con las que trabaja la gráfica) a señales analógicas que puedan ser interpretadas por el monitor. – Lee los datos de la memoria, los convierte y los envía hacia la pantalla. • En muchos casos integrado en la placa base. • Es capaz de dar soporte a distintas velocidades de refresco – Velocidad de refresco: Número de veces que se actualiza la imagen por segundo. Se mide en Hertzios (Hz). – Se recomiendan valores a partir de 75 Hz. – Los monitores digitales usan tasas más bajas (60 Hz). Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Conectores de vídeo (repasar La Placa Base) • • • • • • VGA (analógico) S-Video (analógico) RCA (analógico). DVI (digital) HDMI (digital) DisplayPort (digital) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Interfaz de conexión a la placa (repasar La Placa Base) • PCI • AGP • PCI-Express Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Alimentación • En tarjetas gráficas potentes necesitamos alimentación adicional – Conector específico 6 u 8 pines Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Dispositivos de refrigeración • Debido a las altas cargas a que son sometidas las gráficas alcanzan temperaturas muy altas. • Dispositivos de refrigeración: – Disipador. – Ventilador. • En ocasiones en otra tarjeta – Refrigeración líquida (raro) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Librerías • APIs (Application Programming Interface) que facilitan el trabajar a los programadores para realizar operaciones gráficas – OpenGL (Última versión OpenGL 4.4) • Estándar abierto y multiplataforma – Direct3D (de DirectX) (Última versión Direct 3D 11.9) • Desarrollo propietario de Microsoft (Windows y XBox) • Permiten añadir efectos como objetos borrosos por el movimiento, o la lejanía, reflejos, destellos… • Se van añadiendo nuevos métodos que las tarjetas fabricadas con anterioridad no soportarán (se puede ejecutar igual, pero no con tanta calidad) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Procesamiento en paralelo • Es un método para conectar dos o más tarjetas de vídeo para producir una única señal de salida con más capacidad de procesamiento. • En principio es suficiente que la GPU sea idéntica pero depende del modelo. • Se utiliza un conector que hace de puente. • Tecnologías: – SLI de nVIDIA – CrossfireX de ATI Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Procesamiento en paralelo (2) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 La tarjeta de sonido UD2: Sistemas Informáticos. Estructura Física Índice Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 El sonido • El fenómeno de sonido se transmite mediante una onda analógica sinusoidal. – Las ondas tienen una frecuencia (número de oscilaciones por segundo [Hz] y amplitud (intensidad [dB]). – El oído humano es capaz de percibir sonidos con frecuencias de entre 200 y 20.000 Hz – Las ondas de sonido no son casi nunca sinusoidales puras, sino que están compuestas por la superposición de varias ondas a las que llamamos armónicos. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 El sonido-Parámetros • Amplitud (dB) – Determina el volumen de la onda. – A mayor amplitud, mayor volumen – A menor amplitud, menor volumen. • Frecuencia (Hz) – Determina el tono. – A mayor frecuencia, tonos más agudos. – A menor frecuencia, tonos más graves. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Codificación del sonido (I) • Para digitalizar el sonido realizamos un proceso llamado muestreo – Tomamos valores de la amplitud de la onda en determinados momentos. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Codificación del sonido (II) • Parámetros – Muestreo: La frecuencia de muestreo determina el número de muestras que cojo por segundo. • Habitualmente 44KHz – Cuantificación: Se dividen los valores en niveles digitales • Cuantos más bits, más precisión • Ejemplo: Para 16 bits, 65536 niveles Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Codificación del sonido (III) • Los canales son los caminos independientes por los que puede transmitirse la información – Sistemas 2.0: altavoz izquierdo y derecho (o auriculares) – Sistemas 2.1: además un subwoofer para graves – Sistemas 5.1: tres altavoces delanteros, dos traseros y un subwoofer (estándar, ya que las películas DVD ofrecen esos canales) – Sistemas 6.1: además un altavoz central trasero – Sistemas 7.1: como el 5.1 más dos laterales Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 La Tarjeta de Sonido • Una tarjeta de sonido es una tarjeta de expansión que permite la entrada y salida de audio bajo el control de un driver • Conexión generalmente bus PCI y PCI Express Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Componentes: DSP • DSP: Procesador de Señal Digital – Microprocesador que efectúa los cálculos necesarios para gestionar el sonido. – Realiza tareas como efectos de sonido, ecos, distorsiones, etc.. Sound Blaster Live! 5.1 y su chip DSP (EMU10K1) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Componentes: Chip de sonido • Contiene los siguientes componentes: – Conversor Analógico Digital (ADC): • Convierte sonidos analógicos que le llegan (ej. por el micrófono) a formato digital, para poder guardarlos como archivos – Conversor Digital Analógico (DAC): • Reproduce sonidos guardados con formato digital, transformándolos en analógico. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Componentes: Buffer • Es una pequeña memoria que almacena temporalmente los datos que se envían entre el ordenador y la tarjeta. – Permiten gestionar desajustes si los datos no llegan a tiempo. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Conectores externos (repasar La Placa Base) • • • • Minijack 3.5 mm (analógico) MIDI (digital) RCA (analógico) S/PDIF (digital) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Conectores en placa • CD_In (Entrada de CD) – Algunas placas permiten reproducir CDs mediante la tarjeta, para ello la unidad de CDROM ha de estar conectada a la tarjeta de sonido mediante un cable interno • Conexión AUX – Para conectar otras fuentes de sonido (tarjeta de TV…) • Conexión TAD – Para conectar módems con funciones de voz, en desuso • Conexiones al panel frontal (conexión de cascos y micro) Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Tarjetas de sonido: Algunos parámetros • • • • Número y tipo de conectores Soporte para sistemas de altavoces múltiples Frecuencia de muestreo (en KHz) Calidad de muestreo – Número de bits de los ADC y DAC • Full-dúplex – Permiten grabar y reproducir audio al mismo tiempo. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Tarjetas de sonido integradas • Las características varían en función de como se hayan implementado: – Mediante chips de sonido similares a los usados en tarjetas de sonido. – Mediante un chip controlador (en chipset) y chips CODEC adicionales. • Es la opción más habitual (por razones de precio). Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Otras tarjetas UD2: Sistemas Informáticos. Estructura Física Índice Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 La tarjeta de red • Conectar ordenadores entre sí con la finalidad de compartir recursos y poder formar una red Tarjeta Ethernet Tarjeta inalámbrica Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 La tarjeta de red: Características • Tipo de conector – RJ45: Cable Ethernet – BNC: Cable coaxial (obsoleto) • Tipo de Interfaz – PCI – PCI Express (normalmente 1x) – USB. • Dirección MAC (única) • Velocidad – Ethernet (10 Mb/s) – Fast Ethernet (100 Mb/s) – Gigabit Ethernet (1Gb/s) • Wake-On LAN – Permite encender remotamente equipos apagados, mediante el envío de un paquete específico. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Estándares Wifi • Wifi = IEEE 802.11 • Tipos de Wifi – IEEE 802.11b, IEEE 802.11g • Operan a 11 Mb/s y 54 Mb/s respectivamente. • Operan en la banda de 2,4 GHz – IEE 802.11a (Wifi 5) • Alcanza hasta 300 Mbps • Opera en la banda de 5 GHz • Alcance algo menor. – IEEE 802.11n • Alcanza hasta 250-450 MHz • Trabaja en las bandas de 2,4 GHz y 5 GHz. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Tarjeta de captura de TV • Permiten capturar la señal del cable de TV (coaxial) – Actualmente capturan la TDT, señal digital que incluye canales de radio. – Por lo general también permiten captura de audio y vídeo de los propios canales o cámaras de vídeo • Habitualmente conexión USB o PCI Express • En desuso por la emisión de TV en streaming (por Internet). Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Tarjetas de ampliación de puertos • Permiten usar más puertos de los incluidos en placa: – Puertos USB (lo más habitual) – Otros puertos: Firewire, serie, etc.. – Controladores de disco adicionales • IDE • Sata • Mixtas Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016 Adaptadores • Permiten utilizar el puerto sin necesidad de instalar una tarjeta adicional. – Normalmente por interfaz USB – La velocidad máxima que alcanzan es la del puerto que tiene el equipo • Ejemplo: Un adaptador USB 2.0-Firewire no alcanzará más de 50 MB/seg. Fundamentos de Hardware (FHW) Curso 2015-2016
