ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS IV. FUNCIONAMIENTO INTERNO DE UNA COMPUTADORA Factores que afectan la velocidad de procesamiento: Tamaño de Palabra Registros del CPU-Memoria -Velocidad del reloj-Memoria Caché-Bus de Datos-Tamaño de PalabraActualmente en la mayoría de las computadoras se tienen registros de 32 o 64 bits. El tamaño de los registros se conoce como tamaño de palabra. El tamaño de palabra indica la cantidad de datos con los que puede trabajar la computadora en un momento. Mientras más grande sea el tamaño de la palabra, más rápido procesará la computadora un conjunto de datos.“procesadores de 32 bits o procesadores de 64 bits o “computadoras de 64 bits” (tamaño de registros del procesador).Factores que afectan la velocidad de procesamiento: Memoria Es el área compuesta por millones de bytes donde se almacenan datos e instrucciones de los programas. Esta área consiste en chips colocados en la tarjeta madre o en una pequeña tarjeta de circuitos insertada en la tarjeta madre.Los tipos de memoria integrada son: ROM no volátil (permanente): los chips de memoria retienen los datos que alojan, incluso cuando la computadora está apagada.RAM volátil (no permanente): pierde su contenido cuando se suspende el suministro de energía eléctrica a la computadora.Factores que afectan la velocidad de procesamiento: Memoria ROM Almacena permanentemente datos. Es la memoria no volátil ya que nunca pierde su contenido. Contiene instrucciones que le permiten a la computadora iniciar y proporcionar información sobre los dispositivos instalados y/o conectados. Los datos dentro de estos chips sólo se leen y utilizan, pero no se modifican. Los chips que no pueden modificarse se llaman PROM (memoria programable de sólo lectura). Estos chips se encuentran en unidades de discos duros y en impresoras.Cuando una computadora se enciende, necesita saber por dónde empezar. La ROM contiene un conjunto de instrucciones de inicio que se conoce como BIOS (sistema básico de entrada y salida). El BIOS también contiene una rutina que asegura que el sistema funcione adecuadamente y que se encuentren presentes los demás dispositivos de hardware, esta rutina se llama POST (prueba automática de encendido). Factores que afectan la velocidad de procesamiento: Memoria ROM Almacena permanentemente datos. Es la memoria no volátil ya que nunca pierde su contenido. Contiene instrucciones que le permiten a la computadora iniciar y proporcionar información sobre los dispositivos instalados y/o conectados. Los datos dentro de estos chips sólo se leen y utilizan, pero no se modifican. Los chips que no pueden modificarse se llaman PROM (memoria programable de sólo lectura). Estos chips se encuentran en unidades de discos duros y en impresoras.Cuando una computadora se enciende, necesita saber por dónde empezar. La ROM contiene un conjunto de instrucciones de inicio que se conoce como BIOS (sistema básico de entrada y salida). El BIOS también contiene una rutina que asegura que el sistema funcione adecuadamente y que se encuentren presentes los demás dispositivos de hardware, esta rutina se llama POST (prueba automática de encendido). Factores que afectan la velocidad de procesamiento: Memoria RAM Se le conoce como memoria de lectura y escritura. Mientras más RAM tenga una computadora más rápido podrá realizar ciertas tareas. La unidad de medición para la memoria es el byte, aunque actualmente se emplean términos como KB (kilobyte), MB (megabyte), GB (gigabyte) y TB (terabyte).Factores que afectan la velocidad de procesamiento: Memoria RAM Los chips SIMM (módulos sencillos de memoria en línea) y los DIMM (módulos dobles de memoria en línea) se emplean en las computadoras de escritorio.Los chips SO-DIMM (perfil pequeño DIMM) se utiliza en laptops.

Una dirección de memoria es un número que indica una ubicación de los chips de memoria. Las direcciones de memoria empiezan en cero y aumentan hasta llegar a uno menos que el número de bytes de la memoria de la computadora.La RAM puede encontrarse en varios componentes de un sistema de cómputo. Por ejemplo la mayoría de las tarjetas de sonido y de video y las impresoras tienen integrada su propia RAM.La dirección de memoria es un número que indica una ubicación en los chips de memoria, empiezan en cero y aumentan hasta llegar a uno menos que el número de bytes de la memoria que tiene la computadora.Factores que afectan la velocidad de procesamiento: Memoria Virtual

Cuando la computadora requiere ejecutar un programa o un sistema operativo instalado en el disco duro, se realiza un intercambio de las partes no esenciales de la RAM hacia el disco duro, y entonces es posible cargar el programa o los datos en la RAM. Este intercambio entre la RAM y el disco duro de contenidos no utilizados se llama Memoria Virtual.Factores que afectan la velocidad de procesamiento: Reloj interno de la computadora El reloj del sistema le permite a la computadora marcar el tiempo de sus operaciones de procesamiento.El reloj es controlado por un cristal de cuarzo, al aplicarle electricidad las moléculas en el cristal vibran millones de veces por segundo, con una velocidad que no cambia. La velocidad de las vibraciones está determinada por el grosor del cristal.La velocidad de operación de la computadora está ligada a la velocidad del reloj. La unidad de medida para la velocidad del reloj es el Hertz (Hz) y es la medida de ciclos por segundo.Un ciclo de reloj es el tiempo que se toma para hacer que un transistor se apague y vuelva a encender. Un procesador puede ejecutar una instrucción dentro de un número determinado de ciclos de reloj.A mayor velocidad del reloj del sistema mayor cantidad de instrucciones que pueden realizarse cada segundo.Actualmente son comunes las velocidades de 1 GHz (miles de millones de ciclos por segundo) o más.Factores que afectan la velocidad de procesamiento: Memoria CachéEl movimiento de datos entre la RAM y el CPU es una actividad que consume demasiado tiempo debido a que la RAM es más lenta que el CPU. La memoria Caché es similar a la RAM y extremadamente rápida en comparación con la memoria normal, además se utiliza en forma diferente.Cuando un programa se está ejecutando y el CPU necesita leer datos o instrucciones de programa desde la RAM, el CPU primero verifica si los datos están en la memoria caché. Si los datos no están ahí, el CPU lee los datos desde la RAM y los coloca en sus registros, pero también carga una copia de los datos en la memoria caché. La siguiente ocasión que el CPU necesita los mismos datos, los encuentra en la memoria caché y se ahorra el tiempo de cargarlos desde la RAM.Factores que afectan la velocidad de procesamiento: Memoria CachéEl caché se encuentra presente en varias partes de la computadora como unidades de disco duro, tarjetas de red, que emplean el caché para acelerar el acceso a los datos.La memoria caché residente en el CPU se conoce como Caché de nivel 1 (L1), muchos de los CPU tienen hasta 256 KB de memoria caché integrada.Se puede agregar memoria caché adicional al CPU, ésta se conoce como Caché de nivel 2 (L2), esta memoria caché se encuentra normalmente en la tarjeta madre y

puede ser de 512 KB o de 1024KB. Algunos computadoras tienen el L2 en el CPU, aumentando enormemente la respuesta del CPU. Existe la posibilidad de integrar un Caché de nivel 3 (L3) principalmente en las computadoras de muy alto nivel. Los caché L1, L2 y L3 trabajan de forma distinta: El caché L1 conserva instrucciones que se han ejecutado recientemente.El caché L2 aloja las instrucciones que probablemente se utilizarán enseguida.El caché L3 contiene muchas de las instrucciones posibles.La memoria caché propicia una ejecución más rápida del programaFactores que afectan la velocidad de procesamiento: BusEs la ruta entre los componentes de la computadora. Hay dos buses principales: Bus Interno o del Sistema y Bus Externo.El bus interno o del sistema reside en la tarjeta madre y conecta al CPU con otros dispositivos que se alojan en la tarjeta madre. Este bus tiene dos partes: Bus de datos y Bus de direcciones.Bus de Datos: es un conjunto de cables paralelos que conectan al CPU, memoria y otros dispositivos de hardware en la tarjeta madre. El número de cables en el bus determina la velocidad con la que pueden viajar los datos entre los componentes del hardware. Cada cable transporta 1 bit de dato a la vez, un bus de 8 cables mueve 8 bits por vez, es decir un byte. Un bus de 16 bits transfiere 2 bytes, un bus de 32 bits transfiere 4 bytes. Actualmente las computadoras tienen un bus de datos de 64 bits (llamado bus frontal) que transfiere 8 bytes por vez.Factores que afectan la velocidad de procesamiento: BusLa velocidad del bus se mide en MHz (megahertz) debido a que cuenta con su propia velocidad de reloj. Mientras más rápida sea la velocidad de reloj, más rápido podrá transferir datos entre los componentes de la computadora.Factores que afectan la velocidad de procesamiento: BusEl bus interno o del sistema reside en la tarjeta madre y conecta al CPU con otros dispositivos que se alojan en la tarjeta madre. Este bus tiene dos partes: Bus de datos y Bus de direcciones.Bus de Direcciones: es un conjunto de cables que conectan al CPU y la RAM, sólo transporta direcciones de memoria.Factores que afectan la velocidad de procesamiento: BusEl bus externo o de expansión conecta dispositivos externos (teclado, mouse, módem, impresora, etc.) con el CPU. Las tecnologías de bus más comunes son:Bus arquitectura estándar de la industria (ISA): es un bus de 16 bits que se utiliza para conectar los dispositivos más lentos al CPU, como módems y dispositivos de entrada.Bus local: es un sistema interno que se extiende entre los componentes de la tarjeta madre y se acoplan con uno o más tipos de bus de expansión. Se desarrolló para conectar dispositivos más rápidos.Bus interconexión de componentes periféricos (PCI). Bus local diseñado por Intel para facilitar la integración de nuevos tipos de datos: audio, video e imágenes.Bus puerto de aceleración de gráficos (AGP): le permite a la tarjeta de video tener acceso directo a la RAM del sistema, incrementando la velocidad del desempeño gráficoFactores que afectan la velocidad de procesamiento: Bus

Bus serial universal (USB): es un bus de intercambio rápido, es decir, un usuario puede conectar y desconectar un dispositivo USB sin afectar a la computadora. USB soporta hasta 127 dispositivos, conectados en cadena o en un concentrador.

En la conexión en cadena cada dispositivo está conectado al dispositivo anterior y posterior de la línea. El concentrador permite que múltiples dispositivos se conecten en una unidad.IEEE 1394 (Fire Wire): se utiliza para conectar dispositivos de video (cámaras, conexiones de televisión digital).Bus PC Card: se usa en las computadoras laptop. Es un bus de intercambio rápido. Sus usos más comunes incluyen tarjetas WiFi, tarjetas de red y módems externos.Los buses de una computadora se evalúan de acuerdo a la cantidad de bits que transfieren a la vez y con la velocidad de transferencia de datos (cantidad de datos que pueden transferir en un segundo) medida en MHz o GHz. Factores que afectan la velocidad de procesamiento: Registros del CPUUtilizando recursos como Internet, libros y revistas investiga en qué consisten los siguientes registros: De datos-Acumulador-De instrucción-Temporal-De direccionamiento-Contador de programa-De entrada-De salida-Puertos de las computadorasAl añadir un nuevo dispositivo a la computadora, es necesario saber cómo conectarlo al bus. En algunos casos esta conexión se hace mediante una ranura existente o por un puerto en la parte trasera de la computadora. Una computadora dispone de varios puertos, cada uno con capacidades y usos diferentes. Si un puerto no está disponible en la computadora será necesario instalar una tarjeta de circuitos que incluya el puerto requerido.Puerto Serial y Puerto Paralelo Puerto serial: se transmite un bit de datos a través de un solo cable aunque la interfaz incluye cables adicionales para los bits que controlan el flujo de datos). Dentro de la computadora, el chip UART (transmisor-receptor asíncrono universal) convierte los datos paralelos del bus en datos seriales que fluyen a través de un cable serial. Sirve para conectar los módems externos.Puertos de las computadorasPuerto paralelo: es una conexión de ocho o más cables, a través de los cuales fluyen bits de datos de manera simultánea. Puede manejar un volumen de datos grande, ya que por esta interfaz se transmite más de un bit de datos simultáneamente. Permite conectar impresoras antiguas.Datos a través de un interfaz en paraleloPuertos de las computadorasOtros puertosPuerto (Interfaz) SCSI (Interfaz de sistemas pequeños de computación): es un adaptador que extiende el bus fuera de la computadora por medio del cable. Es posible conectar un dispositivo SCSI a otro para formar una cadena que se conecta a un solo puerto (cadena en serie). Algunos dispositivos que utilizan este tipo de interfaz son: discos duros de alto nivel, escáner, unidades de cinta magnética, dispositivos de almacenamiento óptico.Periféricos SCSIPuerto USB (Bus Serial Universal): es un bus de intercambio rápido donde no es necesario reiniciar la PC al intercambiar dispositivos USB. Son fáciles de usar. Soporta hasta 127 dispositivos conectados en cadena.IEEE 1394 (FireWire): extiende el bus de la computadora a muchos dispositivos periféricos mediante un solo puerto. La tecnología compatible con esta interfaz es costosa, puede emplearse para conectar video y otros dispositivos de salida masiva.Puertos de las computadorasMIDI (Interfaz Digital de Instrumento Musical): permite conectar una amplia variedad de instrumentos musicales y otros dispositivos.Tecnología Plug and PlayFacilita la instalación de hardware a través de un puerto existente o ranura de expansión.Al usar hardware compatible con el estándar Plug and Play, el sistema operativo puede detectar un componente nuevo de manera automática, revisar la disponibilidad de los programas controladores y cargar los archivos necesarios.Tarjetas de Expansión o Adaptadoras

Las tarjetas madre tienen dos o más Ranuras de Expansión vacías. Estas ranuras son extensiones del bus de la computadora donde se pueden agregar componentes nuevos mediante tarjetas de expansión.Las tarjetas de expansión o adaptadoras funcionan como vías de entrada y salida de información, proporcionan un puerto para conectar dispositivos, actúan como traductoras entre el bus y el dispositivo y, en algunas ocasiones, realizan cierto procesamiento de datos.Algunas tarjetas adaptadoras son: la tarjeta controladora de video, tarjeta de sonido, módems internos o fax-módems, tarjetas de interfaz de red, etc.PC Card es una tarjeta de expansión del tamaño aproximado de una tarjeta de crédito. Existen PC Card para laptop y para computadoras de escritorio.PC Card Existen tres tecnologías de PC Card:Tipo I: son tarjetas delgadas, principalmente de memoria.Tipo II: normalmente son tarjetas adaptadoras de redTipo III: son tarjetas de mayor espesor, que alojan pequeñas unidades de disco duro.Algunos adaptadores PC Card, pueden alojar múltiples tarjetas.Slot del procesador2. Conectores IDE-3. Slots de memoria-4. Conector para unidades de almacenamiento flexible-5. Conector para fuente de poder6. Slots PCI-7. Slot AGP-8. Chipset-9. Procesador grafico (puede o no tenerlo)-10. Conector Serial ATA o SATA (puede o no tenerlo)11. Slot PCI Express (puede o no tenerlo)-12. Batería del CMOS

MANTENIMIENTO Mantenimiento Es el cuidado que se le da a la computadora para prevenir posibles fallos.Tipos de mantenimiento Preventivo: Crear un ambiente favorable para el sistema y conservar limpias todas las partes que componen la computadora. Limpieza frecuente (2 veces por año). Retirar polvo acumulado y partículas de grasa o aceite. Tipos de mantenimiento Correctivo: Reparación de alguno de los componentes de la computadoras (soldadura, cambio de una tarjeta o cambio total de un dispositivo, etc.)Consideraciones sobre la ubicación física de la computadoraNo exponer la computadora a los rayos de solNo colocar la computadora en lugares húmedosMantener la computadora alejada de equipos electrónicos o bocinas que produzcan campos magnéticos que pueden dañar la información.Limpiar con frecuencia el mueble donde se encuentre la computadora, aspirar el área con frecuencia si es que tiene alfombra. Consideraciones sobre la ubicación física de la computadoraNo fumar cerca de la computadoraEvitar comer y beber cuando se esté usando la computadoraUsar un no-break para regular la energía eléctricaEsperar a que se enfríe el equipo para colocar las fundas.

Revisión, por parte de un especialista, de la instalación eléctrica.Área de trabajo Área o mesa de trabajo libre de estorbos y polvo.Iluminación adecuadaHerramientas Estuche de herramientas para PC (destornilladores, pinzas)Brocha de cerdas rígidasMultímetro digitalCautín Soldadura Expulsora de aire frioPulsera antiestáticaRollo de cinta adhesivaBote para rollo fotográfico (para guardar los tornillos dentro)Trapo blancoAlfileres Bolsas antiestáticasSoftwareDiscos de sistemaUtilerías para MS-DOSUtilerías de Norton Anivirus o vacunasDiscos de limpieza para unidades de disco flexible y CD-ROMQuímicos (soluciones limpiadoras)Bote con solución limpiadora en espumaBote con limpiador para partes electrónicasBote con aire comprimidoMedidas de seguridad del equipo y personalEncender la computadora y probar todas las aplicaciones. Verificar el funcionamiento de teclas y botones del ratón.Tomar nota de los problemas detectados e informarlos al dueñoDesconectar la computadora de la energíaRetirar los tornillos de la computadora con el desarmador adecuado (colocarlos dentro del bote para rollo fotográfico)Quitar la tapa de la computadoraMedidas de seguridad del equipo y personalObservar la parte interna de la computadora, tomar nota de la colocación de las tarjetasColocarse la pulsera antiestáticaQuitar el tornillo que sujeta a la tarjeta con el chasis de la computadoraRemover con la brocha el polvo adherido a los componentes (ventilador del CPU, ranuras de expansión) para después quitarlo con la aspiradora.Sacar y limpiar cada una de las tarjetas, irlas colocando en bolsas antiestáticas Medidas de seguridad del equipo y personalSe recomienda NO quitar el disco duro, el microprocesador y la fuente de poderColocar las tarjetas en el lugar de donde se sacaronNo introducir nada a la fuerzaAl conectar cables, seguir la regla del “Pin 1”Antes de cerrar el equipo verificar que funcione adecuadamenteMONITOR Limpiar el exterior y la pantalla con una solución limpiadora de cristalesOcupar u lienzo libre de pelusa, vaciar el limpiador sobre el lienzoRATÓN Retirar la suciedad acumulada en los rodillos (que ocasiona problemas en el movimiento de la esfera) con un lienzo humedecido en alcoholOPTIMIZACIÓN Y REVISIÓN DEL DISCO DURO Defragmentar el disco duroReacomodar físicamente los archivos en el discoLocalizar y marcar las posiciones de almacenamiento dañadas

Existen utilerías de los sistemas operativos (windows), comerciales (Norton utilities, Nuts and bolts, Revisión del estado del sistema para detectar posibles conflictos en discos, puertos, tarjetas controladoras, monitor, etc.