Arquitectura de Computadoras I Hardware
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Arquitectura de Computadoras I
Hardware
Definición de Arquitectura de Computadoras
¿Qué es un BUS de Datos?Puente Norte y Sur
Memoria CachéFSB y DMI
Repaso de los nuevos procesadores Intel Core
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Arquitectura de computadoras
La arquitectura de computadoras es el diseño conceptual y la estructura operacional fundamental de un sistema de computadora. Es decir, es un modelo y una descripción funcional de los requerimientos y las implementaciones de diseño para varias partes de una computadora, con especial interés en la forma en que la unidad central de proceso (UCP) trabaja internamente y accede a las direcciones de memoria.
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Arquitectura de la PC Según Von Neumann
5 Grupos Primarios de una PC:- CPU- Input (Entrada)- Output (Salida)- Almacenamiento para trabajo- Almacenamiento Permanente
MicroprocesadorTeclado, Mouse, Cámara DigitalMonitor, ImpresoraMemoria RAMDisco Duro
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La PC es un procesador de datos digitales
01001101 01001001 01000011 01010010 01001111 01010011 01000001
Las PC’s interpretan TODA la información como bits (ceros y unos). Esto incluye el texto que digitamos, las imágenes, lo que mandamos a imprimir, el Software, las instrucciones que reciben el CPU, y la información que intercambian los
componentes internos, que se mueve a través de los distintos BUSES
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BUS de DatosEs un sistema digital que transfiere datos entre los componentes de una computadora.
INTERFAZ: es el puerto (circuito físico) a través del que se envían o reciben señales desde un sistema o subsistemas hacia otros.
Hay varios Buses en una Tarjeta madre. Todos están conectados!
Ancho de Bus: Corresponde al tamaño del paquete de datos que se está transfiriendo en cada ciclo de trabajo. Por ejemplo, 8, 16, 64, 128, 256 bits
Ancho de Banda (Bus): la capacidad de transferencia de los datos en un determinado tiempo (en un segundo)
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INTERFAZ
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BUS
El BUS mas importante es el FSB (Front Side Bus), o Bus Frontal Lateral. Comunica al CPU con la RAM, a través del Puente Norte. Mayor tráfico de datos.
01010010
Ancho de Bus: 8 bits
Velocidad:1333 MHz
Ancho de Banda:1.3 GB/s
Velocidad 1333 MHz
8 bits
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Puente Norte y Puente SurEl puente Norte y el puente Sur, realizan el trabajo de administrar el tráfico de datos en la tarjeta madre
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Bus Buses de Puente Norte Buses Entrada/Salida (Puente Sur)
Nombre FSB, RAM, AGP, PCI Express X16 PCI, PCI Express, USB, ATA, SATA, FireWire
Conecta: CPU, RAM, Video Todos los otros dispositivos
Frecuencias: 66 - 1066 MHz Entre 10-33 MHz.
Transfer max: > 3 GB/seg. Entre 20-500 MB/seg por bus
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CPU
Distintos BUSES en la PCCPU Intel Core 2 Duo E7500Bus Frontal es de 1066MHz64 bits (Ancho de Bus)RAM es DDR3 a 800 MHz
2.1GB/s
3GB/sLos Anchos de Banda señalados son
una velocidad de transferencia TEORICA! Hay otros factores que
alteran esta velocidad
6.4GB/s
8.5GB/s
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Memoria Cache
El CPU trabaja con 2 tipos de elementos: las instrucciones y los datos. El CPU busca estos elementos en la RAM. Para reducir el tráfico de datos,
se crea la memoria Caché
El gráfico anterior nos muestra que hay un Conflicto de Velocidad entre el CPU y la memoria RAM. La velocidad del reloj del CPU no la puede
alcanzar la RAM.
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Memoria CacheLa memoria Caché es el remedio para los cuellos de botella ocasionados
por el GRAN tráfico de datos entre el CPU y la memoria RAM
Con memoria Caché
Sin memoria Caché
Para acelerar los accesos del CPU y aumentar el rendimiento del sistema se usa la memoria cache.
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Memoria Cache
•La Caché es muy pequeña.•Está incluida en el interior del microprocesador. •Esta se organiza en niveles. •Cuanto más cercana este al procesador es más rápida.•Al momento, existen cache de nivel 1, nivel 2 y nivel 3.
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FSB y puente Norte Con DMI
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Por sus siglas, “Direct Media Interface”, originalmente su funcion es interconectar el Puente Norte de una PC con el Puente Sur.
Actualmente, la nueva arquitectura de las tarjetas madres con los procesadores nuevos Intel Core (i3,i5,i7), elimina el Puente Norte, ya que ahora es parte del CPU, e interconecta el CPU directo al Puente Sur.
DMI
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En la nueva arquitectura, el CPU se comunica con la Memoria a través de un canal exclusivo, con el PCI-E a través de otro canal exclusivo, y utiliza el DMI para el resto de componentes
Anteriormente, los CPU C2D utilizaban el FSB primero, para luego pasar al MCH, que comunicaba con la RAM, el PCI-E, o el DMI
DIFERENCIA PRINCIPALFSB Y DMI
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La nueva familia de procesadores incluye los:
Core i3 – gama bajaCore i5 – gama media en desempeñoCore i7 – desempeño de gama alta
Rating de procesadores Intel: de 3 a 5 estrellasEn comparacion:los Celeron 1 estrellaLos Pentium 2 estrellas
NUEVOS PROCESADORES INTEL CORE
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Core i3Diseñados para alto rendimiento en la ejecución de videos de alta definición y tareas con gráficos 3D
Arquitectura diseñada para trabajar directo con DMITodos son doble núcleoTecnología Hyper-Threading habilitadaTiene TurboBoost deshabilitadoTienen GPU integrado (Unidad de Procesamiento Gráfico)
NUEVOS PROCESADORES INTEL CORE
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Core i5Alto rendimiento en videos y tareas 3D.
Arquitectura diseñada para trabajar directo con DMILa mayoría son de 4 núcleos para las PC escritorioTecnología Hyper-Threading deshabilitadaTiene TurboBoost habilitadoTienen GPU integrado (Unidad de Procesamiento Gráfico)
NUEVOS PROCESADORES INTEL CORE
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Core i7Familia de CPU’s Intel con mejor rendimiento
Arquitectura diseñada para trabajar directo con DMI (anterior generación utilizaba QPI)
La mayoría son de 4 núcleos para las PC escritorioTecnología Hyper-Threading habilitadaTiene TurboBoost habilitadoTienen GPU integrado (Unidad de Procesamiento Gráfico)
NUEVOS PROCESADORES INTEL CORE
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TURBO BOOST
Permite aumentar Dramáticamente la velocidad del Reloj del CPU, de acuerdo a la demanda.
Los incrementos se realizan en pasos de 133MHz
http://www.youtube.com/watch?v=J8DqJ5kcbn4
http://www.youtube.com/watch?v=N3H39LZBCVs&feature=channel
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TECNOLOGIA HYPER THREADING
Ejecuta múltiples Hilos (threads) de manera simultánea o paralela, para Programas Preparados,
todo dentro de un único CPU
Aumenta el rendimiento en un 30%
http://www.youtube.com/watch?v=kkrqyEpINSQ
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TECNOLOGIA DE VIRTUALIZACION VT-x
• Permite tener múltiples Sistemas Operativos corriendo de manera
simultánea con un CPU.
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TECNOLOGIA DE VIRTUALIZACION VT-d
Permite tener diferentes Programas corriendo con un solo CPU, pero con salidas de video distintas.
EJEMPLO: Equipo de Recepcion. se puede aplicar la presentación de Productos MICROSA en una pantalla, mientras que en la otra pantalla del escritorio se está trabajando con SigPyME y contactos telefónicos con Outlook
http://www.youtube.com/watch?v=EiqMR5Wx_r4
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QPI (QuickPath Interconnect)Sustituye al FSB (Bus Frontal), en la arquitectura
de los procesadores Core i7
En la segunda generacion de procesadores Core i7 (la actual), el QPI no se implementa y solamente se trabaja
con el DMI
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Nuevas Generaciones de Intel Core
Un Caché Nivel 3 mas grandeMejor rendimiento multimediaMejor edición de videosTecnología WiDi (Wireless Display)Utilizan la arquitectura de Chips Sandy BridgeLos de la primera generacion eran chips “Nehalem”