Computadors y Supercomputadors
-
Upload
alexia-sanchez -
Category
Documents
-
view
76 -
download
2
Transcript of Computadors y Supercomputadors
Unordinadorocomputadoraesunaparel
lquemanipuladadesseguintunallistadin
struccionstransformantunconjuntdeda
desdentrdadaaunconjuntdedadesdesort
ida.elssupercomputadorssoncomputad
oresambunnivelldeprocessamentmolt
superioralconvencionalperaquestmoti
usonmescaresdeconstruirhihdostipus
computadorsfemhistoriatipusdarquite
cturadecomputadorsarquitecturadeha
rvardarquitecturadevonneumanmetod
edevonneumannorganitzaciodelspcam
blarquitecturavonneumanncpualuunit
atcentraldeprocesregistrememoriasist
emesdentradaisortidaevoluciodelscom
ponentsmotherboardchipsetcpurefrig
eradorsidisipadorsramgraficadiscdurs
cvbncvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvb
Computadors i Supercomputadors
L’arquitectura de Von Neumann
Per Kevin Cala Sánchez
Tutor: Pere Clèries
IES CASTELLBISBAL Castellbisbal
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 2
Taula de Continguts
Taula de Continguts ....................................................................................................................... 2
1. Introducció ............................................................................................................................ 4
2. Ordinadors i Computadors.. Fem història ............................................................................. 5
2.1. Primera Generació de Computadors ............................................................................. 6
2.2. Segona Generació de Computadors .............................................................................. 6
2.3. Tercera Generació de Computadors .............................................................................. 6
2.4. Quarta Generació de Computadors .............................................................................. 7
3. Arquitectura de computadors ................................................................................................ 8
4. Arquitectura de Harvard ........................................................................................................ 8
5. Arquitectura de Von Neumann .............................................................................................. 9
5.1. Computador en base Von Neumann .............................................................................. 9
5.2. Organització dels ordinadors amb l'arquitectura Von Neumann ...................................... 10
5.3.1. Unitat Central de Processament (CPU) ................................................................... 11
5.3.2. Unitat Aritmètic -Lògica ......................................................................................... 11
5.3.3. Unitat de Control ..................................................................................................... 12
5.3.4. Registre ................................................................................................................... 12
5.3.5. La memòria .............................................................................................................. 13
5.3.6. Components d’entrada i Sortida .............................................................................. 14
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 3
6. Evolució dels components informàtics ................................................................................ 15
6.1. MotherBoard o Placa Base .......................................................................................... 15
6.2. Chipset de Control ....................................................................................................... 16
6.2.1. NorthBridge ......................................................................................................... 16
6.2.2. SouthBrigde ......................................................................................................... 17
6.3. Dissipadors de Temperatura ........................................................................................ 18
6.4. RAM (Random Access Memory) .................................................................................. 19
6.5. Adaptador Gràfic ......................................................................................................... 21
SUPERCOMPUTACIÓ .................................................................................................................... 24
7. Supercomputació ................................................................................................................ 25
8. Mare Nostrum ....................................................................................................................... 26
9. Comparativa dels SuperComputadors i Computadors de casa ........................................... 31
10. Glossari de paraules tècniques ............................................................................................ 33
11. Conclusió ......................................................................................................................... 34
12. Bibliografia ...................................................................................................................... 35
13. Annex d’imatges.......................................................................................................36
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 4
1. Introducció
Aquest treball ha sigut realitzat per Kevin Cala Sánchez, jo. Les meves motivacions a
l'hora de realitzar aquest treball han sigut molt senzilles, m'agrada la informàtica i vull
estudiar-la quan acabi el curs lectiu. Els objectius d'aquesta recerca eren ampliar els
meus coneixements i els del lector, per aquest motiu, he intentat explicar-ho tot amb
claredat, sense dir cap terme molt tècnic, i, si no ha sigut el cas, explicar-ho per que una
persona que no sap res del que es parla, ho pugui comprendre.
Les fonts han sigut clares, un munt de pagines d’Internet, contrastades amb dades
físiques, com professors o amics que coneixien de la matèria. M'he basat en el llibre "El
PC: Hardware y componentes (edición 2008) de Juan E. Herrerías Rey amb l'ajut del
meu tutor Pere Cléries.
Al treball trobarem l'explicació teòrica de la pregunta, Que és un ordinador i com es per
dins? Podem trobar aspectes coneguts com els discs durs o el processador, però també
altres punts, com el registre o el chipset, per explicar-los ens em basat en la teoria més
elemental dels computadors, ja que si més no, gran part del treball són de coneixement
cultural, hi ha parts, que la gent no coneix, o no vol conèixer per la seva complicació.
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 5
2. Ordinadors i Computadors.. Fem història Un ordinador o computadora és un aparell que manipula dades seguint una llista
d'instruccions, transformant un conjunt de dades d’entrada a un conjunt de dades de
sortida.
Un dels primers dispositius mecànics per comptar va ser l'àbac, la història del qual es
remunta a les antigues civilitzacions grega i romana. Aquest dispositiu és molt senzill,
consta de comptes enfilats en barnilles que al seu torn estan muntades en un marc
rectangular. En desplaçar els comptes sobre barnilles, les seves posicions representen
valors emmagatzemats, i és mitjançant les esmentades posicions que aquest representa i
emmagatzema dades. A aquest dispositiu no se li pot anomenar computador per mancar
de l'element fonamental anomenat programa.
Un altre dels invents mecànics va ser la Pascalina inventada per Blaise Pascal (1623 -
1662) de França i la de Gottfried Wilhelm von Leibniz (1646 -1716) d'Alemanya. Amb
aquestes màquines, les dades es representaven mitjançant les posicions dels
engranatges, i les dades s'introduïen manualment establint les esmentades posicions
finals de les rodes, de manera similar a com llegim els números al comptaquilòmetres
d'un automòbil.
Els primers aparells que més s'assemblen als ordinadors actuals són de meitat del segle
XX (durant el període de la segona guerra mundial, de 1940 a 1945) ,tot i que el
concepte de computador ja existia, ja que altres instruments servien per al mateix us que
l'ordinador com l'àbac, va ser el principi d'una era automàtica on la maquina feia gran o
tota la part de càlcul i la persona, simplement, dirigia aquests càlculs.
El 1947 es va construir a la Universitat de Pennsylvania l'ENIAC (Electronic Numerical
Integrator And Calculator) que va ser la primera computadora electrònica, Aquesta
màquina ocupava tot un soterrani de la Universitat, consumia 200 KW d'energia
elèctrica i requeria tot un sistema d'aire condicionat, però tenia la capacitat de realitzar
cinc mil operacions aritmètiques en un segon.
El projecte, afavorit pel departament de Defensa dels Estats Units, va culminar dos anys
després, quan es va integrar a aquest equip l'enginyer i matemàtic hongarès John von
Neumann (1903 -1957). Les idees de von Neumann van resultar tan fonamentals per al
seu desenvolupament posterior, que és considerat el pare de les computadores.
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 6
L'EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) va ser dissenyada per
aquest nou equip. Tenia aproximadament quatre mil bulbs i usava un tipus de memòria
basada en tubs plens de mercuri per on circulaven senyals elèctrics subjectes a retards.
2.1. Primera Generació de Computadors
En aquesta generació n'hi havia una gran desconeixement de les capacitats de les
computadores. Es coneix com la primera generació que ocupa la dècada de 1950.
Aquestes màquines tenien les següents característiques:
- Aquestes màquines estaven construïdes per mitjà de tubs de buit.
- Eren programades en llenguatge de màquina.
El 1951 apareix l'UNIVAC (UNIVersAl Computer), va ser la primera computadora
comercial, que disposava de mil paraules de memòria central i podien llegir cintes
magnètiques, es va utilitzar per processar el cens de 1950 als Estats Units. Aquests
inicialment ocupaven grans espais, com un soterrani d’un edifici, o una habitació molt
gran
2.2. Segona Generació de Computadors
A prop de la dècada de 1960, les computadores continuaven evolucionant, es reduïa la
seva mida i creixia la seva capacitat de processament. També en aquesta època es va
començar a definir la forma de comunicar-se amb les computadores, que rebia el nom
de programació de sistemes.
Les característiques de la segona generació són les següents:
- Estan construïdes amb circuits de transistors.
- Es programen en nous llenguatges anomenats llenguatges d'alt nivell.
Cada nova computadora, reduïa l’espai requerit per poder instal·lar-hi una computadora,
tot i així, encara ocupaven grans espais dels edificis on s’instal·laven.
2.3. Tercera Generació de Computadors
Amb els progressos de l'electrònica i els avenços de comunicació amb les computadores
en la dècada dels 1960, sorgeix la tercera generació de les computadores. Les
característiques d'aquesta generació van ser les següents:
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 7
- La seva fabricació electrònica aquesta basada en circuits integrats.
- El seu maneig és per mitjà dels llenguatges de control dels sistemes operatius.
La tercera generació de computadors, reduïa l’espai a mides inimaginables en aquell
temps. Durant les dues primeres generacions, els computadors eren grans màquines que
ocupaven centeners de metres quadrats, a la tercera, i més endavant a la quarta, els
computadors van reduir la seva mida de forma considerable, arribant inclús a ocupar
menys de varis metres quadrats.
2.4. Quarta Generació de Computadors
Aquí apareixen els microprocessadors que és un gran avenç de la microelectrònica, són
circuits integrats d'alta densitat i amb una velocitat impressionant. Les
microcomputadores amb base en aquests circuits són extremadament petites i barates,
per la qual cosa el seu ús s'estén al mercat industrial. Aquí neixen les computadores
personals que han adquirit proporcions enormes i que han influït en la societat en
general sobre l'anomenada "revolució informàtica".
El 1981 es van vendre 80,000 computadores personals, al següent en va pujar
1,400,000. Entre 1984 i 1987 es van vendre al voltant de 60 milions de computadores
personals, per la qual cosa no queda dubte que el seu impacte i penetració han estat
enormes.
El futur previsible de la computació és molt interessant, i es pot esperar que aquesta
ciència continuï sent objecte d'atenció prioritària de governs i de la societat en conjunt.
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 8
3. Arquitectura de computadors
L'arquitectura de computadors es el disseny conceptual i l'estructura de les operacions
fonamentals d'un sistema de computador. Això vol dir que es un model i una descripció
de la organització i disseny de les parts d'una computadora, amb especial interès a la
forma de treball de la unitat central de procés (Central Processing Unit, també
anomenada CPU). També però, se la sol definir d'una altra forma, com la forma de
seleccionar i interconnectar els components de la computadora segons els requeriments
de la seva funcionalitat, el seu rendiment i per el seu baix cost.
Dins de la informàtica, hi han dues arquitectures conegudes de les quals explicarem
ambdues, donant a conèixer la segona, ja que es la que s’utilitza actualment per a la
gran majoria de les computadores.
Arquitectura de Harvard
Arquitectura de Von Neumann
4. Arquitectura de Harvard
El terme Arquitectura Harvard fa referència a les arquitectures de computadores que
utilitzen dispositius d'emmagatzematge físicament separats per a les instruccions i per a
les dades (a diferència de l’arquitectura de Von Neumann). El terme, Arquitectura de
Harvard prové de la computadora Harvard Mark I, que emmagatzemava les
instruccions en cintes perforades i les dades en interruptors. Aquests ordinadors tenien
un espai d’emmagatzematge de dades contingut dins la unitat de procés de dades i no
tenien accés a les instruccions com a dades.
En l’arquitectura de Harvard no cal que ambdues memòries comparteixin
característiques. En particular l’amplada del bus, la latència, tecnologia i estructura
podien ser diferents. En alguns sistemes Harvard, les instruccions s’emmagatzemen en
memòries de només lectura, i les dades a memòries de escriptura La memòria
d’instruccions sovint es més gran que la memòria d’escriptura
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 9
5. Arquitectura de Von Neumann
L'arquitectura de Von Neumann, a diferència de l'arquitectura de Harvard, és la família
d'arquitectures de computadors que empren el mateix dispositiu de emmagatzemament
per a les instruccions i la informació.
La gran part dels computadors actuals son basats en aquesta arquitectura, això però
s'han inclòs diferents dispositius externs com el ratolí. Com que la gran part dels
computadors moderns segueixen aquest sistema, ens centrarem en l'explicació
exhaustiva d'aquest mètode.
5.1. Computador en base Von Neumann
Un computador en base Von Neumann és un dispositiu electrònic compost bàsicament
d'un processador, memòria i dispositius d'entrada/sortida (I/O) (In/Out). La
característica principal de la computadora, respecte a altres dispositius similars, com
una calculadora no programable, és que amb ell es poden realitzar tasques molt
diverses, carregant diferents programes en la memòria perquè els executi el processador.
Sempre es busca optimitzar els processos, guanyar temps, fer-ho més fàcil d'usar i
simplificar les tasques rutinàries.
Els dispositius d'entrada/sortida (també anomenats perifèrics, però veurem que aquesta
nomenclatura no es del tot correcte) serveixen per intercanviar informació amb
l'exterior. Una computadora normalment utilitza un programa informàtic especial
denominat sistema operatiu dissenyat, construït i provat per gestionar els recursos de la
computadora: memòria, dispositius d'E/S, dispositius d'emmagatzematge, etc,...
La separació entre la CPU i la memòria porta a l'embús del computador, a lo que es
coneix tècnicament com a Von Neumann bottleneck, per això el rendiment del
processador ve determinat per la tarifa de transferència de dades entre la CPU i la
memòria, la tarifa de transferència de dades és la velocitat en que el processador i la
memòria comparteixen informació.. Es a dir, si tens el processador més nou del mercat
però per contra tens molt poca memòria se’t crea l’embús del processador. Es important
tenir un processador i una memòria ajustades entre elles mateixes. En la gran majoria de
les computadores modernes, que qualsevol pot aconseguir i ficar a casa seva, el
rendiment del o dels processadors és molt més petit que la tarifa de transferència.
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 10
Aquest aspecte limita seriosament la velocitat de treball de la CPU quan aquesta es
requereix per realitzar un procés mínim amb una gran quantitat d’informació. Aquest
problema és solucionat en part per la caché entre la CPU i la memòria principal.
5.2. Organització dels ordinadors amb l'arquitectura Von Neumann
Els ordinadors amb l’arquitectura Von Neumann consten de quatre parts, una d’elles pot
ser dividida en tres parts més, en total tenim sis parts, més endavant explicarem
cadascuna d’elles.
- CPU
o La unitat ALU.
o La unitat de control
o Registre
- La memòria
- Controladora d’entrada/sortida
El bus de dades es la part que proporciona un mitjà de transport de les dades entre les
diferents parts. Això però no forma part d’aquest esquema realment.
Un ordinador amb aquesta arquitectura realitza els següents passos, un darrere l’altre
per executar un programa:
1. Obté la següent instrucció des de la memòria en la direcció indicada pel
comptador de programa i la guarda en el registre d’instrucció.
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 11
2. Augmenta el comptador de programa en la longitud de la instrucció per apuntar
la següent.
3. Descodifica la instrucció enviada des de la memòria mitjançant la unitat de
control.
Aquesta s’encarrega de coordinar la resta de components de l’ordinador per
realitzar una funció determinada, en aquest cas iniciar l’ordinador.
4. S’executa la instrucció. Aquesta instrucció pot canviar el valor del comptador
del programa abans esmentat.
5. Torna al pas 1 i repeteix tots els passos fins la desconnexió del sistema.
5.3.1. Unitat Central de Processament (CPU)
La unitat central de Processament o CPU (per l’acrònim en anglès de “central
processing unit”), o simplement processador o microprocessador, és el component del
computador i altres dispositius programables, que interpreta les instruccions
contingudes en els programes i processa les dades. Els CPU proporcionen la
característica fonamental de la computadora general, la programabilitat, i són un dels
components necessaris trobats a les computadores de qualsevol temps, junt a
l’emmagatzemament primari i els dispositius d’entrada i sortida.
Es coneix com a microprocessador la CPU manufacturada amb circuits integrats. Des de
mitjans els anys 1970, els microprocessadors d’un sol xip han reemplaçat gairebé
totalment tots els tipus de CPU, i avui en dia, el terme CPU es aplicat a tots els
microprocessadors.
5.3.2. Unitat Aritmètic -Lògica
En computació, la unitat aritmètic –Lògica, també coneguda com ALU (sigles en anglès
de “Arithmetic Logic Unit”), és un circuit digital que calcula per una banda, operacions
aritmètiques, com suma, resta i multiplicacions, i per un altre banda, operacions
lògiques. Una ALU ha de processar números utilitzant el mateix format que la resta del
circuit digital. Per als processadors moderns, aquest format gairebé sempre és la
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 12
representació del número binari. En molts dissenys també pren o genera com entrades o
sortides un conjunt de codis de condició des de o cap a un registre d’estat. Aquests codis
són emprats per indicar casos overflow d’informació. L’ overflow d’informació és la
saturació o el “desbordament” del sistema.
5.3.3. Unitat de Control
La unitat de control (UC del anglès “Unit Control”) té com a funció buscar les
instruccions de la memòria principal, interpretar les instruccions i executar-les, emprant
la unitat de procés.
Existeixen dos tipus d’unitats de control, les cablades i les microprogramades. Les
primeres són utilitzades generalment en màquines senzilles. Les segones, les unitats de
control microprogramades són pròpies de màquines més complexes, la
microprogramació de la unitat de control es troba emmagatzemada en una
micromemòria, a la qual s’estableix un sistema seqüencial, amb la qual, s’accedeix de
manera també seqüencial per a posteriorment anar executant cada una de les
microinstruccions.
5.3.4. Registre
Un registre és una memòria d’alta velocitat i poca capacitat integrada al
microprocessador, que permet guardar transitòriament i accedir a valors molt utilitzats.
Els registres estan a la cima de la jerarquia de memòria, i són la manera més ràpida que
té el sistema d’emmagatzemar dades. Quan diem que un microprocessador és “de 32
bits”, normalment, ens referim a que cada registre pot emmagatzemar aquesta quantitat
de memòria. S’ha posat el terme “normalment” ja que a vegades trobem processadors
amb altres sistemes de bits.
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 13
5.3.5. La memòria
En l’informàtica, la memòria és refereix als components d’una computadora, dispositiu i
mitjans d’emmagatzemament que retenen dades informàtiques durant algun interval de
temps. Les memòries d’una computadora proporcionen unes de les principals funcions
de la computació moderna, aquesta és la retenció o emmagatzemament de dades. És un
dels components fonamentals de totes les computadores modernes que, acoblats a la
unitat central de procés (CPU), implementa el fonamental model de Von Neumann.
En l’actualitat, memòria sol referir-se a una forma d’emmagatzemament d’estat sòlid,
no virtual, conegut com a memòria RAM (memòria d’accés aleatori, acrònim de
l’anglès "random access memory”. La memòria principal és el dispositiu de l’ordinador
on s’acumulen la informació que s’estan emprant en el instant actual, aquests son els
famosos “2048MB” o “2GB” que tant apareixen en els anuncis d’ordinadors.
Les principals diferències entre la memòria RAM i els altres sistemes
d’emmagatzemament de dades com els discs durs són que la memòria RAM es
infinitament més ràpida i que el seu contingut s’elimina permanentment quan s’atura el
programa. L’altre diferència important entre la memòria RAM i els altres sistemes
d’emmagatzemament és la seva capacitat, en els computadors normals la memòria
RAM sol estar entorn al 1 o 4GB mentrestant els discs durs tenen una capacitat de fins
500 vegades més.
La memòria RAM és un element imprescindible dels computadors, fins al punt de que
aquest no podria iniciar-se sense ella, mentrestant que si podria iniciar-se sense discs
durs. A més, el tipus i la capacitat de la memòria són dos factors que poden tindre gran
importància al rendiment, incloent l’estabilitat, de tot el sistema.
Evidentment, per que la memòria funcioni necessitem a la vegada un controlador de
memòria, aquest sistema és imprescindible a l’esquema de funcionament de la memòria:
un dispositiu electrònic s’encarrega de gestionar les peticions de dades de la memòria
realitzades per el microprocessador i altres elements del computador autoritzats per
aquest procés (dispositius com el DMA, Direct Memory Access, accés directe a la
memòria).
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 14
5.3.6. Components d’entrada i Sortida
Anomenem components d’entrada o sortida als aparells o dispositius auxiliars i
independents connectats a la unitat central de processament d’una computadora.
Aquests components també reben el nom de perifèrics.
Es consideren perifèrics tant a les unitats o dispositius a través dels quals la
computadora es comunica amb el món exterior, com els sistemes que emmagatzemen o
arxiven la informació, servint de memòria auxiliar la memòria principal. En definitiva,
son components d’entrada i/o sortida tots aquells components que no siguin CPU o
memòria, tals que discs durs, targetes de video, targetes de so. Alguns d’aquests
components són imprescindibles, com la placa base, altres són menys importants, com
les targetes de video o de so.
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 15
6. Evolució dels components informàtics
Actualment, un ordinador es el conjunt de diversos elements que units funcionen com a
un de sol, realitzen tasques i programes en conjunt. Molts d’aquests sistemes poden no
ser inclosos, però d’altres són necessaris per el funcionament:
6.1. MotherBoard o Placa Base
La placa base, placa mare, targeta mare o MotherBoard és una targeta de circuit imprès
on es connecten les altres parts de la computadora. Té instal·lats una sèrie de circuits
integrats, entre els quals es troba el chipset, que serveix com centre de connexió entre el
processador, la memòria RAM, la targeta gràfica, els discs durs i altres components
La placa base, a més, inclou un programa anomenat BIOS (acronim de l’anglès Basic
Input-Output System), que li permet realitzar proves bàsiques, com proves dels
dispositius, vídeo, control del teclat, reconeixement de dispositius i càrrega del sistema
operatiu.
Una placa base està formada per silici, un material
sintètic a la qual s’adhereixen circuits elèctrics, alguns
dels quals com per exemple:
- Un o diversos connectors d’alimentació
- Un socket de CPU, per insertar la CPU.
- Ranures de memòria RAM
- Chipset de control, una sèrie de circuits
electrònics que gestionen les transferències, sistema imprescindible, tant, que
hem dedicat un apartat.
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 16
6.2. Chipset de Control
El “Chipset” és el conjunt (set significa conjunt en anglès) de chips que s’encarreguen
de controlar gran quantitat de les funcions de la computadora. La forma en que
interacciona el microprocessador amb la memòria caché , o el control dels ports de
connexió interns i externs, com els AGP, PCI, PCI-E, USB, etc,...
Antigament, a l’ inici de la computació,
aquestes funcions eren relativament
senzilles de realitzar, per lo qual, el chipset
era l’últim element amb el qual els
compradors comptaven per decidir entre
dues plaques base.
El conjunt de chips que formen el chipset ha
consistit normalment en dos chips,
denominats northbridge i southbrigde, anomenats així per la seva localització al
diagrama de blocs del chipset, que coincideix amb la seva localització física.
6.2.1. NorthBridge
El NorthBridge inclou normalment són claus pel rendiment del computador. (a la dreta
podem veure un NB protegit per un dissipador) Les funcions que té són:
- Suport per a una determinada família de microprocessadors: Per exemple un
chipset fabricat per un Pentium II funcionés amb un Pentium IV, ja que els
dissenys dels processadors són diferents i a més ofereixen una sèrie de
velocitats de bus.
- Controlador de memòria: Amb suport d’un o varis tipus de memòria (que
més endavant explicarem).
- Suport de sistemes de consum energètic: Per exemple, calibrar la tensió que
es subministra al microprocessador o a la memòria, reduir el consum si no
s’està emprant.
- Controladora gràfica integrada: Només integrada a alguns northbridge per a
PC d’oficina, donada la seva poca velocitat gràfica
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 17
El northbridge és un chip que s’escalfa molt, per aquest motiu normalment el trobem
sota un dissipador de temperatura i, fins i tot,
podem trobar ventiladors per refrigerar-lo
dràsticament.
6.2.2. SouthBrigde
El SouthBrigde s’encarrega de quasi tota la
resta. Actualment, ofereix, entre altres, les
següents funcions: (a la dreta, veiem un SB)
- Suport per a bus d’expansió: Com les PCI, PCI-E o els prehistòrics ISA.
- Controladores per a dispositius: Almenys un IDE/ATA a més de SATA
(perifèrics), red Ethernet i so.
- Control de connexions externs per a perifèrics: Com ports USB, FireWire.
- Controladors basics: Com DMA, sistema de teclat i ratolí, abans controlat
per chips independents.
El SouthBrigde no para de créixer ja que aquest incorpora en ell mateix, chips que abans
eren independents.
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 18
6.3. Dissipadors de Temperatura
La dissipació és l’acció que fem quan intentem reduir la temperatura d’un component o
de l’ordinador, podem trobar dos tipus de refrigeració, passiva i activa.
Els sistemes de dissipació de temperatura passius es basen en el moviment de l’aire
natural, per aquest sistema emprem els dissipadors, elements de material altament
conductor de calor (alumini o coure) amb moltes “aletes” que els hi atorguen més
superfície de dissipació de temperatura. Es localitzen en molts “punts de temperatura”,
com el chipset, alguns mòduls de memòria i sobretot als microprocessadors, on es
col·loquen uns dissipadors.
Per poder eliminar la capa d’aire que hi ha
entre el component i el dissipador, es posa una
pasta anomenada silicona tèrmica (thermal
grease o thermal coumpound en anglès).
Existeixen models de dissipadors de grans
dimensions per substituir els conjunts de petits dissipadors i sorollosos ventiladors que
empren molts chips gràfics.
Altres models de refrigeració passiva són els anomenats heatpipe, tubs buits quasi
sempre de coure amb un fluid refrigerant. (per veure més imatges de dissipadors, podeu
mirar a l’annex)
Finalment tenim els elements actius, els més coneguts són els ventiladors, que els
podem trobar en qualsevol component amb un treball constant. A més trobem
ventiladors per fer moure l’aire.
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 19
6.4. RAM (Random Access Memory)
Si voleu conèixer que és la memòria RAM, podeu anar a la pàgina 10, on s’explica que
és.
A més del tipus de memòria utilitzat (SDRAM, DDR, etc.) existeixen una sèrie de dades
tècniques que diferencien les memòries que poden ser del mateix tipus, paràmetres que
les classifiquen com millors o pitjors, més o menys ràpides. Els paràmetres que
coneixem i explicarem són:
- La Velocitat d’Accés (ns) és el temps mínim per realitzar un cicle d’accés a
la memòria. Aquesta velocitat es mesura en unitats de nanosegons (ns).
Quant menys temps es necessiti per completar un cicle, més rapida serà la
memòria.
- La Velocitat de Rellotge (MHz) és la velocitat en cicles per segon
(mesurades en Hz) en que una memòria realitza operacions bàsiques
- Latència i CAS són mesures d’espera entre una acció i una altre. De totes les
latències que podem definir, la més important per a una memòria RAM és la
latència CAS (Column Access Strobe latency) per ser un tems de retard
inevitable en tot accés a la memòria, mentre que la resta de latències es
produiran només en alguns casos.
- L'Ample de Banda senzillament és la màxima quantitat de memòria que
teòricament podria traslladar-se per segon expressada en MB/s. La regla d’or
és “Contra més MB/s, millor”
- Dual Channel és l’aprofitament doble de la velocitat de rellotge, per
exemple, la memòria DDR2-667 opera amb un bus de 333 MHz i dual
channel, això vol dir que aprofita dues vegades el mateix bus, donant una
equivalència de 667 MHz, amb un bus de 64bis (8bytes) amb el qual podrà
transportar fins els 5333MBytes/s. Algunes motherboard permeten utilitzar
dues targetes RAM en Dual Channel. D’això podem extreure que si tenim
dues targetes de doble aprofitament, tindrem xifres molt més altes de
transmissió de dades.
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 20
- El voltatge no pot escollir-se amb llibertat, ja que depèn del tipus de
memòria instal·lada a l’ordinador. Un voltatge superior porta un major
consum i temperatura del component, però a vegades millora l’estabilitat,
sobretot quan es realitza overclocking
De memòria RAM existeixen de molts tipus. Alguns dels tipus que nombrarem són ram
desfasades, però són importants per veure l’evolució
- SRAM (RAM estàtica) s’utilitza generalment com a memòria cache
- FPM (Fast Page Mode)
- EDO (Extended Data Out)
- BEDO (Burst Extended Data Out), no va triumfar.
- SDRAM (Synchronous Dinamic Random Acces Memory)
- DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM)
- RDRAM (Rambus Dinamic RAM)
- DDR2 SDRAM (Double Data Rate 2 SDRAM)
- DDR3 SDRAM (Double Data Rate 3 SDRAM)
Altres alternatives de futur:
- MRAM (RAM Magnetoresistiva)
- PRAM (RAM de canvi de fase)
- Z-RAM (RAM sense condensadors)
Moltes de les anteriors són millores de les primeres, per exemple, EDO-BEDO, o
SDRAM-DDRSDRAM-DDR2SDRAM-DDR3SDRAM.
Cada tipus de memòria sol tenir un tipus de mòdul associat un tipus de mòdul doncs
varien molt. Per evitar confusions els mòduls de memòria i les ranures on s’inserten els
mòduls són diferents per a cada tipus de memòria. (Si voleu veure les imatges de cada
gràfica, podeu veure l’annex)
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 21
6.5. Adaptador Gràfic
L’adaptador Gràfic és l’encarregat d’interpretar les dades que li arriben des de el
processador i expressar-les en forma de d’un rectangle de mida determinada (el
monitor) compost per punts individuals de diferents colors anomenats pixels.
L’adaptador gràfic por ser integrat al computador en tres formes:
- Integrats al chipset; Cada vegada més freqüents, són dirigits per un mercat de
computadors d’oficina, portàtils i ordinadors de dimensions molt reduïdes.
Qualsevol ordinador que no tingui un rendiment molt elevat en tres
dimensions (3D). Aquest sistema és emprat en la gran majoria dels
ordinadors del mercat.
- Integrats a la placa base: Però no al chipset de la placa base, sinó com un
chip independent. El rendiment es molt altern, però no s’integren chips
gràfics molt impressionants. És una alternativa en el camp dels servidors, ja
que no necessiten d’una capacitat gràfica molt important.
- Targetes d’expansió: Normalment només una, la targeta gràfica, antigament
s’utilitzava més d’una per poder tindre més d’un monitor. La targeta es
connecta mitjançant una ranura de la placa base, quasi sempre d’alta
velocitat (PCI-Express x16, abans AGP). No es el més emprat per als
computadors. Això si, si es necessita un potencial gràfic molt gran, aquest es
el millor mètode de realització, ja que es pot connectar fins a 4 gràfiques
augmentant la potencia de gràfics. El nombre màxim de gràfiques
connectades a l’ordinador, depèn completament de la placa base, ja que si
aquesta no ho accepta, no podem connectar dues.
La resolució de pantalla és el nombre de punts, pixels, que forma la imatge que es
representada al monitor. Això vol dir que una resolució de 1280x1024 pixels vol dir que
les imatges es representaran al monitor amb una matriu màxima de 1280 punts per 1024
punts. A major resolució de pantalla, més detall hi haurà al monitor.
Determinats objectes son representats sempre amb un nombre fix de pixels, de manera
que si emprem una resolució molt elevada, aquests objectes es tornaran molt petits. Els
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 22
sistemes operatius actuals tenen aquest problema, qui sap si els sistemes del futur ho
repararan.
Cada resolució té una determinada relació d’aspecte (aspect ratio), la relació entre la
grandària horitzontal i la grandària vertical. Clàssicament s’utilitzava les relacions
d’aspecte 4:3 (1024/768 = 1’33 = 4:3) i 5:4 (1280/1024 = 1’25 = 5:4), però actualment
s’utilitzen les resolucions panoràmiques com les relacions 16:10 (1400/900).
La memòria de vídeo és la memòria dedicada exclusivament al ús de la targeta gràfica,
on s’emmagatzema la informació dels càlculs del chip gràfic. Funciona quasi igual que
la memòria RAM normal.
Les gràfiques han millorat molt en els últims anys, a la següent llista nombrarem els
primers avenços de la millora de l’adaptador gràfic.
- Mode Text
- CGA (Color Graphics Adapter) Resolucio de fins320x200 en 4 colors
- MDA (Monochrome Display Adapter) Res. de fins 80x25 en 1 color
- Hercules. Resolució de fins 720x348 en 1 color
- EGA (Enhanced Graphics Adapter) Res. de fins 640x350 a 16 colors
- VGA (Video Graphics Array) Res estandar 640x480 a 16 colors
o SVGA (Super VGA) 800x600 a 16 colors
o 8514. 1024x768 a 256 colors
o XGA (eXtended Graphics Array) 1024x768 a 256 colors
Junt amb les gràfiques amb les gràfiques hi ha una evolució en el pas de l’adaptador al
monitor. Aquí entren els connectors externs, coneixem 6, dels quals s’utilitzen 4. (per
veure imatges sobre els connectors, veure anex)
- D-Sub mini de 9 pins. D’us fins EGA
- D-Sub mini de 15 pins. D’us convencional en VGA
- DVI (Digital Visual Interface). Hi ha tres tipus, segons el nombre de pins:
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 23
o DVI-D (DVI-Digital) : de 18 a 24 pins, només monitors LCD.
o DVI-A (DVI-Analogic): de 22 a 28 pins, monitors LCD i CRT.
o DVI-I (DVI-Analogica I digital) 16 pins, només monitors CRT.
- HDMI (Hight-Definition Multimedia Interface)
- Sortida de TV (S-Video mini DIN)
Si el que volem és aconseguir un rendiment superior, o tindre millors gràfics amb un
cost inferior, es pot utilitzar la tecnologia doble gràfica, la tecnologia SLI (Scalable list
interface) si tenim nVidia i CrossFire si tenim gràfiques ATI.
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 24
SUPERCOMPUTACIÓ
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 25
7. Supercomputació
Els SuperComputadors son aquells ordinadors amb capacitats de càlcul molt superiors
a les normals, segons l'època.
Les supercomputadores van ser introduïdes a la dècada dels seixanta i van ser
dissenyades principalment per Seymour Cray a la companyia Control Data
Corporation, la qual va dominar el mercat durant aquella època, fins que aquest va
deixar la CDC per formar la seva pròpia empresa, Cray Reserach, amb aquesta va
continuar dominant el mercat amb els seus nous dissenys.
El terme està a constant canvi. Les supercomputadores d'avui tendeixen a convertir-se a
les computadores ordinàries del demà. Les primeres màquines de CDC van ser
simplement processadors escalars molt ràpids, i molts dels nous competidors van
desenvolupar els seus propis processadors escalars a un baix preu per poder penetrar al
mercat.
En l'última part dels anys vuitanta i principis dels noranta, l'atenció va canviar de
processadors vectorials a sistemes de processadors massivament paral·lels amb milers
de CPU «ordinaris». En l'actualitat, dissenys paral·lels estan basats en
microprocessadors de classe servidor que estan disponibles actualment (2010).
Exemples de tals processadors són PowerPC, Opteron o Xeon, i la majoria dels
superordinadors moderns són avui en dia clústers de computadors altament afinades
usant processadors comuns combinats amb interconnexions especials. Fins ara l'ús i
generació de les mateixes s'ha limitat a organismes militars, governamentals, acadèmics
o empresarials.
Aquestes s'usen per a tasques de càlculs intensius, tals com problemes que involucren
física quàntica, predicció del clima, investigació de canvi climàtic, modelatge de
molècules, simulacions físiques tal com a la simulació d'avions o automòbils en el vent
(també conegut com Computational Fluid Dinamics), simulació de la detonació d'armes
nuclears i investigació en la fusió nuclear.
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 26
8. Mare Nostrum
El Mare Nostrum és el nom que rep el supercomputador més potent d'Espanya i un dels
més potents a Europa, segons la llista TOP500 de Supercomputació. És va posar en
marxa el 12 d'abril de 2005, i va assolir el cinquè lloc el novembre d'aquell mateix any.
Va ser creat per l'empresa IBM, des de llavors s'utilitza en la investigació del genoma
humà, l'estructura de les proteïnes, el disseny de nous medicaments, entre d'altres.
El seu ús està disponible per a la comunitat científica nacional i internacional.
Mare Nostrum (mare significa mar)és el nom que els romans empraven per anomenar al
mar Mediterrani. Va ser escollit utilitzant la metàfora de el "mar" de dades.
El supercomputador Mare Nostrum utilitza nodes BladeCenter JS21 amb processadors
duals IBM Power PC 970 2300 MHz (9.2 GFlops) de 64 bits a una velocitat de rellotge
de 2'2GH(una velocitat de processament que podem trobar a un ordinador de casa
nostra). El supercomputador compta amb una capacitat de càlcul de 62'63 TeraFlops
amb puntes de 94'208 TeraFlops. A la vegada, el supercomputador, té 20 TeraBytes de
memòria central i 400 TeraBytes de disc dur.
Amb tants nodes, necessitem un sistema que pugui fer que els processadors treballin
junts al mateix ritme, aquí entra la xarxa Myrinet, una xarxa de computadors de molt
baixa latència.
L'ordinador està físicament instal·lat en l'interior d'una antiga capella, sense ús religiós,
que va ser construïda a començaments del segle XX al campus de la universitat. És
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 27
troba en un cub de vidre de 9x18x5 metres construït amb més de 19 tones de vidre i 26
tones de ferro. El supercomputador ocupa una instal·lació de 180m2 i té una massa de
40.000 kilograms.
Inicialment, el Mare Nostrum va ser engegat el 2005 amb 2406 nodes de computació
JS20. Disposava de 9 TeraBytes de memòria RAM i 140 TeraBytes de disc dur. L'any
següent a la seva encesa, el supercomputador va ser ampliat, duplicant la seva capacitat
de càlcul nominal original. Els 4812 processadors van ser reemplaçats per altres 10240
nodes JS21. El novembre de 2006, es van augmentar a la vegada la capacitat de la
memòria i del disc dur, arribant fins als 20480 GB de memòria ram i 280 TeraBytes de
disc dur.
(Cal recordar, que un node JS20 té dos processadors, per tant, quan diem 2406 nodes,
parlem de 4812 processadors, el mateix succeeix amb els 10240 processador JS21, però
com són de quatre processadors, hi ha un total de 2560 nodes.)
Actualment s'està planificant una altra ampliació, marcada dins el projecte Mare
Incognito, firmat entre BSC (Barcelona Super Computing Center) i IBM. A canvi de la
compra de la nova màquina, IBM finançaria diversos projectes d'investigació del BSC
per millorar l'actual arquitectura del processador Cell perquè siguin aplicables en
computació d'altres prestacions.
El supercomputador Mare Nostrum són
44 racks i ocupa un espai de 120m2. A
la imatge anterior, podem veure la
distribució dels racks:
- El supercomputador Mare
Nostrum té 31 racks
dedicats a calcular, aquests racks tenen un total de 10240 processadors
Power PC 970 amb una freqüència de 2’3 GigaHertz i tenen un total de
20TeraBytes de Memòria RAM. Cada rack està format per 6 Blade Center.
Cada rack té un total de 336 processadors i 672
Gigabytes de memòria. Amb una velocitat
màxima de 3’1 TeraFlops. Els racks Blade Center
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 28
són representats en blau.
- Els 2560 nodes JS21 estan connectats a gran
velocitat amb una connexió anomenada Myrinet. Els
diferents nodes estan connectats amb fibra òptica.
Quatre dels racks de Mare Nostrum estan dedicats a
la interconnexió dels nodes amb la Tecnologia
Myrinet. Aquests racks estan localitzats al centre del
supercomputador. Els racks Myrinet estan
representats en vermell.
- Cada node té una capacitat de 36 Gigabytes. Mare Nostrum té un sistema de
7 racks, un total de 20 servidors. Aquests tenen una
capacitat de 512Gigabytes cada disc dur, multiplicats
per els 560 discs durs que tenen, ens surt una capacitat
externa de 280 TeraBytes. Aquests discs treballen amb
el sistema GPFS (Global Parallel File System) que
globalitza els arxius a tot el sistema del
supercomputador. Els 2560 nodes tenen accés a través
de la xarxa Gigabit. Els 7 racks de capacitat estan
representat en color verd a l’esquerra de la imatge.
- A cada filera de racks, hi ha un
ordinador d’operacions.
- Un dels racks, està orientat a connexió
externa del computador, es el rack
representat en color verd
Damunt, la localització dels racks d’operacions
A l’esquerra, el rack Giga Bit
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 29
El supercomputador Mare Nostrum està integrat a una xarxa de Supercomputació
anomenada Spanish Supercomputing Network (Xarxa Espanyola de Supercomputació)
Normalment, el supercomputador Mare Nostrum s’utilitza per a investigacions
científiques, amb això podem concloure que no tothom pot anar a la central del
supercomputador i demanar que aquest li faci una feina. Es necessita completar molta
paperassa i tindre una raó molt important per sol·licitar que es realitzi la teva
investigació.
A la següent taula agafada el dia 27 d’octubre de 2010, podem veure la llista d’espera
del computador. A la imatge, podem veure el nombre de treballs a la llista d’espera, que
divendres 21 era d’ aproximadament 1250 treballs, i com s’ha anat reduint amb el pas
dels dies. Aquesta gràfica es complementa amb les següents.
Amb aquesta imatge, podem comprovar que entre els dies Dijous 21 i Dissabte 23, hi
havia un nombre de treballs per cpu, al voltant de 55.000 (55 k ) treballs per CPU. Es a
dir, hi havia treballs per realitzar amb 55.000 CPU. Com el Supercomputador només té
10240 processadors, la llista d’espera es mantenia. Veiem com ha anat descendint els
projectes per al Supercomputador Mare Nostrum fins als 20.000 (20 k), només el doble
de la seva capacitat! A la vegada, tenim la repartició de treballs per nombre de CPU.
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 30
Cada projecte enviat al Mare Nostrum no utilitza només un únic processador, utilitza un
nombre determinat. Amb això trobem la següent gràfica, on es divideixen els projectes
en tres grups segons el nombre de processadors que es necessitin per completar cada
tasca que es precisi. Trobem el grup de tasques de menys de 32 processadors, tasques
d’entre 32 i 512 processadors i per últim les tasques que utilitzen més de 512
processadors. Podem comprovar que en els dies 21, 22, 23 i 24, els dies on abans hem
pogut comprovar que hi havia una gran quantitat de projectes a la cua, el nombre de
tasques per al Mare Nostrum amb un nombre de processadors superior a 512 (en
vermell) era més nombrós. Però que quan aquest nombre de tasques, les que
necessitaven un nombre de processadors superior a 512, s’ha reduït, la cua de projectes
s’ha escurçat.
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 31
9. Comparativa dels SuperComputadors i Computadors de casa
Tot seguit, farem una comparativa entre un computador de casa, amb el
supercomputador Mare Nostrum. A més, integro la comparativa amb el meu portatil, ja
que hi ha molts portatils similars al meu, de les mateixes característiques, i serveix la
comparació. En la taula central he posat la generalització de computadors normals a
casa, per aquest motiu, hi ha rangs de possibilitats, per exemple (sistema operatiu,
arquitectura de CPU
Mare Nostrum Un ordinador El meu portatil
Arquitectura BladeCenter JS21 n.p. n.p.
Processadors Core 2’2GHz Core ~2’5GHz Core 1’6GHz
Nº de Processadors 10240 (Dual) 1 (Dual/ Quad) 1
Sistema Operatiu SUSE Linux Enterprise
Server
Qualsevol sistema
operatiu Windows / Linux
Arquitectura de
CPU 64 bits 32/64 bits 32 bits
Capacitat de Càlcul 62’63 TeraFlops ~10~50 GigaFlops n.p.
Memòria RAM 20.000 GB 1-8 GB 1 GB
Capacitat Disc Dur 280.000GB 100-1000GB 150GB
Latència Inapreciable Reduïda, però visible Visible
Espai 160m2
0’7m2
0.15m2
Massa 40.000 Kg 2-10Kg >1Kg
n.p. : no procedeix, hem introduït això quan no ha sigut possible troba la dada que faltava per
completar el quadre. A vegades ha sigut problema extern i altres vegades (capacitat de càlcul)
que l’ordinador directament no podia executar el programari.
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 32
Com podem veure, la diferència entre un computador normal i corrent, dels que tenim a
casa, i un supercomputador, com Mare Nostrum es el factor amb el que trobem els
components, a casa, simplement tenim una placa base amb un processador i dos o tres
targetes de memòria RAM. Al supercomputador Mare Nostrum, trobem les mateixes
característiques, però això sí, multiplicades per 10000. Mentre que a casa només tenim
un únic processador, al Mare Nostrum tenim 10240 processadors, podríem dir que
l’arquitectura d’aquests i la construcció es molt similar, ja que s’utilitzen els mateixos
components. El mateix passa amb la memòria RAM i la capacitat d’emmagatzemament,
si cada processador fos un ordinador independent, el sistema de Mare Nostrum i el
sistema d’un ordinador convencional, no es diferenciarien massa.
A la vegada, trobem que el sistema operatiu de Mare Nostrum es Suse Linux, una
revisió de Linux disponible per a qualsevol persona que el vulgui instal·lar. Amb una
infraestructura tan gran, es molt comprensible que l’espai ocupat i la massa d’aquest
sigui molt superior al d’un ordinador estàndard. El supercomputador Mare Nostrum, té
una massa de 40.000 Kg, mentrestant un ordinador no supera, com a molt, els 4 Kg, al
mateix temps, l’espai ocupat per un computador, que no supera els 0.5m2 i el
supercomputador utilitza 160m2
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 33
10. Glossari de paraules tècniques
Aquest és un treball tècnic informàtic, per això hi ha paraules relacionades amb la
informàtica que no són de domini públic. Aquest apartat s’ha realitzat amb la intenció
de facilitar la comprensió del treball:
- El codi binari és un sistema de numeració en el qual totes les quantitats es
representen utilitzant com base dues xifres: zero i un (0 i 1). En altres paraules,
és un sistema de numeració amb base 2, per contra el sistema de numeració que
decimal, el que emprem normalment, es un sistema amb base 10.
- Un bit és la unitat mínima d’informació a l’informàtica, capaç d’emmagatzemar
un dels dos estats informàtics, zero o un.
- En informàtica, un byte és un grup de bits, generalment 8 bits. En aquest cas
s'anomena també octet.
- TeraFlop : Un ordinador capaç d'executar un bilió d'operacions|funcionaments al
segon. Un gigaflop són mil milions. Les màquines de taula de treball poden fer
un segon a tens de milions de tals operacions|funcionaments.
- Rack: Un rack es un bastidor destinat a emmagatzemar l’equipament electrònic,
informàtic i de comunicacions. La mesura mitjana es de 19’’ i es normalitzada.
- Overflow: desbordament del buffer
- Overclocking: augment de la velocitat de rellotge del per aconseguir més
potència
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 34
11. Conclusió Al març de 2009, l’objectiu que em vaig fixar era comprovar la variació dels
computadors amb el pas del temps.
Ara, vuit mesos després, podem dir..:
- Podem dir que els ordinadors no han evolucionat gens, ja que l’arquitectura dels
ordinadors no ha evolucionat gaire, des de fa més de seixanta anys,
l’arquitectura era l’anomenada Arquitectura de Von Neumann, Actualment,
s’utilitza la mateixa arquitectura de computadors, no ha canviat gens, emprem el
mateix esquema de relació CPU-RAM-I/O.
- Podem dir que els computadors sí que han evolucionat, si ho mirem des de
l’evolució dels components. Veiem una gran evolució si comparem els sistemes
actuals de processament i emmagatzemament de dades, ara podem controlar i
executar infinitament més que fa cinquanta anys. L’emmagatzemament, s’ha
multiplicat per més de un milió. La RAM s’ha augmentat fins a 8000 vegades
més, fa més de 30 anys Bill Gates va dir 640kb deberían ser suficientes para
todo el mundo. Ara aquesta frase no seria del tot correcte, però fa trenta anys, era
la capacitat de RAM estàndard, ara sense 2GB (2.000.000KB) no pots executar
qualsevol programa.
En definitiva, els computadors evolucionen, sí, però només els seus components. Estem
utilitzant un esquema de més de seixanta anys, i encara funciona! Qui sap, potser
s’utilitzi aquest sistemes durant cent anys més, o directament, no durarà ni un any més.
Aquest es l’enigma de l’informàtica. Potser ara funcioni, però demà, qui sap..
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 35
Bibliografia Wikipedia , The free encyclopedia
- http://ca.wikipedia.org/wiki/Ordinador
- http://es.wikipedia.org/wiki/Arquitectura_de_von_Neumann
- http://es.wikipedia.org/wiki/MareNostrum
- http://es.wikipedia.org/wiki/Arquitectura_Harvard
- http://en.wikipedia.org/wiki/Harvard_architecture
Monografias
- www.monografias.com/trabajos28/arquitectura-von-neumann/arquitectura-von-
neumann.shtml?monosearch
Barcelona Supercomputing Center
- www.bsc.es
Universidad de Córdoba
- uco.es/~el1movim/docencia/arquitectura_computadores_gestion/ac/tema1.pdf
Llibre: El PC: Hardware y Componentes ( edición 2008), Autor Juan E. Herrerías Rey
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 36
Computadors i
Supercomputadors Annex
L’arquitectura de Von Neumann
Per Kevin Cala Sánchez
Tutor: Pere Clèries
IES CASTELLBISBAL
CASTELLBISBAL
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 37
Índex
Dissipadors .................................................................................................................................. 38
RAM (Random Access Memory) ................................................................................................. 39
Memòries amb alternatives de futur ...................................................................................... 41
Adaptador Gràfic ......................................................................................................................... 42
Connexions de l’adaptador gràfic ................................................................................................ 43
Adaptadors .............................................................................................................................. 44
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 38
Dissipadors
12.
Disipador Grafica
Dissipador CPU
13.
Dissipador Cooler
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 39
Refrigeració Liquida
RAM (Random Access Memory)
Memòria SRAM
Memòria estàtica
Memòria FPM
8MB
Data introducció: 1990
Velocitat de transferència: 200MB/s
Memòria EDO
32MB
Data introducció: 1994
Velocitat de transferència 320MB/s
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 40
Memòria BEDO
Data introducció: 1997
Velocitat de transferència:
533~1066MB/s
Memòria SDRAM
Data introducció: 1997-99
Velocitat de transferència:
533~1066MB/s
Bus de dades de 66 a 130 MHz
Memòria DDR-SDRAM
32MB-256MB
Data introducció: 2001-2004
Memòria DDR2-SDRAM
256MB-4GB
Data introducció: 2004-2006
Memòria DDR3-SDRAM
1GB-8GB
Data introducció: 2009
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 41
Memòria DDR2 amb dissipador Memòria DDR3 amb dissipador
Memòries amb alternatives de futur
MRAM
Memòria magnetorresistiva o magnètica
PRAM
Z-RAM
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 42
Adaptador Gràfic
CGA
MDA
Hercules
EGA
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 43
VGA
Connexions de l’adaptador gràfic
D-Sub 9 pins
D-Sub 15 pins
DVI
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 44
HDMI
D-Sub Video
Adaptadors
VGA to S-Video
VGA to DVI
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 45
VGA to HDMI
VGA to RGB
DVI to RGB
DVI to HDMI
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 46
HDMI to RGB
HDMI to RCA
Processadors
Intel Pentium 80386
Intel Pentium II
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 47
Intel Pentium IV
Intel Core i7
Intel Bi Xeon
AMD Turion 64 X2
Kevin Cala Sánchez Els Computadors i SuperComputadors
IES CASTELLBISBAL TREBALL DE RECERCA D’INFORMÀTICA 48
AMD Phenom X64 4
AMD Athlon 64