Estructura de un Ordenador 1

Estructura de un Ordenador

1. Unidad Central de Proceso (CPU)

2. Memoria Principal

3. El Bus: La comunicación entre las distintas unidades

4. La unión de todos los elementos: la placa Base

Estructura de un Ordenador 2

Estructura de un Ordenador

MEMORIA MASIVA

ENTRADA SALIDA

MEMORIA PRINCIPALDatos e instrucciones

PROCESADOR CENTRAL (CPU)

UNIDAD DE CONTROL

ALUUnidad Aritmético

Lógica

Estructura de un Ordenador 3

Unidad Central de Proceso

• Función: realiza las operaciones más importantes, además de sincronizar el funcionamiento del resto de unidades. Es el “cerebro del ordenador”.

• Componentes:– Unidad Aritmético-Lógica (A.L.U.)– Unidad de Control (U.C.)

• Denominación:– C.P.U.– Procesador– Microprocesador (todo integrado en la misma pastilla)

(ALU, UC, memoria caché, coprocesador matemático (FPU))

Estructura de un Ordenador 4

Microprocesador

• Parámetros principales:– Frecuencia de reloj: es la velocidad a la que trabaja un

microprocesador (medida en MHz o GHz).– Longitud de palabra: especifica el tamaño o número

de bits de los datos con los que opera la ALU.– Memoria interna: registros, caché de prime nivel (L1) y la

caché de segundo nivel (L2).– Buses internos: capacidad línea de comunicación interna.– Repertorio de instrucciones: CISC o RISC.– Paralelismo a nivel de instrucción: posibilidad de

simultanear la ejecución de varias instrucciones a la vez– Tecnología de integración: indica la distancia mínima

entre los elementos que componen un transistor.

Estructura de un Ordenador 5

Microprocesador

• Compatibilidad:– Dos microprocesadores son compatibles si el software

escrito para uno de ellos puede ser ejecutado en el otro.Ejemplo:

la familia de microprocesdores de Intel y AMD son compatibles, no con los de PowerPC (utilizados en Macintosh).

• Rendimiento: – Velocidad con la que el procesador manipula la información.

El rendimiento global viene determinado por la velocidad del reloj, la arquitectura del procesador, el tamaño de la palabra de CPU

Estructura de un Ordenador 6

Microprocesador

• Overclocking:– La práctica de poner a trabajar a un micro por encima de su

velocidad estándar. Su éxito depende de la calidad del sistema de refrigeración que empleemos.

• Sistema multiprocesador:– Aquel que tiene más de un procesador y éstos pueden estar

trabajando en paralelo.

Estructura de un Ordenador 7

Evolución de Microprocesadores

Athlon (Thunderbird, XP)Duron

K6 (2, III)K5

AMD

Pentium IVPentium III

Celeron (Mendocino)Pentium II

Pentium ProPentim

80486 (SX, DX, DX/2/4)80386 (DX, SL, SX)

8028680868088

Intel

ModeloFamilia

Estructura de un Ordenador 8

Memoria Principal

• Función: unidad donde se almacenan los datos y los programas.

• Parámetros:– Tiempo de Acceso– Tiempo de Ciclo– Ancho de Banda

Celda de memoria (bit)

Palabra de memoria

Acceso a nivel de palabraDirección de memoria = posición asociada a cada palabra

Estructura de un Ordenador 9

Memoria Principal

• Tipos– RAM (Random Access Memory):

• Memoria de acceso directo• Memoria de lectura/ Escritura• Volátil• Almacena programa y datos para ejecutarse• Tecnología: DRAM (DDR SDRAM o DDR)

– ROM (Read Only Memory)• Acceso Directo• Memoria de sólo lectura• Programas de encendido, carga S.O y BIOS (actualmente en

una memoria flash)– Caché

• Acelera la transferencia de datos con la CPU.• Tecnología: SRAM

Estructura de un Ordenador 10

Memoria

• Jerarquía de Memoria

• Memoria Virtual: Técnica de Gestión de memoria

Registros CPUCaché Nivel 1

RAMCaché Nivel 2

M. Masiva

Precio

Ancho de Banda

Capacidad

Tiempo de acceso

Estructura de un Ordenador 11

Buses

• Bus: camino para el flujo de información entre los distintos elementos que forman el ordenador.

• Transmisión:– Serie– Paralelo

• Tipos según el tipo de información:– Bus de Datos: datos e instrucciones– Bus de Direcciones: dirección de memoria o periférico

(n bits direccionan 2n)– Bus de Control: señales de estado y control

Estructura de un Ordenador 12

Buses

• Tipos según el nivel de jerarquía– Buses internos– Buses de placa

• Buses dependientes del equipo: (bus local, FSB)

• Buses independientes del equipo:– Buses de expansión: (PCI)– Buses dedicados: (IDE o SCSI, AGP, ATA,

Serial ATA)– Buses externos: (interfaz paralelo, el serie, el bus

USB, Firewire/IEEE1394)

Estructura de un Ordenador 13

Buses

Procesador Cache

Controlador local de E/SMemoria

principal

Interfaz con el bus de expansiónRed SCSI Modem Serie

Bus del sistema

Bus de expansión

Bus local

Jerarquía de buses antigua

Estructura de un Ordenador 14

Buses

Jerarquía de buses actual

Estructura de un Ordenador 15

La Placa Base

• Es el elemento al que se conectan todos los demás componentes. (ATX)

Estructura de un Ordenador 16

La Placa Base

• Zócalo de microprocesador:PGA: son el modelo clásico, usado en el 386 y muchos 486

ZIF: Zero Insertion Force (socket),

Slot 1 y Slot A

Estructura de un Ordenador 17

La Placa Base

• Zócalos de memoria: lugar donde se conectarán los módulos (conjunto de chips) de memoria RAMMódulos SIMM y DIMM (actuales)

Estructura de un Ordenador 18

La Placa Base

• Chipset:– Conjunto de chips que se encargan de controlar las

funciones de los buses y los dispositivos conectados a ellos (CPU, memoria principal y caché, tarjetas, …).

Estructura de un Ordenador 19

La Placa Base

• La BIOS:– Programa que se encarga de dar soporte

para manejar ciertos dispositivos denominados de entrada-salida (Input-Output). Físicamente se localiza en un chip como el de la imagen.

Estructura de un Ordenador 20

La Placa Base

• SETUP de la BIOS: – Utilidad para configurar muchos parámetros del equipo

(tipo de disco duro, la fecha y hora del sistema, etc.) • CMOS:

– Memoria donde se guardan dichos parámetros– Es de muy bajo consumo y está mantenida con una pila

cuando el ordenador está desconectado.

Estructura de un Ordenador 21

La Placa Base

• Slots para tarjetas de expansión (Bus de expansión): Donde se introducen las tarjetas de expansión (tarjeta de video,de sonido, de red,….)

• Ejemplos:– Ranuras ISA– Ranuras Vesa Local Bus (se deja de usar a partir de los Pentium)– Ranuras PCI– Ranura AGP (vídeo)

• Tendencia en la placas actuales a tener el mayor número posible de PCI, alguna ISA por compatibilidad con tarjetas antiguas y uso de AGP para el vídeo.

Estructura de un Ordenador 22

La Placa Base

• Memoria Caché:– Memoria muy rápida que se utiliza de puente

entre el microprocesador y la memoria principal o RAM.

• Tipos:– Interna o de primer nivel (L1)– Externa o de segundo nivel (L2)

(Actualmente ambas integradas en la CPU)

Estructura de un Ordenador 23

La Placa Base

• Conectores Externos (Puertos):– Conectores para periféricos externos como ratón, teclado,

impresora

Estructura de un Ordenador 24

La Placa Base

• Conectores Internos:– Conectores para dispositivos internos, como

puedan ser la disquetera, el disco duro o el CD-ROM.

Estructura de un Ordenador 25

La Placa Base

Firewire

USB

Puerto VGA

Puerto de juegos

Puerto para ratón PS/2

Puertos Serie (COM o RS232)

Puerto Paralelo (LPT1)

Teclado

Conectores externos (Puertos)(teclado, ratón, impresora,…)

AGP

PCISlots para tarjetas de expansión(Bus de expansión)

(tarjeta de vídeo, sonido, red,…)

Estructura de un Ordenador 26

La Placa Base

BLUETOOTH

WI-FITecnología inalámbrica

SCSI

S-ATA

UDMA (Ultra ATA, Ultra EIDE)

EIDE(ATA-2/Fast ATA)

IDE/ATA original

IDEConectores internos (disquetera, disco duro, CR-ROM,…)

Estructura de un Ordenador 27

La Placa Base

• En las placas base modernas es común la integración de componentes. Los más comunes son:– Controladoras de dispositivos. – Tarjeta de sonido.– Controladora de vídeo.

• Ventajas de un alto grado de integración: placasmás baratas y más cómodo

• Inconvenientes: no siempre son componentes de alta gama (sobre todo en tarjetas de sonido y vídeo), además de que cualquier fallo importante en la placa nos deja sin casi nada que poder aprovechar del ordenador.