DAEP Hardware y Arquitectura
De Gleducar, http://www.gleducar.org.ar
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Placa Madre o Placa Base (Motherboard)
La placa madre es la targeta encargada de "poner orden" al caos de circuitos que forman la pc. En ella se acoplan todas las placas de expasión y las ranuras para hacerlo, la BIOS, y las conexiones a periféricos. A partir de la Placa Madre surge la PC completa.
Estos son los tipos de Placas Madre mas conocidos:
- AT
- Baby-AT
- LPX
- ZX
- ATX (Las utilizadas hoy en dia)
- Mini-ATX
BIOS
Sistema Básico de Entrada-Salida (Basic Input-Output System). Este sistema se encuentra alojado en un chip, integrado a la placa madre, y es facilmente accesible mediante su interfaz del usuario.
El BIOS se encarga de detectar y comunicar los periféricos conectados a la PC y proporciona la conexión entre estos y el sistema operativo. Al encender la PC este sistema se carga automáticamente en la memoria principal, desde allí es utilizado para realizar una verificación de todos componentes conectados. Este proceso se llama POST.
Además, cada ves que se enciende algún periférico, el BIOS se comunica con el Procesador para avisarle de este cambio de manera que el sistema operativo pueda utilizarlo libremente.
La configuración se guarda, para que no tengamos que configurar el sistema cada vez que iniciamos la pc, en un tipo de memoria llamada CMOS. Para que la memoria no se borre, hay una pila, también integrada a la placa madre, se que encarga de enviarle electricidad al BIOS.
IDE
La interfaz IDE (Integrated device Electronics) o ATA (Advanced Technology Attachment) controla los dispositivos de almacenamiento masivo de datos, como los discos duros y ATAPI (Advanced Technology Attachment Packet Interface) añade además dispositivos como, las unidades CD-ROM. IDE significa 'Integrated device Electronics --Dispositivo con electrónica integrada-- que indica que el controlador del dispositivo se encuentra integrado en la electrónica del dispositivo. ATA significa AT atachment y ATAPI, ATA packet interface.
Las diversas versiones de ATA son:
- Paralell ATA
- ATA.
- ATA2. Soporta transferencias rápidas en bloque y multiword DMA.
- ATA3. Es el ATA2 revisado.
- ATA4. conocido como Ultra-DMA o ATA-33 que soporta transferencias en 33 MBps.
- ATA5 o ATA/66. Originalmente propuesta por Quantum para transferencias en 66 MBps.
- ATA6 o ATA/100. Soporte para velocidades de 100MBps.
- ATA/133. Soporte para velocidades de 133MBps.
- Serial ATA. Remodelación de ATA con nuevos conectores (alimentación y datos), cables y tensión de alimentación.
- Dispositivos conocidos de P-ATA(IDE)
- Disco duro (Normal en una pc de nueva generación)
- Disquetera
- CD-R/RW
Memoria Cache
Se trata de un tipo de memoria muy rápida que se utiliza de puente entre el microprocesador y la RAM, de tal forma que los datos más utilizados puedan encontrarse antes, acelerando el rendimiento del ordenador, especialmente en aplicaciones ofimáticas. Es de acceso aleatorio (también conocida como acceso directo) y funciona de una manera similar a como lo hace la memoria principal (RAM), aunque es mucho más rápida.
Existen Tres tipos de memoria caché:
- L1 o interna (situada dentro del propio procesador y por lo tanto de acceso aún más rápido y aún más cara). La caché de primer nivel contiene muy pocos kilobytes (unos 32 ó 64 Kb).
- L2 o externa (situada entre el procesador y la RAM). Los tamaños típicos de la memoria caché L2 oscilan en la actualidad entre 256 kb y 4 Mb.
- L3 esta memoria se encuentra en algunas placas base.
Memoria RAM
Memoria RAM (Random Access Memory) Memoria de Acceso Aleatorio) es donde el computador guarda los datos que está utilizando en el momento presente. El almacenamiento es considerado temporal por que los datos y programas permanecen en ella mientras que la computadora este encendida o no sea reiniciada.
Cuando compramos memoria RAM, comprobamos cómo estos pequeños chips no se encuentran sueltos, sino soldados a un pequeño circuito impreso denominado módulo, que podemos encontrar en diferentes tipos y tamaños, cada uno ajustado a una necesidad concreta. Actualmente, los módulos que se utilizan son del tipo: SIMM, DIMM o RIMM.
Es muy recomendable entender bien las diferencias funcionales entre estos tipos de módulos, ya que estas van más allá de un empaque diferente y hacen gran diferencia en el rendimiento general del equipo.
Dispositivos de Comunicación
MODEM dial-up
Ya hace tiempo que esta palabra es común en el día a día de los que poseen una PC. Esto se debe a que éstas traen, seguramente, un modem incluido entre el hardware. Puede ser interno o externo (aunque cumplen la misma función) y este periférico puede brindarnos muchas funciones, como por ejemplo:
- Conectarnos a Internet
- Fax
- Central telefónica
- Contestador automático
Aunque la función mas conocida y utilizada el la primera, el modem, puede realizar muy bien las otras, ya que funciona en líneas analógicas de teléfono y su capacidad resulta de modular y demodular o en otras palabras:
- Enviar: Transformar la información binaria (lenguaje de máquina) a impulsos eléctricos
- Recibir: Transformar los impulsos eléctricos en información binaria.
Quizás el primer punto o característica más importante de un modem es su velocidad de bajada de datos (download), la que se describe según los siguientes aspectos.
Las conexiones y los tipos de líneas que se definieron por normas. La norma actual es la V90 y su velocidad máxima posible es 56kbps (Kilobits por segundo). Pero la forma de “interactuar�? un modem con otro, ya sea este un modem en una casa de un amigo o nuestro ISP, se denomina conexión asimétrica. Esto quiere decir que la velocidad de conexión llegará hasta el punto máximo que el modem mas lento.
Si un modem se conecta con un modem a 56kbps y este otro modem se conecta a su vez con el primero a una velocidad de 33kbps, se dice que la conexión tiene una velocidad de 33kbps.
Otro aspecto es la subida de datos(upload), que es la velocidad en la que el modem transporta información desde la pc a la que está conectada al exterior. Esta no puede superar los 33kbps en una conexión analógica. En líneas de teléfono digitalizadas las velocidades máximas (bajada y subida) no tienen límites. Allí solo intervendrán las velocidades máximas del modem.
MODEM adsl
Debemos empezar por describir que es el ADSL: Asymmetric Digital Subscriber Line. Permite la transmisión de datos a mayor velocidad en típicamente 2 megabits/segundo hacía el usuario y 300 kilobits/segundo desde el usuario y puede alcanzar muchos kilómetros de distancia de la central. El modem adsl es el encargado de generar la conexión entre el cliente y el ISP.
Los modems adsl se conectan a la red independientemente de la pc, y luego transmiten los datos a la misma a través del cable de red o a través del cable usb, según donde esté conectado.
Así mismo la conexión de MODEM-PC puede darse de dos formas: como Puente o como Enrutador. Si se conectan como puente, la computadora cliente deberá enviar los datos de login al ISP cada vez que se conecta, forman parte de la misma red que este. En cierta forma el modem “virtualmente�? desaparece; En cambio si se conecta como Enrutador, el mismo modem se encarga de enviar los datos de login al encenderse y la computadora que se le conecte a este (en este caso es "seguro" por cable de red), pasa a formar otra red, al igual que la/s computadoras conectadas a esta o al modem/router.
En el siguiente esquema podemos ver como sería la opción de conectividad por puente:
En el siguiente esquema podemos ver como sería la opción de conectividad por enrutador:
MODEM wi-fi
Wifi es un conjunto de estándares para redes inalámbricas basado en las especificaciones IEEE 802.11. Wi-Fi no es un acrónimo de "Wireless Fidelity". Este se creó para ser utilizada en redes locales inalámbricas, pero es frecuente que en la actualidad también se utilice para acceder a Internet.
Hay dos tipos de redes inalábricas muy conocidas y que son las mas usadas; estos están basados en estandares de comunicaciones:
- Los estándares IEEE 802.11b e IEEE 802.11g que disfrutan de una aceptación internacional debido a que la banda de 2.4 GHz está disponible casi universalmente, con una velocidad de hasta 11 Mbps y 54 Mbps, respectivamente. Existe también el estándar IEEE 802.11n que está en desarrollo y trabaja a 2.4 GHz a una velocidad de 108 Mbps.
- Se maneja también el estándar IEEE 802.11a, conocido como WIFI 5, que opera en la banda de 5 GHz y que disfruta de una operatividad con canales relativamente limpios
Quizás el punto mas discutido sobre las redes "por aire", es el tema seguridad. Un muy elevado porcentaje de redes son instaladas por administradores de sistemas y redes por su simplicidad de implementación sin tener en consideración la seguridad y, por tanto, convirtiendo sus redes en redes abiertas, sin proteger la información que por ellas circulan.
El servicio utiliza una antena que se coloca en una area despejada sin obstáculos de edificios, árboles u otras cosas que pudieran entorpecer una buena recepción en el edificio o la casa del receptor y se coloca un módem que interconecta la antena con la computadora. La comunicación entre el módem y la computadora se realiza a través de una tarjeta de red, que deberá estar instalada en la computadora.
La comunicación se realiza a través de microondas en las bandas de 3,5 y 28 GHz.
La tecnología inalámbrica trabaja bien en ambientes de ciudades congestionadas, ambientes suburbanos y ambientes rurales, al sobreponerse a los problemas de instalación de líneas terrestres, problemas de alcance de señal, instalación y tamaño de antena requeridos por los usuarios.
- Proceso de comunicación
- Cuando el usuario final accede a un navegador de Internet instalado en su computadora y solicita alguna información o teclea una dirección electrónica, se genera una señal digital que es enviada a través de la tarjeta de red hacia el módem.
- El módem especial convierte la señal digital a formato analógico (la modula) y la envía por medio de un cable coaxial a la antena.
- La antena se encarga de radiar, en el espacio libre, la señal en forma de ondas electromagnéticas (microondas).
- Las ondas electromagnéticas son captadas por la radio base de la empresa que le brinda el servicio, esta radio base a su vez la envía hacia el nodo central por medio de un cable generalmente de fibra óptica.
- El nodo central valida el acceso del cliente a la red, y realiza otras acciones como facturación del cliente y monitoreo del desempeño del sistema.
- Finalmente el nodo central dirige la solicitud hacia Internet y una vez que localiza la información se envía la señal de regreso a la computadora del cliente. Este proceso se lleva acabo en fracciones de segundo.
SoftModem (WinModem)
Un módem por software (también softmodem o winmodem) es un periférico de ordenador que permite conectarlo a una línea telefónica, igual que un módem. La diferencia está en que un módem por software no incorpora todo el hardware necesario para hacer este trabajo, sino que usa la CPU y RAM del ordenador, y por tanto necesita un controlador software.
Se les llama winmodem porque los primeros modelos sólo daban soporte para el sistema operativo Microsoft Windows en IBM PC o compatible. Hoy en día se usan en otros sistemas, como Linux o en sistemas integrados.
Los primeros modems empezaron a mejorar, y con las mejoras también empezaron a hacerce cada vez mas complejos y mucho mas caros. En este punto era imposible fabricar un modem que sea compatible con todos los protocolos de conexión, por esta razón se crearon modems dependientes de software a modo de drivers que tomara las decisiones y el modem solo se dedicara a modular-demodular.
- SoftModem o RealModem
A menudo se usa "winmodem" o "softmodem" de forma derogativa, en comparación a los módem por hardware "reales": se dice que un módem por software no es realmente un módem, sino sólo una interfaz eléctrica básica entre el ordenador y el teléfono. Las funciones que incorpora se limitan a las de un conversor analógico-digital y viceversa, y por tanto se parece más a una tarjeta de sonido que a un módem completo.
Dispositivos no IDE
DISCOS SCSI
Son discos con el sistema (Small Computer System Interface). Los discos que cuentan con este sistema son muchos mas rápidos (en hardware y velocidad de transferencia de datos) debido a como están desarrollados en si mismos y las placas madre compatibles. Los discos de este tipo son muy utilizados en servidores o computadoras de diseñadores gráficos, dadas su características de alto rendimiento. El único inconveniente (si puede llamarse así) es su costo, es mas elevado que el de los discos IDE, aunque si uno los compra paga cada centavo de la inversión.
DISCOS S-ATA
El sistema Serial ATA es un sistema mas eficiente que el conocido Parellel ATA o también conocido como disco IDE. Este sistema es mucho mas rápido que los IDE y casi tan rápido y eficiente como el SCSI pero a un precio mucho mas accesible. Las diferencias visibles son las conexiones, el P-ATA tiene una cinta con 40 hilos y el S-ATA tiene un cable de 7 hilos. Además de optimizar el espacio este tipo de conexión permite una venlitación mas eficás. La velocidades de hardware o RPM están alcanzando las 10000 RPM's que es la misma que brindan los SCSI de alta gama. En tranferencia de datos, alcanzan los 300 mb/s Otro beneficio es que los S-ATA son compatibles con los IDE, ya que los fabricantes los construyen con las dos posibilidades de uso, pero para que la placa madre los soporte deben tener un adaptador.
Tabla Comparativa ( SCSI - S-ATA - P-ATA (IDE) )
| Concepto | SCSI | S-ATA | P-ATA(IDE) |
|---|---|---|---|
| Velocidad | Mas de 10000 RPM | Hasta 10000 RPM | Hasta 7200 RPM |
| Tranferencia | 80 MBytes/seg | 66 MBytes/seg | 33 MBytes/seg |
| Precio | Muy caro, accesible si se justifica | Caro pero accesible | Accesible |
| Cable de conexión | Cable fino (96 pines) | Cable normal (7 pines) | Cable fino (40 pines) |
| Capacidad | Supera 180 GB | 180 GB | 180 GB |
| Imágen |  |  |  |
Ranuras y Placas de expansión
Una placa madre actual, posee ciertas ranuras de expansión que como su nombre lo dice expanden o agregan funcionalidades a la PC. Las diferentes placas dependen de diferentes ranuras.
AGP
(AGPAccelerated Graphic Port). Esta renura sirve únicamente para targetas para la aceleración gráfica. Su función básica es impedir la formación de cuellos de botella de comunicación entre la placa de video y el procesador. La utilización de esta ranura permite que el procesador se “olvide�? del procesamiento gráfico, resultando en una velocidad en todo el equipo y no solo en los gráficos. Las ranuras AGP poseen velocidades de hasta 4x (o 66mhz X 4 = 264mhz).
Placa de video
La Placa de video es un componente de la pc (que se inserta al puerto AGP si no es integrada) que envia señales al monitor, de forma que puedan ser representadas para que el usuario entienda. Normalmente poseen una memoria propia, con capacidades medidas como las memorias ram. Las placas de video video poseen hasta 512 mb.
Las placas de video que están integradas a la placa madre, no poseen memoria propia, utilizan memoria del sistema, normalmente se denomina "Memoria Compartida". Como la memoria RAM es mas lenta que las que usan los fabricantes de placas de vídeo, la calidad de imagen no es la esperada, y además el sistema pierde rendimiento.
ISA
Son las ranuras mas antiguas de todas, es un trozo de historia de los primeros tiempos de la PC. Funcionan a unos 8 MHz y ofrecen un máximo de 16 MB/s, suficiente para conectar un módem o una tarjeta de sonido, pero muy poco para una tarjeta de vídeo. Miden unos 14 cm y su color suele ser negro; existe una versión aún más antigua que mide sólo 8,5 cm.
PCI
(Interconexión de Componentes Periféricos). Es utilizado para comunicar placas indirectamente al procesador, pero directamente en la placa. Esto libera procesamiento y "acorta" las distancias a las que enviar los inpulsos eléctricos. Los dispositivos que se insertan en estas ranuras pueden ser desde circuitos cerrados hasta placas de expasión. Son comunes verlas hoy en PC que ya han reemplazado en un 80% a las ranuras ISA (aunque algunas pc lo utilizan). A diferencia de los dispositivos conectados a una ranura ISA, los PCI permiten una configuración dinámica durante la ejecución de la máquina. En el momento del arranque de la máquina, la BIOS y los dispositivos PCI interactuan llegando a un "acuerdo", así obteniendo la mejor configuración posible. Por último las ranuras PCI brindan información detallada a las bios sobre los dispositivos insertados, esto es un beneficio a la hora de configurar los perisféricos.
Placa de sonido
Las placas de sonido son quienes se encargan de darle oído y voz a la PC, convirtiendo las señales digitales en otras audibles, y viceversa. Los amantes de los juegos se encontrarán con una. Toda placa de sonido, en la actualidad, tiene las siguientes características y componentes:
PCI Express
PCI-Express (anteriormente conocido por las siglas 3GIO, 3rd Generation I/O) es un nuevo desarrollo del bus PCI que usa los conceptos de programación y los estándares de comunicación existentes, pero se basa en un sistema de comunicación serie mucho más rápido.
PCI-Express está pensado para ser usado sólo como bus local. Debido a que se basa en el bus PCI, las tarjetas actuales pueden ser reconvertidas a PCI-Express cambiando solamente la capa física. La velocidad superior del PCI-Express permitirá reemplazar casi todos los demás buses, AGP y PCI incluidos. La idea de Intel es tener un solo controlador PCI-Express comunicándose con todos los dispositivos, en vez de con el actual sistema de puente norte y puente sur.
USB
(Universal Serie Bus). Este puerto es muy utilizado hoy para comunicación de perisféricos como impresoras, mouse, etc. La idea para desarrollar este puerto era, principalmente, eliminar la necesitad de utilizar ranuras de expansión excepto esta. Poco a poco es USB a hido desplazando al puerto paralelo, debido a que es mas fácil agregar mas de una impresora o no es necesario modificar la configuración de la BIOS para tener una impresora y un escaner conectados al mismo tiempo.
- Dispositivos integrados
Si bien hay una enorme cantidad de posibilidades de expasión, las placas madres actuales vienen con ciertos dispositivos integrados. Las pc traen los siguientes dispositivos integrados:
- Placa de sonido
- Placa de video (NO aceleradora)
- Placa de red
- Puertos USB Las actuales poseen hasta ocho
- Puerto LPT
- Este tipo de placas tienen una ventaja, son baratas. Si bien sus dispositivos integrados no son de una gran potencia, sirven perfectamente para trabajos de oficina.
- También tienen una gran desventaja, si se quema uno de sus componentes no hay forma de reemplazarlo, hay que utilizar una ranura de expansión.