Hardware: La placa base

Motherboard. Periféricos. Componentes. Memoria. Chipset. Zócalos. Jumpers. Overclocking. Buses. Puertos

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Los cimientos de la arquitectura de un PC (personal computer) parte de la placa base, que es la pieza clave del ordenador, a ella se conectan todos los periféricos y componentes. La importancia de la placa base tiene comienzo en que mediante ella, es la forma que van a tener todos los componentes en comunicarse entre ellos.

Electrónicamente la placa base es un circuito impreso formado por un conglomerado de resina o baquelita, entre las que se intercalan los distintos circuitos eléctricos, formando las líneas de conexión entre los distintos elementos de la placa base, estas líneas de comunicación integran los buses de datos, este bus se encarga de transmitir al P los datos de las aplicaciones que ha de ejecutar. Pero la placa base no solo está compuesta por pistas formando solo un circuito impreso, sino que en la superficie de dicha e encuentran los distintos elementos que gestionan y determinan su funcionamiento, como el zócalo para el microprocesador, ranuras para módulos de memoria tanto Dimm como Simm y Caché, chipset, buses, zócalos de expansión para el bus Isa y bus Pci...

Tipos de placas

Todas las placas suelen llevar una serie de elementos comunes que dependen del tipo del P para el que han sido fabricadas o diseñadas.

Pero prácticamente será el chipset el encargado de determinar el resto de prestaciones de la placa. Las placas base actualmente contiene los siguientes elementos:

  • Chipset.

  • Zócalo para P.

  • Zócalos para memoria Dram.

  • Memoria Caché.

  • Conectores de alimentación, panel y altavoz.

  • Ranuras o slots de expansión.

  • Conector de teclado y ratón(opcional).

  • Reloj y ROM-Bios-Cmos.

  • Jumpers o microinterruptores.

  • Controladora de unidades del disquete y disco duro.

Las primeras placas bases basadas en 486 y anteriores no solían incorporar la controladoras de puertos y unidades de disco, para ello se empleaban unas tarjetas controladoras para el bus isa que se encargaban de dicho trabajo. Sin embargo todos los equipos basados en Pentium o superiores las llevan incluidas en la placa base, disponiendo de vario modelos:

  • Controladora escasi (SCSI).

  • Controladora de sonido.

  • Controladora gráfica.

  • Controladora de redes.

Lo único malo de esta integración es que el usuario nunca podrá deshacerse de dicha controladora, habría posibilidad de dejarla inactiva mediante un sistema de “Jumpers” que bloquearan su funcionamiento, pudiendo instalar en los slots de expansión una controladora de mejores características o más actualizada.

Otra cosa muy importante para la configuración de la placa base es el reloj que marca la frecuencia ala que va a trabajar el P, este CI está situado en la placa base y por lo tanto cuando la placa es nueva o instalamos un P nuevo debemos configurar dicho CI para la frecuencia del P que se va a usar, aunque un procesador Pentium puede superar los 300 MHz el bus de sistema de placas hasta Pentium 2 o Pentium 3 que la placa base para estos procesadores incorporan un bus de datos de hasta 132 MHz mejorando notablemente las prestaciones generales sobre todo en la transmisión de datos con la Memoria, el bus PCI y Bus AGP.

La forma de configuración de dichas velocidades se configura mediante un conjunto de jumpers formando unos el “factor multiplicador” y otros la frecuencia base.

Chipset

Mucha gente opina que la placa base es elemento más importante de la placa base, pero se equivocan, el denominado Chipset de la placa base es la pieza fundamental a la hora de definir las características de un sistema. Los chipset son un conjunto de chips que actúa de interconexión entre el P y el resto de los elementos y da nombre a la placa base.

Estos circuitos ayudan al P a acceder a la memoria, slots de expansión, discos...

Su función principal es de servir como medio de comunicación entre el P y el resto de componentes de la placa base. A continuación se representa un esquema acerca de el funcionamiento de dichos chips:

Si se observa el esquema se pueden distinguir distintos canales de comunicación:

  • El P con las unidades de memoria.

  • El P con los slots de expansión.

  • El P con los dispositivos de almacenamiento.

En la actualidad los chipset se fabrican de forma que soporten el estándar Plug & Play, e integran diferentes dispositivos como son:

  • Controladores de memoria.

  • Puente PCI.

  • Controladora EIDE.

  • Reloj en tiempo real.

  • Controladora DMA (acceso directo a memoria)

  • Controladora de teclado y ratón.

  • Controladora de caché de 2º o 3º nivel (L2 o L3).

  • Controladora de puerto de infrarrojos (IrDA).

El chipset controla el sistema y sus capacidades, del Chipset depende la cantidad de memora Dram que puede conectarse al ordenador, además de la caché que se puede disponer y la cantidad de memoria Dram que es cacheable.

Hay muchos fabricantes que disponen de juegos de chips, y por lo tanto hay muchos modelos de placa base, cada modelo e chipset es para un P distinto, estos chips vienen soldados en la placa base e incluso hay chips que se logran concentrar en un solo CI.

En el mercado hay distintas marcas de fabricantes de Chipset, pero el la actualidad el principal fabricante es Intel. Existe una amplia gama de chipset para cada tipo de P y de bus. Pero hay distintas marcas de fabricantes de chipset en el mercado; está por ejemplo los fabricantes de chipset OPTI, este era un buen fabricante de chipset hasta que se vio dañado por la entrada de Intel, normalmente estos chipset se utilizan para las tablas más baratas, también está el chipset VIA de Amd, es uno de los mejores chips para la alternativa No-intel, estos chipset tienen reputación de estar por encima del mercado mientras que Intel tiene la fama de mejorar su tecnología, también está la Marca SIS (silicon integrated system) también es una buena alternativa a Intel, aunque esté algo por debajo de este, este fabricante tiene reputación por crear chipset para las tablas de descuento.

Los puentes o jumpers

Como su nombre indica son unos puentes que sirven para configura la velocidad del P al igual que la de otros componentes de la placa base, la configuración de dichos jumpers viene en el libro de la placa base.

Hardware: La placa base

Algunos modelos de placas base utilizan la configuración en el Setup, por tanto que la velocidad con la que arranca por primera vez el sistema es con la de menor velocidad hasta que entremos en el programa Setup y configuremos la velocidad del P.

El Microprocesador y su zócalo

El zócalo para el procesador

El zócalo para el P es la ubicación situada en la placa base para fijar a este. Podemos encontrar tres tipos básicos de zócalos:

  • Para la clase 486 y overdrive tanto en formato zif como no zif.

  • Zif para Pentium y Pentium MMX denominado socket 7, y el zif para Pentium pro denominado Socket 8.

  • Zócalo slot 1 para Pentium 2 y Pentium 3.

El microprocesador

El microprocesador, o simplemente el micro, es el cerebro del ordenador. Es un chip, un tipo de componente electrónico en cuyo interior existen miles (o millones) de elementos llamados transistores, cuya combinación permite realizar el trabajo que tenga encomendado el chip, estos suelen tener forma de cuadrado o rectángulo negro, y como se ha dicho anteriormente, va en su zócalo correspondiente según el modelo del microprocesador o solados en la placa base.

La velocidad del micro se mide en megahercios aunque esto es solo una medida de la fuerza bruta del micro. Debido a la dificultad de fabricar componentes electrónicos que funciones a inmensas velocidades a megahercios es muy complejo, todos los micros tienen dos velocidades:

  • Velocidad interna: la velocidad a la que funciona el micro internamente(300, 450, 500 Mhz...)

  • Velocidad externa o de bus: o también “FBS”, la velocidad con la que se comunica el micro y la placa base.

La cifra por la que se multiplica la velocidad externa o de la placa para dar la interna o del micro es el multiplicador; por ejemplo, un Pentium III a 450 MHz utiliza una velocidad de bus de 100 MHz y un multiplicador 4,5x.

Partes de un microprocesador

  • El encapsulado: es el plástico que rodea a la oblea de sicilio en si, para protegerla para que no se deteriore y permitir el enlace con los componentes externos que lo acoplarán a su zócalo.

  • La memoria caché: una memoria ultrarrápida que sirve al micro para tener a mano ciertos datos que previsiblemente serán utilizados en las siguientes operaciones sin tener que acudir a la memoria RAM, reduciendo el tiempo de espera.
    Es lo que se conoce como caché de primer nivel; es decir, la que está más cerca del micro, tanto que está encapsulada junto a él. Todos los micros tipo Intel desde el 486 tienen esta memoria, también llamada caché interna.

  • El coprocesador matemático: o, más correctamente, la FPU (Floating Point Unit, Unidad de coma Flotante). Parte del micro especializada en esa clase de cálculos matemáticos; también puede estar en el exterior del micro, en otro chip.

Tipos de microprocesadores

El primer PC (personal computer) fue inventado por IBM (no fue el primer ordenador debido a que ya existían otros pero con el inconveniente de que eran muy fáciles de copiar), este ordenador llevaba en su interior un microprocesador denominado 8088, de un fabricante no muy conocido “INTEL”.

Este chip trabajaba a ocho bits a una velocidad de 4'47 Mhz, el 8088 era una versión de prestaciones reducidas del 8086, que marcó la coletilla 86 para los siguientes chips de intel: el 80186 que se usó principalmente para controlar periféricos, el 80286 de 16 bits hasta 20 Mhz, y por fin el 80386 ó 386 el primer micro de 32 bits, al ser de 32 bits permitió idear software más moderno con funcionalidades como multitarea.

Ocupémonos ahora de eso de compatibles Intel. El mundo PC no es todo el mundo de la informática personal; existen por ejemplo los Atari o los Apple, que desde el principio confiaron en otra empresa llamada Motorola. Sin embargo, el software de esos ordenadores no es compatible con el tipo de instrucciones de la familia 80x86 de Intel; esos micros, pese a ser en ocasiones mejores que los Intel, sencillamente no entienden las órdenes utilizadas en los micros Intel, por lo que se dice que no son compatibles Intel.

Aunque sí existen chips compatibles Intel de otras empresas, entre las que destacan AMD y Cyrix. Estas empresas comenzaron copiando flagrantemente a Intel, hasta hacerle a veces mucho daño (con productos como el 386 de AMD, que llegaba a 40 MHz frente a 33 MHz del de Intel, o bien en el mercado 486). Posteriormente perdieron el carro de Intel, especialmente el publicitario, y hoy en día resurgen con ideas nuevas, buenas y propias, no adoptadas como antes.

Volviendo a la historia, un día llegó el 486, que era un 386 con un coprocesador matemático incorporado y una memoria caché integrada, lo que le hacía más rápido desde entonces todos los chips tienen ambos en su interior.

A continuación se muestra una tabla con las características de los diferentes 486.

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Microprocesadores 486

Su nombre original es 80486DX, y sus características son:

Reloj de frecuencia superior.

  • Co-procesador matemático (igual a 80386 pero integró en el CPU y operando a la misma frecuencia de él).

  • 8 Kbyte interior el Caché asociativo (Caché de 1 Nivel).

  • Controlador de memoria de Caché.

  • Soporte de los pipelines(ésa es la capacidad al precargar una instrucción, durante la ejecución de precedente, mejorando el tiempo de la ejecución total).

Los 486 produjeron versiones diferentes:

  • 486 SX: un DX sin coprocesador matemático. Se hacen todos como DX y se quema el coprocesador, tras lo cual en vez de "DX" se escribe "SX" sobre el chip.

  • 486 DX2: o el "2x1": un 486 "completo" que va internamente el doble de rápido que externamente (es decir, al doble de MHz). Así, un 486 DX2-66 va a 66 MHz en su interior y a 33 MHz en sus comunicaciones con la placa (memoria, caché secundaria...).

  • 486 DX4: o cómo hacer que 3x1=4. El mismo truco que antes, pero multiplicando por 3 en vez de por 2 (DX4-100 significa 33x3=99 ó, más o menos, 100).

Pero no solo fue Intel quien fabricó 486 ó 386 avanzados, Cyrix y AMD también sacaron Micros adelantados al 386, desde un micro “light” que eran 386 potenciados hasta chips buenos como AMD DX4-120, con un 486 podemos hacer de todo si supera los 66 Mhz y tenemos suficiente RAM.

Microprocesadores clase Pentium, AMD, 6x86, Pentium Pro, Pentium MMX

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Pentium Clásico

Intel harto de que copiaran los nombres de sus micros, con lo cual empezó a registrar todos sus micros como “Pentium” en Copyright.

Los primeros pentiums, 60 y 66 Mhz, eran simplemente experimentos aunque se vendieran (bien caros) como terminados. Un problema de estos micros es que se calentaban demasiado (iban a 5 v) y tenían un error en la unidad matemática.

Luego, les bajaron el voltaje a 3,3 V. Fijaron las frecuencias de las placas base en 50, 60 ó 66 MHz, y sacaron, más o menos por este orden, chips a 90, 100, 75, 120, 133, 150, 166 y 200 MHz (que iban internamente a 50, 60 ó 66 x1,5, x2, x2,5...).

El caso es que eran buenos chips, eficientes y matemáticamente insuperables, aunque con esos fallos en los primeros modelos.

AMD-K5

AMD lo que Hizo fue sacar un “Pentium Clónico”, pero claro no lo pudo llamar Pentium, ni estaba copiado, sino que le costó esfuerzo y varios años de retraso.

K5 era un buen chip, rápido pero con peor coprocesador matemático que el del Pentium, pero la gran ventaja de este micro es la relación prestaciones/precio.

6x86 de cyrix o IBM

Un señor avance de Cyrix. Un chip tan bueno que, a los mismos MHz, era algo mejor que un Pentium, por lo que los llamaban por su PR (un índice que indicaba cuál sería su Pentium equivalente); AMD usó también este método para tres de sus K5 (los PR120, 133 y 166). Según Cyrix, un 6x86 P133 iba a menos MHz (en concreto 110), pero rendía tanto o más que un Pentium a 133. Bueno, más o menos; no siempre era así.

El 6x86 (también llamado M1) era una elección fantástica para trabajar rápido y a buen precio con Office, WordPerfect, Windows 95... pero mala, peor que un K5 de AMD, si se trataba de AutoCAD, Microstation o, sobre todo, juegos.

Pentium Pro

Mientras AMD y Cyrix padecían su particular viacrucis, Intel decidió innovar el terreno informático y sacó un "súper-micro", al que tuvo la original idea de apellidar Pro.

Este micro era más superescalar que el Pentium, tenía un núcleo más depurado, incluía una unidad matemática aún más rápida y, sobre todo, tenía la caché de segundo nivel en el encapsulado del chip. Esto no quiere decir que fuera una nueva caché interna, término que se reserva para la de primer nivel.

Un Pentium Pro tiene una caché de primer nivel junto al resto del micro, y además una de segundo nivel "en la habitación de al lado", sólo separada del corazón del micro por un centímetro y a la misma velocidad que éste, no a la de la placa (más baja); digamos que es semi-interna. El micro es bastante grande, para poder alojar a la caché, y va sobre un zócalo rectangular llamado socket 8.

Con este micro se lanza una innovadora combinación de tres técnicas de procesamiento, creadas para incrementar la eficiencia del procesamiento de datos del microprocesador, estas técnicas son las siguientes:

  • Predicción de salto múltiple: predice el flujo del programa a través de varias ramificaciones; mediante un método de predicción de forma que el procesador puede anticipar los saltos en el flujo de instrucciones.

  • Análisis del flujo de datos: Analiza y ordena las instrucciones a ejecutar en una sucesión óptima, independiente del orden original del programa: mediante el análisis del flujo de datos, el procesador observa las instrucciones de software decodificadas y decide si están listas para ser procesadas o si dependen de otras instrucciones.

  • Ejecución especulativa: Aumenta la velocidad de ejecución observando las instrucciones posteriores al contador de programa y ejecutando las instrucciones que posiblemente van a necesitarse.

Pero a parte de esta innovación trae consigo otra, denominada doble bus independiente (DIB), y sus características son las siguientes:

  • La arquitectura de doble bus independiente está formada por dos buses, siendo uno delos buses el bus del nivel 2 de caché L2 y el otro el bus del sistema, este micro puede utilizar simultáneamente los dos buses.

  • Esta nueva arquitectura permite a la caché de segundo nivel L2 (Del procesador Pentium|| claro), operar al doble de velocidad que la caché de lo microprocesadores Pentium.

  • El bus del sistema de procesamiento por canalización permite transacciones múltiples simultáneas (en lugar de transacciones únicas secuenciales), acelerando el flujo de la información dentro del sistema y elevando el rendimiento total.

El único problema de este micro era su carácter profesional. Además de ser muy caro, necesitaba correr software sólo de 32 bits. Con software de 16 bits, o incluso una mezcla de 32 y 16 bits como Windows 95, su rendimiento es menor que el de un Pentium clásico; sin embargo, en Windows NT, OS/2 o Linux, literalmente vuela.

Pentium MMX

Es un micro propio de la filosofía Intel. Con un gran chip como el Pentium Pro ya en el mercado, y a 3 meses escasos de sacar el Pentium ||, decidió estirar un poco más la tecnología ya obsoleta del Pentium clásico en vez de ofrecer esas nuevas soluciones a un precio razonable.

Así que se inventó un nuevo conjunto de instrucciones para micro, que para ser modernos tuvieran que ver con el rendimiento de las aplicaciones multimedia, y las llamó MMX (MultiMedia eXtensions). Prometían que el nuevo Pentium, con las MMX y el doble de caché (32 Kb), podía tener ¡hasta un 60% más de rendimiento. Pero hay un error, en ocasiones, la ventaja puede llegar al 25%, y sólo en aplicaciones muy optimizadas para MMX (ni Windows 95 ni Office lo son, por ejemplo). En el resto, no más de un 10%, que además se debe casi en exclusiva al aumento de la caché interna al doble.

La tecnología MMX mejora la compresión/descompresión de video, tratamiento de imágenes, criptografía y el procesamiento de E/S - todas éstas se utilizan ya comúnmente en aplicaciones de sobremesa así como en multimedia avanzada e Internet.

Su funcionamiento es el siguiente:

Técnica de la instrucción simple de múltiples datos (SIMD)

Estas aplicaciones SIMD permite al chip reducir el número de ciclos necesarios para el procesamiento intenso de video, gráficos y animación.

Nuevas instrucciones (MMX)

Para conseguir este procesamiento lo que hizo Intel fue agregar 57 nuevas potentes instrucciones, que solamente las introdujeron para manipular el procesamiento de datos de audio, video y gráficos.

¿La ventaja del chip, entonces? Que su precio final acaba siendo igual que si no fuera MMX. Además, consume y se calienta menos por tener voltaje reducido para el núcleo del chip (2,8V).

AMD-K6

Un chip meritorio, mucho mejor que el K5. Incluye la "magia" MMX, aparte de un diseño interno increíblemente innovador y una caché interna de 64 Kb (no hace demasiado, ese tamaño lo tenían las cachés externas; casi da miedo).

Se "pincha" en un zócalo de Pentium normal (un socket 7, para ser precisos) y la caché secundaria la tiene en la placa base, a la manera clásica. Pese a esto, su rendimiento es muy bueno: mejor que un MMX y sólo algo peor que un ||, siempre que se pruebe en Windows 95 (NT es terreno abonado para el Pentium ||).

A continuación una tabla resumida acerca de distintos tipos de microprocesadores Intel, AMD y Cyrix.

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Microprocesadores clase Pentium ||

Los microprocesadores Pentium || fueron los últimos en aparecer en el mercado del PC. Este procesador se hizo con 7´5 millones de transistores, y un paquete SEC (solo contacto del borde).

Dentro de esta clase de procesadores, nos encontramos distintos modelos y de distintas marcas.

Pentium ||

Hardware: La placa base

Se trata del viejo Pentium Pro solo que con algunos cambios, y una nueva presentación que antes se ha nombrado, en cartucho SEC, que se conecta a una ranura denominada Slot 1.

Los cambios respecto al Pro:

  • Arquitectura DIB, (Pentium Pro).

  • Optimizado para MMX.

  • Nuevo encapsulado y conector a la placa (S.E.C.C).

  • Rendimiento de 16 bits mejorado (ahora es mejor que un Pentium en Windows 95, pero a costa de desaprovecharlo; lo suyo son 32 bits puros).

  • Caché secundaria encapsulada junto al chip (semi-interna, como si dijéramos), pero a la mitad de la velocidad de éste (un retroceso desde el Pro, que iba a la misma velocidad; abarata los costes de fabricación).

La mayor sombra, su método de conexión, el "Slot 1"; Intel lo ha patentado.

El encapsulado S.E.C.C

El encapsulado S.E.C.C. es el diseño innovador de encapsulado de Intel que permite niveles de rendimiento aún más altos a los sistemas actuales.

Utilizando esta tecnología, el núcleo y la caché L2 están totalmente encerrados en un cartucho de plástico y metal. Estos subcomponentes están montados superficialmente en un sustrato en el interior del cartucho para permitir la operación a altas frecuencias. La tecnología S.E.C.C. permite el uso de memoria BSRAMs disponible de alto rendimiento para la caché L2 dedicada, haciendo posible un alto rendimiento del procesador a los precios actuales. Esta tecnología de cartucho también permite al procesador Pentium® II usar la misma arquitectura de doble bus independiente utilizada en el procesador Pentium® Pro.

Pentium || Xeón

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Los microprocesadores tipo Xeón, una de las cualidades que ha dado Intel a este tipo de procesadores es el incremento de memoria caché, llegando hasta los 2 Mbytes, son memorias con velocidades bastantes rápidas manteniendo este proceso a través del núcleo del procesador, en sí este micro esta basado de los cimientos del micro Pentium || normal, lo único
El procesador Pentium II Xeon es ideal para cualquier aplicación de servidor o estación de trabajo basado en Intel de nivel intermedio o superior donde cuenta la potencia:

  • Velocidad y rendimiento para aplicaciones gráficas, de ingeniería, CAD, y financieras y de proceso de imágenes para estaciones de trabajo.

  • Rendimiento de nivel empresarial, además de características de fiabilidad y facilidad de uso para aplicaciones para servidores de misión crítica.

  • Escalable con soporte multiproceso sin "suplementos" hasta un máximo de 8 procesadores, compatibilidad con sistemas de más de 8 procesadores con tecnologías de agrupación de sistemas (clustering) como la arquitectura NUMA y VI, y compatibilidad con memoria expandida de 36 bits para usar más de 4 GB de memoria.

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Características técnicas del microprocesador Pentim||.

6x86Mx (M2) de cyrix o IBM

Nada que añadir a lo dicho sobre el 6x86 clásico y el K6 de AMD; pues eso, un chip muy bueno para trabajo de oficinas, que incluye MMX y que nunca debe elegirse para CAD o juegos (peor que los AMD).

Celeron Pentium || (light)

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En breve: un Pentium || sin la caché secundaria. Pensado para liquidar el mercado de placas base tipo Pentium no || (con socket 7, que se dice) y liquidar definitivamente a AMD y otras empresas molestas que usan estas placas.

Muy poco recomendable, rendimiento mucho más bajo que el de Pentium ||, casi idéntico al del Pentium MMX.

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Características técnicas del microprocesador celeron.

Celeron “A” mendocino

Una revisión muy interesante del Celeron que incluye 128 KB de caché secundaria, la cuarta parte de la que tiene un Pentium ||. Pero mientras que en los Pentium || dicha caché trabaja a la mitad de la velocidad interna del micro (a 150 MHz para un Pentium || a 300 MHz, por ejemplo), en los nuevos Celeron trabaja a la misma velocidad que el micro, o lo que es lo mismo: ¡a 300 MHz o más.

Gracias a esto su rendimiento es casi idéntico al de un Pentium || de su misma velocidad de reloj, lo cual ha motivado que sustituya al Pentium || como modelo de entrada en el mercado, quedándose el Pentium ||| como modelo de gama alta.

En la actualidad se fabrica únicamente en formato PPGA Socket 370, un formato de coste más ajustado que el Slot 1, similar al de los antiguos Pentium.

AMD-K6-2

Consiste en una revisión del K6, con un núcleo similar pero añadiéndole capacidades 3D en lo que AMD llama la tecnología 3DNow! ( como un MMX para 3D).

Además, trabaja con un bus de 100 MHz hacia caché y memoria, lo que le hace rendir igual que un Pentium || en casi todas las condiciones.

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Tabla de características técnicas de un AMD-k6-2.

AMD-K6 |||

Un micro casi idéntico al K6-2, excepto por el "pequeño detalle" de que incluye 256 KB de caché secundaria integrada, corriendo a la velocidad del micro, al estilo de los Celeron Mendocino.

Pentium |||

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Este micro sería al Pentium II lo que el K6-2 es al K6; es decir, que su única diferencia de importancia radica en la incorporación de unas nuevas instrucciones (las SSE, Streaming SIMD Extensions), que aumentan el rendimiento matemático y multimedia... pero sólo en aplicaciones específicamente optimizadas para ello.

De todas formas, ya han aparecido los primeros modelos de la revisión Coppermine de este micro, que muchos denominan "el auténtico Pentium III", la cual mejorará el rendimiento en todo tipo de aplicaciones (incluso las no optimizadas).

Pentium |||

Velocidades de reloj

70 nuevas

instrucciones.
           

Número de serie
      del procesador
      Intel®

Arquitectura P6

Bus del sistema
      133 o 100 MHZ.

512 K de caché de
 nivel 2

de 1,13 y
      1 GHz, 933, 866,
      850, 800, 750, 733,
      700, 667, 650, 600,
      550, 533, 500 y
      450 MHz.

Pentium ||| Xeón

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Este microprocesador es el mayor adelanto de Intel, es el procesador más poderoso para servidores y grupos de trabajo, para las nuevas soluciones Internet y los entornos que hacen un uso intensivo de la información.

2 direcciones

256K

1 GHz, 933 MHz, 866 MHz, 850 MHz, 800 MHz, 750 MHz, 733 MHz, 700 MHz, 667 MHz, 650 MHz, 600 MHz.

4 direcciones

1MB, 2MB

700 MHz, 550 MHz

8 direcciones

1MB, 2MB

700 MHz, 550 MHz

Tabla de caches disponibles y velocidades disponibles.

Pentium 4

Hardware: La placa base

El último procesador creado por Intel que estará en el mercado dentro de unos meses es el esperado Pentium 4, el que ahora es conocido por su código Williamante, este microprocesador asegurará velocidades por encima del 1´5 Ghz, además el nuevo Pentium 4 incluye un sistema de bus de 400 Mhz, tres veces más rápido que el del anterior, y una versión mejorada del Streaming Single Instruction Múltiple Data, que potencia el rendimiento de video y velocidades de encriptación.

AMD-k7 Athlon

La gran apuesta de AMD: un micro con una arquitectura totalmente nueva, que le permite ser el más rápido en todo tipo de aplicaciones. 128 KB de caché de primer nivel (cuatro veces más que el Pentium III), bus de 200 MHz, hasta 8 MB de caché secundaria, instrucciones 3Dnow, para multimedia... y el mejor micro de todos los tiempos en cálculos matemáticos.

Su único y mínimo inconveniente radica en que necesita placas base específicamente diseñadas para él, debido a su novedoso bus de 200 MHz y a su método de conexión, el "Slot A" (físicamente igual al Slot 1 de Intel, pero incompatible con él... entre otras cosas porque Intel no quiso dar licencia a AMD para utilizarlo).

Overlocking

Esto es una técnica que sirve para aumentar la velocidad de tu micro por encima de su velocidad nominal de trabajo, con ello puede conseguirse un aumento de rendimiento a nivel de cálculo o gráficos. Para llevar a cabo este incremento del micro, debemos cambiar el “Puenteado”, de los Jumpers, mediante la frecuencias base de las placas base y el factor multiplicador de reloj. En las placas base que la configuración del micro se hace desde el programa SETUP y no mediante Jumpers podemos cambiar la configuración entrando en este programa. Esto lo podremos hacer siempre que la velocidad del micro no se incremente más de un 10% de la velocidad asignada a ese micro.

Tipos de memorias

Memoria RAM

Es la llamada memoria de acceso aleatorio (random acces memory) debido a su peculiar característica de poder acceder a cualquier parte de ella en cualquier momento gracias a un sistema de direcciones que permite su lectura o escritura. Esta tipo de memoria es volátil debido a que cuando se apaga el equipo la información que hay en esta se pierde. La memoria RAM es uno de los componentes del ordenador más críticos, ya que la información a la que se quiere acceder, es leída desde el disco duro, cd, o disquete y los datos o instrucciones son almacenados en la memoria RAM para que sean leídos por el microprocesador, permitiéndole manipularlos, es decir, ingresar nuevos datos, modificando los existentes, hacer cálculos, búsquedas... además en esta memoria los datos no está mezclados, sino que cada dato ocupa su posición y conllevan un orden. En las memorias las características más importantes a tener en cuenta son; el tiempo de acceso, el tiempo que tarda en hacer una lectura o escritura, y el tiempo de ciclo, el tiempo que pasa desde que se inicia un acceso hasta que está disponible para iniciar otro. La memoria de la computadora está organizada en unidades de bytes. El mismo patrón de bits puede ser visto como un número, una letra del alfabeto o una instrucción particular de lenguaje de máquina, según se le interpreta. Los mismos bytes de memoria se usan para registrar códigos de instrucciones de programa, datos numéricos y datos alfabéticos. Las direcciones de la memoria están numerados comenzando con cero. Los mismos datos usados como datos de computadora también pueden emplearse para especificar direcciones de memoria. Los datos o programas siempre ocupan un espacio contiguo en la RAM, siempre asignándole el espacio por bloques.

Tipos de memoria RAM

  • DRAM (RAM Dinámica): es el tipo de RAM más frecuente usado, internamente está compuesto por condensadores de pequeña capacidad, que almacenan la información mediante la carga y descarga de 1 ó 0 lógicos respectivamente, son de bajo coste pero su inconveniente es que pierden la carga muy fácilmente de forma que hay que ir refrescándolas constantemente con una nueva carga, una computadora puede perder hasta un 7% de tiempo en refrescar la memoria. Pero no solo tiene este inconveniente, también la transferencia de la información de la memoria hasta el microprocesador es más lente, por lo cual requiere la intervención de memoria caché para mejorar su rendimiento, y usa más energía. Esta memoria estructurada como una matriz, de forma que el controlador de memoria, al recibir una dirección, debe descomponerla en fila y columna. Cada acceso requiere que el controlador obtenga la descomposición en fila columna, direcciones la memoria, valide estas direcciones y espere que la matriz de celdas proporcione el dato. Una vez finalizado el acceso, el controlar invalida la fila y columna y se prepara para el siguiente acceso. Las principales propiedades de esta memoria son las siguientes; -Permiten la operaciones de lectura y escritura; -Tienen direccionamiento aleatorio; -Son volátiles; -Se empaquetan con un ancho de palabra de 1 bit y con el bus de direcciones multiplexado en el tiempo, lo cual reduce el número de Patas necesarias; -salida de datos en triestado. Hay varios tipos de memoria DRAM, que cada placa base está preparada para cada uno de estos tipos:

  • FP DRAM (fast paged mode RAM): su estructura interna es igual a la de la convencional, es usada para los Pc´s 386 y 486.

  • EDO RAM(Extended Data Out DRAM): es más veloz que la FP DRAM debido a que disminuye el número de ciclos de reloj para acceder al contenido de las celdas de memoria. Tarda menos en transmitir la información desde la memoria hasta el microprocesador, usa menos energía, y reduce la necesidad de una caché L2 en máquinas Pentium de bajo costo.

  • BEDO DRAM (burt edo DRAM)

  • SDRAM (synchronus DRAM): Gestiona todas las entradas y salidas de memoria sincronizadas con el reloj del sistema, aumentando el rendimiento global. Además, es más barata de fabricar que la EDO DRAM, por lo que ha comenzado a desplazarla.

  • DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM): Que aprovechan los flancos de subida y bajada de los ciclos de reloj, duplicando la velocidad de acceso.

  • RDRAM (Direct Rambus DRAM).

  • SLDRAM.

  • CDRAM.

  • SRAM (static RAM): su diseño interno está echo a partir de transistores que almacenan la información cuando son polarizados en corte o en saturación, correspondiendo a los valores lógicos 0 ó 1 respectivamente permaneciendo en esta condición hasta que se cambie la información. Además no necesitan ser refrescados pero son bastante más caros que la memoria DRAM.

  • SRAM síncrona: está gobernada por una señal de reloj de modo que todas la operaciones suceden de la misma referencia, esta característica no mejora las prestaciones pero si el diseño ya que una única señal gobierna todos los dispositivos involucrados. La ventaja de estas memorias viene proporcionada por lo que se podría llamar su funcionamiento automático, guiado por la señal de reloj.

  • SRAM burst: Las memorias de ráfagas (burst) incluyen un circuito contador que permite que la memoria genere en la propia memoria la dirección a la que debe acceder, consiguiendo de esta forma accesos en ráfagas. El funcionamiento es el siguiente: el microprocesador proporciona una dirección de memoria, la que debe propagarse por el bus hasta la memoria, decodificarse y acceder a la posición correspondiente. Si se ha indicado que se trata de un ciclo de lectura de ráfaga, la memoria, una vez que se ha obtenido el primer dato, incrementa la dirección y vuelve a acceder. De esta forma se evita el tiempo de propagación de las señales por el bus y el tiempo de decodificación de la dirección. La longitud de acceso, es decir el numero de palabras leídas o escritas en una ráfaga, viene limitado por el tamaño del contador interno de la memoria.

  • SRAM pipeline: Para mantener esta velocidad antes nombrada, cuando se cambia de secuencia, las memorias pipeline incluyen un buffer para almacenar la dirección a la que se esta accediendo y el dato proporcionado por la memoria. De esta forma, se puede enviar la nueva dirección antes de terminar la lectura, consiguiendo un solapamiento, pues el Microprocesador no tiene que esperar la terminación de un acceso para proporcionar la nueva dirección.

Memoria caché

Este es un tipo de memoria muy rápida que se coloca entre la memoria principal y el microprocesador, teniendo como objetivo incrementar la velocidad de este, pero al ser más rápida es más cara por lo que se coloca menos cantidad (512 Kbytes en la actualidad).

Funciona de forma que el microprocesador bajo la dirección de la aplicación, emite un comando a la memoria principal para cargar la información, si no está en la memoria habrá que acceder al disco duro para recogerla, pues este comando es interceptado por la caché.

La caché lee la información de la memoria principal o del disco duro, pero además de la información que ha solicitado el microprocesador trae consigo más información de clusters adyacentes, la caché pasa la información solicitada al micro y guarda una copia de la información que estrajo en la DRAM.

En el momento que el microprocesador deja de trabajar lo que hace es comenzar a leer más instrucciones del disco generalmente de archivos cercanos a los que han sido leidos de y los va guardando en la memoria DRAM, entonces posteriormente cuando el programa solicita más información la caché intercepta esa petición de forma que la busca en la memoria por si ha sido cargada en ese momento y si diese la casualidad de que si está la mandaría directamente al micro.

Cuando un programa emite un comando de escritura también es interceptado por la caché mientras el micro descansa, si el archivo que va a escribirse en el disco está en el área de DRAM controlada por la caché está escribe solo los clústeres que han sido modificados.

Algunas caches lo que hacen es mantener pendientes operaciones de escritura y las desempeñan en un orden que minimizan los movimientos de la cabeza de lectura/escritura de la unidad.

En la actualidad hay dos niveles de caché exceptuando que AMD introducción para su AMD-k6 ||| un tercer nivel (L3):

  • L1: es interna al microprocesador y corre a la velocidad de el mismo, suele ser más pequeña que la L2 y es el primer sitio donde el micro busca la información. Suele ser de 32 ó 64 Kbytes.

  • L2: es la externa al microprocesador y corre a la velocidad del reloj externo, excepto con el Pentium || y Pentium ||| que es interna y va a la mitad de velocidad interna del micro. Es el segundo sitio donde el micro busca la información y suele ser de 512 Kbytes, esta memoria tiene una gran influencia sobre las prestaciones de memoria incrementando la velocidad de un 15 a un 30 % que un sistema que no disponga de L2.

La caché puede tener aciertos o fallos, siendo un acierto la vez en que el micro solicita una información y se encuentra en la caché y al contrario cuando la información no se encuentra en la caché se denomina fallo. Los accesos a caché pueden ser de lectura o escritura:

  • Write-through: escribe los datos en caché y en memoria.

  • Write-back: escribe los datos solo en caché, esta mantiene el dato y lo copia más tarde en memoria.

  • Write- through whit buffer: funcionamiento del primero y similares prestaciones al Write-back.

La memoria caché puede ser Asíncrona (ASRAM) y síncrona. La primera es la que se utilizaba en los años de los 386, y la segunda es más rápida y mejora las prestaciones de un 3 a un 5 %; hay dos tipos:

  • SBSRAM: (Synchronus burst SRAM), con tiempos de acceso entre 8´5 y 12 ns para buses de 66 Mhz es la más rápida.

  • PBSRAM: (Pipelined Burst SRAM), con tiempos de acceso de 4´5 y 8 ns para velocidades superiores a 66 Mhz.

Memorias de acceso secuencial

Se caracterizan por su tiempo de acceso, dependiendo de la posición a que se quiera acceder respecto a un punto de referencia inicial: Registro de desplazamiento Dispositivos acopladores por carga o CCD (Charge Soupled Device).

Memorias de burbujas metálicas

Dentro de un campo de material magnético las burbujas son pequeños dominios estables, con una polaridad inversa a la de un campo.

Estas memorias no son volátiles y su acceso es secuencial. Constituyen un puente de unión entre las memorias centrales de acceso aleatorio (RAM o ROM) y los dispositivos de almacenamiento (disketes, discos duros, cintas magnéticas, CD-ROM, etc.) Como principal características, podemos señalar su gran densidad de integración (10 bits por pulgada cuadrada). No obstante el tiempo de acceso, al ser una memoria secuencial es relativamente alto comparado con las memorias de tipo de acceso directo.

Formatos físicos de las memorias

La memoria DIP

La memoria DIP es un circuito integrado (chips), un dispositivo electrónico compuesto por un conjunto de componentes conectados permanentemente entre si e incluidos en una placa de silicio de menos 1 mm, formando un conjunto en miniatura capaz de desarrollar las mismas funciones que un circuito formados por elementos discretos. Dejando en un circuito integrado, los componentes activos, diodos, transistores etc., y los componentes pasivos, resistencias, condensadores, etc. Están integrados dentro de un mismo bloque llamado substrato.

Los Chips

Son circuitos integrados cuyas patitas o pines se hayan en ambos lados de la cápsula, formando dos líneas o hileras de pines (DIP). Los Chips de memoria se fabrican con capacidades de 64Kb, 256Kb y 1Mb.

El número de chips de memoria que existe físicamente dentro del computador determina la cantidad de memoria que pueden ocupar los programas y los datos. Aunque estos puedan variar de un computador a otro.

Módulos de memoria

La DRAM en general no se compra en CHIPS, sino en módulos de memoria empaquetados en dos formatos básicos SIMM y DIMM que contienen 8, 16, 32, 64 o 128 MB cada uno. Estos módulos se introducen es ranuras (slots) en la placa base.

Memoria SIMM (Single in line Memory Module)

Usualmente son ocho o nueve, chips DIP fabricados con tecnología DRAM y soldados en una tarjeta pequeña de circuito impreso.

El borde inferior de esta tarjeta posee contactos, que encajan perfectamente en zócalos (slots) especialmente diseñados para este tipo de módulos ubicados sobre la placa madre.

En las primeras PC se usaban SIMM de 32 pines que proporcionaban cada uno 8 bits, por lo que debían ser usadas en pares en las PC de 16 bits (hasta 386SX) y en grupos de a cuatro en las de 32 bits (4 x 8 = 32 bits), pero con las 486 desaparecieron, en favor de los módulos de 72.

Memoria DIM(Dual In line Memory Module)

Tienen 168 pines y en las Pentium se pueden usar de solos porque tienen 32 bits.

Es posible combinar módulos SIMM y DIMM en una placa madre, pero bajo ciertas condiciones especiales. Un par de SIMM de 72 pines iguales (es decir de 8, 16 o 32 MB) deberán estar instalados en la ranura (slot) 2 y un DIMM de la misma velocidad en su ranura respectiva, además el voltaje deberá ser de 3.3 V y no 5 V como se usa normalmente en los SIMM.

Conectores: conector de alimentación, panel, altavoz y teclado

Conector de alimentación

El conector de alimentación puede ser de dos tipos, el AT y ATX, y para conectarlos a la placa base solo existe una forma para cada tipo; el conector para los modelos de placa AT son dos conectores P8 y P9 pues los hilos negros correspondientes a masa debemos colocarlos enfrentados, mientras que en el tipo de placas ATX solo es un conductor, por lo tanto no presenta ninguna dificultad.

Hardware: La placa base

Conectores para placa AT.

Hardware: La placa base

Conector para placa ATX.

Conectores de panel y altavoz

Son un conjunto de conectores desde los cuales se alimenta el altavoz interno del ordenador, el led de suspendido, conector interruptor de suspendido, conector keylock, led de disco duro, led de turbo, pulsador de reset.

Hardware: La placa base

Hardware: La placa base

Hardware: La placa base

Conectores de teclado

Existen dos tipos de conexiones de teclado actualmente, una es mediante el conector DIM, hembra de 5 agujeros, y el tipo mini-DIM, hembra de 6 agujeros.

Hardware: La placa base

Controladoras y conectores de unidades de disco

Las controladoras y conectores de disco, en la actualidad vienen en la placa base soldadas, pero en pc´s anteriores a Pentium y últimos modelos de 486, había que conectar una tarjeta de expansión controladora de puertos y discos, la controladora de disco suele venir con el chipset.

Los interfaces de disco han sido varios en la historia de estos elementos:

El interfaz ST-506

Creado en 1979 por SEAGATE disponía de dos conectores, uno de 34 patillas y otro de 20, con capacidades de hasta 200 Mbytes. Sus características son las siguientes: - Interfaz entre controlador y periférico.

  • El separador de datos incluido en el controlador.

  • Usado en mover el motor de discos paso a paso ( pista a pista ).

  • Permite controlar 4 discos y 16 cabezas.

  • No usa el servo.

  • El modelo 412 usa un buffer de señales para ajustarse a cualquier velocidad de Motor.

  • Es un sistema barato.

  • Consta de 3 cables : J1 , J2 , J3.

  • J1 es de señales de control , J2 de datos y J3 de tensión.

  • J1 usa señales de configuración simple (0 o 5V) y J2 de configuración diferencial (diferencia entre alta y baja).

  • Transmisión serie.

El interfaz ESDI (Enhanced Small Device Interface-pequeño dispositivo con interfaz mejorado)

Desarrollado en 1983 por Maxtor y sus características son las siguientes:

  • El separador de datos está incluido en el periférico lo que lo hace más rápido y con mayor rendimiento.

  • El controlador envía señales a través del interfaz hacia dirección de periférico para mover el motor pista a pista (el periférico está direccionado).

  • El controlador puede interrogar a través del interfaz al periférico acerca del número de cilindros, cabezas y número de bytes por pista.

  • Utilizado en pequeñas unidades de disco.

Interfaz SMD

  • Utilizado en grandes unidades de disco.

  • Estándar ANSI.

  • El separador de datos está en el periférico.

  • Tiene cables largos para adaptarse a grandes sistemas.

El interfaz ATA ( AT Attachment-acoplamiento AT)

Creado en 1983 para discos duros IDE de 40 patillas y permite conectar dos unidades en el mismo cable.

El interfaz SCSI (escasi)

De 50 patillas puede tener hasta 7 dispositivos en el mismo cable, sus características son las siguientes:

  • Interfaz ( o bus ) paralelo.

  • Interfaz entre la unidad básica y el controlador del periférico.

  • Es utilizable por casi todas las unidades básicas contando sólo con un pequeño adaptador.

  • Es estándar ANSI.

  • Soporta muchos tipos de periféricos.

  • Se puede usar de dos maneras: -como unidad inteligente para conectar unidad básica y un solo periférico, -como interfaz entre varias unidades básicas y varios controladores de dispositivos.

  • Se le pueden conectar a lo sumo 8 dispositivos (entre unidades y controladores).

  • Al menos debe haber una unidad básica y un controlador.

  • Se utilizan 18 señales : 9 de control y 9 de datos (8 bits de datos y 1 bit de paridad).

  • Permite transmisión en modo simple (0 o 5V) que es más barato pero los cables son más cortos , y modo diferencial (diferencia entre alta y baja) que es más caro pero permite cables más largos.

  • En los extremos del bus o interfaz debe haber un terminador que impida el rebote de las señales.

Wide SCSI

Semejante a SCSI pero permite trabajar con 36 líneas de datos (32 bits de datos y 4 de paridad).

Las placas base actuales suelen incluir un conector para floppy y dos IDE que suelen ser del tipo Enhanced IDE (EIDE), también denominados fast-ATA o Ultra-ATA, siendo posible conectar hasta cuatro dispositivos IDE a 33 Mbytes/s.

IDE y ATA implementan el controlador de la unidad, reduciendo así el costo del interfaz, el interfaz ATA básico permite velocidades de hasta 8´3 Mbytes, sin embargo hay versiones superiores y de las siguientes características:

ATA-2

  • Puede trabajar con el bus PCI.

  • Permite conectar 4 unidades.

  • Velocidades mayores.

  • Direccionamiento LBA (Logical Block Addressing-direccionamiento por bloque lógico)

  • Los discos duros de seagate y quantum fast-ATA disponen de este interfaz.

ATA-3 compatible con ATA-2

  • Fiabilidad mejorada.

  • Seguridad mediante passwords.

  • Gestión de potencia para reducir el consumo.

  • SMART ( Self Monitoring Análisis and Report technology-tecnología de análisis e informe de automonitorización).

ATAPI (ATA Packet interface)

El ATA fue diseñado solo para discos duros. ATAPI es un estándar diseñado para CD-Rom y unidades de cinta que se pueden conectar a un puerto ATA.

ULTRA-ATA

Es el puente entre el ATA 3 y el ATA-4, añade velocidad hasta 33Mbytes/s (actualmente de hasta 66Mbytes/s), esto es soportado por el Pentium || de Intel.

ATA-4

ATA-3 y ATAPI en un solo controlador, con modos de trasferencia más rápidos.

Hardware: La placa base

Estos son los controladores que actualmente traen las placas base, el primer controlador “Floppy” es para disqueteras, y el segundo IDE es para discos duros. (también para Cd-rom)

A continuación la tabla técnica de cada uno de estos conectores:

Hardware: La placa base

Hardware: La placa base

Las ranuras o slots de expansión

Los distintos dispositivos electrónicos de la placa base se comunican a través de los buses, un bus consiste en una serie de hilos que permite conectar uno o más componentes, de forma que cuando uno quiere comunicarse con otro establece la tensión de línea.

Bus XT y el bus ISA

Cuando en 1980 IBM fabricó su primer PC, este contaba con un bus de expansión conocido como XT que funcionaba a la misma velocidad que los procesadores Intel 8086 y 8088 (4.77 Mhz). El ancho de banda de este bus (8 bits) con el procesador 8088 formaba una pareja perfecta, pero la ampliación del bus de datos en el 8086 a 16 bits dejo en entredicho este tipo de bus.

Dada la evolución de los microprocesadores el bus del PC no era ni mucho menos la solución para una comunicación fluida con el exterior del micro. En definitiva no podía hablarse de una autopista de datos en un PC cuando esta sólo tenía un ancho de 8 bits. Por lo tanto, apareció un nuevo bus en el mundo del PC, que en relación con el bus de datos tenía finalmente 16 bits (ISA), pero que era compatible con su antecesor. La única diferencia fue que el bus XT era síncrono. Las viejas tarjetas de 8 bits de la época del PC pueden por tanto manejarse con las nuevas tarjetas de 16 bits en un mismo dispositivo. De todas maneras las tarjetas de 16 bits son considerablemente más rápidas, ya que transfieren la misma cantidad de datos en comparación con las tarjetas de 8 bits en la mitad de tiempo (transferencia de 16 bits en lugar de transferencia de 8 bits).

No tan solo se amplió el bus de datos sino que también se amplió el bus de direcciones, concretamente hasta 24 bits. Además también se aumentó la velocidad de cada una de las señales de frecuencia, de manera que toda la circulación de bus se desarrollaba más rápidamente. De 4.77 Mhz en el XT se pasó a 8.33 Mhz. Como consecuencia el bus por el cual no pueden transferirse nunca los datos entre la memoria y la CPU lo suficientemente rápido. En los discos duros modernos por ejemplo, la relación (ratio) de transferencia de datos ya es superior al ratio del bus.

Bus micro channel (MCA)

Vistas las limitaciones que tenía el diseño del bus ISA en IBM se trabajó en un nueva tecnología de bus. El diseño MCA (Micro Channel Arquitecture) permitía una ruta de datos de 32 bits, más ancha, y una velocidad de reloj ligeramente más elevada de 10 Mhz, con una velocidad de transferencia máxima de 20 Mbps frente a los 8 Mbps del bus ISA.

Pero lo que es más importante el novedoso diseño de bus de IBM incluyó un circuito de control especial a cargo del bus, que le permitía operar independientemente de la velocidad e incluso del tipo del microprocesador del sistema.

Bajo MCA, el micro no es más que uno de los posibles dispositivos dominantes del bus a los que se puede acceder para gestionar transferencias. La circuitería de control, llamada CAP (punto de decisión central), se enlaza con un proceso denominado control del bus para determinar y responder a las prioridades de cada uno de los dispositivos que dominan el bus.

Para permitir la conexión de más dispositivos, el bus MCA especifica interrupciones sensibles al nivel, que resultan más fiables que el sistema de interrupciones del bus ISA. De esta forma es posible compartir interrupciones. Pero además se impusieron estándares de rendimiento superiores en las tarjetas de expansión.

Es cierto que el progreso conlleva un precio: La arquitectura de IBM era totalmente incompatible con las tarjetas de expansión que se incluyen en el bus ISA. Esto viene derivado de que los conectores de las tarjetas de expansión MCA eran más pequeños que las de los buses ISA. De esto se pueden sacar dos conclusiones. Por un lado el coste de estas tarjetas era menor y por otro ofrecía un mayor espacio interior en las pequeñas cajas de sobremesa.

Las señales del bus estaban reorganizadas de forma que se introducía una señal de tierra cada 4 conectores. De esta forma se ayudaba a reducir las interferencias.

VLB (vesa local bus)

Teniendo la infalibilidad de los buses EISA y MCA para asentarse en el mercado, en estos años se han ideado otros conceptos de bus. Se inició con el llamado Vesa Local Bus (VL-Bus), que se propuso el definir estándares en el ámbito de las tarjetas gráficas y así por primera vez y realmente tuviera poco que ver con el diseño del bus del PC. Por eso surgió, en el Comité VESA, la propuesta para un bus más rápido que fue el VESA Local Bus.

Al contrario que con el EISA, MCA y PCI, el bus VL no sustituye al bus ISA sino que lo complementa. Una placa con bus VLB dispone para ello de un bus ISA y de las correspondientes ranuras (slots) para tarjetas de ampliación. Además, en una placa con bus VLB puede haber, sin embargo, una, dos o incluso tres ranuras de expansión, para la colocación de tarjetas concebidas para el bus VLB, casi siempre gráficos. Solamente estos slots están conectados con la CPU a través de un bus VLB, de tal manera que las otras ranuras permanecen sin ser molestadas y las tarjetas ISA pueden hacer su servicio sin inconvenientes.

El VLB es una expansión homogeneizada de bus local, que funciona a 32 bits, pero que puede realizar operaciones a 16 bits.

VESA presentó la primera versión del estándar VL-BUS en agosto de 1992. La aceptación por parte del mercado fue inmediata. Fiel a sus orígenes, el VL-BUS se acerca mucho al diseño del procesador 80486. De hecho presenta las mismas necesidades de señal de dicho chip, exceptuando unas cuantas menos estrictas destinadas a mantener la compatibilidad con los 386.

La especificación VL-Bus como tal, no establece límites, ni superiores ni inferiores, en la velocidad del reloj, pero una mayor cantidad de conectores supone una mayor capacitancia, lo que hace que la fiabilidad disminuya a la par que aumenta la frecuencia. En la práctica, el VL-BUS no puede superar los 66 Mhz. Por este motivo, la especificación VL-BUS original recomienda que los diseñadores no empleen más de tres dispositivos de bus local en sistemas que operan a velocidades superiores a los 33 Mhz. A velocidades de bus superiores, el total disminuye: a 40 Mhz solo se pueden incorporar dos dispositivos; y a 50 Mhz un único dispositivo que ha de integrarse en la placa. En la práctica, la mejor combinación de rendimiento y funciones aparece a 33 Mhz.

Tras la presentación del procesador Pentium a 64 bits, VESA comenzó a trabajar en un nuevo estándar (VL-Bus versión 2.0).

La nueva especificación define un interface de 64 bits pero que mantienen toda compatibilidad con la actual especificación VL-BUS. La nueva especificación 2.0 redefine además la cantidad máxima de ranuras VL-BUYS que se permiten en un sistema sencillo. Ahora consta de hasta tres ranuras a 40 Mhz y dos a 50 Mhz, siempre que el sistema utilice un diseño de baja capacitancia.

En el nombre del bus VL queda de manifiesto que se trata de un bus local. De forma distinta al bus ISA éste se acopla directamente en la CPU. Esto le proporciona por un lado una mejora substancial de la frecuencia de reloj (de la CPU) y hace que dependa de las línea de control de la CPU y del reloj.

Bus PCI (Peripheral Component Interconnect)

Visto lo anterior, se puede ver que el bus del futuro es claramente el PCI de Intel, este bus ha sido creado para el procesador Pentium, y es un bus totalmente compatible con el estándar Plug & Play, tiene una anchura del bus de datos de 64 bits. PCI significa: interconexión de los componentes periféricos (Peripheral Component Interconnect) y presenta un moderno bus que no sólo está meditado para no tener la relación del bus ISA en relación a la frecuencia de reloj o su capacidad sino que también la sincronización con las tarjetas de ampliación en relación a sus direcciones de puerto, canales DMA e interrupciones se ha automatizado finalmente de tal manera que el usuario no deberá preocuparse más por ello.

El bus PCI es independiente de la CPU, ya que entre la CPU y el bus PCI se instalará siempre un controlador de bus PCI, lo que facilita en gran medida el trabajo de los diseñadores de placas. Por ello también será posible instalarlo en sistemas que no estén basados en el procesador Intel si no que pueden usar otros, como por ejemplo, un procesador Alpha de DEC. También los procesadores PowerMacintosh de Apple se suministran en la actualidad con bus PCI.

Las tarjetas de expansión PCI trabajan eficientemente en todos los sistemas y pueden ser intercambiadas de la manera que se desee. Solamente los controladores de dispositivo deben naturalmente ser ajustados al sistema anfitrión (host) es decir a su correspondiente CPU.

Como vemos el bus PCI no depende del reloj de la CPU, porque está separado de ella por el controlador del bus. Si se instalara una CPU más rápida en su ordenador. no debería preocuparse porque las tarjetas de expansión instaladas no pudieran soportar las frecuencias de reloj superiores, pues con la separación del bus PCI de la CPU éstas no son influidas por esas frecuencias de reloj. Así se ha evitado desde el primer momento este problema y defecto del bus VL.

El bus PCI emplea un conector estilo Micro Channel de 124 pines (188 en caso de una implementación de 64 bits) pero únicamente 47 de estas conexiones se emplean en una tarjeta de expansión( 49 en caso de que se trate de un adaptador bus-master); la diferencia se debe a la incorporación de una línea de alimentación y otra de tierra. Cada una de las señales activas del bus PCI está bien junto o frente a una señal de alimentación o de tierra, una técnica que minimiza la radiación.

El límite práctico en la cantidad de conectores para buses PCI es de tres; como ocurre con el VL, más conectores aumentarían la capacitancia del bus y las operaciones a máxima velocidad resultarían menos fiables.

A pesar de presentar un rendimiento similar al de un bus local conectado directamente, en realidad PCI no es más que la eliminación de un paso en el microprocesador. En lugar de disponer de su propio reloj, un bus PCI se adapta al empleado por el microprocesador y su circuitería, por tanto los componentes del PCI están sincronizados con el procesador. El actual estándar PCI autoriza frecuencias de reloj que oscilan entre 20 y 33 Mhz.

A pesar de que el bus PCI es el presente, sigue habiendo buses y tarjetas de expansión ISA ya que no todas las tarjetas de expansión requieren las ratios de transferencia que permite el bus PCI. Sin embargo las tarjetas gráficas, tarjetas SCSI y tarjetas de red se han decantando cada vez más fuertemente hacia el bus PCI. La ventaja de la velocidad de este sistema de bus es que este hardware puede participar del continuo incremento de velocidad de los procesadores.

AGP (Accelerated Graphics Port)

La tecnología AGP, creada por Intel, tiene como objetivo fundamental el nacimiento de un nuevo tipo de PC, en el que se preste especial atención a dos facetas: gráficos y conectividad.

La especificación AGP se basa en la especificación PCI 2.1 de 66 Mhz (aunque ésta apenas se usa, dado que la mayoría de las tarjetas gráficas disponibles tan sólo son capaces de utilizar la velocidad de bus de 33 Mhz), y añade tres características fundamentales para incrementar su rendimiento: operaciones de lectura/escritura en memoria con pipeline, demultiplexado de datos y direcciones en el propio bus, e incremento de la velocidad hasta los 100 Mhz (lo que supondría unos ratios de transferencia de unos 800 Mbytes por segundo, superiores en más de 4 veces a los alcanzados por PCI).

Pero el bus AGP es también un bus exclusivamente dedicado al apartado gráfico, tal y como se deriva de su propio nombre, Accelerated Graphics Port o bus acelerado para gráficos. Esto tiene como consecuencia inmediata que no se vea obligado a compartir el ancho de banda con otros componentes, como sucede en el caso del PCI.

Otra característica interesante es que la arquitectura AGP posibilita la compartición de la memoria principal por parte de la aceleradora gráfica, mediante un modelo que Intel denomina DIME (Direct Memory Execute, o ejecución directa a memoria) y que posibilitará mejores texturas en los futuros juegos y aplicaciones 3D, al almacenar éstas en la RAM del sistema y transferirlas tan pronto como se necesiten.

Hardware: La placa base

Los puertos

Los puertos constituyen el vínculo del ordenador con el mundo exterior, son los intermediarios que se encargan de facilitar el intercambio de información entre el ordenador y la periferia. Su función consiste en posibilitar la transmisión de datos entre dos sistemas distintos.

Los puertos los podemos tener ya integrados en la placa base como ya vienen actualmente, pero en las placas base anteriores a Pentium o los últimos 486, no venían integrados en la placa base con lo cual había que insertarlos en un Slot de expansión, con dichos puertos y a parte también la controladora de discos.

Los conectores de puertos, especialmente serie y paralelo, vienen de dos formas dispuesto en la placa:

  • Integrados en la placa base para poner un conector de cinta y sujetarlo a la carcasa para que sea accesible desde el exterior.

  • O directamente soldados el la placa base siendo de esta forma ya accesibles desde el exterior.

  • En el primer caso los cables y los conectores externos son suministrados con la placa base y suelen los modelos AT los que utilizan este sistema.

    Hardware: La placa base
    Hardware: La placa base
    Hardware: La placa base

    Conectores de puertos de una placa AT.

    En el segundo caso, al estar los conectores externos directamente soldados en la placa base, no se suministra ningún tipo de cable, suelen los modelos de placas ATX los que utilizan este sistema.

    Los puertos serie COM1 y COM2

    Suelen ser en la actualidad compatibles con la UART 16550, permitiendo velocidades de hasta 115.200 bits/s.

    El uso más común del puerto serie es el ratón o el módem, la razón de esto es porque un puerto serie no es un modo eficiente de transmitir, ya que la información la envía en serie, un bit de información tras de otro, este tipo de transferencia tan lenta está bien para dispositivos de baja velocidad hasta los 115.200 bits/s.

    El ordenador dispone de dos puertos serie, uno de 9 pines (COM1) y otro de 25 pines (COM2) en el caso de placas AT, y dos COM1 en el caso de placas ATX, que salen al exterior a través de un conector de 9 y 25 pines respectivamente.

    Puerto Paralelo

    También conocido como Puerto Centronics, el puerto paralelo, puede enviar hasta 8 bits de información en paralelo simultáneamente. Las placas base o en el caso de tarjetas controladoras suelen llevar un puerto paralelo, que es un conector hembra de 25 agujeros, donde pueden alcanzarse velocidades de transmisión de hasta 500 Kbytes por segundo.

    El puerto paralelo puede configurarse de cuatro modos, que se puede configurar en el setup:

    • SPP (standard parallel port): puerto paralelo estándar con velocidad de transmisión de hasta 500 Kbytes/s.

    • EPP (Enhanced parallel port): puerto paralelo extendido, en este modo puede comunicación bidireccional hasta 2 Mbytes/s. El dispositivo periférico debe soportar este modo.

    • ECP (Extended capabilities port): puerto con capacidades extendidas (alta velocidad y utilizan DMA). Transferencia bidireccional de hasta 2´4 Mbytes/s. El dispositivo debe soportar este modo. Se requiere además de un canal DMA de acuerdo con las especificaciones del dispositivo.

    • ECP+EPP: la unión de ambos.

    Los modos ECPy EPP permiten las comunicaciones bidireccionales por el puerto paralelo a alta velocidad. Incorpora un buffer entre las patillas de datos y el microprocesador, motivo por el que aumenta la velocidad de transferencia de información.

    Puerto USB (bus serie universal)

    Es un bus de cuatro hilos y puede trasmitir/recibir a velocidades de hasta 12 Mbits/s y sus características más relevantes son:

    • Velocidades de hasta 1´5 Mbps, para sistemas de bajo costo y hasta 12 Mbps para sistemas con características superiores.

    • Se pueden conectar hasta 127 dispositivos.

    • Cada segmento de cable puede tener hasta 5 metros.

    • Utiliza un cable de 4 hilos: dos de alimentación (+ 5v y masa) y dos de señal diferencial (datos- y datos+) con impedancia de cable de 90 .

    • Se utiliza para dispositivos de baja velocidad: teclado, ratón, impresora y módem.

    • Son completamente Plug&Play, en el caso de Windows 98 no es necesario reiniciar el equipo, solo hay que conectarlo y reconoce el dispositivo.

    • Existen dispositivos HUB (concentradores) para conectar varios USB a una salida.

    El puerto IRDA

    Se definió en 1994, para conectar un periférico de infrarrojos basta en colocarlo en línea con el puerto IRDA a una distancia menor a un metro, así se comunicarán los equipos sin necesidad de cables. La velocidad máxima es de unos 4 Mbytes/s bidireccional, aunque emula a un puerto serie teniendo una velocidad de 115.200 bits/s.

    A continuación unas tablas técnicas acerca de los puertos de una placa base tipo AT.

    Hardware: La placa base

    Tabla de puertos COM1 y COM2.

    Hardware: La placa base

    Tabla técnica de Pines de puerto paralelo.

    Hardware: La placa base

    Tabla USB.

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    Tabla técnica de Puerto PS/2.

    Hardware: La placa base

    Tabla técnica del puerto IRDA.

    A la salida al exterior los conectores tienen las siguientes características. Van acompañados de sus tablas características.

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    Averías

    La mayor parte de las averías suelen darse por una mala configuración del Setup por parte del usuario o por una incorrecta configuración e Jumpers.

    Si nos encontramos con un ordenador que no arranca o se comporta deforma errática, debemos seguir los siguientes pasos, de forma que si se cumple se sigue con el siguiente:

  • Medir las tensiones que la fuente de alimentación suministra a la placa base y verificar si están dentro de los límites permitidos.

  • quitar todas las tarjetas de expansión, excepto la gráfica y ver si se puede encender observando si el disco duro funciona cargando el sistema operativo.

  • Si se sospecha de un problema de configuración del Setup, borrar la CMOS para arrancar con una configuración de defecto, y así eliminar este tipo de avería o de defecto.

  • Comprobar que todos los demás componentes de la placa base funcionan (microprocesador, memoria RAM, tarjeta gráfica, etc.), y si es así el fallo se encuentra en la propia placa base.

  • Los casos más frecuentes de averías en componentes e la placa base son los siguientes:

    Averías de la pila o batería

    Cuando se agota la pila o batería aparecerá un mensaje en pantalla indicando un error en CMOS o BIOS (CMOS checksum error o BIOS checksum error). En este caso habría que cambiar la pila y a continuación volver a definir la configuración del ordenador a través del SETUP. En algunos casos no aparece ningún mensaje sino que encontraremos en la pantalla de inicio que nos pide el sistema operativo sino se dispone de autoconfiguración del disco duro al principio, en este caso, observaremos que la fecha y hora son incorrectas. Entraremos en el SETUP y verificaremos la configuración; habitualmente habrá desaparecido al configuración de disco duro, la hora y la fecha, la disquetera, etc. Dependiendo del equipo volviéndolo a configurar otra vez funcionará perfectamente. Si al apagar el ordenador y volver a encenderlo más tarde vuelve a pasar lo mismo es que la pila está agotada y si el problema persiste será problema de la CMOS y habrá que volver a sustituirla.

    Avería en la memoria caché.

    Los chips de memoria caché no suelen dar problemas. Es más probable un problema de mala configuración de Jumpers de la placa base que indican la cantidad de memoria caché instalada en el caso de que no se configure de forma automática. Los paso a seguir son los siguientes:

  • Comprobaremos en primer lugar con el manual de la placa base, o con la información serigrafiada en la misma, que están bien situados los Jumpers de selección de la caché.

  • Si una vez realizada esta comprobación el sistema deja de funcionar, a parte de muchas otras cosas puede deberse a que están estropeados los chips de memoria caché. Para comprobarlo entraremos en el Setup y desactivaremos la caché externa. Ahora trabajaremos sin la memoria caché, el ordenador irá más lento pero podrá trabajar y arrancará. De está forma podremos tener la certeza que el fallo estaba los chips de la memoria caché, teniendo que ser sustituidos.

  • Si al desactivar la memoria caché de la placa base el sistema siguiera fallando, el problema radicaría en la misma placa base.

  • Averías en el microprocesador

    Los problemas que puede acarrear este componente son generalmente irreversibles, normalmente una frecuencia de trabajo no adecuada o la falta de disipador o ventilador suelen acabar a corto o largo plazo con la vida del microprocesador, pero hay que tener otros factores en cuenta.

    • Si el ordenador no arranca pero el microprocesador se calienta, puede deberse a un fallo de la placa base, del zócalo, o incluso una inserción no adecuada del microprocesador en el mismo.

    • Si el equipo no arranca y el microprocesador no se calienta, posiblemente la tensión de trabajo sea insuficiente. Se revisarán los Jumpers de la placa base referentes a la alimentación de la misma, pero en el caso de que la configuración del microprocesador se realice sin Jumpers, a través del Setup, deberemos mirarlo dentro de este programa. Puede ser que esté seleccionada una tensión de 3´3 voltios cuando el micro necesite 5 voltios. Por el contrario si hacemos trabajar un micro con una tensión de 5 v, el equipo tampoco arranca pero el micro se calienta. Si mantenemos mucho esta circunstancia el micro puede llegar a quemarse, habría que apagar el equipo inmediatamente.

    • Si el ordenador se bloquea frecuentemente, ello puede ser debido a una frecuencia de trabajo del micro no adecuada. Para neutralizar esta eventualidad, habrá que revisar los Jumpers de la placa o el Setup dependiendo de cómo se configure.

    En general cuando nos encontremos con un error de este tipo debemos seguir los siguientes pasos:

  • Comprobar que el microprocesador está insertado correctamente en su zócalo.

  • Verificar que todos los puentes de configuración de la placa base están colocados en función del tipo del microprocesador que tenemos instalado.

  • Nos aseguraremos que el resto de los componentes imprescindibles para que funcione el sistema están correctamente correctamente montados, espacialmente la fuente de alimentación, la memoria RAM y la tarjeta gráfica.

  • Si después de realizar estas comprobaciones arrancamos el equipo y sigue sin funcionar, el error está en el micro procesador o en la placa base.

  • Probaremos con otro microprocesador, o con otra placa base, hasta que encontremos el culpable.

  • Una vez encontrado, habrá que sustituirlo.

  • Una avería frecuente en las placas para micros clase Pentium es el regulador de tensión de la placa base para alimentar el núcleo del micro. En este caso se medirá la tensión de entrada y salida y se verificará si está averiado, lo mejor es cortar las patillas y soldar de nuevo el regulador en dichas patillas, ya que al tener soldadas pistas intermedias, es difícil desoldar el estropeado y soldar de nuevo manteniendo conexiones internas.

    Bibliografía

    La placa base

    Pág.8

    Microprocesador.

    Chipset 1

    Chipset 2

    Bus AGP

    Puertos: Serie, paralelo, Ps/2, joystick.

    Unidades o discos de almacenamiento

    Slots de

    Expansión.

    Memoria

    Aspecto de jumper puenteado y forma de introducir un jumper

    Microprocesador

    Caché

    Memoria Principal