Arquitectura de computadoras

UNIDAD I MODELO DE ARQUITECTURAS DE COMPUTO Introduccion Antes de afondar en el tema de las arquitecturas de computadoras definiremos su concepto. La palabra arquitectura es utilizada en muchos otros campos de estudio y generalmente se define como la forma o la estructura de algo, desde los anos sesenta se comenzo a usar este termino en la informatica y la definian como el arte de determinar las necesidades del usuario de una estructura y de disenar para satisfacerlas lo mas eficazmente posible, dentro de las restricciones economicas y tecnologicas.

Tiempo despues se le considero como la ciencia moderna que integra el estudio del hardware de los equipos que componen un sistema informatico, conjuntamente con el software respectivo y los algoritmos de computacion que van a ser implantados en los equipos mediante lenguajes de alto nivel orientados a facilitar el trabajo del usurario.

Hoy en dia los disenos de arquitecturas evolucionan rapidamente y frecuentemente se desarrollan nuevas aplicaciones para computadoras por lo cual se le dio una nueva definicion que complementa las anteriores: “La arquitectura de computadoras contempla las tecnicas de interconectabilidad y compatibilidad de equipos, asi como portabilidad de software y estudia el diseno modular en prevision de ampliacion de un sistema informatico,

Lo sentimos, pero las muestras de ensayos completos están disponibles solo para usuarios registrados

Elija un plan de membresía
asi como su rentabilidad y costes de explotacion” 1. 1 MODELOS DE ARQUITECTURA DE COMPUTO

Tendencias actuales: Las tendencias actuales tienden a aumentar la velocidad de los computadores en cuanto al Hardware, por dos caminos: A)Computadores con conjunto reducido de instrucciones(RISC): en estadisticas se ha comprobado que hay un conjunto de instrucciones que se utiliza muy poco y esto produce un retardo en las instrucciones mas usadas. B) Proceso paralelo: trata de procesar a la vez varias unidades de proceso. La forma mas frecuente es la segmentacion, que consiste en procesar a la vez varias instrucciones aunque esten cada una en distinta frase.

Otras formas de procesa en paralelo requieren multiples procesadores. En este caso, es necesario dividir el programa en partes para resolver cada parte en un procesador. Existen tres modelos basicos de aruitectura de computadora, clasicas, segmentadas y de multiprocesamiento. 1. 1. 1 Clasicas Arquitectura von Neumann Las computadoras con arquitectura Von Neumann se refiere a las arquitecturas de computadoras que utilizan el mismo dispositivo de almacenamiento tanto para las instrucciones como para los datos (a diferencia de la arquitectura Harvard).

El termino se acuno en el documento First Draft of a Report on the EDVAC (1945), escrito por el conocido matematico John Von Neumann, que propuso el concepto de programa almacenado. Dicho documento fue redactado en vistas a la construccion del sucesor de la computadora ENIAC, y su contenido fue desarrollado por Presper Eckert, John Mauchly, Arthur Burks, y otros durante varios meses antes de que Von Neumann redactara el borrador del informe. Los ordenadores con arquitectura Von Neumann constan de las siguientes partes: [pic]

La unidad aritmetico-logica o ALU, la unidad de control, la memoria, un dispositivo de entrada/salida y el bus de datos que proporciona un medio de transporte de los datos entre las distintas partes. Un ordenador con arquitectura Von Neumann realiza o emula los siguientes pasos secuencialmente: Obtiene la siguiente instruccion desde la memoria en la direccion indicada por el contador de programa y la guarda en el registro de instruccion. Aumenta el contador de programa en la longitud de la instruccion para apuntar a la siguiente. Descodifica la instruccion mediante la unidad de control.

Esta se encarga de coordinar el resto de componentes del ordenador para realizar una funcion determinada. Se ejecuta la instruccion. Esta puede cambiar el valor del contador del programa, permitiendo asi operaciones repetitivas. El contador puede cambiar tambien cuando se cumpla una cierta condicion aritmetica, haciendo que el ordenador pueda ‘tomar decisiones’, que pueden alcanzar cualquier grado de complejidad, mediante la aritmetica y logica anteriores. Vuelve al paso N° 1. Ahora se analizara cada uno de los elementos integrados de la arquitectura Von Neumann: MEMORIA PRINCIPAL.

Von Neumann percibe la necesidad de almacenamiento temporal de datos para ejecuciones puntuales. Esto es, ademas de la posibilidad de poder almacenar unos datos de forma temporal, habilitar un espacio debera ser igualmente valido para instrucciones como para datos y habra de dividirse en celdas de igual tamano y referenciales mediante una direccion. Von Neumann establece diferencias entre lo que denomina “memoria permanente” y “memoria de trabajo”. De este modo comienza la gestion de lo que sera la memoria RAM de los sistemas actuales, destinada al almacenamiento temporal de datos e instrucciones.

UNIDAD ARITMETICA. Parece clara tambien la necesidad de hacer un analisis de las operaciones que la maquina sera capaz de realizar. Asi un grupo importante seran operaciones de tipo aritmetico (operaciones matematicas) y a otro gran grupo, pertenecera a las operaciones de tipo logico (comparaciones en la mayor parte de los casos). Asi se define la unidad aritmetica como una zona encargada de realizar operaciones basicas, tanto numericas como logicas. Todos los datos lo recibira de la memoria principal y en ella almacenara los resultados.

Dispone de una serie de registros internos que haran a modo de memoria y tambien permitiran el almacenamiento de datos. Este es el planteamiento inicial de la unidad aritmetico-logica, parte integrada del microprocesador, si bien Von Neumann lo consideraba un elemento diferenciado. UNIDAD DE CONTROL. Otro de los puntos de inexcusable presencia para Von Neumann es un elemento capaz de concentrar y gestionar el sistema completo. Asi concibe la unidad de control como la encargada de controlar todas las senales para que el proceso funcione. Lee las instrucciones de la memoria principal y encarga de la ejecucion.

Una parte importante de este modulo es el puntero que guardara la direccion de la proxima instruccion a leer. Junto con la unidad aritmetica. La unidad de control conformara lo que seran los microprocesadores actuales. UNIDAD DE ENTRADA/SALIDA. Por supuesto, el sistema de comunicacion con el usuario donde este pueda interactuar con el sistema. Este sera interfaz que conectara no solo los requerimientos propios de los usuarios sino, ademas, los diferentes elementos a traves de los cuales se habilite el proceso de comunicacion de informacion.

Asi, la unidad de entrada-salida Sera la encargada de enviar y recibir datos con el mundo exterior, para globalizar los distintos dispositivos externos que puedan existir, se adopta el nombre de perifericos, con los que se comunicara a traves de los buses. Este aparato se distingue en sus dos componente tratados de forma independiente: por un lado la entrada y por otro la salida. Von Neumann esta premonizando lo que seran las controladoras de comunicacion de dispositivos, interfaces de teclados y, por que no, la multimedia.

El funcionamiento de la arquitectura, en esencia, esta pensado para ejecutar programas, es decir, conjuntos de instrucciones elementales establecidas en un orden determinado. A traves del contador de programas o puntero incluido dentro de la unidad de control se dispondra de la direccion de memoria de la instruccion o comando que se desea ejecutar. Es preciso que se activen todos los dispositivos senales de control implicados para la lectura del comando de la memoria. Tras disponer de la instruccion y analizarla, la unidad de ontrol leera, si es preciso, los operandos de memoria del sistema. El siguiente paso seria la ejecucion propiamente dicha, Este podra ser de mayor a menor complejidad, guardandose los resultados obtenidos en registro o, incluso, en la propia memoria del sistema. Por supuesto, toda la operacion es “autorizada” por la unidad de control. Para finalizar, es necesario generar la iteracion; el contador de programa o puntero pasa a la siguiente direccion de memoria donde encontrara una nueva instruccion a ejecutar. De esta manera se vuelve a repetir todo el proceso. 1. 1. 2 Segmentadas

La segmentacion (en ingles pipelining, literalmente oleoducto) es un metodo por el cual se consigue aumentar el rendimiento de algunos sistemas electronicos digitales. El fomento del paralelismo implicito, que consiste en la segmentacion del procesador (pipe-line), descomponiendolo en etapas para poder procesar una instruccion diferente en cada una de ellas y trabajar con varias a la vez. La arquitectura en pipeline (basada en filtros) consiste en ir transformando un flujo de datos en un proceso comprendido por varias fases secuenciales, siendo la entrada de cada una la salida de la anterior.

Esta arquitectura es muy comun en el desarrollo de programas para el interprete de comandos, ya que se pueden concatenar comandos facilmente con tuberias (pipe). Tambien es una arquitectura muy natural en el paradigma de programacion funcional, ya que equivale a la composicion de funciones matematicas. La arquitectura pipe-line se aplica en dos lugares de la maquina, en la CPU y en la UAL. Veamos en que consiste el pipe-line y tratemos de entender porque el pipe-line mejora el rendimiento de todo el sistema. Veamos una CPU no organizada en pipe-line:

Si se trata de una instruccion a ser ejecutada por la ALU podemos decir que la CPU realiza a lo largo del ciclo de maquina estas 5 tareas. Una vez que termina de ejecutar una instruccion va a buscar otra y tarda en ejecutarla un tiempo T, es decir cada T segundos ejecuta una instruccion. ?Que sucede si dividimos en 5 unidades segun las 5 cosas que realiza la CPU? Supongamos la CPU dividida en 5 unidades, de tal forma que c/u tarde lo mismo en realizar su partecita. Es decir c/u tardara T/5. Para que una instruccion se ejecute se necesita T segundos entonces para que usar pipe-line.

Si ocurre esto en una CPU normal a una con pipe-line, la cantidad de instrucciones que se hacen por segundo aumenta, es decir aumenta el flujo de instrucciones que se ejecutan por segundo. 1. 1. 3 Multiprocesamiento Medios de multiprocesamiento que tienen mas de un procesador que opera en la misma memoria pero ejecuta procesos simultaneamente. En un sistema de multiprocesamiento procesadores multiples son empleados a ejecutado mas de una actividad en el tiempo, siempre que la informatica masiva deba ser realizada con regularidad.

Multiprocesador. Como muchas de las actividades principales de la informatica se ejecutan simultaneamente por los procesadores diferentes. Sin embargo, es esencial proporcionar la sincronizacion entre procesador multiple ellos tienen acceso a la memoria comun tal que ninguna parte del trabajo de informatica deberia ser descuidada por el procesador individual con una presuncion que el otro procesador lo hara. Un sistema de multiprocesamiento con vario funcionamiento juntos a la vez proporcionara un ambiente de multiprogramacion.

La multiprogramacion permite que programas multiples residan en areas separadas de la memoria principal al mismo tiempo. Con este acercamiento, es posible mantener dos o mas empleos simultaneamente en la ejecucion o en estados de la ejecucion. Los sistemas de ordenador de multiprocesador son caros y encontraron su uso solo en la aplicacion de informatica compleja y en la alta velocidad que funda el punto aplicacion de calculo numerica en espacios de Investigacion e Industria. 1. 2 ANALISIS DE LOS COMPONENTES 1. 2. 1 CPU.

La unidad central de procesamiento , CPU (por sus siglas del ingles Central Processing Unit), o, simplemente, el procesador, es el componente en una computadora digital que interpreta las instrucciones y procesa los datos contenidos en los programas de computadora. Las CPU proporcionan la caracteristica fundamental de la computadora digital, la programabilidad, y son uno de los componentes necesarios encontrados en las computadoras de cualquier tiempo, junto con el almacenamiento primario y los dispositivos de entrada/salida.

Se conoce como microprocesador el CPU que es manufacturado con circuitos integrados. Desde mediados de los anos 1970, los microprocesadores de un solo chip han reemplazado casi totalmente todos los tipos de CPU, y hoy en dia, el termino «CPU» es aplicado usualmente a todos los microprocesadores. La expresion «unidad central de proceso» es, en terminos generales, una descripcion de una cierta clase de maquinas de logica que pueden ejecutar complejos programas de computadora.

Esta amplia definicion puede facilmente ser aplicada a muchos de los primeros ordenadores que existieron mucho antes que el termino «CPU» estuviera en amplio uso. Sin embargo, el termino en si mismo y su acronimo han estado en uso en la industria de la informatica por lo menos desde el principio de los anos 1960 . La forma, el diseno y la implementacion de las CPU ha cambiado drasticamente desde los primeros ejemplos, pero su operacion fundamental ha permanecido bastante similar. Las primeras CPU fueron disenadas a la medida como parte de una computadora mas grande, generalmente una computadora unica en su especie.

Sin embargo, este costoso metodo de disenar los CPU a la medida, para una aplicacion particular, ha desaparecido en gran parte y se ha sustituido por el desarrollo de clases de procesadores baratos y estandarizados adaptados para uno o muchos propositos. Esta tendencia de estandarizacion comenzo generalmente en la era de los transistores discretos, computadoras centrales, y microcomputadoras, y fue acelerada rapidamente con la popularizacion del circuito integrado (IC), este ha permitido que sean disenados y fabricados CPU mas complejos en spacios pequenos (en la orden de milimetros). Tanto la miniaturizacion como la estandarizacion de los CPU han aumentado la presencia de estos dispositivos digitales en la vida moderna mucho mas alla de las aplicaciones limitadas de maquinas de computacion dedicadas. Los microprocesadores modernos aparecen en todo, desde automoviles, televisores, neveras, calculadoras, aviones, hasta telefonos moviles o celulares, juguetes, entre otros. 1. 2. 1. 1 Arquitecturas. Primera clasificacion de la CPU en base al manejo de instrucciones.

Han surgido dos grandes arquitecturas de microprocesadores para PCs: los disenados con instrucciones avanzadas o complejas llamados CISC (Complex Instruction Set Computer) y los disenados con instrucciones simples o reducidas llamados RISC (Reduced Instruction Set Computer). La arquitectura CISC ( Complex Instruction Set Computer ): La tecnologiaCISC (Complex Instruction Set Computer) nacio de la mano de Intel, creador en 1971 del primer microchip que permitiria el nacimiento de la informatica personal.

Mas concretamente, seria en 1972 cuando apareceria el 8080, primer chip capaz de procesar 8 bits, suficiente para representar numeros y letras. Con la posibilidad de colocar todos los circuitosen un solo chip y la capacidad de manejar numero y letras naceria la cuarta generacion de ordenadores, la de los conocidos como PC u ordenadores personales. Los microprocesadores CISC tienen un conjunto de instrucciones que se caracteriza por ser muy amplio y permitir operaciones complejas entre operandos situados en la memoria o en los registros internos.

Este tipo de arquitectura dificulta el paralelismo entre instrucciones, por lo que en la actualidad la mayoria de los sistemas CISC de alto rendimiento implementan un sistema que convierte dichas instrucciones complejas en varias instrucciones simples, llamadas generalmente microinstrucciones. La microprogramacion es una caracteristica importante y esencial de casi todas las arquitecturas CISC. La microprogramacion significa que cada instruccion de maquina es interpretada por un microprograma localizado en una memoria en el circuito integrado del procesador.

Las instrucciones compuestas son decodificadas internamente y ejecutadas con una serie de microinstrucciones almacenadas en una ROM interna. Para esto se requieren de varios ciclos de reloj, al menos uno por microinstruccion. Es asi entonces como los chips CISC utilizan comandos que incorporan una gran diversidad de pequenas instrucciones para realizar una unica operacion. Cuando el sistema operativo o una aplicacion requiere de una de estas acciones, envia al procesador el nombre del comando para realizarla junto con el resto de informacioncomplementaria que se necesite.

Pero cada uno de estos comandos de la ROM del CISC varian de tamano y, por lo tanto, el chip debe en primer lugar verificar cuanto espacio requiere el comando para ejecutarse y poder asi reservarselo en la memoria interna. Ademas, el procesador debe determinar la forma correcta de cargar y almacenar el comando, procesosambos que ralentizan el rendimiento del sistema. El procesadorenvia entonces el comando solicitado a una unidad que lo descodifica en instrucciones mas pequenas que podran ser ejecutadas por un nanoprocesador, una especie de procesador dentro del procesador.

Y al no ser las instrucciones independientes, pues son instrucciones menores procedentes de la descodificacion de una instruccion mayor, solo puede realizarse una instruccion cada vez. A traves de la compleja circuiteria del chip, el nanoprocesador ejecuta cada una de las instrucciones del comando. El desplazamiento por esta circuiteria tambien ralentiza el proceso. Para realizar una sola instruccion un chip CISC requiere de cuatro a diez ciclos de reloj. Entre las bondades de CISC destacan las siguientes: 1. Reduce la dificultad de crear compiladores. 2. Permite reducir el costo total del sistema. . Reduce los costos de creacion de Software. 4. Mejora la compactacion de codigo. 5. Facilita la depuracion de errores (debugging). Ejemplo de microprocesadores basados en la tecnologia CISC: o Intel 8086, 8088, 80286, 80386, 80486. o Motorola 68000, 68010, 68020, 68030, 6840. [pic] Microprocesadores con arquitectura CISC La arquitectura RISC (RISC = Reduced Instruction Set Computer): Ha sido la consecuencia evolutiva de las CPU. Como su nombre lo indica, se trata de microprocesadores con un conjunto de instrucciones muy reducidas en contraposicion a CISC.

La arquitectura RISC funciona de modo muy diferente a la CISC, su objetivo no es ahorrar esfuerzos externos por parte del software con sus accesos a la RAM, sino facilitar que las instrucciones sean ejecutadas lo mas rapidamente posible. La forma de conseguirlo es simplificando el tipo de instrucciones que ejecuta el procesador. Asi, las instrucciones mas breves y sencillas de un procesador RISC son capaces de ejecutarse mucho mas aprisa que las instrucciones mas largas y complejas de un chip CISC.

Sin embargo, este disenorequiere de mucha mas RAM y de una tecnologia de compilador mas avanzada. La relativa sencillez de la arquitectura de los procesadoresRISC conduce a ciclos de diseno mas cortos cuando se desarrollan nuevas versiones, lo que posibilita siempre la aplicacion de las mas recientes tecnologias de semiconductores. Por ello, los procesadores RISC no solo tienden a ofrecer una capacidad de procesamiento del sistema de 2 a 4 veces mayor, sino que los saltos de capacidad que se producen de generacion en generacion son mucho mayores que en los CISC.

Los comandos que incorpora el chip RISC en su ROM constan de varias instrucciones pequenas que realizan una sola tarea. Las aplicaciones son aqui las encargadas de indicar al procesador que combinacion de estas instrucciones debe ejecutar para completar una operacion mayor. Ademas, los comandos de RISC son todos del mismo tamano y se cargan y almacenan del mismo modo. Al ser estas instrucciones pequenas y sencillas, no necesitan ser descodificadas en instrucciones menores como en el caso de los chips CISC, pues ya constituyen n si unidades descodificadas. Por ello, el procesador RISC no gasta tiempo verificando el tamano del comando, en descodificarlo ni en averiguar como cargarlo y guardarlo. El procesador RISC puede ademas ejecutar hasta 10 comandos a la vez pues el compilador del software es el que determina que comandos son independientes y por ello es posible ejecutar varios a la vez. Y al ser los comandos del RISC mas sencillos, la circuiteria por la que pasan tambien es mas sencilla. Estos comandos pasan por menos transistores, de forma que se ejecutan con mas rapidez.

Para ejecutar una sola instruccion normalmente les basta con un ciclo de reloj. RISC ha dado origen a la aparicion de Microprocesadores poderosos cuya principal aplicacion a la fecha (Octubre 2003), ha sido el trabajo en las grandes maquinas (servidores), aunque tambien han llegado a posicionarse en ciertas maquinas desktop (Apple), computadoras de mano, maquinas de juegos, y otros artefactos electronicos domesticos. Entre las ventajas de RISC tenemos las siguientes: 1. La CPU trabaja mas rapido al utilizar menos ciclos de reloj para ejecutar instrucciones. 2.

Utiliza un sistema de direcciones no destructivas en RAM. Eso significa que a diferencia de CISC, RISC conserva despues de realizar sus operacionesen memoria los dos operandos y su resultado, reduciendo la ejecucion de nuevas operaciones. 3. Cada instruccion puede ser ejecutada en un solo ciclo del CPU Ejemplo de microprocesadores basados en la tecnologia CISC: o MIPS, Millions Instruction Per Second. o PA-RISC, Hewlett Packard. o SPARC, Scalable Processor Architecture, Sun Microsystems. o POWER PC, Apple, Motorola e IBM. [pic] Microprocesadores con arquitectura RISC RISC frente a CISC:

Existen varios mitos que contraponen las ventajas de la tecnologia RISC frente a la CISC, que es importante descalificar: o Los procesadores RISC ofrecen peor soporte para los lenguajes de alto nivel o HLL (High Level Language) que lo CISC. Esta creencia se argumenta en que un conjunto de instrucciones de «alto nivel» (CISC) es mejor soporte para lenguajes de alto nivel. Sin embargo, la caracteristica fundamental de los lenguajes de alto nivel, implica que el programador solo interacciona con el ordenador a traves del propio lenguaje de alto nivel (programacion, depuracion, mensajes del sistema, etc. , por lo que todos los problemas a «bajo nivel», deben de ser transparentes y desconocidos para el. Por ello, son de nulas consecuencias para el programador y los lenguajes de alto nivel, como se implementan las funciones, en funcion del tipo de CPU. o Es mas complicado escribir compiladores RISC que CISC. Dado que los procesadores CISC tienen un mayor numero de instrucciones y modos de direccionamiento, existen por tanto mas formas de hacer la misma tarea, lo que puede confundir tanto al compilador como al que lo escribe.

Por ello, subjetivamente es posible escoger una forma de hacerlo poco adecuada, por el tipo de instrucciones o por el tiempo de ejecucion que requieren. En cambio, en un procesador RISC, hay menos opciones, por lo que el compilador es mas simple, aunque se genere, habitualmente, un 20-30% mas codigo; a cambio, se consigue un incremento de la velocidad de hasta un 500%. o Un programa es mas rapido cuanto mas pequeno. La velocidad a la que un programa puede ser ejecutado no depende en absoluto de su tamano, sino del tiempo de ejecucion de cada una de sus instrucciones.

Dado que las instrucciones RISC son mas rapidas, y admiten mejor los pipelines, puede haber mayor paralelismo y simultaneidad en la ejecucion de pequenas secciones de codigo. Dichas secciones de codigo pueden ser ejecutadas en una fraccion del tiempo que requiere una sola instruccion CISC. [pic] [pic] 1. 2. 1. 2 Tipos Supercomputadoras: Una supercomputadora es el tipo de computadora mas potente y mas rapida que existe en un momento dado. Estas maquinas estan disenadas para procesar enormes cantidades de informacion en poco tiempo y son dedicadas a una tarea especifica.

Asi mismo son las mas caras, sus precios alcanzan los 30 MILLONES de dolares y mas; y cuentan con un control de temperatura especial, esto para disipar el calor que algunos componentes alcanzan a tener. Unos ejemplos de tareas a las que son expuestas las supercomputadoras son los siguientes: 1. Busqueda y estudio de la energia y armas nucleares. 2. Busqueda de yacimientos petroliferos con grandes bases de datos sismicos. 3. El estudio y prediccion de tornados. 4. El estudio y prediccion del clima de cualquier parte del mundo. 5. La elaboracion de maquetas y proyectos de la creacion de aviones, simuladores de vuelo.

Debido a su precio, son muy pocas las supercomputadoras que se construyen en un ano. Macrocomputadoras o Mainframes: Los mainframes son grandes, rapidos y caros sistemas que son capaces de controlar cientos de usuarios simultaneamente, asi como cientos de dispositivos de entrada y salida. Los mainframes tienen un costo que va desde 350,000 dolares hasta varios millones de dolares. De alguna forma los mainframes son mas poderosos que las supercomputadoras porque soportan mas programas simultaneamente. PERO las supercomputadoras pueden ejecutar un solo programa mas rapido que un mainframe.

En el pasado, los Mainframes ocupaban cuartos completos o hasta pisos enteros de algun edificio, hoy en dia, un Mainframe es parecido a una hilera de archiveros en algun cuarto con piso falso, esto para ocultar los cientos de cables de los perifericos, y su temperatura tiene que estar controlada. Minicomputadoras: En 1960 surgio la minicomputadora, una version mas pequena de la Macrocomputadora. Al ser orientada a tareas especificas, no necesitaba de todos los perifericos que necesita un Mainframe, y esto ayudo a reducir el precio y costos de mantenimiento.

Las minicomputadoras, en tamano y poder de procesamiento, se encuentran entre los mainframes y las estaciones de trabajo. En general, una minicomputadora, es un sistema multiproceso (varios procesos en paralelo) capaz de soportar de 10 hasta 200 usuarios simultaneamente. Actualmente se usan para almacenar grandes bases de datos, automatizacion industrial y aplicaciones multiusuario. Microcomputadoras o PC? s: Las Computadoras Personales (PC? s) tuvieron su origen con la creacion de los microprocesadores. Un microprocesador es “una computadora en un chip”, o sea un circuito integrado independiente.

Las PC? s son computadoras para uso personal y relativamente son baratas y actualmente se encuentran en las oficinas, escuelas y hogares. El termino PC se deriva de que para el ano de 1981 , IBM®, saco a la venta su modelo “IBM PC”, la cual se convirtio en un tipo de computadora ideal para uso “personal”, de ahi que el termino “PC” se estandarizo y los clones que sacaron posteriormente otras empresas fueron llamados “PC y compatibles”, usando procesadores del mismo tipo que las IBM , pero a un costo menor y pudiendo ejecutar el mismo tipo de programas.

Existen otros tipos de microcomputadoras , como la Macintosh®, que no son compatibles con la IBM, pero que en muchos de los casos se les llaman tambien “PC? s”, por ser de uso personal. En la actualidad existen variados tipos en el diseno de PC? s: Computadoras personales con el gabinete tipo minitorre, separado del monitor. Computadoras personales portatiles “Laptop” o “Notebook”. Computadoras personales que estan en una sola unidad compacta el monitor y el CPU. Estaciones de trabajo o Workstations Las estaciones de trabajo: se encuentran entre las minicomputadoras y las macrocomputadoras (por el rocesamiento). Las estaciones de trabajo son un tipo de computadoras que se utilizan para aplicaciones que requieran de poder de procesamiento moderado y relativamente capacidades de graficos de alta calidad. Son usadas para: o Aplicaciones de ingenieria o CAD (Diseno asistido por computadora) o CAM (manufactura asistida por computadora) o Publicidad o Creacion de Software 1. 2. 1. 3 Caracteristicas Habitualmente, la CPU es un microprocesador fabricado en un chip, un unico trozo de silicio que contiene millones de componentes electronicos.

El microprocesador de la CPU esta formado por una unidad aritmetico logica que realiza calculos y comparaciones, y toma decisiones logicas (determina si una afirmacion es cierta o falsa mediante las reglas del algebra de Boole); por una serie de registros donde se almacena informacion temporalmente, y por una unidad de control que interpreta y ejecuta las instrucciones. Para aceptar ordenes del usuario, acceder a los datos y presentar los resultados, la CPU se comunica a traves de un conjunto de circuitos o conexiones llamado bus.

El bus conecta la CPU a los dispositivos de almacenamiento (disco duro), los dispositivos de entrada (teclado o un raton) y los dispositivos de salida (monitor o una impresora). Para introducir en la memoria una instruccion especifica, la CPU envia a dicha memoria la direccion de la instruccion por el canal de direcciones y recibe por el mismo medio la instruccion que esta en esa direccion. La accion de leer una instruccion en la CPU y prepararla para su ejecucion se denomina ciclo de busqueda.

Para completar una instruccion la CPU decodifica el codigo de operacion, genera las senales de control que se necesitan para introducir los operandos requeridos y controla la ejecucion de la instruccion. La unidad central de proceso se compone de: Unidad de Control: que manejara los diferentes componentes del sistema informatico asi como los datos a utilizar en los diferentes procesos. Unidad Aritmetico-Logica (ALU): que realizara las diferentes operaciones de calculo en las que la computadora basa su funcionamiento.

Registros del Sistema: que sirven como area de trabajo interna a la unidad central de proceso. Interconexiones CPU: Son mecanismos que proporcionan comunicacion entre la unidad de control, la ALU y los registros. 1. 2. 1. 4 Funcionamiento Una CPU procesa informacion almacenada en los bytes de la memoria. Esta informacion puede ser datos o instrucciones. Un dato es una representacion binaria de una letra, un numero, o un color; mientras que una instruccion le dice a la CPU que hacer con ese dato, es decir si sumarlo, si restarlo, moverlo, etc.

La CPU necesita solo cuatro elementos para realizar dichas operaciones con los datos: Las instrucciones, un puntero a las instrucciones (Instruccion Pointer), algunos registros, y la unidad aritmetica logica. El Instruccion Pointer le indica a la CPU en que lugar de la memoria necesita ser ubicada la instruccion. Los Registros son lugares de almacenamiento temporario ubicados en la CPU. Un registro contiene datos que esperan ser procesados por cualquier instruccion, o datos que ya han sido procesados, como por ejemplo, la suma o resta de algun numero, etc.

La unidad aritmetica logica es una especie de calculadora que ejecuta funciones matematicas y logicas dedicadas a las instrucciones. Por otro lado, la CPU contiene algunas partes adicionales que ayudan a dichos componentes principales a realizar el trabajo: Un buscador de instrucciones (fetch), que recoge las instrucciones de la RAM o un area de memoria localizada en la CPU. Un decodificador de instrucciones, que toma la instruccion desde el buscador y la traslada hasta que la CPU la entienda. Luego determina cuales son los pasos necesarios para cumplir con dicha instruccion.

La unidad de control, maneja y coordina toda las operaciones del chip. Este le permite saber a la unidad aritmetica logica cuando debe calcular, al buscador cuando debe grabar una cifra, y al decodificador cuando trasladar la cifra dentro de una instruccion. El Instruction Pointer direcciona al buscador de instrucciones (instruction fetch) hasta localizar un lugar en la memoria que contenga una instruccion. El fetch graba la instruccion y la pasa al decodificador, que la examina y determina que pasos son necesarios seguir con ella. Una instruccion puede comprender numerosos pasos que necesiten ser ejecutados en un orden especifico). Luego la unidad aritmetica logica ejecuta la tarea que indica la instruccion: Puede sumar, restar, o manipular los datos de diferentes maneras. Luego de que la CPU interpreta y ejecuta la instruccion, la unidad de control le dice al fetch que grabe la proxima instruccion en memoria. El proceso continua, instruccion tras instruccion, para crear los resultados que ves en el monitor. Es por esto que un programa comun, como un procesador de texto, es una serie de instrucciones y datos.

Para asegurarse que todo suceda sincronizadamente, se necesita un reloj que sincronice todas las operaciones. Dicho generador de tiempos regula cada accion que realiza la CPU. Al igual que un metronomo, el generador del reloj envia los pulsos que fijan un ritmo en la CPU. Dichos pulsos se miden en millones de ciclos por segundo, o Megahertz, medida comun en la que se mide la velocidad del procesador. Cuanto mas pulsos, mas rapida sera la CPU. Por lo tanto, si todo funciona correctamente, una CPU de 700 MHz siempre seria mas rapida que una de 600 MHz, pero a veces estas diferencias no son tan notorias.

Una CPU solo necesita algunos elementos basicos para realizar su trabajo, pero su diseno original ha sido modificado a traves de los anos para mejorar el funcionamiento global; por esto podemos decir que el objetivo de dicha reforma es bastante claro: «Procesar datos mas rapidamente». Mientras se busca la manera de agilizar el procesamiento de los datos, los fabricantes de los chips notaron que una CPU no procesaba al mismo tiempo que buscaba una instruccion o un dato de la RAM. Para disminuir dicho periodo de reposo, se agrego, dentro de cada CPU, un area de almacenamiento de datos llamado cache.

De esta manera, los datos y las instrucciones pueden ser almacenados temporariamente dentro de la misma CPU, disminuyendo el numero de consultas a la RAM. Afirmando entonces la idea de cache, los fabricantes de los sistemas incluyeron un tipo de memoria RAM de muy alta velocidad, llamada Level 2 o cache L2, que se encuentra entre la primera cache y la RAM. De esta manera, una aproximacion mayor hacia la CPU significa un numero aun menor de consultas a la Ram y una mayor velocidad. 1. 2. 2 MEMORIA Corresponde a un conjunto de registros direccionables a traves del bus de direcciones.

Cada registro de memoria esta constituido por un determinado numero de unidades basicas, bit, que constituyen la celda de memoria. El tamano de la celda es constante para un procesador determinado. Los tamanos tipicos son 4, 8, 16, 32 y mas bits por celda. La memoria tiene dos usos principales: *Almacenar programas *Almacenar datos o resultados. Se sabe que la memoria tiene diversos grados de retencion temporal de la informacion. Datos que nuestra memoria nos proporciona, desaparecen con el paso del tiempo. Otra informacion nos cuesta mas localizarla en nuestra memoria y no es tan exacta como lo era antes.

Otra, no solo no es exacta, sino que podemos notar que, en realidad, estamos reconstruyendo la informacion a partir de unos pocos datos, etc. Se presentan varias clasificaciones o tipos de memoria en funcion de criterios diferentes. Las memoria al igual que el resto de los componentes de la Pc, tambien tuvo su historia en su desarrollo tecnologico. 1. 2. 2. 1 Arquitecturas Areas de la Memoria [pic] • Area de memoria alta («high memory area» o HMA) es un espacio adicional disponible en la mayoria de ordenadores 80286 y posteriores, que existe por una peculiaridad de las CPUs de Intel.

Las aplicaciones para DOS y PC pueden utilizar registros internos de un chip para hacer referencia a casi 64K (menos 16 bytes) de memoria mas de la que puede direccionar una CPU 8086 o 8088. • Area de memoria superior: ( «upper memory area» o UMA) es la parte del mapa de memoria que se extiende desde la parte superior de la memoria convencional hasta el limite en DOS de 1MB, 384K en total. A veces se la denomina memoria reservada, porque normalmente se reserva para la BIOS, para dispositivos del tipo de tarjetas de video, controladores de disco y la misma ROM del ordenador. Memoria convencional, tambien denominada memoria base, constituye el espacio direccionable clasico de 640K asignado a la RAM para DOS y las aplicaciones. Si el ordenador no tiene instaladas las 640K, la ampliacion no puede ser mas sencilla y justificada. [pic] • BIOS de la ROM: El tamano de la BIOS de la ROM puede variar de un ordenador a otro, aunque suele ocupar dos partes del espacio direccionable, junto a la parte alta del area de memoria superior, que empieza aproximadamente en las 980K. La figura anterior muestra los espacios vacios situados encima y debajo del codigo del disco duro.

Estas areas independientes del espacio direccionable se denominan bloques de memoria superior. Pueden ocuparse con RAM y quedar a disposicion de los programas residentes o de otro tipo mediante un proceso de reasignacion. • ROM de video: El area pequena que se encuentra encima del «buffer» de video la utilizan los adaptadores (EGA, CGA o posteriores) para insertar su propio codigo BIOS. En ella, se encuentran las rutinas que utilizan el sistema DOS y las aplicaciones para indicar a la BIOS de la ROM del ordenador que realice alguna funcion. RAM de video: La porcion del mapa de memoria que se encuentra inmediatamente por debajo de las 640K esta dedicada a la RAM de video, aunque la cantidad que se utiliza depende de la modalidad de video. Como se ha dicho, el gestor de memoria puede dejar libre parte de esta memoria para cargar controladores de dispositivos y programas residentes. Ademas, si solo utiliza la modalidad de texto, el gestor puede apropiarse del primer gran segmento del «buffer» y anadirlo a la memoria convencional, proporcionandole mas de 700K para las aplicaciones. Memoria de DOS es la cantidad de memoria que tradicionalmente esta disponible para los procesadores, los sistemas operativos y el software del ordenador, incluso para los modelos mas antiguos con los chips procesadores 8086 y 8088. Esta memoria contiene espacio tanto para la RAM como para la ROM y se divide en dos zonas principales: la memoria convencional y la superior. ARQUITECTURA DE LA MEMORIA (ROM). La arquitectura (estructura) interna de una ROM es muy compleja, existen tres partes basicas: decodificador de renglones, arreglo de registros y buffer de salida. Arreglo de registros. El arreglo de registros almacena los datos que han sido programados en la ROM. Cada registro contiene un numero de celdas de memoria que es igual al tamano de la palabra. En este caso, cada registro almacena una palabra de 8 bits. Los registros se disponen en un arreglo de matriz cuadrada que es comun a muchos circuitos de semiconductor. Podemos especificar la posicion de cada registro como una ubicada en un reglon y una columna especificos. Las 8 salidas de datos de cada registro se conectan a un canal de datos interno que corre atreves de todo el circuito.

Cada registro tiene dos entradas de habilitacion; ambas tienen que ser altas a fin de que los datos del registro sean colocados en el canal. • Decodificadores de direcciones. El codigo de direccion aplicado A3, A2, A1, A0, determina que registro sera habilitado para colocar su palabra de datos en 8 bits en el canal. Los bits de direccion A1, A0, se alimentan de un decodificador uno de 4 que activa una linea de seleccion de renglon, y los bits de direccion A3, A2, se alimentan de un segundo decodificador uno de cuatro que activa una linea de seleccion de columna.

Solamente un registro estara en el renglon y la columna seleccionados por las entradas de difraccion, y estara habilitado. • Buffer de salida. El registro habilitado por las entradas de seleccion coloca el dato que tiene sobre el canal de datos. Estos datos entraran en los buffers de salida mismos que se encargan de trasmitirlos hacia las salidas externas siempre y cuando CS este en bajo. Si CS esta en alto, los buffers de salida se encuentran en el estado de alta impedancia, con lo que D7 asta D0 estaran flotando0 ARQUITECTURA DE LA MEMORIA (RAM).

Como sucede con la ROM, es util pensar que la RAM consta de varios registros, cada uno de los cuales almacena una sola palabra de datos y tiene una direccion unica. Las RAMS comunmente vienen con capacidades de palabras de 1K, 4K, 8K, 16K, 64K, 128K, 256K, y 1024K, y tamanos de palabras de 1, 4, u 8 bits. Como veremos mas adelante, la capacidad de las palabras y el tamano de estas puede extenderse combinando circuitos integrados de memoria. • Operacion de lectura. El codigo de direccion selecciona un registro del circuito de memoria para leer o escribir.

A fin de leer el contenido de registro seleccionado, la entrada lectura/escritura (R/-W)* debe ser un 1. Ademas, la entrada (CS) seleccion de CI debe ser activada (un 0 de este caso). La combinacion de R/-W es igual a 1 y CS es igual a 0 habilita los buffers de salida de manera que el contenido de registro seleccionado aparecera en las cuatro salidas de datos. R/-W igual a 1 tambien deshabilita los buffers de entrada de manera que las entradas de datos no afecten la memoria durante la operacion de lectura. • Operacion de escritura.

Para escribir una nueva palabra de cuatro bits en el registro seleccionado se requiere que R/-W igual a 0 y CS igual 0. Esta combinacion habilita los buffers de entrada de manera que la palabra de cuatro bits aplicada a las entradas de datos se cargara en el registro seccionado. R/-W igual a 0 tambien deshabilita los buffers de salida que son de tres estados, de manera que las salidas de datos se encuentran en el estado de alta-z, durante una operacion de escritura. La operacion de escritura, desde luego, destruye la palabra que antes estaba almacenada en la direccion. Seleccion de CI. Muchos circuitos de memoria tienen una o mas entradas CS que se usan para habilitar o deshabilitar el circuito en su totalidad. En el modo deshabilitado todas las salidas y entradas de datos se deshabilitas (alta-z) de manera que no puede tener lugar no la operacion de lectura ni de escritura. En este modo en contenido de la memoria no se afecta. La razon para tener entradas CS sera mas clara cuando se combinen CI de memoria para tener mayores memorias. Observe que muchos fabricantes llaman a estas entradas CE (habilitacion de circuito).

Cuando las entradas CS o CE se encuentran en un estado activo, se dice que el CI de memoria a sido seleccionado; de otro modo se dice que no esta seleccionado. Muchos CI de memoria estan disenados para consumir una potencia mucho menor cuando estan seleccionados. En sistemas de memoria grandes, para una operacion dada de memoria, seran seleccionados una o mas CI de memoria mientras que los demas no. • Terminales comunes de entrada/ salida. A fin de conservar terminales en un encapsulado de CI, los fabricantes a menudo combinan los funciones de entradas y salida de datos utilizando terminales comunes de entrada/salida.

La entrada R/-W controla la funcion de estas terminales E/S. Durante una operacion de lectura, las terminales de entrada y salida actuan como salida de datos que reproducen el contenido de la localidad de direccion seleccionada. Durante una operacion de escritura, las terminales de S/E actuan como entrada de datos. A las cuales se aplican los datos al ser escritos. [pic] Todo microprocesador incluye en su interior una Unidad de Logica Aritmetica ALU, varios registros internos que pueden ser implementados con flip-flops o con una memoria interna RAM como se muestra arriba

ARQUITECTURA DE LA MEMORIA (EPROM) • ROM programable y borrable. Una EPROM puede ser programada por el usuario y tambien puede borrarse y reprogramarse tantas veces como desee. Una vez programada, la EPROM es una memoria no volatil que contendra sus datos almacenados indefinidamente. El proceso para programar una EPROM implica la aplicacion de niveles de voltaje especiales (comunmente en un orden de 10 a 25 volts) a las entradas adecuadas del circuito en una cantidad de tiempo especificada (por lo general 50 minutos) por la localidad de direccion.

El proceso de programacion generalmente es efectuado por un circuito especial de programacion que esta separando del circuito en el cual la EPROM eventualmente trabajara. El proceso de programacion completo puede llevar barios minutos para un microcircuito EPROM. En una EPROM las celdas de almacenamiento son transistores MOSFET que tienen una compuerta de cilicio sin ninguna conexion electrica (es decir, una compuerta flotante).

En un estado normal, cada transistor esta apagado y cada celda guarda un 1 logico un transistor puede encenderse mediante la aplicacion de un curso de programacion de alto voltaje, el cual inyecta electrones de alta energia en la region formada por la compuerta flotante. Estos electrones permanecen en esta region una vez que a finalizado el pulso ya que no existe ninguna trayectoria de descarga. Una ves que sea programado una celda de la EPROM se puede borrar su contenida exponiendo la EPROM a la luz ultravioleta (UV), la cual se aplica a traves de la ventana que se encuentra sobre el encapsulado del circuito.

La luz (UV) produce una foto corriente que va desde la compuerta flotante hacia el sustrato de cilicio; con esto se apaga el transistor y se lleva de nuevo la celda hacia el estado uno logico. Este proceso de borrado requiere entre 15 a 20 minutos de exposicion a los rayos (UV). Desafortunadamente, no existe ninguna forma de borrar solo algunas celdas; la luz (UV) borra todas las celdas al mismo tiempo por lo que una EPROM barrada almacena solamente unos logicos. Una vez borrada puede volverse a programar. 1. 2. 2. 2 Tipos 1. MEMORIA INSTANTANEA Estara compuesta por toda informacion que es accesible en tiempo real, inmediatamente. Aunque pueda parecer lo contrario, esta memoria es muy grande, en ella se encuentran toda la informacion que utilizamos constantemente en nuestra vida diaria. Esta configuracion, por su automatismo, permite la realizacion simultanea de diversas tareas; se podria asimilar el consciente humano con la interfaz del ordenador y el inconsciente con programas residentes en la memoria instantanea. 2. – MEMORIA ESPECIALIZADA

En esta categoria podemos incluir aquellos tipos de memoria especiales por cargarse automaticamente en la memoria instantanea y, al mismo tiempo, formar parte de la memoria a largo plazo; pero sin encontrarse tan comprimida como esta, y por tener sus propios sistemas multidimensionales de referencia. La memoria linguistica, cierta memoria visual, el archivo de los preconceptos y programas preestablecidos de respuestas rapidas como las emociones, serian ejemplos tipicos de memorias especializadas. 3. -MEMORIA RAM O MEMORIA E ACCESO ALEATORIO ( RANDOM ACCES MEMORY ) [pic]

Acronimo de Random Access Memory, (Memoria de Acceso Aleatorio) es donde el ordenador guarda los datos que esta utilizando en el momento presente. Se llama de acceso aleatorio porque el procesador accede a la informacion que esta en la memoria en cualquier punto sin tener que acceder a la informacion anterior y posterior. Es la memoria que se actualiza constantemente mientras el ordenador esta en uso y que pierde sus datos cuando el ordenador se apaga. Tipos de memorias RAM DRAM: acronimo de «Dynamic Random Access Memory», o simplemente RAM ya que es la original, y por tanto la mas lenta.

Usada hasta la epoca del 386, su velocidad de refresco tipica es de 80 o 70 nanosegundos (ns), tiempo este que tarda en vaciarse para poder dar entrada a la siguiente serie de datos. Por ello, la mas rapida es la de 70 ns. Fisicamente, aparece en forma de DIMMs o de SIMMs, siendo estos ultimos de 30 contactos. FPM (Fast Page Mode): a veces llamada DRAM, puesto que evoluciona directamente de ella, y se usa desde hace tanto que pocas veces se las diferencia. Algo mas rapida, tanto por su estructura (el modo de Pagina Rapida) como por ser de 70 o 60 ns.

Es lo que se da en llamar la RAM normal o estandar. Usada hasta con los primeros Pentium, fisicamente aparece como SIMMs de 30 o 72 contactos (los de 72 en los Pentium y algunos 486). Para acceder a este tipo de memoria se debe especificar la fila (pagina) y seguidamente la columna. Para los sucesivos accesos de la misma fila solo es necesario especificar la columna, quedando la columna seleccionada desde el primer acceso. Esto hace que el tiempo de acceso en la misma fila (pagina) sea mucho mas rapido.

Era el tipo de memoria normal en los ordenadores 386, 486 y los primeros Pentium y llego a alcanzar velocidades de hasta 60 ns. Se presentaba en modulos SIMM de 30 contactos (16 bits) para los 386 y 486 y en modulos de 72 contactos (32 bits) para las ultimas placas 486 y las placas para Pentium. EDO o EDO-RAM: Extended Data Output-RAM. Evoluciona de la FPM. Permite empezar a introducir nuevos datos mientras los anteriores estan saliendo (haciendo su Output), lo que la hace algo mas rapida (un 5%, mas o menos). Mientras que la memoria tipo FPM solo podia acceder a un solo byte (una instruccion o alor) de informacion de cada vez, la memoria EDO permite mover un bloque completo de memoria a la cache interna del procesador para un acceso mas rapido por parte de este. La estandar se encontraba con refrescos de 70, 60 o 50 ns. Se instala sobre todo en SIMMs de 72 contactos, aunque existe en forma de DIMMs de 168. La ventaja de la memoria EDO es que mantiene los datos en la salida hasta el siguiente acceso a memoria. Esto permite al procesador ocuparse de otras tareas sin tener que atender a la lenta memoria.

Esto es, el procesador selecciona la posicion de memoria, realiza otras tareas y cuando vuelva a consultar la DRAM los datos en la salida seguiran siendo validos. Se presenta en modulos SIMM de 72 contactos (32 bits) y modulos DIMM de 168 contactos (64 bits). SDRAM: Sincronic-RAM. Es un tipo sincrono de memoria, que, logicamente, se sincroniza con el procesador, es decir, el procesador puede obtener informacion en cada ciclo de reloj, sin estados de espera, como en el caso de los tipos anteriores. Solo se presenta en forma de DIMMs de 168 contactos; es la opcion para ordenadores nuevos.

SDRAM funciona de manera totalmente diferente a FPM o EDO. DRAM, FPM y EDO transmiten los datos mediante senales de control, en la memoria SDRAM el acceso a los datos esta sincronizado con una senal de reloj externa. La memoria EDO esta pensada para funcionar a una velocidad maxima de BUS de 66 Mhz, llegando a alcanzar 75MHz y 83 MHz. Sin embargo, la memoria SDRAM puede aceptar velocidades de BUS de hasta 100 MHz, lo que dice mucho a favor de su estabilidad y ha llegado a alcanzar velocidades de 10 ns. Se presenta en modulos DIMM de 168 contactos (64 bits).

El ser una memoria de 64 bits, implica que no es necesario instalar los modulos por parejas de modulos de igual tamano, velocidad y marca PC-100 DRAM: Este tipo de memoria, en principio con tecnologia SDRAM, aunque tambien la habra EDO. La especificacion para esta memoria se basa sobre todo en el uso no solo de chips de memoria de alta calidad, sino tambien en circuitos impresos de alta calidad de 6 o 8 capas, en vez de las habituales 4; en cuanto al circuito impreso este debe cumplir unas tolerancias minimas de interferencia electrica; por ultimo, los ciclos de memoria tambien deben cumplir unas especificaciones muy exigentes.

De cara a evitar posibles confusiones, los modulos compatibles con este estandar deben estar identificados asi: PC100-abc-def. BEDO (burst Extended Data Output): Fue disenada originalmente para soportar mayores velocidades de BUS. Al igual que la memoria SDRAM, esta memoria es capaz de transferir datos al procesador en cada ciclo de reloj, pero no de forma continuada, como la anterior, sino a rafagas (bursts), reduciendo, aunque no suprimiendo totalmente, los tiempos de espera del procesador para escribir o leer datos de memoria. RDRAM: (Direct Rambus DRAM).

Es un tipo de memoria de 64 bits que puede producir rafagas de 2ns y puede alcanzar tasas de transferencia de 533 MHz, con picos de 1,6 GB/s. Pronto podra verse en el mercado y es posible que tu proximo equipo tenga instalado este tipo de memoria. Es el componente ideal para las tarjetas graficas AGP, evitando los cuellos de botella en la transferencia entre la tarjeta grafica y la memoria de sistema durante el acceso directo a memoria (DIME) para el almacenamiento de texturas graficas. Hoy en dia la podemos encontrar en las consolas NINTENDO 64. DDR SDRAM: (Double Data Rate SDRAM o SDRAM-II).

Funciona a velocidades de 83, 100 y 125MHz, pudiendo doblar estas velocidades en la transferencia de datos a memoria. En un futuro, esta velocidad puede incluso llegar a triplicarse o cuadriplicarse, con lo que se adaptaria a los nuevos procesadores. Este tipo de memoria tiene la ventaja de ser una extension de la memoria SDRAM, con lo que facilita su implementacion por la mayoria de los fabricantes. SLDRAM: Funcionara a velocidades de 400MHz, alcanzando en modo doble 800MHz, con transferencias de 800MB/s, llegando a alcanzar 1,6GHz, 3,2GHz en modo doble, y hasta 4GB/s de transferencia.

Se cree que puede ser la memoria a utilizar en los grandes servidores por la alta transferencia de datos. ESDRAM: Este tipo de memoria funciona a 133MHz y alcanza transferencias de hasta 1,6 GB/s, pudiendo llegar a alcanzar en modo doble, con una velocidad de 150MHz hasta 3,2 GB/s. La memoria FPM (Fast Page Mode) y la memoria EDO tambien se utilizan en tarjetas graficas, pero existen ademas otros tipos de memoria DRAM, pero que SOLO de utilizan en TARJETAS GRAFICAS, y son los siguientes: MDRAM (Multibank DRAM) Es increiblemente rapida, con ransferencias de hasta 1 GIGA/s, pero su coste tambien es muy elevado. SGRAM (Synchronous Graphic RAM) Ofrece las sorprendentes capacidades de la memoria SDRAM para las tarjetas graficas. Es el tipo de memoria mas popular en las nuevas tarjetas graficas aceleradoras 3D. VRAM Es como la memoria RAM normal, pero puede ser accedida al mismo tiempo por el monitor y por el procesador de la tarjeta grafica, para suavizar la presentacion grafica en pantalla, es decir, se puede leer y escribir en ella al mismo tiempo.

WRAM (Window RAM) Permite leer y escribir informacion de la memoria al mismo tiempo, como en la VRAM, pero esta optimizada para la presentacion de un gran numero de colores y para altas resoluciones de pantalla. Es un poco mas economica que la anterior. 4. – MEMORIA VIRTUAL Tenemos tambien lo que llamamos memoria virtual tambien llamada swapeo. Windows crea esta memoria virtual y ocupa espacio del disco para hacerlo. Si llega se a superar esta memoria virtual la capacidad del disco se cuelga la maquina, para lo cual lo unico que nos resta es resetearla.

Si abrimos muchos programas nos vamos a dar cuenta que cuando llegamos a utilizar memoria virtual la maquina comienza a funcionar mas lenta o a la velocidad que tiene nuestro disco disminuye, podemos seguir trabajando, pero nunca andara tan rapido como cuando trabaja con la memoria RAM o extendida. Por lo tanto para evitar esto lo mejor es colocar mas memoria RAM de acuerdo a lo que diga el manual de mother. 5. – MEMORIA CACHE o SRAM La memoria cache trabaja igual que la memoria virtual, tenemos cache en el procesador, en los discos y en el mother y nos guarda direcciones de memoria.

Si ejecutamos un programa en principio, lo cerramos y luego los volvemos a ejecutar, la memoria cache nos guarda la ubicacion (direccion) en el disco, cuando lo ejecute, y lo que hicimos con el programa. Es mucho mas rapida cuando ya usamos un programa Existen 3 tipos de memoria cache: Cache L1 Esta dividido en dos bloques uno contiene las instrucciones y otro los datos y cuando se habla de su capacidad de almacenamiento se dice que es de 2×16 Kb . El cache L1 se encuentra dentro del interior del procesador y funciona a la misma velocidad que el micro con capacidades que van desde 2×8 hasta 2x64Kb

Cache L2 interno y externo La primeras memoria cache estaban ubicadas en el mother luego se construyeron en el procesador, pero no dentro del dado del procesador por lo que es mas lento que el cache L1, mientras que el externo lo encontramos el el mother. La computadoras que tienen las tres tecnologias de cache van a ser mas rapidas. Cache L3 Algunos micro soportan un nivel de cache mas el L3 que esta localizado en el mother EL AMD 6k-3 soporta este cache. 5. -MEMORIA ROM O CONVENCIONAL ( READ ONLY MEMORY ) [pic] La ROM se utiliza para llevar a cabo instrucciones de control de dispositivos que nunca varian.

Este es el principal contenido de la BIOS del ordenador: instrucciones para el control del hardware. El hardware esta incorporado en el ordenador, asi que las instrucciones de la BIOS especificas tambien lo estan, de igual modo que la ROM. Cuando se instala, por ejemplo, un adaptador de video personalizado, este incluye sus propias instrucciones de BIOS en la ROM, que reemplazan las instrucciones internas cada vez que arranca el ordenador. La RAM, bastante mas veloz que la ROM, se utiliza para trabajar con datos que varian constantemente.

Basicamente, contiene instrucciones para el control de los dispositivos fisicos, entre los que tambien se incluye el propio ordenador. Cuando se enciende, se inicializa o se reinicia el ordenador, lo hace bajo el control de cierto codigo de la ROM (conocido como BIOS) situado cerca del extremo superior del espacio basico direccionable de 1MB. Mas tarde, los dispositivos adicionales del ordenador se hacen cargo de los bloques de espacio direccionable que no se estan utilizando, con el fin de insertar el codigo de ROM que contiene las instrucciones para su uso especializado.

Por ejemplo, el adaptador de video colocara su propio bloque de ROM en el area de memoria situada justo encima, asignada al «buffer» de video. Las unidades de disco duro, tarjetas adaptadoras de red y otros dispositivos ocuparan las areas que se encuentran entre la ROM de video y la BIOS de la ROM. Normalmente, este proceso deja espacios abiertos en el mapa de la memoria, circunstancia que aprovechan en gran medida los gestores de memoria. 6. -LAS MEMORIAS EXTERNAS. Un aspecto importante de la memorizacion es la capacidad de hacer ese registro en medios permanentes, basicamente los llamados «archivos» grabados en disco.

La principal memoria externa es el llamado «disco duro», que esta conformado por un aparato independiente, que contiene un conjunto de placas de plastico magnetizado apto para registrar la «grabacion» de los datos que constituyen los «archivos» y sistemas de programas. Ese conjunto de discos gira a gran velocidad impulsado por un motor, y es recorrido tambien en forma muy veloz por un conjunto de brazos que «leen» sus registros. Tambien contiene un circuito electronico propio, que recepciona y graba, como tambien lee y dirige hacia otros componentes del computador la informacion registrada.

Indudablemente, la memoria externa contenida en el disco duro es la principal fuente del material de informacion (data) utilizado para la operacion del computador, pues es en el que se registran el sistema de programas que dirige su funcionamiento general (sistema operativo), los programas que se utilizan para diversas formas de uso (programas de utilidad) y los elementos que se producen mediante ellos (archivos de texto, bases de datos, etc. ). 1. 2. 2. 3 Caracteristicas MEMORIA INSTANTANEA Algunas caracteristicas de sus tipos de memoria o componentes principales: La informacion normal, como donde estan situadas las cosas, tareas pendientes, rutinas, etc. o Los preconceptos, que conforman una parte de nuestro caracter o personalidad. o Los programas de respuestas automaticas que se cargan en un corto periodo de tiempo cuando nos despertamos. La memoria linguistica y otras especiales tambien formarian parte de esta memoria instantanea cuando se han activado. o Programas de respuesta automatica especiales como el conducir o el correspondiente a situaciones de peligro, que se cargaran cuando se considere que se van a utilizar. La memoria de trabajo asociada al funcionamiento de la logica o inteligencia. Esta es muy reducida y su funcionamiento optimo implica la utilizacion de 3 o 4 variables simultaneamente, cuando pensamos en un concepto y efectuamos operaciones logicas con mas de 5 variables nos cuesta mucho tiempo el avanzar. La memoria auxiliar de trabajo, que se corresponderia con todas las variables que estan disponibles para situarse en la memoria de trabajo operativa citada en el parrafo anterior.

A esta categoria perteneceria toda la informacion que sabemos sobre el tema en que estamos trabajando. RAM La cantidad de memoria Ram de nuestro sistema afecta notablemente a las prestaciones, fundamentalmente cuando se emplean sistemas operativos actuales. En general, y sobretodo cuando se ejecutan multiples aplicaciones, puede que la demanda de memoria sea superior a la realmente existente, con lo que el sistema operativo fuerza al procesador a simular dicha memoria con el disco duro (memoria virtual).

Una buena inversion para aumentar las prestaciones sera por tanto poner la mayor cantidad de RAM posible, con lo que minimizaremos los accesos al disco duro. Los sistemas avanzados emplean RAM entrelazada, que reduce los tiempos de acceso mediante la segmentacion de la memoria del sistema en dos bancos coordinados. Durante una solicitud particular, un banco suministra la informacion al procesador, mientras que el otro prepara datos para el siguiente ciclo; en el siguiente acceso, se intercambian los papeles.

Los modulos habituales que se encuentran en el mercado, tienen unos tiempos de acceso de 60 y 70 ns (aquellos de tiempos superiores deben ser desechados por lentos). Es conveniente que todos los bancos de memoria esten constituidos por modulos con el mismo tiempo de acceso y a ser posible de 60 ns. Hay que tener en cuenta que el bus de datos del procesador debe coincidir con el de la memoria, y en el caso de que no sea asi, esta se organizara en bancos, habiendo de tener cada banco la cantidad necesaria de modulos hasta llegar al ancho buscado.

Por tanto, el ordenador solo trabaja con bancos completos, y estos solo pueden componerse de modulos del mismo tipo y capacidad. Como existen restricciones a la hora de colocar los modulos, hay que tener en cuenta que no siempre podemos alcanzar todas las configuraciones de memoria. Tenemos que rellenar siempre el banco primero y despues el banco numero dos, pero siempre rellenando los dos zocalos de cada banco (en el caso de que tengamos dos) con el mismo tipo de memoria. Combinando diferentes tamanos en cada banco podremos poner la cantidad de memoria que deseemos.

Esta memoria es como un escritorio al igual que los escritorios tienen cajones donde ordenan la informacion, cuanto mas grande sea el escritorio (plano de apoyo) mas cajones voy a tener de tal suerte que el micro va a perder menos tiempo en buscar y ordenar la informacion La importancia de esta memoria es tan grande que si esta ausente la PC NO ARRANCA, actua como si estuviera muerta no hay sonido ni cursor en la pantalla ni luces que se enciendan o apaguen. Almacena las instrucciones que debe ejecutar el micro en cada momento

Este es el lugar fisico donde debe trabajar el procesador cuando abrimos un programa sus instrucciones se copian automaticamente en la memoria, y cuando cerremos el programa todo se borrara ( volatizara ) Ej. Si tengo que recordar donde guarde el cafe que esta en la cocina, no tengo necesidad de recordar todo lo que hice durante el dia para llegar hasta el cafe. La Ram tampoco necesita recorrer recorre toda una secuencia de datos para dar con uno especificamente, simplemente lo busca donde corresponde en este sentido es mucho mas rapida que la Rom.

ROM La memoria ROM se caracteriza porque solamente puede ser leida (ROM=Read Only Memory). Alberga una informacion esencial para el funcionamiento del computador, que por lo tanto no puede ser modificada porque ello haria imposible la continuidad de ese funcionamiento. Uno de los elementos mas caracteristicos de la memoria ROM, es el BIOS, (Basic Input-Output System = sistema basico de entrada y salida de datos) que contiene un sistema de programas mediante el cual el computador «arranca» o «inicializa», y que estan escritos» en forma permanente en un circuito de los denominados CHIPS que forman parte de los componentes fisicos del computador, llamados «hardware». Es una memoria solamente de lectura es totalmente inalterable sin esta memoria la maquina no arrancaria. CACHE La memoria cache permite acelerar el acceso a los datos, trasladandolos a un medio mas rapido cuando se supone que van a leerse o modificarse pronto. Por ejemplo, si ciertos datos acaban de leerse, es probable que al poco tiempo esos mismos datos, y tambien los siguientes, vuelvan a leerse.

Otro tipo de memoria cache es la de software, que consiste en destinar un bloque de memoria a almacenar datos de las unidades de disco.