NOTAS PARA EL CURSO
ENSAMBLE DE MICRO COMPUTADORES
Diego Armando Londoño Tobón
Departamento de Recursos de Apoyo e Informática D.R.A.I Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia Medellín 2005 Versión 0.1 Abril de 2005
1. PLACAS BASE (MOTHERBOARDS)
Es la placa de circuitos más grande existente en un computador. Se la reconoce porque usualmente está en el fondo o espalda de los gabinetes del PC. En ella se insertan entre otros, el procesador, la memoria, los conectores IDE, las tarjetas PCI, la tarjeta AGP y la BIOS. Es comúnmente conocida con varios nombres: placa base, placa principal, placa madre Motherboard y mainboard
Dado que representa un organismo central, debemos comprender como funciona y como está distribuida a fin de diagnosticar acertadamente los problemas que se derivan de ella.
1.1. LOS BUSES
Son el conjunto de líneas o caminos por los cuales los datos fluyen internamente de una parte a otra de la computadora (CPU, disco duro, memoria). Puede decirse que en las computadoras modernas los buses básicos son:
a) El bus de datos o bus interno, es el que comunica los diferentes componentes con la CPU y la memoria RAM. Está formado por los hilos conductores que vemos en el circuito impreso de la placa.
b) El bus de expansión, constituido por el conjunto de slots o ranuras en donde se insertan placas independientes de sonido, video, modem, etc. En el transcurso del tiempo se han desarrollado diferentes tipos de buses de expansión, aumentando cada vez su capacidad de transmisión: ISA (Industry Standard Architecture) desarrollado en 1981, solo trabaja con un ancho de banda de 16 bits, VESA (Video Electronics Standard Association) en 1992, trabaja a 32 bits, pero cayó rápidamente en desuso al aparecer el actual PCI, en 1992, cuyo ancho de banda actual es de 64 bits y es el que persiste en la actualidad, por ser una conexión de alto rendimiento entre el procesador y las tarjetas de expansión. Está diseñado para soportar grandes transferencias de datos, lo que supone grandes cargas eléctricas, que era una de las limitaciones de su antecesor, el bus local VESA.
BUS PCI (Peripheral Component Interconnect)
El bus PCI (Peripheral Component Interconnect - Interconexión de componentes periféricos) ha sido durante casi una década la interfaz de conexión dominante para arquitectura I/O - La topología de su bus compartido permite a los dispositivos PCI conectados arbitrarse entre ellos mismos para ganar el acceso privilegiado y total a la hora de transferir datos. Es una solución sencilla y con buena relación calidad /precio para satisfacer las necesidades de los dispositivos de I/O y de almacenamiento cuando hay sólo conectados unos pocos dispositivos.
Los primeros buses PCI tenían una capacidad de transferencia de 132 MB/seg obtenida de sus 33Mhz de velocidad y de los 32 bits de datos. ((32/8) bytes * 33 Mhz). Esto en principio era suficiente para casi todo hasta que aparecieron las primeras tarjetas de vídeo en 3 dimensiones.
En mayo de 1993 se da a conocer el bus PCI 2.0 que daba soporte al procesador Pentium con un tamaño de datos de 64 bits, aunque también soportaba 32 bits. Dependiendo de la velocidad puede obtener una capacidad de transferencia de 264 MB/s (a 33 Mhz.) o de 528 MB/s (a 66 Mhz). Este bus es utilizado generalmente en Servidores.
La aparición en 1998 de un nuevo chipset, el 44OBX, con bus de sistema a 100 MHz de frecuencia, permitiendo procesadores más veloces, obligó la aparición del bus PCI 2.1 a 100 Mhz, el cual, con un tamaño de palabra de 64 bits se puede obtener una capacidad de transferencia de 800 MB/s teóricos, o con 32 bits se alcanzan 400 MB/s.
Para aprovechar los 100 Mhz, esta especificación PCI permite que una de las ranuras trabaje a 66 Mhz simultáneamente con otra que lo haga a 33 Mhz. Todavía no se ha conseguido que una única ranura obtenga los 100 Mhz en exclusividad. La memoria RAM es la más afectada por la velocidad del bus PCI 2.1. La memoria de tipo EDO y
sus predecesoras quedan fuera de juego, ya que sus tiempos de acceso estaban calculados para los 66 Mhz. La memoria RAM adecuada es una SDRAM de un tiempo de acceso menor de 10 nseg, equivalente a 100 Mhz, ó incluso memorias más veloces. Este tipo de bus también es utilizado generalmente en Servidores.
A pesar de las mejoras a través de los años, con el objetivo de mantener la compatibilidad, en la actualidad la interfaz PCI más corriente utilizada en placas base comunes es PCI 32/33 (32bit. 33MHz), y el PCI 64bit es presentado para el mercado de tarjetas para servidor.
Para mantener la compatibilidad con las tarjetas de ampliación ISA / EISA, algunos los chipsets facilitan una pasarela de conexión entre el bus PCI y el ISA / EISA. Por ello, es normal que en esta arquitectura aparezcan en una ciertas placas base antiguas, algunas ranuras ISA, que permiten conectar periféricos que requieren una capacidad de transferencia muy pequeña, como un modems antiguos, tarjetas de sonido o una tarjeta de red, y otras 3 ó más ranuras PCI donde se conectan otros periféricos que necesitan una mayor velocidad de transferencia, como pueden ser una tarjeta de vídeo, controladoras de disco, digitalizadores, así como dispositivos de sonido, red o modems más modernos.
El diseño del bus PCI tiene tres características principales:
- Provee una configuración automática soportando Plug and Play. - Permite producir interfaces con alto rendimiento a bajo costo.
- Su diseño tiene gran versatilidad para soportar una gran variedad de periféricos y accesorios.
Las tarjetas PCI no cuentan con jumpers o swithes (interruptores) como todas sus antecesoras, siendo configuradas de manera directa y automática por firmware o software. Tienen una memoria ROM que contiene las especificaciones de configuración y de aquí obtiene el sistema los datos necesarios en la etapa de arranque. Todo esto a diferencia de las tarjetas ISA que tenían que ser configuradas manualmente, aunque eventualmente también se produjeron con Plug and Play (PNP, conectar y usar).
BUS AGP. (Accelerated Graphics Port ó Puerto Avanzado de Gráficos)
Se trata de un bus independiente del bus general constituido por un slot específico para tarjetas gráficas.
El puerto AGP fue desarrollado por Intel en 1996 como una forma para mejorar el rendimiento y la velocidad de las tarjetas gráficas conectadas a un PC y como solución a los cuellos de botella que se producían en las tarjetas gráficas que usaban el bus PCI. El diseño parte de las especificaciones PCI 2.1.
El bus AGP es de 32 bit como PCI pero cuenta con notables diferencias como 8 canales más adicionales para acceso a la memoria RAM. Además puede acceder directamente a esta, permitiendo emular así memoria de vídeo en la RAM. La velocidad del bus es de 66 MHz.
Como pueden apreciar en la siguiente gráfica, a diferencia de los PCI, el AGP tiene acceso privilegiado al chipset y luego al CPU, de esta manera puede procesar de forma más eficiente la información gráfica.
A medida del tiempo al AGP ha evolucionado considerablemente en los modos de funcionamiento y velocidad, pudiendo doblar (AGP 2X), cuadruplicar (AGP 4X) o hasta multiplicar por ocho las características básicas (AGP 8X), alcanzando una tasa de transferencia de datos máxima de 2133 MB por segundo como se muestra a continuación:
PCI express
El esfuerzo de Intel y las empresas del sector por crear una nueva tecnología de E/S que aprovechara las más recientes innovaciones tecnológicas y que conservara las considerables inversiones del sector en el diseño de software pare la tecnología PCI, dio como resultado la publicación de las especificaciones de PCI Express y la aprobación de la especificación por parte de los miembros de PCI-SIG en julio de 2002
PCI Express1 (denominado aún a veces por su nombre clave 3GIO, por "tercera generación de E/S") es el sucesor de la tecnología PCI, la cual, a pesar de ser una buena solución para satisfacer las necesidades de los dispositivos de I/O, se ve muy limitada a la hora de conectar los actuales y futuros dispositivos de I/O (tales como la tarjeta Gigabit Ethernet, la tarjeta RAID y el controlador Serial ATA), los cuales son más exigentes en la necesidad de ancho de banda. Lo que es más importante, cuantos más dispositivos estén conectados, más ruido se inyectará en el bus. Ciertamente el ruido disminuirá la claridad de la señal y la calidad de los datos transferidos por este bus.
El bus PCI Express2 (conocido como PCIe) es considerado como la última interfaz de I/O para sustituir al PCI para un mayor ancho de banda, aunque también está pensado para suceder al bus AGP, lugar de conexión para la tarjeta gráfica desde 1997.
La mejora más evidente del PCI Express es su topología punto a punto (a diferencia de su predecesor paralelo), que permite una conmutación compartida para distribuir los recursos compartidos (ancho del bus) entre los dispositivos PCI Express conectados, de acuerdo con su prioridad. En este caso, cada dispositivo tiene un acceso directo y exclusivo (link) al conmutador (switch). Además, el conmutador priorizará los datos transferidos de manera que las aplicaciones en tiempo real pueden obtener un acceso inmediato al conmutador. 1 Tomado de http://www.hispatech.com/articulos/html/ibap/pciexpress/pag1.php 2 Tomado de http://spain.aopen.com.tw/tech/techinside/PCI%20Express.htm
Esto último es importante porque permite a PCI Express emular un entorno de red, enviando datos entre dos dispositivos compatibles sin necesidad de que éstos pasen primero a través del chip host (un ejemplo sería la transferencia directa de datos desde una capturadora de vídeo hasta la tarjeta gráfica, sin que éstos se almacenen temporalmente en la memoria principal).
Otra de las mejoras sobre el PCI es su mayor ancho de banda. Un único lane (canal PCI Express) es capaz de transmitir 250MB/s en cada dirección simultáneamente (500MB/s para las dos direcciones).
Actualmente el PCI Express está disponible en 5 formatos (x1 / x2 / x3 / x4 / x16) para los distintos anchos de banda. El PCI Express x2 está compuesto por dos lanes y el ancho de banda máximo es de 500MB/s para una dirección y de 1000MB/s para las dos direcciones.
El PCI Express x4 / x8 / x12 no están reservados para el mercado de los PC de escritorio sino para el mercado de servidores.
El PCI Express x16 es especializado para la conexión de tarjetas gráficas y se utiliza para sustituir a la actual interfaz AGP 8X, dado su mejor rendimiento (4000 MB/seg, frente a los 2133MB/s del AGP 8X). Esta transición aumenta las capacidades gráficas que no podían realizarse anteriormente debido a las limitaciones de la interconexión AGP.
A continuación se observa las diferencias entre los distintos tipos de PCI Express y su correspondiente ancho de banda:
PCI Express también incluye características novedosas, tales como gestión de energía y conexión y desconexión en caliente de dispositivos (como USB). PCI Express también optimiza el diseño de placas base, pues su tecnología serie precisa tan sólo de un único cable para los datos, frente a los 32 necesarios para el PCI clásico, el cual también necesitaba que las longitudes de estos fuesen extremadamente precisas.
En una placa base, las ranuras PCI Express se diferencias por su color naranja (PCIE x2) y rojo (PCIE x16)
En la siguiente imagen se puede observar una placa base con tres ranuras PCI, dos PCI Express x2 y una ranura PCI Express x16 para tarjeta gráfica.
1.2. PUERTOS USB (Universal serial bus)
El Bus de Serie Universal (USB -de sus siglas en inglés Universal Serial Bus) provee un estándar de bus serie para conectar dispositivos a un computador. Un sistema USB tiene un diseño asimétrico, que consiste en un solo servidor y múltiples dispositivos conectados en una estructura de árbol utilizando dispositivos hub (concentradores) especiales. Se pueden conectar hasta 127 dispositivos a un solo servidor, pero la suma debe incluir a los hubs también, así que el total de dispositivos realmente usables disminuye un poco.
El estándar incluye la transmisión de energía eléctrica al dispositivo conectado. Algunos dispositivos requieren potencia mínima, así que varios pueden ser conectados sin necesitar fuentes de alimentación extra. La mayoría de los hubs incluyen fuentes de alimentación que brindan energía a los dispositivos conectados a ellos, pero algunos dispositivos gastan tanta energía que necesitan su propia fuente de alimentación.
El diseño del USB tenía en mente eliminar la necesidad de adquirir tarjetas separadas para poner en los puertos bus ISA o PCI, y mejorar las capacidades plug-and-play permitiendo a esos dispositivos ser conectados o desconectados al sistema sin necesidad de reiniciar. Cuando un nuevo dispositivo es conectado, el servidor lo enumera y agrega el software necesario para poder funcionar.
El USB puede conectar periféricos como ratones, teclados, escáneres, cámaras digitales, impresoras, discos duros, y componentes de red. Para dispositivos multimedia como escáneres y cámaras digitales, el USB se ha convertido en el método estándar de conexión. Para impresoras, el USB ha crecido también en popularidad que ha empezado a desplazar a los puertos paralelos porque el USB hace sencillo el poder agregar más de una impresora a una computadora.
El USB resuelve muchos de los inconvenientes de los antiguos puertos COM (dificultades en la adaptación a un puerto COM libre, conflicto de los vectores de interrupción IRQ, etc.)
El estándar USB 1.1 tiene 2 velocidades de transferencia: 1.5 Mbps (Megabits por segundo) para teclados, mouse, joysticks, etc., y velocidad completa a 12 Mbps. La mayor ventaja del estándar USB 2.0 es añadir un modo de alta velocidad de 480 Mbps. En su velocidad más alta, el USB compite directamente con FireWire
USB transfiere señales y energía a los periféricos utilizando un cable de 4 hilos, apantallado para transmisiones a 12 Mbps y no apantallado para transmisiones a 1.5 Mbps. El calibre de los conductores destinados a alimentación de los periféricos varía desde 20 a 26 AWG, mientras que el de los conductores de señal es de 28 AWG. La longitud máxima de los cables es de 5 metros
Por lo que respecta a los conectores hay que decir que son del tipo conector y receptáculo, y son de dos tipos: serie A y serie B.
En la siguiente imagen se muestra un esquema del cable, con dos conductores para alimentación y los otros dos para señal, debiendo estos últimos ser trenzados o no según la velocidad de transmisión. Además se muestran los tipos de conectores.
1.3. FIREWIRE (IEEE 1394)3
El IEEE 1394 o FireWire es un estándar multiplataforma para entrada/salida de datos en serie a gran velocidad. Suele utilizarse para la interconexión de dispositivos digitales como cámaras digitales y videocámaras a computadores.
El FireWire fue inventado por Apple a mediados de los 90, para luego convertirse en el estándar multiplataforma IEEE 1394. A principios de este siglo fue adoptado por los fabricantes de periféricos digitales hasta convertirse en un estándar establecido.
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Entre sus características principales se encuentran su elevada velocidad de transferencia de información (400 Mbps en su versión básica) lo que la hace ideal para transmitir audio y video digital, su flexibilidad en la conexión ya que no es necesario apagar y reencender el dispositivo ni reiniciar el computador y su capacidad de conectar un máximo de 63 dispositivos, con cables de una longitud máxima de 425 cm.
Existe una segunda versión de Firewire, la IEEE 1394b ó FireWire 800, la cual duplica la velocidad del FireWire 400 o Fireware convencional, alcanzando hasta 800 Mbps. Además se espera una tercera versión de Firewire a 1Gbps en los próximos años.
FireWire 400 envía los datos por cables de hasta aproximadamente 4,5 metros de longitud. Mediante fibra óptica profesional, FireWire 800 puede distribuir información por cables de hasta 100 metros.
A continuación se ilustran el cable y el conector de Fireware.
Comparación entre USB y FIREWIRE
A pesar de que USB y Firewire son tecnologías para hacer conexión de dispositivos a alta velocidad, no existe una guerra entre ellos, es más, se espera que convivan los dos tipos de conectores en los nuevos computadores. Lo que si es cierto es que estas dos tecnologías reemplazarán a los conectores actuales del PC, usándose USB para periféricos de pequeño ancho de banda (ratones, teclados, modems), mientras que el
Firewire será usado para conectar la nueva generación de dispositivos electrónicos de gran ancho de banda.
Veamos ahora un cuadro comparativo de las diferentes características de las tecnologías USB y Firewire
USB FIREWIRE
Número Máx. dispositivos conectados 127 63
Cambios en caliente SI SI
Longitud de cable entre dispositivos - 5 m
- Hasta 30 m con repetidor cada 5m - 4.5 m -Hasta 100 m con fibra óptica profesional Velocidad de transferencia de datos 1.5 mbps
12 mbps 480 mbps
400 mbps 800 mbps
Conexión de periféricos internos NO SI
Dispositivos - Teclados - Ratones - Monitores - Joysticks - Cámaras digitales de baja resolución - CD-ROM - Modems - Videocámaras DV - Cámaras digitales de alta resolución - HDTV - Discos duros - DVD-ROM - Impresoras - Escáneres
1.4. INTERFACE IDE. (Integrated Drive Electronics).
La interfaz IDE o ATA (Advanced Technology Attachment) controla los dispositivos de almacenamiento masivo de datos, como los discos duros y por medio de ATAPI (Advanced Technology Attachment Packet Interface), se añaden además dispositivos como, las unidades CD-ROM.
IDE, fue creado por la firma Western Digital4, por encargo de Compaq para una nueva gama de computadores personales. Su característica más representativa era la
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implementación de una tecnología electrónica que basa el control de la comunicación en una placa controladora integrada en el propio disco duro, de ahí su denominación. Desde ese momento, únicamente se necesita una conexión entre el cable IDE y el Bus del sistema, siendo posible implementarla en la placa base o en tarjeta. Igualmente se eliminó la necesidad de disponer de dos cables separados para control y datos, bastando con un cable de 40 hilos desde el bus al disco duro. Se estableció también el término ATA (AT Attachment) que define una serie de normas a las que deben acogerse los fabricantes de unidades de este tipo.
Luego de algún tiempo, no tardó en ponerse en manifiesto la necesidad de ciertas modificaciones en su diseño. Entre ellas figuraba su capacidad de almacenamiento, que no solía exceder de los 528 Megas, su capacidad de conexión, que sólo permitía la coexistencia de dos unidades IDE en el sistema, y su baja tasa de transferencia.
La interfaz EIDE o IDE mejorado, propuesto también por Western Digital, logra una mejora de flexibilidad y prestaciones. Para empezar, aumenta su capacidad, hasta 8,4 Gigas, y la tasa de transferencia empieza a subir a partir de los 10 Megas por segundo, según el modo de transferencia usado. Además, se implementaron dos sistemas de traducción de los parámetros físicos de la unidad, de forma que se pudiera acceder a superiores capacidades. Estos sistemas, denominados CHS y LBA aportaron ventajas innegables, ya que con mínimas modificaciones (aunque LBA exigía también cambios en la BIOS del PC) se podían acceder a las máximas capacidades permitidas.
Otra mejora del EIDE se reflejó en el número de unidades que podían ser instaladas al mismo tiempo, que se aumentó a cuatro. Para ello se obligó a fabricantes de sistemas y de BIOS a soportar los controladores secundarios (dirección 170h, IRQ 15) siempre presentes en el diseño del PC pero nunca usados hasta el momento, de forma que se pudieran montar una unidad y otra esclava, configuradas como secundarias, para que la controladora sepa a/de qué dispositivo mandar/recibir los datos. Más aún, se habilitó la posibilidad de instalar unidades CD-ROM y de cinta, coexistiendo pacíficamente en el sistema.
Los dispositivos IDE pueden transferir información principalmente empleando dos métodos: PIO y DMA; el modo PIO (Programmed I/O) depende del procesador para efectuar el trasiego de datos. A nivel de rendimiento no hay mayor problema, ya que los micros actuales tienen la suficiente capacidad para gestionar estas operaciones y alternarlas con otras, por supuesto. El otro método es el DMA; así la CPU se desentiende de la transferencia, teniendo ésta lugar por mediación de un chip DMA dedicado.
A continuación se observa una comparación entre cada uno de los modos de transferencia y su velocidad en el mejor de los casos.
Modo de Transferencia MB de transferencia
PIO 0 2 – 3 MB/s PIO 1 y 2 4 MB/s PIO 3 11 MB/s PIO 4 16 MB/s MultiWord DMA 1 13 MB/s MultiWord DMA 2 16,6 MB/s
UltraDMA 33 ó ATA/33 ó ATA 4 33 MB/s UltraDMA 66 ó ATA/66 ó ATA 5 66 MB/s UltraDMA 100 ó ATA/100 ó ATA 6 100 MB/s
El bus de datos de la interfaz IDE lo constituye un cable plano de 40 u 80 hilos conductores que comunica el conector del dispositivo (disco duro, CD-ROM, DVD) con el conector o puerto IDE de la motherboard. Las placas base actuales se fabrican con dos puertos: IDE 0 e IDE1, permitiendo cada uno la conexión de hasta 2 drives (discos duros o unidades ópticas), una configurada como maestro y la otra como esclavo.
Los discos IDE están mucho más extendidos que los SCSI debido a su precio mucho menor. El Rendimiento de IDE es menor que SCSI pero en la actualidad se están reduciendo las diferencias.
1.5. INTERFACE SCSI (Small Computer System Interface)
Es la interfaz de mayor capacidad, velocidad y estabilidad para conectar dispositivos directamente a una motherboard. Tiene la gran ventaja de hacer que los dispositivos se direccionen lógicamente en contraposición al direccionamiento físico que utiliza IDE. La consecuencia inmediata es que los dispositivos quedan liberados de las imposiciones que el Bios pudiera imponer, pues SCSI se encarga de hacer el trabajo completo de comunicación y configuración. Esta capacidad lo ha hecho el preferido en equipos en los que se requiere estabilidad y alta velocidad de transmisión, como los servidores.
La interfaz utiliza una conexión en la que cada dispositivo se une al siguiente, en donde cada uno tiene su propio ID ante el host, el cual se selecciona mediante una serie de jumpers o bien una rueda giratoria en el dispositivo.
La tecnología SCSI ofrece, en efecto, una tasa de transferencia de datos muy alta entre el computador y el dispositivo SCSI. Pero aunque esto sea una cualidad muy apreciable, no es lo más importante; la principal virtud de SCSI es que dicha velocidad se mantiene casi constante en todo momento sin que el microprocesador realice apenas trabajo.
Esto es de gran importancia en procesos largos y complejos en los que no podemos tener el computador bloqueado mientras archiva los datos, como por ejemplo en la edición de vídeo, la realización de copias de CD o en general en cualquier operación de almacenamiento de datos a gran velocidad, tareas "profesionales" propias de computadores de cierta potencia y calidad como los servidores de red.
Las raíces de SCSI5 parten en 1979, cuando Shugart Associates, un antiguo fabricante de discos, inició el diseño de una nueva interfaz universal para discos: la SASI ("Shugart Associates Systems Interface"), el predecesor de SCSI.
Aunque SASI era muy limitada en sus capacidades, introdujo el concepto de comandos y mensajes, una idea revolucionaria en esa época.
Para lograr que SASI fuera mas ampliamente aceptado por la industria, a fines de 1981 Shugart Associates, en conjunto con NCR Corporation convencieron a la ANSI para que estableciera un comité que estandarizara esta interfaz.
En 1982 la ANSI le cambió el nombre a la interfaz, denominándola SCSI. Durante el siguiente par de años el estándar fue mejorado, por ejemplo NCR Corporation contribuyó conjuntos de comandos para que la interfaz pudiera manejar no sólo discos, sino que también unidades de cinta, procesadores e impresoras.
Finalmente, la interfaz apareció en 1986, cuando fue publicado el estándar ANSI X3.131-1986, que ahora es referido como SCSI-1. La velocidad de transferencia de datos alcanzaba los 5 MBytes/seg y el bus tenía 8 bits de ancho.
El bus SCSI soporta hasta 8 dispositivos (incluida la controladora), identificados por las direcciones 0 a 7. El cable podía tener una extensión de hasta 6 metros.
En 1994 el estándar SCSI sufrió su primera evolución, al ser publicado el estándar ANSI X3.131-1994. Denominado SCSI-2 (y a veces también denominado "Fast SCSI" por su mayor velocidad), esta nueva versión permitía tasas de transferencia más veloces y una estructura de comandos estandarizada.
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La tasa de transferencia de datos sincrónicos en SCSI-2 alcanza los 10 Mbytes/seg para los modelos con bus de 8 bits, y 20 Mbytes/seg para los modelos con bus de 16 bits (también llamados Wide SCSI).
Para hacer mas confuso el tema, el SCSI de 16 bits agrega una línea mas para la dirección, permitiendo ahora la existencia de 16 dispositivos en el bus SCSI (incluida la controladora SCSI, desde luego), numerados del 0 al 15.
Lamentablemente, la mayor velocidad del Bus obligó a disminuir su longitud máxima a sólo 3 metros
A partir de la aparición de SCSI-2 se comenzó a trabajar en el siguiente estándar, denominado SCSI-3, el cual aún no ha sido terminado. Como el documento para el estándar SCSI-2 era muy grande (más de 400 páginas), para el caso de SCSI-3 se tomó la decisión de dividir este gran documento en una serie de documentos menores, cada uno cubriendo una determinada "capa" del estándar:
- Capa Física: Conectores, especificaciones eléctricas. - Protocolos: Fases del Bus, paquetes, etc.
- Arquitectura: Organización de comandos.
- Comandos Primarios: Comandos soportados por cualquier dispositivo SCSI. - Comandos Específicos
El problema aquí, es que al tener tantas tecnologías diferentes bajo el nombre genérico SCSI-3 ha producido que mucha gente tenga confusión por este término.
Para efectos de los discos duros, las siguientes designaciones corresponden todas a dispositivos compatibles con el estándar SCSI-3:
Ultra SCSI: Permite transferencias de 20 o 40 Mbytes/seg, según si el bus SCSI es de 8 (Narrow) o de 16 bits (Wide).
Ultra2 SCSI: Como el anterior, pero con velocidades de 40 y 80 MBytes/seg respectivamente.
Ultra 160: Usando una técnica para transmitir dos datos por ciclo de reloj, este tipo de discos logra velocidades de transferencia de 160 MBytes/seg en bus Wide. Se usa señalización LVDS para aumentar la frecuencia del bus.
Ultra 320: Se incrementa la velocidad del bus a 80 MHz (en lugar de los anteriores 40 MHz), para conseguir una transferencia de hasta 320 MBytes/seg.
Las controladoras SCSI modernas suelen ser compatibles con las normas antiguas, por ejemplo ofreciendo conectores de 50 pines junto a los más modernos de 68, así como conectores externos (generalmente muy compactos, de 25 ó 36 pines), salvo en algunos modelos especiales que se incluyen con aparatos SCSI que están diseñados sólo para controlar ese aparato en concreto (como algunos scanner), lo que abarata su costo.
En la siguiente imagen6 se observa un diagrama de los conectores SCSI más comunes en la actualidad. En ella se pueden identificar los tipos usados en las tarjetas SCSI así como en los periféricos. Esta información es de gran utilidad para determinar el tipo de cable necesario para su conexión. Además se encuentra la terminología usada por diferentes fabricantes para los diversos tipos de conectores.
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2. MICROPROCESADORES
Es la unidad fundamental encargada de ejecutar instrucciones que recibe de los programas, traducirlas al lenguaje interno de la máquina, ejecutarlas y controlar todos y cada uno de los pasos del proceso. Se encarga también de comunicarse con otros subsistemas dentro del computador, y controlar su operación. Debido al papel central de tal unidad se conoce como cerebro, unidad central de procesamiento, o CPU (Central processing unit).
Los principales fabricantes de microprocesadores son:
• Intel con los Pentium, el Celeron, el Xeón, el Itanium y el Centrino. • AMD con los Athlon, el Duron, el Semprom y el AMD64
• Cyrix con el 6x86, 6x86MX, el MII y el winchip.
2.1. PENTIUM 4, EL PROCESADOR MÁS AVANZADO DE INTEL7
El Pentium 4 es un microprocesador de séptima generación basado en la arquitectura x86 y manufacturado por Intel. Es el primer microprocesador con un diseño completamente nuevo desde el Pentium Pro de 1995. El Pentium 4 original, denominado Willamette, trabajaba a 1,4 y 1,5 GHz; y fue lanzado en noviembre de 2000.
Para la sorpresa de la industria informática, el Pentium 4 no mejoró el viejo diseño P6 según las dos tradicionales formas para medir el rendimiento: velocidad en el proceso de enteros y operaciones de coma flotante. La estrategia de Intel fue sacrificar el rendimiento de cada ciclo para obtener a cambio mayor cantidad de ciclos por segundo y una mejora en las instrucciones SSE. Al igual que los demás procesadores de Intel, el
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Pentium 4 se comercializa en una versión para equipos de bajo presupuesto (Celeron) y una orientada a servidores de gama alta (Xeon).
Las distintas versiones son: Willamette, Northwood, Extreme Edition y Prescott.
Willamette
Willamette, la primera versión del Pentium 4, sufrió de importantes demoras durante el diseño. De hecho, muchos expertos aseguran que los primeros modelos de 1,3, 1,4 y 1,5 GHz fueron lanzados prematuramente para evitar que se extienda demasiado el lapso de demora de los Pentium 4. Además, los modelos más nuevos del AMD Thunderbird tenían un rendimiento superior al Pentium III, línea que se encontraba al límite de su capacidad por el momento. Fueron fabricados utilizando un proceso de 180 nanómetros y utilizaban el Socket 423 para conectarse a la placa madre.
A la hora de los exámenes de rendimiento, los Willamette fueron una decepción ya que no podían superar claramente a los Thunderbird ni a los Pentium III de mayor velocidad. Incluso la diferencia con la línea de bajo costo de AMD (Duron) no era significante. Vendió una cantidad moderada de unidades.
En enero de 2001 un microprocesador aún más lento de 1,3 GHz fue añadido a la lista.
En la primer mitad del mismo año, salieron a la venta los modelos de 1,6, 1,7 y 1,8 GHz notablemente superiores a los Pentium III. En agosto, los modelos de 1,9 y 2,0 GHz vieron la luz.
El Willamette de 2,0 GHz fue el primer Pentium 4 que puso en duda el liderazgo en rendimiento, que hasta ese momento estaba liderado indiscutiblemente por la línea Thunderbird de AMD. Si bien algunos resultados arrojaban una leve diferencia a favor de AMD, los analistas concluyeron que la diferencia no era significativa para decir que un procesador era claramente superior al otro. Esto fue un gran paso para Intel, que
hasta la salida del AMD Athlon había sido el rey de la velocidad en los microprocesadores por 16 años en forma casi ininterrumpida.
Northwood
En octubre de 2001, el Athlon XP reconquistó el liderazgo en la velocidad de los procesadores, pero en enero de 2002 Intel lanzó al mercado los nuevos Northwood de 1,9 y 2,2 GHz. Esta nueva versión combina un incremento de 256 a 512 KB en la memoria caché con la transición a la tecnología de producción de 130 nanómetros. Al estar el microprocesador compuesto por transistores más pequeños, podía alcanzar mayores velocidades y a la vez consumir menos energía. El nuevo procesador funcionaba con el Socket 478, el cual se había visto en los últimos modelos de la serie Willamette.
Con la serie Northwood, los Pentium 4 alcanzaron su madurez. La lucha por la cima del desempeño se mantuvo reñida, a medida que AMD introducía versiones más veloces del Athlon XP. Sin embargo, la mayoría de los observadores concluyeron que el Northwood más veloz siempre estaba ligeramente por encima de los modelos de AMD. Esto se hizo notorio cuando el paso de AMD a la manufacturación de 130 nanómetros fue postergada. Los Pentium IV entre 2,4 y 2,8 GHz fueron, claramente, los más veloces del mercado.
Un Pentium 4 de 2,4 GHz fue introducido en abril de 2002, uno de 2,53 GHz en mayo (que incluyo un aumento del FSB de 400 a 533 MHz). En agosto vieron la luz los modelos de 2,6 y 2,8 GHz, y en noviembre la versión de 3,06 GHz.
El Procesador de 3,06 GHz soporta Hyper-threading, una tecnología originalmente aparecida en los Xeon que permite al sistema operativo trabajar como si la máquina tuviese dos procesadores.
En abril de 2003, Intel colocó en el mercado nuevas variantes, entre los 2,4 y 3,0 GHz, cuya principal diferencia era que todos ellos incluían la tecnología Hyper-Threading y el
FSB era de 800 MHz. Supuestamente esto era para competir con la línea Hammer de AMD, pero de momento sólo la serie Opteron salió al mercado, la cual no estaba destinada entonces a competir con los Pentium 4. Por otro lado, los AMD Athlon XP, a pesar de su FSB aumentado de 333 a 400 MHz y las velocidades más altas no pudieron alcanzar a los nuevos Pentium 4 de 3,0 y 3,2 GHz. La versión final de los Northwood, de 3,4 GHz, fue introducida a principios de 2004.
Extreme Edition o Edición Extrema
En septiembre de 2003, Intel anunció la edición extrema (Extreme Edition) del Pentium 4, apenas sobre una semana antes del lanzamiento del Athlon 64, y el Athlon 64 FX. El diseño era idéntico al Pentium 4 (hasta el punto de que funcionaría en las mismas placas madre), pero se diferenciaba por tener 2 MB adicionales de caché L3. Compartió la misma tecnología Gallatin del Xeon MP, aunque con un Socket 478 (a diferencia del Socket 603 de los Xeon MP) y poseía un FSB de 800MHz, dos veces más grande que el del Xeon MP. Una versión para Socket LGA775 también fue producida.
Mientras que Intel mantuvo que la Extreme Edition estaba apuntada a los jugadores de videojuegos, algunos tomaron esta nueva versión como un intento de desviar la atención del lanzamiento de los Athlon 64. Otros criticaron a Intel por mezclar la línea Xeon (especialmente orientada a servidores) con sus procesadores para usuarios individuales, pero poco se criticó cuando AMD hizo lo mismo con el Athlon 64 FX.
El efecto de la memoria adicional tuvo efectos variados. En las aplicaciones de ofimática, la demora ocasionada por el mayor tamaño de la memoria caché hacia que los Extreme Edition fuesen menos veloces que los Northwood. Sin embargo, el área donde se destacó fue en la codificación multimedia, que superaba con creces a la velocidad de los anteriores Pentium 4 y a toda la línea de AMD.
Prescott
El primero de febrero de 2004, Intel introdujo una nueva versión de Pentium 4 denominada Prescott. Se utiliza en su manufactura un proceso de fabricación de 90
nanómetros y además se hicieron significativos cambios en la arquitectura del microprocesador, por lo cual muchos pensaron que Intel lo promocionaría como Pentium V. A pesar de que un Prescott funcionando a la misma velocidad que un Northwood rinde menos, la renovada arquitectura del Prescott permite alcanzar mayores velocidades y el overclock es más viable. El modelo de 3,8 GHz es el más veloz de los que hasta ahora han entrado en el mercado.
Sin embargo, los primeros Prescott producían un 60% más de calor que un Northwood a la misma velocidad, y por ese motivo muchos lo criticaron con dureza. Se experimentó con un cambio en el tipo de zócalo (de Socket 478 a LGA 775) lo cual incrementó en un 10% el consumo de energía del microprocesador, pero al ser más efectivo el sistema de refrigeración de este zócalo, la temperatura final bajó algunos grados. Se esperan mejoras que reduzcan el consumo de energía y el calor producido, pero Intel no ha dado noticias relevantes al respecto.
Los Prescott con Socket LGA775 usan el nuevo sistema de puntaje, y están clasificados en la serie 5XX. El más rápido es el 570J, funcionando a 3,8 GHz. Los planes para microprocesadores de 4 o más GHz fueron cancelados y se les dio prioridad a los proyectos para fabricar procesadores dobles; en gran medida debido a los problemas de consumo energía y producción de calor de los modelos Prescott.
El procesador 570J también fue el primero en introducir la tecnología EDB, la cual es idéntica a la más temprana NX de AMD. El objetivo es prevenir la ejecución de algunos tipos de código maligno
Versiones en Desarrollo
A principios de 2003 Intel había mostrado un diseño preliminar del Tejas, (nombre que Intel le había dado al microprocesador que sería el sucesor de los Prescott), y un proyecto para ponerlo en el mercado en algún momento de 2004, pero finalmente pospuesto para el 2005. Jayhawk sería un procesador similar al Tejas pero que estaría preparado para funcionar en maquina duales (es decir, una computadora con dos
procesadores). Sin embargo, el 7 de mayo de 2004 ambos proyectos fueron cancelados. De este modo, Intel remarco el giro hacia los procesadores dobles.
Tanto el retraso inicial como la eventual cancelación se atribuyen a los problemas de calor debido al gigantesco consumo energético de los microprocesadores, lo cual ya había sucedido con los Prescott que además tenían solo un rendimiento ligeramente mayor que los Northwood. Este cambio también obedeció a los deseos de Intel de enfocar sus esfuerzos en los microprocesadores dobles, para la gama Itanium de servidores, los Pentium de escritorio y las portátiles Centrino.
Irwindale
La serie Irwindale es casi igual a la Prescott, excepto porque tiene el doble de memoria caché. Si bien el lanzamiento de los microprocesadores Irwindale estaba planeado para fines de 2004, diversas clases de demoras han hecho que se postergue hasta el 2005.
Doble Procesador
Intel tiene planeadas tres variantes con doble procesador del Pentium 4. La primera es denominada Paxville, que consiste en poco más que dos procesadores Prescott colocados en el mismo substrato. Le seguirá Dempsey que tiene una interfaz de bus especial para conectar a los dos microprocesadores. Smithfield es el tercero, pero muy poco se sabe sobre que características tendrá y si llegará a salir al mercado.
A continuación se incluye una tabla con las actuales variantes de Pentium 4 y las principales diferencias:
NOMBRES Y CARACTERÍSTICAS DE LOS MICROPROCESADORES PENTIUM 4 Nombre Público Nombre de Intel para la versión Velocidad del CPU Velocidad del FSB / Ancho de banda teórico Caché Observaciones Revisión original Willamette 1,3 GHz - 2,0 GHz 100 MHz / 3,2 GB/s L1: 8 KB datos + 12 KB instrucciones L2: 256 KB N/A P4A Northwood 1,6 GHz - 3,0 GHz 100 MHz / 3,2 GB/s L1: 8 KB datos + 12 KB instrucciones L2: 512 KB
Se mejoró el manejo de las instrucciones y algunos otros cambios en el microcódigo, los cuales pasaron a las revisiones subsiguientes. P4B Northwood 2,0 GHz - 3,06 GHz 133 MHz / 4,2 GB/s L1: 8 KB datos + 12 KB instrucciones L2: 512 KB
Ningún cambio con respecto al P4A, excepto por Hyper-threading en el modelo de 3,06 GHz. P4C Northwood 2,4 GHz - 3,4+ GHz 200 MHz / 6,4 GB/s L1: 8 KB datos + 12 KB instrucciones L2: 512 KB Hyper-threading P4E Prescott 2,8 GHz - 3,6+ GHz 200 MHz / 6,4 GB/s L1: 16 KB datos + 12 KB instrucciones L2: 1MB Hyper-threading, mayores tuberías de datos (pipelines), Instrucciones SSE3 P4A* Prescott 2,4 y 2,8 GHz 133 MHz / 4,2 GB/s L1: 16 KB datos + 12 KB instrucciones L2: 1MB Sin Hyper-threading, mayores tuberías de datos (pipelines), Instrucciones SSE3 Extreme Edition Gallatin 3,2 GHz - 3,4 GHz 200 MHz / 6,4 GB/s L1: 8 KB datos + 12 KB instrucciones L2: 512 KB L3:2 MB Hyper-threading, se agrega caché L3 en el microprocesador. P4F Prescott 3,2 GHz - 3,6 GHz 200 MHz / 6,4 GB/s L1: 16 KB datos + 12 KB instrucciones L2: 1MB
Soporte para EM64T y EDB (equivalente a la NX de AMD)
Notas:
Los procesadores Pentium 4 usan un FSB que transmite datos 4 veces por ciclo
* En el caso de la línea de baja gama de los Prescott, Intel volvió a usar la identificación P4A, con la cual se espera que los vendedores lo identifiquen a los clientes. No se dieron explicaciones al respecto.
2.2. LOS MICROPROCESADORES DE AMD8
Fundada en 1969 y con su central situada en Sunnyvale, California, Advanced Micro Devices (AMD) es la segunda compañía mundial productora de microprocesadores (detrás de Intel) y uno de los más importantes fabricantes de memoria flash y otros dispositivos semiconductores.
En 1975 AMD lanzó al mercado su primer chip de RAM conocido como Am9102. Ese mismo año también desarrollaron, gracias a la ingeniería inversa, el primer procesador de AMD compatible con el 8080A. El aumento de demanda de PCs al principio de la década de los 80 ayudó a que AMD siguiera creciendo a un gran ritmo debido a la venta de procesadores x86.
El procesador Am386 de 1991 consiguió superar en frecuencia de reloj por primera vez a los procesadores de Intel y en 1993 el Am486 llegó a ser el corazón de muchos ordenadores del fabricante Compaq.
El K5 fue el siguiente desarrollo, pero no gozó de una gran popularidad, pero en 1996 AMD se alió con NexGen para diseñar el K6. El K6-2 incorporaba las nuevas instrucciones 3DNow! desarrolladas por AMD, era la primera mejora que se hacía en los procesadores x86 para aumentar el rendimiento de aplicaciones con uso intensivo multimedia.
El 21 de agosto de 1999 se introdujo el Athlon, el primer procesador x86 de séptima generación de alto rendimiento tanto para usuarios domésticos como para estaciones de trabajo y servidores, que en un principio mantuvo su liderazgo de rendimiento sobre los microprocesadores de Intel.
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Tomado de http://es.wikipedia.org/wiki/AMD, de http://es.wikipedia.org/wiki/Athlon y de http://es.wikipedia.org/wiki/AMD_Athlon_64
El primer núcleo del Athlon, conocido en clave como "K7" (en homenaje a su predecesor, el K6), estuvo disponible inicialmente en versiones de 500 a 650 MHz, pero después alcanzó velocidades de hasta 1 GHz. El procesador es compatible con la arquitectura x86 y debe ser conectado en placas base con Slot A, que son compatibles mecánicamente, pero no eléctricamente, con el Slot 1 de Intel.
Internamente el Athlon es un rediseño de su antecesor, al que se le mejoró substancialmente la unidad de punto flotante y se le aumentó la memoria caché de primer nivel (L1) a 128 KB. Además incluye 512 KB de caché de segundo nivel (L2) externa al circuito integrado del procesador y funcionando, por lo general, a la mitad de velocidad del mismo. El bus de comunicación es compatible con el protocolo EV6 usado en los procesadores DEC 21264 de Alpha, funcionando a una frecuencia de 100 MHz DDR (Dual Data Rate, 200 MHz efectivos).
El resultado fue el procesador x86 más potente del momento. El Athlon Classic se comercializó hasta enero de 2002.
En términos económicos el Athlon Classic fue un éxito, no sólo por méritos propios y su bajo precio comparado con la competencia, sino también por los problemas de producción de Intel.
El procesador Athlon con núcleo Thunderbird apareció en el mercado el 5 de junio de 2000, como la evolución del Athlon Classic. Al igual que su predecesor, también se basa en la arquitectura x86 y usa el bus EV6. El rango de velocidad de reloj va desde los 650 MHz hasta los 1,4 GHz. Respecto al Athlon Classic, el Athlon Thunderbird cambió del Slot A al Socket A, más pequeño.
Todos los Athlon Thunderbird integran 128 KB de caché de primer nivel (L1) (64 KB de datos y 64 KB para instrucciones) y 256 KB de caché de segundo nivel (L2) on-die. El proceso de fabricación usado para todos estos microprocesadores es de 0.18µ y el tamaño del encapsulado es de 117 mm2.
Existen dos versiones de los Thunderbird dependiendo de la frecuencia de bus que usan. Los primeros Athlon Thunderbird usaban un bus de 100MHz DDR (200 MHz efectivos), al igual que los Athlon Classic. En el primer cuatrimestre de 2001 aparecieron nuevas versiones, denominadas Athlon-C, que soportaban un bus de 133 MHz DDR (266 MHz efectivos)
El Athlon Thunderbird consolidó a AMD como la segunda mayor compañía de fabricación de microprocesadores, ya que gracias a su excelente rendimiento (superando siempre al Pentium III y a los primeros Pentium IV de Intel a la misma velocidad de reloj) y bajo precio, le hicieron muy popular tanto entre los entendidos como en los iniciados en la informática.
Athlon XP
Cuando Intel sacó el Pentium IV a 1,7 GHz en abril de 2001 se vio que el Athlon Thunderbird no estaba a su nivel. Además no era práctico aumentar la velocidad del Athlon Thunderbird a más de 1,4 GHz por problemas de consumo eléctrico y de disipación de calor.
Para intentar seguir estando a la cabeza en cuanto a rendimiento de los procesadores x86, AMD tuvo que diseñar un nuevo núcleo
AMD lanzó la tercera gran revisión del Athlon, conocido en clave como "Palomino", el 14 de mayo de 2001. Todos los Athlon a partir del núcleo Palomino fueron denominados genéricamente como Athlon XP.
Los cambios principales respecto al núcleo anterior fueron mejoras de rendimiento que lo hacen un 10% más rápido que un Athlon Thunderbird a la misma velocidad de reloj. Su velocidad de reloj se situó entre 1,3 y 1,7 GHz. Además el núcleo Palomino fue el primero en incluir el conjunto de instrucciones SSE de Intel, además de las 3DNow!
propias de AMD. Por desgracia, el núcleo Palomino seguía teniendo problemas con la disipación de calor, lo que hacía que se calentara demasiado.
Debido a las mejoras de rendimiento a la misma velocidad de reloj respecto a los núcleos anteriores, los Athlon XP fueron comercializados no por su velocidad de reloj, sino mediante una índice de "prestaciones relativas" conocido como PR . Este índice indica la velocidad de reloj equivalente de un Athlon Thunderbird con el mismo rendimiento que un Athlon XP. Por ejemplo, el Athlon XP 1800+ funciona realmente a 1,5 GHz, pero indica que tiene un rendimiento equivalente a un hipotético Athlon Thunderbird a 1,8 GHz.
El núcleo de cuarta generación de los Athlon, el Thoroughbred, fue lanzado al mercado el 10 de junio de 2002 a una velocidad inicial de 1,8 GHz (2200 con el sistema de prestaciones relativas). Llegó a alcanzar unas prestaciones relativas de 2800+.
El núcleo "Thoroughbred" se fabricó con un proceso de 0,13 µm, mejorando los 0,18 µm del proceso de fabricación de núcleo "Palomino". Inicialmente, a parte de la mejora del proceso de fabricación, los núcleos Thoroughbred y Palomino son prácticamente idénticos.
Posteriormente AMD creó una revisión del núcleo Thoroughbred que resolvía los problemas de disipación de calor heredados desde el núcleo Thunderbird.
El núcleo Athlon de quinta generación, llamado Barton, funcionaba a un índice PR de entre 2500+ --aproximadamente 1837 MHz-- y 3200+ --2200 MHz--.
El núcleo Barton tenía como características principales respecto al Thoroughbred el incluir una nueva caché de segundo nivel (L2) de 256 KB adicional y seguir mejorando el rendimiento del procesador sin aumentar la velocidad de reloj. Además AMD aumentó la frecuencia del bus de 133 MHz (266 efectivos por DDR) a 166 MHz (333 MHz efectivos) y posteriormente hasta 200 MHz (400 MHz efectivos).
Con el lanzamiento del Athlon XP con núcleo Barton AMD volvió a señalar que sus procesadores eran los x86 más rápidos del mercado, pero algunas pruebas de rendimiento del mercado no indicaban esto. Esto causó un gran revuelo al conocerse que algunas de estas pruebas, como las pruebas de rendimiento BAPCo, estaban diseñadas por ingenieros de Intel.
El núcleo "Thorton" es una variante del "Barton", idéntico a éste pero con la mitad de la caché de segundo nivel (L2) desactivada.
Mobile Athlon XP
Los Mobile Athlon XP (Athlon XP-M) son funcionalmente idénticos a los Athlon XP, pero funcionan con voltajes más reducidos. Además tienen la tecnología Power Now!, que reduce la velocidad de funcionamiento del procesador cuando tiene poca carga de trabajo, para reducir aún más su consumo.
Algunos Athlon XP-M utilizan un zócalo µ-PGA en lugar del estándar Socket A. Generalmente se usan en ordenadores portátiles
En abril de 2003 se comercializó Opteron, el primer microprocesador desarrollado exclusivamente para servidores y estaciones de trabajo basados en la arquitectura AMD64 (también conocida como x86-64), que aumenta la capacidad de proceso de la arquitectura x86 a 64 bits. Esta tecnología fue llevada a los usuarios domésticos en septiembre de 2003 por los microprocesadores Athlon 64, procesadores de octava generación.
Athlon 64
Por primera vez en la historia de la informática, el conjunto de instrucciones x86 no ha sido ampliado por Intel. De hecho Intel ha copiado este conjunto de instrucciones para sus próximos procesadores, como el Xeon "Nocona". Intel llama a su implementación Extended Memory Technology -Tecnología de Memoria Extendida- (EM64T), y es
completamente compatible con la arquitectura AMD64. La arquitectura AMD64 parece que será la arquitectura informática dominante de la generación de 64 bits, al contrario que alternativas como la arquitectura IA-64 de Intel.
El Athlon 64 presenta un controlador de memoria en el propio circuito integrado del microprocesador y otras mejoras de arquitectura que le dan un mejor rendimiento que los anteriores Athlon y Athlon XP funcionando a la misma velocidad, incluso ejecutando código heredado de 32 bits. AMD ha elegido un sistema de medida del rendimiento del procesador basado en los megahercios a los que tendría que funcionar un hipotético Athlon Thunderbird para que diera el mismo rendimiento que un Athlon 64, en lugar de indicar los megahercios a los que funciona realmente.
Hay dos variantes del Athlon 64: El Athlon 64 y el Athlon 64-FX. El Athlon 64-FX es similar al Opteron y más potente que el Athlon 64 normal. El Athlon 64 puede ejecutar código de 16 bits, 32 bits y el propio ensamblador de 64 bits de AMD. En la actualidad, Linux, OpenBSD, FreeBSD y NetBSD soportan el modo de 64 bits del Athlon 64, mientras que Microsoft ha sacado una versión preliminar de Windows XP para equipos de 64 bits.
El Athlon 64 también presenta una tecnología de reducción de la velocidad del procesador llamada Cool 'n' Quiet -'Frío y Silencioso'-. Cuando el usuario está ejecutando aplicaciones que requieren poco uso del procesador, la velocidad del mismo y su voltaje se reducen. Esto provoca que los máximos de consumo bajen de 89 W a 22 W.
El Athlon 64 puede funcionar en dos zócalos para CPU: Uno utiliza tiene 754 pines y el otro 939 pines. El de menor número de pines soporta los procesadores de menor velocidad, mientras que el de mayor número de pines soporta los más rápidos, incluyendo en Athlon 64-FX. El FX admite memoria RAM DDR de doble canal
Athlon 64 de doble núcleo
A partir del Junio de 2005, AMD planea comercializar su procesador AMD Athlon 64 de doble núcleo, y su nombre podría ser Athlon 64 X2.
Los primeros modelos que llegarán al mercado inicialmente serán los siguientes:
AMD Athlon 64 X2 4400+ AMD Athlon 64 X2 4600+ AMD Athlon 64 X2 4800+
El más potente de los modelos, el Athlon 64 X2 4800+ tendría ambos núcleos funcionando a 2,4GHz que resulta ser la misma frecuencia que el AMD Athlon 64 4000+ lo cual significaría que en términos de rendimiento y comportamiento, el Atlhon 64 X2 tendría del orden de un 20% más de potencia media que si se compara con un procesador a igualdad de frecuencia pero en simple núcleo, aunque este punto no está muy claro o al menos el criterio de numeración de rendimiento de AMD podría necesitar una pequeña redefinición, dados los problemas de aumentar el rendimiento de sistemas multi-núcleo accediendo a recursos comunes y el hecho de que tener doble núcleo no es sinónimo de doble rendimiento.
Los procesadores de sobremesa de AMD de doble núcleo contarán con controlador de memoria DDR de doble canal, 1MB o 2MB de caché L2 (512KB o 1MB de caché respectivamente por cada núcleo) e irá montado en placas de Socket 939.
Duron9
Es el procesador de bajo costo de AMD, diseñado para competir con la línea de procesadores Celeron de Intel.
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La diferencia principal entre los Athlon y los Duron es que los Duron solo tienen 64 KBytes de memoria caché de segundo nivel (L2), frente a los 256 KBytes de los Athlon.
El primer núcleo de Duron se llama "Spitfire" y se lanzó al mercado en el verano de 2000. El Duron Spitfire está basado en el Athlon Thunderbird. De hecho ambos son virtualmente indistinguibles, por lo que el Duron Spitfire funciona generalmente en las mismas placas bases que el Athlon Thunderbird. La única forma externa de distinguir un Duron Spitfire de un Athlon Thunderbird es leer un pequeño texto en el núcleo de procesador, que pone "Athlon" o "Duron" según el procesador.
El núcleo "Applebred" es el segundo núcleo de los Duron. Dicho núcleo está basado en el núcleo Thoroughbred de los Athlon XP. Fue lanzado al mercado en 2003 y funcionaba a una frecuencia de reloj entre 1,4 y 1,8 GHz, con un bus de 133 MHz (266 MHz efectivos por la tecnología DDR).
Grupos de entusiastas han descubierto que los Duron Applebred son en realidad Athlon XP Thoroughbred con la caché extra deshabilitada. Algunos de ellos han conseguido convertir estos Duron en sus equivalentes Athlon XP con toda su caché de segundo nivel (L2).
El Duron fue substituido en 2004 por el AMD Sempron.
Sempron10
El AMD Sempron reemplaza al procesador Duron, siendo su principal competidor el procesador Celeron D de Intel. Las primeras versiones fueron lanzadas al mercado en agosto de 2004.
Las versiones iniciales de este procesador estaban basadas en el núcleo Thoroughbred/Thorton del Athlon XP, con una caché de segundo nivel de 256 KB y un bus de 166 MHz (FSB 333). Su índice de prestaciones relativas (PR) se situaba entre
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2400+ y 2800+ dependiendo del modelo, aunque el índice no es calculado de la misma forma que para los Athlon XP, siendo los Sempron algo más lentos a mismo índice de prestaciones relativas.
Posteriormente el Sempron se basó en el núcleo Barton del Athlon XP. Esta versión tenía un índice de prestaciones relativas de 3000+ y poseía una caché de segundo nivel de 512 KB.
Las versiones del Sempron basadas en el Athlon XP se puede emplear en placas base con zócalo de procesador Socket A.
Las últimas versiones usan una variante del núcleo del Athlon 64 llamada Paris, que no implementa el conjunto de instrucciones AMD64, pero si el controlador de memoria. Cuenta con una caché de segundo nivel de 256 KB y su índice de prestaciones relativas es de 3100+. Esta versión del Sempron se puede emplear en placas base con zócalo de procesador Socket 754.
2.3. SOCKETS Y SLOTS
El rendimiento que dan los microprocesadores no sólo depende de ellos mismos, sino también de la placa base donde se instalan y la forma como lo hacen; por ejemplo, en las placas base más antiguas, el micro iba soldado, de forma que no podía actualizarse (486 a 50 MHz hacia atrás). Hoy en día esto no se ve. Los microprocesadores se han instalado desde hace mucho tiempo en zócalos o bahías especiales destinadas para ello, de tipo socket o tipo slot.
Los zócalos tipo socket tiene mecanismo ZIF (Zero Insertion Force), es decir, en ellas el procesador se inserta y se retire sin necesidad de ejercer alguna presión sobre él. Al levantar la pequeña palanca que se encuentra a su lado se libera el microprocesador, siendo extremadamente sencilla su extracción. Existen varios tipos de sockets, cada
uno usado para generaciones diferentes de microprocesadores. Por ejemplo un zócalo Socket-3 permite la inserción de un 486 y de un Pentium Overdrive. El socket 7 es usado por los microprocesadores Pentium/Pentium MMX/K6/K6-2 o K6-3. El socket 8 es utilizado por los procesadores Pentium Pro de Intel, un microprocesador optimizado para código en 32 bits, el cual sentaría las bases de lo que se conoce en la actualidad.
El socket 370 o PPGA es el zócalo que utilizan los últimos modelos del Pentium III y algunos Celeron de Intel.
El socket 462 ó socket A es el zócalo donde se insertan los procesadores Athlon de AMD de versiones relativamente recientes, como Duron, Sempron, Thunderbird o Athlon XP.
El socket 754 es un zócalo utilizado para los primeros Athlon 64 y algunas versiones más modernas de Sempron (los basados en una variante del núcleo del Athlon 64 llamada Paris).
El socket 939 es el zócalo utilizado en los procesadores más recientes de AMD, como versiones mejoradas de Sempron y de Athlon 64, el Athlon 64FX y el Athlon 64 de doble núcleo, el cual saldrá al mercado en el segundo semestre de 200511.
Por el lado de Intel, se encuentran los sockets 423 y 478, que son los zócalos donde se insertan los primeros Pentium 4 y algunas versiones de Celeron (con tecnología de 130nm, 128KB de caché L2 y bus de 400MHz, los cuales saldrán del mercado a partir del 20 de mayo de 200512). El 423 hace referencia al modelo de 0,18 micras (Willamete) y el 478 al construido según la tecnología de 0,13 micras (Northwood). El tamaño de micras mencionado hace referencia al tamaño de cada transistor, de forma tal que cuanto menor sea tu tamaño, más pequeño será el microprocesador y más transistores será posible utilizar en el mismo espacio físico. Además, la reducción de tamaño suele
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Tomado de http://www.agalisa.es
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estar relacionada con una reducción del calor generado y con un menor consumo de energía.
El socket 775, usado en los más modernos Pentium 4 y Celeron D (basados en el núcleo Prescott con 256KB de caché L2, bus a 533MHz y tecnología de 90nm. Están disponibles con velocidades comprendidas entre los 2'40 y los 3'06GHz), elimina los pines de contacto del procesador y los coloca en la placa base.
Los zócalos tipo Slot difieren de los tipo socket en el modo de conexión de los microprocesadores. El modo de insertarlos es a similar a una tarjeta gráfica o de sonido, ayudándonos de dos guías de plástico insertadas en la placa base.
El Slot A es donde se conectan los procesadores Athlon antiguos de AMD. El Slot 1 es donde se conectan los procesadores Pentium II y antiguos Pentium III y el zócalo Slot 2 es donde se insertan los procesadores Xeon antiguos de Intel, dedicados a servidores de red.
3. MEMORIA RAM
La memoria RAM (Random Access Memory) es un dispositivo de almacenamiento temporal que se encarga de cargar porciones de programas y datos para que el microprocesador las ejecute. Es un tipo de memoria a la que se puede acceder de forma aleatoria; es decir, se puede acceder a cualquiera de sus bytes sin pasar por los bytes precedentes.
Hay dos tipos básicos de RAM:
DRAM (Dynamic RAM), RAM dinámica SRAM (Static RAM), RAM estática
Los dos tipos difieren en la tecnología que usan para almacenar los datos. La RAM dinámica necesita ser refrescada cientos de veces por segundo, mientras que la RAM estática no necesita ser refrescada tan frecuentemente, lo que la hace más rápida, pero también más cara que la RAM dinámica. Ambos tipos son volátiles, lo que significa que pueden perder su contenido cuando se desconecta la alimentación.
En el lenguaje común, el término RAM es sinónimo de memoria principal, la memoria disponible para programas. En contraste, ROM (Read Only Memory) se refiere a la memoria especial, generalmente usada para almacenar programas que realizan tareas de arranque de la máquina y de diagnósticos. La mayoría de los computadores personales tienen una pequeña cantidad de ROM (algunos Kbytes).
Memoria Caché ó RAM Caché :
Es un sistema especial de almacenamiento de alta velocidad, diseñada para que los programas accedan una y otra vez a los mismos datos o instrucciones. Esta información es guardada en SRAM (RAM estática de alta velocidad).
Los sistemas de memoria caché usan una tecnología conocida por caché inteligente en el cual el sistema puede reconocer cierto tipo de datos usados frecuentemente. Las estrategias para determinar qué información debe de ser puesta en el caché constituyen uno de los problemas más interesantes en la ciencia de las computadoras. Algunas memorias caché están construidas en la arquitectura de los microprocesadores. Por ejemplo, el procesador Pentium II tiene una caché L2 de 512 Kbytes.
El caché de disco trabaja sobre los mismos principios que la memoria caché, pero en lugar de usar SRAM de alta velocidad, usa la convencional memoria principal. Los datos más recientes del disco duro a los que se ha accedido (así como los sectores adyacentes) se almacenan en un buffer de memoria. Cuando el programa necesita acceder a datos del disco, lo primero que comprueba es la caché del disco para ver si los datos ya están ahí. La caché de disco puede mejorar drásticamente el rendimiento de las aplicaciones, dado que acceder a un byte de datos en RAM puede ser miles de veces más rápido que acceder a un byte del disco duro.
SDRAM (Synchronous DRAM): Es un tipo de memoria RAM dinámica (DRAM) que es casi un 20% más rápida que la RAM EDO. SDRAM entrelaza dos o más matrices de memoria interna de tal forma que mientras que se está accediendo a una matriz, la siguiente se está preparando para el acceso. Un tipo de SDRAM más rápido es SDRAM-II, también conocido como DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM), la cual permite leer y escribir datos a dos veces la velocidad del bus.
Por su encapsulado, podemos clasificar la memoria RAM en:
SIMM:(Single In line Memory Module): El primer formato que se hizo popular en los computadores personales tenía 3.5" de largo y usaba un conector de 30 pines. Posteriormente se fabricó un formato más largo, de 4.25", el cual usa 72 contactos y puede almacenar hasta 64 megabytes de RAM. Su velocidad de respuesta no era inferior a los 50 o 60 nanosegundos. Ambos formatos han desaparecido actualmente de los computadores modernos.
Sobre la instalación de estos módulos hemos de tener presente que los de 30 contactos debían ser instalados de cuatro en cuatro en la mayor parte de los casos. En el caso de los de 72 contactos, éstos debían ser instalados a pares. Como es lógico, en los dos casos es necesario que los módulos tengan el mismo tamaño y, a ser posible, igual marca y modelo. La inserción de estos módulos es muy sencilla, entrando en los bancos de memoria en un ángulo de unos 45 grados, tras lo que sólo hay que empujar el módulo y colocarlo en posición vertical. En cualquiera de los dos casos, sólo hemos de tener presente el respetar que la pestaña lateral se acople en el banco elegido.
DIMM (Dual In line Memory Module): Es un tipo de encapsulado, consistente en una pequeña placa de circuito impreso que almacena chips de memoria, que se inserta en un zócalo DIMM en la placa madre y usa generalmente un conector de 168 contactos. Es la evolución de los módulos SIMM y su tiempo de respuesta es notablemente inferior, por debajo de los 10 nanosegundos.
Es el más cómodo de todos, dado que puede instalarse de manera individual, no siendo necesario hacer coincidir marcas y modelos sobre la misma placa. Para insertarlos sobre el banco de memoria, tan sólo habrá que hacer coincidir las pestañas que encontraremos en el centro y laterales del módulo. Bastará una presión en los extremos del módulo para que éste quede insertado.
RIMM
Los RIMM (Rambus Inline Memory Module), son módulos de memoria de tipo RAMBUS, la cual era apoyada por Intel y creada por la empresa Rambus, pero que cayó en desuso por su alto precio, causado por el pago de regalías en concepto de uso. Estos módulos de memoria de 184 pines, se caracterizan por estar cubiertos con una protección metálica, generalmente de aluminio, que también ayuda a su correcta refrigeración.
DDR
Este tipo de memoria, actualmente muy usado, desplazó del mercado a las memorias RIMM por el bajo costo y excelente velocidad, que llega a ser hasta de 400 MHz.
4. BIOS
BIOS son las siglas de Basic Input/Output System: Sistema Básico de Entrada/Salida. Esta definición es algo engañosa porque parece que la BIOS sólo se encargara de gestionar los sistemas I/O, pero es bastante más que eso; podríamos decir que es el sistema operativo del hardware del computador. Sin la BIOS no podría ponerse en marcha. Controla el proceso de arranque del sistema operativo y está presente para realizar las funciones y accesos al más bajo nivel.
Físicamente es un chip de memoria (que puede estar soldado a la placa base o en un zócalo para facilitar su sustitución), en el cual se almacena un código que el computador utiliza al conectarse la corriente. El código marca los pasos para que el hardware se inicie y compruebe los componentes.
Hay tres tipos de BIOS y su diferencia está en el método que se utiliza para grabarla:
ROM: Sólo se puede grabar en el momento que se fabrica el chip. La información que contiene no se puede alterar.
EPROM: Estos chips se pueden grabar con luz ultravioleta. En la parte superior del chip se puede apreciar una especie de ventanilla transparente, que suele estar tapada con una pegatina.
Flash BIOS: Son los más utilizados en la actualidad. Estos chips se pueden grabar mediante impulsos eléctricos por lo que el propietario del computador la puede actualizar con un programa.
Otro componente que está ligado directamente a la BIOS es la CMOS: (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Es una pequeña porción de RAM, que almacena los
valores y ajustes de la BIOS: la hora, la fecha y los parámetros de los dispositivos de nuestro ordenador. La CMOS, al ser memoria RAM, tiene que estar continuamente enganchada a la corriente eléctrica para no perder la información. Cuando nosotros apagamos el computador entra en funcionamiento una pila de litio situada en la placa base. Esta pila no es recargable y tiene una vida aproximada de cinco o seis años.
Entre los principales fabricantes de BIOS sen encuentran: AMI, AWARD, PHOENIX, IBM, MrBIOS
De acuerdo con los diferentes fabricantes de Bios, para ingresar a estas se tienen pulsaciones específicas de teclas durante el proceso de arranque. Algunas de estas son13:
FABRICANTE BIOS COMBINACIÓN DE TECLAS
ALR (Advanced Logic Research, Inc) F2 ó Ctrl-Alt-Esc AMD (Advanced Micro Devices, Inc) F1
AMI BIOS Del ó F1 ó F2
Award BIOS Ctrl.-Alt-Esc, ó Del
DTK BIOS Esc
IBM PS/2 BIOS Ctrl-Alt-Ins y luego Ctrl-Alt-Del Phoenix BIOS Ctrl-Alt-Esc ó Ctrl-Alt-S ó Ctrl-Alt-Ins
ó F1 ó F2 ó Ctrl-S
De acuerdo a la modernidad de los equipos, se tiene:
EQUIPOS VIEJOS EQUIPOS MODERNOS Ctrl + Alt + Esc
Ctrl + Alt + Ins Ctrl + Alt + Enter
Ctrl + Alt + S PAGE UP KEY PAGE DOWN KEY
F1 F2 ESC DEL
De acuerdo a la marca del equipo se tiene:
MARCA EQUIPO COMBINACIÓN DE TECLAS
Acer F1 ó F2 ó Ctrl+Alt+Esc
Ast Ctrl+Alt+Esc, Ctrl+Alt+Del
Compaq F1 ó F10 cuando el cursor esté titilando en la esquina superior de la pantalla
CompUSA Del Cybermax Esc
Dell F1 ó F2 ó F3 ó Del ó Ctrl+Alt+Enter ó Fn+F1
Fortiva 5000 Ctrl+Alt+A
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Tomado de https://iomega-eu-en.custhelp.com/cgi-bin/iomega_eu_en.cfg/php/enduser/std_adp.php?p_faqid=673 y http://www.michaelstevenstech.com/bios_manufacturer.htm
Gateway 2000 F1 ó F2 ó Ctrl+Alt+S Hewlett Packard F1 ó F2 ó Esc
IBM F1 ó F2
IBM algunosPS/2s, como 75 y 90
Ctrl+Alt
IBM modelos antiguos Mantener presionados ambos botones del mouse
IBM PS/2 CTRL+ALT+INS después de CTRL+ALT+DEL
IBM PS/2 con partición de referencia
Ins
Micron F1, F2, ó Del
NEC F2 Olivetti PC Pro Shift+Ctrl+Alt + “NumericPadDel” Packard Bell F1 ó F2 ó Del
Seanix Del Sharp Laptop 9020 F2
Sony F3 mientras está encendiendo el equipo, luego F2 ó F1
Sony VAIO F2, F3
Tandon Ctrl+Shift+Esc ó Ctrl+Alt+Esc Tiger Del
Toshiba Esc ó F1
Toshiba Laptops (algunos) Toshiba Utility
Zenith Ctrl-Alt-Ins Otras posibilidades Ctrl+Esc ó Ctrl+Alt y +
5. ALMACENAMIENTO DE DATOS
CINTA MAGNÉTICA
La unidad de cinta o unidades DAT (Digital Audio Tape, Cinta Digital de Audio) es un dispositivo de acceso secuencial, esto quiere decir que no se puede saltar sobre la superficie del cassette como en los discos.
La cinta magnética es frecuentemente usada para respaldar el contenido de las unidades de disco duro, además, es muchas veces el medio elegido para almacenar archivos grandes que se leen y procesan de manera secuencial.
Funcionamiento
Si se desea acceder a algún registro se debe primero pasar por los primeros registros hasta llegar al deseado. Debido a que se debe acceder secuencialmente; es muy difícil leer y escribir en una misma cinta.
Para almacenar los datos en una cinta magnética, estos se guardan en forma de pequeñas marcas en el material magnetizable que cubre una cara de la cinta de plástico. La superficie recubierta de la cinta se divide en columnas verticales (o cuadros) e hileras horizontales llamadas canales o pistas.
Dado que cualquier cinta magnética es un medio continuo, la forma de identificar registros individuales en cada cinta es el uso de espacios en blanco llamado separación entre registros, los cuales se crean automáticamente al grabar los datos en la cinta. Cuando se leen los datos desde un registro de una cinta en movimiento al procesador, la cinta se detiene al llegar a un espacio. La cinta permanece inmóvil hasta que se termine de procesar el registro y a continuación se mueve otra vez para pasar el siguiente registro al computador. El procedimiento se repite hasta que se procesa todo el archivo. Si la cinta contiene un gran número de registros muy cortos y si cada uno de
