Arquitectura de Procesadores

CISC

Dispone de un grupo amplio de instrucciones complejas y potentes. Se basa en el principio de la microprogramación: cada instrucción de máquina es interpretada empleando un microprograma ubicado en la memoria del circuito integrado del procesador.

Características:

  • Formatos de instrucción de varios tamaños
  • Interpreta microinstrucciones
  • Muchos modos de direccionamiento
  • Pocos registros
  • Repertorio de instrucciones flexible
  • Son lentas (ejecución por software)
  • UC microprogramada

RISC

Juego de instrucciones lo más reducido posible, la mayoría completadas en un ciclo de reloj.

Características:

  • Formatos de instrucción de pocos tamaños
  • Interpreta microoperaciones
  • Pocos modos de direccionamiento
  • Muchos registros
  • Repertorio de instrucciones rígido
  • Son rápidas (ejecución por hardware)
  • UC cableada

Características de una CPU

  • Velocidad del procesador
  • Juego de instrucciones
  • Tamaño del bus de datos y direcciones
  • Número de registros y líneas
  • Señales de interrupción

Memoria

Elemento o unidad encargada de almacenar la información que necesita el ordenador (las instrucciones que forman los programas y los datos que se emplean en su ejecución). Se divide en celdas o palabras (conjunto de bits que se pueden leer o memorizar en un instante dado) que se identifican mediante una dirección. Se pueden realizar operaciones de lectura y escritura.

El elemento básico es el biestable, el dispositivo electrónico capaz de almacenar un bit.

Jerarquía de Memorias

De mayor a menor velocidad y de menor a mayor capacidad:

  • Registros
  • Caché de 1er nivel
  • Caché de 2º nivel
  • Memoria principal (RAM)
  • Memoria secundaria (HDD)

Caché

Tipo de memoria intermedia entre el procesador y la RAM, suele estar formada por circuitos integrados SRAM, que suelen ser más rápidos que los DRAM. Se emplea para mantener la información más comúnmente usada por el procesador, evitando accesos continuos y más lentos a la memoria principal.

Tipos de Memoria

  • Solo lectura o programables (no volátiles, no pierden la información: ROM, PROM, EPROM, EEPROM)
  • De lectura y escritura (SRAM, DRAM)

Memoria Secundaria

Más capacidad y menor coste que la memoria principal. Se pueden clasificar según:

  • Tecnología: Magnética, Óptica, Magneto-Óptica, Flash
  • Tipo de operaciones: Reutilizables (HDD) o no reutilizables (CD-ROM)
  • Forma de acceso: Secuencial (Cinta) o directo (HDD)
  • Ubicación: Interna (HDD) o externa (FLASH)
  • Relación Memoria/Dispositivo lector: Removibles (Disquete) o no removibles (HDD)

Buses

Caminos a través de los cuales las instrucciones y los datos circulan entre las distintas unidades del ordenador. Se denomina ancho de bus al número de hilos o bits que se transmiten simultáneamente por uno de esos canales.

Hay 3 tipos de buses:

  • Bus de datos (bidireccional entre memoria y las unidades de E/S)
  • Bus de Direcciones (Unidireccional, transporta las direcciones de la UC a la memoria principal o a los periféricos)
  • Bus de Control (bidireccional, transporta las órdenes de control generadas por la UC)

Chasis

Recinto metálico o de plástico que alberga los principales componentes del ordenador. Los principales elementos a tener en cuenta son: estructura, ventilación, distribución física y posibilidades de expansión, y estética.

Los formatos más habituales son: ATX, miniATX, eATX, ITX, picoITX,…

Fuente de Alimentación

Transforma la corriente eléctrica alterna, procedente del sistema eléctrico en corriente continua con un voltaje apropiado para los distintos componentes del ordenador. Las tensiones son -12,-5,0,3.3,5 y 12v.

Placa Base

Uno de los elementos principales del ordenador, en ella se conectan todos los componentes. Se trata de una gran tarjeta de circuito impreso. El formato de la placa base está muy ligado al formato del chasis.

Elementos de una Placa Base

  • El circuito impreso
  • Zócalo del procesador (PGA, ZIF, LGA)
  • Zócalos de memoria
  • Memoria caché
  • Slot de buses (PCI, AGP, PCIexpress)
  • Chipset
  • BIOS
  • Batería
  • Reloj de tiempo real
  • Conector de alimentación
  • Reguladores de tensión y condensadores
  • Jumpers
  • Conectores de pin
  • Controladores (de teclado, IDE, SATA, USB,…)

Microprocesador

Circuito integrado compuesto por millones de transistores que contiene algunos o todos los elementos hardware de una CPU. Se encarga de llevar a cabo todo el procesamiento del ordenador, y por ello es considerado el cerebro del ordenador.

Parámetros

  • Frecuencia de reloj (impone el ritmo de trabajo del microprocesador)
  • Velocidad del bus (el bus que comunica el microprocesador con el Northbridge se denomina FSB en Intel e Hipertransport en AMD)
  • Memoria caché (hay varios tipos, L1, L2 y L3 conectadas al micro mediante el bus trasero BSB, pueden ir implementadas en el núcleo o externas en la placa)
  • Disipación del calor
  • Tecnología de fabricación (indica el tamaño del elemento más pequeño del chip y da una idea de lo avanzado del mismo)

Memoria Interna

Donde el ordenador guarda los datos que está utilizando en el momento actual, con el equipo encendido y operativo. Su capacidad de almacenamiento se mide en GB. Es volátil y mucho más rápida que la memoria secundaria.

Los módulos pueden ser SIMM (30 o 72 contactos), DIMM (168, 184 o 240) o RIMM (184 contactos).

Son parámetros fundamentales:

  • Velocidad de acceso (cuanto menor tiempo de acceso más rápida será)
  • Velocidad de reloj
  • Voltaje
  • Tecnología soportada (Single o Dual Memory Channel, uno o dos canales de intercambio de datos)

Chipset

Es un conjunto de procesadores situados en la placa base que están pensados para que funcionen como si fuera uno solo y realizan las funciones de la placa base.

North Bridge

Aparece en las placas ATX y se sitúa en la parte norte de la placa junto a la CPU y a la memoria. Se encarga de gestionar la memoria, comunicación con el procesador, puertos gráficos AGP y la comunicación con los demás componentes del equipo a través del South Bridge.

South Bridge

No está directamente conectado a la CPU, la conexión la hace por medio del NorthBridge mediante el DMI (Direct Media Interface). Se encarga de controlar casi la totalidad de los elementos de entrada/salida del equipo y algunas otras funcionalidades de baja velocidad, controla la administración de potencia eléctrica, la BIOS, PCI, ISA, controlador SATA y PATA, controladores de interrupciones, interfaz de sonido, etc…

Partes de un Disco Duro

  • Plato: cada uno de los discos de un HDD
  • Cara: partes superior e inferior de cada uno de los platos
  • Cabeza: parte lectora que se puede mover por el disco para realizar cada una de las caras
  • Pista: circunferencia lógica de cada uno de los platos
  • Cilindro: conjunto de varias pistas, son todas las circunferencias que están alineadas verticalmente
  • Sector: cada una de las divisiones de una pista

Tipos de Conexión de un Disco Duro

  • IDE: utiliza la tecnología Maestro-Esclavo, soporta 4 dispositivos, 2 IDE Primario y 2 IDE Secundario
  • SCSI: gran capacidad de almacenamiento, tiempos medios de acceso bajos y velocidades mucho más altas que los IDE, maneja 7 periféricos
  • SATA: utilizan un bus serie para la conexión de datos, más rápido que el IDE, hay SATA, SATA2 y SATA3

Sector de Arranque (MBR)

Es el primer sector o sector 0 y suele emplearse para albergar el arranque del sistema operativo o para almacenar una tabla de particiones.

Particiones

Son las diferentes divisiones llevadas a cabo en una unidad física, cada partición tiene su propio sistema de archivos, de forma que el SO manipula cada uno como disco independiente.

Tipos de Particiones

  • Primaria: son divisiones primarias del disco, en este tipo de particiones cualquier SO puede detectarlas y asignarlas una unidad
  • Extendidas: actúa como primaria y sirve para contener múltiples unidades lógicas en su interior, solo puede existir una en cada disco y solo sirve para contener particiones lógicas
  • Lógicas: ocupa toda o parte de una partición extendida, habiendo sido formateada en un determinado sistema de archivos. Puede haber como máximo 23 particiones lógicas en una extendida