Fundamentos de la arquitectura de una PC (página 2)

1.2.4.4. AGP (ACCELERATED GRAPHICS
PORT)

Creado por Intel en 1996 como solución a los
cuellos de botella que se producían en las tarjetas
gráficas que usaban el bus PCI. Solo
se puede conectar un dispositivo en este puerto mientras que en
el bus PCI se pueden conectar varios.

El puerto AGP se utiliza exclusivamente para conectar
tarjetas de video y debido
a su arquitectura
sólo puede haber una ranura en cada mainboard.
Dicha ranura mide unos 8 cm. y se encuentra a un lado de las
ranuras PCI. Entre sus principales características
tenemos:

• El bus AGP es de 32 bit como PCI.
• Tiene 8 canales más para acceso a la memoria RAM.
  Además puede acceder directamente a esta a través
  del NorthBrigde pudiendo emular así memoria de
  vídeo en la RAM.
• La velocidad
  del bus es de 66 MHz.
• El bus AGP cuenta con diferentes modos de
  funcionamiento:

• AGP 1X: velocidad 66 MHz con una tasa de
  transferencia de 264 MB/s y funcionando a un voltaje de
  3,3V.
• AGP 2X: velocidad 133 MHz con una tasa de
  transferencia de 528 MB/s y funcionando a un voltaje de
  3,3V.
• AGP 4X: velocidad 266 MHz con una tasa de
  transferencia de 1 GB/s y funcionando a un voltaje de 3,3 o
  1,5V para adaptarse a los diseños de las tarjetas
  gráficas.
• AGP 8X: velocidad 533 MHz con una tasa de
  transferencia de 2 GB/s y funcionando a un voltaje de 0,7V o
  1,5V.

Ya no se desarrollan mejoras sobre el puerto AGP, pues
esta siendo reemplazado por el bus PCI-Express.

5. PCI-EXPRESS

PCI-Express es un nuevo desarrollo
del bus PCI que usa los conceptos de programación y los estándares de
comunicación existentes, pero se basa en
un sistema de
comunicación mucho más
rápida.

Es una evolución de PCI, en la que se consigue
aumentar el ancho de banda mediante el incremento de la
frecuencia llegando a ser 32 veces más rápido que
el PCI 2.1.

PCI-Express se creó para ser usado sólo
como bus local. Debido a que se basa en el bus PCI las tarjetas
actuales pueden ser reconvertidas a PCI-Express cambiando
solamente la capa física. La
velocidad superior del PCI-Express permitirá reemplazar
a casi todos los demás buses.

1.3. UNIDAD CENTRAL DE PROCESAMIENTO (CPU)

El CPU o Unidad Central de Proceso es
la unidad donde se ejecutan las instrucciones de los programas y se
controla el funcionamiento de los distintos componentes del
computador,
es un microchip con una alta escala de
integración, es decir, que aloja millones
de transistores en
su interior. Se dice que si la mainboard es el sistema
nervioso de la computadora,
el procesador o
correctamente llamado CPU, es el cerebro.

Suele estar integrada en un chip denominado microprocesador. Sin el la
computadora no podría funcionar. 

El CPU gestiona cada paso en el proceso de los
datos.
Actúa como el conductor de supervisión de los componentes de
hardware del
sistema. El CPU está compuesto por: registros, la
unidad de control, la
unidad aritmético-lógica, y dependiendo del procesador, una
unidad de coma flotante.

Cada fabricante de microprocesadores tiene sus propias familias de
productos y
cada familia su
propio conjunto de instrucciones.

El microprocesador realiza en varias fases de
ejecución la realización de cada
instrucción:

• Lee la instrucción desde la memoria
  principal.
• Decodifica la instrucción, es decir,
  determinar qué instrucción es y por tanto
  qué se debe hacer.
• Realiza la operación
  correspondiente.
• Ejecuta la operación.
• Escribe los resultados en la memoria principal o en
  los registros.

Cada una de estas fases se realiza en uno o varios
ciclos de CPU dependiendo de la estructura
del procesador. La duración de estos ciclos viene
determinada por la frecuencia de reloj, y nunca podrá
ser inferior al tiempo
requerido para realizar la tarea individual (realizada en un
solo ciclo) de mayor coste temporal.

El microprocesador dispone de un oscilador o cristal
de cuarzo capaz de generar pulsos a un ritmo constante de modo
que genera varios ciclos (o pulsos) en un segundo.

Para determinar las diferentes capacidades que tienen
los procesadores se
pueden evaluar algunas características de ellos, por
ejemplo:

1. Trabaja en frecuencias de Megahercios (MHz) o
   Gigahercios (GHz), lo que quiere decir millones o miles de
   millones, respectivamente, de ciclos por segundo. El
   indicador de la frecuencia de un microprocesador es un buen
   referente de la velocidad de proceso del mismo, pero no el
   único.

   La cantidad de instrucciones necesarias para
   llevar a cabo una tarea concreta, así como la
   cantidad de instrucciones ejecutadas por ciclo son los
   otros dos factores que determinan la velocidad de la CPU.
   La cantidad de instrucciones necesarias para realizar una
   tarea depende directamente del juego de
   instrucciones disponible.

2. VELOCIDADES DEL CPU

   Esta es otra de las formas de medir la capacidad
   que tiene un procesador. Como ya lo explicamos en la
   sección anterior, un bus es un conjunto de conductos
   que permiten la transferencia de datos. El ancho del bus de
   datos determina la cantidad de señales o datos que puede transmitir
   al mismo tiempo. Cuanto mayor sea el número de
   líneas, mayor será la capacidad del
   procesador.

3. BUS DE DATOS

   Este es otro parámetro muy usado para la
   medición de los procesadores. Al
   igual que el bus de datos, el bus de direcciones es un
   conjunto de canales cuyo número indica la cantidad
   de direcciones de memoria a la que el procesador puede
   acceder.

4. BUS DE DIRECCIONES
5. REGISTROS INTERNOS

Los registros internos de un procesador es un
indicador de qué tanta información puede manejar el procesador
de manera simultánea.

3. MEMORIA

• Este es uno de los componentes principales y que es
  más sensible a los cambios en su estándar
  comercial. A lo largo de la historia, han
  sido muchos los esfuerzos para mejorar su performance y su
  capacidad de almacenamiento. Los avances en el software y en
  las demandas de video han exigido que las memorias
  siempre esten un paso adelante de estas
  necesidades.
• La memoria o memoria RAM como es comunmente
  conocida se clasifica en :

• SIMM.
• DIMM
• DDR / DDR2
• SO-DIMM
• RIMM

Adicionalmente existen dos memorias más que son
las PC CARD para PC portátiles y la Stick Memory o
USB drive,
pero no serán consideradas en esta
sección.

Esta pequeña clasificación reune a los
tipos de memoria más conocidos y que se encuentran
aún en vigencia. Las diferencias entre ellos radica en
el número de contactos, en su capacidad de
almacenamiento y en su velocidad de acceso.

Además existe una clasificación por
velocidad de acceso la cual se describe en el Cuadro
1:

Podemos decir que en la actualidad las memorias DDR2 son
las más rápidas alcanzando 400 Mhz. A esta
importante característica se añade su bajo consumno
de energía y por consiguiente su baja producción de calor.

3. FUENTE DE PODER

Este es tal vez uno de los componentes menos
considerados por los usuarios de PC. Sin embargo, cumple una
función muy importante al suministrar de
la energía
eléctrica necesaria para el funcionamiento del
sistema. La fuente de
poder recibe la corriente
eléctrica alterna desde la línea
pública y la transforma en continua. Debido a que muchos
componentes de la PC funcionan a 3 / 5 v. y otros a 12 v. la
fuente de poder se
debe encargar del suministros de ambos voltajes.

A pesar que el ámbito de las fuentes de
poder puede estar inclinado hacia el campo de la electricidad y
no de la informática, existen algunos criterios
que si son de interés
del presente trabajo como
el de las formas que las fuentes adquieren. En el Cuadro 2 se
hace un resumen de éstos:

CAPITULO 2

COMPONENTES DE ENTRADA Y SALIDA

1. 1. MOUSE
2. DISPOSITIVOS DE ENTRADA

El mouse es un
periférico, generalmente fabricado en plástico, utilizado como dispositivo de
entrada de datos y de control. En los programas relacionados
con el diseño y entornos operativos gráficos el mouse permite utilizar el
software de forma más sencilla y rápida que si se
realizara con el teclado. Sin
embargo, el software pone a disposición todas sus
funciones
siempre accesibles desde el teclado de manera que sea el
usuario quien voluntariamente escoja el periférico que
le resulte más cómodo.

2.1.1.1 TIPOS DE MOUSE

• Mouse mecánico

Un mouse mecánico tiene una gran bola en su
fondo y esta bola conduce dos ruedas internas, una para cada
eje coordenado, que generan pulsos en respuesta al movimiento
del mouse.

La circuitería dentro del mouse cuenta los
pulsos generados por las ruedas internas y manda
información sobre los movimientos del mouse al
computador. Ésta es procesada en el controlador del
sistema
operativo correspondiente.

• Mouse óptico

Es una variante de mouse que carece de bola de goma
con lo que se consigue evitar el frecuente problema de la
acumulación de suciedad en el eje de transmisión
y por sus características ópticas es mucho menos
propenso a sufrir este inconveniente. Se considera uno de los
mouse más modernos y prácticos.

• Mouse láser

Este tipo de mouse es mucho más sensible que
el mouse óptico haciéndolo ideal para los
diseñadores gráficos y los fanáticos de
los juegos por
computadora. En vez de utilizar el sistema de
refracción y el halo de luz roja que
utilizan los ópticos, tiene un motor de
captura de movimiento a base de un láser
que es invisible al ojo humano.

Otro tipo de clasificación es por la
conexión que tiene los mouse con la PC.

• Mouse con cables

Hoy en día se puede conseguir un mouse con
cable a precios
sumamente módicos lo que hace de éste el
más popular. Sin embargo, también se puede
conseguir un mouse con cable de altas prestaciones; por ejemplo, un mouse
láser. Los hay de todos los tipos. Vienen con uno de 2
tipos de conectores posibles en la actualidad: Puerto USB y
puerto PS/2. Aún existen versiones del mouse que se
conectan por puerto Serial, pero son poco comunes.

• Mouse inalámbrico

Es un mouse que se usa sin cables de
comunicación entre el computador y el mouse. Al
usarlo, se requiere de un punto de concentración de la
señal inalámbrica producida por el mouse. A
este punto se le llama receptor y normalmente se conecta al
computador por un puerto USB, aunque se le puede colocar un
adaptador para que se conecte por el puerto PS/2.

Existen dos tipos importantes de mouse
inalámbricos:

• Radio Frecuencia (RF) Es el tipo más
  común y económico. Funciona enviando una
  señal a una frecuencia de 2.4Ghz, la misma que
  utilizan muchos teléfonos inalámbricos y las
  tecnologías inalámbricas IEEE 802.11b y IEEE
  802.11g. No sufre de muchas desconexiones ni interferencias
  de los otros equipos en su misma frecuencia y tiene un rango
  aceptable: aprox. 3 m.
• Infrarrojo (IR) Éste utiliza la
  tecnología de transmisión de
  datos por señal infrarroja la misma que utilizan
  teléfonos móviles/celulares, los controles
  remotos de nuestros televisores y equipos de sonido. El
  rango de alcance es bastante inferior que el de radio
  frecuencia. También tienen el inconveniente de tener
  que mantener una línea visual directa e ininterrumpida
  entre el mouse y el receptor de la señal.
• Bluetooth (Bt) Utiliza el relativamente
  nuevo estándar de transmisión
  inalámbrica Bluetooth, el mismo que utilizan los
  auriculares inalámbricos de los teléfonos
  celulares/móviles. El rango es de 10
  metros.

2.1.2. TECLADO

Un teclado es un periférico utilizado para la
introducción de órdenes y datos en
un computador. Existen distintas disposiciones de teclado, para
que se puedan utilizar en diversos idiomas.

Se han sugerido distintas alternativas a la
disposición de teclado indicando ventajas tales como
mayores velocidades de tecleado. La alternativa más
famosa es el Teclado Simplificado Dvorak.

La disposición de las teclas se remonta a las
primeras máquinas
de escribir. Aquellas máquinas eran enteramente
mecánicas. Al pulsar una letra en el teclado se
movía un pequeño martillo mecánico que
golpeaba el papel a través de una cinta impregnada en
tinta. Al escribir con varios dedos de forma rápida, los
martillos no tenían tiempo de volver a su sitio antes de
que se moviesen los siguientes, de forma que se atoraban unos
contra otros. Para que esto ocurriese lo menos posible se hizo
una distribución de las letras de forma
contraria a lo que hubiese sido lógico con base en la
frecuencia con la que cada letra aparecía en un texto. De
esta manera la pulsación era más lenta y los
martillos se atoraban menos veces.

Cuando aparecieron las máquinas de escribir
eléctricas y después los computadores, con sus
teclados también eléctricos, se consideró
seriamente modificar la distribución de las letras en
los teclados, colocando las letras más corrientes en la
zona central. El nuevo teclado ya estaba diseñado y los
fabricantes preparados para iniciar la fabricación. Sin
embargo, el proyecto se
canceló debido al temor de que los usuarios tuvieran
excesivas incomodidades para habituarse al nuevo teclado, y que
ello perjudicara la introducción de los computadores
personales, que por aquel entonces se encontraban en pleno
auge.

El primer teclado apareció en 1981 y
tenía 83 teclas, luego en 1984 apareció el
teclado PC/AT con 84 teclas (una más al lado de SHIFT
IZQ).

En 1987 IBM desarrolló el MF-II
(Multifunción II o teclado extendido) a partir del AT.
Sus características son que usa el mismo interfaz que el
AT, añade muchas teclas más, se ponen leds y
soporta el Scan Code set 3, aunque usa por defecto el 2. De
este tipo hay dos versiones, la americana con 101 teclas y la
europea con 102.

Los teclados PS/2 son básicamente iguales a los
MF-II. Las únicas diferencias son el conector (mini-DIN
de 6 pin) más pequeño que el AT y más
comandos, pero
la
comunicación es la misma, usan el protocolo
AT. Incluso los ratones PS/2 usan el mismo
protocolo.

Actualmente la denominación AT ó PS/2
sólo se refiere al conector porque hay una gran
diversidad de ellos.

Un teclado está realizado mediante un
microcontrolador, normalmente de las familias 8048 u 8051 de
Intel. Estos microcontroladores ejecutan sus propios
programas que están grabados en sus respectivas ROMs
internas. Estos programas realizan la exploración
matricial de las teclas para determinar cuales están
pulsadas.

Por cada pulsación o liberación de una
tecla el microcontrolador envía un código identificativo que se llama Scan
Code. Para permitir que varias teclas sean pulsadas
simultáneamente, el teclado genera un código
diferente cuando una tecla se pulsa y cuando dicha tecla se
libera.

La comunicación del teclado es vía
serial, aunque las tecnologías inalámbricas
explicadas en la sección de mouse también son
extensibles a éstos dispositivos.

2.2. DISPOSITIVOS DE SALIDA

1. El monitor es el componente más evidente
   cuando se habla de una computadora. En los primeros
   años de las PC, las computadoras no contaban con un sistema de
   comunicación visual con el usuario, en su lugar las
   luces parpadeantes que indicaban el procesamiento de los
   datos y una máquina de escribir que imprimía
   el resultado hacían ver lo que era capaz de hacer
   una PC.

   Hoy en día los días en que
   prácticamente todo nuestro escritorio era ocupado
   por un monitor han quedado atrás con la
   aparición de los monitores LCD que cuentan con la misma
   tecnología que los monitores de laptop. Hoy en
   día existen monitores desde 14" hasta 21-22" muy
   recomendables para trabajos de edición fotográfica o para los
   fanáticos de los juegos de video.

2. MONITOR
3. TARJETA DE VIDEO

Es una tarjeta de ampliación o un conjunto de
chips incorporados en una placa para poder visualizar texto y
gráficos en el monitor de un computador. La
también incluye un conector físico para el cable
del monitor.

Una característica importante de una tarjeta de
video es su resolución y la cantidad de colores que
ésta puede soportar. La resolución es una medida
de la cantidad de puntos horizontales y verticales que se
pueden dibujar en una pantalla. Su notación es: 640 x
480, por citar la resolución más básica.
Esto quiere decir 640 píxeles de ancho y 480
píxeles de alto, siempre con referencia a la pantalla.
Las tarjetas de
video cuentan con una pequeña memoria integrada que
determinará la cantidad de colores y la
resolución que podrá manejar.

El Cuadro 3 muestra un
resumen de las diferentes resoluciones disponibles en el
mercado:

CAPITULO 3

UNIDADES DE ALMACENAMIENTO

1. Es un dispositivo que podco a poco va quedando
   obsoleto y es utilizado para leer y grabar
   información en un disquete. 

2. DISQUETERA

   Los CD-ROM
   son leídos por una lectora de CD-ROM y escritos por
   grabadoras de CD (a menudo llamadas "quemadoras"). Los
   lectores CD-ROM puede ser conectados a la computadora por
   la interfase IDE (ATA), por una interfaz SCSI o a
   través del puerto USB. La mayoría de los
   lectores de CD-ROM leen CD de audio y CD de vídeo
   (VCD) con el software apropiado.

3. LECTORAS DE CD
   – ROM

   Los lectores de DVD-ROM
   también leen los DVD-Video y los formatos en CD,
   como CD-ROM, CD-R, CD-RW y CDs de Video. Para que pueda
   leer los DVD y CD las lectoras contienen en su parte
   interna un ojo óptico en la cual lee el formato de
   unos y ceros con la que se encuentran grabados estos tipos
   de CD’s.

4. LECTORAS DE DVD

   Se llama disco
   duro (en inglés hard disk, abreviado con
   frecuencia HD o HDD) al dispositivo encargado de almacenar
   información de forma persistente en un computador.
   Los discos
   duros generalmente utilizan un sistema de
   grabación magnética analógica. El
   disco aloja dentro de una carcasa una serie de platos
   metálicos apilados girando a gran velocidad. Sobre
   estos platos se sitúan los cabezales encargados de
   leer o escribir los impulsos magnéticos. Hay
   distintos estándares a la hora de comunicar un disco
   duro con el sistema. Los más utilizados son IDE/ATA,
   SCSI, Ultra ATA y Serial ATA. Dada la importancia y
   complejidad de los discos duros explicaremos brevemente
   algunas características de este
   dispositivo.

   1. Dentro de un disco duro hay varios platos
      (entre 2 y 4), que son discos (de aluminio o cristal) concéntricos
      y que giran todos a la vez.

      El cabezal de lectura y escritura es un conjunto de brazos
      alineados verticalmente que se mueven hacia dentro o
      fuera según convenga, todos a la vez. En la
      punta de dichos brazos están las cabezas de
      lectura/escritura, que gracias al movimiento del
      cabezal pueden leer tanto zonas interiores como
      exteriores del disco. Cada plato tiene dos caras, y es
      necesaria una cabeza de lectura/escritura para cada
      cara (no es una cabeza por plato, sino una por cara).
      Si se mira el esquema Cilindro-Cabeza-Sector
      (más abajo), a primera vista se ven 4 brazos,
      uno para cada plato. En realidad, cada uno de los
      brazos es doble, y contiene 2 cabezas: una para leer la
      cara superior del plato, y otra para leer la cara
      inferior. Por tanto, hay 8 cabezas para leer 4
      platos.

      Las cabezas de lectura/escritura nunca tocan
      el disco, sino que pasan muy cerca (hasta a 3
      nanómetros). Si alguna llega a tocarlo,
      causaría muchos daños en el disco, debido
      a lo rápido que giran los platos (uno de 7.200
      revoluciones por minuto se mueve a 120 Km/h en el
      borde).

   2. ESTRUCTURA FÍSICA DEL DISCO
      DURO
   3. ESTRUCTURA LÓGICA DEL DISCO
      DURO
5. EL DISCO DURO

Dentro del disco se encuentran:

• El Master Boot Record (en el sector de arranque), que
  contiene la tabla de particiones.
• Las particiones, necesarias para poder colocar los
  sistemas de
  ficheros

1. CARACTERÍSTICAS DE UN DISCO
   DURO

Las características que se deben tener en cuenta
en un disco duro son:

• Tiempo medio de acceso

Tiempo medio que tarda en situarse la aguja en el
cilindro deseado; suele ser aproximadamente un 1/3 del tiempo
que tarda en ir desde el centro al exterior o
viceversa.

• Tiempo de Giro

Tiempo que tarda el disco en girar media vuelta, que
equivale al promedio del tiempo de acceso (tiempo medio de
acceso). Una vez que la aguja del disco duro se sitúa en
el cilindro el disco debe girar hasta que el dato se
sitúe bajo la cabeza; el tiempo en que esto ocurre es,
en promedio, el tiempo que tarda el disco en dar medio giro;
por este motivo la latencia es diferente a la velocidad de
giro, pero es aproximadamente proporcional a
ésta.

• Tasa de transferencia

Velocidad a la que puede transferir la
información al computador. Puede ser velocidad sostenida
o de pico.

• Caché de pista

Es una memoria de estado
sólido, tipo RAM, dentro del disco duro de estado
sólido. Los discos duros de estado sólido
utilizan cierto tipo de memorias construidas con semiconductores
para almacenar la información. El uso de esta clase de
discos generalmente se limita a las supercomputadoras, por su
elevado precio.

1. USB DRIVE O FLASH
   DRIVE

Este dispositivo es de reciente aparición y se
esta convirtiendo rápidamente en un medio de
almacenamiento muy utilizado por el público, pues tiene
una ghran portabilidad y un bajo costo. Esta
tecnología aprovecha la gran estandarización con
que cuentan los puertos USB generalmente incluido en todas las
mainboard. Además, casi no existe sistema oprativo que
no le brinde soporte. Su dimensiones muy pequeñas hacen
que no solo sea utilizado para el almacenamiento de datos sino
también como reproductos de música y
video.

BIBLIOGRAFÍA

MINASI, Mark, DOCTER, Quentin y WEMPEN,
Faithe

2005 PC: actualización y mantenimiento.
Madrid.
Ediciones Anaya Multimedia.

MUELLER, Scott.

2000 Manual de
actualización y reparación de PCs. México.
Prentice Hall.

CONOZCA SU HARWARE

2006

Contiene una serie de artículos y manuales sobre
las partes de una PC.

WIKIPEDIA

2006 www.es.wikipedia.com

Enciclopedia virtual, contiene una amplia variedad de
artículos de diferentes ramas de la historia, ciencia y
tecnología.

Raúl García Varillas

Universidad Nacional Mayor de San Marcos

Facultad de Ingeniería de Sistemas

Lima – Perú Julio 2006