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ARQUITECTURA INTERNA DEL PC

Silvia Álvarez Santamaría, Iván Las Heras Pérez, Ana Susperregui Burguete
Bilbao, España

 

CAPÍTULO 3: ARQUITECTURA DE UN PC:

3.1. Fuente de alimentación.
3.2. Placa base.

3.2.1. Tipos.
3.2.2. Formato.
3.2.3. El chipset.

3.3. Procesador.

3.3.1. Evolución del procesador.

3.3.1.1. Pentium Classic.
3.3.1.2. Pentium MMX.
3.3.1.3. Pentium Pro.
3.3.1.4. Pentium II.
3.3.1.5. Pentium III.
3.3.1.6. Pentium IV.

3.4. Memoria.

3.4.1. Memoria principal.
3.4.2. Memoria caché.

3.5. La BIOS.
3.6. Buses y ranuras de expansión.

3.6.1. El bus XT y el bus ISA (AT)
3.6.2. BUS MICRO CHANEL (MCA)
3.6.3. EISA (Extended ISA)
3.6.4. Vesa Local Bus.
3.6.5. PCI.
3.6.6. SCSI. Small Computer System Interface.
3.6.7. AGP. Accelerated Graphics Port.

3.7. Periféricos internos.

3.7.1. Unidades de almacenamiento.

3.7.1.1. Disco Duro.
3.7.1.2. Interface de conexión.

3.7.1.2.1. IDE.
3.7.1.2.2. SCSI.
3.7.1.2.3. Instalación de varios dispositivos.

3.7.1.3. Disco flexible.

3.7.1.3.1. Disqueteras.
3.7.1.3.2. Magneto-ópticos.
3.7.1.3.3. Disco Compacto. CD-ROM

3.7.2. Tarjetas de video.
3.7.3. Tarjetas de sonido.

3.8. Puertos.

3.8.1. Puerto serie.
3.8.2. Puerto paralelo.
3.8.3. Puerto USB.

 

3.     ARQUITECTURA DE UN PC

Un PC está compuesto por una serie de componentes, los cuales realizan una serie de funciones que hacen que el conjunto forme un perfecto equipo para conseguir el máximo rendimiento.

Al igual que el cuerpo humano se compone de diferentes partes que se ocupan de diferentes tareas, el PC también tiene diversos dispositivos tales como el disco duro, placa base, microprocesador o CPU, disqueteras, etc., que no se pueden ver a simple vista porque están ocultos bajo la carcasa que los protege. A continuación se describen los elementos principales que se pueden encontrar dentro de un PC.

3.1     Fuente de Alimentación

En el interior del computador la fuente de alimentación destaca por su gran tamaño y porque es diferente a cualquiera de los componentes que en el se encuentran. Se trata de una caja metálica en la que en su interior alberga el más primitivo circuito que cualquier computador posee, ya que los componentes que guarda son resistencias, condensadores bobinas, etc., sin estar integrados.

Su misión es la de dar al PC toda la energía necesaria para su funcionamiento. Esta energía la recoge de la red eléctrica ¾que es alterna¾, la rectifica ¾a continua¾ y después la divide en tensiones menores para alimentar cada uno de los componentes que hay dentro del computador. Estas tensiones son: +5 V/-5 V ¾cable rojo¾, +12 V/ -12 V ¾cable amarillo¾ y GND ¾cable negro.


Fuente de alimentación.

3.2     Placa Base

Los cimientos de la arquitectura modular del PC parten de la placa base, pieza clave del hardware a la que se conectan todos los componentes y los periféricos del computador. La placa base es una plancha de circuito impreso formada por un conglomerado de capas de baquelita o resina. En ella, se intercalan los distintos circuitos eléctricos que comunican todos los elementos que gestionan y determinan su funcionamiento, como el zócalo en el que se sitúa el microprocesador, las ranuras para los módulos de memoria, el chipset o, entre otros, los conectores de los buses de expansión y sus circuitos de apoyo.

A continuación se exponen algunas de las características más importantes que definen una placa base.

3.2.1     Tipos

En los computadores actuales existen seis tipos básicos de placas base, en función de la estructura del procesador. Socket 7, Socket 8, Super 7, Slot 1, Slot 2 y Socket 370. Las placas Socket 7 albergan los procesadores Pentium, K5 de AMD, 6x86 de Cyrix y Winchip C6 de IDT; ya no se venden, pues carecen de las interfaces más utilizadas en la actualidad, como el bus AGP y el puerto USB. Estos dos estándares se incorporan en las placas Super 7, también compatibles Pentium y K6. Las placas Socket 8, muy escasas, albergan los extinguidos procesadores Pentium Pro.

Las placas Slot 1 son necesarias para suministrar soporte a los Pentium II/III y Celeron, y suelen disponer del formato ATX. Una variante son las placas Slot 2, soporte de la versión Xeon del Pentium II, utilizada en servidores profesionales. Finalmente, las placas Socket 370 alojan una versión especial de Celeron.

3.2.2     Formato

Existen dos grandes estándares: ATX y Baby AT. El segundo, está basado en el original del IBM XT, pero de dimensiones más reducidas. En este tipo de placas es habitual el conector “gordo” para el teclado.


Placa Baby AT.

Las ranuras de expansión se sitúan generalmente en la parte posterior izquierda de la placa colocando el microprocesador justo enfrente. Esto era perfectamente válido cuando los chips aún eran lentos y disipaban poco calor, pero el aumento de velocidad, obligó a la incorporación de componentes capaces de refrigerarlos. Estos, suelen dificultar la instalación de tarjetas de expansión más largas bloqueando algunos slots. Además, el mantenimiento o actualización de determinados componentes se convierte en una tarea molesta, ya que es preciso desmontar medio computador hasta llegar a ellos con holgura. Esto sucede, generalmente, con los zócalos de memoria que se encuentran tapados por una maraña de cables o incluso por las unidades de almacenamiento ¾discos duros o disqueteras.

El formato ATX es más moderno y no mejora la velocidad, sino la flexibilidad, integración y funcionalidad. Reorganiza la distribución de los componentes de la placa base, de forma que al insertar tarjetas no colisionen con chips como el procesador. Además, se acorta la longitud de los cables y se mejora la ventilación de los componentes. También cambia el conector de alimentación para la placa base y la forma de la caja, por lo que se deberá cambiar la caja externa antes de comprar la placa. El ATX permite integrar componentes en la placa como la tarjeta gráfica, la tarjeta de sonido, y los conectores de teclado y ratón tipo PS/2, serie, paralelo o USB.


Esquema del formato ATX.

3.2.3     El chipset

El juego de chips de una placa, o chipset, es posiblemente uno de sus componentes integrados más importante, ya que controla el modo de operación de la placa e integra todas sus funciones, por lo que se puede decir que determina el rendimiento y características de la misma. Determina lo que puede hacer el computador. A continuación se resumen algunas de las funciones y propiedades controladas por el Chipset:

- La velocidad del bus ¾33, 40, 50, 55, 60, 66, 75, 83, 100... MHz.

- El puente PCI/ISA.

- El soporte para el controlador de disco duro en placa EIDE o SCSI y sus características ¾Modo DMA, ATA...

- El controlador de DMA.

- El controlador de IRQ.

- Los tipos de memoria soportados ¾FPM, EDO, SDRAM, chequeo de paridad, ECC...

- El tamaño máximo de los módulos de memoria ¾16, 32, 64, 128... Mb

- La máxima área de memoria cacheable ¾64, 512, 1024... Mb

- El tipo de caché secundario Nivel 2 ¾L2

- El tipo de CPU ¾486, P-24T, P5, P54C/P55C, Pentium Pro, Pentium II...

- La naturaleza del bus PCI ¾sincrónico o asincrónico.

- El número de CPUs soportado ¾simple, dual, cuádruple...

- Las características Plug & Play.

- Las características especiales soportadas ¾AGP, IrDA, USB, PS/2...

Cada uno de los bits de información almacenado en la memoria o enviado a cualquier dispositivo de E/S tiene que pasar a través del chipset en su camino hacia la CPU. Todos los periféricos usan el chipset para acceder a otros periféricos y para establecer sus transacciones de datos con la CPU.

3.3     Procesador

El chip más importante de cualquier placa base es el procesador. Sin él la computadora no podría funcionar. A menudo este componente se denomina CPU, que describe a la perfección su papel dentro del sistema. El procesador es realmente el elemento central de procesamiento de datos.

Está formado por los siguientes elementos:

- ALU ¾Unidad Aritmético Lógica¾. Realiza las operaciones matemáticas y lógicas ¾toma de decisiones, comparaciones, etc.

- UC ¾Unidad Central¾. Es el procesador propiamente dicho. Controla al resto de los componentes del computador. Para su correcto funcionamiento contiene un reloj que controla la velocidad a la que trabaja el procesador ¾su velocidad se mide en MHz o GHz¾.

- Memoria Central (R.A.M) habitualmente suele ser memoria caché y podemos distinguir entre:

    - Caché interna o de primer nivel (L1). Se localiza dentro del propio procesador, teniendo un tamaño de 8 a 32 Kb. Al venir integrada en el procesador no puede ser ampliada; para ello habría que cambiar el procesador.

    - Caché externa o de segundo nivel (L2). Hasta la aparición del procesador Pentium II, se encontraba fuera del procesador, en unos módulos insertados en un zócalo especial para este tipo de memoria. Desde los procesadores Pentium II incorporan, además de la caché de primer nivel, una caché de segundo nivel interna de 512 Kb y el correspondiente zócalo para poder insertar más. La memoria caché de segundo nivel puede ser de 64 Kb hasta 1 Mb.


Estructura de un procesador.

Para aprovechar todo el potencial del procesador, el sistema hace uso de las denominadas IRQ (Interrupt Request ¾interrupciones del sistema¾): señales que reclaman la atención del procesador sólo cuando es necesario. Viajan a través de las pistas del bus y son procesadas según su nivel de importancia para el sistema, de acuerdo a un orden jerárquico establecido mediante el número asignado a cada interrupción.

3.3.1     Evolución del procesador

Para evaluar la evolución de los procesadores nos vamos a centrar en Intel, la compañía con mayor cuota de mercado.

3.3.1.1     Pentium Classic

Las primeras series, funcionaban a 60 y a 66 Mhz, y debido a que trabajaban a 5V. tenían problemas de sobrecalentamiento. Además trabajaban a la misma velocidad que el propio bus.

A partir del modelo de 75 Mhz ya se empieza a trabajar con multiplicadores de frecuencia internos para que el rendimiento de los procesadores sea mayor que el del bus y la memoria. Permiten además, solucionar el problema de sobrecalentamiento rebajando la tensión de funcionamiento de los nuevos modelos a 3,52 voltios, con lo que se consigue un menor consumo.

Está optimizado para aplicaciones de 16 bits. Dispone de 8Kb de caché de instrucciones + 8Kb de caché de datos. Utiliza el zócalo de tipo 5 ¾socket 5.

3.3.1.2     Pentium MMX:

El Pentium MMX es una mejora del Classic al que se le ha incorporado un nuevo juego de instrucciones ¾57 para ser exactos¾ ,orientado a mejorar el rendimiento en aplicaciones multimedia que necesitan mover gran cantidad de datos de tipo entero, como pueden ser videos o secuencias musicales o gráficos 2D.

Entre otras mejoras, dispone de una caché que es el doble de la del Pentium "normal", es decir 16 Kb para datos y 16 para instrucciones. Sigue siendo un procesador optimizado para aplicaciones de 16 bits. Requiere zócalo de tipo 7 ¾socket 7.Trabaja a doble voltaje 3,3/2,8V y utiliza la tecnología de 0,35 micras.

3.3.1.3     Pentium Pro

Este es uno de los mejores procesadores que ha sacado Intel. Parte de este mérito lo tiene la caché de segundo nivel, que está implementada en el propio chip, y por tanto se comunica con la CPU a la misma velocidad que trabaja ésta internamente.

El zócalo es específico para este modelo y es conocido como Tipo 8. No cuenta con el juego de instrucciones MMX y está optimizado para aplicaciones de 32 bits ¾Windows NT, Unix, OS/2... Además, dispone de una caché L1 de 8KB + 8KB ¾instrucciones + datos. Hay una gama de procesadores que posee 256 KB de caché L2, otra 512, y por último un modelo que cuenta con un Mega.

3.3.1.4     Pentium II



Básicamente es un Pentium Pro al que se ha sacado la memoria caché de segundo nivel del chip y se ha colocado todo ello en una tarjeta de circuito impreso, conectada a la placa a través de un conector parecido al del estándar PCI, llamado Slot 1, y que se es utilizado por dos tipos de cartuchos, el S.E.C. y el S.E.P.P ¾el de los Celeron¾.También se le ha incorporado el juego de instrucciones MMX.

Está optimizado para aplicaciones de 32 bits. Posee 32 Kbytes de caché L1 ¾de primer nivel¾ repartidos en 16Kb. para datos y los otros 16 para instrucciones. La caché L2 ¾segundo nivel¾ es de 512 Kb y trabaja a la mitad de la frecuencia del procesador. La velocidad a la que se comunica con el bus ¾la placa base¾ sigue siendo de 66 Mhz, pero en las versiones a partir de los 333 ya pueden trabajan a 100 Mhz.

3.3.1.5     Pentium III

Se le han añadido las llamadas S.S.E. o Streaming SIMD Extensions, que son 70 nuevas instrucciones orientadas hacia tareas multimedia, especialmente en 3D. Estas extensiones son el equivalente a las 3D Now que lleva implementando AMD desde hace tiempo en el K6-2, K6-III  que también han incorporado otros fabricantes como IDT en sus Winchip2 y 3. Otra novedad importante es la posibilidad de utilizar las nuevas instrucciones junto con las actuales MMX y las operaciones con la FPU sin verse penalizado por ello.

Otra de las novedades introducidas y también la más polémica es la incorporación de un número de serie que permite identificar unívocamente a cada una de las unidades, con lo que se obtiene una especie de "carnet de identidad" único para cada PC. Es importante recalcar que todas estas nuevas características no sirven para nada si el software no las contempla, al igual que ocurría con las instrucciones 3DNow o con las ya hoy en día estándar MMX.

El resto de características son idénticas a las de su hermano pequeño. Está optimizado para aplicaciones de 32 bits. Posee 32 Kbytes de caché L1 ¾de primer nivel¾ repartidos en 16Kb. para datos y los otros 16 para instrucciones. La caché L2 ¾segundo nivel¾ es de 512 Kb y trabaja a la mitad de la frecuencia del procesador. La velocidad a la que se comunica con el bus ¾la placa base¾ es de 100 Mhz. Aunque en la actualidad hay procesadores con velocidades de reloj de hasta 1.10 GHz basados en la tecnología de proceso de 0.18 micras, el procesador Pentium III ofrece 256 KB de memoria caché de transferencia avanzada para una mayor eficacia, y un bus de 133 MHz que mejora aún más la velocidad del sistema.

3.3.1.6     Pentium IV

El procesador Pentium IV, que presenta un innovador diseño para aprovechar al máximo las ventajas de las tecnologías web en auge, optimiza el rendimiento de tecnologías vanguardistas como los juegos en línea y los vídeos digitales.

Disponible actualmente hasta 3 GHz, el procesador Pentium IV presenta una nueva generación de potencia de proceso con la microarquitectura Intel®NetBurst:

- La tecnología hipercanalizada duplica la profundidad de canalización a 20 fases, aumentando significativamente las posibilidades de frecuencia y de rendimiento del procesador.

- Un sistema de ejecución rápida lleva las unidades lógicas aritméticas (ALU) del procesador al doble de frecuencia básica, lo que da como resultado mayor frecuencia y mejor latencia de ejecución.

- El bus de sistema de 400 MHz, da la mejor ejecución dinámica avanzada y la mejor coma flotante transportan eficazmente los datos por la canalización para dar realismo a las imágenes y a los gráficos 3D.

- Las extensiones Streaming SIMD 2 (SSE2) amplían la tecnología MMX y SSE, con la incorporación de 144 instrucciones nuevas.

3.4     Memoria

Hoy en día, no importa cuanta memoria tenga un PC, nunca parece tener suficiente. Hace algunos años, era insólito que tuviera más de 1 ó 2 Mbytes de memoria. Sin embargo, en la actualidad se requieren por lo menos 4 Mbytes de memoria tan solo para iniciar un sistema; la mayoría de los sistemas requieren de 32 a 64 Mbytes para manejar las aplicaciones básicas, y 128 Mbytes para un desempeño óptimo de aplicaciones multimedia y gráficos.

Hay que distinguir entre memoria principal y caché. La primera se emplea para poder ejecutar más y mayores programas al mismo tiempo, y la segunda para acelerar los procesos de la CPU.

3.4.1     Memoria principal


Diferentes módulos de memoria.

La primera distinción que se debe realizar es el formato físico, cuyo parámetro más importante es el número de contactos. Se pueden encontrar memorias de 30 ¾8 bits¾, 72 ¾32 bits¾ y 168 ¾64 bits¾ contactos. Las dos primeras reciben el nombre de SIMM y funcionan a 5V, la otra se conoce como DIMM y puede trabajar a 3,3V o a 5V.

Los módulos de memoria DIMM, se parecen bastante a la memoria de tipo SIMM. La mayoría de los DIMM se instalan verticalmente en las ranuras de expansión. La diferencia principal entre los dos consiste en que, en un chip SIMM, los contactos de cada fila se unen con los contactos correspondientes de la otra fila para formar un sólo contacto eléctrico; en un chip DIMM, los contactos opuestos permanecen eléctricamente aislados para formar dos contactos separados, ademas los módulos DIMM pueden ponerse en cualquier ranura, aunque es recomendable empezar en la 0, y no necesitan ponerse por parejas.

La siguiente distinción sería el tipo. En orden a su antigüedad puede ser DRAM, Fast Page (o FPM), EDO o SDRAM. Es importante consultar el manual de la placa base para saber que tipos soporta. De cualquier manera, existe una muesca en las memorias que impide conectar un módulo en un zócalo para el que no ha sido diseñado.

Dependiendo del tipo, el tiempo de acceso será diferente. Si se habla de módulos SIMM, dependiendo de su antigüedad, son normales tiempos de 80, 70, 60 o incluso 50 ns. En las memorias DIMM SDRAM sin embargo, suelen ser habituales tiempos de alrededor de 10 ns. Este es un cuadro resumen del tipo de memoria en función del procesador:

Procesador

Velocidad
del procesador

Velocidad del
bus de la memoria

Velocidad del
módulo de memoria

Tipo de
memoria

386

16 MHz - 33 MHz

25 MHz
33 MHz

25 MHz
33 MHz

FPM

486

33 MHz - 150 MHz

33 MHz
50 MHz

33 MHz
66 MHz

FPM
EDO

Pentium

60 MHz - 200 MHz

66 MHz

66 MHz

EDO

Pentium MMX

166 MHz - 233 MHz

66 MHz

66 MHz

EDO
SDRAM

Pentium Pro

200 MHz

66 MHz

66 MHz

EDO
SDRAM

Pentium II

a partir de 233 MHz

100 MHz

100 MHz

SDRAM PC100

Pentium III

a partir de 500 MHz

100 MHz

100 MHz

SDRAM PC100

Pentium 4

a partir de 1 GHz

133 MHz

133 MHz

SDRAM PC133
RDRAM PC133

Aunque en la actualidad está en desuso, otra característica es la paridad. Para saber si un módulo la posee o no, basta con contar el número de chips que tiene. Si es impar entonces es memoria con paridad.

Por último es importante señalar que el bus de datos del procesador debe coincidir con el de la memoria, en el caso de que no sea así, esta se organizará en bancos, debiendo tener cada banco la cantidad necesaria de módulos hasta llegar al ancho deseado. Por tanto, el computador sólo trabaja con bancos completos, y estos sólo pueden componerse de módulos del mismo tipo y capacidad. Por ejemplo con memorias SIMM—32 bits—, en equipos 486, al tener un bus de datos de 32 bits, pueden ponerse módulos individuales de distintas capacidades, mientras que en equipos Pentium, por tener un bus de datos de 64 bits, han de ir en parejas iguales, para completar el ancho de bada de datos.

3.4.2     Memoria Caché

Esta memoria de segundo nivel ¾L2¾ es una memoria SRAM que se coloca entre la memoria principal y la CPU, y que almacena los últimos datos transferidos. El procesador, primero consulta a dicha memoria en busca de la información que necesita, en caso de encontrarla se puede trabajar con ella sin tener que esperar a la memoria principal que es más lenta.

Dicha memoria sólo se utiliza como caché debido a que su fabricación es muy cara y no hay que confundirla con la memoria de primer nivel ¾L1¾ que suele ir integrada dentro del procesador. En la placa base se puede encontrar o directamente sobre ella  ¾en zócalos o con soldadura directa¾, en unos módulos parecidos a los SIMM llamados COAST, o bien ¾a partir del Pentium II ¾  en el circuito impreso que contiene al procesador como se explicó anteriormente.

3.5     La BIOS

La BIOS ¾Basic Input Output System¾ es una memoria ROM, EPROM o FLASH-RAM que contiene las rutinas de más bajo nivel necesarias para que el computador pueda arrancar controlando el teclado, el disco duro, la disquetera,...


BIOS en la placa base.

Este componente, se apoya en otra memoria, la CMOS, que almacena todos los datos propios de la configuración del computador y que está alimentada constantemente por una batería, de manera que, una vez apagado el computador, los datos no se pierdan. En la actualidad, todas las placas constan de una pila de tipo botón muy sencillas de reemplazar, pero anteriormente, las pilas solían estar soldadas a la placa base, lo cual dificultaba en gran medida el cambio, incluyendo el problema de que si la pila tenía pérdidas pudiera sulfatar la placa.

Además, la BIOS contiene el programa de configuración, es decir, los menús y pantallas que aparecen cuando accedemos a los parámetros del sistema, pulsando una tecla o una secuencia de ellas durante el proceso de inicialización ¾Supr., F1,...

3.6     Buses y Ranuras de Expansión

A pesar de que el bus tiene una significación muy elemental en la forma de funcionamiento de un sistema de computador, el desarrollo del bus representa uno de los capítulos más oscuros en la historia del PC. Aunque lBM intentó conseguir un sistema abierto y de hacer pública todo tipo de información, interrumpió la documentación de los pasos exactos de las señales del bus, seguramente bajo el supuesto de que nadie necesitaría esta información.

EI bus representa básicamente una serie de cables mediante los cuales pueden cargarse datos en la memoria y desde allí transportarse a la CPU. Por así decirlo es la autopista de los datos dentro del PC ya que comunica todos los componentes del computador con el microprocesador. El bus se controla y maneja desde la CPU.

El objetivo de conectar una tarjeta a un bus de expansión es que ésta funcione como si estuviera directamente conectada al procesador.

3.6.1     El bus XT y el bus ISA (AT)

Cuando en 1980 IBM fabricó su primer PC, este contaba con un bus de expansión conocido como XT que funcionaba a la misma velocidad que los procesadores Intel 8086 y 8088 ¾4.77 Mhz. El ancho de banda de este bus ¾8 bits¾ con el procesador 8088 formaba un tandem perfecto, pero la ampliación del bus de datos en el 8086 a 16 bits dejo en entredicho este tipo de bus ¾aparecieron los famosos cuellos de botella.

En definitiva no podía hablarse de una autopista de datos en un PC cuando esta sólo tenía un ancho de 8 bits. Por lo tanto con la introducción del AT apareció un nuevo bus en el mundo del PC, que en relación con el bus de datos tenía finalmente 16 bits (ISA). La única diferencia fue que el bus XT era síncrono y el nuevo AT era asíncrono.

No tan solo se amplió el bus de datos sino que también se amplió el bus de direcciones, concretamente hasta 24 bits, de manera que este se podía dirigir al AT con memoria de 16 MB. Además también se aumentó la velocidad de cada una de las señales de frecuencia, de manera que toda la circulación de bus se desarrollaba más rápidamente. De 4.77 Mhz en el XT se pasó a 8.33 Mhz. En los discos duros modernos por ejemplo, la relación ¾ratio¾ de transferencia de datos ya es superior al ratio del bus.

Fueron las primeras en aparecer y, aunque hoy en día están prácticamente en desuso, aún es posible encontrar equipos nuevos con al menos una ranura ISA. Miden unos 13 cm de largo y son de color negro o gris oscuro


Tarjeta AT.

3.6.2    Bus Micro Channel (MCA)

Vistas las limitaciones que tenía el diseño del bus ISA en IBM se trabajó en una nueva tecnología de bus que comercializó con su gama de computadores PS/2. El diseño MCA ¾Micro Channel Arquitecture¾ permitía una ruta de datos de 32 bits, más ancha, y una velocidad de reloj ligeramente más elevada de 10 Mhz, con una velocidad de transferencia máxima de 20 Mbps frente a los 8 Mbps del bus ISA.

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

Bajo MCA, la CPU no es más que uno de los posibles dispositivos dominantes del bus a los que se puede acceder para gestionar transferencias. La circuitería de control, llamada CAP ¾punto de decisión central¾, se enlaza con un proceso denominado control del bus para determinar y responder a las prioridades de cada uno de los dispositivos que dominan el bus. Para permitir la conexión de más dispositivos, el bus MCA especifica interrupciones sensibles al nivel, que resultan más fiables que el sistema de interrupciones del bus ISA. De esta forma es posible compartir interrupciones. Pero además se impusieron estándares de rendimiento superiores en las tarjetas de expansión.


Tarjeta MCA.

3.6.3     EISA (Extended ISA)

El principal rival del bus MCA fue el bus EISA, también basado en la idea de controlar el bus desde el microprocesador y ensanchar la ruta de datos hasta 32 bits. Sin embargo EISA mantuvo compatibilidad con las tarjetas de expansión ISA ya existentes lo cual le obligo a funcionar a una velocidad de 8 Mhz ¾exactamente 8.33.

Su mayor ventaja con respecto al bus MCA es que EISA era un sistema abierto, ya que fue desarrollado por la mayoría de fabricantes de computadores compatibles PC. Esta arquitectura de bus permite multiproceso, es decir, integrar en el sistema varios buses dentro del sistema, cada uno con su procesador.

En una máquina EISA, puede haber al mismo tiempo hasta 6 buses principales con diferentes procesadores centrales y con sus correspondientes tarjetas auxiliares.

En este bus hay un chip que se encarga de controlar el tráfico de datos señalando prioridades para cada posible punto de colisión o bloqueo mediante las reglas de control de la especificación EISA. Este chip recibe el nombre de Chip del Sistema Periférico Integrado (ISP) y actúa como un controlador del tráfico de datos.

El motivo para que ni MCA ni EISA hayan sustituido por completo a ISA es muy sencillo: Estas alternativas aumentaban el coste del PC ¾incluso más del 50%.


Arquitectura EISA.

3.6.4     Vesa Local Bus

Al contrario que con el EISA, MCA y PCI, el bus VL no sustituye al bus ISA sino que lo complementa. Un PC con bus VL dispone para ello de un bus ISA y de las correspondientes ranuras ¾slots¾ para tarjetas de ampliación. Además, en un PC con bus VL puede haber, sin embargo, una, dos o incluso tres ranuras de expansión, para la colocación de tarjetas concebidas para el bus VL, casi siempre gráficas.


Vesa Local Bus.

3.6.5     PCI

Visto lo anterior, se puede ver que el bus del futuro es claramente el PCI de Intel. PCI significa: interconexión de los componentes periféricos ¾Peripheral Component Interconnect.

El bus PCI es independiente de la CPU, ya que entre la CPU y el bus PCI se instalará siempre un controlador de bus PCI, lo que facilita en gran medida el trabajo de los diseñadores de placas. Por ello también será posible instalarlo en sistemas que no estén basados en el procesador Intel.

Las tarjetas de expansión PCI trabajan eficientemente en todos los sistemas y pueden ser intercambiadas de la manera que se desee. Solamente los controladores de dispositivo deben naturalmente ser ajustados al sistema anfitrión ¾host¾ es decir a su correspondiente CPU.


Bus PCI.

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

Es una ranura empleada para todo tipo de dispositivos y se encuentra en los computadores Pentium. Los dispositivos que se conectan a una ranura PCI son sencillos de instalar y ofrecen la posibilidad de autoconfiguración ¾sistema Plug & Play. Las ranuras PCI miden unos 7,5 cm de largo y son de color crema claro


Slots PCI.

3.6.6     SCSI ¾Small Computer System Interface

Esta tecnología tiene su origen a principios de los años 80 cuando un fabricante de discos desarrolló su propia interface de E/S denominado SASI ¾Shugart Asociates System Interface¾ que debido a su gran éxito comercial fue presentado y aprobado por ANSI en 1986.

SCSI no se conecta directamente al microprocesador sino que utiliza de puente uno de los buses anteriormente nombrados. Podríamos definir SCSI como un subsistema de E/S inteligente, completa y bidireccional. Un solo adaptador host SCSI puede controlar hasta 15 dispositivos inteligentes SCSI conectados a él, sólo 2 dispositivos SCSI pueden comunicarse sobre el bus al mismo tiempo.

Una ventaja del bus SCSI frente a otros interfaces es que los dispositivos del bus se direccionan lógicamente en vez de físicamente, con ello conseguimos:

·        Eliminar cualquier limitación que el PC-Bios imponga a las unidades de disco.

·        Eliminar la sobrecarga que el host podría tener en manejar los aspectos físicos del dispositivo como la tabla de pistas dañadas.

El bus SCSI puede configurarse de tres maneras diferenciadas que le dan gran versatilidad:

·        Único iniciador/Único objetivo: Es la configuración más común donde el iniciador es un adaptador a una ranura de un PC y el objetivo es el controlador del disco duro. Esta es una configuración fácil de implementar pero no aprovecha las capacidades del bus SCSI, excepto para controlar varios discos duros.

·        Único iniciador/Múltiple objetivo: Menos común y raramente implementado. Esta configuración es muy parecida a la anterior excepto para diferentes tipos de dispositivos E/S que se puedan gestionar por el mismo adaptador. Por ejemplo un disco duro y un reproductor de CD-ROM.

·        Múltiple iniciador/Múltiple objetivo: Es mucho menos común que las anteriores pero así es como se utilizan a fondo las capacidades del bus.

3.6.7     AGP ¾Accelerated Graphics Port

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

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

Otra característica interesante es que la arquitectura AGP posibilita la compartición de la memoria principal por parte de la aceleradora gráfica, mediante un modelo que Intel denomina DIME ¾Direct Memory Execute, o ejecución directa a memoria¾ y que posibilitará mejores texturas en los futuros juegos y aplicaciones 3D, al almacenar éstas en la RAM del sistema y transferirlas tan pronto como se necesiten.

Son de reciente aparición ¾a partir de la aparición del procesador Pentium II¾ y sólo admiten tarjetas de video diseñadas específicamente para AGP. Miden unos 7 cm y son similares a una ranura PCI. Las ranuras AGP son de color marrón claro y no están tan al borde de la placa base como las demás ranuras.

3.7     Periféricos Internos

Son dispositivos que se conectan a la placa base por medio de los buses o ranuras de expansión. En este apartado se puede encontrar una clasificación de los periféricos más comunes.

3.7.1     Unidades de almacenamiento

En ellas se almacenan permanentemente información y programas que el computador debe recuperar en algún momento. Uno de los dos tipos principales de dispositivos de almacenamiento son las unidades de disco. Dentro de estas existen a su vez diferentes tipos de discos:

- Disco Duro.

- Disco Flexible.

- Disco magneto-óptico.

- Disco Compacto ¾CD¾ Rom.

 

3.7.1.1     Disco duro

Un disco duro es el adicto al trabajo en sistemas de PC. Siempre que se enciende el computador, los discos sobre los que se almacenan los datos, giran a una velocidad vertiginosa.

Los discos duros de hoy, con capacidad de almacenar cientos de gigabytes mantienen el mismo principio de una cabeza de Lectura/Escritura suspendida sobre una superficie magnética que gira velozmente con precisión microscópica, al igual que los colosales discos de 40 MB del pasado. Pero hasta allí llega la similitud, pues los discos duros de hoy llegan muy profundamente en nuevas disciplinas como la mecánica cuántica, la aerodinámica y las vertiginosas velocidades de rotación.

La cabeza de lectura/escritura en un disco duro está muy cerca de la superficie, de forma que casi vuela sobre ella, sobre el colchón de aire formado por su propio movimiento. Debido a esto, están cerrados herméticamente, porque cualquier partícula de polvo puede dañarlos.

Pero hay un aspecto de los discos duros que probablemente permanecerá igual. A diferencia de otros componentes del PC que obedecen sin rechistar a los comandos del software, el disco duro parlotea y se queja cuando emprende su trabajo. Estos ruidos son recordatorio de que el disco duro es uno de los pocos componentes de un PC que tiene carácter mecánico y electrónico al mismo tiempo. Los componentes mecánicos de esta unidad, de múltiples maneras, consiguen entrar en acción en el mejor momento.

Los discos duros pertenecen a la llamada memoria secundaria o almacenamiento secundario. Al disco duro se le conoce con gran cantidad de denominaciones como disco duro, rígido ¾frente a los discos flexibles o por su fabricación a base de una capa rígida de aluminio¾, fijo ¾por su situación en el computador de manera permanente¾, Winchester ¾por ser esta la primera marca de cabezas para disco duro. Estas denominaciones aunque son las habituales no son exactas ya que existen discos de iguales prestaciones pero son flexibles, o bien removibles o transportables, u otras marcas diferentes fabricantes de cabezas

Los principales parámetros del disco duro son:

·        Capacidad. Resulta de multiplicar el número de caras por el de pistas por cara y por el de sectores por pistas, al total por el número de bytes por sector.

·        Tiempo de acceso. Este parámetro es uno de los mas importantes, e indica el tiempo medio necesario que tarda el disco duro desde que se le solicita un dato hasta que lo facilita y es una combinación de tres factores:

    Tiempo de Búsquedaseek time. Es el tiempo que le lleva a las cabezas de Lectura/Escritura moverse desde su posición actual hasta la pista donde esta localizada la información deseada. Como la pista deseada puede estar en el otro lado del disco o en una pista adyacente, el tiempo de búsqueda es variable.

    Latencia (latency). Cada pista en un HD contiene múltiples sectores, una vez que la cabeza de Lectura/Escritura encuentra la pista correcta, las cabezas permanecen en el lugar e inactivas hasta que el sector pasa por debajo de ellas. Este tiempo de espera se llama latencia.

    Command Overhead. Tiempo que tarda la controladora en procesar un requerimiento de datos. Este incluye determinar la localización física del dato en el disco correcto, direccionar al "actuador" para mover la HSA a la pista correcta, leer el dato, redireccionarlo al computador.

·        Velocidad de Rotación. Es la velocidad a la que gira el disco duro. Suele oscilar entre las 4.500 y las 7.200 rpm. Excepcionalmente puede llegar hasta 10.000 rpm.

·        Caché de disco. La memoria caché implementada en el disco es importante, pero más que la cantidad es importante la manera en que ésta se organiza. Por ello este dato normalmente no da por si solo demasiadas pistas.

·        Velocidad de Transferencia. Este número indica la cantidad de datos que un disco puede leer o escribir en la parte más exterior del disco o plato en un periodo de un segundo. Normalmente se mide en Mbits/segundo y esta directamente relacionada con el interfaz.

·        Interfaz ¾Interfase. Es el método utilizado por el disco duro para conectarse al equipo. Hoy en día hay dos grandes estándares, IDE o EIDE y SCSI, aunque el primero está mucho más extendido que el segundo, la tecnología SCSI está presente en otras muchas plataformas, como los Mac, sistemas Unix, AS/400, etc…

Para observar la evolución de los discos duros se van a comparar tres de una misma marca, el primero es el ST351AX—montado el un 386¾, el segundo es el Barracuda ¾ATAII¾ y el tercero es Barracuda 180 uno de los más modernos de dicha compañía.

 

ST351AX

Barracuda ATA II

BARRACUDA 180

Capacity

42.82 MB

10.2 GB

181.6 GB

Speed

3000 rpm

7200 rpm

7200 rpm

Seek time

28 ms

8.5 ms

7.4 ms avg

Cylinders

820

1023

 

Heads

6

256

 

Sectors

17

63

 

Interface:

IDE

EIDE

Fibre Channel

 

Estos datos han sido suministrados por el fabricante en su pagina Web.

3.7.1.2     Interface de conexion

Antiguamente no había duda, los discos SCSI eran más rápidos, especialmente gracias a que las controladoras SCSI son "inteligentes", es decir, que se encargan por su cuenta de parte de las operaciones de entrada/salida de datos, descargando de este trabajo a la CPU.

Sin embargo, gracias a la aplicación en los discos IDE de los modos UltraDMA —o, más correctamente, del bus mastering—, los discos IDE modernos no bloquean tanto como antes la CPU durante la escritura/lectura de los datos. No se ha llegado —ni se llegará— a la eficacia de SCSI, pero el avance es notable y para muchos usos más que suficiente. Incluso existen casos límite en los cuales, en PCs con sólo 1 disco duro y escaso uso de la multitarea, puede ser un poco más rápido utilizar IDE que SCSI, ya que se evita la capa de comandos que permite a SCSI manejar simultáneamente hasta 15 dispositivos.

3.7.1.2.1     IDE

Los primeros discos IDE estaban limitados a 528 Mb, pudiendo sólo conectar hasta 2 de ellos.

Después vinieron los discos EIDE ¾FastATA¾, compatibles con los primeros, pero con algunas mejoras, basadas en la especificación ATA-2, que ya soporta unidades de CD-ROM ¾ATAPI¾ y de cinta. Otra mejora importante es el soporte de 2 canales para conectar hasta 4 unidades. Los modernos modos de acceso a discos duros IDE que permiten liberar al microprocesador de parte del trabajo de la trasferencia de datos. Esta tabla es el resumen de los principales tipos:

Modo de acceso

Transferencia máxima teórica

Comentario

UltraDMA33 (ATA33 o UltraDMA modo 2)

33,3 MB/s

Primero de uso masivo; el estándar IDE durante años; cable "normal"

UltraDMA66 (ATA66 o UltraDMA modo 4)

66,6 MB/s

Bastante común; utiliza un cable de 40 pines y 80 conductores

UltraDMA100 (ATA100 o UltraDMA modo 5)

100 MB/s

De reciente implantación; utiliza un cable de 40 pines y 80 conductor.

Para utilizar el modo UltraDMA, deberá estar activada la opción correspondiente en la BIOS del PC ¾suele estarlo por defecto¾, y además estar activado en Windows, bien automáticamente por los drivers del chipset o bien accediendo al Panel de Control -> Sistema -> Administrador de dispositivos -> Unidades de disco; si allí no encuentra la casilla "DMA", es que los drivers se encargan automáticamente (o que el disco no lo soporta, si es antiguo).

Finalmente, hay que tener en cuenta que:

- los modos UltraDMA/UltraATA son compatibles "hacia atrás" con los más antiguos.

- la velocidad de transferencia de 33, 66 ó 100 MB/s es la máxima teórica entre disco duro y controladora, no en el interior del disco esta última depende de su mecánica, y en especial de las rpm.


Detalle de la pantalla de configuración.

3.7.1.2.2     SCSI

En el caso de los discos SCSI, existe el primero, llamado SCSI-1, con un ancho de bus de 8 bits, que incluía la posibilidad de conectar hasta 7 dispositivos de todo tipo, discos, cinta, escáners, CD-ROM, etc…

Después apareció el SCSI-2, que ya dispone de un ancho de bus de 16 bits. El siguiente paso es el Fast-SCSI, considerado el doble de rápido. Después le sigue el Wide SCSI, ya con un ancho de bus de hasta 32 bits, así como un mayor rendimiento.

3.7.1.2.3     Instalación de varios dispositivos

En el caso de desear instalar más de un dispositivo IDE, hay que tener en cuenta algunos detalles muy importantes.

En las controladoras EIDE, se dispone de dos canales IDE independientes, con lo que se puede llegar a instalar hasta cuatro dispositivos, dos por canal. El primer dispositivo de cada canal se conoce como “master” ¾maestro¾ y el segundo como “slave” ¾esclavo.

La placa base permite colocar hasta cuatro unidades de disco duro. El primer disco duro se conoce como primario master, el segundo como primario slave, el tercero como secundario master y el cuarto como secundario slave. El primario master será siempre el de arranque del computador ¾C:\>.

La diferencia entre master y slave se hace mediante un pequeño puente metálico ¾jumper¾ que se coloca en unos conectores de dos patillas que tiene cada disco duro. En la cara superior del disco aparece una tabla con el dibujo de cómo hacer el puente .


Configuración mediante jumpers del disco duro.

En un canal cualquiera, sólo un dispositivo puede hacerse con el control del bus, es decir, no pueden utilizar el bus concurrentemente, en el caso de poner dos discos en el mismo canal, estos se “pelearán” por él y el rendimiento de ambos bajará notablemente.

En el caso de tener sólo dos dispositivos, se deberán poner a ambos como “maestros”, uno en cada canal, es decir, se conectará un cable a cada disco, y cada cable irá a un conector en la placa base.

El disco más rápido será colocado en el primer canal ¾Primario¾, pues aparte de ser el disco que arranca el sistema operativo, es donde normalmente está ubicado el archivo de intercambio de la memoria virtual, con lo que el rendimiento general del equipo aumentará.

Si se poseen dos discos y un CD-ROM, el CD-ROM se colocará como “esclavo” del segundo canal ¾secundario. Esto es así porque normalmente el segundo disco tendrá menos actividad que el primero ¾recordemos que Windows y otros sistemas operativos hacen un uso intensivo del archivo de intercambio.

En cuanto al interfaz SCSI, una controladora de este tipo suele tener que comprarse aparte ¾aunque algunas placas de altas prestaciones integran este interfaz¾ y a pesar de su precio presenta muchas ventajas.

Se pueden conectar a una controladora SCSI hasta 7 dispositivos ¾o 15 si es WIDE SCSI¾ de tipo SCSI ¾ninguno IDE¾, pero no solo discos duros, CD-ROMS y unidades de BACKUP, sino también grabadoras de CD-ROM ¾las hay también con interfaz IDE¾, escáneres, muchas de las unidades de BACKUP, etc.

Otra ventaja muy importante es que la controladora SCSI puede acceder a varios dispositivos simultáneamente, sin esperar a que cada uno acabe su transferencia, como en el caso del interfaz IDE, aumentando en general la velocidad de todos los procesos.

El identificador SCSI se hace mediante un pequeño puente metálico ¾jumper¾ que se coloca en unos conectores de dos patillas que tiene cada disco duro. En la cara superior del disco aparece una tabla con el dibujo de cómo hacer el puente

Las tasas de transferencia del interfaz SCSI vienen determinadas por su tipo oscilando de 5MB/s a 80MB/s. Si el equipo va a funcionar como servidor, como servidor de base de datos o como estación gráfica, por cuestiones de velocidad, el interfaz SCSI es el más recomendable.


Conexión SCSI.

3.7.1.3     Disco Flexible

Las unidades de disco flexible o disquetes también almacenan información en partículas magnéticas integradas en discos intercambiables, que de hecho pueden ser flexibles o rígidos. Los discos flexibles almacenan menos información que un disco duro, y la recuperación de la misma es muchísimo más lenta.

Además, los discos flexibles también pueden emplearse como dispositivos de entrada si contienen información que el usuario desea utilizar y procesar. También pueden utilizarse como dispositivos de salida si el usuario quiere almacenar en ellos los resultados de su computador.

3.7.1.3.1     Disqueteras

En las unidades de disquette sólo han existido dos formatos físicos considerados como estándar, el de 5 ¼ y el de 3 ½.

En formato de 5 ¼, el IBM PC original sólo contaba con unidades de 160 Kb., esto era debido a que dichas unidades sólo aprovechaban una cara de los disquettes. Luego, con la incorporación del PC ST vinieron las unidades de doble cara con una capacidad de 360 Kb. ¾DD o doble densidad¾, y más tarde, con el AT, la unidad de alta densidad (HD) y 1,2 Mb.

El formato de 3 ½ IBM lo impuso en sus modelos PS/2. Para la gama 8086 las de 720 Kb. ¾DD o doble densidad¾ y para el resto las de 1,44 Mb. ¾HD o alta densidad¾ que son las que hoy todavía perduran. En este mismo formato, también surgió un nuevo modelo de 2,88 Mb ¾EHD o Extra alta densidad¾, pero no consiguió cuajar.

3.7.1.3.2     Magneto-ópticos

Las unidades de disco magneto-óptico almacenan la información en discos intercambiables sensibles a la luz láser y a los campos magnéticos. Pueden almacenar tanta información como un disco duro, pero la velocidad de recuperación de la misma es algo menor.

3.7.1.3.3     Disco Compacto CD.ROM

Las unidades de disco compacto, o CD-ROM almacenan información en las cavidades grabadas en la superficie de un disco de material reflectante. La información almacenada en un CD-ROM no puede borrarse ni sustituirse por otra. Los CD-ROM pueden almacenar aproximadamente la misma información que un disco duro, pero la velocidad de recuperación de esta es menor.

La unidad de CD-ROM ha dejado de ser un accesorio opcional para convertirse en parte integrante del computador, sin la cual no podríamos ni siquiera instalar la mayor parte del software que actualmente existe, por no hablar ya de todos los programas multimedia y juegos.

Las características más importantes de estas unidades son varias. En primer lugar se ha de diferenciar entre lectores, grabadores y regrabadores. Los más flexibles son los últimos, ya que permiten trabajar en cualquiera de los tres modos, pero la velocidad de lectura, que es uno de los parámetros más importantes es mucho menor, al igual que en los grabadores.

Dado que las unidades lectoras son bastante económicas, suele ser habitual contar con una lectora, y una grabadora, usando la segunda sólo para operaciones de grabación.

Otro tema importante es el tipo de bus. Este puede ser SCSI o EIDE. Se suele usar SCSI ¾Ultra Wide¾ para entornos profesionales y EIDE ¾Ultra DMA¾ para los demás.

3.7.2     Tarjetas de video

Como elemento de salida primario la pantalla representa la conexión entre el usuario y los diferentes programas, que envían sus salidas a través de las llamadas tarjetas de video a la pantalla. Hoy en día todas las tarjetas de vídeo son graficas e incluyen aceleración por hardware, es decir, tienen ‘chips’ especializados que se encargan de procesar la información recibida desde el bus e interpretarla para generar formas, efectos, texturas, que de otra forma no serian posibles o con peor calidad, o colapsarían el computador y a su bus.

Una tarjeta gráfica es una parte muy complicada, de hecho hay tantos componentes en un circuito de una tarjeta gráfica que casi se puede considerar como un pequeño computador independiente.

Como en la placa base del computador la tarjeta gráfica utiliza su propio circuito de reloj para temporizar cada operación que ejecuta, la tarjeta gráfica también posee su propia BIOS la cual como la placa madre de la computadora puede ser actualizada por software —Flash BIOS— o no y el circuito de la tarjeta gráfica también tiene su propio chipset auto-contenido el cual en este caso es llamado el chipset gráfico, y finalmente la tarjeta gráfica también usa su propio esquema de memoria. También hay alguna circuitería específica como la RAMDAC que es usada para convertir la señal de forma digital a una señal analógica, requerido esto por el monitor así como también por el conector de expansión que permite el uso de tarjetas añadidas para agregar características como la aceleración Mpeg, sintonizador de TV.

Ahora daremos un rápido vistazo en algunos de los componentes más importantes usados en tarjetas gráficas y trataremos de ver cuál es su importancia en la característica general de la tarjeta gráfica

Chipset Gráfico puede ser considerado como el corazón de la tarjeta gráfica. De hecho el controla cada operación esencial de la tarjeta gráfica. El camino para determinar el nivel de calidad de un Chipset gráfico es por su máximo ancho de banda, simplemente el ancho del camino de datos.

RAMDAC— Random Access Memory Digital to Analog Converter— es el circuito usado para convertir la señal digital de la tarjeta gráfica en una señal analógica que puede ser enviada al monitor. El factor de calidad de la RAMDAC tiene un efecto muy importante en la tarjeta gráfica. Los índices de calidad de la RAMDAC se expresan en MHZ

La Memoria de Video. Esta memoria es la instalada en la tarjeta gráfica y su naturaleza es algo diferente que la de la memoria principal del PC. La memoria de la tarjeta gráfica la mayoría de las veces de puerto doble lo que significa que dos operaciones independientes de lectura o escritura pueden ser ejecutadas simultáneamente por los circuitos que la acceden, chipset gráfico y la RAMDAC.

La tarjeta gráfica 3D requiere mucha más memoria que la tarjeta gráfica 2D porque su arquitectura de memoria es considerablemente diferente.

Mientras una tarjeta gráfica 2D requiere sólo un área de memoria para almacenar los datos las tarjetas gráficas 3D usan 3 bancos específicos de memoria de video. Las áreas de memoria de una tarjeta gráfica 3d se llaman de la siguiente forma:

El buffer frontal —requerido para almacenar la imagen que está siendo mostrada.

El buffer trasero —requerido para almacenar la próxima imagen que se está procesando.

El buffer Z —requerido para almacenar la información de 3a. dimensión.

Cada uno de estos buffers tiene que almacenar la misma información de color como se precisa en la memoria de video de la tarjeta gráfica 2D.

3.7.3     Tarjeta de Sonido

Este componente es el que va a permitir escuchar  música y sonidos al ejecutar juegos o aplicaciones. Con una tarjeta de sonido, se podrá conectar a ella el lector de CD-ROM y escuchar la música a través de los altavoces de la tarjeta. Hoy en día es un periférico prácticamente imprescindible debido al auge que han cobrado las conversaciones telefónicas vía Internet, el reconocimiento de voz o los programas multimedia . Por eso, es conveniente tener en cuenta si la tarjeta admite la modalidad ‘full duplex’, es decir si se puede procesar a una señal de entrada y otra de salida al mismo tiempo. Esto es importante para programas de video conferencia.

También es importante el soporte ‘MIDI’, que es el estándar en la comunicación de instrumentos musicales electrónicos.

La reproducción de música en una tarjeta de sonido se puede llevar a cabo de dos maneras: Síntesis FM o tabla de ondas.

3.8     Puertos

Los dispositivos externos se conectan a los PCs mediante unos conectores en su parte posterior. La siguiente figura muestra las conexiones más comunes, pero su disposición es bastante variable de máquina a máquina. Los PCs de marcas renombradas frecuentemente tienen diseños exclusivos, con conectores especiales para los periféricos que se venden en conjunto con ellos.

Desde que nació el PC de la mano de IBM, por motivos de compatibilidad, algunas de sus características han permanecido inalterables al paso del tiempo. Conectores como el de la salida paralelo ¾o Centronics¾, la salida serie (RS-232) o el conector del teclado han sufrido muy pocas variaciones.


Panel trasero del PC.

3.8.1     Puerto serie

Pueden ser de 9 o de 25 pins —en equipos anteriores al Pentium II— y haber más de uno. Se identifican como COM1, COM2, etc., o, genéricamente, como RS-232C. Con el computador transmite y recibe la información de byte en byte, mientras que con los dispositivos externo la comunicación —transmisión y recepción— es bit a bit. A ellos se conectan diversos accesorios del computador —ratón, modem externo, etc.. El cable serie se denomina DB9.

Están controlados por un chip denominado UART —Universal Asynchronous Receiver Transmiter/ Transmisor—  que recibe la información del computador y la transmite a los dispositivos, y viceversa.

Los puertos serie pueden ser:

de baja velocidad: UART 8250.

de alta velocidad: UART 16550.

Como el cable serie emplea una sola línea de datos, puede ser más largo que el cable paralelo ya que el riesgo de posibles interferencias se reduce considerablemente.

La conexión del puerto serie es macho y la del puerto paralelo es hembra.

3.8.2     Puerto paralelo

Tiene 25 pins y no es habitual que haya más de uno. Se identifica como PRN o LPT1 ¾también se le llama CENTRONICS. Es un puerto bidireccional y recibe y transmite la información de byte en byte, aunque puede enviar bloques de bytes en una sola vez, pero sólo un byte se transmite en un preciso instante. Permite velocidades de transferencia de hasta 1 Mb/segundo.

Lo más habitual es conectar en él la impresora, aunque algunos periféricos, como por ejemplo el scanner, también se conectan en él ¾estos periféricos tienen, a su vez, otro puerto paralelo para conectar en él otro periférico. El cable paralelo se denomina DB25.

Sus principales características son:

fácil instalación

total universalidad para conectar dispositivos con este interfaz en otros computadores.

gran capacidad de transferencia.

Sus desventajas son:

baja velocidad de transferencia

puede sobrecargar la CPU ¾por ejemplo, a la hora de imprimir.

es recomendable que el cable paralelo no mida más de 1,5 m. para así evitar posibles interferencias, ya que emplea varias líneas de datos.

Los puertos paralelo de alta velocidad se denominan ECP.

3.8.3     Puerto USB

USB nace como un estándar de entrada/salida de velocidad media-alta que va a permitir conectar dispositivos que hasta ahora requerían de una tarjeta especial para sacarles todo el rendimiento, lo que ocasionaba un encarecimiento del producto además de ser productos propietarios ya que obligaban a adquirir una tarjeta para cada dispositivo.

Pero además, USB proporciona un único conector para solventar casi todos los problemas de comunicación con el exterior, pudiéndose formar una auténtica red de periféricos de hasta 127 elementos.

Mediante un par de conectores USB que ya hoy en día son estándar en todas las placas base, y en el espacio que hoy ocupa un sólo conector serie de 9 pines nos va a permitir conectar todos los dispositivos que tengamos, desde el teclado al modem, pasando por ratones, impresoras, altavoces, monitores, scaners, cámaras digitales, de video, plotters, etc... sin necesidad de que el PC disponga de un conector dedicado para cada uno de estos elementos, permitiendo ahorrar espacio y dinero.

Además, cuenta con la famosa característica PnP (Plug and Play) y la facilidad de conexión "en caliente", es decir, que se pueden conectar y desconectar los periféricos sin necesidad de reiniciar el computador. Posee dos velocidades de acceso, una baja de 1,5 Mbps para dispositivos lentos como pueden ser joysticks o teclados y otra alta de 12 Mbps para los dispositivos que necesiten mayor ancho de banda.

 

 



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