Prácticas Tema 1 Estructura de un ordenador Conexiones PDF

Tema 1 - Estructura de un ordenador. Conexiones. Asignatura: Informática General - 1ºcurso Grado en Ingeniería Informática. Revisión 1.1 Universidad de Cádiz Contenidos i Tabla de contenidos: 1 Manipulación y mantenimiento preventivo 2 Carcasas (case) 3 Fuentes de alimentación...

Tema 1 - Estructura de un ordenador. Conexiones. Asignatura: Informática General - 1ºcurso Grado en Ingeniería Informática. Revisión 1.1 Universidad de Cádiz Contenidos i Tabla de contenidos: 1 Manipulación y mantenimiento preventivo 2 Carcasas (case) 3 Fuentes de alimentación 4 Placa base 5 Microprocesador. Características y Zócalo. 6 Buses: generaciones, chipset y tipos 7 Buses e interfaces de almacenamiento 8 Memoria principal 9 ROM BIOS. Flash BIOS 10 Microinterruptores. Jumpers y Microdips 11 Puertos y conexiones 1 Manipulación y mantenimiento preventivo Manipulación y mantenimiento preventivo El “Mantenimiento preventivo” reduce costes posteriores de reparación: Temperatura: es la principal amenaza para un Ordenador. Disipadores, ventiladores y otros procedimientos refrigerantes son la solución. 2 Manipulación y mantenimiento preventivo El “Mantenimiento preventivo”... Polvo: afecta a los elementos mecánicos y aíslan los elementos electrónicos, elevando la temperatura de estos. Es muy recomendable la eliminación de éste de forma periódica. Según la consultora Media Research Associates, el 58% de las llamadas a las empresas que ofrecen servicios de mantenimiento de sistemas de computación se deben a problemas provocados por el polvo, el moho y la suciedad acumulados en los equipos. 3 Manipulación y mantenimiento preventivo El “Mantenimiento preventivo”... Magnetismo: afecta sobre todo a los soporte magnéticos de almacenamiento y a los monitores. Interferencias electromagnéticas: afectan a las comunicaciones internas y externas del computador. Los computadores causan y sufren las interferencias. Problemas de alimentación eléctrica: las subidas y bajadas de tensión pueden dañar los equipos. Oxidación: la humedad, en forma de óxido, debe ser evitada. 4 Manipulación y mantenimiento preventivo El “Mantenimiento preventivo”... Manipulación de los componentes y las tarjetas: □ Descargas electrostáticas: la manipulación de las placas con circuitería debe hacerse por los bordes, con cuidado de no tocar los contactos. □ Desconexión de los cables: se debe tirar del conector o lengüeta, no directamente del cable. Cuidado con aquellos conectores con lengüeta de bloqueo, la cual hay que desbloquear previamente. 5 Carcasas (case) Carcasas Carcasa Estructura, normalmente metálica (acero, chapa troquelada, aluminio) o de plástico, que alberga todos los elementos fundamentales del ordenador. A veces se les llama CPU. 6 Carcasas Factor de forma (Form factor) Estándar que establece algunos factores (forma, dimensión, posición de los anclajes, conexiones eléctricas, panel de E/S) para que sean compatibles las carcasas, placas base, fuentes de alimentación, ranuras de expansión, … Nombre Tamaño (mm) Nombre Tamaño (mm) WTX 356×425 EBX 203×146 AT 330×216 microATX (Min.) 171×171 Baby-AT 330×216 Mini-ITX 170×170 BTX 325×266 EPIC (Express) 165×115 ATX 305×244 Nano-ITX 120×120 NLX 254×228 COM Express 125×95 microATX 244×244 ETX/XTX 114×95 DTX 244×203 Pico-ITX 100×72 FlexATX 229×191 PC/104 (-Plus) 96×90 Mini-DTX 203×170 mobile-ITX 75×45 Table 1: Algunos Table 2: Algunos factores de forma 1. factores de forma 2. 7 Carcasas Tipos de carcasas Sobremesa o Desktop: formatos Slimline y miniSlim. Torre o Tower: formatos Gran torre, Semi torre, Torre y Mini torre. Barebone o Cubos o HTPC (Home Theater Personal Computer). MiniITX: parecido al anterior, más pequeño y con una fuente de alimentación específica (ITX), desarrollado por VIA Technologies. Carcasas para RACKS: formato específico para Servidores. Portátiles: notebooks,... All in ones (todo en uno): integrados en la pantalla. 8 Carcasas Tipos de carcasas 9 Carcasas Cajas personalizadas (modding) □ Vistosas □ Poco prácticas 10 Fuentes de alimentación Fuentes de alimentación Dispositivo que convierte la Tensión Alterna (AC) en Tensión Continua (DC). 11 Fuentes de alimentación Actualmente se usan las CONMUTADAS, frente a las LINEALES (ya obsoletas). VENTAJAS INCONVENIENTES Mayor eficiencia energética (70 y Más complejas y 90%). costosas. Menor calentamiento. Sensible a interferencias Mejor comportamiento electromagnéticas medioambiental. Pequeño tamaño, peso y coste. 12 Fuentes de alimentación Fuentes de alimentación lineales: Su diseño es simple. Han sido superadas por las conmutadas. 13 Fuentes de alimentación Fuentes de alimentación conmutadas: Más compleja y eficiente que las lineales, de ahí que sean más susceptibles a averías. Emplean transistores en conmutación. 14 Fuentes de alimentación Respecto a la frecuencia de funcionamiento tenemos: Monofrecuencia (50 o 60 Hz) Bifrecuencia (50 y 60 Hz). Tanto de conmutación automática como manual (interruptor) Respecto al cableado de conexión: Normal. Los cables son fijos e inamovibles. Modular. Se añade o quita los cables según las necesidades. 15 Fuentes de alimentación Fuentes AT frente a fuentes ATX: 1. Ventilado de refrigeración 1. Ventilador de refrigeración 2. Interruptor de seguridad 2. Conector de alimentación a la red eléctrica 3. Conector de alimentación a la red eléctrica 3. Selector de voltaje: 115V ó 240V 4. Selector de voltaje: 115V ó 240V 4. Conector de suministro: alimentación exterior 5. Conectores SATA 5. Conector alimentación placa base 6. Conector de 4 terminales: alimenta de manera directa al microprocesador. 6. Conectores IDE: alimenta discos duros y las unidades ópticas. 7. Conector alimentación placa base 7. Conector FD: alimenta disqueteras 8. Conector IDE: alimenta discos duros y las unidades ópticas. 8. Interruptor manual 9. Conector FD: alimenta disqueteras 16 Fuentes AT Fuentes ATX Funcionamiento anticuado La fuente alimenta (obsoleto) constantemente a la placa: Toda la corriente de entrada STAND-BY pasa por el interruptor de Permite arranque SW, Hibernar, … encendido Compatible con los Se calienta poco (no necesita requerimientos energéticos del mucha refrigeración) nuevo HW: DDR, PCIExpress, SATA, … Permite el apagado automático del ordenador Se calienta más que la AT 17 Fuentes de alimentación Cables de alimentación 18 Fuentes de alimentación Otros tipos... Aunque las más usada en entorno PS es la ATX, existen otros modelo: BTX (en desuso), ITX... Formato... El formato (dimensiones) se elegirá en función del ”factor de forma” Redundantes... Para aumentar la seguridad en instalaciones críticas, se suelen emplear fuentes redundantes. 19 Fuentes de alimentación Etiqueta fuente de alimentación... 20 Fuentes de alimentación Bajas necesidades de consumo... Los equipos con bajas necesidades de consumo (Portátiles, Raspberry, nanoITX, picoITX, etc..., emplean adaptadores de corriente continua como fuentes de energía. Bajo consumo Muy silenciosas, sin ventiladores Tamaño muy reducido 21 Fuentes de alimentación Certificación eficiencia energética 80 plus Certificación 80 plus 115 V 230 V Porcentaje de carga 10% 20% 50% 100% 10% 20% 50% 100% 80 Plus 80% 80% 80% 82% 85% 82% 80 Plus Bronce 82% 85% 82% 85% 88% 85% 80 Plus Plata 85% 88% 85% 87% 90% 87% 80 Plus Oro 87% 90% 87% 90% 92% 89% 80 Plus Platino 90% 92% 89% 92% 94% 90% 80 Plus Titanio 90% 92% 94% 90% 90% 94% 96% 94% 22 Fuentes de alimentación Sistemas de apoyo ante cortes del fluido eléctrico Los SAI (Sistemas de Alimentación Ininterrumpida) o UPS (Uninterruptible Power Supply), proporcionan energía en los momentos en que se producen caídas del suministro energético desde la red eléctrica. Proporciona energía por un tiempo limitado Limpia la señal eléctrica, filtrando subidas y bajadas de tensión Suelen estar constituidos de baterías o pilas recargables Protege instalaciones críticas 23 Placa base Placa base Placa base o placa madre (motherboard) Es una tarjeta de circuito impreso que conecta todos los circuitos básicos del sistema (microprocesador, memoria,...). Además contiene los medios para comunicarse con dispositivos externos (buses PCI, PCIExpress, AGP....). Incorpora un firmware (BIOS), que contiene el SW necesario para detectar el HW, realizar las operaciones básicas sobre éste y cargar el Sistema Operativo. En gran parte, la calidad de nuestro sistema dependerá de las prestaciones que nos proporcione la Placa Base 24 Placa base Evolución - un poco de historia I Mycro-1: En 1975 Norsk Data Industri (Oslo - Noruega) fabrica la primera microcomputadora ”de tarjeta única”. Montaba un microprocesador Intel 8080 con Sistema Operativo propio. KIM-1: En 1976 MOS Technology presenta la computadora en una sola tarjeta KIM-1. Cuenta con un microprocesador 6501/02* a 1 MHz; 1 kilobyte en RAM, ROM, teclado hexagecimal, pantalla numérica con LEDs, 15 puertos bidireccionales de entrada / salida y una interfaz para casete compacto (casete de audio). 25 Placa base Evolución - un poco de historia II XT: En 1981 IBM lanzó al mercado la primera computadora personal comercialmente exitosa, la IBM 5150. Sistema Operativo MS/DOS. AT: En 1984 fue lanzado por IBM, fue estándar absoluto durante años (IBM PC-AT), desde los primeros microprocesadores Intel 80286 hasta los primeros Pentium II y equivalentes incluidos. ATX: En 1996 INTEL introduce este formato. Sigue vigente, incorporando versiones microATX, miniATX, picoATX. 26 Placa base Formato Su elección determinará el formato de la carcasa y de la fuente de alimentación (factor de forma). 27 Placa base Fabricantes □ ASUS. □ MSI. □ Colorful □ GIGABYTE. □ Ming □ VIA Technologies. □ Soyo □ INTEL □ Biostar □ IBM □ Onda □ ASROCK. □ EVGA 28 Placa base 29 Microprocesador. Características y Zócalo. Microprocesador Constituye la Unidad Central de Proceso, representa el cerebro del sistema informático. Realiza las operaciones de cálculo y de control del sistema. Se presenta encapsulado y se conecta a la Placa Base mediante un ZÓCALO Su potencia vendrá marcada, en gran parte por: su velocidad: frecuencia de funcionamiento del reloj interno, se mide en GHz su arquitectura: 32 o 64 bits, núcleos que posee, etc.. El rendimiento de un microprocesador se mide en: operaciones de coma flotante por unidad de tiempo FLOPS, o instrucciones por unidad de tiempo MIPS. 30 Microprocesador Debido a la gran cantidad de transistores que contiene se ve expuesto a altas temperaturas, de ahí que se haga necesaria su refrigeración (disipadores y ventiladores). 31 Microprocesador Refrigeración pasiva (disipadores) Técnica de intercambio de calor con el medio ambiente incrementando la superficie de contacto. VENTAJAS: simpleza, silenciosa y costo INCONVENIENTES: no tiene gran capacidad de refrigeración 32 Microprocesador Refrigeración activa por aire Emplea disipadores, forzando el paso del flujo de aire por estos de forma mecánica, empleado ventiladores. VENTAJAS: mayor capacidad refrigerante que los métodos pasivos INCONVENIENTES: más sensibles a fallos mecánicos del ventilador. Mayor ruido. Generan acumulación de polvo y pelusas. 33 Microprocesador Refrigeración líquida por agua (watercooling) Intercambia la temperatura al agua, que circula bombeada, para posteriormente enfriarla. VENTAJAS: más silenciosa y eficiente y menos sensible a los fallos mecánicos que la refrigeración por aire. Permite mayores distancias en el circuito. INCONVENIENTES: cara y un poco más compleja de instalar. 34 Microprocesador Refrigeración líquida por inmersión Se sumerge el equipo completo en líquido no conductor. VENTAJAS: alta eficiencia refrigerante INCONVENIENTES: muy aparatoso y sucio. Complicado mantenimiento de los componentes del equipo en caso de avería o actualización. 35 Microprocesador Refrigeración termoeléctrica Utiliza el efecto Peltier para crear un flujo térmico a través de la unión de dos materiales diferentes, es una bomba de calor activa en estado sólido que transfiere calor de un lado del dispositivo a otro, consumiendo para ello energía eléctrica. VENTAJAS: altísima eficiencia refrigerante, llega incluso a enfriar por debajo de la temperatura ambiente. No tiene partes mecánicas. Refrigeración regulable INCONVENIENTES: alto consumo eléctrico. 36 Microprocesador Refrigeración con Heatpipes (tubo de calor) Tubo de cobre hermético al vacío. En su interior se inserta una malla muy fina y un poco de líquido de fácil evaporación. Una vez que un extremo del tubo se comienza a calentar, el líquido de su interior se evapora, el vapor sube hasta llegar a un punto donde suelta el calor y vuelve a condensarse, cayendo de nuevo al fondo del tubo. VENTAJAS: alta eficiencia refrigerante a muy buen precio. Método más usado actualmente. INCONVENIENTES: Depende de otros mecanismos para enfriar los tubos de calor (arrastrando los inconvenientes de estos) 37 Microprocesador Refrigeración por Cambio de fase Partimos de un circuito con un fluido con temperatura de evaporación muy baja, 1 este absorbe gran cantidad de calor rápidamente. 2 llega al condensado, donde vuelve a ser líquido y pierde el calor. 3 pasa al compresor, donde aumenta bastante la presión, y se volverá a calentar bastante. 4 pasa al radiador, donde un ventilador lo enfriará. 5 Se hace que la presión del líquido disminuya, y el líquido vuelve a la placa fría. VENTAJAS: bajas temperaturas de forma continuada INCONVENIENTES: Muy costoso, ruidoso y voluminoso (unidades externas) 38 Microprocesador Refrigeración por Criogenización Se emplea nitrógeno líquido o hielo seco a temperaturas muy bajas (el nitrógeno a -196ºC y el hielo seco a -78ºC), aplicadas directamente sobre el procesador para mantenerlo frío. VENTAJAS: Se consiguen temperaturas extremadamente bajas INCONVENIENTES: Válido para periodos cortos. El micro sufre por los cambios de temperatura extremos. Líquidos costosos y de difícil manipulación. 39 Microprocesador En el mundo PC, los micros más usuales en estos momentos son: AMD Athlon II, AMD Ryzen 5, AMD Ryzen 7, AMD Ryzen 9, Ryzen Threadripper (32 núcleos, >1800Euros) Intel i3, i5, i7, i9- (18 núcleos, >2800 Euros) 40 Microprocesador Micros destacados por gama de mercado 41 Microprocesador Característica: Velocidad: la determina la frecuencia del reloj interno, se mide en Hz (MHz y GHz), no es necesariamente el factor que más influye en el rendimiento del microprocesador (overlocking y turbo-bost) Arquitectura: diseño interno de los módulos internos y como se interconectan. Es determinante. Número de núcleo: permite aumentar el nº de instrucciones por ciclo Juego de instrucciones, a nivel de máquina: algunos incluyen extensiones para manejo de gráficos o cálculos complejos Unidad auxiliar de cálculo (coprocesador aritmético) Ancho del bus de direcciones: máximo de memoria direccionable Ancho del bus de datos: (interno y externo): los famosos 32 y 64 bits Unidad de gestión de memoria: Tradicionalmente este módulo se ha implementado en el chipset de apoyo, los últimos modelos lo han incluido dentro del encapsulado del micro Memoria caché: varios niveles Consumo: crucial en los portátiles Temperatura que genera Protección térmica y eléctrica Zócalo: conexión a la placa base 42 Microprocesador Zócalos: Permiten la conexión de los microprocesadores a la placa base. Las primeras placas base, que incorporaban microprocesadores en un único encapsulado, estos venían soldados a ella (MYCRO1, KIM1,...) Posteriormente se empezaron a ”pinchar” en bases de plástico denominadas PLCC (Plastic-leaded chip carrier) 43 Microprocesador Zócalos: SOCKET: se empezaron a usar en las placas AT y siguen usándose LIF - Low Insertion Force. ZIF - Zero Insertion Force. Presentan una palanca que permite extraer el micro sin aplicar presión sobre él. Slot A / Slot 1 /Slot 2 (1997-2000 aproximadamente): poseía un slot similar a una ranura expansión. Ayudados por dos guías de plástico se insertaba una pequeña tarjeta que poseía el micro soldado. Los usaron los primeros Athlon de AMD y los Pentium II y primeros Pentium III de Intel. Actualmente se consideran obsoletos. 44 Microprocesador Tipos de encapsulado para Zócalos SOCKET: PGA (pin grid array, matriz de rejilla de pines): la conexión se realiza mediante pequeños pines metálicos repartidos al largo de la CPU. Los pines se encuentran en el procesador. LGA (land grid array, matriz de contactos en rejilla): la conexión se realiza mediante superficies de contacto que encajan entre las de la CPU y las del zócalo. Los pines se encuentran en el zócalo. BGA (ball grid array, matriz de rejilla de bolas): la conexión se realiza mediante pequeños pines en forma circular colocados en el zócalo. Son conexiones permanentes, de fábrica. No admite actualizaciones del micro. 45 Microprocesador SOCKETS actuales: INTEL 46 Microprocesador SOCKETS actuales: AMD 47 Buses: generaciones, chipset y tipos Buses Un BUS es el conjunto de conexiones físicas (cables, placa de circuito impreso, etc.) que pueden compartirse con múltiples componentes de hardware para que se comuniquen entre sí. Un bus puede tener hasta 100 líneas físicas, que se dividen en tres sub-buses: Bus de direcciones Bus de datos Bus de control 48 Buses: generaciones Primera Generación de buses Los primeros microcomputadores (décadas 70 y 80), las tarjetas de se conectaban directamente a la CPU a través de un bus Backplane pasivo. La CPU realizaba las funciones de árbitro de las comunicaciones con las demás tarjetas de expansión: memoria, controladoras de disquete y disco, adaptadores de vídeo... El bus era simplemente una extensión del bus del procesador de manera que funcionaba a la misma frecuencia. 49 Buses: generaciones Segunda Generación de buses PROBLEMA: había que superar la limitación en tiempo que suponía que la CPU controlara todas las comunicaciones del bus. SOLUCIÓN: jerarquizar los buses de acuerdo a su frecuencia. Se creó el concepto de bus de sistema (conexión entre el procesador y la RAM) y de buses de expansión, haciendo necesario el uso de un chipset. El bus utilizado como backplane pasó de ser un bus de sistema a uno de expansión, dejando su arbitraje a un integrado del chipset e implementando un nuevo bus de sistema a una frecuencia más alta. 50 Buses: generaciones Segunda Generación de buses CHIPSET: Es el conjunto de circuitos que se encuentran presentes en la Placa Base y que hacen la función de distribución de comunicaciones y de centro de control de tráfico entre los distintos elementos de nuestro ordenador. 51 Buses: generaciones y chipset Segunda Generación de buses El CHPSET se agrupa principalmente en dos integrados: Northbridge: típicamente incluye la comunicación directa del micro con los elementos más rápidos de la Placa Base, como son: el controlador de memoria, las controladoras de bus PCIe y AGP, tarjeta gráfica integrada... Se ubica en las proximidades del micro. Southbridge: se encarga de las comunicaciones más lentas. Integrar la funcionalidad de E/S de la placa, por ello abarca las controladoras: IDE, SATA, USB, de sonido, de red... Se comunica con el Northbridge. 52 Buses: generaciones y chipset Segunda Generación de buses Tipos de buses Interno, bus frontal (FSB) o bus del sistema: comunica la CPU con la memoria y otros dispositivos rápidos. Controlado por el NORTHBRIDGE Externos, bus trasero, bus de expansión o bus de entrada/salida: comunica la CPU con el resto de dispositivos, permitiendo extenderse a través de las tarjetas de expansión. Controlado por el SOUTHBRIDGE 53 Buses: generaciones Tercera Generación de buses El acceso a la memoria vuelve a controlarla directamente la CPU, ya no es controlada por el chipset. Esto también se extiende a otras comunicaciones rápidas, como PCIExpress 54 Buses: tendencias Tendencias Existen chipsets que unen el Northbridge y el Southbridge en un único chip. En los últimos micros (AMD e Intel) parece imponerse la tendencia de que partes típicas del Northbridge se incorporen a las funciones del microprocesador, como es el caso de la unidad controladora de memoria. En el AMD-APU, el Northbridge completo se integra en el encapsulado del microprocesador. 55 Buses: tendencias AMD APU (Accelerated processing unit): 56 Buses de expansión Tipos de buses de expansión (1/5): XT (eXtended Tecnology). De 1980, ya desaparecida. Ancho de datos de 8 bits. Velocidad de transferencia de 4.6 MB/s ISA-8/ ISA-16 (Industry Standard Architecture). De la década de los 80, ya obsoletas. Ancho de datos de 8 y 16 bits. Velocidad de transferencia hasta 20 MB/s 57 Buses de expansión Tipos de buses de expansión (2/5): MCA (Micro Channel Architecture), desarrollada por IBM. Capacidad de datos de 16 bits y 32 bits. Velocidad de transferencia de 20 MB/s para 16 bits y 40 MB/s para 32 bits. No tuvo mucho éxito, ya que fue superada por EISA. VESA (Video Electronics Standards Association). Se conectaba directamente con el microprocesador, funcionando casi a su misma velocidad. Ancho de datos de 32 bits y 64 bits. Velocidad de transferencia hasta 160 MB/s. Tuvo mucho éxito, pero fue sustituida por la PCI. 58 Buses de expansión Tipos de buses de expansión (3/5): EISA (Extended Industry Standard Architecture). Ancho de datos de 32 bits. Velocidad de transferencia entre 33 MB/s y 40 MB/s. Fue diseñada para competir con MCA, al que desplazó, pero dado su alto precio no se popularizó. Fue desplazada por PCI. PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association). Se diseñó para su uso en portátiles. Competía con el bus USB. Cada vez se emplea menos. 59 Buses de expansión Tipos de buses de expansión (4/5): PCI (Peripheral Components Interconect). Ancho de datos de 32 bits y 64 bits. Velocidad de transferencia de 125.88 MB/s para 16 bits y 503.54 MB/s para 32 bits. Reemplazó a VESA y compite con AGP y PCI-Express. AGP (Accelerated Graphics Port). Desarrollada poe Intel 1997, exclusivamente para soporte de gráficos. Se conecta directamente al CHIPSET del microprocesador y utiliza la misma frecuencia, con un ancho de banda elevado. Capacidad de datos de 32 bits. Velocidad de transferencia desde 267 MB/s hasta 2000 MB/s 60 Buses de expansión Tipos de buses de expansión (5/5): AMR-CNR (Audio Modem Riser - Communication Network Riser). Desarrolladas por Intel, no han tenido éxito en el mercado. Se pensaron para Tarjetas de Sonido y Módems Internos. PCI-Express 1X, 4X, 8X y 16X (Peripheral Components Interconect-Express). Los bits en las ranuras de expansión significan la capacidad de datos que es capaz de manejar. Velocidad de transferencia desde 250 MB/s hasta 4000 MB/s. Inicialmente diseñado para Tajetas Gráfica, ya se emplea para otros usos. 61 Buses: más tipos Bus LPC (Low Pin Count) Introducido por Intel en 1988, se conecta físicamente con el SOUTHBRIDGE. Es un bus usado para conectar dispositivos lentos (bajo ancho de banda): BIOS controladora disquetera (FDD) dispositivos de entrada/salida del chip Súper I/O (antiguos) Puertos serie Puertos paralelo Ratón Teclado etc... 62 Buses: más tipos Bus USB (Universal Serial Bus) Es un bus para conectar dispositivos series a altas velocidades. Es más fiables que una conexión paralela Es de propósito general Más simple y económico que un cable paralelo Puede autoalimentar dispositivos Es ”plug & play” Es rápido, hasta 10 Gb/s Está sustituyendo a todos los interfaces anteriores de E/S, esto simplifica a abarata las placas bases y mejora la conectividad de los dispositivos 63 Buses: más tipos Buses para unidades de almacenamiento En nuestro PC tendremos también buses orientados a la conexión de dispositivos masivos de almacenamiento (Discos duros, Unidades ópticas, etc...): PATA IDE SATA SCSI Veremos estos buses junto con sus Interfaces de conexión. 64 Buses e interfaces de almacenamiento Buses e interfaces de almacenamiento IDE 1/3 Es una interface para conectar dispositivos de almacenamiento de datos y de unidades ópticas tipo CD/DVD Es estándar se llama ATA (Advanced Technologies Attachment), pero se le conoce por el nombre comercial IDE (Integrated Development Environment). El término ATAPI es una variante del estándar que incluye normas para manejar unidades de discos (HDD). Para evitar la confusión con los SATA, se suele usar el termino PATA (Parallel ATA) 65 Buses e interfaces de almacenamiento IDE 2/3 Inicialmente se conectaban como tarjetas de expansión al bus ISA o al bus PCI, pero en la actualidad vienen integradas en la Placas Base Normalmente se implementan dos puertos, cada uno puede soportar dos unidades (maestro/esclavo). Tienen el inconveniente de que mientras se accede a un dispositivo, el otro dispositivo del mismo conector ATA no se puede usar (este inconveniente no los tienen las unidades SATA ni SCSI) IMPORTANTE: las operaciones sobre los discos IDE siempre se deben hacer en frío (computador apagado) La versión del estándar ATA-7 alcanza los 133 MBps. 66 Buses e interfaces de almacenamiento IDE 3/3 67 Buses e interfaces de almacenamiento SATA 1/2 ”...Serial ATA o SATA (acrónimo de Serial Advanced Technology Attachment) es una interfaz de transferencia de datos entre la placa base y algunos dispositivos de almacenamiento, como puede ser el disco duro, lectores y regrabadores de CD/DVD/BR, Unidades de Estado Sólido u otros dispositivos de altas prestaciones que están siendo todavía desarrollados...” (Fuente Wikipedia) 68 Buses e interfaces de almacenamiento SATA 2/2 Ventajas respecto al PATA (ATA o IDE): Mayor velocidad de transferencia (SATA III - 6GBps / 768MBps) Las unidades no tienen que esperar a que el canal (cable) esté libre. Mayor longitud del cable de transmisión de datos Capacidad de conexión en caliente. Configuración más sencilla, no hay maestros/esclavos (jumperless) 69 Buses e interfaces de almacenamiento SCSI 1/2 ”...SCSI, acrónimo inglés de Small Computers System Interface (Interfaz de Sistema para Pequeñas Computadoras), es una interfaz estándar para la transferencia de datos entre distintos dispositivos del bus de la computadora...” (Fuente Wikipedia) En la informática doméstica nunca llegó a imponerse, debido sobre todo a su alto coste. No así en el mundo de los Servidores, donde a pesar de su alto coste económico, sí ha tenido una amplia aceptación, debido sobre todo a su alta velocidad de transferencia, llegando a los 640 MB/s (SCSI6 - Ultra640). 70 Buses e interfaces de almacenamiento SCSI 2/2 Necesitamos una controladora SCSI, normalmente tendremos que instalarla y configurarla. Las conexiones hay que hacerlas en frío, aunque algunos discos permiten conexiones en caliente. En el cable de datos colocaremos un terminador Número de unidades en cascada elevado, 15 por controladora. Admite cables de 25m, 10 km con fibra óptica 71 Buses e interfaces de almacenamiento SAS 1/2 ”...Serial Attached SCSI (SAS) es una interfaz de transferencia de datos en serie, sucesor del SCSI paralelo. Aumenta la velocidad y permite la conexión y desconexión de forma rápida...” (Fuente Wikipedia) Ha sustituido en los entornos de Servidores a la tecnología SCSI: Mayor velocidad de transferencia, la revisión SAS-4 alcanza 24Gbps Preparados para funcionar las 24 horas a plena carga Garantiza la integridad de los datos Estándar para dispositivos de almacenamiento de alta velocidad 72 Buses e interfaces de almacenamiento SAS 2/2 Precios muy altos, comparados con los SATA Suele ser necesaria la tarjeta controladora SAS También soportan los discos SATA Los cables de conexión pueden tener hasta 6 metros Puede conectarse en la misma Interfaz hasta 24 discos Es totalmente HotPlug 73 Buses e interfaces de almacenamiento SSD 1/3 La unidad/dispositivo de estado sólido (SSD - Solid-State Drive) es un dispositivo de almacenamiento de datos que utiliza memoria no volátil, como la memoria flash, para almacenar datos. No es un bus, emplea el interfaz de otros buses para conectarse al sistema. Hay modelos con conexión SATA (hasta 600 MBps y PCIe (hasta 1,6 GBps) Los discos duros mecánicos tienen velocidades de unos pocos milisegundos, mientras que los SSD en torno a la décima de milisegundo. 74 Buses e interfaces de almacenamiento SSD 2/3 Ventajas Desventajas Velocidad Precio Totalmente silencioso Baja capacidad de Bajo consumo de almacenamiento (se energía eléctrica incrementará con el tiempo Mayor resistencia a En los modelos más antiguos vibraciones y golpes el número de escrituras es limitado 75 Buses e interfaces de almacenamiento SSD 3/3 Los SSD actualmente tienen la posibilidad de usar el conector M.2. Tamaño reducido (ideal para portátiles) Perfecta integración en la placa base Hay modelos con conexión SATA y PCIe No necesitan cables Consumen menos Deben de corresponderse el nombre del dispositivo M.2 con la unidad SSD, para ello nos fijaremos en el número de cuatro cifras, ejemplo M.2 2242 (22mm de ancho x 42mm de largo). El tipo de conector también deberá considerarse: las unidades SSD utilizan el conector tipo B o M Pueden hacer uso del protocolo NVMe, para el acceso a las unidades SSD conectadas a través del bus PCIe. 76 Memoria principal Memoria principal Memoria principal (RAM) Dispositivos, normalmente electrónicos, donde residen programas y datos, sobre los que operará el sistema, leyendo y escribiendo. SRAM o memoria estática, a diferencia de las siguientes, no necesita señal de refresco, Es más rápida y consumen menos, pero tienen menor capacidad de integración. Emplea 6 transistores por bit. Se usa en portátiles. La memoria dinámica de acceso aleatorio DRAM, necesita un transistor y un condensador por bit, deben de ser refrescada frecuentemente. Tiene una interfaz asíncrona, lo que significa que el cambio de estado de la memoria se efectúa en un cierto tiempo (marcado por las características de la memoria) desde que cambian sus entradas. La SDRAM es una variante síncrona de la DRAM, el cambio de estado tiene lugar en un momento señalado por una señal de reloj y, por lo tanto, está sincronizada con el bus de sistema del ordenador. Es la más usada actualmente. 77 Memoria principal Zócalos de Memoria Ranuras que emplearemos para insertar circuitos con chips de memoria RAM. Se diferencian, entre otros factores: por su frecuencia el ancho de bus la tasa de transferencia el número de pines Antes de la implantación de los zócalos para los módulos su longitud física de memoria, esta venía los colores de la ranura soldada a la placa base. cortes (para evitar una introducción incorrecta) 78 Memoria principal Zócalos de Memoria RAM - Evolución “...SIMM (Single In-line Memory Module), Es un formato para módulos de memoria RAM que consisten en placas de circuito impreso sobre las que se montan los integrados de memoria DRAM. Estos módulos se insertan en zócalos sobre la placa base. Los contactos en ambas caras están interconectados, esta es la mayor diferencia respecto de sus sucesores los DIMMs. Fueron muy populares desde principios de los 80 hasta finales de los 90...” (Fuente Wikipedia) Exusten módulos SIMM de 30 y 72 contactos Se instalan por parejas (emparejadas) 79 Memoria principal Zócalos de Memoria RAM - Evolución RIMM (Rambus Inline Memory Module), memorias que usan la tecnología RDRAM, creada en el año 1999 por Rambus Inc. Posee un alto rendimiento muy superior a los módulos del momento. Cuentan con 168 pines y dado su alta frecuencia de funcionamiento tenían problemas con el disipamiento de la temperatura, de ahí que se cubrieran con una chapa metálica, que hacía las veces de disipador térmico. Pese a tener rendimientos semejantes a la DDR RAM, no se impuso en el mercado por una cuestión de rentabilidad económica, su precio era bastante elevado. 80 Memoria principal Zócalos de Memoria RAM - Evolución DIMM (Dual In line Memory Module), abarca los siguientes tipos: SDR, DDR, DDR2, DD3 y DDR4 (por ahora). Son memorias de 64 bits, por ello no necesitan emparejamiento. Poseen chips y contactos a cada lado. Son de mayores dimensiones que los módulos SIMM. Existen formatos especiales para portátiles (SO-DIMM) y miniPCs (Mini DIMM) 81 Memoria principal Zócalos de Memoria RAM - Evolución … la última en llegar, DDR4. Ventajas: Menor consumo Mayor capacidad Mayor rendimiento (mayor frecuencia) Desventajas: No compatible con versiones anteriores Mayor precio 82 ROM BIOS. Flash BIOS ROM BIOS. Flash BIOS La BIOS La BIOS (Basic Input-Output System) es un pequeño Software (Firmware) que se encuentra grabado en CHIPS de memoria, no volátil, en la Placa Base. Detecta el HW presente Realiza funciones básicas de control y comunicación de los dispositivos físicos Localiza y carga el Sistema Operativo Los fabricantes de BIOS mas usuales son: AMI, Award, Phoenix e IBM 83 ROM BIOS. Flash BIOS La ROM BIOS y la Flash BIOS Las primeras BIOS venía en chips de tipo ROM (Read Only Memory) que no podían ser actualizados. Posteriormente se emplearon chips que se podían grabar: EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory) se pueden grabar con luz ultravioleta. Presentan en la parte superior una ventana para tal fin, normalmente tapada por una pegatina EEPROM (Electricaly Erasable Programmable Read-Only Memory) pudiendo programarse a partir de impulsos eléctricos. Se extraía el chip y se posicionaba en un dispositivo grabador. Tardaba entre 10 y 25 minutos. Actualmente se emplea Flash BIOS. Permite regrabar desde el mismo computador, sin tener que extraer el chip. El proceso de grabación es mucho más rápido. 84 ROM BIOS. Flash BIOS La CMOS La configuración de la BIOS (hora, configuración HW del sistema, etc...) se guarda en una memoria volátil de tipo CMOS de bajo consumo. Esta memoria es mantenida por una pila. Actualmente la pila También nos la podemos que mantiene la encontrar como una pila CMOS suele ser de recargable. tipo botón.. Disponemos de un programa de Setup para configurar las opciones de la BIOS 85 Microinterruptores. Jumpers y Microdips Microinterruptores. Jumpers y Microdips Microinterruptores de configuración Para configurar o personalizar el comportamiento del HW de una Placa Base, disponemos de unos interruptores que poseen dos posiciones o estados: on/off o close/open. Tradicionalmente entre sus funciones figuran: definir el voltaje y la velocidad del microprocesador (actualmente se realiza por software) limpiar la CMOS resetear la BIOS etc... La tendencia es reducir o eliminar su uso. Originalmente las placas base podían traer 30 o 40 pares de jumpers para configuración, los modelos actuales sólo tienen unos pocos o sólo uno. 86 Microinterruptores. Jumpers y Microdips Jumpers y Microdips Los microinterruptores pueden ser de dos tipos: JUMPERS (o puentes): son unas pequeñas patillas metálicas que salen perpendicularmente de la placa base. Si llevan encima una tapa es que están en posición ”on” o ”close” (circuito cerrado) y si no, están en ”off” u ”open” (circuito abierto). MICRODIPS: son pequeñas palancas que nos permiten posicionar los dos estados. Se agrupan en un encapsulado llamado DIP (Dual In-line Package) 87 Microinterruptores. Jumpers y Microdips 88 Puertos y conexiones Puertos y conexiones Puertos de Entrada/Salida Llamamos PUERTO al elemento que sirve de interfaz para enviar y recibir datos entre el computador y otros computadores o dispositivos periféricos 89 Puertos y conexiones Puerto serie Puerto serie, puerto COM, puerto de comunicaciones y puerto RS-232 (”Recomended Standard-232”), hacen referencia al mismo puerto. Se le llama serial, porque permite el envío de datos, uno detrás de otro. Este puerto está siendo reemplazado por el puerto USB, pero aún viene integrado en muchas placas base actuales. 90 Puertos y conexiones Puertos Paralelo Puerto paralelo y puerto LPT se refieren al mismo tipo de conector. Se le llama paralelo, porque permite el envío de datos, en conjuntos simultáneos de 8 bits. La sigla LPT significa (”Line Print Terminal / Line PrinTer”). Es un conector semitrapezoidal de 25 terminales. Se empleaba sobre todo para conectar impresoras y escáneres. Está siendo reemplazado por el puerto USB, pero aún viene integrado en muchas placas base actuales. 91 Puertos y conexiones Puerto USB, significa (”Universal Serial Bus”) ó en español línea serial universal de transporte de datos. Es un conector rectangular de 4 terminales que permite la transmisión de datos entre una gran gama de dispositivos externos (periféricos) con la computadora El puerto USB 1.0 reemplazó totalmente al Gameport. El puerto USB ha reemplazado al puerto LPT, y al puerto COM. El puerto USB 2.0 compite actualmente en el mercado contra el puerto FireWire. El puerto USB 3.0 compite en altas velocidades de transmisión contra el puerto eSATA (interfaz SATA externa) 92 Puertos y conexiones FireWire significa alambre de fuego, haciendo alusión a su alta velocidad de transmisión de datos entre la computadora y los dispositivos externos. También llamado IEEE1394. Desarrollado por Apple® Compite directamente contra el puerto USB 2 y en menor medida contra el puerto eSATA (external SATA) Se emplea para manejo de imágenes (cámaras de video, etc...) NO se ha integrado como estándar en las computadoras personales. Cada puerto permite conectar como máximo 63 dispositivos externos, pero se recomiendan como máximo 16 Cuenta con tecnología ”Plug&Play” Cuenta con la tecnología ”Hot Swappable” 93 Puertos y conexiones LAN o RJ-45, que significa ”Registred Jack 45” ó Conector 45 registrado. Es un conector de forma especial con 8 terminales, 4 pares trenzados, que se utilizan para interconectar computadoras y generar redes de datos de área local. Actualmente compite contra redes basadas en fibra óptica y tecnologías inalámbricas (redes Wi-Fi, redes IR, redes Bluetooth, redes satelitales y redes con tecnología láser). Este puerto ha remplazado al puerto de red BNC y al puerto de red DB15. la norma ETHERNET establece tres velocidades 10/100/1000 bps (bits por segundo) 94 Puertos y conexiones Otros puertos y conexiones: 95