Arquitectura de Componentes Fundamentales en Sistemas Informáticos y Mantenimiento

Fundamentos de la Arquitectura de Hardware Informático

1. Según el modelo de Von Neumann, se describe la arquitectura de la CPU.

Componentes Principales de la Unidad Central de Procesamiento (CPU)

La CPU es el módulo encargado de la ejecución en forma secuencial de las instrucciones que componen el programa. Se compone de:

• La ALU (Unidad Aritmético Lógica).
• La Unidad de Control.
• Los registros.
• Los buses.

Función y Etapas de la Fuente de Alimentación (PSU)

• Indica las funciones principales de la fuente de alimentación.

Proporciona la energía eléctrica al resto de los dispositivos del ordenador.

• Enumera las etapas de la fuente de alimentación.

Las etapas fundamentales son:

1. Transformación: Durante esta etapa, la fuente de alimentación genera una tensión baja pero aún alterna. El componente que ejecuta esta tarea es un transformador.
2. Rectificación y filtrado: A partir de la tensión anterior se genera una tensión del mismo voltaje pero continua. Esto lo realizan los diodos y condensadores.
3. Estabilización: Reduce el rizado de la etapa anterior. Esto lo realiza el regulador.

Funciones del Chipset de la Placa Base

• Enumera 3 funciones del chipset de una placa base.

Las funciones principales incluyen:

• Control de la memoria.
• Control del interfaz del teclado.
• Gestión de interrupciones.

Compatibilidad de Microprocesadores

• ¿Podría sustituirse un procesador Pentium IV por un Athlon 64? Justifica la respuesta.

No, porque el zócalo del Pentium IV no es el mismo que el del Athlon 64 y el procesador de este no lo soportaría (debido a la incompatibilidad física y eléctrica de los sockets).

Tipos de Zócalos para Microprocesadores

• ¿Qué tipos de zócalos podemos encontrar en el mercado para la inserción de un micro?

Se pueden encontrar principalmente:

• Socket (zócalo): Es el utilizado por la mayoría de los microprocesadores actuales.
• Slot (ranura): Utilizado históricamente en el Pentium II y en algunas memorias (como las antiguas SDRAM o AGP).

Conectividad y Puertos de Expansión

• ¿Cuántos slots PCI puede contener como máximo una placa base?

Hasta 10 slots, aunque el número real depende del factor de forma y diseño de la placa.

• Si compras una tarjeta gráfica tipo AGP x8. ¿Qué información nos proporciona este dato?

El puerto AGP (Accelerated Graphics Port) solo se usa en tarjetas gráficas para satisfacer los altos requerimientos de transferencia de datos de estas, y el indicador 'x8' se refiere a la velocidad de transferencia máxima soportada por esa interfaz específica.

• Indica qué diferencia existe entre un conector USB 1.1 y un USB 2.0.

La diferencia principal radica en la velocidad de transferencia:

• El USB 1.1 funciona a un máximo de 12 MB/s (Megabytes por segundo).
• El USB 2.0 (High Speed) funciona a un máximo de 480 MB/s.

Mantenimiento y Fiabilidad de Componentes Informáticos

• ¿Qué tipos de mantenimiento se pueden realizar en un PC? ¿Cuál es el más utilizado?

Los tipos de mantenimiento son:

• Mantenimiento correctivo (reparación tras un fallo).
• Mantenimiento preventivo (el más utilizado, enfocado en evitar fallos).
• Mantenimiento predictivo (basado en la monitorización para anticipar fallos).

Impacto de la Temperatura y Vibración

• ¿Qué problemas puede originar un exceso de temperatura en un ordenador?

Las temperaturas extremas pueden ocasionar problemas como el desgaste prematuro, fallos de chips o el fallo mecánico de los dispositivos.

• ¿Qué efectos puede producir la vibración en un ordenador?

La vibración excesiva puede ocasionar los mismos problemas mencionados anteriormente en el caso de impacto, y también puede provocar que los componentes se suelten de sus zócalos o conectores.

Cálculo de Nivel Sonoro

• Calcular el nivel sonoro total de un ordenador con las siguientes características:

• Procesador que produce 53 dB.
• Ventilador de la caja 54 dB.
• Dos discos duros de 59 dB cada uno.

La fórmula para sumar niveles sonoros es $L_{\text{total}} = 10 \log(\sum 10^{L_i/10})$.

$L_{\text{total}} = 10 \log(10^{53/10} + 10^{54/10} + 10^{59/10} + 10^{59/10}) = 10 \log(10^{5.3} + 10^{5.4} + 2 \cdot 10^{5.9}) \approx 63.09 \text{ dB}$.

Fiabilidad y Vida Útil de Componentes

• Explica qué significa el término “mortalidad infantil” en un microprocesador.

Se conoce así a la tasa de fallos durante los primeros momentos de vida del componente, asociada a defectos de fabricación que se manifiestan tempranamente.

• Calcula el MTBF de un modelo de disco duro en el que se ha realizado una prueba de 100 discos durante 1000 horas y se ha producido un fallo en uno de ellos. ¿Este dato nos sirve para predecir cuántas horas puede funcionar un disco duro sin fallar? Justifica tu respuesta.

El MTBF (Tiempo Medio Entre Fallos) se calcula como:

$$\text{MTBF} = \frac{\text{Número total de horas de prueba}}{\text{Número de fallos}} = \frac{100 \times 1000}{1} = 100,000 \text{ horas/fallo}.$$

Justificación: Sí, el MTBF es una métrica estadística que estima el tiempo promedio que un componente funcionará antes de fallar. Sin embargo, es una predicción basada en la probabilidad y no garantiza que un disco específico funcionará exactamente ese tiempo; solo indica la fiabilidad promedio del lote bajo condiciones de prueba.