Caixes, Refrigeració i Memòries d'Ordinadors

Caixes d'ordinadors

La caixa és el suport físic encarregat de “guardar” els components i així poder-los protegir. La caixa protegeix els components interns de les ones electromagnètiques.

Factor de forma

El factor de forma defineix l'estil, mida, forma, organització interna i components compatibles:

• Placa base
• Font d'alimentació
• Ubicació dels ports d'entrada i sortida
• Connectors

La mida i la forma d'una caixa ve determinada pel factor de forma de la placa base sobretot, donat que és el component més gran que anirà a dintre. Per exemple, si hem de posar un RAC, les mides exteriors també són importants.

Diferents estils

Torre

Les torres poden ser de tres mesures (full, midi i mini):

• Les full són les més grans i es fan servir pels servidors.
• Les midi són les més comunes, s'hi poden encabir els components més comuns.
• Les mini també són prou comunes, encara que són per les plaques més petites (micro ATX).

Sobretaula

Són els que van encaixades a “sota” la pantalla. Estan de forma horitzontal al seu suport, i no tenen gaire bona ventilació perquè estan en contacte amb més superfície a la taula, i no permet passar tant d'aire.

Altres tipus

Són els tipus més innovadors. Fan formes que sí que pot cabre una placa normal, però que potser que tinguin una mala ventilació, o que algun component no encaixi.

Components de la caixa

Coberta

Part exterior. Es colla a l'estructura amb cargols o clips. Abans les cobertes tenien forma de U.

Font d'alimentació

Moltes caixes ja la porten incorporada, és la que proporciona l'electricitat als components interns. S'ha de tenir en compte tot allò que ha d'alimentar per poder tenir un voltatge mínim.

Badies

Són on encaixem els discs durs, el CD-ROM, etc. El nombre de badies és una de les coses més importants a l'hora de comprar una caixa.

N'hi ha de dos tipus (internes o externes):

• Internes: Són allà on posem els discs durs, que no es pot accedir des de fora.
• Externes: Hi col·loquem els CD-ROMS, hi podem excedir sense necessitat d'obrir la caixa.

Interruptors

• Engegada/parada: Està connectat a la placa mare, però abans es connectava a la font d'alimentació.
• El de RESET: Permet reiniciar l'ordinador.

Panell frontal

És la part que cobreix la part frontal de la caixa, la part de davant. Té uns LEDS que fan que indiquin l'estat de l'ordinador. No són necessaris.

Estructura

És l'esquelet de l'ordinador. Serveix de suport per muntar-hi els components. També s'ha de tenir en compte que es pugui obrir per un costat i per l'altre de manera que no quedi la font d'alimentació al mig, i es pugui desmuntar fàcilment.

Les que estan preparades per refrigeració líquida, tenen espai per posar la bomba, o tenen orificis per treure els tubs i posar la bomba a fora.

Estàndard AT

Anterior a l'ATX

Les fonts d'alimentació, es van utilitzar fins que va aparèixer el Pentium MMX.

Els connectors a la placa base varien dels que utilitzen les fonts ATX, s'ha d'activar amb l'interruptor i no permet apagar-lo per software. També tenien una mala refrigeració, perquè el processador estava al costat de la font d'alimentació, i s'escalfava molt fàcilment.

ATX

Ja no era compatible amb cap altre format anterior a ell. Això fa que un dels dos mori.

• És molt més fàcil de muntar.
• El cost és relativament baix.
• Millor disposició dels components.
• Ubicació del processador ben col·locada per una bona refrigeració.
• Més quantitat de ports integrats.
• Més ports PCI.

Tipus de plaques base ATX

• ATX estàndard
• MicroATX
• FlexATX

Connectors

En el manual de la placa base s'indica on han d'anar connectats cada un d'ells.

Els connectors bàsics són:

• Indicador de funcionament (Power SW)
• Indicador d'accés al disc dur (HDD LED)
• Polsador de RESET
• Connector d'altaveu intern (Speaker)

Els connectors frontals són:

• USB
• Àudio

Una caixa ideal

• Que tingui la ventilació adequada.
• Que tingui el nombre de badies que ens convé.
• Que tingui connexions frontals, tantes com es pugui.
• Que sigui lleugera, resistent.
• Que tingui prou espai.

Sistemes de refrigeració

Dissipadors i ventiladors

Pel bon funcionament i conservació d'un ordinador, és important la refrigeració.

En el cas dels ordinadors, això succeeix quan es sobrepassen aquests marges cap amunt.

Recordem que tot el circuit elèctric necessita corrent elèctric, i allà on passa corrent elèctric es genera calor.

A tots els components electrònics els hi afecta la calor, per això és important refrigerar.

Dissipadors

Un dissipador és un element encarregat de dissipar la calor produïda per un component electrònic. Els dissipadors passius són els més utilitzats i els menys eficaços. Simplement consisteix amb un dissipador. Els dissipadors actius consisteixen amb la combinació d'un dissipador amb un ventilador.

Dissipadors passius

Es basa en la llei de Fourier. La capacitat de conduir calor és directament proporcional a la superfície de contacte. Com més gran sigui la superfície, menys calor hi haurà.

Són un conjunt de làmines ajuntades de per si que poden ser de coure i alumini. Es fan servir perquè són els més bons conductors. El coure està en contacte amb el processador, en canvi, l'alumini fa que s'expandeixi tota la calor.

Un dels avantatges més preuats és que no genera soroll, i els desavantatges és que moltes vegades no n'hi ha prou amb un dissipador, i per això, s'hi ajunten els ventiladors. Fa que l'aire que està escalfant el dissipador, es canviï per un altre aire a temperatura ambient i així refresca la superfície del dissipador.

Dissipadors actius

Cada vegada s'usa més ja que aprofita els avantatges de la refrigeració passiva i la ventilació. El ventilador té l'objectiu de crear un corrent d'aire que refresqui la superfície del dissipador. Té com a objectiu ser més gran, perquè com més gran sigui, més aire mou i així es refrigera més ràpid. Unes aspes ben dissenyades són molt més efectives que unes de normals.

Els sistemes de control són els que gestionen que el ventilador funcioni o no. Regulen els ventiladors quan es posen en funcionament i quan no. Això fa que es desgasti menys, que duri més i que no sigui tan aviat quan comenci a fer-se malbé.

La ventilació del processador

El processador va lligat a la velocitat del processament. Si el processador s'escalfa massa, apareixen problemes. Per això cada processador necessita una refrigeració per ell mateix perquè així es refrigera amb molta més facilitat.

El processador necessita una refrigeració activa.

Caixa de l'ordinador

Tota la calor que traiem del processador o de la targeta gràfica per mitjà del conjunt dissipador/ventilador i els discs durs per mitjà de ventiladors, va a parar a l'interior de la caixa.

Per evitar que s'espatllin, cal refredar-los adequadament.

Per això, la temperatura òptima de funcionament és sempre inferior de 25 o 30ºC.

La temperatura màxima dels components dels ordinadors pot ser molt variable amb els components que tinguem a dins. Tot i així, no poden superar els límits.

Refrigeració per aire

És el mètode més utilitzat i el més barat.

Consisteix a renovar concretament l'aire que està en contacte amb tots els elements i la caixa de l'ordinador. La seva funció és que la temperatura s'acosti a la temperatura ambient.

Poden anar col·locats a la caixa o els altres components. Com per exemple, la font d'alimentació, la targeta gràfica i el processador tenen sempre el seu ventilador personal.

Optimitzar la refrigeració

• Posar un altre ventilador a la part posterior de la caixa que expulsi aquest aire calent cap a fora.
• Situar bé els cables de l'interior perquè així no obstrueixin el pas.
• També es pot posar un altre ventilador extra que forci l'entrada d'aire de l'exterior.
• Situar la caixa a un lloc físic que sigui ventilat, és a dir, que no hi hagin objectes al voltant que obstaculitzin el pas d'aire.
• També podem moderar la temperatura de l'habitació on està ubicat el PC.

Programes que controlen la temperatura

• Mother Board Monitor
• SpeedFan

Característiques dels ventiladors

• Nivell sonor: És la quantitat de soroll que genera un ventilador quan està funcionant. Es mesura amb decibels (dB).
• Revolucions: Són les vegades que dona una volta completa per minut. Es mesura en revolucions per minut (rpm).
• Flux d'aire o cabal: Quantitat d'aire que és capaç de moure. Es mesura en metres cúbics per hora (m3/h). Com més aire aconsegueix moure, millor.
• Tensió nominal: La tensió necessària per fer funcionar el ventilador. Mesurat en Volts (V).
• Dimensions: És el diàmetre del ventilador. Es mesura en mil·límetres (mm). El mínim que hi ha són 12 mm.
• Connexió: Com connectarem un ventilador a un punt concret perquè li arribi el corrent elèctric. El podem connectar a la placa mare, amb el connector de 3 pins. També pot anar a la font d'alimentació amb el Molex.
• Fixació: Normalment estan fixats amb cargols als components que els porten integrats.
• Rodament del ventilador: Tecnologia usada per minimitzar el fregament del ventilador amb el centre de gir i així reduir el consum d'energia.

Memòries

Les memòries són components o circuits electrònics que permeten guardar i recuperar la informació.

Les memòries fan referència a:

• Memòria RAM (la memòria principal) - és un component que ens permet guardar dades temporalment. És una memòria volàtil.
• Discs òptics (discs durs) - Es guarda informació permanentment.

Perdurabilitat de les dades

• Volàtil: aquella que perd la seva informació quan no rep corrent elèctric.
• No volàtil: no perd la seva informació. Poden ser memòries magnètiques, o òptiques (CD), o electròniques (memòria flaix).

Forma d'accés

• Accés seqüencial: Per a accedir a una porció d'informació, s'ha de passar per totes les anteriors.
• Accés aleatori: es pot accedir a una posició sense passar per les anteriors.

Funcionalitat

• Registres
• Memòria

Jerarquia

La memòria està jerarquitzada, és a dir, situada a diferents nivells des del punt de vista del processador.

Per què hi ha jerarquia a les memòries?

• Velocitat dels processadors.
• Característiques de les memòries.

Velocitat d'accés

Per accedir a la memòria cal un temps mínim, el temps necessari per executar una operació de la lectura.

Quan llegim o escrivim una d'aquestes paraules necessitem un temps. Sempre és un temps necessari que compta.

L'interval necessari per realitzar un cicle d'accés es mesura en nanosegons (10 a la -9).

Velocitat del rellotge

La velocitat del rellotge en la RAM es mesura en MHz.

La latència (retard)

La latència de CAS és el temps que passa entre que el controlador de memòria envia una petició per llegir una posició de memòria i el moment en què les dades són enviades als pins de sortida del mòdul.

És el número de cicles que rep una petició fins que es serveix.

Com més latència, més retard té la RAM per enviar les dades que la CPU li demana.

Capacitat

Indica la grandària de la memòria:

• Unitat mínima: Bit
• Agrupacions de bits de 8 en 8: byte
• I múltiples del byte.

Ample de banda

El paràmetre de l'ample de banda és una altra característica fonamental, igual que les latències.

L'ample de banda és la màxima quantitat de memòria que teòricament es pot traslladar per segon. Per calcular l'ample de banda podem fer-ho de la següent manera:

Freqüència efectiva x Amplada de bus

Voltatge

El voltatge és un paràmetre diferent en cada tipus de RAM, com més voltatge, més consum i temperatura tindrà la memòria. Per tant, com menys voltatge per funcionar, millor pel rendiment.

Mòduls

La memòria RAM s'agrupa en mòduls: els petits xips que conformen la memòria RAM es troben soldats a un petit circuit imprès anomenat mòdul.

En podem trobar de diferents tipus, grandàries i número de connectors.

SRAM i DRAM

La Static RAM, memòria que manté les dades que s'escriuen, cal posar sis transistors per cada ubicació. És una memòria de suport, perquè és molt ràpida però no hi ha molta memòria emmagatzemada. Ocupa més lloc, i és més cara. La Dynamic RAM, només fa servir un transistor i un condensador que és el que emmagatzema el 0 o l'1 i el transistor és el que deixa que s'escrigui de nou o que es llegeixi.

Però ells també tenen fugues, per això cal anar recarregant, cal tornar a renovar el corrent elèctric.

Són molt més barates, ocupen menys lloc i s'escalfen menys.

Accés a les posicions de DRAM

Per accedir a la memòria, cal indicar el número del tauler, el número de fila i el número de columna o cel·la dins la fila.

Això fa que tinguem retard, un retard quan accedim al taulell. Haurem de tenir en compte les latències de:

• L'activació del tauler (ACTIVE)
• L'accés a la fila (RAS)
• L'accés a la cel·la (CAS)
• La desactivació del tauler (PRECHARGE)

Tipus de memòria RAM

FPM (Fast Page Mode) DRAM

És la primera millora que es va fer a la RAM, no calia dir-li una adreça radera l'altra. Se li deia una cel·la, i per no tornar a repetir, es deia “una cel·la i les 20 següents”. Llegim en lots. La velocitat d'accés a aquesta memòria és de 60 a 70 ns.

EDO (Extended Data Output) DRAM

La segona millora fa que es llegeixi la informació d'una fila i que es comenci a cercar la següent, de manera que diguéssim que quan començava a buidar a treure allò que s'estava llegint, ja anava començant a fer l'altra dada. La velocitat d'accés a aquesta memòria és de 40 a 30 ns.

SDR (Syncronic Data Rate, Single Data Rate) DRAM

És la tercera millora que sincronitza, que vol dir que espera un senyal del rellotge per respondre amb les dades demanades. Es transmet una paraula per cada cicle de rellotge. Té una velocitat d'accés entre 25 i 10 ns.

DDR (Doble Data Rate Syncronic Dinamic RAM) SDRAM

Aquesta memòria llegeix o escriu dades per cada cicle de rellotge. Per fer-ho, utilitza els dos flancs del senyal de rellotge. Treballa amb 2,5V.

DDR2 (Doble Data Rate Syncronic Dinamic RAM) SDRAM

Aquesta memòria com a millora de la DDR llegeix o escriu dades per cada cicle de rellotge, llegeix 4 paraules per cada cicle del rellotge. Treballa amb 1,8V.

DDR3 (Doble Data Rate Syncronic Dinamic RAM) SDRAM

Aquesta memòria com a millora de la DDR2 llegeix o escriu dades per cada cicle de rellotge, llegeix 8 paraules per cada cicle de rellotge. Treballa amb 1,5V.

Mòduls de memòria RAM (presentacions)

DIP (Dual In-Line Package)

• Dues files de potes de connexió.
• Era el tipus de memòria que s'instal·lava insertant-la en els sòcols de les antigues plaques base.

SIPP (Single In-Line Pin Package, Paquet de Pins en Línia Simple)

• És el primer intent de produir un mòdul de memòria.
• Circuit imprès amb 30 pins correlatius.
• Delicat i car de fabricar. Treballava amb 9 bits.
• Té format de targeta i s'insereix en un sòcol.

SIMM (Single In-Lile Memory Module, Mòdul de Memòria de Línia Simple)

És una targeta de circuits modular, amb xips de memòria soldats i un connector de vora.

Hi ha dos tipus, un té 30 contactes, 8 bits i 8'5 cm de longitud i l'altre té 72 contactes, 32 bits i uns 10'5cm de longitud.

DIMM (Dual In-Line Memory Module, Mòdul de Memòria de Línia doble)

És l'evolució dels SIMMS. Amb xips de memòria i connectors a les dues capes.

SO DIMM (Small Outline DIMM)

S'anomenen també mini DIMM. S'utilitzen principalment en portàtils.

RIMM (RAMBUS In-line Memory Module)

• Marca de Direct RamBus
• Construït a mitjans dels anys 90 per introduir un mòdul de memòria amb nivells de rendiment molt superiors als mòduls de memòria.
• Treballen amb molta més velocitat i internament tenen una freqüència molt alta i s'escalfen molt ràpid. Porten una placa metàl·lica que fa que es dissipi millor la calor.

DDR DIMM (Double Data Rate DIMM)

• Interfície de 4 bits amb 184 contactes.
• Té més pins per duplicar la taxa de transferència a través de dos canals.
• Freqüència efectiva = Freqüència real x 2

DDR2 SO DIMM

Idèntiques a les anteriors però que les fan servir els portàtils.

DDR2 DIMM (Double Date Rate DIMM)

• Interfície de 64 bits amb 240 contactes.
• Freqüència efectiva = freqüència real x 4.

Avantatges sobre la DDR

• Menor dissipació de la calor.
• Menor consum elèctric.
• Major ample de banda/freqüència de funcionament.

DDR3 DIMM (Double Date Rate DIMM)

• Interfície de 64 bits amb 240 contactes.
• Freqüència efectiva = freqüència real x 6.

Avantatges sobre la DDR2

• Menor dissipació de la calor.
• Menor consum elèctric.
• Major ample de banda/freqüència de funcionament.

Classificació de les memòries ROM (només lectura)

Read Only memory: Memòria no volàtil, ja ve programada de fàbrica i no és possible canviar les dades que ja li han posat.

Es pot classificar en:

• ROM
• PROM
• EPROM
• EEPROM
• Flash

PROM (Programable ROM)

El valor de cada bit depèn de l'estat d'un fusible. És a dir, quan s'ha escrit una cosa per sobre d'aquesta memòria, ja no es pot tornar a regravar, perquè el fusible ja està cremat.

EPROM (Erasable Programable ROM)

Compta amb una finestra que al ser descoberta deixa passar la llum damunt de les caselles de memòria.

Quan l'esborrem és un eliminar complet.

EEPROM (Electrical EPROM)

És possible reprogramar-la. El reprogramat es fa mitjançant corrents elèctriques. L'esborrat d'aquesta és selectiu.

Flash

És una evolució de les memòries EEPROM, permet escriure múltiples cel·les que siguin escrites o eliminades, per això és més ràpida.

• Són reprogramables i no volàtils (la informació que guarda no es perd quan es desconnecta el corrent).
• No necessiten cap dispositiu especial per a la seva programació.
• Permet actualitzar les funcions del dispositiu reprogramant la seva memòria flash.
• Utilitzada molt per a: PenDrive, USB, càmeres digitals, MP3/4, etc.