Components Interns PC: Placa Base, CPU i Memòria

La Placa Base

Formats

• AT: És el primer estàndard que es va implantar. Tenia un tamany enorme, i era molt dificultós introduir noves unitats de disc.
• Baby AT: És una versió reduïda del format AT. En tenir menor tamany, tenia problemes amb l’alimentació i la ventilació.
• ATX (Intel): És el format més utilitzat en l’actualitat. Tamany compacte. Millor ubicació de la CPU i la memòria.
• ITX: És un format més reduït que l'ATX. Les interfícies són compatibles amb ATX. Els principals avantatges són el baix consum i que porta integrats tots els perifèrics habituals.

Components de la Placa Base

Sòcol del Microprocessador

• És el lloc on es col·loca la CPU.
• Principals sòcols que han aparegut al llarg del temps:
  • PGA (Pin Gray Array)
  • Slot:
    • Slot 1 i Slot A
  • ZIF (pins): (Zero Insertion Force)
  • LGA (contactes) (Land Grid Array)

Sòcol de la Memòria RAM

• És el lloc on s'instal·len les memòries RAM.
• Els més comuns són:
  • DIP
  • SIP
  • SIMM (Simgle In-Line Memory)
  • DIMM (Dual In-Line Module)
    • És el format que utilitzem en l'actualitat.

Xipsets

• Són xips que s'encarreguen de fer la transferència d'informació entre la CPU, la memòria i els perifèrics.
• Està format per dos xipsets: el pont nord (NorthBridge) i el pont sud (SouthBridge).

Connectors d'E/S

• Són els connectors on connectem els perifèrics externs: teclat, ratolí, impressora, etc.

Connectors Interns

• Són els connectors que utilitzem per a disquetera, disc dur, CD/DVD, USB, ports sèrie i paral·lel.

La Pila

• La pila permet conservar la configuració del sistema que s'utilitza durant la seqüència d'engegada de l'ordinador (data, hora, contrasenya, paràmetres de la BIOS, etc.). Es tracta d'un acumulador, es recarrega quan l'ordinador està engegat.

Altaveu de Beep

• El beep speaker és un altaveu integrat a la placa base que permet fer sons del tipus “bip”, que és útil per exemple per a donar missatges d'errors a l'arrancar l'ordinador (missatges POST).

El Microprocessador

Arquitectura

• CISC
• RISC

Processadors CISC (Complex Instruccions Set Computer)

• El joc d’instruccions del processador sol ser molt ampli.

Processadors RISC (Reduced Instruccions Set Computer)

• Joc d’instruccions més simple i reduït.
• Electrònica més simple.
• Més facilitat per tal d’augmentar la freqüència de funcionament.

Característiques dels Microprocessadors

Característiques Físiques

• Escales d’integració:
  • SSI (Small Scale Integration): desenes de transistors.
  • MSI (Medium Scale Integration): centenes de transistors.
  • LSI (Large Scale Integration): milers de transistors.
  • VLSI (Very Large Scale Integration): centenars de milers de transistors.
  • ULSI (Ultra Large Scale Integration): més d’un milió de transistors.
• Encapsulats:
  • DIP (Dual In-line Package)
  • PLCC (Plastic Leaders Chip Carrier)
  • PGA (Pin Grid Array)
  • SECC (Single Edge Cardrige Connector)
  • LGA (Land Grid Array)

Característiques Funcionals

• Velocitat interna: la velocitat d’un processador es pot mesurar en diferents unitats:
  • MHz/GHz: Freqüència de polsos que envia el rellotge al processador. Equival a la quantitat de cicles de processador que s’executen per segon.
  • MIPS: milions d’instruccions per segon.
  • FLOPS: quantitat d’instruccions de coma flotant per segon. Es mesura en Megaflops o Gigaflops.
• Velocitat externa o de bus:
  • També anomenada velocitat FSB (Front Side Bus).
  • És la velocitat amb la que la CPU es comunica amb la placa base.
  • Sol ser entre 100 MHz i 1000 MHz aproximadament.
• Memòria de processador:
  • Els micros inclouen una memòria anomenada memòria cau (o caché).
  • La funció de la memòria caché és accelerar la transferència de dades. En ella s’emmagatzemen dades de la memòria principal a les quals la CPU ha d’accedir pròximament.
  • Quan la CPU busca una dada, primer ho fa en la memòria caché, després en la RAM i finalment en el disc dur.
  • La memòria caché està organitzada en jerarquia, des de L1 (+ràpida, +cara, -mida), passant per L2 fins a L3 (-ràpida, -cara, +mida).
  • Així doncs, n’hi ha tres tipus de memòria caché:
    • L1 (nivell 1): Memòria de molt alta velocitat d’accés.
    • L2 (nivell 2): Alta velocitat, però no tanta com la L1.
    • L3 (nivell 3): És la memòria més externa i més lenta del processador, però també és la que més capacitat té.
  • També podem trobar un nivell més extern de memòria anomenat Onboard Cache.
• Alimentació:
  • Voltatge extern o d’E/S.
  • Voltatge intern.
• Refrigeració:
  • El processador és el component de l’ordinador que més s’escalfa.
  • Per a solucionar-lo se sol instal·lar dissipadors de calor amb ventilador.
  • El dissipador extrau la calor de la CPU.
  • El ventilador refreda el dissipador.
  • Una solució més avançada però també més cara és la refrigeració líquida.

La Memòria

Característiques de les Memòries

Capacitat

• Indica la grandària de la memòria.
• La unitat mínima d’emmagatzematge és el bit. Una agrupació de 8 bits equival a 1 byte.
• A partir d’aquí, tot són múltiples del byte:
  • Kilobyte: KB -> 1KB = 1024 bytes.
  • Megabyte: MB -> 1 MB = 1024 KB.
  • Gigabyte: GB -> 1 GB = 1024 MB.
  • Terabyte: TB -> 1 TB = 1024 GB.
  • Petabyte: PB -> 1 PB = 1024 TB.
  • Exabyte: EB -> 1 EB = 1024 PB.

Velocitat de les Memòries

• La velocitat s’expressa en termes de temps d’accés, mesurat en nanosegons (ns).
• També es pot mesurar per la freqüència que suporta en Megahertz (MHz).

Taxa de Transferència

• És la quantitat d’informació que és capaç de transferir la memòria per unitat de temps.

Jerarquia de les Memòries

• Registres (+velocitat, +cara, -capacitat).
• Memòria caché (L1, L2, L3).
• Memòria principal.
• Memòria secundària (Disc durs, etc.) (-velocitat, -cara, +mida).

Classificació de les Memòries

RAM (Random Acces Memory)

• Memòria de lectura i escriptura.
• Classificable en dos grans grups:
  • DRAM (Dynamic RAM):
    • SDRAM (DRAM Síncrona):
      • Velocitats entre 66 i 133 MHz.
    • DDR SDRAM:
      • Envia les dades dos vegades per cada cicle.
      • Freqüències entre 100 i 300 MHz.
    • DDR2:
      • Envia les dades quatre vegades per cada cicle.
      • Freqüències entre 400 i 800 MHz.
    • DDR3:
      • Pot treballar a freqüències entre 800 i 1600 MHz.
    • DDR4: Tenen molt més rendiment i consumeixen molt menys que les anteriors.
    • GDDR1 / GDDR2 / GDDR3 / GDDR4 / GDDR5:
      • Són memòries utilitzades en les targetes gràfiques.
    • RDRAM (Rambus RAM):
      • És una memòria d’alta gama. Va ser creada per l’empresa Rambus. És més cara que les altres.
  • SRAM (Static RAM): no cal refrescar. Mentre estigui alimentada manté el contingut. És més cara i més ràpida.
    • S’utilitza per a la memòria caché de la placa base.
    • Té una capacitat molt reduïda.
    • Els principals avantatges són que no cal refrescar les dades mentre hi hagi alimentació i que és més ràpida.
    • L’inconvenient principal és que és més cara que les DRAM.

ROM (Red Only Memory)

• És una memòria no volàtil, és a dir, poden mantenir les dades sense cap necessitat de subministrament elèctric.
• Els programes d’arrencada de l’ordinador i algunes BIOS antigues utilitzen memòries ROM.
  • ROM:
    • Ve programada de fàbrica.
  • PROM (Programable ROM):
    • Permet ser programada mitjançant un cremat dels díodes que la composen.
  • EPROM (Eraseable PROM):
    • És possible reprogramar-la.
  • EEPROM o E2PROM:
    • És possible reprogramar-la.
    • L’esborrat es fa mitjançant corrents elèctriques.
    • L’esborrat és selectiu.
  • FLASH
    • Es troba a meitat camí entre les RAM i les ROM (són similars a les E2PROM).
    • Són reprogramables i no volàtils.
    • No necessiten cap dispositiu especial per a la seva programació.
    • Utilitzada en: pendrive USB, càmeres digitals, reproductors MP3, PDA, mòbils, etc.

Formats Comercials de les Memòries

• DIP (Dual In-Line Package)
• SIMM (Single In-Line Memory Module)
• DIMM (Dual In-Line Memory Module)
• SO DIMM (Small Dual In-Line Memory Module)
• DDR/DDR2 SO DIMM
• RIMM (Rambus In-Line Memory Module)
• XDIMM (XDR RAM In-Line Memory Module)