Conceptos de Informática y Telecomunicaciones

Ordenador: Máquina compuesta por elementos mecánicos y electrónicos

Sistema informático: ejecuta los programas con un conjunto de elementos que nos permite introducir información para tratarla y obtener resultados

Tratamiento: conjunto de operaciones con la información

• Entrada: Recogida de datos, depuración de datos, almacenamiento de datos
• Proceso: Tratamiento de datos, almacenamiento de resultados (No todos)
• Salida: Recogida y distribución de resultados.

Elementos que intervienen: Hardware, software y usuario.

UC: Toma las instrucciones de la memoria, las ejecuta y las interpreta

• Contador de programa: Contiene la dirección de memoria de la siguiente instrucción
• Registros de instrucciones: Contiene la instrucción que se está ejecutando
• Decodificador: extrae el código de la operación en curso
• Reloj: sucesión de impulsos eléctricos
• Secuenciador: genera las órdenes

ALU: Realiza operaciones tipo aritmético y tipo lógico

• Circuito operacional: Contiene los circuitos para la realización de operaciones
• Registros de entrada: Almacena datos que intervendrán en una operación.
• Registro acumulador: Almacena los resultados de las operaciones
• Registros de estado: Dejan constancia de alguna de las condiciones de la última operación

Registros de la CPU: Albergan los datos con los que trabaja la UC y la ALU.

• Registros de propósito general: Almacenan datos e instrucciones
• Registro de dirección de memoria: Contiene la dirección de memoria del dato a leer/escribir.
• Registros temporales: Almacenan datos para usarlos más tarde.
• Registros de estadi: Varían dependiendo del resultado de la última operación de la ALU

Características de los micro

Velocidad de procesamiento, frecuencia de reloj, ciclos por instrucción, capacidad de procesamiento, longitud de palabra, ancho de banda, gestión de memoria, gestión de interrupciones, MIPS, MFLOPS, Cantidad de memoria caché, alimentación.

Tipos de procesadores

• Complex instruction set code: amplio conjunto de instrucciones para operaciones complejas. Mayor rendimiento, mayor cantidad aplic prof. AMD FX y APU AMD. i3 i5 i7.
• Reduced instruction set code: conjunto reducido de instrucciones simples. Instrucciones complejas+lentas, simples+rápidas. ARM, Samsung exynos, mediatek, Qualcomm snapdragon
• Híbridos

Jerarquía de memoria

• Auxiliar: esta memoria se usa como soporte de respaldo de información, pudiendo situarse en medios extraíbles o en red.
• Secundaria: también llamada memoria de disco. Se utiliza para almacenar información de forma permanente, por lo que es de alta capacidad.
• Principal: conocida también como memoria RAM. Es el bloque que constituye realmente la UM. Se emplea para almacenar datos y programas de forma temporal.
• Cache: memoria intermedia entre la UM y la CPU utilizada como apoyo para acelerar los accesos de la CPU a la UM.
• Registros: son memorias de alta velocidad y baja capacidad utilizadas para el almacenamiento intermedio de datos en las unidades funcionales, especialmente en la UC y la UAL

La memoria interna, principal o central (MC) es la que está situada físicamente dentro de la carcasa del ordenador y está conectada directamente a la placa base mediante buses de alta velocidad. También es conocida como memoria RAM (Random Access Memory) y es un componente necesario para que se pueda procesar la información. Casi todo lo que se tiene que procesar dentro del ordenador, debe pasar tarde o temprano por la memoria central. En la memoria RAM se almacenan los datos y los programas.

Memorias de acceso aleatorio (Random Access Memory, RAM): reciben este nombre por su capacidad de acceder al contenido de una posición concreta en el mismo tiempo que requeriría cualquier otra dirección escogida de forma aleatoria. Es una memoria que permite tanto la lectura como la escritura por parte del procesador, siendo posible escribir y leer de ellas millones de veces.

Memorias de solo lectura (Read Only Memory, ROM): son aquellas en las que su contenido se escribe sólo una vez (durante la fabricación), es decir, una vez que han sido programadas en su fabricación (se han escrito) no pueden volver a ser escritas nunca más, sino sólo leerse su contenido. No obstante, existen variantes que permiten modificar el contenido.

Memorias de lectura preferente: Son memorias que están diseñadas esencialmente para ser leídas, aunque pueden ser grabadas más de una vez, pero a través de un procedimiento especial, como es el caso de las memorias PROM (ROM programables), EPROM (Erasable Programmable ROM – ROM programable borrable por rayos ultravioleta) o EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM o ROM programable y borrable eléctricamente). Algunas de estas memorias necesitan ser retiradas del ordenador para poder ser grabadas.

Memorias volátiles. Representan un medio de almacenamiento temporal, que almacenan la información mientras el ordenador está encendido, ya que estas memorias necesitan un refresco continuo, es decir, la información se pierde en el momento en que se apaga el ordenador, como por ejemplo la RAM.

Memorias no volátiles o permanentes. Nos permiten almacenar información, datos y programas de forma indefinida. Al contrario de lo que ocurre con las memorias volátiles, estas memorias no se borran cuando apagamos el ordenador, como por ejemplo la ROM.

RAM es una memoria volátil que almacena datos y programas mientras el ordenador está encendido.

ROM: es una memoria no volátil y de solo lectura, aunque suele ser borrable y programable eléctricamente (EEPROM). La memoria ROM de un ordenador básicamente permite inicializar el sistema informático (BIOS – Basic Input Output System).

Registro de direcciones. Contiene la dirección de la celda o posición de memoria a la que se va a acceder.

Registro de intercambio. Recibe los datos en las operaciones de lectura y los almacena en las de escritura.

Selector de memoria. Se activa cada vez que hay que leer o escribir, conectando la celda o posición de memoria con el registro de intercambio.

Señal de control. Indica si una operación es de lectura o de escritura.

Características RAM

• La velocidad se mide en megahercios (MHz), que significa millones de operaciones de lectura y escrituras por segundo.
• El ancho de banda o tasa de transferencia de datos. Es la máxima cantidad de memoria que puede transferir por segundo, se expresa en megabytes por segundo (MB/s) o en gigabytes por segundo (GB/s).
• Dual/Triple/Quad channel. Permite a la CPU trabajar con dos/tres/cuatro canales independientes y simultáneos para acceder a los datos. De esta manera se multiplica el ancho de banda.
• Tiempo de acceso. Es el tiempo que tarda la CPU en acceder a la memoria. Se mide en nanosegundos (1 nanosegundo= 10-9 segundos).
• Latencia de memorias. Es el retardo producido al acceder a los distintos componentes de la memoria RAM.
• Latencia CAS (Column Access Strobe Latency). Indica el tiempo (en números de ciclos de reloj) que transcurre desde que el controlador de memoria envía una petición para leer una posición de memoria hasta que los datos son enviados a los pines de salida del módulo. Cuanto menor sea, más rápida será la memoria.

Antes de alcanzar la celda solicitada existen una serie de operaciones que producen retardos:

• CAS o CL (column address strobe latency): indica la posición de una columna en la memoria física. La latencia CAS indica el tiempo que se tarda en acceder a la columna.
• tRCD (RAS to CAS Delay - retardo de la dirección de la fila a la dirección de la columna): expresa el retardo desde que se activa la fila hasta que se activa la columna donde se encuentra almacenado el dato necesario.
• tRP (RAS PRECHARGE - tiempo de precarga de la fila): latencia que hay desde que se deja de acceder a una línea de datos hasta que se accede a otra.
• tRAS (tiempo activo de fila) es el número mínimo de ciclos de reloj durante los que una fila debe estar activa para garantizar que tendremos tiempo suficiente para acceder a la información que contiene. Los cuatro valores más destacados se agrupan tal que así: CL7-7-7-20. El valor más representativo para cuantificar la latencia es el primero (CL), el resto son tRCD – tRP – tRAS.

DRAM (Dynamic RAM)

Memoria dinámica de gran capacidad de almacenamiento formada por condensadores y transistores. Este tipo de memoria necesita actualizarse periódicamente para que la información que contiene no se pierda. La actualización se realiza en cada ciclo de reloj. Usada principalmente como memoria principal del sistema donde se almacenan los programas y los datos.

SRAM (Static RAM)

Memoria estática formada por transistores que no necesita señal de refresco para mantener el valor. Su tamaño es más pequeño, debido a su mayor coste de fabricación. Usada principalmente en la caché del microprocesador.

SDRAM (Synchronous DRAM)

Memoria que necesita actualizar sus celdas, pero en un intervalo superior de tiempo que la DRAM. Esta memoria es la que incorporaban los ordenadores personales hasta la llegada de las DDR y tienen tiempos de acceso 32 de entre 25 y 10ns. (nanosegundos). Se utilizaban con los Pentium II y III y AMD K6 y K7. Se presentan en módulos de 168 contactos.

DDRAM (Double Data Rate RAM)

RAM de doble tasa de transferencia de datos, conocida normalmente como DDR. Son memorias SDRAM como las anteriores, pero que cuentan con la ventaja de que permiten la transferencia de datos por dos canales distintos simultáneamente en un mismo ciclo de reloj, leyendo o escribiendo dos palabras de datos consecutivas por ciclo de reloj. Cuenta con un encapsulado 184-pin DIMM. Las frecuencias típicas son de 133, 166 y 200MHz.

DDR2

Son una evolución de la DDR que mejoran sus prestaciones. Se incrementa el número de transferencias, permitiendo leer o escribir 4 palabras por ciclo en vez de 2, aumentando la tasa de transferencia al doble sin necesidad de incrementar la frecuencia. Además, se incrementa la frecuencia del bus. Consumen menos energía que las DDR y el encapsulado es 240-pin DIMM.

DDR3

Reducen el consumo de la DDR2 en un 40%. Duplica el mínimo de lectura o escritura, siendo 8 palabras consecutivas en lugar de 4. Incremento en la latencia, aunque la velocidad del bus de datos es superior (666 MHz en adelante). Usa el mismo encapsulado que la DDR2 de 240-pin DIMM.

DDR4

Reduce el consumo otro 40% respecto a la DDR3, se incrementa el tamaño de los módulos y el de la frecuencia. No obstante, la latencia sube y la tasa de transferencia de datos no se incrementa y permanece en lecturas o escrituras de 8 palabras consecutivas. Usa el encapsulado 288-pin DIMM.

Las memorias ROM (Read Only Memory), son memorias de solo lectura, por lo que no se puede escribir sobre ella.

Físicamente es un chip que va soldado a la placa base. Es más lenta que la RAM. No volátil: no necesitan ningún tipo de energía para mantener grabada la información.

PROM (Programmable ROM): permite ser grabada una sola vez. Se puede comparar con los CD/DVD que vienen vacíos de fábrica y se pueden grabar una sola vez.

EPROM (Erasable PROM): permite ser borrada por rayos ultravioletas y volver a ser grabada de nuevo.

EEPROM (Electrically Erasable PROM): permite ser programada, borrada y reprogramada eléctricamente.

FLASH: se utiliza mucho en dispositivos móviles, cámaras, teléfonos, etc. Es fácil de borrar y de utilizar, y muy útil como BIOS. Esta es la tecnología que se aplica a las memorias USB (pen drives).

Placas AT y Baby AT.

ATX, Mini-ATX, micro-ATX, Flex-ATX y Extended-ATX.

Mini-ITX: de 170 x 170 mm. Dispone de un slot de expansión y uno o dos zócalos de memoria. La conexión de corriente es ATX, pero utiliza una fuente de dimensiones mucho más reducidas.

Nano-ITX (ITX): de 120 x 120 mm. No tiene slots de expansión. Tiene un único zócalo de memoria tipo SO-DIMM. La conexión de corriente puede ser ATX o DC.

Pico-ITX (ITX): de 100 x 72 mm. Tampoco tiene slots de expansión. El zócalo de memoria es SO-DIMM y está en el reverso de la placa. La conexión de corriente es de 12 pines, específica de este factor.

BTX, Micro-BTX y Pico-BTX WTX ETX, Nano-ETX, XTX

Conector Paralelo

Conectores Serie

Conector para juegos

Conector eSATA

Conector DisplayPort

RJ 45

FDD