Història i Components Essencials de l'Ordinador: Guia Completa

Història dels Ordinadors

Generació Zero: La Primera Computadora Digital

• Màquina Analítica (1842): Sense rodes, engranatges ni lleves.
• No hi havia sistemes operatius. Creada per Charles Babbage i Ada Lovelace.

Primera Generació: Post-Segona Guerra Mundial

• Màquines calculadores amb tubs de buit i taulers.
• ENIAC (1943): Executava instruccions en llenguatge màquina.
• Als anys 50 s'utilitzaven targetes perforades; encara no hi havia llenguatges de programació.

Segona Generació: L'Era del Transistor (Anys 50)

• Naixement del transistor, que va permetre màquines més fiables i comercialitzables.
• Es va establir una distinció clara entre dissenyadors, programadors, operadors, constructors i personal de manteniment.
• Mainframes o Macrocomputadores: Costaven milions de dòlars i depenien d'universitats o governs. Es programaven amb targetes perforades.
• Sistema per Lots: Una safata de treball on una màquina llegia les targetes, les copiava en cintes i imprimia les sortides.

Tercera Generació: Circuits Integrats (Anys 60)

• Introducció dels circuits integrats, que van permetre una reducció significativa de costos, consum i mida.

Quarta Generació: El Microprocessador

• Creació del microprocessador, que va suposar un increment de la velocitat i un estalvi de consum.

Chipsets: El Cor de la Comunicació

Els chipsets són un conjunt de circuits lògics que ajuden el processador i els components de la placa base a comunicar-se amb els dispositius connectats i a controlar-los.

Funcions Principals:

• Controla la transmissió de dades, instruccions i senyals de control entre la CPU i la resta de components.
• Ofereix suport per al bus d'expansió.

Tipus de Chipsets:

• Northbridge: Controla el Front Side Bus (FSB) i s'encarrega de la connexió entre la CPU, la RAM i el PCI-Express (o PCI).
• Southbridge: S'encarrega de connectar la CPU amb els components més lents del sistema, com ara PCI, IDE, SATA, disqueteres, USB, gestió d'energia, teclat i ratolí.

Perifèrics: Interacció amb l'Ordinador

S'anomenen perifèrics tant els dispositius mitjançant els quals l'ordinador es comunica amb el món exterior, com els sistemes que emmagatzemen o arxiven la informació.

Classificació dels Perifèrics:

• Perifèrics d'Entrada: Teclat, ratolí, escàner, webcam, micròfon.
• Perifèrics de Sortida: Monitor, impressora, altaveus.
• Perifèrics d'Entrada/Sortida: Mòdems, targetes de xarxa.
• Perifèrics d'Emmagatzematge: Dispositius que guarden informació.

Teclats

• Tipus: Mecànics, de casquets de goma, de membrana.
• Connexió: AT, PS/2, USB, sense fil (inalàmbric).

Ratolins

• Tipus: Optomecànic (de bola), òptic.
• Característiques Clau: Potència de processament d'imatge, velocitat màxima, acceleració màxima, mida del sensor, resolució (DPI), freqüència de refresc, detall d'imatge.
• Connexió: PS/2, USB, sense fil (inalàmbric), DB-9 (obsolet).

Caixes d'Ordinador

• Formats Comuns: ATX, FlexATX, ITX, Mini-ITX.

Connexions Frontals

• Power LED, HDD LED, Reset, Speaker.
• Altres: USB, auriculars, micròfons, lectors de targetes de memòria flash, etc.

Memòria RAM i ROM

La memòria es divideix principalment en dos tipus: ROM i RAM.

Memòria ROM (Read-Only Memory)

La memòria ROM manté les dades sense necessitat d'electricitat.

• ROM: Inalterable i programada de fàbrica.
• PROM (Programmable ROM): En blanc per ser programada per l'usuari, només una vegada.
• EPROM (Erasable PROM): Tipus de PROM que pot ser esborrada amb llum ultraviolada.
• EEPROM (Electrically Erasable PROM): Tipus de PROM que s'esborra electrònicament.
• FLASH: Tipus d'EEPROM que s'esborra per blocs, no byte a byte.

Memòria RAM (Random Access Memory)

La memòria RAM permet accedir a qualsevol posició o byte de memòria de forma aleatòria.

La principal diferència entre la RAM i la ROM és que la RAM és volàtil, és a dir, perd les dades quan es talla el subministrament elèctric.

• DDRAM (Dynamic RAM): Necessita ser refrescada constantment. És senzilla i barata, però mentre es refresca no es pot accedir.
• SRAM (Static RAM): No necessita ser refrescada. És més ràpida, complexa i cara, i menys abundant. S'utilitza principalment en processadors i memòria cau (cache).

Formats de Xips de Memòria

Els xips de memòria han evolucionat en diferents formats per adaptar-se a les necessitats de fabricació i espai.

• DIP (Dual In-line Package): El format més antic, comú als inicis dels PC. Normalment es soldaven directament a la placa.
• SOJ (Small Outline J-lead): No forada el PCB (placa de circuit imprès). Utilitza pins en forma de 'J' que freguen el PCB.
• TSOP (Thin Small Outline Package): Més petit que el SOJ, s'estén pel xip allunyant-se.
• sTSOP (Shrink TSOP): La meitat de petit que el TSOP.
• BGA (Ball Grid Array): No utilitza pins, sinó connexions mitjançant petites boletes de soldadura.
• CSP (Chip Scale Package): Utilitzat per la memòria RDRAM.
• FBGA (Fine-pitch Ball Grid Array): Les memòries DDR solen portar TSOP o FBGA; les DDR2 utilitzen FBGA.

Mòduls de Memòria RAM

Els xips de memòria s'agrupen en mòduls per facilitar la seva instal·lació i gestió.

• SIMM (Single In-line Memory Module): 30 contactes, 8 bits.
• DIMM (Dual In-line Memory Module): 64 bits, voltatge de 3,3V.
• SO-DIMM (Small Outline DIMM): Dissenyat per a portàtils. Inicialment 72 contactes (32 bits), posteriorment 144 contactes (64 bits).
• RIMM (Rambus In-line Memory Module): Utilitzat per la memòria Rambus, 184 pins i dues osques, 16 bits.
• SO-RIMM (Small Outline RIMM): Per a portàtils, 160 pins, 2 osques.
• DDR DIMM: 100 pins, una osca. Comú en impressores i controladors.
• DDR SO-DIMM: 200 pins, una osca, per a portàtils.
• DDR2 DIMM: 240 pins, una osca, per a ordinadors de sobretaula.

El Microprocessador (CPU)

El microprocessador, o CPU (Unitat Central de Processament), és el component principal d'un PC. S'encarrega d'executar les instruccions dels programes carregats a la memòria RAM.

És un circuit integrat amb milions de transistors muntats sobre una placa de silici. La seva mida varia segons on vagi col·locat. En els ordinadors antics, anava soldat directament a la placa base; actualment, s'insereix en un sòcol (socket).

Components Clau del Microprocessador

• FPU (Floating Point Unit): Realitza operacions amb coma flotant.
• Memòria Caché (L1, L2, L3): Memòria d'alta velocitat utilitzada per reduir el temps d'accés a les dades de la memòria principal.
• FSB (Front Side Bus): Bus que connecta la CPU amb la placa base.
• BSB (Back Side Bus): Bus que connecta la memòria cau L1 amb la L2.

Velocitat del Microprocessador

Actualment, la velocitat del microprocessador es mesura en GHz. Existeix la velocitat interna (del microprocessador) i la velocitat externa (del microprocessador a la placa base, a través del FSB).

Com que la velocitat interna és diferent de la del FSB, la CPU disposa d'un multiplicador que relaciona ambdues velocitats. Per exemple, un Pentium de 3,6 GHz que utilitza un FSB de 800 MHz té un multiplicador de 3600/800 = 4,5.

Memòria Caché

La memòria caché és extremadament ràpida i de petita mida, dissenyada per reduir els temps d'accés a les dades. Tots els processadors moderns incorporen memòria caché L1 i L2; alguns també inclouen L3.

Alimentació

La placa base subministra l'alimentació al microprocessador, amb voltatges externs i interns.

Arquitectura

L'arquitectura fa referència a l'amplada dels registres de la CPU o dels busos. Actualment, hi ha arquitectures de 32, 64 i 128 bits.

Una arquitectura de 32 bits només suporta fins a 4 GB de memòria RAM. La velocitat i l'eficiència no es veuen directament afectades per l'arquitectura, sinó per la capacitat de gestionar més memòria i dades.

Preguntes Freqüents (FAQ) sobre Informàtica

1. Què és un sistema informàtic?

Un sistema informàtic és un conjunt de dispositius, amb una CPU, que estan física i lògicament connectats entre si a través de canals o mitjançant dispositius o medis de transport.

2. Quines són les etapes de la història dels ordinadors?

• Generació 0: Màquina Analítica.
• Primera Generació: ENIAC (Tubs de buit).
• Segona Generació: Transistors.
• Tercera Generació: Circuits Integrats.
• Quarta Generació: Microprocessador.

3. Quines són les parts de la màquina de Von Neumann?

• Perifèrics d'Entrada/Sortida (E/S).
• Processador (ALU - Unitat Aritmètico-Lògica, UC - Unitat de Control).
• Memòria Principal.

4. Per què està format el processador o CPU?

El processador (CPU) està format per la Unitat Aritmètico-Lògica (ALU), la Unitat de Control (UC) i els registres.

5. Indica la jerarquia de memòries de la CPU.

1. Registres
2. Memòria Cau (L1, L2, L3)
3. Memòria Principal (RAM)
4. Memòria Secundària (Disc dur, SSD, etc.)

6. Què és la memòria cau i quins tipus hi ha?

La memòria cau és un tipus de memòria intermèdia entre el processador i la memòria principal.

Aquest tipus de memòria sol estar formada per circuits integrats SRAM (RAM estàtica), que solen ser més ràpids que els circuits DRAM (RAM dinàmica) emprats en la memòria principal.

Tipus de Memòria Cau:

• Cau de Primer Nivell (L1): Integrada en el nucli del processador, treballa a la mateixa velocitat que aquest. La seva mida varia entre processadors i sol estar dividida en dues parts dedicades: una per a instruccions i una altra per a dades.
• Cau de Segon Nivell (L2): També integrada en el processador, encara que no directament en el nucli. Té els mateixos avantatges que la cau L1, tot i que és més lenta. La cau L2 sol ser més gran que la cau L1. A diferència de la cau L1, aquesta no està dividida i la seva utilització està més encaminada a programes que al sistema.
• Cau de Tercer Nivell (L3): És un tipus de memòria cau més lenta que la L2, molt poc utilitzada en l'actualitat, i que s'incorporava a la placa base (ara sovint integrada al processador).

7. Què és l'Overclocking?

L'overclocking és l'augment de la velocitat de la CPU per sobre de la configuració establerta de fàbrica. S'aconsegueix un rendiment extra de forma gratuïta, però implica un major consum d'energia i una generació de calor més elevada. Pot anul·lar la garantia del component.

8. Què és el Modding?

El modding és una tendència existent centrada en els aspectes estètics del PC, personalitzant la seva aparença.

9. Quins són els principals elements a tenir en compte en l'elecció d'un xassís?

• Estructura: Sòlida, amb espai suficient per als components i que eviti interferències.
• Ventilació: Adequada per a la dissipació de calor.
• Distribució Física i Possibilitat d'Expansió: Espai per a futurs components.
• Estètica: Disseny i aparença.

10. Defineix els principals formats de placa base.

Els principals formats de placa base són:

• Extended-ATX
• Standard-ATX
• Micro-ATX
• Mini-ITX
• Nano-ITX
• Pico-ITX

11. Què passa si s'avaria un ventilador?

Si un ventilador s'avaria, especialment el de la CPU, hi ha un risc elevat que el processador s'escalfi excessivament i es cremi.

12. [Pregunta sense text]