Es la introducción de la arquitectura de la computadora conceptos básicos.

1. Laboratorio de Hardware Introducción Juan Antonio CARBAJAL MAYHUA Facultad de Ingenieria Sistemas y Computación

2. Componentes Básicos de la PC Laboratorio de Hardware

5. ARQUITECTURA DE PROCESADORES Señal Analógica Una señal eléctrica es analógica cuando su representación en el tiempo es la de una función continua, es decir, los cambios no son bruscos y puede adoptar infinitos valores. Ejemplo: La voz, el calor, la presión , etc. Señal Digital Una señal es digital, cuando adopta en el tiempo valores discretos predeterminados y limitados. Su representación en el tiempo, refleja cambios bruscos de magnitud. Las señales digitales han sido creadas por el ser humano. Juan A. CARBAJAL M.

6. CONVERSORES Existen circuitos que permiten convertir señal analógica en señal digital y viceversa. Estos circuitos se llaman conversores : ADC : Conversor Análogo Digital. DAC : Conversor Digital Análogo. Las señales analógicas, en cambio, son creadas por la naturaleza. Los conversores se especifican en función a la cantidad de bit’s que utilizan para realizar la conversión Si usamos una cantidad pequeña de bits la aproximación a la señal no es muy buena. Juan A. CARBAJAL M.

7. Conforme aumentamos la cantidad de bit’s la conversión se aproxima cada vez mas a la señal real. Los conversores pueden ser de 8, 10, 12, 16, 24, 32 bits. LOGICA DIGITAL La lógica digital o binaria, permite representar valores con una secuencia de 1 y 0. Se definen funciones lógicas como : OR, AND, etc. Con estas funciones podemos implementar una serie de funciones mas complejas como la multiplicación, división, etc. Juan A. CARBAJAL M. A B Y 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1

8. Ecuación : Y = A . B FUNCION AND FUNCION OR Ecuación : Y = A + B EL TRANSISTOR : El transistor es un switch digital hecho por la tecnología del estado sólido ( semiconductores ). Permite implementar las funciones lógicas en elementos llamados Chips o IC . Juan A. CARBAJAL M. Símbolo: Tabla Lógica: 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 Y B A Símbolo: Tabla Lógica: 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 Y B A

10. Power sw Conector P8-P9 Placa Base 12V 5V Gnd Floppy Disco Duro CDrom Conector P1 Placa Base 12V 5V Gnd Floppy Disco Duro CDrom Fuente AT Fuente ATX Laboratorio de Hardware Fuentes de Alimentación

11. Fuentes de Alimentación Laboratorio de Hardware 5v 12v GND Control de Sistema Rectificador Oscilador Transformador Reductor Rectificador Filtrado Regulador Ingraso de Energia Eléctrica

12. SISTEMA BASADO EN PROCESADOR Todo sistema basado en Procesador está compuesto de : Procesador : Es un Chip “inteligente”, porque entiende y ejecuta instrucciones (órdenes). Memoria : Sirve para almacenar programas (ROM) y para ejecutarlos (RAM). Interfases : Permite la comunicación entre el Procesador y los periféricos. Periféricos : Permite la interacción con el mundo real. COMPONENTES INTERNOS Registros. Unidad de Interfase al Bus. Unidad de Control. Floating Point Unit (FPU). Memoria Cache primaria (L1) Juan A. CARBAJAL M.

13. FPU (Floating Point Unit). + Las instrucciones son ejecutadas a una alta velocidad. + Las instrucciones están cableadas dentro del procesador. + Es usado en aplicaciones como: CAD/CAM. Multimedia y Gráficos. Modelamiento en 3D. + Los sistemas operativos generalmente no utilizan el coprocesador matemático. COPROCESADOR MATEMATICO BUSES El procesador se comunica con los otros bloques del sistema a través de los siguientes buses : + Bus de direcciones. + Bus de datos + Bus de control Bus de Direcciones : Permite “direccionar” la memoria y los puertos. La cantidad de lineas de dirección que posee un procesador especifica la cantidad de memoria que puede soportar. Bus de Datos : Permite el flujo de los datos entre los diferentes bloques del sistema (procesador, memoria, interfases, etc). Bus de Control : Permite controlar la secuencia de operaciones y el tráfico en los otros buses (acciones de lectura, escritura, etc).

14. SMM System Management Mode (SMM): Es un circuito que esta construido dentro del procesador y opera independientemente de el. Permite controlar el consumo de energía del procesador. El usuario puede especificar que ante una inactividad del procesador, se desconecte algunos de los bloques internos para ahorrar energía. Esto se configura en el Setup. ACPI La especificación 'Advanced Configuration and Power Interface' (ACPI) es una especificación abierta propuesta por Intel, Microsoft y Toshiba. ACPI permite y soporta una fiable gestión de energía a través de mejoras en el hardware en coordinación con el sistema operativo. VOLTAJE DE LOS PROCESADORES La mayoría de procesadores trabajan con dos voltajes : uno externo y otro interno. Esto lo realizan básicamente con la finalidad de reducir el consumo del procesador. El elemento que permite reducir el voltaje se llama Regulador de Voltaje. Este regulador de voltaje inicialmente estaba en la mainboard, pero ahora se encuentra dentro del procesador. Juan A. CARBAJAL M.

16. ZOCALOS Juan A. CARBAJAL M. Pentiun II Xeon Pentium III Xeon ? 330 Slot 2 Pentium II y III 2.8 / 3.3 242 Slot 1 o SC-242 AMD-K6-III ? 321 Super 7 Celeron 400 MHz ? 370 Socket - 8 Pentium Pro 3.1/3.3 387 Socket - 7 Pentium 75 - 200 MHz, Pentium OverDrive, Pentium MMX, Pentium MMX OverDrive, 6x86, K5, K6, 6x86MX 2.5/3.3 321 Socket - 6 Pentium 75 - 133 MHz, Pentium OverDrive 125 - 166, Pentium MMX OverDrive 125 - 166 3.3 320 Socket - 5 Pentium 60 - 66, Pentium OverDrive120/133 5 273 Socket - 4 486DX, 486SX, 486DX2, 486DX4, AMD 5X86, Cyrix 5x86, Pentium OverDrive 63 y 83 5/3.3 237 Socket - 3 486DX, 486SX, 486DX2, 486DX4 OverDrive, Pentium OverDrive 63 y 83 5 238 Socket - 2 486DX, 486SX, 486DX2, 486DX4 OverDrive 5 169 Socket - 1 Procesadores Soportados Voltaje (V) Número de Pines Designación

17. VELOCIDAD Los procesadores de hoy en día trabajan con dos velocidades : Velocidad Interna Es la velocidad con la cual procesa información internamente el procesador. Esta no esta restringida por problemas de retardos de propagación y ruido. Velocidad Externa o de Bus Es la velocidad de clock con la cual trabaja el procesador en forma externa cuando accesa a memoria o interfase. Estas dos velocidades se relacionan por la siguiente formula : V interna = n * V externa Donde n es un valor mayor o igual a 1. Ejemplos: Juan A. CARBAJAL M. 486 DX2-66MHz. Velocidad Externa = 33MHz Velocidad Interna = 66 MHz. Factor de Multiplicación = 2 Pentium de 200MHz Velocidad Externa = 66MHz. Velocidad Interna = 200 MHz Factor de Multiplicación = 3

19. Las Instrucciones se basan en microcódigo. El microcódigo es una colección de pasos para procesar una instrucción. El microcódigo adiciona retardo en la instrucción (reduce la velocidad). Las instrucciones CISC varían en longitud. 8, 16, 32, etc bits de longitud. Reduce eficiencia pero adiciona flexibilidad. NOMENCLATURA INTEL PIPELINE Los siguientes diagramas ilustran la operación interna de los procesadores de tipo Pentium. Por cada clock, una o más instrucciones ingresan al canal, y la instrucción en cada etapa se mueve a la siguiente etapa. A continuación se explica este proceso. Juan A. CARBAJAL M. Double Word Low Consumption with Cache. DLC Pondera la velocidad interna por n DXn o SLCn Single Word Low Consumption with Cache SLC Single Word Low Consumption SL Double Word 32 bits. DX Single Word 16 bits. SX

20. Juan A. CARBAJAL M. El código es llevado del cache de instrucciones a los buffers de búsqueda previa. Búsqueda El procesador encuentra y extrae el código en los buffers de búsqueda previa y lo convierte en formato interno de instrucciones. Decodificación Los valores necesarios para llevar a cabo la operación son transferidos de los registros o del cache de datos Operando Se lleva a cabo la operación. Ejecución Los resultados de la operación se almacenan en registros o en un cache de datos. Reescrituración

21. 80486 80386 Juan A. CARBAJAL M. Unidad de Segmento Unidad de Página Unidad de Ejecución Unidad de Decodifica- ción de Ins- trucciones Unidad de Pre- Búsqueda Unidad de Bus Coproce- sador Matemático Controlador de Cache Memoria Cache2 4KBytes Unidad de Segmento Unidad de Página Unidad de Ejecución Unidad deDecodifica- ción de Ins- trucciones Unidad de Pre- Búsqueda Unidad de Bus

22. 80286 8088 8085 Juan A. CARBAJAL M. AU Unidad de Direc-cionamiento BU Unidad de Bus EU Unidad de Ejecución IU Unidad de Instrucción BIU EU MICROPROCESADORES DE 8 BITS

23. SUPERESCALAR El concepto de superescalar se refiere a la capacidad del procesador de ejecutar más de una instrucción por ciclo de reloj. El procesador Pentium puede ejecutar solo ciertas combinaciones de instrucciones en forma simultánea. Algunas instrucciones pueden ser ejecutadas solo una a la vez, lo cual significa que el desempeño real del Pentium no es tan alto como lo sugiere el modelo idealizado de doble ejecución. El M1 de Cyrix está sujeto a menos restricciones de ejecución por ende es más rápido. Juan A. CARBAJAL M.