Microcontrolador

Es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria está compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea específica. Un microcontrolador incluye en su interior las tres unidades funcionales principales de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y periféricos de entrada y salida; al ser fabricados, la EEPROM del microcontrolador no posee datos para que pueda controlar algún proceso es necesario generar o crear y luego grabar en la EEPROM del microcontrolador algún programa el cual puede ser escrito en lenguaje ensamblador u otro lenguaje para microcontroladores; sin embargo, para que el programa pueda ser grabado en la EEPROM del microcontrolador, debe ser codificado en sistema numérico hexadecimal que es finalmente el sistema que hace trabajar al microcontrolador cuando éste es alimentado con el voltaje adecuado y asociado a dispositivos analógicos y discretos para su funcionamiento.

Conjunto de instrucciones

Existen dos tipos básicos de repertorios de instrucciones que determinan la arquitectura del procesador:

CISC, del inglés Complex Instruction Set Computer, Computadora de Conjunto de Instrucciones Comphejo. Los microprocesadores CISC tienen un conjunto de instrucciones que se caracteriza por ser muy amplio y que permiten realizar operaciones complejas entre operandos situa`os en la memoria o en los registros internos, este tipo de repertorio dificulta el paralelismo entre instrucciones, por lo que en la actualidad, la mayoría de los sistemas CISC de alto rendimiento, convierten las instrucciones complejas en varias instrucciones simples del tipo RISC, llamadas generalmente microinstrucciones.

Dentro de los microcontroladores CISC podemos encontrar a la popular familia INTEL -51 y la Z80, aunque actualmente existen versiones CISC-RISC de estos microcontroladores, que pretenden aprovechar las ventajas de los procasadores RISC a la vez que se mantiene la compatibilidad hacia atrás con las instrucciones de tipo CISC.

RISC, del inglés Reduced Instruction Set Computer, Computadora con Conjunto de Instrucciones Reducido. Se centra en la obtención de procesadores con las siguientes características fundamentales:

• Instrucciones de tamaño fijo.
• Pocas instrucciones.
• Sólo las instrucciones de carga y almacenamiento acceden a la memoria de datos.
• Número relativamente elevado de registros de propósito general.

Posibilitan el paralelismo en la ejecución, y reducen los accesos a memoria, es por eso que los procesadores más modernos, tradicionalmente basados en arquitecturas CISC implementan mecanismos de traducción de instrucciones CISC a RISC, para aprovechar las ventajas de este tipo de procesadores. Los procesadores de los microcontroladores PIC son de tipo RISC.

Caracteristicas

Son diseñados para reducir el costo económico y el consumo de energía de un sistema en particular. Por eso el tamaño de la unidad central de procesamiento, la cantidad de memoria y los periféricos incluidos dependerán de la aplicación

Los microcontroladores representan la inmensa mayoría de los chips de computadoras vendidos, sobre un 50% son controladores "simples" y el restante corresponde a DSPs más especializados.

Un microcontrolador difiere de una unidad central de procesamiento normal, debido a que es más fácil convertirla en una computadora en funcionamiento, con un mínimo de circuitos integrados externos de apoyo. La idea es que el circuito integrado se coloque en el dispositivo, enganchado a la fuente de energía y de información que necesite y eso es todo.

Chipset y Su Evolución

Es el conjunto de circuitos integrados diseñados con base a la arquitectura de un procesador, permitiendo que ese tipo de procesadores funcionen en una placa base. Sirven de puente de comunicación con el resto de componentes de la placa, como son la memoria, las tarjetas de expansión, los puertos USB, ratón, teclado, etc.

El Chipset es el que hace posible que la placa base funcione como eje del sistema, dando soporte a varios componentes e interconectándolos de forma que se comuniquen entre ellos haciendo uso de diversos buses; es uno de los pocos elementos que tiene conexión directa con el procesador, gestiona la mayor parte de la información que entra y sale por el bus principal del procesador, del sistema de vídeo y muchas veces de la memoria RAM.

En el caso de los computadores PC, el chipset debe tener interfaces estándar para los demás dispositivoslo cual permite escoger entre varios dispositivos estándar, por ejemplo en el caso de los buses de expansión, algunas tarjetas madre pueden tener bus PCI-Express y soportar diversos tipos de tarjetas con de distintos anchos de bus (1x, 8x, 16x), y en el caso de equipos portátiles o de marca, el chipset puede ser diseñado a la medida y aunque no soporte gran variedad de tecnologías, presentará alguna interfaz de dispositivo.

 Evolución

Intel 965: Las plataformas de PC de escritorio equipadas con el chipset Intel® P965 Express, en combinación con el procesador Intel® Core!2 Duo o Intel® Pentium® D, presentan un desempeño increíble e innovadoras capacidades para los usuarios en hogares digitales.

Intel 975: La novedad más interesante de este nuevo chipset, será el soporte conjunto para las tecnologías Multi-GPU: nVidia SLI y ATI CrossFire; las placas base que equipen este chipset, dispondrán de dos zócalos PCI Express de 8 líneas (8x), o uno de 16 líneas de comunicación si sólo hay sólo una tarjeta gráfica conectada.

Intel 965G: Proporciona a los usuarios un avanzado rendimiento multimedia, mayores capacidades en juegos y un conjunto de fáciles herramientas de tuning, para garantizar los más altos niveles de rendimiento en gráficos. La GA-965G-DS3 también incorpora la tecnología de video Intel Clear, para extraordinarios gráficos 3D, reproducción de videos y también soporta video de alta definición 1080p, para una completa experiencia digital.

AMD 990FX - Es compatible con dos PCI-E 2.0 x16 (configurable hasta cuatro PCI Express 2.0 x8), seis ranuras PCIe 2.0 x1, un PCIe 2.0 x4 ranura, que se combina con SB950 controlador I / O;
 

AMD 990X - Apoya una PCIe 2.0 x16 (configurable como dos PCIe 2.0 x8), seis ranuras PCIe 2.0 x1;
 

AMD 970 - Compatible con una ranura PCIe 2.0 x16, que se combina con SB950 y SB920 de E / S de los controladores;

SiS 755FX: Es una evolución del SiS 755 para socket 754, sólo funciona en AGP, pero en la mayoría de análisis quedan muy contentos con él.

SiS 756: Es la primera incursión de SiS en el campo de socket 939 con PCI Express, según los primeros previews rinde bastante bien.

VIA K8T800 Pro: Es una evolución del K8T800 que fue muy popular con el Athlon64 754, en la actualidad es un chipset poco habitual pero todavía se fabrican algunas placas con él.

VIA K8T890. Ha sido la evolución natural del K8t800 Pro añadiéndole soporte PCI-Express.

Buses

El bus es un sistema digital que transfiere datos entre los componentes de una computadora o entre computadoras, está formado por cables o pistas en un circuito impreso, dispositivos como resistores y condensadores además de circuitos integrados.

Su funcion es la de permitir la conexión lógica entre distintos subsistemas de un sistema digital, enviando datos entre dispositivos de distintos órdenes: desde dentro de los mismos circuitos integrados, hasta equipos digitales completos que forman parte de supercomputadoras.

La mayoría de los buses están basados en conductores metálicos por los cuales se trasmiten señales eléctricas que son enviadas y recibidas con la ayuda de integrados que poseen una interfaz del bus dado y se encargan de manejar las señales y entregarlas como datos útiles. Las señales digitales que se trasmiten son de datos, de direcciones o señales de control.

Los buses definen su capacidad de acuerdo a la frecuencia máxima de envío y al ancho de los datos. Por lo general estos valores son inversamente proporcionales: si se tiene una alta frecuencia, el ancho de datos debe ser pequeño.

Evolución:

Primera Generación

Los primeros computadores tenían 2 sistemas de buses, uno para la memoria y otro para los demás dispositivos, la CPU tenía que acceder a dos sistemas con instrucciones para cada uno, protocolos y sincronizaciones diferentes.

Los primeros microcomputadores se basaban en la conexión de varias tarjetas de circuito impreso a un bus Backplane pasivo que servía de eje al sistema, en ese bus se conectaba la tarjeta de PU que realiza las funciones de arbitro de las comunicaciones con las demás tarjetas de dispositivo conectadas; las tarjetas incluían la memoria, controladoras de diskette y disco, adaptadores de vídeo. La CPU escribía o leía los datos apuntando a la dirección que tuviera el dispositivo buscado en el espacio único de direcciones haciendo que la información fluyera a través del bus principal.

Entre las implementaciones más conocidas, están los buses Bus S-100 y el Bus ISA usados en varios microcomputadores de los años 70 y 80. En ambos, el bus era simplemente una extensión del bus del procesador de manera que funcionaba a la misma frecuencia. Por ejemplo en los sistemas con procesador Intel 80286 el bus ISA tenía 6 u 8 megahercios de frecuencia dependiendo del procesador.

Segunda Generación

Desde que los procesadores empezaron a funcionar con frecuencias más altas, se hizo necesario jerarquizar los buses de acuerdo a su frecuencia: se creó el concepto de bus de sistema (conexión entre el procesador y la RAM) y de buses de expansión, haciendo necesario el uso de un chipset.

El bus ISA utilizado como backplane en el PC IBM original pasó de ser un bus de sistema a uno de expansión, dejando su arbitraje a un integrado del chipset e implementando un bus a una frecuencia más alta para conectar la memoria con el procesador.

En cambio, el bus Nubus era independiente desde su creación, tenía un controlador propio y presentaba una interfaz estándar al resto del sistema, permitiendo su inclusión en diferentes arquitecturas, fue usado en diversos equipos, incluyendo algunos de Apple y se caracterizaba por tener un ancho de 32 bits y algunas capacidades Plug and Play (autoconfiguración), que lo hacían muy versátil y adelantado a su tiempo. Entre otros ejemplos de estos buses autónomos, están el AGP y el bus PCI.

Tercera Generación

Se caracterizan por tener conexiones punto a punto, a diferencia de los buses arriba nombrados en los que se comparten señales de reloj, esto se logra reduciendo fuertemente el número de conexiones que presenta cada dispositivo usando interfaces seriales ntonces cada dispositivo puede negociar las características de enlace al inicio de la conexión y en algunos casos de manera dinámica, al igual que sucede en las redes de comunicaciones. Entre los ejemplos más notables, están los buses PCI-Express, el Infiniband y el HyperTransport.

 

       Tipos De Bus

Bus Paralelo

Es un bus en el cual los datos son enviados por bytes al mismo tiempo, con la ayuda de varias líneas que tienen funciones fijas, la cantidad de datos enviada es bastante grande con una frecuencia moderada y es igual al ancho de los datos por la frecuencia de funcionamiento. En los computadores ha sido usado de manera intensiva, desde el bus del procesador, los buses de discos duros, tarjetas de expansión y de vídeo, hasta las impresoras, este bus tiene conexiones físicas complejas, pero la lógica es sencilla, que lo hace útil en sistemas con poco poder de cómputo.

Bus Serie

En este los datos son enviados, bit a bit y se reconstruyen por medio de registros o rutinas de software, está formado por pocos conductores y su ancho de banda depende de la frecuencia. 

Es usado desde hace menos de 10 años en buses para discos duros, unidades de estado sólido, tarjetas de expansión y para el bus del procesador.

Práctica

●      Identificar en una Motherboard la memoria ROM, RAM

●      Identificar mediante BIOS la Memoria base y la memoria Extendida

Para poder identificar la memoria base y la memoria extendida por medio del BIOS, es necesario acceder a el, la forma de acceder diferencia en cada computadora, en este caso en la pantalla principal del BIOS aparecen ambas memorias. 

●      Identificar mediante sistema Operativo: Memoria Virtual y RAM.

MEMORIA VIRTUAL

Para identificar la memoria virtual mediante el sistema operativo, hay que seguir los siguientes pasos:

    
    a)   Inicio
    b)  Equipo (click derecho)
    c)   Propiedades
    d)  Configuración avanzada del sistema
    e)   Rendimiento (configuración)
    f)   Opciones avanzadas

En opciones avanzadas aparecerá la memoria virtual con la que cuenta el equipo.

MEMORIA RAM

Para identificar la memoria RAM mediante el sistema operativo, hay que seguir los siguientes pasos:

    
    a)   Inicio
    b)  Equipo (click derecho)
    c)   Propiedades

En propiedades encontramos la memoria RAM y de que capacidad es.

●      Investigar como expandir o administrar la memoria de una computadora mediante Software

  

La memoria de una computadora se puede expandir mediante la memoria virtual, para lograr esto es necesario seguir ciertos pasos:

    
    a)   Inicio
    b)  Equipo (click derecho)
    c)   Propiedades
    d)  Configuración avanzada del sistema
    e)   Rendimiento (configuración)
    f)   Opciones avanzadas
    g)   Cambiar

En la opción de cambiar se selecciona la opción de tamaño personalizado, para poder darle un tamaño personalizado a la memoria hay que saber primero de que capacidad es la memoria RAM y ya con esta capacidad multiplicarla por 1.5, asi obtendremos el valor adecuado para expandir dicha memoria.

Ejemplo: RAM 2GB= 2048mb 2048*1.5= 3072

Este es el resultado al cual se puede expandir la memoria, esta se genera en el disco duro y se utiliza como si fuese RAM.

Memoria RAM y Sus Tipos

RAM

(Random Access memory) A diferencia de la memoria rom en esta si se pueden modificar los datos, es  una memoria de acceso aleatorio, sin ella la pc no puede arrancar, almacena las instrucciones que debe ejecutar, esta memoria es como un pizarrón en el cual se copian textos, datos y se copian los trabajos que estamos haciendo.

Caracteristicas de las memorias:

Capacidad de almacenamiento: esta es medida en megabytes

Velocidad: esta se mide en mhz anteriormente era medida en nanos.

Capacidad de manejo de datos: su ancho es medido en bits, las memorias simm cuentan con 32 bits y las dimm con 64 bits.

DRAM

(Dynamic Random Acces Memory) Se usa principalmente en los módulos de memoria RAM y en otros dispositivos como memoria principal del sistema para mantener almacenado un dato, se requiere revisar el mismo y recargarlo, cada cierto período, en un ciclo refresco, esto se tiene que realizar por que si no se olvida de todo, requiere un procesador que ordene el envió de cargas eléctricas, a este tipo de memorias se lo conoce como memoria estáticas.

FPM DRAM

Esta memoria pide permiso una sola vez y tiene la capacidad de llevarse varios datos consecutivos, se empezó a utilizar en los noventas estos modulos se les denominaron SIMM FPM DRAM y pueden tener 30 o 72 pines eran utilizadas en las Pentium I, en la actualidad estas memorias ya no se usan.

EDO DRAM

Aparecieron en el 95 y se encontraban en las Pentium I MMX, tenia la capacidad de localizar los datos mientras que se encontraba transfiriendo otros datos, las memorias anteriores a esta mientras transferían un dato se bloqueaban, estas memorias eran de 72 pines

SDRAM

Apareció en el año 97 y mejoro su velocidad ya que su ritmo de trabajo era igual al de un bus (FSB) era capaz de trabajar a la misma velocidad de la mother board a la cual se conectaba, estos modulos eran de 168 pines y eran conocidos como DIMM SDRAM PC 66 y 100, 133.

DDR SDRAM

Podía realizar dos transferencia en una pulsación o tic-tac de reloj, esta memoria pude alcanzar velocidades de 200 a 266Mhz,puede trabajar en sincronía con el bus de la mother board,  si este acelera la memoria también.

Se conoce como DIMM DDR SDRAM PC 1600 Y PC 2100.

RDRAM

Son utilizadas a partir del procesador Pentium IV en adelante, puede alcanzar velocidades de 800 Mhz, sus módulos se denominan Rimm y son de 141 pines  con un ancho de 16 bits, estas memorias eran muy costosas y su fabricación era muy compleja, debido a lo costosas que eran fuera retiradas del mercado.

Memoria Virtual

También llamada swapeo. Windows crea esta memoria virtual y ocupa espacio del disco para hacerlo. si llegase a superar esta memoria virtual la capacidad del disco se cuelga la máquina, para lo cual lo único que nos resta es resetearla. Si abrimos muchos programas nos vamos a dar cuenta que cuando llegamos a utilizar memoria virtual la máquina comienza a funcionar más lenta o a la velocidad que tiene nuestro disco disminuye

Por lo tanto para evitar esto lo mejor es colocar más memoria RAM de acuerdo a lo que diga el manual de la motherboard.

Memoria Caché 

También llamada SRAM. Tenemos caché en el procesador, en los discos y en la motherboard y nos guarda direcciones de memoria. Si ejecutamos un programa en principio, lo cerramos y luego los volvemos a ejecutar, la memoria caché nos guarda la ubicación (dirección) en el disco cuando lo ejecuté, y lo que hicimos con el programa. Es mucho más rápida cuando ya usamos un programa.
 

Existen 3 tipos de memoria caché: 

Caché L1

Esta dividido en dos bloques uno contiene las instrucciones y otro los datos y cuando se habla de su capacidad de almacenamiento se dice que es de 2x16 Kb .

Se encuentra dentro del interior del procesador y funciona a la misma velocidad que el micro con capacidades que van desde 2x8 hasta 2x64Kb.

Caché L2

Estaban ubicadas en el mother luego se construyeron en el procesador, pero no dentro del dado del procesador por lo que es mas lento que el caché L1, mientras que el externo lo encontramos en la mother.
Este tipo de caché es interno y externo, las computadoras que tienen las tres tecnologías de caché van a ser mas rápidas.

Caché L3

Algunos micro soportan un nivel de caché mas que el L3 que esta localizado en la motherboard.

Memoria ROM y Sus Tipos

ROM

(Read Only Memory) Es una memoria de solo lectura, funciona como medio de almacenamiento, la información en ella no se puede modificar, únicamente se permite la lectura como su nombre lo dice , esta memoria contiene el firmware.

PROM

(Programmable Read-Only Memory) Es una memoria digital donde el valor de cada bit depende del estado de un fusible (o antifusible) el cual puede ser quemado una sola vez. Por esto la memoria puede ser programada una sola vez a través de un dispositivo especial, un programador PROM. Estas memorias son utilizadas para grabar datos permanentes en cantidades menores a las ROMs, o cuando los datos deben cambiar en muchos o todos los casos.

EPROM

(Erasable Programmable Read-Only Memory) Retiene los datos cuando la fuente de energía se apaga, en otras palabras es no volátil. Está formada por celdas de FAMOS (Floating Gate Avalanche-Injection Metal-Oxide Semiconductor) o transistores de puerta flotante. Se programan mediante un dispositivo electrónico que proporciona voltajes superiores a los normalmente utilizados en los circuitos electrónicos. Una vez programada, una EPROM se puede borrar solamente mediante exposición a una fuerte luz ultravioleta. Esto es debido a que los fotones de la luz excitan a los electrones de las celdas provocando que se descarguen. Las EPROMs se reconocen fácilmente por una ventana transparente en la parte alta del encapsulado, a través de la cual se puede ver el chip de silicio y que admite la luz ultravioleta durante el borrado.

  

EEPROM

(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) Es un tipo de memoria ROM que puede ser programado, borrado y reprogramado eléctricamente, a diferencia de la EPROM que ha de borrarse mediante rayos ultravioletas. Aunque una EEPROM puede ser leída un número ilimitado de veces, sólo puede ser borrada y reprogramada entre 100.000 y 1.000.000 de veces.

 

 

Bios

Sistema basico de entrada y salida que reconoce todos los dispositivos para cargar el sistema operativo, contiene informacion del hardware.