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TEMAS SELECTOS DE CÓMPUTO

VILLANUEVA ARREGUÍN AZAEL

“Porque de tal manera amó Dios al mundo, que ha dado a su Hijo unigénito, para que todo aquel que en él cree, no se pierda, mas tenga vida eterna” San Juan 3:16

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INDICE

I.- Introducción ............................................................................................................................2 II.- Historia de la computación......................................................................................................3 Primera generación .................................................................................................................4 Segunda generación ................................................................................................................4 Tercera generación .................................................................................................................5 Cuarta generación ...................................................................................................................6 Quinta generación ...................................................................................................................7 III.- Tipos de computadoras ..........................................................................................................7 Mecánicas ...............................................................................................................................7 Electrónicas ............................................................................................................................7 Analógica ...................................................................................................................7 Digital ........................................................................................................................7 Por su tamaño .........................................................................................................................8 Macrocomputador ......................................................................................................8 Minicomputador ........................................................................................................8 Estacion de trabajo .....................................................................................................8 Computadora personal ...............................................................................................8 IV.- Componentes de una computadora .......................................................................................9 Software ................................................................................................................................9 Hardware ...............................................................................................................................9 Entrada .......................................................................................................................9 Procesamiento ..........................................................................................................10 Salida .......................................................................................................................12 V.- Tipos de memoria ................................................................................................................14 Memoria RAM ....................................................................................................................14 Memoria ROM ....................................................................................................................15 Memoria Cache ....................................................................................................................16 VI.- Buses ...................................................................................................................................18 Tipos de buses .....................................................................................................................18 Estructura de los buses ........................................................................................................19 El bus XT y El Bus ISA .......................................................................................................20 Bus Micro Channel (Mca) ...................................................................................................20 Eisa (Extended Isa) ..............................................................................................................20 Vesa Local Bus ....................................................................................................................21 PCI .......................................................................................................................................21 SCSI (Small Computer System Interface) ...........................................................................21 USB......................................................................................................................................22 Bus AGP ..............................................................................................................................22

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VII.- Procesadores ......................................................................................................................22 Historia Del Procesador .......................................................................................................23 Procesadores Intel ................................................................................................................24 El 80286 ...................................................................................................................24 El 80386 ...................................................................................................................24 El 80486 ...................................................................................................................25 El Pentium ...............................................................................................................26 Pentium Pro .............................................................................................................27 El Pentium Mmx ......................................................................................................28 Pentium II ................................................................................................................28 Celeron ....................................................................................................................29 Xeon ........................................................................................................................29 Pentium III ..............................................................................................................30 Procesadores AMD ..............................................................................................................31 K5 ............................................................................................................................31 K6 ............................................................................................................................31 K6-2 .........................................................................................................................32 K6-III .......................................................................................................................32 Athon .......................................................................................................................32 VIII.- Bibliografía .......................................................................................................................34

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I.- INTRODUCCIÓN

Hoy en día muchos descubrimientos e inventos han revolucionado el mundo y un ejemplo muy claro es la computadora. Y es por eso que este es el amanecer de una nueva era. Así como el trabajo físico y mecánic o que requería la revolución industrial ha perdido importancia al tiempo que la ha ganado el trabajo mental necesario para mantener la nueva revolución de la computación. Así como los engranes, maquinas de gasolina y motores eléctricos aumentan la fuerza física de las personas, las computadoras actuales proporcionan la información requerida para aumentar el poder intelectual. El siguiente trabajo trata de dar una breve explicación sobre como ha ido evolucionando la computadora a través de los tiempos, las generaciones de la computadora, los componentes que emplea, como por ejemplo los procesadores, aquí se tratara de dar información al lector de la historia de algunos de lo procesadores importantes. También se trataran los temas de los tipos de memoria que tiene una computadora, los tipos de buses, y de algunos otros componentes de gran importancia para el funcionamiento de una computadora. Algo muy importante es que la tecnología de la computación se duplica actualmente cada dos años, pero en los años por venir, al emplearse sistemas de información cada vez más poderosos, es probable que cierta tecnología se duplique cada dos años.

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La computadora es una máquina capaz de efectuar una secuencia de operaciones mediante un programa, de tal manera, que se realice un procesamiento sobre un conjunto de datos de entrada, obteniéndose otro conjunto de datos de salida. II.- HISTORIA DE LA COMPUTACIÓN Uno de los primeros dispositivos mecánicos para contar fue el ábaco, cuya historia se remonta a las antiguas civilizaciones griega y romana. Este dispositivo es muy sencillo, consta de cuentas ensartadas en varillas que a su vez están montadas en un marco rectangular. Al desplazar las cuentas sobre varillas, sus posiciones representan valores almacenados, y es mediante dichas posiciones que este representa y almacena datos. A este dispositivo no se le puede llamar computadora por carecer del elemento fundamental llamado programa. Otro de los inventos mecánicos fue la Pascalina inventada por Blaise Pascal (1623 - 1662) de Francia y la de Gottfried Wilhelm von Leibniz (1646 - 1716) de Alemania. Con estas máquinas, los datos se representaban mediante las posiciones de los engranajes, y los datos se introducían manualmente estableciendo dichas posiciones finales de las ruedas, de manera similar a como leemos los números en el cuentakilómetros de un automóvil. La primera computadora fue la máquina analítica creada por Charles Babbage, profesor matemático de la Universidad de Cambridge en el siglo XIX. La idea que tuvo Charles Babbage sobre un computador nació debido a que la elaboración de las tablas matemáticas era un proceso tedioso y propenso a errores. En 1823 el gobierno Británico lo apoyo para crear el proyecto de una máquina de diferencias, un dispositivo mecánico para efectuar sumas repetidas. Mientras tanto Charles Jacquard (francés), fabricante de tejidos, había creado un telar que podía reproducir automáticamente patrones de tejidos leyendo la información codificada en patrones de agujeros perforados en tarjetas de papel rígido. Al enterarse de este método Babbage abandonó la máquina de diferencias y se dedico al proyecto de la máquina analítica que se pudiera programar con tarjetas perforadas para efectuar cualquier cálculo con una precisión de 20 dígitos. La tecnología de la época no bastaba para hacer realidad sus ideas. El mundo no estaba listo, y no lo estaría por cien años más. En 1944 se construyó en la Universidad de Harvard, la Mark I, diseñada por un equipo encabezado por Howard H. Aiken. Esta máquina no está considerada como computadora electrónica debido a que no era de propósito general y su funcionamiento estaba basado en dispositivos electromecánicos llamados relevadores. En 1947 se construyó en la Universidad de Pennsylvania la ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator) que fue la primera computadora electrónica, el equipo de diseño lo encabezaron los ingenieros John Mauchly y John Eckert. Esta máquina ocupaba todo un sótano de la Universidad, tenía más de 18 000 tubos de vacío, consumía 200 KW de energía eléctrica y requería todo un sistema de aire acondicionado, pero tenía la capacidad de realizar cinco mil operaciones aritméticas en un segundo. El proyecto, auspiciado por el departamento de Defensa de los Estados Unidos, culminó dos años después, cuando se integró a ese equipo el ingeniero y matemático húngaro John von Neumann (1903 - 1957). Las ideas de von Neumann resultaron tan fundamentales para su desarrollo posterior, que es considerado el padre de las computadoras. La idea fundamental de von Neumann fue: permitir que en la memoria coexistan datos con instrucciones, para que entonces la computadora pueda ser programada en un lenguaje, y no por medio de alambres que eléctricamente interconectaban varias secciones de control, como en la ENIAC. La EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) fue diseñada por este nuevo equipo. Tenía aproximadamente cuatro mil bulbos y usaba un tipo de memoria basado en tubos llenos de mercurio por donde circulaban señales eléctricas sujetas a retardos.

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Todo este desarrollo de las computadoras suele divisarse por generaciones y el criterio que se determinó para determinar el cambio de generación no está muy bien definido, pero resulta aparente que deben cumplirse al menos los siguientes requisitos: • •

La forma en que están construidas. Forma en que el ser humano se comunica con ellas.

Primera Generación En esta generación había un gran desconocimiento de las capacidades de las computadoras, puesto que se realizó un estudio en esta época que determinó que con veinte computadoras se saturaría el mercado de los Estados Unidos en el campo de procesamiento de datos. Esta generación abarco la década de los cincuenta. Y se conoce como la primera generación. Estas máquinas tenían las siguientes características: • • •

Estas máquinas estaban construidas por medio de tubos de vacío. Eran programadas en lenguaje de máquina. En esta generación las máquinas son grandes y costosas (de un costo aproximado de ciento de miles de dólares).

En 1951 aparece la UNIVAC (NIVersAl Computer), fue la primera computadora comercial, que disponía de mil palabras de memoria central y podían leer cintas magnéticas, se utilizó para procesar el censo de 1950 en los Estados Unidos. En las dos primeras generaciones, las unidades de entrada utilizaban tarjetas perforadas, retomadas por Herman Hollerith (1860 - 1929), quien además fundó una compañía que con el paso del tiempo se conocería como IBM (International Bussines Machines). Después se desarrolló por IBM la IBM 701 de la cual se entregaron 18 unidades entre 1953 y 1957. Posteriormente, la compañía Remington Rand fabricó el modelo 1103, que competía con la 701 en el campo científico, por lo que la IBM desarrollo la 702, la cual presentó problemas en memoria, debido a esto no duró en el mercado. La computadora más exitosa de la primera generación fue la IBM 650, de la cual se produjeron varios cientos. Esta computadora que usaba un esquema de memoria secundaria llamado tambor magnético, que es el antecesor de los discos actuales. Otros modelos de computadora que se pueden situar en los inicios de la segunda generación son: la UNIVAC 80 y 90, las IBM 704 y 709, Burroughs 220 y UNIVAC 1105. Segunda Generación Cerca de la década de 1960, las computadoras seguían evolucionando, se reducía su tamaño y crecía su capacidad de procesamiento. También en esta época se empezó a definir la forma de comunicarse con las computadoras, que recibía el nombre de programación de sistemas. Las características de la segunda generación son las siguientes: • • •

Están construidas con circuitos de transistores. Se programan en nuevos lenguajes llamados lenguajes de alto nivel. En esta generación las computadoras se reducen de tamaño y son de menor costo.

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Aparecen muchas compañías y las computadoras eran bastante avanzadas para su época como la serie 5000 de Burroughs y la ATLAS de la Universidad de Manchester. Algunas de estas computadoras se programaban con cintas perforadas y otras más por medio de cableado en un tablero. Los programas eran hechos a la medida por un equipo de expertos: analistas, diseñadores, programadores y operadores que se manejaban como una orquesta para resolver los problemas y cálculos solicitados por la administración. El usuario final de la información no tenía contacto directo con las computadoras. Esta situación en un principio se produjo en las primeras computadoras personales, pues se requería saberlas "programar" (alimentarle instrucciones) para obtener resultados; Por lo tanto su uso estaba limitado a aquellos audaces pioneros que gustaran de pasar un buen número de horas escribiendo instrucciones, "corriendo" el programa resultante y verificando y corrigiendo los errores o bugs que aparecieran. Además, para no perder el "programa" resultante había que "guardarlo" (almacenarlo) en una grabadora de casette, pues en esa época no había discos flexibles y mucho menos discos duros para las PC; este procedimiento podía tomar de 10 a 45 minutos, según el programa. El panorama se modificó totalmente con la aparición de las computadoras personales con mejores circuitos, más memoria, unidades de disco flexible y sobre todo con la aparición de programas de aplicación general en donde el usuario compra el programa y se pone a trabajar. Aparecen los programas procesadores de palabras como el célebre Word Star, la impresionante hoja de cálculo (spreadsheet) Visicalc y otros más que de la noche a la mañana cambian la imagen de la PC. El software empieza a tratar de alcanzar el paso del hardware. Pero aquí aparece un nuevo elemento: el usuario. El usuario de las computadoras va cambiando y evolucionando con el tiempo. De estar totalmente desconectado a ellas en las máquinas grandes pasa la PC a ser pieza clave en el diseño tanto del hardware como del software. Aparece el concepto de human interfase que es la relación entre el usuario y su computadora. Se habla entonces de hardware ergonómico (adaptado a las dimensiones humanas para reducir el cansancio), diseños de pantallas antirreflejos y teclados que descansen la muñeca. Con respecto al software se inic ia una verdadera carrera para encontrar la manera en que el usuario pase menos tiempo capacitándose y entrenándose y más tiempo produciendo. Se ponen al alcance programas con menús (listas de opciones) que orientan en todo momento al usuario (con el consig uiente aburrimiento de los usuarios expertos); otros programas ofrecen toda una artillería de teclas de control y teclas de funciones (atajos) para efectuar toda suerte de efectos en el trabajo (con la consiguiente desorientación de los usuarios novatos). Se ofrecen un sinnúmero de cursos prometiendo que en pocas semanas hacen de cualquier persona un experto en los programas comerciales. Pero el problema "constante" es que ninguna solución para el uso de los programas es "constante". Cada nuevo programa requiere aprender nuevos controles, nuevos trucos, nuevos menús. Se empieza a sentir que la relación usuario-PC no está acorde con los desarrollos del equipo y de la potencia de los programas. Hace falta una relación amistosa entre el usuario y la PC. Las computadoras de esta generación fueron: la Philco 212 (esta compañía se retiró del mercado en 1964) y la UNIVAC M460, la Control Data Corporation modelo 1604, seguida por la serie 3000, la IBM mejoró la 709 y sacó al mercado la 7090, la National Cash Register empezó a producir máquinas para proceso de datos de tipo comercial, introdujo el modelo NCR 315. La Radio Corporation of America introdujo el modelo 501, que manejaba el lenguaje COBOL, para procesos administrativos y comerciales. Después salió al mercado la RCA 601. Tercera Generación Con los progresos de la electrónica y los avances de comunicación con las computadoras en la década de los 1960, surge la tercera generación de las computadoras. Se inaugura con la IBM 360 en abril de 1963. Las características de esta generación fueron las siguientes: • •

Su fabricación electrónica esta basada en circuitos integrados. Su manejo es por medio de los lenguajes de control de los sistemas operativos.

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La IBM produce la serie 360 con los modelos 20, 22, 30, 40, 50, 65, 67, 75, 85, 90, 195 que utilizaban técnicas especiales del procesador, unidades de cinta de nueve canales, paquetes de discos magnéticos y otras características que ahora son estándares (no todos los modelos usaban estas técnicas, sino que estaba dividido por aplicaciones). El sistema operativo de la serie 360, se llamó OS que contaba con varias configuraciones, incluía un conjunto de técnicas de manejo de memoria y del procesador que pronto se convirtieron en estándares. En 1964 CDC introdujo la serie 6000 con la computadora 6600 que se consideró durante algunos años como la más rápida. En la década de 1970, la IBM produce la serie 370 (modelos 115, 125, 135, 145, 158, 168). UNIVAC compite son los modelos 1108 y 1110, máquinas en gran escala; mientras que CDC produce su serie 7000 con el modelo 7600. Estas computadoras se caracterizan por ser muy potentes y veloces. A finales de esta década la IBM de su serie 370 produce los modelos 3031, 3033, 4341. Burroughs con su serie 6000 produce los modelos 6500 y 6700 de avanzado diseño, que se reemplazaron por su serie 7000. Honey - Well participa con su computadora DPS con varios modelos. A mediados de la década de 1970, aparecen en el mercado las computadoras de tamaño mediano, o minicomputadoras que no son tan costosas como las grandes (llamadas también como mainframes que significa también, gran sistema), pero disponen de gran capacidad de procesamiento. Algunas minicomputadoras fueron las siguientes: la PDP - 8 y la PDP - 11 de Digital Equipment Corporation, la VAX (Virtual Address eXtended) de la misma compañía, los modelos NOVA y ECLIPSE de Data General, la serie 3000 y 9000 de Hewlett - Packard con varios modelos el 36 y el 34, la Wang y Honey - Well -Bull, Siemens de origen alemán, la ICL fabricada en Inglaterra. En la Unión Soviética se utilizó la US (Sistema Unificado, Ryad) que ha pasado por varias generaciones. Cuarta Generación Aquí aparecen los microprocesadores que es un gran adelanto de la microelectrónica, son circuitos integrados de alta densidad y con una velocidad impresionante. Las microcomputadoras con base en estos circuitos son extremadamente pequeñas y baratas, por lo que su uso se extiende al mercado industrial. Aquí nacen las computadoras personales que han adquirido proporciones enormes y que han influido en la sociedad en general sobre la llamada "revolución informática". En 1976 Steve Wozniak y Steve Jobs inventan la primera microcomputadora de uso masivo y más tarde forman la compañía conocida como la Apple que fue la segunda compañía más grande del mundo, antecedida tan solo por IBM; y esta por su parte es aún de las cinco compañías más grandes del mundo. En 1981 se vendieron 800 00 computadoras personales, al siguiente subió a 1 400 000. Entre 1984 y 1987 se vendieron alrededor de 60 millones de computadoras personales, por lo que no queda duda que su impacto y penetración han sido enormes. Con el surgimiento de las computadoras personales, el software y los sistemas que con ellas de manejan han tenido un considerable avance, porque han hecho más interactiva la comunicación con el usuario. Surgen otras aplicaciones como los procesadores de palabra, las hojas electrónicas de cálculo, paquetes gráficos, etc. También las industrias del Software de las computadoras personales crecen con gran rapidez, Gary Kildall y William Gates se dedicaron durante años a la creación de sistemas operativos y métodos para lograr una utilización sencilla de las microcomputadoras (son los creadores de CP/M y de los productos de Microsoft). No todo son microcomputadoras, por su puesto, las minicomputadoras y los grandes sistemas continúan en desarrollo. De hecho las máquinas pequeñas rebasaban por mucho la capacidad de los grandes sistemas de 10 o 15 años antes, que requerían de instalaciones costosas y especiale s, pero sería equivocado suponer que las grandes computadoras han desaparecido; por el contrario, su presencia era ya ineludible en prácticamente todas las esferas de control

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gubernamental, militar y de la gran industria. Las enormes computadoras de las series CDC, CRAY, Hitachi o IBM por ejemplo, eran capaces de atender a varios cientos de millones de operaciones por segundo. Quinta Generación En vista de la acelerada marcha de la microelectrónica, la sociedad industrial se ha dado a la tarea de poner también a esa altura el desarrollo del software y los sistemas con que se manejan las computadoras. Surge la competencia internacional por el dominio del mercado de la computación, en la que se perfilan dos líderes que, sin embargo, no han podido alcanzar el nivel que se desea: la capacidad de comunicarse con la computadora en un lenguaje más cotidiano y no a través de códigos o lenguajes de control especializados. Japón lanzó en 1983 el llamado "programa de la quinta generación de computadoras", con los obje tivos explícitos de producir máquinas con innovaciones reales en los criterios mencionados. Y en los Estados Unidos ya está en actividad un programa en desarrollo que persigue objetivos semejantes, que pueden resumirse de la siguiente manera: • •

Procesamiento en paralelo mediante arquitecturas y diseños especiales y circuitos de gran velocidad. Manejo de lenguaje natural y sistemas de inteligencia artificial.

El futuro previsible de la computación es muy interesante, y se puede esperar que esta ciencia siga siendo objeto de atención prioritaria de gobiernos y de la sociedad en conjunto.

III.- TIPOS DE COMPUTADORAS Por su fuente de energía pueden ser: 1. Mecánicas: funcionan por dispositivos mecánicos con movimiento. 2. Electrónicas: Funcionan en base a energía eléctrica. Dentro de este tipo, y según su estructura, las computadoras pueden ser: •

Computadora analógica.- Aprovechando el hecho de que diferentes fenómenos físicos se describen por relaciones matemáticas similares (Exponenciales, Logarítmicas, etc.) pueden entregar la solución muy rápidamente. Pero tienen el inconveniente que al cambiar el problema a resolver, hay que realambrar la circuitería (cambiar el Hardware). Las características del calculo analógico son las siguientes: preciso, pero no exacto; barato y rápido; pasa por todos los infinitésimos, es decir que tiene valor en todo momento, siempre asume un valor.

•

Computadora digital.- Están basadas en dispositivos biestables, por ejemplo que sólo pueden tomar uno de dos valores posibles: ‘1’ ó ‘0’. Tienen como ventaja, el poder ejecutar diferentes programas para diferentes problemas, sin tener que la necesidad de modificar físicamente la máquina. Dentro de las digitales encontramos otros 2 grupos, según su aplicación:

1. De aplicación general.- Puede cambiarse el software por la volatilidad de la memoria, y por lo tanto el uso que se le da. 2. De aplicación específica.- Lleva a cabo tares específicas y sólo sirve para ellas.. En lo esencial es similar a cualquier PC, pero sus programas suelen estar grabados en silicio y no pueden ser alterados. Dentro de este tipo tenemos:

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Computador incorporado.- Mejora todo tipo de bienes de consumo (relojes de pulso, máquinas de juegos, aparatos de sonido, grabadoras de vídeo). Ampliamente utilizado en la industria, la milic ia y la ciencia, donde controla todo tipo de dispositivos, inclusive robots. Computador basado en pluma.- Es una máquina sin teclado que acepta entradas de una pluma que se aplica directamente a una pantalla plana. Simula electrónicamente una pluma y una hoja de papel. Además de servir como dispositivo apuntador, la pluma puede emplearse para escribir, pero sólo si el software del computador es capaz de descifrar la escritura del usuario. Asistente personal digital (PDA, personal digital assistant).- Usa la tecnología basada en pluma y funciona como organizador de bolsillo, libreta, agenda y dispositivo de comunicación.

3. Por su tamaño: La característica distintiva de cualquier sistema de computación es su tamaño, no su tamaño físico, sino su capacidad de cómputo. El tamaño o capacidad de cómputo es la cantidad de procesamiento que un sistema de computación puede realizar por unidad de tiempo. •

Macrocomputador.- Máquina de enormes dimensiones, que usan las grandes organizaciones y que tienden a ser invisibles para le público en general, ya que están escondidas en salas con clima controlado. Son capaces de comunicarse simultáneamente con varios usuarios por la técnica de tiempo compartido; éste también permite que los usuarios con diversas necesidades computacionales compartan costosos equipos de computación.

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Minicomputador.- También es una máquina multiusuario (es decir que usa la técnica de tiempo compartido). Es más pequeño y económico que un macrocomputador, pero mayor y más potente que una computadora personal.

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Estación de trabajo.- Computador de escritorio que tiene el poder de un mini computador, pero a una fracción del costo. Es de uso muy común entre personas cuyas tareas requieren gran cantidad de cálculos (científicos, analistas bursátiles, ingenieros). Aunque muchas estaciones de trabajo son capaces de dar servicio a varios usuarios al mismo tiempo, en la práctica a menudo son usadas por una sola persona a la vez.

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Microcomputadora o Computador personal: PC (Personal computer).- Computador habitualmente monousuario (aunque puede configurarse para usuarios múltiples) de propósito general. En una micro se monta el microprocesador, los circuitos electrónicos para manejar los dispositivos periféricos y los chips de memoria en un solo tablero de circuitos, el tablero de sistema o tablero madre (mother board). El microprocesador y los otros chips se montan en una portadora antes de fijarlos al tablero madre. Las portadoras tienen conectores de agujas de tamaño estándar que permiten que se conecten los chips en el tablero de sistema. La mother board es lo que distingue a una computadora de otra. La PC puede ser de escritorio o portátil. Dentro de los computadores portátiles encontramos:

• • •

Laptop: alimentado por baterías, con pantalla plana y que pueden cargarse como un portafolios. Notebook: Más livianas que las anteriores y que pueden transportarse dentro de un portafolios. Palmtop o computador manual, o PC de bolsillo: Tan pequeñas que caben en un bolsillo. Atiende las necesidades de usuarios para los cuales la movilidad es más valiosa que un teclado o una pantalla de tamaño usual.

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IV.- COMPONENTES DE UNA COMPUTADORA Software Conjunto de programas, documentos, procedimientos y rutinas asociados con la operación de un sistema de computo. El software es todo lo intangible de la computadora, lo que se encuentra en memoria (ya sean de la memoria volátil o la memoria del disco duro). Hoy en día el software nos permiten reconocer textos, reconocer la voz, diseñar edificios crear escenarios virtuales, editar sonidos, imágenes, y, en si, el software está limitado únicamente al hardware y a la mente humana. El software o sistema operativo es el traductor entre la maquina y el hombre, convirtiendo las señales digitales o análogas en lenguaje humano. Hardware Hardware son todos aquellos componentes físicos de una computadora, todo lo visible y tangible. Podemos denominar al hardware como todo el conjunto físico de la computadora, lo cual incluye el CPU (el cual contiene todas las tarjetas de procesamiento, ya sean de sonidos, gráficos, módem, unidades de discos, procesador, memoria RAM, etc.), el monitor, bocinas, escáner, impresora, mouse, teclado, micrófono, entre otros. El Hardware es la unión de componentes físicos capaces de realizar la comunicación entre el usuario y el software. El Hardware realiza las 4 actividades fundamentales: entrada, procesamiento, salida y almacenamiento secundario. Entrada Para ingresar los datos a la computadora, se utilizan diferentes dispositivos, por ejemplo: •

Teclado.- Dispositivo de entrada más comúnmente utilizado que encontramos en todos los equipos computacionales. El teclado se encuentra compuesto de 3 partes: teclas de función, teclas alfanuméricas y teclas numéricas. 1. Sección alfanumérica: Consta de las teclas alfanuméricas (a... z... A... Z), numéricas (0... 9) y signos más usuales (, ..,_:;#”%&/@=¡?¿). 2. Sección numérica: Esta sección es utilizada como una calculadora, contiene teclas numéricas (0... 9) y signos algebraicos (/*-+) los cuales se activan al presionar la tecla “bloq num”. 3. Sección de funciones: Esta tarea se clasifican en teclas programables (F1... F2) son utilizadas por cualquier programa para realizar funciones especificas. Teclas especialmente diseñadas para desplazar el cursor en el monitor (INSERT, HOME, PAGE UP, DELETE, END, PAGE DOWN).

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Mouse.- Es el segundo dispositivo de entrada más utilizado. El mouse o ratón es arrastrado a lo largo de una superficie para maniobrar un apuntador en la pantalla del monitor. Fue inventado por Douglas Engelbart y su nombre se deriva por su forma la cual se asemeja a la de un ratón.

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Lápiz óptico.- Este dispositivo es muy parecido a una pluma ordinaria, pero conectada a un cordón eléctrico y que requiere de un software especial. Haciendo que la pluma toque el monitor el usuario puede elegir los comandos de los programas.

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Tableta digitalizadora.- Es una superficie de dibujo con un medio de señalización que funciona como un lápiz. La tableta convierte los movimientos de este apuntador en datos digitalizados que pueden ser leídos por ciertos paquetes de cómputo. Los tamaños varían desde tamaño carta hasta la cubierta de un escritorio.

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Entrada de voz (reconocimiento de voz).- Convierten la emisión vocal de una persona en señales digitales. La mayoría de estos programas tienen que ser "entrenados” para reconocer los comandos que el usuario da verbalmente. El reconocimiento de voz se usa en la profesión médica para permitir a los doctores compilar rápidamente reportes. Este novedoso sistema de reconocimiento fónico utiliza tecnología de independencia del hablante. Esto significa que una computadora no tiene que ser entrenada para reconocer el lenguaje o tono de voz de una sola persona. Puede reconocer la misma palabra dicha por varios individuos.

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Pantallas sensibles al tacto (Touch Screen).- Permiten dar comandos a la computadora tocando ciertas partes de la pantalla. Muy pocos programas de software trabajan con ellas y los usuarios se quejan de que las pantallas están muy lejos del teclado. Su aceptación ha sido muy reducida. Algunas tiendas departamentales emplean este tipo de tecnología para ayudar a los clientes a encontrar los bienes o servicios dentro de la tienda.

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Lectores de código de barras.- Son rastreadores que leen las barras verticales que conforman un código. Esto se conoce como Punto de Venta (PDV). Las tiendas de comestibles utilizan el código Universal de Productos (CUP ó UPC). Este código identifica al producto y al mismo tiempo realiza el ticket descuenta de inventario y hará una orden de compra en caso de ser necesario. Algunos lectores están instalados en una superficie física y otros se operan manualmente.

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Scanners.- Convierten texto, fotografías a color ó en Blanco y Negro a una forma que puede leer una computadora. Después esta imagen puede ser modificada, impresa y almacenada. Son capaces de digitalizar una página de gráficas en unos segundos y proporcionan una forma rápida, fácil y eficiente de ingresar información impresa en una computadora; también se puede ingresar información si se cuenta con un Software especial llamado OCR (Reconocimiento óptico de caracteres).

Procesamiento El CPU (Central Proccesor Unit) es el responsable de controlar el flujo de datos (Actividades de Entrada y Salida) y de la ejecución de las instrucciones de los programas sobre los datos. Realiza todos los cálculos (suma, resta, multiplicación, división y compara números y caracteres). Es el "cerebro” de la computadora. Se divide en 3 Componentes: 1. Unidad de Control (UC).- Es en esencia la que gobierna todas las actividades de la computadora, así como el CPU es el cerebro de la computadora, se puede decir que la UC es el núcleo del CPU. Supervisa la ejecución de los programas coordina y controla al sistema de cómputo, es decir, coordina actividades de E/S. Determina que instrucción se debe ejecutar y pone a disposición los datos pedidos por la instrucción. Determina donde se almacenan los datos y los transfiere desde las posiciones donde están almacenados. Una vez ejecutada la instrucción la Unidad de Control debe determinar donde pondrá el resultado para salida ó para su uso posterior.

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2. Unidad Aritmético / lógica (ALU) Unidad Aritmético / lógica.- Esta unidad realiza cálculos (suma, resta, multiplicación y división) y operaciones lógicas (comparaciones). Transfiere los datos entre las posiciones de almacenamiento. Tiene un registro muy importante conocido como: Acumulador ACC. Al realizar operaciones aritméticas y lógicas, la ALU mueve datos entre ella y el almacenamiento. Los datos usados en el procesamiento se transfieren de su posición en el almacenamiento a la ALU. Los datos se manipulan dé acuerdo con las instrucciones del programa y regresan al almacenamiento. Debido a que el procesamiento no puede efectuarse en el área de almacenamiento, los datos deben transferirse a la UAL. Para terminar una operación puede suceder que los datos pasen de la UAL al área de almacenamiento varias veces. 3. Área de almacenamiento.- El cual se divide en área de almacenamiento primario y secundario. El área de almacenamiento primario se tratara con mas detalle en él capitulo IV: •

Área de almacenamiento primario:

La memoria da al procesador almacenamiento temporal para programas y datos. Todos los programas y datos deben transferirse a la memoria desde un dispositivo de entrada o desde el almacenamiento secundario (disquete), antes de que los programas puedan ejecutarse o procesarse los datos. Las computadoras usan 2 tipos de memoria primaria: ROM (read only memory), memoria de sólo lectura, en la cual se almacena ciertos programas e información que necesita la computadora las cuales están grabadas permanentemente y no pueden ser modificadas por el programador. Las instrucciones básicas para arrancar una computadora están grabadas aquí y en algunas notebooks han grabado hojas de calculo, basic, etc. RAM (Random access memory), memoria de acceso aleatorio, la utiliza el usuario mediante sus programas, y es volátil. La memoria del equipo permite almacenar datos de entrada, instrucciones de los programas que se están ejecutando en ese momento, los datos resultados del procesamiento y los datos que se preparan para la salida. Los datos proporcionados a la computadora permanecen en el almacenamiento primario hasta que se utilizan en el procesamiento. Durante el procesamiento, el almacenamiento primario almacena los datos intermedios y finales de todas las operaciones aritméticas y lógicas. El almacenamiento primario debe guardar también las instrucciones de los programas usados en el procesamiento. La memoria está subdividida en celdas individuales cada una de las cuales tiene una capacidad similar para almacenar datos. •

Almacenamiento Secundario

El almacenamiento secundario es un medio de almacenamiento definitivo (no volátil como el de la memoria RAM). El proceso de transferencia de datos a un equipo de cómputo se le llama procedimiento de lectura. El proceso de transferencia de datos desde la computadora hacia el almacenamiento se denomina procedimiento de escritura. En la actualidad se pueden usar principalmente dos tecnologías para almacenar información: 1. El almacenamiento Magnético: •

Discos Flexibles .- La unidad de discos floppy lee y escribe información a disquetes floppy. La unidad puede ser interno, encajando en una bahía del sistema, o externo, encajonado en su propio cajón y conectado al sistema mediante cables. La unidad utiliza cabezales de escritura y escritura para reconocer y manipular información magnética en la unidad. Discos Floppy son utilizados para importar nuevo software en el sistema y para exportar información para archivar o transportar. Unidades Floppy soportan dos tamaños estándares de discos floppy, 3 1/2" y 5 1/4", y sistemas ofrecen inclusos ambos. Laptops y notebooks normalmente utilizan unidades de 3 1/2"" por su tamaño y mayor capacidad de los discos. Aunque son unos dispositivos poco fiables, ya que les afecta la temperatura, el polvo, los golpes y los campos magnéticos, se siguen utilizando en nuestros días. Los discos flexibles son de acceso más lento que el de los discos duros, tienen menos capacidad, pero también son mucho más baratos, y principalmente, son portátiles.

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Discos Duros.- Un disco duro generalmente consiste de varios platos o laminas . Cada plato requiere dos cabezas de lectura / escritura, una para cada lado. Todas las cabezas de lectura / escritura están unidas a un brazo de acceso para que no se muevan independientemente. Las laminas circulares, están recubiertas de un material que posibilita la grabación magnética de datos. Un disco duro normal gira a una velocidad de 3.600 revoluciones por minuto y las cabezas de lectura y escritura se mueven en la superficie del disco sobre una burbuja de aire de una profundidad de 10 a 25 millonésimas de pulgada. El disco duro va sellado para evitar la interferencia de partículas en la mínima distancia que existe entre las cabezas y el disco. Los discos duros proporcionan un acceso más rápido a los datos que los discos flexibles y pueden almacenar mucha más información, en general el acceso a los datos en un disco duro depende de la posición en donde se encuentre la cabeza y el punto donde se localiza la información. Al ser las láminas rígidas, pueden superponerse unas sobre otras, de modo que una unidad de disco duro puede tener acceso a más de una de ellas. La mayoría de los discos duros tienen de dos a ocho láminas. Actualmente, los tamaños son del orden de varios Gigabytes (de 8 a 60), su tiempo medio de acceso es muy bajo (algo menos de 20 milisegundos) y su velocidad de transferencia es tan alta que deben girar a más de 4.000 rpm.

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Cintas Magnéticas o Cartuchos.- Las cintas magnéticas, consideradas también como de almacenamiento secundario, son utilizadas principalmente como medio de respaldo para discos duros. Estas tienen un medio de acceso únicamente secuencial, de ahí su conveniencia sólo para respaldos de discos duros.

2. El almacenamiento Óptico. La necesidad de mayores capacidades de almacenamiento han llevado a los fabricantes de hardware a una búsqueda continua de medios de almacenamiento alternativos y cuando no hay opciones, a mejorar tecnologías disponibles y desarrollar nuevas. Las técnicas de almacenamiento óptico hacen posible el uso de la localización precisa mediante rayos láser. Leer información de un medio óptico es una tarea relativamente fácil, escribirla es otro asunto. El problema es la dificultad para modificar la superficie de un medio óptico, ya que los medios ópticos perforan físicamente la superficie para reflejar o dispersar la luz del láser. Los principales dispositivos de almacenamiento óptico son: 1. CDROM. - CD Read Only Memory. 2. WORM.- Write Once, Read Many. •

Medios Magnético – Ópticos.- Estos medios combinan algunas de las mejores características de las tecnologías de grabación magnética y óptica. Un disco MO tiene la capacidad de un disco óptico, pero puede ser re-grabable con la facilidad de un disco magnético. Actualmente están disponibles en varios tamaños y capacidades.

Salida Los dispositivos de salida de una computadora es el hardware que se encarga de mandar una respuesta hacia el exterior de la computadora, como pueden ser: los monitores, impresoras, sistemas de sonido, módem. etc. •

El monitor ó pantalla de vídeo.- Es el dispositivo de salida más común. Hay algunos que forman parte del cuerpo de la computadora y otros están separados de la misma. Existen muchas formas de clasificar los monitores, la básica es en término de sus capacidades de color, pueden ser:

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Monocromáticos, despliegan sólo 2 colores, uno para el fondo y otro para la superficie. Los colores pueden ser blanco y negro, verde y negro ó ámbar y negro. Escala de Grises, un monitor a escala de grises es un tipo especial de monitor monocromático capaz de desplegar diferentes tonos de grises. Color: Los monitores de color pueden desplegar de 4 hasta 1 millón de colores diferentes. Conforme ha avanzado la tecnología han surgido los diferentes modelos: •

TTL.- Monocromático, muy pobre resolución, los primeros no tenían capacidad de graficar.

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CGA.- Color Graphics Adapter, desplegaba 4 colores, con muy pobre resolución a comparación de los monitores actuales, hoy en día fuera del mercado.

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EGA.- Enhanced Graphics Adapter, manejaba una mejor resolución que el CGA, de 640x350 píxeles. (los píxeles son los puntos de luz con los que se forman los caracteres y gráficas en el monitor, mientras más píxeles mejor resolución). Desplegaban 64 colores.

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VGA.-Vídeo Graphics Array, los hay monocromáticos y de color. Adecuados para ambiente gráfico por su alta resolución (640x480 píxeles). Pueden llegar hasta 256 colores ó 64 tonalidades de gris dependiendo de la memoria destinada al dispositivo.

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SVGA.- Super Vídeo Graphics Array, maneja una resolución más alta (1,024x768), el número de colores desplegables varía dependiendo de la memoria, pero puede llegar a 16 millones de colores.

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UVGA.- Ultra Vídeo Graphics Array, Resolución de 1280 x 1024.

La calidad de las imágenes que un monitor puede desplegar se define más por las capacidades de la tarjeta controladora de vídeo, que por las del monitor mismo. El controlador de vídeo es un dispositivo intermediario entre el CPU y el monitor. El controlador contiene la memoria y otros circuitos electrónicos necesarios para enviar la información al monitor para que la despliegue en la pantalla. •

Impresoras.- Dispositivo que convierte la salida de la computadora en imágenes impresas. Las impresoras se pueden dividir en 2 tipos: las de impacto y las de no impacto.

1. Impresoras de Impacto.-Una impresora que utiliza un mecanismo de impresión que hace impactar la imagen del carácter en una cinta y sobre el papel. Las impresoras de línea, de matriz de punto y de rueda de margarita son ejemplos de impresoras de impacto. •

Impresora de Matriz de puntos: Es la impresora más común. Tiene una cabeza de impresión movible con varias puntillas o agujas que al golpear la cinta entintada forman caracteres por medio de puntos en el papel, Mientras mas agujas tenga la cabeza de impresión mejor será la calidad del resultado. Las hay de 10 y 15", las velocidades varían desde: 280 cps hasta 1,066 cps.

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Impresoras de margarita: Tiene la misma calidad de una máquina de escribir mediante un disco de impresión que contiene todos los caracteres, están de salida del mercado por lentas.

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Impresoras de Línea: Son impresoras de alta velocidad que imprimen una línea por vez. Generalmente se conectan a grandes computadoras y a Minicomputadoras. Las impresoras de línea imprimen una línea a la vez desde aproximadamente 100 a 5000 LPM.

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2. Impresoras de no impacto.- Hacen la impresión por diferentes métodos, pero no utilizan el impacto. Son menos ruidosas y con una calidad de impresión notoriamente mejor a las impresoras de impacto. Los métodos que utilizan son los siguientes: •

Térmicas: Imprimen de forma similar a la máquina de matriz, pero los caracteres son formados marcando puntos por quemadura de un papel especial. Velocidad de 80 cps. Los faxes trabaja n con este método.

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Impresora de inyección de tinta: Emite pequeños chorros de tinta desde cartuchos desechables hacia el papel, las hay de color. Velocidad de 4 a 7 ppm.

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Electrofotográficas o Láser: Crean letras y gráficas mediante un proceso de fotocopia do. Un rayo láser traza los caracteres en un tambor fotosensible, después fija el toner al papel utilizando calor. Muy alta calidad de resolución, velocidades de 4 a 18 ppm.

V.-TIPOS DE MEMORIA Memoria RAM La memoria RAM es conocida también como memoria principal, en esta memoria se guardan las instrucciones que se ejecutan en el momento que la computadora opera. La misma memoria RAM se divide en tres tipos de memoria destinada para diferentes operaciones •

Memoria Convencional.- Memoria convencional, también denominada memoria base, constituye el espacio direccionable clásico de 640K asignado a la RAM para DOS y las aplicaciones. Si el ordenador no tiene instaladas las 640K, la ampliación no puede ser más sencilla y justificada.

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Memoria Superior.- Área de memoria superior: ("supper memory área" o UMA) es la parte del mapa de memoria que se extiende desde la parte superior de la memoria convencional hasta el límite en DOS de 1MB, 384K en total. A veces se la denomina memoria reservada, porque normalmente se reserva para la BIOS, para dispositivos del tipo de tarjetas de vídeo, controladores de disco y la misma ROM del ordenador.

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Memoria Alta o Extendida.- Área de memoria alta ("high memory área" o HMA) es un espacio adicional disponible en la mayoría de ordenadores 80286 y posteriores, que existe por una peculiaridad de las CPUs de Intel. Las aplicaciones para DOS y PC pueden utilizar registros internos de un chip para hacer referencia a casi 64K (menos 16 bytes) de memoria más de la que puede direccionar una CPU 8086 ó 8088. Básicamente existen dos tipos de memorias RAM:

• •

DRAM. SRAM.

DRAM.- DRAM: RAM Dinámica DRAM es el acrónimo de "Dynamic Ramdom Acess memory", Dynamic indica la necesidad de "recordar" los datos en periodos cortos de tiempo para impedir que esta pierda la información. Es a lo que se le llama refresco.

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Memorias RAM Dinámicas •

SDRAM (Synchronus) DRAM. - Es un tipo de memoria que como su nombre lo indica se sincronía con el procesador, es decir, el procesador puede obtener información en cada cic lo de reloj, sin estados de espera.

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PC-100 DRAM.- Este tipo de memoria es un tipo de memoria que cumple con reglas establecidas por INTEL para funcionar correctamente con buses de 100MHz.

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BEDO (Burst Extended Data Output).- Al igual que la SDRAM esta memoria puede transferir datos al procesador en cada ciclo de reloj a diferencia de que lo hace en forma de ráfagas, reduciendo los tiempos de espera.

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RDRAM (Direct Rambus DRAM).- Es un tipo de memoria que puede reproducir ráfagas de 2ns y alcanza tasas de transferencias muy altas, los picos máximos de esa memoria están aproximadamente en 1.6 Gb.

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SLDRAM.- Esta memoria se cree que es usada en servidores y computadoras con grandes operaciones debido a las altas tasas de transferencias que puede alcanzar, su pico mas alto puede alcanzar los 4 Gb.

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ESDRAM.- Es un tipo de memoria apoyado por el fabricante ALPHA, su tasa de transferencia es de 1.6 gb, pero en modo doble alcanza los 3.2 gb.

SRAM.- SRAM: RAM Estatica Static Random Access Memory.- Memoria estática de acceso aleatorio, es la alternativa a la DRAM. No necesita tanta electricidad para su refresco y reemplazo de las direcciones y funciona más rápido porque no esta reemplazando constantemente las instrucciones y los valores almacenados en ella. La desventaja es su altísimo costo comparado con la DRAM. Por sus características (velocidad y alto costo) este tipo de memoria se usa mas comúnmente como memoria caché. Los chips SRAM no requieren un ciclo de refresco para mantener sus datos, pero al igual que los chips DRAM pierden su información al dejar de ser energizados. •

DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM o SDRAM II).- Funcionara a velocidades muy altas, este tipo de memoria seria ideal para procesadores y buses AGP, la velocidad de esa memoria esta en 83, 100 y 125 Mhz, pudiendo doblar, triplicar o cuadruplicar esta velocidad.

Memoria ROM Denominada memoria de solo lectura, debido a que en ella no se puede escribir (a excepción de dos tipos especiales de ROM), las instrucciones que tiene la ROM viene pregrabada desde el fabricante, estas instrucciones son las primeras que se utilizan cuando la computadora se inicia. La ROM se utiliza para llevar a cabo instrucciones de control de dispositivos que nunca varían. Éste es el principal contenido de la BIOS del ordenador: instrucciones para el control del hardware. El hardware está incorporado en el ordenador, así que las instrucciones de la BIOS específicas también lo están, de igual modo que la ROM. Cuando se instala, por ejemplo, un adaptador de vídeo personalizado, éste incluye sus propias instrucciones de BIOS en la ROM, que reemplazan las instrucciones internas cada vez que arranca el ordenador. La RAM, bastante más veloz que la ROM, se utiliza para trabajar con datos que varían constantemente. Básicamente, contiene instrucciones para el control de los dispositivos físicos, entre los que también se incluye el propio ordenador.

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Cuando se enciende, se inicializa o se reinicia el ordenador, lo hace bajo el control de cierto código de la ROM (conocido como BIOS) situado cerca del extremo superior del espacio básico direccionable de 1MB. Más tarde, los dispositivos adicionales del ordenador se hacen cargo de los bloques de espacio direccionable que no se están utilizando, con el fin de insertar el código de ROM que contiene las instrucciones para su uso especializado. Por ejemplo, el adaptador de vídeo colocará su propio bloque de ROM en el área de memoria situada justo encima, asignada al "buffer" de vídeo. Las unidades de disco duro, tarjetas adaptadoras de red y otros dispositivos ocuparán las áreas que se encuentran entre la ROM de vídeo y la BIOS de la ROM. Normalmente, este proceso deja espacios abiertos en el mapa de la memoria, circunstancia que aprovechan en gran medida los gestores de memoria. Otros Tipos De ROM •

PROM (memoria inalterable programable): Un PROM es un chip de memoria en la cual usted puede salvar un programa. Pero una vez que se haya utilizado el PROM, usted no puede reusarlo para salvar algo más. Como las ROM, los PROMS son permanentes.

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EPROM (memoria inalterable programable borrable): Un EPROM es un tipo especial de PROM que puede ser borrado exponiéndolo a la luz ultravioleta.

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EEPROM (eléctricamente memoria inalterable programable borrable): Un EEPROM es un tipo especial de PROM que puede ser borrado exponiéndolo a una carga eléctrica.

Memoria Caché Existen dos tipos de memoria caché: Nivel 1 (L1): Se encuentran en la misma pastilla de la CPU y se utiliza para almacenar datos que se necesitan casi instantáneamente (se une a la CPU, a través de un bus interno propietario) y no puede ser accedida desde el exterior. Nivel 2 (L2): Se encuentra atada a la CPU a través del bus estándar en forma de una pastilla externa (las nuevas CPU, como el Pentium Pro, incorporan la caché L2 en el interior de la CPU, al igual que la L1). Su misión crítica es unir la CPU con la memoria principal. Para ello se utiliza el principio de localidad, y existen principalmente tres formas de configuraciones de caché. La memoria caché permite acelerar el acceso a los datos, trasladándolos a un medio más rápido cuando se supone que van a leerse o modificarse pronto. Por ejemplo, si ciertos datos acaban de leerse, es probable que al poco tiempo esos mismos datos, y también los siguientes, vuelvan a leerse. Otro tipo de memoria caché es la de software, que consiste en destinar un bloque de memoria a almacenar datos de las unidades de disco. En función de la frecuencia con que las aplicaciones tengan que acceder a los datos de un disco, el uso de la caché puede acelerar el trabajo considerablemente, puesto que es mucho más rápido acceder a la memoria que al disco. Una caché de software puede crearse en memoria extendida y justifica por sí sola disponer de mucha memoria en el ordenador. La gran diferencia entre los dos tipos de caché es pues que la de software acelera el acceso a los datos de un disco guardando en la memoria datos que se utilizan con frecuencia, mientras que la caché de hardware (o caché en placa) acelera el acceso a la memoria misma conservando los datos utilizados con frecuencia en una memoria más rápida. Al tener distintas funciones, las dos clases de caché son compatibles y ambas aumentan la velocidad del ordenador.

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La operación básica de caché es la siguiente: Cuando la CPU necesita acceder memoria, se revisa la caché. Si se encuentra la palabra en caché, se lee de la memoria rápida. Si la palabra diseccionada de la CPU no se encuentra en caché, se accesa la memoria principal para leer la palabra. Después, se transfiere un bloque de palabras que contiene la que se acaba de acceder, de la memoria principal a la memoria caché.

VI.- BUSES Un bus, es un canal de comunicación que las computadoras usan para comunicar sus componentes entre si, por ejemplo para comunicar el procesador con los periféricos, memoria o dispositivos de almacenamiento. Generalmente el Bus esta integrado a la tarjeta madre, en una tarjeta madre muy posiblemente se encuentre diferentes tipos de buses. El objetivo de que el bus este conectado a la tarjeta madre es que los dispositivos que se conecten a ella, actúen como si estuvieran directamente conectadas con el procesador. Tipos De Buses Por Tecnología En forma muy general existen tres tipos de buses, de acuerdo a la función que realizan: Bus de Direcciones.- Este es un bus unidireccional debid o a que la información fluye es una sola dirección, de la CPU a la memoria ó a los elementos de entrada y salida. La CPU sola puede colocar niveles lógicos en las n líneas de dirección, con la cual se genera 2n posibles direcciones diferentes. Cada una de estas direcciones corresponde a una localidad de la memoria ó dispositivo de E / S. Los microprocesadores 8086 y 8088 usados en los primeros computadores personales (PC) podían direccionar hasta 1 megabyte de memoria (1.048.576 bytes). Es necesario contar con 20 líneas de dirección. Para poder manejar más de 1 megabyte de memoria , en los computadores AT (con procesadores 80286) se utilizó un bus de direcciones de 24 bits, permitiendo así direccionar hasta 16 MB de memoria RAM (16.777.216 bytes). En la actualidad los procesadores 80386DX pueden direccionar directamente 4 gigabytes de memoria principal y el procesador 80486DX hasta 64 GB. Bus de Datos.- Este es un bus bidireccional, pues los datos pueden fluir hacia ó desde la CPU. Los m terminales de la CPU, de D0 - Dm-1 , pueden ser entradas ó salidas, según la operación que se este realizando ( lectura ó escritura ) . en todos los casos, las palabras de datos transmitidas tiene m bits de longitud debido a que la CPU maneja palabras de datos de m bits; del número de bits del bus de datos, depende la clasificación del microprocesador. En algunos microprocesadores, el bus de datos se usa para transmitir otra información además de los datos (por ejemplo, bits de dirección ó información de condiciones). Es decir, el bus de datos es compartido en el tiempo ó multiplexado. En general se adoptó 8 bits como ancho estándar para el bus de datos de los primeros computadores PC y XT. Usualmente el computador transmite un carácter por cada pulsación de reloj que controla el bus (bus clock), el cual deriva sus pulsaciones del reloj del sistema (system clock). Algunos computadores lentos necesitan hasta dos pulsaciones de reloj para transmitir un carácter. Los computadores con procesador 80286 usan un bus de datos de 16 bits de ancho, lo cual permite la comunicación de dos caracteres o bytes a la vez por cada pulsación de reloj en el bus. Los procesadores 80386 y 80486 usan buses de 32 bits. El PENTIUM de Intel utiliza bus externo de datos de 64 bits, y uno de 32 bits interno en el microprocesador. Bus de Control.- Este conjunto de señales se usa para sincronizar las actividades y transacciones con los periféricos del sistema. Algunas de estas señales, como R / W , son señales que la CPU envía para indicar que tipo de operación se espera en ese momento. Los periféricos también pueden remitir señales de control a la CPU, como son INT,

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RESET, BUS RQ. Las señales más importantes en el bus de control son las señales de cronómetro, que generan los intervalos de tiempo durante los cuales se realizan las operaciones. Este tipo de señales depende directamente del tipo del microprocesador. Otra calcificación que se usa para los buses es por el modo de transmitir la información: Bus de Memoria.- Se usa para transferir información entre la CPU y la memoria principal. Bus Unidireccional.- Este tipo de bus se caracteriza por que la información que fluye a través de el es en una sola dirección, por ejemplo, El CPU usa un bus de direcciones que es unidireccional, el CPU puede mandar direcciones de memoria hacia la memoria, pero la memoria no puede mandar datos a través de este bus Bus Bidireccional.- Este tipo a contraparte del bus mencionado anteriormente, se caracteriza por que a través de el los datos pueden fluir en cualquiera de los dos sentidos. Bus serie.- En este tipo de bus, la información puede fluir en uno o dos sentidos, la diferencia es que la información se transmite bit por bit, por lo que se puede considerar como lento a comparación del paralelo Bus Paralelo.- En este Bus, toda la información que se transmite se manda a través de varios canales simultáneos, por eso es mas rápido que el bus anterior. Por funcionalidad se clasifican en: Buses uP.- Memoria: son rápidos y propietarios, con un número conocido de dispositivos y desempeño. Buses E/S.- Son abiertos, más lentos y anchos, soportan un número desconocido de dispositivos, y con desempeños muy desiguales. Buses Backplane.- uP, memoria y dispositivos de E/S en el mismo bus. De acuerdo a los ciclos de tiempo en los que ocurre la transferencia de información a través de un bus, es posible dividirlos en: Bus Síncrono.- Las señales ocurren en un número entero de un ciclo de reloj denominado ciclo de bus, cuya frecuencia es propia del bus. Bus Asíncrono.- No existe reloj maestro, la duración de los mensajes es propia del dispositivo. Estructuración De Los Buses Existen dos organizaciones físicas de operaciones E/S que tienen que ver con los buses que son: • •

Bus único Bus dedicado

La primera gran diferencia entre estas dos tipos de estructuras es que el bus único no permite un controlador DMA (todo se controla desde la CPU), mientras que el bus dedicado si que soporta este controlador. El bus dedicado trata a la memoria de manera distinta que a los periféricos (utiliza un bus especial) al contrario que el bus único que los considera a ambos como posiciones de memoria (incluso equipara las operaciones E/S con las de lectura / escritura en memoria).

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La mayor ventaja del bus único es su simplicidad de estructura que le hace ser más económico, pero no permite que se realice a la vez transferencia de información entre la memoria y el procesador y entre los periféricos y el procesador. Por otro lado el bus dedicado es mucho más flexible y permite transferencias simultáneas. Por contra su estructura es más compleja y por tanto sus costes son mayores. Otros tipos de buses son los que han ido apareciendo a través de la historia de la computadora, muchos han quedado obsoletos por el poco ancho de palabra y por la velocidad baja a la que operaban, incluso algunos actuales no soportan las velocidades de los procesadores nuevos, esto es muy importante en el rendimiento del computador, ya que se puede tener un procesador muy rápido, pero si el bus no soporta esa velocidad, de muy poco servirá la velocidad. El bus XT y El Bus ISA Cuando en 1980 IBM fabricó su primer PC, este contaba con un bus de expansión conocido como XT que funcionaba a la misma velocidad que los procesadores Intel 8086 y 8088 (4.77 Mhz). El ancho de banda de este bus (8 bits) con el procesador 8088 formaba un tandem perfecto, pero la ampliación del bus de datos en el 8086 a 16 bits dejo en entredicho este tipo de bus (aparecieron los famosos cuellos de botella). Dada la evolución de los microprocesadores el bus del PC no era ni mucho menos la solución para una comunicación fluida con el exterior del micro. En definitiva no podía hablarse de una autopista de datos en un PC cuando esta sólo tenía un ancho de 8 bits. Por lo tanto con la introducción del AT apareció un nuevo bus en el mundo del PC, que en relación con el bus de datos tenía finalmente 16 bits (ISA), pero que era compatible con su antecesor. La única diferencia fue que el bus XT era síncrono y el nuevo AT era asíncrono. Las viejas tarjetas de 8 bits de la época del PC pueden por tanto manejarse con las nuevas tarjetas de 16 bits en un mismo dispositivo. Bus Micro Channel (Mca) Vistas las limitaciones que tenía el diseño del bus ISA en IBM se trabajó en un nueva tecnología de bus que comercializó con su gama de ordenadores PS/2. El diseño MCA (Micro Channel Arquitecture) permitía una ruta de datos de 32 bits, más ancha, y una velocidad de reloj ligeramente más elevada de 10 Mhz, con una velocidad de transferencia máxima de 20 Mbps frente a los 8 Mbps del bus ISA. Pero lo que es más importante el novedoso diseño de bus de IBM incluyó un circuito de control especial a cargo del bus, que le permitía operar independientemente de la velocidad e incluso del tipo del microprocesador del sistema. Bajo MCA, la CPU no es más que uno de los posibles dispositivos dominantes del bus a los que se puede acceder para gestionar transferencias. Eisa (Extended Isa) El principal rival del bus MCA fue el bus EISA, también basado en la idea de controlar el bus desde el microprocesador y ensanchar la ruta de datos hasta 32 bits. Sin embargo EISA mantuvo compatibilidad con las tarjetas de expansión ISA ya existentes lo cual le obligo a funcionar a una velocidad de 8 Mhz (exactamente 8.33). Esta limitación fue a la postre la que adjudico el papel de estándar a esta arquitectura, ya que los usuarios no veían factible cambiar sus antiguas tarjetas ISA por otras nuevas que en realidad no podían aprovechar al 100%. Su mayor ventaja con respecto al bus MCA es que EISA era un sistema abierto, ya que fue desarrollado por la mayoría de fabricantes de ordenadores compatibles PC que no aceptaron el monopolio que intentó ejercer IBM. Estos fabricantes fueron: AST, Compaq, Epson, Hewlett Packard, NEC, Olivetti, Tandy, Wyse y Zenith. Esta arquitectura de bus permite multiproceso, es decir, integrar en el sistema varios buses dentro del sistema, cada uno con su procesador. Si bien esta característica no es utilizada más que por sistemas operativos como UNIX o Windows NT.

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Vesa Local Bus Al contrario que con el EISA, MCA y PCI, el bus VL no sustituye al bus ISA sino que lo complementa. Un PC con bus VL dispone para ello de un bus ISA y de las correspondientes ranuras (slots) para tarjetas de ampliación. Además, en un PC con bus VL puede haber, sin embargo, una, dos o incluso tres ranuras de expansión, para la colocación de tarjetas concebidas para el bus VL, casi siempre gráficos. Solamente estos slots están conectados con la CPU a través de un bus VL, de tal manera que las otras ranuras permanecen sin ser molestadas y las tarjetas ISA pueden hacer su servicio sin inconvenientes. El VL es una expansión homogeneizada de bus local, que funciona a 32 bits, pero que puede realizar operaciones a 16 bits. VESA presentó la primera versión del estándar VL-BUS en agosto de 1992. La aceptación por parte del mercado fue inmediata. Fiel a sus orígenes, el VL-BUS se acerca mucho al diseño del procesador 80486. De hecho presenta las mismas necesidades de señal de dicho chip, exceptuando unas cuantas menos estrictas destinadas a mantener la compatibilidad con los 386. PCI Visto lo anterior, se puede ver que el bus del futuro es claramente el PCI de Intel. PCI significa: interconexión de los componentes periféricos (Peripheral Component Interconnect) y presenta un moderno bus que no sólo está meditado para no tener la relación del bus ISA en relación a la frecuencia de reloj o su capacidad sino que también la sincronización con las tarjetas de ampliación en relación a sus direcciones de puerto, canales DMA e interrupciones se ha automatizado finalmente de tal manera que el usuario no deberá preocuparse más por ello. El bus PCI es independiente de la CPU, ya que entre la CPU y el bus PCI se instalará siempre un controlador de bus PCI, lo que facilita en gran medida el trabajo de los diseñadores de placas. Por ello también será posible instalarlo en sistemas que no estén basados en el procesador Intel si no que pueden usar otros, como por ejemplo, un procesador Alpha de DEC. También los procesadores PowerMacintosh de Apple se suministran en la actualidad con bus PCI. SCSI (Small Computer System Interface) Además de todas las arquitecturas mencionadas anteriormente, también hay que mencionar a SCSI. Esta tecnología tiene su origen a principios de los años 80 cuando un fabric ante de discos desarrollo su propia interfase de E/S denominado SASI (Shugart Asociates System Interface) que debido a su gran éxito comercial fue presentado y aprobado por ANSI en 1986. SCSI no se conecta directamente al microprocesador sino que utiliza de puente uno de los buses anteriormente nombrados. Podríamos definir SCSI como un subsistema de E/S inteligente, completa y bidireccional. Un solo adaptador host SCSI puede controlar hasta 7 dispositivos inteligentes SCSI conectados a él. Una ventaja del bus SCSI frente a otros interfaces es que los dispositivos del bus se direccionan lógicamente en vez de físicamente. Esto sirve para 2 propósitos: • •

Elimina cualquier limitación que el PC-Bios imponga a las unidades de disco. El direccionamiento lógico elimina la sobrecarga que el host podría tener en manejar los aspectos físicos del dispositivo como la tabla de pistas dañadas. El controlador SCSI lo maneja.

Es un bus que a diferencia de otros buses como el ESDI puede tener hasta 8 dispositivos diferentes conectados al bus (incluido el controlador). Aunque potencialmente varios dispositivos pueden compartir un mismo adaptador SCSI, sólo 2 dispositivos SCSI pueden comunicarse sobre el bus al mismo tiempo.

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El bus SCSI puede configurarse de tres maneras diferenciadas que le dan gran versatilidad a este bus: 1. Único iniciador / único objetivo: Es la configuración más común donde el iniciador es un adaptador a una ranura de un PC y el objetivo es el controlador del disco duro. Esta es una configuración fácil de implementar pero no aprovecha las capacidades del bus SCSI, excepto para controlar varios discos duros. 2. Único iniciador / múltiple objetivo: Menos común y raramente implementado. Esta configuración es muy parecida a la anterior excepto para diferentes tipos de dispositivos E/S que se puedan gestionar por el mismo adaptador. Por ejemplo un disco duro y un reproductor de CD-ROM. 3. Múltiple iniciador / múltiple objetivo: Es mucho menos común que las anteriores pero así es como se utilizan a fondo las capacidades del bus. USB Este bus es muy nuevo, tiene muy pocos años de haber aparecido, es un bus muy interesante por las características que presenta. En la línea del bus va incluida una línea de corriente, por lo que al conectar el bus con la computadora y el dispositivo, comienza a funcionar al instante, sin cables adicionales. Otra característica, es que al momento de que se conecta el periférico, la computadora se configura automáticamente y se prepara para usar el software estándar o instalado previamente, esta característica hace que este tipo de bus sea realmente un "PLUG and PLAY" (conecte y use). Además de las altas velocidades que es capaz de alcanzar, a la línea de entrada de la computadora es posible conectar un concentrador con capacidad de doce entradas mas, y es posible que en cada una de estas entradas se pueda conectar otros concentradores sin que el rendimiento baje, conectados de esta forma es posible soportar hasta 125 periféricos conectados simultáneamente. Bus AGP El bus AGP (Advanced Graphics Port) es relativamente nuevo (hace 3-4 años que existe), y es un puerto especialmente diseñado para ser utilizado sólo con tarjetas gráficas (lleven estas aceleradora 3D o no). Gracias a su gran velocidad de transferencia de datos, el rendimiento comparado con un bus PCI es superior en todo. Hoy en día todas las placas base llevan incorporado uno, que está encima de los PCI, y es de color marrón. Sólo queda mencionar que el bus AGP evoluciona más y más a medida que pasa el tiempo, alcanzando velocidades muy altas.

VII.- PROCESADORES El chip más importante de cualquier placa madre es el procesador. Sin el la computadora no podría funcionar. A menudo este componente se determina CPU, que describe a la perfección su papel dentro del sistema. El procesador es realmente el elemento central del proceso de procesamiento de datos. El CPU gestiona cada paso en el proceso de los datos. Actúa como el conductor de supervisión de los componentes de hardware del sistema. Esta unidad directa o indirectamente con todos los demás componentes de la placa principal. Por lo tanto, muchos grupos de componentes reciben ordenes y son activados de forma directa por la CPU. El procesador esta equipado con buses de direcciones, de datos y de control, que le permiten llevar acabo sus tareas. Estos sistemas de buses están configurados de forma distinta según sea la categoría del procesador. Durante el desarrollo de las PC, la arquitectura a lo que podríamos llamar unidades funcionales internas de los procesadores, han evolucionado drásticamente. Sea incorporado cada vez mayor número de transistores y circuitos integrados dentro de un espacio sumamente reducido, con objeto de satisfacer las demandas cada vez más exigentes de mayores prestaciones. La

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configuración y la capacidad del procesador son los factores que determinan el rendimiento general de la computadora personal. El chip del procesador define en que categoría debe incluirse en cada computadora. Puesto que se hayan varios componentes en un espacio tan reducido, hace falta aplicar una técnica especial de fabricación. Estas técnicas permiten construir elementos que miden nada más que un micrómetro. Esta técnica fue implementada por la firma Intel. Para apreciar la miniaturización en cuestión, piense que un cabello humano tiene un anchura que se extendería sobre 100 unidades de estas. Un factor importante para determinar la prestación de un procesador es su frecuencia de reloj o su velocidad de trabajo. La CPU depende de un cristal de cuarzo para su funcionamiento, que constituye una fuente externa de frecuencia, la frecuencia del reloj, se mide en impulsos por segundo, descritos como megahercios (MHz). Un megahercio equivale a un millón de impulsos por segundo. Por lo tanto una CPU de 80386 que funciona a una velocidad de 33 MHz puede realizar una operación unos 33 millones de veces cada segundo. Los otros componentes de la placa madre han evolucionado junto con el procesador en sí. Estos componentes han sido adaptados según se ha ido presentado los cambios efectuados en las características del procesador, al igual que la utilización de un nuevo tipo de motor conlleva cambios en otras partes de un automóvil. Historia del Procesador El primer microprocesador data del año 1971 y fue fabricado por una empresa no muy conocida, por aquel entonces, llamada Intel. La empresa Intel introdujo el microprocesador 8086 de 16 bits en el año 1978. Era el primer procesador que podía disponer de los avances tecnológicos conseguidos en lenguajes de programación de alto nivel y en sistemas operativos más potentes, con lo cual se obtuvo la base para el diseño de las computadoras. Desde entonces, todos los sistemas compatibles IBM se basan, en última instancia, en la CPU 8086. Todos los descendientes de la 8086 de Intel han de ser capaces de emular este procesador. El software que se desarrollo para el 8086 también tenia que ser compatible con chips posteriores. El chip 8086 disponía de una estructura real de 16 bits, que el permitía trabajar con un formato de datos de 16 bits, tanto interna como externamente. Pero el elevado precio de los componentes de memoria requeridos para su uso, dificulto su comercialización. La empresa IBM contrato la firma Intel para diseñar el sucesor del chip 8086, se llama CPU 8088 en el año de 1979. Las primeras computadoras personales se introdujeron en el mercado en 1981. Estas computadoras, que contaban con una capacidad de 16kb de memoria, una unidad de cinta en forma de cassette, y un monitor monocromo de color verde sin prestaciones gráficas. Ya hace más de 15 años de este acontecimiento. Externamente, el chip 8088 solo usaba un formato de 8 bits para su bus de datos. Pero internamente, trabaja con 16 bits, como el procesador 8086. La CPU 8086/8088 fue equipada con un bus de direcciones de 20 bits, que el permitía seleccionar 2 elevado a la 20 ubicaciones de memoria en forma directa, equivalente a 1 MB (1,048,576 bytes), lo que definía el límite físico de la memoria de este procesador. En sus inicios, en sus inicios funcionaba a una frecuencia de reloj impresionante de 4.77MHz. Las computadoras XT eran versiones mejoradas de las PC de IBM, con la incorporación de un disco duro. Más adelante los modelos de Turbo XT compatibles, contaban con velocidades 8 MHz, 10 MHz e incluso 12MHz. Comparado con la potencia disponible hoy en día, es difícil imaginar cual era la utilidad de una computadora con un procesador 8086/8088. No obstante, el software que se disponía aquellos días no precisaba mucha potencia. Incluso un programa de tratamiento de textos reciente, como el programa Word 5.5 de Microsoft, podría funcionar correctamente con una CPU 8088.

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PROCESADORES INTEL EL 80286 Pronto Intel introdujo un procesador más sofisticado, la CPU 80286, que elevo las prestaciones de la PC a un nuevo nivel. El procesador 80286 usaba un bus de datos de 16 bits, tanto interna como externamente, con lo cual superaba a su predecesor, sobre todo con respecto a la cada vez mas potente nuevas aplicaciones. Se amplio también el bus de direcciones de este procesador para direccionar 16 MB de memoria. Otra diferencia básica entre el procesador 80286 y su predecesor era el juego de comandos condensada en la CPU. Aumento el numero de instrucciones que podría ejecutarse por segundo, no solamente durante una mayor frecuencia de reloj, sino también mediante una estructura de comandos más eficiente. Como resultado se multiplico por tres el valor de MIPS (millones de instrucciones por segundo). De todas formas, la diferencia predominante entre las CPU 8086/8088 y 80286 radica en la adición de un nuevo modelo operativo. En el modo real o normal, la 286 funciona de la misma manera que su predecesor, con la misma limitación de un MB de memoria: Pero su mayor velocidad de reloj y juego de comandos más eficientes permitía superar a sus predecesores, incluso en el modo real. El nuevo modo operativo, llamado modo protegido, le permite al procesador 80286 direccionar y gestionar mas memoria, hasta 16 MB. Así es posible procesar varias aplicaciones diferentes simultáneamente. A esta técnica se le llama multitarea. El 80286 fue el primer procesador Intel capaz de realizar multitareas que disfrutó de una fuerte comercialización. En todo esto, solo unas cuantas aplicaciones, tales como Lotus 1-2-3 y Windows de Microsoft podían aprovecharse de esta capacidad. El sistema operativo MS/PCDos de las PC por sí solo no puede funcionar en el modo protegido puesto que solo puede poner 640 KB de memoria de trabajo a disposición de las aplicaciones. Sin embargo, existen otros sistemas operativos, como el UNIX y el OS/2, ofrecen mucho mas en este sentido. En las PC de la categoría AT (tecnología avanzada), el procesador 286 se encuentra a menudo en la misma forma y en el mismo lugar que en la CPU 8086/8088. En cambio, hay que notar que el chip 286 no se fabricó con un formato completo. Es decir, tanto puede ser una lámina cuadrada que se sujeta mediante clips metálicos, puede ser un chip de forma cuadrada montada en un zócalo de plástico. Su ubicación sobre las distintas placas madre puede variar también. Normalmente, la única manera de identificar este chip es mediante las siglas grabadas sobre su superficie. EL 80386 La siguiente generación de procesadores para la PC trajo consigo importantes cambios en el mundo de la PC. En octubre de 1985 la empresa Intel lanzó el microprocesador 80386DX original de 16 MHz Con la CPU 80386 DX, Intel ofreció un chip de proceso que era ampliamente superior al de sus predecesores. El 386 DX era el primer procesador de 32 Bites que pudo usarse en placas madre de las PC. Al doblar la anchura externa e interna del bus de datos utilizado en el 286, tanto interna como externamente, se le abrieron nuevos horizontes a las computadoras personales. Las aplicaciones gráficas, que anteriormente corrían lentamente, ahora podrían funcionar con más rapidez. Asimismo, el uso de las interfaces gráficas de usuario (GUI), que requieren mucha más potencia del procesador, dado que redefinen toda la pantalla después de cada acción, comenzó a ser realmente posible y práctico después de haberse introducido en 80386.

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Desde que las velocidades de los relojes se elevaron de 16 a 33 y 40 MHz y que se instaló un caché externo de memoria (ver más adelante) para incrementar el rendimiento del procesador, casi todas las computadoras modernas pueden clasificarse como “computadoras gráficas”, una distinción que ya existía desde hacía algún tiempo entre las computadoras Apple, Commodore, Amiga y Atari ST que utilizan procesadores Motorola. Desde que el bus de direcciones se expandió a 32 bits, el chip puede direccionar directamente 4.294.967.296 (2 elevado a la 32) localizaciones de memoria, o 4 gigabytes de RAM. Esto hace posible direccionar incluso 64 terabytes de forma virtual, lo que permite otro modo de operación, llamado el modo real virtual. Con este modo de operación, es posible efectuar la multitarea bajo MS- /PC-DOS porque cada aplicación involucrada en el proceso de multitarea recibe una CPU virtual con 1 MB de memoria. Estas computadoras virtuales por separado operan como varios procesadores 8088 independientes, trabajando en paralelo en un solo sistema. No obstante, para crear este mundo artificial en la PC, se necesitaba otra ampliación del sistema operativo. Esta adición pronto fue introducida por Microsoft con la versión 3.0 del entorno gráfico de usuario MSWindows. Al igual que la CPU 286, la 386 permanece completamente compatible con códigos objeto en relación a sus predecesores. Esto significa que todos los sistemas operativos y aplicaciones diseñados para procesadores 8086 u 80286 también funcionarán en la CPU 386, sólo que mucho más deprisa. El 386 también entiende los juegos de comandos utilizados por los chips más antiguos y los tiempos de ejecución son mas rápidos. A una velocidad de reloj idéntica, por ejemplo 16 MHz, el 386 puede alcanzar dos veces los MIPS (millones de instrucciones por segundo) que la CPU 80286. Versiones Del 80386 •

386SX: Para facilitar la transición entre las computadoras de 16 bits basadas en el 80286, apareció en junio de 1988 el 80386 SX con bus de datos de 16 bits y 24 bits de direcciones (al igual que en el caso del 80286). Con velocidades de reloj entre 16 y 25 MHz. “Degradada” quiere decir en este contexto que el 386SX utiliza una estructura de 32 bits sólo de forma interna. En este sentido no es inferior a su hermano el 386 “puro”. Este microprocesador permitió el armado de computadoras en forma económica que pudieran correr programas de 32 bits.

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386SL: En 1990 Intel introdujo el miembro de alta integración de la familia 386: el 80386 SL, con varias características extras (25 MHz, frecuencia reducida ó 0 MHz, interfaz para caché opcional externo de 16, 32 ó 64 KB, soporte de LIM 4.0 (memoria expandida) por hardware, generación y verificación de paridad, ancho de bus de datos de 8 ó 16 bits) que lo hacen ideal para equipos portátiles.

El 80486 Este microprocesador es básicamente un 80386 y un caché de memoria de 8 KBytes. Por lo tanto los bloques que componen el 80486 son los siguientes: 1. Unidad de ejecución: Incluye los registros de uso general de 32 bits, la unidad lógico-matemática y un barrel shifter de 64 bits. La unidad de ejecución está mejorada con lo que se necesita un sólo ciclo de reloj para las instrucciones más frecuentes. 2. Unidad de segmentación: Incluye los registros de segmento, los cachés de información de descriptores y la lógica de protección. No tiene diferencias con respecto al 80386.

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3. Unidad de paginación: Es la encargada de traducir las direcciones lineales (generadas por la unidad anterior) en direcciones físicas. Incluye el buffer de conversión por búsqueda (TLB). Los últimos modelos (DX4, algunos DX2) soportan páginas de 4MB aparte de las de 4KB del 80386. 4. Unidad de caché: La evolución de las memorias hizo que el tiempo de acceso de las mismas decrecieran lentamente, mientras que la velocidad de los microprocesadores aumentaba exponencialmente. Por lo tanto, el acceso a memoria representaba el cuello de botella. La idea del caché es tener una memoria relativamente pequeña con la velocidad del microprocesador. La mayoría del código que se ejecuta lo hace dentro de ciclos, con lo que, si se tiene el ciclo completo dentro del caché, no sería necesario acceder a la memoria externa. Con los datos pasa algo similar: también ocurre un efecto de localidad. El caché se carga rápidamente mediante un proceso conocido como "ráfaga", con el que se pueden transferir cuatro bytes por ciclo de reloj. 5. Interfaz con el bus: Incluye los manejadores del bus de direcciones (con salidas de A31-A2 y BE0# a BE3# (mediante esto último cada byte del bus de datos se habilita por separado)), bus de datos de 32 bits y bus de control. 6. Unidad de instrucciones: Incluye la unidad de prebúsqueda que le pide los bytes de instrucciones al caché (ambos se comunican mediante un bus interno de 128 bits), una cola de instrucciones de 32 bytes, la unidad de decodificación, la unidad de control, y la ROM de control (que indica lo que deben hacer las instrucciones). 7. Unidad de punto flotante: Incluye ocho registros de punto flotante de 80 bits y la ló gica necesaria para realizar operaciones básicas, raíz cuadrada y trascendentes de punto flotante. Es tres o cuatro veces más rápido que un 386DX y 387DX a la misma frecuencia de reloj. Esta unidad no está incluida en el modelo 486SX. Versiones Del 80486 •

80486 DX: En abril de 1989 la compañía Intel presentó su nuevo microprocesador: el 80486 DX, con 1.200.000 transistores a bordo, el doble de la velocidad del 80386 y 100% de compatibilidad con los microprocesadores anteriores. El consumo máximo del 486DX de 50 MHz es de 5 watt.

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80486 SX: En abril de 1991 introdujo el 80486 SX, un producto de menor costo que el anterior sin el coprocesador matemático que posee el 80486 DX (bajando la cantidad de transistores a 1.185.000).

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80486 DX2: En marzo de 1992 apareció el 80486 DX2, que posee un duplicador de frecuencia interno, con lo que las distintas funciones en el interior del chip se ejecutan al doble de velocidad, manteniendo constante el tiempo de acceso a memoria. Esto permite casi duplicar el rendimiento del microprocesador, ya que la mayoría de las instrucciones que deben acceder a memoria en realidad acceden al caché interno de 8 KBytes del chip.

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80486 SL: En el mismo año apareció el 80486 SL con características especiales de ahorro de energía.

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80486 DX4: Siguiendo con la filosofía del DX2, apareció el 80486 DX4, que triplica la frecuencia de reloj y aumenta el tamaño del caché interno a 16 KBytes.

El Pentium El 19 de octubre de 1992, Intel anunció que la quinta generación de su línea de procesadores compatibles (cuyo código interno era el P5) llevaría el nombre Pentium en vez de 586 u 80586, como todo el mundo estaba esperando. Esta fue una estrategia de Intel para poder registrar la marca y así poder diferir el nombre de sus procesadores del de sus competidores (AMD y Cyrix principalmente). Este microprocesador se presentó el 22 de marzo de 1993 con velocidades iniciales de 60 y 66 MHz (112 millones de instrucciones por segundo en el último caso), 3.100.000 transistores (fabricado con el proceso BICMOS (BipolarCMOS) de 0,8 micrones), caché interno de 8 KB para datos y 8 KB para instruccio nes, verificación interna de paridad para asegurar la ejecución correcta de las instrucciones, una unidad de punto flotante mejorada, bus de datos de 64 bit para

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una comunicación más rápida con la memoria externa y, lo más importante, permite la ejecució n de dos instrucciones simultáneamente. El chip se empaqueta en formato PGA (Pin Grid Array) de 273 pines. Como el Pentium sigue el modelo del procesador 386/486 y añade unas pocas instrucciones adicionales pero ningún registro programable, ha sido denominado un diseño del tipo 486+. Esto no quiere decir que no hay características nuevas o mejoras que aumenten la potencia. La mejora más significativa sobre el 486 ha ocurrido en la unidad de punto flotante. Hasta ese momento, Intel no había prestado mucha atención a la computación de punto flotante, que tradicionalmente había sido el bastión de las estaciones de ingeniería. Como resultado, los coprocesadores 80287 y 80387 y los coprocesadores integrados en la línea de CPUs 486 DX se han considerado anémicos cuando se les compara con los procesadores RISC (Reduced Instruction Set Computer), que equipan dichas estaciones. Todo esto ha cambiado con el Pentium: la unidad de punto flotante es una prioridad para Intel, ya que debe competir en el mercado de Windows NT con los procesadores RISC tales como el chip Alpha 21064 de Digital Equipment Corporation y el MIPS R4000 de Silicon Graphics. Esto puede ayudar a explicar por qué el Pentium presenta un incremento de 5 veces en el rendimiento de punto flotante cuando se le compara con el diseño del 486. En contraste, Intel sólo pudo extraer un aumento del doble para operaciones de punto fijo o enteros. El gran aumento de rendimiento tiene su contraparte en el consumo de energía: 13 watt bajo la operación normal y 16 watt a plena potencia (3,2 amperes x 5 volt = 16 watt), lo que hace que el chip se caliente demasiado y los fabricantes de tarjetas madres (motherboards) tengan que agregar complicados sistemas de refrigeración. Teniendo esto en cuenta, Intel puso en el mercado el 7 de marzo de 1994 la segunda generación de procesadores Pentium. Se introdujo con las velocidades de 90 y 100 MHz con tecnología de 0,6 micrones y Posteriormente se agregaron las versiones de 120, 133, 150, 160 y 200 MHz con tecnología de 0,35 micrones. En todos los casos se redujo la tensión de alimentación a 3,3 volt. Esto redujo drásticamente el consumo de electricidad (y por ende el calor que genera el circuito integrado). De esta manera el chip más rápido (el de 200 MHz) consume lo mismo que el de 66 MHz. Estos integrados vienen con 296 pines. Además la cantidad de transistores subió a 3.300.000. Esto se debe a que se agregó circuitería adicional de control de clock, un controlador de interrupciones avanzado programable (APIC) y una interfaz para procesamiento dual (facilita el desarrollo de motherboards con dos Pentium). Pentium Pro El sucesor del Pentium de Intel se llama Pentium Pro. Este procesador se presento en septiembre de 1995 y estuvo disponible a gran escala en 1996. Este es uno de los mejores procesadores que ha sacado Intel, a pesar de su relativa antigüedad. Parte de este mérito lo tiene la caché de segundo nivel, que está implementada en el propio chip, y por tanto se comunica con la CPU a la misma velocidad que trabaja ésta internamente. Algunas características son: • • • • • • •

El zócalo es específico para este modelo y es conocido como Tipo 8. No cuenta con el juego de instrucciones MMX. Está optimizado para aplicaciones de 32 bits. (Windows NT, Unix, OS/2...) Dispone de una caché L1 de 8KB + 8KB. Hay una gama de procesadores que posee 256 KB. de caché L2, otra 512, y por último un modelo que cuenta con un Mega. Puede cachear hasta 64 GB. de RAM. Está formado por 5,5 millones de transistores.

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El Pentium MMX En enero de 1997 apareció una tercera generación de Pentium, que incorpora lo que Intel llama tecnología MMX (MultiMedia eXtensions) con lo que se agregan 57 instrucciones adicionales. Están disponibles en velocidades de 66/166 MHz, 66/200 MHz y 66/233 MHz (velocidad externa / interna). Las nuevas características incluyen una unidad MMX y el doble de caché. El Pentium MMX tiene 4.500.000 transistores con un proceso CMOS-silicio de 0,35 micrones mejorado que permite bajar la tensión a 2,8 volt. Externamente posee 321 pines. El Pentium MMX es una mejora al que se le ha incorporado un nuevo juego de instrucciones (57 para ser exactos) orientado a mejorar el rendimiento en aplicaciones multimedia, que necesitan mover gran cantidad de datos de tipo entero, como pueden ser videos o secuencia s musicales o gráficos 2D. Al ser un juego de instrucciones nuevo, si el software que utilizamos no lo contempla, no nos sirve para nada, y ni Windows 95, ni Office 97 ni la mayor parte de aplicaciones actuales lo contemplan (Windows 98 si). Sin embargo, aun en el caso de que no utilicemos tales instrucciones, notaremos una mejora debido a que, entre otras mejoras, dispone de una caché que es el doble de la del Pentium "normal", es decir 16 Kb para datos y 16 para instrucciones. La gama MMX empieza en los 133Mhz, pero sólo para portátiles, es decir la versión SL. Para ordenadores de sobremesa la gama empieza en los 166Mhz., luego viene el de 200 y finalmente el de 233 que utiliza un multiplicador de 3,5 y que además necesita de algo más de corriente que sus compañeros. Algunas características son: • • • • • •

Sigue siendo un procesador optimizado para aplicaciones de 16 bits. Requiere zócalo de tipo 7 (socket 7). También es conocido como P55C. Trabaja a doble voltaje 3,3/2,8V. Utiliza la misma tecnología de 0,35 micras. Lleva en su interior 4,5 millones de transistores. También podemos distinguir según el encapsulado sea plástico o cerámico. El mejor y más moderno es el primero.

Pentium II En mayo de 1997 Intel saco el procesador Pentium II. Básicamente es un Pentium Pro al que se ha sacado la memoria caché de segundo nivel del chip y se ha colocado todo ello en un tarjeta de circuito impreso, conectada a la placa a través de un conector parecido al del estándar PCI, llamado Slot 1, y que es utilizado por dos tipos de cartuchos, el S.E.C. (Contacto en un Solo Extremo) y el S.E.P.P También se le ha incorporado el juego de instrucciones MMX. Otras características son: • • • • • • •

Está optimizado para aplicaciones de 32 bits. Se comercializa en versiones que van desde los 233 hasta los 400 Mhz. Posee 32 Kbytes de caché L1 (de primer nivel) repartidos en 16Kb, para datos y los otros 16 para instrucciones. La caché L2 (segundo nivel) es de 512 Kb, y trabaja a la mitad de la frecuencia del procesador. La velocidad a la que se comunica con el bus (la placa base) sigue siendo de 66 Mhz, pero en las versiones a partir de los 333 ya pueden trabajan a 100 Mhz. Incorpora 7,5 millones de transistores. Los modelos de 0,35 µ pueden cachear hasta 512 Mb, los de 0,25 hasta 4 Gb. (menos los antiguos modelos a 333).

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Celeron Este procesador ha tenido una existencia bastante tormentosa debido a los continuos cambios de planes de Intel. Debemos distinguir entre dos empaquetados distintos. El primero es el S.E.P.P que es compatible con el Slot 1 y que viene a ser parecido al empaquetado típico de los los Pentium II (el S.E.C.) pero sin la carcasa de plástico. El segundo y más moderno es el P.P.G.A. que es el mismo empaquetado que utilizan los Pentium y Pentium Pro, pero con distinto zócalo. En este caso se utiliza el socket 370, incompatible con los anteriores socket 7 y 8 y con los actuales Slot 1. Por suerte existen unos adaptadores que permiten montar procesadores socket 370 en placas Slot 1 (aunque no al revés). También debemos distinguir entre los modelos que llevan caché y los que no, ya que las diferencias en prestaciones son realmente importantes. Justamente los modelos sin caché L2 fueron muy criticados porque ofrecían unas prestaciones que en algunos casos eran peores que las de los Pentium MMX a 233. Algunas características son: • • • • • • • •

Está optimizado para aplicaciones de 32 bits. Se comercializa en versiones que van desde los 266 hasta los 466 Mhz. La caché L2 trabaja a la misma velocidad que el procesador (en los modelos en los que la incorpora). Posee 32 Kbytes de caché L1 (de primer nivel) repartidos en 16Kb, para datos y los otros 16 para instrucciones. No poseen caché de nivel 2 los modelos 266-300 y sí el resto (128 KB). La velocidad a la que se comunica con el bus (la placa base) sigue siendo de 66 Mhz. Posee el juego de instrucciones MMX. Incorpora 7,5 millones de transistores en los modelos 266-300 y 9,1millones a partir del 300A (por la memoria caché integrada).

Xeon Al Xeon le ocurre algo parecido al Celeron, ya que no dejan de ser varia ntes de un mismo procesador, o mejor dicho, de una misma CPU, ya que las variaciones principales están fuera de la CPU. En este caso, se ha buscado un procesador que sea un digno sucesor del Pentium Pro, el cual, y a pesar de los años que hace de su nacimiento, todavía no había sido igualado en muchas de sus características, ni por el mismo Pentium II. Este procesador está orientado al mismo mercado que el modelo al que pretende sustituir, es decir al de los servidores. En este caso, lo tiene más fácil, ya que la tecnología de socket 8 que implementaba el PRO, se había quedado un tanto estancada por su poca difusión. Por tanto, sus diferencias más importantes las tenemos en su memoria caché de segundo nivel que puede ir desde los 512 Kb. hasta el mega, aunque los próximos modelos podrán salir ya con 2 MB. Esta memoria además es más rápida, y trabaja a la misma velocidad que la CPU. Otra característica importante es que mediante la electrónica y el chipset adecuado se pueden montar equipos con hasta 8 procesadores. La carcasa del procesador también ha experimentado un crecimiento, sobretodo en altura, para que la CPU y demás componentes puedan obtener una mayor refrigeración. Otras características son: • • • • •

Utiliza el slot 2, que es una variante del slot1, pero incompatible con aquel. Está optimizado para aplicaciones de 32 bits. Posee 32 KBytes de caché L1 (de primer nivel) repartidos en 16KB. para datos y los otros 16 para instrucciones. La caché de segundo nivel puede ser de 512 KB o 1 MB. Para comunicarse con el bus utiliza una velocidad de 100 Mhz.

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Incorpora 7,5 millones de transistores. Puede cachear hasta 4 Gb. de memoria RAM.

Pentium III Debido a que las diferencias con el actual Pentium II son escasas, vamos a centrarnos en comparar ambos modelos. Se le han añadido las llamadas S.S.E. ó Streaming SIMD Extensions, que son 70 nuevas instrucciones orientadas hacia tareas multimedia, especialmente en 3D. Estas extensiones son el equivalente a las 3D Now que lleva implementando AMD desde hace tiempo en el K6-2, K6-III y Athlon y que también han incorporado otros fabricantes como IDT en sus Winchip2 y 3. Por supuesto, dicho juego de instrucciones a pesar de realizar operaciones similares en ambos procesadores son totalmente incompatibles entre sí. Otra novedad importante es la posibilidad de utilizar las nuevas instrucciones junto con las actuales MMX y las operaciones con la FPU sin verse penalizado por ello. Hay que tener en cuenta que tanto en los procesadores de Intel anteriores como en los de AMD actuales a excepción del Athlon, combinar la utilización de instrucciones MMX junto con operaciones en coma flotante es prácticamente imposible debido al retardo que supone pasar de un modo a otro, con lo que los programadores se ven obligados a escoger entre uno u otro. Otra de las novedades introducidas y también la más polémica es la incorporación de un número de serie que permite identificar unívocamente a cada una de las unidades, con lo que se obtiene una especie de "carnet de identidad" único para cada PC. Este ID se puede utilizar para realizar transacciones más seguras a través de Internet, y facilitar la vida a los administradores de redes, pero también ha sido duramente criticado por algunos grupos de presión como una invasión de la privacidad, con lo que Intel se ha visto obligada a ofrecer una utilidad que permite desactivar dicha función. Es importante recalcar que todas estas nuevas características no sirven para nada si el software no las contempla, al igual que ocurría con las instrucciones 3DNow o con las ya hoy en día estándar MMX. También es importante saber que las 3DNow, al llegar bastante tiempo en el mercado, están ya soportadas por múltiples programas, sobre todo juegos, entre otras cosas gracias al soporte por parte de Microsoft en sus DirectX. El resto de características son idénticas a las de su hermano pequeño: • • • • • • • •

Está optimizado para aplicaciones de 32 bits. Se comercializa en versiones que van desde los 450 hasta los 600 Mhz. Posee 32 Kbytes de caché L1 (de primer nivel) repartidos en 16Kb. para datos y los otros 16 para instrucciones. La caché L2 (segundo nivel) es de 512 Kb. y trabaja a la mitad de la frecuencia del procesador. La velocidad a la que se comunica con el bus (la placa base) es de 100 Mhz. Incorpora 9,5 millones de transistores. Pueden cachear hasta 4 Gb. Los modelos actuales todavía están fabricados con tecnología de 0,25 micras.

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PROCESADORES AMD K5 El K5 de AMD fué la primera competencia de Intel en el terreno del Pentium. Aunque hoy en día está ya descatalogado, no podemos dejar de mencionarlo, en cuanto que su importancia, no a nivel de ventas, pero si en cuanto a rendimientos fué destacada. Como la comparación es obligatoria, diremos que maneja peor los datos en coma flotante, debido a una MFU más deficiente que la del Pentium (es decir el famoso coprocesador matemático). Su gama va desde los PR75 hasta los PR166, que identifican a que tipo de Pentium Classic hacen la competencia, no su velocidad real. Resumiendo podemos decir que ofrece unas prestaciones algo mejores que las del Pentium Classic en manejo de enteros y una mejor relación calidad / precio, lo que lo convirtieron en la mejor opción para tareas de oficina. Lástima que saliera al mercado algo tarde. Otras características: • • • • • •

Optimizado para ejecutar instrucciones de 16 y 32 bits. Utiliza el socket 7. Dispone de una caché de instrucciones de 16Kb, y 8Kb. para los datos. Trabaja a 3,52 voltios y algunos a doble voltaje. Están fabricados con tecnología de 0,35 micras. Incorpora 4,3 millones de transistores.

K6 Con el K6, AMD no sólo consiguió hacerle la competencia a Intel en el terreno de los MMX, sino además amargarle la vida, ofreciendo un pr ocesador que casi se pone a la altura del mismísimo Pentium II. En cuanto a potencia bruta, si comparamos sus prestaciones en la ejecución de software de 16 bits, vemos que la diferencia es escasa entre todos los procesadores, quedando como único descolgado el Pentium Pro. Si pasamos a los programas de 32 bits, aquí es al revés, y el que se lleva la palma es el Pentium Pro (El Pentium II puede vencerle sólo si lo comparamos con versiones a mayor velocidad), quedando el K6 algo por debajo del Pentium II, pero muy por encima del MMX e incluso del Cyrix 6x86MX. Y ya para terminar en cálculos en coma flotante, el K6 también queda por debajo del Pentium II, pero por encima del MMX y del Pro, y aquí el que se queda más descolgado como siempre es el Cyrix. Cuenta con una gama que va desde los 166 hasta los 300 Mhz y con el juego de instrucciones MMX, que ya se han convertido en estándar. También tiene las siguientes características: • • • • •

Optimizado para ejecutar instrucciones tanto de 16 como 32 bits. Utiliza socket 7. Funciona a 66 Mhz, aunque suele tolerar frecuencias de bus de 100 Mhz. sin demasiados problemas en los modelos superiores (sobretodo el 300). La memoria caché esta compuesta por 32 Kb para instrucciones y 32 para datos. Posee 8,8 millones de transistores.

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K6-2 Este procesador es una mejora del K6, al que se le ha añadido un nuevo juego de instrucciones llamado 3D-Now, que acelera las operaciones en 3D, es decir, las operaciones realizadas con grandes cantidades de datos en coma flotante. Una de las ventaja s de ésta tecnología es que tiene mecanismos para que la CPU no se quede inactiva mientras se ejecutan los cálculos, como ocurre con el coprocesador. Al igual que ocurre con las extensiones MMX, para poder aprovecharse de ellas hace falta que el software lo contemple. Una buena noticia para AMD es que Microsoft dará soporte a esta tecnología en sus DirectX 6, aunque su total aprovechamiento sólo es posible con programas que hagan uso directamente del nuevo juego de instrucciones. Siguientes características con las que cuenta: • • • •

Da soporte al bus de 100 Mhz. Soporta zócalos tipo 7 a 66 Mhz y tipo Super 7 a 100 Mhz. Dispone de 64 Kb. de caché L1. Fabricado con 8,8 millones de transistores.

K6-III Una de las principales características de este procesador y la mayor diferencia respecto del K6-2 se debe a su nuevo diseño de caché de 3 niveles. Esto se ha conseguido incorporando una caché de segundo nivel de 256 Kb en el núcleo de la CPU que se suma a los 64 Kb de la L1. De esta forma, la caché de la placa base pasa a trabajar como memoria de tercer nivel. Esto permite que nuestra máquina pueda trabajar con una caché de hasta 2.368 Kb, de los cuales 320 están dentro de la CPU y por tanto se comunican con ella a su misma velocidad. El resto de características son comunes con el K6-2. • • • • • • • •

Instrucciones MMX. Instrucciones 3DNow. La memoria de segundo nivel trabaja a la misma velocidad que la CPU. Utilizan el zócalo super7 a 100 Mhz. 64 Kb. de caché L1 (32 para datos y 32 para instrucciones) 256 Kb. de caché L2. Fabricados con 21,3 millones de transistores y tecnología de 0,25 micras. Soporte para AGP. Los voltajes mínimo y máximo son 2,3 y 2,5 v.

Athlon Parece que AMD sigue siempre el camino marcado por Intel, y en esta ocasión también se ha apuntado a cambiar los juegos de números por las palabras más o menos altisonantes. Si Intel denominó Pentium al i586, AMD ha hecho lo propio con el K7. Pero no nos engañemos, marketing a un lado, la verdad es que este nuevo procesador tiene unas características técnicas que deberían posicionarle incluso por encima de los Pentium III de Intel, pero como siempre, este factor por sí solo no proporcionará a esta nueva plataforma la aceptación que AMD tanto necesita.

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A pesar del éxito obtenido por AMD con su gama K6, Intel contraatacó muy fuerte con sus nuevos Celeron de 128 Kb y su zócalo 370, y AMD necesita que el Athlon sea todo un éxito para dejar atrás los números rojos en los que está sumergida. Pero para ello necesita contar con el soporte de la industria informática y acertar en el marketing, así como evitar los problemas de producción que tuvo con los K6. Por último y no menos importante, rezar para que Intel tarde lo máximo posible en reaccionar. Empezaremos por decir que los nuevos modelos utilizan un nuevo zócalo totalmente incompatible con todo lo conocido hasta ahora en el mundo PC, aunque está basado en el EV6 de los Alpha de Digital, y su conector, conocido como SlotA, es idéntico físicamente al Slot1 de Intel. Este bus trabaja a velocidades de 200 Mhz, en contra de los 100 de los modelos actuales, y están previstos modelos futuros a 400 Mhz. La memoria de primer nivel cuenta con 128 KB (cuatro veces la de los Pentium III) y la L2 es programable , lo que permite adaptar la cantidad de caché a distintas necesidades, contando en un principio con 512 KB, pero estando previstos modelos con hasta 8 MB. Los modelos iniciales trabajan a 500, 550 y 600 Mhz y siguen estando fabricados con la tecnología actual de 0,25 micras. Incorporan 22 millones de transistores. Por supuesto soporta la s instrucciones 3DNow. Por fin la arquitectura soporta sistemas multiprocesador con los juegos de chipset adecuados, pudiéndose construir máquinas con hasta 8 micros o más.

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VIII.- BIBLIOGRAFÍA •

SANDERS, donald Informatica presente y futuro Edit. Mc Graw Hill, 1993

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MUELLER, scott Manual de actualización y reparación de PCs Edit. Prentice Hall, 1998

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ANGULO, jose maria Microprocesadores Edit. Paraninfo, 1990

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Hwang, briggs Arquitectura de computadoras Edit. Mc Graw Hill, 1998

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