BUSES DE COMUNICACIÓN

En arquitectura de computadores, el bus (o canal) es un sistema digital que transfiere datos entre los componentes de una computadora o entre computadoras. Está formado por cables o pistas en un circuito impreso, dispositivos como resistores y condensadores además de circuitos integrados.

En los primeros computadores electrónicos, todos los buses eran de tipo paralelo, de manera que la comunicación entre las partes del computador se hacía por medio de cintas o muchas pistas en el circuito impreso, en los cuales cada conductor tiene una función fija y la conexión es sencilla requiriendo únicamente puertos de entrada y de salida para cada dispositivo.

La tendencia en los últimos años se hacía uso de buses seriales como el USB, Firewire para comunicaciones con periféricos reemplazando los buses paralelos, incluyendo el caso como el del microprocesador con el chipset en la placa base.

Esto a pesar de que el bus serial posee una lógica compleja (requiriendo mayor poder de cómputo que el bus paralelo) a cambio de velocidades y eficacias mayores.

Existen diversas especificaciones de que un bus se define en un conjunto de características mecánicas como conectores, cables y tarjetas, además de protocolos eléctricos y de señales.

TIPOS DE BUS

Bus de datos.- Son las líneas de comunicación por donde circulan los datos externos e internos del microprocesador.

Bus de dirección.- Línea de comunicación por donde viaja la información específica sobre la localización de la dirección de memoria del dato o dispositivo al que se hace referencia.

Bus de control.- Línea de comunicación por donde se controla el intercambio de información con un módulo de la unidad central y los periféricos.

Bus de expansión.- Conjunto de líneas de comunicación encargado de llevar el bus de datos, el bus de dirección y el de control a la tarjeta de interfaz (entrada, salida) que se agrega a la tarjeta principal.

Bus del sistema.-  Todos los componentes de la CPU se vinculan a través del bus de sistema, mediante distintos tipos de datos el microprocesador y la memoria principal, que también involucra a la memoria caché de nivel 2. La velocidad de transferencia del bus de sistema está determinada por la frecuencia del bus y el ancho del mínimo

PUERTOS DE ENTRADA Y SALIDA

Los Puertos de Entrada y Salida de una PC son la interfaz para que el usuario pueda comunicarse con el computador, así como otros dispositivos electrónicos.

Hay puertos muy conocidos por todos nosotros y que son los más habituales de encontrar en la parte posterior y frontal de un gabinete de PC.

Pero en poco tiempo algunas serán desplazados por otros hasta ahora no tan populares y que veremos a través de la presentación en diapositivas "Los puertos de E/S".

En la figura de podemos ver de forma numerada algunos de los puertos más populares:

1. Puerto PS/2 para ratón (verde).
2. Puerto de salida SPDIF coaxial.
3. Puerto de entrada SPDIF coaxial.
4. Puerto VGA o Adaptador de gráficos de vídeo.
5. Puerto IEEE 1394a (puerto FireWire).
6. Puerto de Red RJ-45 (LAN).
7. Audio: Altavoz central/subwoofer (amarillo/naranja).
8. Audio: Salida del altavoz posterior (negro).
9. Audio: Entrada de línea (celeste).
10. Audio: Salida de línea (verde claro).
11. Audio: Micrófono (rosa).
12. Salida de altavoz lateral (gris).
13. Puertos USB 2.0: 4.
14. Puerto PS/2 para Teclado (violeta)

Con el tiempo algunos de estos puertos se convertirán en obsoletos ante tecnologías como la Pantalla Táctil (TouchScreen), conexiones inalámbricas como el WIFI y el BlueTooth, y el reconocimiento kinetico, un ejemplo de ello es Gmail motion. Tecnología ligada al movimiento del cuerpo y de las manos para poder escribir e interactuar con la PC a través de una cámara que sensa los movimientos del cuerpo del operador

UNIDADES DE ALMACENAMIENTO

Dispositivos de almacenamiento de un computador:

El concepto de dispositivos de almacenamiento engloba dos nociones. Los dispositivos son máquinas o sistemas capaces de desarrollar ciertas acciones y cumplir con un objetivo (están “dispuestos” para eso). El almacenamiento, por su parte, es la acción y efecto de almacenar (reunir o guardar cosas, registrar información).

Dispositivos de almacenamiento: De esta manera, podemos afirmar que los dispositivos de almacenamiento son aparatos que escriben o leen datos en un soporte. Estos dispositivos, por lo tanto, trabajan en conjunto con todos los medios donde se almacenan los archivos de una computadora u otro sistema informático, tanto lógica como físicamente.

Un disco rígido es un dispositivo de almacenamiento. Este tipo de aparato dispone de uno o más discos que se encuentran unidos por un mismo eje y que giran en una estructura metálica. Cada disco presenta cabezales de lectura/escritura para trabajar con la información.

Tipos de Dispositivos de Almacenamiento:

Memoria ROM: Esta memoria es sólo de lectura, y sirve para almacenar el programa básico de iniciación, instalado desde fábrica. Este programa entra en función en cuanto es encendida la computadora y su primer función es la de reconocer los dispositivos, (incluyendo memoria de trabajo). 

Memoria RAM: La memoria principal o RAM (Rendón Access Memory, Memoria de Acceso Aleatorio) es donde el computador guarda los datos que está utilizando en el momento presente. El almacenamiento es considerado temporal por que los datos y programas permanecen en ella mientras que la computadora este encendida o no sea reiniciada.

Memorias Auxiliares: Por las características propias del uso de la memoria ROM y el manejo de la RAM, existen varios medios de almacenamiento de información, entre los más comunes se encuentran: El disco duro, El Disquete o Disco Flexible, etc.

Dispositivos magnéticos:

Estos sistemas de almacenamiento estaban formado por una cinta de material plástico recubierta de material ferro magnéticos sobre dicha cinta se registran los caracteres  en forma de combinaciones de puntos, estas cintas son soporte de tipo secuencial, esto supone un inconveniente puesto que para acceder a una información determinado se hace necesario leer todas las que preceden, con la consiguiente pérdida de tiempo.

Cinta Magnética: Está formada por una cinta de material plástico recubierta de material ferro magnético, sobre dicha cinta se registran los caracteres en formas de combinaciones de puntos, sobre pistas paralelas al eje longitudinal de la cinta.

Estas cintas son soporte de tipo secuencial, esto supone un inconveniente puesto que para acceder a una información determinada se hace necesario leer todas las que le preceden, con la consiguiente pérdida de tiempo.

Tambores Magnéticos: Están formados por cilindros con material magnético capaz de retener información, Esta se graba y lee mediante un cabezal cuyo brazo se mueve en la dirección del eje de giro del tambor. El acceso a la información es directo y no secuencial.

Disquete o Disco flexible: Disco flexible o también disquete (en inglés floppy disk), es un tipo de dispositivo de almacenamiento de datos formado por una pieza circular de un material magnético que permite la grabación y lectura de datos, fino y flexible (de ahí su denominación) encerrado en una carcasa fina cuadrada o rectangular de plástico. Los discos, usados usualmente son los de 3 ½ o 5 ¼ pulgadas, utilizados en ordenadores o computadoras personales.

Disco Duro: Es el principal subsistema de almacenamiento de información en los sistemas informáticos. Es un dispositivo encargado de almacenar información de forma persistente en un ordenador, es considerado el sistema de almacenamiento más importante del computador y en él se guardan los archivos de los programas. 

Dispositivos ópticos:

CD-R: Es un disco compacto de 650 o 700 MB de capacidad que puede ser leído cuantas veces se desee, pero cuyo contenido no puede ser modificado una vez que ya ha sido grabado. Dado que no pueden ser borrados ni re grabados, son adecuados para almacenar archivos u otros conjuntos de información invariable.

CD-RW: Posee la capacidad del CD-R con la diferencia que estos discos son regrabables lo que les da una gran ventaja. Las unidades CD-RW pueden grabar información sobre discos CD-R y CD-RW y además pueden leer discos CD-ROM y CDS de audio. Las interfaces soportadas son EIDE, SCSI y USB.

DVD-ROM: Es un disco compacto con capacidad de almacenar 4.7 GB de datos en una cara del disco, un aumento de más de 7 veces con respecto a los CD-R y CD-RW. Y esto es en una sola cara. Los futuros medios de DVD-ROM serán capaces de almacenar datos en ambas caras del disco, y usar medios de doble capa para permitir a las unidades leer hasta cuatro niveles de datos almacenados en las dos caras del disco dando como resultado una capacidad de almacenamiento de 17 GB.

DVD-RAM: Este medio tiene una capacidad de 2.6 GB en una cara del disco y 5.2 GB en un disco de doble cara, Los DVD-RAM son capaces de leer cualquier disco CD-R o CD-RW pero no es capaz de escribir sobre estos. Los DVD-RAM son regrabables pero los discos no pueden ser leídos por unidades DVD-ROM.

PC – Cards: La norma de PCMCIA es la que define a las PC Cards. Las PC Cards pueden ser almacenamiento o tarjetas de I/O. Estas son compactas, muy fiable, y ligeras haciéndolos ideal para Netbooks, palmtop, handheld y los PDAs.

Flash Cards: Con tarjetas de memoria no volátil es decir conservan los datos aun cuando no estén alimentadas por una fuente eléctrica, y los datos pueden ser leídos, modificados o borrados en estas tarjetas.

Dispositivos extraíbles:

Pen drive o Memory Flash: Es un pequeño dispositivo de almacenamiento que utiliza la memoria flash para guardar la información sin necesidad de pilas.
Los Pen drive son resistentes a los rasguños y al polvo que han afectado a las formas previas de almacenamiento portable, como los CD y los disquetes.

Unidades de Zip: La unidad Iomega ZIP es una unidad de disco extraíble. Está disponible en tres versiones principales, la hay con interfaz SCSI, IDE, y otra que se conecta a un puerto paralelo. Este documento describe cómo usar el ZIP con Linux. Se debería leer en conjunción con el HOWTO SCSI a menos que posea la versión IDE.

PROCESADORES

El procesador es el corazón de todo sistema PC. Su nombre más preciso es CPU (Central Processing Unit), o "Unidad de procesamiento central”. La CPU es el jefe del sistema. En mayor o menor medida participa en todos los procesos como elemento de control y coordinación.

A menudo se llama equivocadamente "chip" al procesador. Un chip es un circuito integrado, un IC. También pueden recibir este nombre los chips de memoria del computador o el sintonizador de una radio de bolsillo.

Un microprocesador es un circuito integrado construido en un pedazo diminuto de silicón. Contiene miles, o incluso millones, de transistores que se interconectan vía los rastros extrafinos de aluminio. La función de los transistores es guardar y manipular datos juntos para que el microprocesador pueda realizar una variedad ancha de funciones útiles. El primer procesador de Intel fue los 4004, se introdujo en 1971 y contuvo 2,300 transistores. El Pentium II contiene 7.5 millones de transistores. Una de las tareas más comunes que realiza un microprocesador es servir como "cerebros" dentro de las computadoras personales, pero ellos entregan "inteligencia" a los otros dispositivos también. 

Esta unidad central de procesamiento está constituida, esencialmente, por registros, una unidad de control, una unidad aritmético lógica (ALU) y una unidad de cálculo en coma flotante (conocida antiguamente como «co-procesador matemático»).El microprocesador está conectado generalmente mediante un zócalo específico de la placa base de la computadora; normalmente para su correcto y estable funcionamiento, se le incorpora un sistema de refrigeración que consta de un disipador de calor fabricado en algún material de alta conductividad térmica, como cobre o aluminio, y de uno o más ventiladores que eliminan el exceso del calor absorbido por el disipador.

Entre el disipador y la cápsula del microprocesador usualmente se coloca pasta térmica para mejorar la conductividad del calor. Existen otros métodos más eficaces, como la refrigeración líquida o el uso de células peltier para refrigeración extrema, aunque estas técnicas se utilizan casi exclusivamente para aplicaciones especiales, tales como en las prácticas de overclocking.
La medición del rendimiento de un microprocesador es una tarea compleja, dado que existen diferentes tipos de "cargas" que pueden ser procesadas con diferente efectividad por procesadores de la misma gama. 

Una métrica del rendimiento es la frecuencia de reloj que permite comparar procesadores con núcleos de la misma familia, siendo este un indicador muy limitado dada la gran variedad de diseños con los cuales se comercializan los procesadores de una misma marca y referencia. Un sistema informático de alto rendimiento puede estar equipado con varios microprocesadores trabajando en paralelo, y un microprocesador puede, a su vez, estar constituido por varios núcleos físicos o lógicos. Un núcleo físico se refiere a una porción interna del microprocesador cuasi-independiente que realiza todas las actividades de una CPU solitaria, un núcleo lógico es la simulación de un núcleo físico a fin de repartir de manera más eficiente el procesamiento. Existe una tendencia de integrar el mayor número de elementos dentro del propio procesador, aumentando así la eficiencia energética y la miniaturización. Entre los elementos integrados están las unidades de punto flotante, controladores de la memoria RAM, controladores de buses y procesadores dedicados de video.

TARJETAS DE EXPANSIÓN

Es una serie de circuitos, chips y puertos integrados en una placa plástica, la cual cuenta con un conector lineal diseñado para ser insertado dentro de una ranura o "Slot" especial de la tarjeta principal ("Motherboard"). Esta tarjeta tiene como función aumentar las capacidades de la computadora en la que se instala (aumentar la capacidad de proceso de video, permitir el acceso a redes, permitir la captura de audio externa, etc.).

Tipos básicos de tarjetas de expansión:Dependiendo la función de cada una, es posible clasificarlas de la siguiente manera (por supuesto no se descarta la existencia de más tipos), sin embargo las más utilizadas son las siguientes:

• Tarjetas aceleradoras de gráficos.

• Tarjetas red local cableada.

• Tarjetas de red inalámbrica.

• Tarjetas de red ópticas (para fibra óptica).

• Tarjetas PCMCIA.

• Tarjetas de sonido.

• Tarjetas controladoras IDE.

• Tarjetas controladoras SCSI.

• Tarjetas fax-módem.

• Tarjetas osciloscopio.

• Tarjetas de video.

• Tarjetas de expansión de puertos.

• Tarjetas de diagnóstico.

• Tarjetas sintonizadoras TV/FM.

• Tarjetas capturadoras de video.

• Tarjeta adaptadora PCMCIA a PC.

• Tarjeta de expansión de memoria RAM.

MOTHER BOARD (TARJETA MADRE)

PLACA BASE: COMPONENTES Y FUNCIONES

La placa base, placa madre, tarjeta madre o board (en inglés MotherBoard, MainBoard ) es la tarjeta de circuitos impresos que sirve como medio de conexión entre el microprocesador, los circuitos electrónicos de soporte, las ranuras para conectar parte o toda la RAM del sistema, la ROM y las ranuras especiales (slots) que permiten la conexión de tarjetas adaptadoras adicionales.

Estas tarjetas de expansión suelen realizar funciones de control de periféricos tales como monitores, impresoras, unidades de disco, etc.

Se diseña básicamente para realizar tareas específicas vitales para el funcionamiento de la computadora, como por ejemplo las de:

·       Conexión física.

·      Administración, control y distribución de energía eléctrica.

·      Comunicación de datos.

·      Temporización.

·      Sincronismo.

·      Control y monitoreo.

Para que la placa base cumpla con su cometido, lleva instalado un software muy básico denominado BIOS.

Componentes de la placa base:

• Socket

• Zócalo de memoria

• Chipset (Northbridge y Southbridge)

• Conector ATX

• Conector ATX 2.0

• Conector ATX12V

• ROM bios

• RAM CMOS

• IDE

• Connector Fdc

• Panel frontal

• Pila

• PS/2 (mouse y teclado)

• USB

• LPT1

• GAME

• GAMEII

Físicamente, se trata de una placa de material sintético, sobre la cual existe un circuito electrónico que conecta diversos componentes que se encuentran insertados o montados sobre la misma, los principales son:

• Microprocesador o Procesador: (CPU – Unidad de Procesamiento Central) el cerebro del computador montado sobre una pieza llamada zócalo o slot.

• Memoria principal temporal: (RAM – Memoria de acceso aleatorio) montados sobre las ranuras de memoria llamados generalmente bancos de memoria.

• Las ranuras de expansión: o slots donde se conectan las demás tarjetas que utilizará el computador como por ejemplo la tarjeta de video, sonido, modem, red, etc.

• Chips: como puede ser la BIOS, los Chipsets o controladores.

BIOS.-

Su función es la de chequear los distintos componentes en el arranque, dar manejo al teclado y hacer posible la salida de datos por pantalla. También emite por el altavoz del sistema una serie pitidos codificados, caso de que ocurra algún error en el chequeo de los componentes.Al encender el equipo, se carga en la RAM (aunque también se puede ejecutar directamente). Una vez realizado el chequeo de los componentes (POST – Power On Seft Test), busca el código de inicio del sistema operativo, lo carga en la memoria y transfiere el control del ordenador a este. Una vez realizada esta transferencia, ya ha cumplido su función hasta la próxima vez que encendamos el ordenador.

Se conoce como la BIOS al módulo de memoria tipo ROM (Read Only Memory – Memoria de solo lectura), que actualmente suele ser una EEPROM o una FLASH, en el que está grabado el BIOS, que es un software muy básico de comunicación de bajo nivel, normalmente programado en lenguaje ensamblador (es como el firmware de la placa base).
El BIOS puede ser modificado (actualizado) por el usuario mediante unos programas especiales. Tanto estos programas como los ficheros de actualización deben ser suministrados por el fabricante de la placa base.

Esta memoria no se borra si se queda sin corriente, por lo que el BIOS siempre está en el ordenador. Algunos virus atacan el BIOS y, además, este se puede corromper por otras causas, por lo que algunas placas base de gama alta incorporan dos EEPROM conteniendo el BIOS, uno se puede modificar, pero el otro contiene el BIOS original de la placa base, a fin de poder restaurarlo fácilmente, y no se puede modificar.

En el mismo chip que contiene el BIOS se almacena un programa de configuración (éste si modificable por el usuario dentro de una serie de opciones ya programadas) llamado SETUP o también CMOS - SETUP, que es el encargado de comunicar al BIOS los elementos que tenemos activados en nuestra placa base y su configuración básica. Entre los datos

guardados en el SETUP se encuentran la fecha y la hora, la configuración de los dispositivos de entrada, como discos duros, lectores de cd, dvd, tipo y cantidad de memoria, orden en el que la BIOS debe buscar el código de inicio del sistema operativo, configuración básica de algunos componentes de la placa base, disponibilidad de los mismos, etc.

CONECTORES: 

Sata.- Es una conexión de alta velocidad para discos duros (aunque ya están saliendo al mercado otros periféricos con esta conexión, como grabadoras de DVD). Hay dos tipos de SATA: 

-       SATA1, con una tasa de transferencia de 1.5 Gbps (150GB/s) 

     -       SATA2, con una tasa de transferencia de 3 Gbps (300GB/s) 

En la actualidad el estándar SATA1 no se monta en prácticamente ninguna placa.

IDE.-  Conectores IDE. El azul suele ser el IDE0 (primario).

FDD: Conector FDD para disqueteras. 

Slot con 34 pines (normalmente 33 pines más uno libre de control de posición de la faja), que es el utilizado mediante una faja para conectar la disquetera

USB  Conectores internos para USB. 

Consiste en una conexión de cuatro pines (aunque suelen ir por pares) para conectar dispositivos de expansión por USB a la placa base, tales como placas adicionales de USB, lectores de tarjetas, puertos USB frontales, etc.