HARDWARE: Partes del Sistema PC y Periféricos Externos
Un PC es una máquina capaz de realizar diversas funciones o actividades dependiendo de sus recursos (hardware), del sistema operativo y del programa que ejecute (software). Es una máquina programable, formada por la CPU, el microprocesador (el más importante) y componentes asociados.
Componentes Funcionales del Ordenador (Unidades)
Un ordenador se compone de las siguientes unidades:
- Unidad de Entrada: Permite la introducción de información al ordenador (teclado, escáner).
- Unidad de Almacenamiento (Memoria): Dispositivos donde se almacenan los datos y los programas para procesarlos. Tipos:
- Principal (RAM, ROM)
- Secundaria (HD, CD ROM, disquete, etc.)
- Unidad Aritmético/Lógica (ALU): Parte que procesa los datos (Arithmetic-Logic Unit).
- Unidad de Control: Controla la ejecución del programa, el movimiento entre la memoria y la ALU, y las señales entre la CPU y los periféricos.
- Unidad de Salida: Presenta los datos ya procesados que se encuentran en la memoria del ordenador (pantalla, impresora).
La Unidad Aritmético/Lógica y la memoria principal constituyen el ordenador central.
Periféricos Externos
Los periféricos se clasifican en:
- Periféricos de Entrada: Teclado, ratón, escáner.
- Periféricos de Salida: Pantalla, impresora.
Tecnologías de Pantalla
- Tecnología CRT: Se basa en la emisión de haces de electrones, generados por tres cañones emitidos por el tubo de rayos catódicos con los colores primarios (cian, magenta, amarillo).
- Tecnología TFT: Variante del LCD. Los píxeles son generados por transistores, de manera que cada píxel es como si fuera una bombilla, la cual emite una luz que pasa por filtros que indican el color. La TFT tiene resolución nativa fija.
Impresora
Se utiliza para obtener copias de datos o figuras. Tipos: matriciales, de tinta, láser y PostScript (tinta y láser).
Componentes Internos: La CPU y la Placa Madre
La Placa Madre (Placa Base)
Es el circuito impreso que contiene los elementos principales del PC y define sus características generales. Incluye la CPU, la memoria, los controladores auxiliares, los buses del sistema, los dispositivos I/O, la lógica de selección y los circuitos de temporización. Debe tener slots, zócalos de expansión y numerosos chips.
Componentes Clave de la Placa Base
1. Zócalo del Procesador
Estos conectores determinan el número, tipo y velocidad máxima de los procesadores (1, 2, 4 micros…).
El Microprocesador (CPU)
Es el elemento que dirige el funcionamiento de todos los demás dispositivos. Su función es la obtención, interpretación y ejecución de instrucciones del programa, y gestiona datos pasando información de un dispositivo a otro. Está compuesto por:
- Registros
- Unidades Aritmético-Lógicas
- Unidad de Control
- Memoria Caché
- Bus Interno
- Unidad de Interfaz del Bus
Registros
Son grupos de flip-flops (biestables, que tienen dos estados) lógicamente agrupados para representar alguna unidad de información, tal como una palabra, un entero o un carácter. Se utilizan para almacenar datos temporalmente y pueden ser de varios tipos:
- Registros de escritura y lectura en paralelo (8, 16, 32 o 64 bits simultáneamente).
- Registros incrementales y decrementales (contadores).
- Registros de desplazamiento.
Dependiendo del microprocesador varía el número, el tamaño y el nombre de los distintos registros. El ancho de estos registros (número de bits) determina los datos que el procesador puede computar en un ciclo de reloj. Cuando se dice que un procesador es, por ejemplo, de 32 bits, se refiere al ancho de sus registros, que coincide normalmente con el bus de datos.
A continuación, se describen los registros más importantes que, con uno u otro nombre, siempre existen en los microprocesadores:
- Contador de programa PC o IP (Program Counter o Instruction Pointer).
- Puntero de pila SP (Stack Pointer).
- Registro de Status o Flags.
- Registro o registros de instrucción.
- Registros índices o de direccionamiento.
- Registro acumulador.
- Registros de propósito general.
Unidades Aritmético-Lógicas (ALU y FPU)
La Unidad Aritmético-Lógica, ALU (Arithmetic-Logic Unit), o unidad de ejecución de números enteros (Integer Execution Unit) es un circuito combinacional que dispone de dos registros de entrada (operandos) y un registro de salida para los resultados (acumulador), pudiendo realizar operaciones aritméticas y lógicas entre estos registros. Las operaciones aritméticas básicas que puede realizar son la suma y la resta. Las operaciones lógicas típicas son and, or, not, xor, y desplazamientos o rotaciones de bits.
Los microprocesadores pueden tener una o varias de estas unidades. Las CPU con solo una ALU ejecutan instrucciones de forma secuencial. Las CPU modernas ejecutan varias instrucciones simultáneamente.
Unidad de Control
Es el circuito que secuencia y controla todas las operaciones internas de la CPU. Este circuito es de tipo síncrono secuencial y sus funciones varían en función de la arquitectura de la CPU. Las misiones básicas son la búsqueda, decodificación y el manejo de las instrucciones, descomponiéndolas en las operaciones que pueden realizar el resto de las unidades. Los microprocesadores más avanzados poseen varias unidades decodificadoras de instrucción.
Memoria Caché
El proceso caché consiste en disponer de una pequeña memoria interna en la que se guardan los datos más recientes, de forma que cuando el microprocesador necesita un dato lo busca primero en la memoria caché, evitando un acceso al exterior en caso de encontrarlo. Este tipo de memoria caché incluida en el microprocesador se denomina caché primaria o L1.
Bus Interno y Unidad de Interfaz de Bus
- Bus Interno: Este bus conecta los bloques anteriores entre sí.
- Unidad de Interfaz de Bus: Es la unidad que sirve de interfaz entre el bus interno del microprocesador y los buses que presenta al exterior (datos, direcciones y control).
2. Reloj del Sistema
En la actualidad se denomina genéricamente como reloj del sistema (system clock) a la frecuencia de trabajo de los buses de memoria (buses externos de la CPU), que no tiene por qué coincidir con la frecuencia de trabajo interna del microprocesador (que normalmente multiplica esa frecuencia). En los equipos actuales las frecuencias necesarias son generadas mediante multiplicadores o divisores de frecuencia a partir de un mismo generador de reloj denominado reloj principal del sistema (Main System Clock).
3. Controladora y Chipset
Un PC se compone de la CPU, la memoria y los circuitos controladores. Dentro de los controladores se distinguen:
- Controladores Auxiliares o de Sistema: Complementan o facilitan el trabajo de la CPU y siempre deben existir y están presentes en la placa madre.
- Controladores de E/S: Sirven para comunicar el ordenador con el mundo exterior.
Los circuitos controladores del sistema (como el controlador de memoria, el controlador de acceso directo a memoria, controlador de bus), son denominados chipset. El chipset es el elemento que define las capacidades fundamentales de la placa madre y, por lo tanto, del sistema.
Al integrar los controladores básicos, determina los tipos y capacidad de memoria, los tipos y velocidad de la CPU, el tipo de buses que soporta, etc. El chipset va soldado en la placa base y es el elemento más importante a considerar cuando se comparan características de placas madre.
Funciones Integradas Habitualmente en el Chipset
- Adaptación del tipo de CPU.
- Controlador de memoria.
- Controlador bus ATA/IDE.
- Controlador bus PCI.
- Controlador bus AGP.
- Controlador bus USB.
- Controlador RTC (real time clock).
- Controlador de acceso directo a memoria (DMA).
- Controlador IrDA (puerto de infrarrojos).
- Controlador de teclado.
- Controlador de ratón PS/2.
- Controlador de interrupciones (PIC).
- RAM CMOS (RAM de setup).