Cpu (Central Processing Unit)

El CPU o Central Processing Unit (Unidad de Procesamiento Central en castellano) es la parte central de toda

computadora ya que es la que cumple la tarea de procesamiento de todas las

funciones así como también de almacenamiento de la información. Es un circuito electrónico que ha existido

desde siempre en las computadoras sin importar su modelo y es por eso que es

considerado uno de los elementos básicos de cualquier computador.

• El CPU funciona en base a la operación de programas previamente diseñados y establecidos. Estos programas son organizados por números en serie y pueden representar cuatro pasos básicos: leer (juntar información o instrucciones sobre una operación), decodificar (dividir esa información en partes entendibles y significativas para el CPU), ejecutar (el momento más importante ya que en él se lleva a cabo la instrucción y se ponen a trabajar varias partes juntas del CPU) y escribir (para dejar establecidos los resultados de la tarea realizada).Los procesadores utilizan el sistema de numeración decimal, representando casi todos ellos los números de forma binaria, es decir mediante la utilización de las cifras cero y uno. Por otro lado, siempre recurren también a la señal de reloj que significa que trabajan de manera sincrónica lo que hace luego más fácil conectar las diversas tareas y operaciones del CPU.

• Generalmente, la CPU es un microprocesador fabricado en un chip, un único trozo de silicio que contiene millones de componentes electrónicos. El microprocesador de la CPU está formado por una unidad aritmético- lógica que realiza cálculos y comparaciones, y toma decisiones lógicas (determina si una afirmación es cierta o falsa mediante las reglas del álgebra de Boole); por una serie de registros donde se almacena información temporalmente, y por una unidad de control que interpreta y ejecuta las instrucciones. Para aceptar órdenes del usuario, acceder a los datos y presentar los resultados, la CPU se comunica a través de un conjunto de circuitos o conexiones llamado bus. El bus conecta la CPU a los dispositivos de almacenamiento (por ejemplo, un disco duro), los dispositivos de entrada (por ejemplo, un teclado o un mouse) y los dispositivos de salida (por ejemplo, un monitor o una impresora).

Placa madre

• Tarjeta o placa central de circuitos en un equipo electrónico complejo (como una computadora personal).

• La placa madre también es conocida como motherboard, mainboard, baseboard, system board, placa/tarjeta base, etc.

• El propósito más básico de las placas madres es proveer las conexiones lógicas y eléctricas entre otros componentes del sistema.

• Una placa madre típica de una computadora de escritorio, consta de un microprocesador, de memoria principal, de puertos y conectores, etc. El resto de los dispositivos electrónicos como discos duros, tarjeta aceleradora de gráficos, placa de sonido, etc. son conectados a la placa madre a través de conectores y/o cables.

Componentes de la placa madre

• Una placa madre típica en PCs consiste de un gran circuito impreso que incluye como mínimo:

• * Sockets, en donde uno o más CPUs son instalados.• * Slots, en donde la memoria principal es instalada (generalmente módulos DIMMs

con memoria DRAM).• * Un chipset: Northbridge y Southbridge.• * Chips de memoria no volátil (generalmente Flash ROM), que contiene la BIOS o el

firmware del sistema.• * Un reloj que produce señales de reloj para sincronizar varios componentes.• * Bahías o zócalos para tarjetas de expansión.• * Conectores de energía para distribuirla entre los distintos dispositivos de la

computadora. La electricidad se recibe desde la fuente eléctrica.• * Puertos de conexión para dispositivos como los PS/2 para el ratón y el teclado, o

puertos USB.• * También algunas placas madres incluyen dispositivos de enfriamiento como

ventiladores.• * Muchas placas madres incluyen dispositivos que antes sólo existían como placas o

tarjetas separadas y debían conectarse a la placa madre empleando zócalos libres en la misma. Por ejemplo, muchas placas madres vienen integradas con placa de sonido, de aceleración de video, módem, etc.

Memoria RAM• La memoria principal o RAM, abreviatura del inglés Randon

Access Memory, es el dispositivo donde se almacenan temporalmente tanto los datos como los programas que la CPU está procesando o va a procesar en un determinado momento. Por su función, es una amiga inseparable del microprocesador, con el cual se comunica a través de los buses de datos.

• Por ejemplo, cuando la CPU tiene que ejecutar un programa, primero lo coloca en la memoria y recién después lo empieza a ejecutar. lo mismo ocurre cuando necesita procesar una serie de datos; antes de poder procesarlos los tiene que llevar a la memoria principal.

• Esta clase de memoria es volátil, es decir que, cuando se corta la energía eléctrica, se borra toda la información que estuviera almacenada en ella.

• por su función, la cantidad de memoria RAM de que disponga una computadora es una factor muy importante.

• Se le llama RAM por que es posible acceder a cualquier ubicación de ella aleatoria y rápidamente

• Físicamente, están constituidas por un conjunto de chips o módulos de chips normalmente conectados a la tarjeta madre. Los chips de memoria son rectángulos negros que suelen ir soldados en grupos a unas plaquitas con "pines" o contactos:

• Tipos de RAM:Hay muchos tipos de memorias: DRAM, Fast Page, EDO, SDRAM, etc. Y lo que es peor, varios nombres.Estos cuatro, son los principales.

Memoria ROM • La memoria ROM, (read-only memory) o memoria de sólo

lectura, es la memoria que se utiliza para almacenar los programas que ponen en marcha el ordenador y realizan los diagnósticos. La mayoría de los ordenadores tienen una cantidad pequeña de memoria ROM (algunos miles de bytes).

• Su nombre viene del inglés Read Only Memory que significa Memoria de Solo Lectura ya que la información que contiene puede ser leída pero no modificada. En ella se encuentra toda la información que el sistema necesita para poder funcionar correctamente ya que los fabricantes guardan allí las instrucciones de arranque y el funcionamiento coordinado de la computadora. no son volátiles, pero se pueden deteriorar a causa de campos magnéticos demasiados potentes.

• Al encender nuestra computadora automáticamente comienza a funcionar la memoria ROM. por supuesto, aunque se apague, esta memoria no se borra.

• Puesto que la memoria ROM también permite acceso aleatorio, si queremos ser precisos, la memoria RAM debería llamarse memoria RAM de lectura y escritura, y la memoria ROM, memoria de sólo lectura.

• Una tarjeta de sonido es un pequeño dispositivo hardware que permite a tu ordenador procesar sonido tanto de entrada como de salida por lo que puedes escuchar música y otros sonidos desde tu PC. El origen puede provenir desde el propio ordenador o puede ser generado por un elemento externo.

• Las tarjetas de sonido toman señales de audio como micrófonos o teclados electrónicos y las transfieren en forma digital para su almacenamiento y uso.

Los Componentes mas importantes de una tarjeta de sonido son: * DSP ( “Señal de procesador digital”): Es un microprocesador integrado que le quita a la CPU el trabajo de las conversiones analógicas y digitales. * Memoria: al Igual que las tarjetas gráficas, una tarjeta de sonido puede tener su propia memoria para acelerar el proceso de datos. * Conexiones “input” y “output”: son para conectar dispositivos externos como altavoces o micrófonos.

Una tarjeta de sonido típica, incorpora un chip de sonido el cual cumple con la importante función de "traducir" formas de ondas grabadas o generadas digitalmente en una señal analógica y viceversa.Para poder grabar y reproducir audio al mismo tiempo con la tarjeta de sonido, debe poseer la característica "full-duplex" para que los dos conversores trabajen de forma independiente.

• Una de las funciones mas importantes de la tarjeta de sonido es convertir los datos digitales almacenados en los ficheros de audio, en señales de audio que el ordenador puede entender y enviar a los altavoces (Este accesorio de sonido suele venir integrado en la placa base que está dentro de la caja o carcasa; pero también puede venir de forma separada, conectado a una ranura PCI de la placa base).En la parte trasera del ordenador hay “jacks” o entradas de conector donde se podrán conectar los altavoces, cascos y micrófonos. Todos ellos están en la propia tarjeta de sonido.

Los diseños más avanzados de tarjeta de sonido tienen más de un chip de sonido, y tienen la capacidad de separar entre los sonidos sintetizados (usualmente para la generación de música y efectos especiales en tiempo real utilizando poca cantidad de información y tiempo del microprocesador y quizá compatibilidad MIDI) y los sonidos digitales para la reproducción. Esto último se logra con DACs ( Conversor-Digital-Analógico), que tienen la capacidad de reproducir múltiples muestras digitales a diferentes tonos e incluso aplicarles efectos en tiempo real como el filtrado o distorsión.. La mayoría de las tarjetas de sonido también tienen un conector de entrada o "Line In" por el cual puede entrar cualquier tipo de señal de audio proveniente de otro dispositivo como micrófonos, reproductores de casetes entre otros y luego así la tarjeta de sonido puede digitalizar estas ondas y guardarlas en el disco duro del computador.

• La UAL (Unidad aritmético lógica) es Parte de la CPU, encargada del procesamiento real de

los datos. • En la UAL se realizan las operaciones básicas (suma, resta, división, multiplicación), el manejo

lógico y genera los resultados. La UC (unidad de control) es la encargada de enviarle las instrucciones.

• La unidad aritmética lógica opera los datos que recibe siguiendo las indicaciones de la unidad de control. Esta unidad puede realizar operaciones aritméticas lógicas, por ejemplo: el de realizar la suma, la forma en que realiza la operación es:

• 1.- Se debe tener el código de operación que indique la operación a efectuar en este caso el código de suma.

• 2.- Dirección de la célula en la que se encuentra almacenado el primer sumando.• 3.- Dirección del segundo sumando.• 4.- Dirección de la célula en la que se almacena el resultado. • Instrucciones para efectuar la suma: • a) Cargar el primer operando en el acumulador.• b) Sumar el segundo operando con el contenido del acumulador. • c) Cargar el contenido del acumulador en la dirección del resultado.

UNIDAD DE CONTROL: La unidad de control es el autentico cerebro que controla y coordina el funcionamiento de la computadora.A raíz de la interpretación de las instrucciones que integran el programa esta unidad genera el conjunto de ordenes elementales necesarias para que se realice la tarea necesitada. Pasos para la unidad de control: 1.- Se extrae de la memoria principal la instrucción a ejecutar esa información es almacenada en el contador de instrucciones, la información que se almacena es la próxima instrucción a ejecutar en el registro de instrucción propiamente dicha.2.- Una vez conocido el código de la operación la unidad de control ya sabe que circuitos de la UAL deben de intervenir pueden establecerse las conexiones eléctricas necesarias a través del secuenciador.3.- Extrae de la memoria principal los datos necesarios para ejecutar la instrucción en proceso4.- Ordena a la UAL que efectúa las operaciones el resultado de este es depositado en el acumulador de la UAL.5.- Si la instrucción a proporcionado nuevos datos estos son almacenados en la memoria principal.6.- Incrementa en una unidad el contenido del contador de instrucciones a ejecutar.

• La tarjeta gráfica o placa de video, es la encargada de procesar los datos provenientes de la CPU y transformarlos en información comprensible y representable en un dispositivo de salida, como un monitor o televisor..

• De manera resumida, es lo que transmite al monitor la información gráfica que debe presentar en la pantalla. Con algo más de detalle, realiza dos operaciones:

• Interpreta los datos que le llegan del procesador, ordenándolos y calculando para poder presentarlos en la pantalla en forma de un rectángulo más o menos grande compuesto de puntos individuales de diferentes colores (píxeles). Coge la salida de datos digitales resultante de ese proceso y la transforma en una señal analógica que pueda entender el monitor, Estos dos procesos suelen ser realizados por uno o más chips: el microprocesador gráfico (el cerebro de la tarjeta gráfica) y el conversor analógico-digital o RAMDAC, aunque en ocasiones existen chips accesorios para otras funciones o bien se realizan todas por un único chip.El microprocesador puede ser muy potente y avanzado, tanto o más que el propio micro del ordenador; por eso algunos tienen hasta nombre propio: Virge, Rage Pro, Voodoo, TNT2 Incluso los hay con arquitecturas de 256 bits, el cuádruple que los Pentium.

GPU:

La GPU, —que significa «unidad de procesamiento gráfico»— es un procesador (como la CPU) dedicado al procesamiento de gráficos; su razón de ser es aligerar la carga de trabajo del procesador central y, por ello, está optimizada para el cálculo en coma flotante, predominante en las funciones 3D. La mayor parte de la información ofrecida en la especificación de una tarjeta gráfica se refiere a las características de la GPU, pues constituye la parte más importante de la tarjeta. Dos de las más importantes de dichas características son la frecuencia de reloj del núcleo, que en 2006 oscilaba entre 250 MHz en las tarjetas de gama baja y 750 MHz en las de gama alta, y el número de pipelines (vertex y fragment shaders), encargadas de traducir una imagen 3D compuesta por vértices y líneas en una imagen 2D compuesta por píxeles.Una parte importante de la memoria de un adaptador de vídeo es el Z-Buffer, encargado de gestionar las coordenadas de profundidad de las imágenes en los gráficos 3D.

RAMDAC:

El RAMDAC es un conversor de señal digital a analógico de memoria RAM. Se encarga de transformar las señales digitales producidas en el ordenador en una señal analógica que sea interpretable por el monitor. Según el número de bits que maneje a la vez y la velocidad con que lo haga, el conversor será capaz de dar soporte a diferentes velocidades de refresco del monitor (se recomienda trabajar a partir de 75 hz, nunca con menos de 60).[9] Dada la creciente popularidad de los monitores digitales el RAMDAC está quedando obsoleto, puesto que no es necesaria la conversión analógica si bien es cierto que muchos conservan conexión VGA por compatibilidad.

• Salidas SVGA, S-video y DVI de una tarjeta gráfica:• Los sistemas de conexión más habituales entre la tarjeta gráfica y el dispositivo

visualizador (como un monitor o un televisor) son: • DA-15 conector RGB usado mayoritariamente en los Apple Macintosh• Digital TTL DE-9 : usado por las primitivas tarjetas de IBM (MDA, CGA y variantes,

EGA y muy contadas VGA)• SVGA: estándar analógico de los años 1990; diseñado para dispositivos CRT, sufre

de ruido eléctrico y distorsión por la conversión de digital a analógico y el error de muestreo al evaluar los píxeles a enviar al monitor

DVI: sustituto del anterior, fue diseñado para obtener la máxima calidad de visualización en las pantallas digitales como los LCD o proyectores. Evita la distorsión y el ruido al corresponder directamente un píxel a representar con uno del monitor en la resolución nativa del mismo.

• S-Video: incluido para dar soporte a televisores, reproductores de DVD, vídeos, y videoconsolas.

En orden cronológico, los sistemas de conexión entre la tarjeta gráfica y la placa base han sido, principalmente: * Slot MSX : bus de 8 bits usado en los equipos MSX * ISA: arquitectura de bus de 16 bits a 8 MHz, dominante durante los años 1980; fue creada en 1981 para los IBM PC. * Zorro II usado en los Commodore Amiga 2000 y Commodore Amiga 1500. * Zorro III usado en los Commodore Amiga 3000 y Commodore Amiga 4000 * NuBus usado en los Apple Macintosh * Processor Direct Slot usado en los Apple Macintosh * MCA: intento de sustitución en 1987 de ISA por IBM. Disponía de 32 bits y una velocidad de 10 MHz, pero era incompatible con los anteriores. * EISA: respuesta en 1988 de la competencia de IBM; de 32 bits, 8.33 MHz y compatible con las placas anteriores. * VESA: extensión de ISA que solucionaba la restricción de los 16 bits, duplicando el tamaño de bus y con una velocidad de 33 MHz. * PCI: bus que desplazó a los anteriores a partir de 1993; con un tamaño de 32 bits y una velocidad de 33 MHz, permitía una configuración dinámica de los dispositivos conectados sin necesidad de ajustar manualmente los jumpers. PCI-X fue una versión que aumentó el tamaño del bus hasta 64 bits y aumentó su velocidad hasta los 133 MHz. * AGP: bus dedicado, de 32 bits como PCI; en 1997 la versión inicial incrementaba la velocidad hasta los 66 MHz. * PCIe: interfaz serie que desde 2004 empezó a competir contra AGP, llegando a doblar en 2006 el ancho de banda de aquel. No debe confundirse con PCI-X, versión de PCI.

• Debido a las cargas de trabajo a las que son sometidas, las tarjetas gráficas alcanzan temperaturas muy altas. Si no es tenido en cuenta, el calor generado puede hacer fallar, bloquear o incluso averiar el dispositivo. Para evitarlo, se incorporan dispositivos refrigerantes que eliminen el calor excesivo de la tarjeta. Se distinguen dos tipos:

• Disipador: dispositivo pasivo (sin partes móviles y, por tanto, silencioso); compuesto de material conductor del calor, extrae este de la tarjeta. Su eficiencia va en función de la estructura y la superficie total, por lo que son bastante voluminosos.

• Ventilador: dispositivo activo (con partes móviles); aleja el calor emanado de la tarjeta al mover el aire cercano. Es menos eficiente que un disipador y produce ruido al tener partes móviles.

• Aunque diferentes, ambos tipos de dispositivo son compatibles entre sí y suelen ser montados juntos en las tarjetas gráficas; un disipador sobre la GPU (el componente que más calor genera en la tarjeta) extrae el calor, y un ventilador sobre él aleja el aire caliente del conjunto.

TARJETA DE VIDEO: SISTEMA DE VENTILACIÓN:

Un puerto USB es una entrada o acceso para que el usuario pueda compartir información almacenada en diferentes dispositivos como una cámara de fotos, un pendrive, entre otros, con un computador. Las siglas USB quieren decir Bus de Serie Universal en inglés. Los aparatos conectados a un puerto USB estándar no necesitan estar enchufados a la corriente o disponer de baterías para funcionar. El propio puerto está diseñado para transmitir energía eléctrica al dispositivo conectado. Incluso puede haber varios aparatos conectados simultáneamente, sin necesidad de recurrir a una fuente de alimentación externa. Una de sus principales características es su capacidad plug & play. Este concepto se refiere a la cualidad de que con sólo conectar el dispositivo al servidor central, éste sea capaz de interpretar la información almacenada y reproducirla inmediatamente. Es decir, que el computador y el aparato hablen el mismo idioma y se entiendan entre sí. Además, este sistema permite conectar y desconectar los diferentes dispositivos sin necesidad de reiniciar el equipo.

La masificación de los puertos USB es cada día mayor. Además de la mejora en la velocidad de transferencia y su cualidad plug & play, su capacidad de conectar los aparatos es muy simple y no requiere de instalaciones complejas ni de intervenir en el hardware de los computadores. Hoy en día, es común que los discos duros traigan incorporados varios puertos USB para facilitar la conectividad de los aparatos.EL USB Es un bus basado en el paso de un testigo, semejante a otros buses como los de las redes locales en anillo con paso de testigo y las redes FDDI . El controlador USB distribuye testigos por el bus . El dispositivo cuya dirección coincide con la que porta el testigo responde aceptando o enviando datos al controlador . Este también gestiona la distribución de energía a los periféricos que lo requieran .USB no es un bus de almacenamiento y envío, de forma que no se produce retardo en el envío de un paquete de datos hacia capas inferiores .El sistema de bus serie universal USB consta de tres componentes: * Controlador * Hubs o Concentradores * Periféricos Controlador:Reside dentro del PC y es responsable de las comunicaciones entre los periféricos USB y la CPU del PC . Es también responsable de la admisión de los periféricos dentro del bus, tanto si se detecta una conexión como una desconexión . Para cada periférico añadido, el controlador determina su tipo y le asigna una dirección lógica para utilizarla siempre en las comunicaciones con el mismo . Si se producen errores durante la conexión, el controlador lo comunica a la CPU, que, a su vez, lo transmite al usuario . Una vez se ha producido la conexión correctamente, el controlador asigna al periférico los recursos del sistema que éste precise para su funcionamiento .El controlador también es responsable del control de flujo de datos entre el periférico y la CPU . Concentradores o hubs.

CONCENTRADORES O HUBS:Son distribuidores inteligentes de datos y alimentación, y hacen posible la conexión a un único puerto USB de 127 dispositivos . De una forma selectiva reparten datos y alimentación hacia sus puertas descendentes y permiten la comunicación hacia su puerta de retorno o ascendente. Un hub de 4 puertos, por ejemplo, acepta datos del PC para un periférico por su puerta de retorno o ascendente y los distribuye a las 4 puertas descendentes si fuera necesario .Los concentradores también permiten las comunicaciones desde el periférico hacia el PC, aceptando datos en las 4 puertas descendentes y enviándolos hacia el PC por la puerta de retorno .La mayoría de los concentradores se encontrarán incorporados en los periféricos . Por ejemplo, un monitor USB puede contener un concentrador de 7 puertas incluido dentro de su chasis . El monitor utilizará una de ellas para sus datos y control y le quedarán 6 para conectar allí otros periféricos .PERIFÉRICOS:USB soporta periféricos de baja y media velocidad. Empleando dos velocidades para la transmisión de datos de 1 . 5 y 12 Mbps se consigue una utilización más eficiente de sus recursos. Los periféricos de baja velocidad tales como teclados, ratones, joysticks, y otros periféricos para juegos, no requieren 12 Mbps . Empleando para ellos 1,5 Mbps, se puede dedicar más recursos del sistema a periféricos tales como monitores, impresoras, módems, scanner, equipos de audio, que precisan de velocidades más altas para transmitir mayor volumen de datos o datos cuya dependencia temporal es más estricta .