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Los MicroProcesadores (CPU) – ¿Que Es Un Procesador y Como Funciona?


Microprocesadores:

cpu-amd-procesadorDefinición: El procesador, es llamado por diferentes nombres, como microprocesador, cpu, micro, procesador, microcomputador, etc  pero la mejor definición sin dudas sería CPU, lo que significa Central Processing Unit o Unidad Central De Procesamiento. El microprocesador es el cerebro del ordenador. Se encarga de realizar todas las operaciones de cálculo y de controlar lo que pasa en el ordenador, recibiendo información y dando órdenes para que los demás elementos trabajen. Es el jefe del equipo y, a diferencia de otros jefes, es el que más trabaja.

¿Qué Es El Procesador?

El microprocesador (o simplemente procesador) es el circuito integrado central y más complejo de un sistema informático; a modo de ilustración, se le suele llamar por analogía el «cerebro» de un computador. Es un circuito integrado conformado por millones de componentes electrónicos. Constituye la unidad central de procesamiento (CPU) de un PC catalogado como microcomputador. El microprocesador (o simplemente procesador) es el circuito integrado central y más complejo de un sistema informático; a modo de ilustración, se le suele llamar por analogía el «cerebro» de un computador. Es un circuito integrado conformado por millones de componentes electrónicos. Constituye la unidad central de procesamiento (CPU) de un PC catalogado como microcomputador. Es el encargado de ejecutar los programas, desde el sistema operativo hasta las aplicaciones de usuario; sólo ejecuta instrucciones programadas en lenguaje de bajo nivel, realizando operaciones aritméticas y lógicas simples, tales como sumar, restar, multiplicar, dividir, las lógicas binarias y accesos a memoria. 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.

intel-procesador-i7Vamos a Diferenciar algunas partes del microprocesador:

1.            El encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio en si, para darle consistencia, impedir su deterioro (por ejemplo, por oxidación por el aire) y permitir el enlace con los conectores externos que lo acoplaran a su zócalo a su placa base.

2.            La memoria caché: es una memoria ultrarrápida que emplea el micro para tener a mano ciertos datos que con seguridad serán utilizados en las siguientes operaciones sin tener que acudir a la memoria RAM, que es donde se suelen encontrar,  reduciendo el tiempo de espera. Todos los micros compatibles con PC poseen la llamada caché interna de primer nivel o L1; es decir, la que está más cerca del micro, tanto que está encapsulada junto a él. Los micros más modernos incluyen también en su interior otro nivel de caché, más grande aunque algo menos rápida, la caché de segundo nivel o L2.

3.            Coprocesador Matemático: o correctamente la FPU (Unidad de coma flotante). Que es la parte del micro especializada en esa clase de cálculos matemáticos.

4.            Los registros: son básicamente un tipo de memoria pequeña con fines especiales que el micro tiene disponible para algunos usos particulares.

5.            La memoria: es el lugar donde el procesador encuentra sus instrucciones de programa y sus datos. Tanto los datos como las instrucciones están almacenados en memoria, y el procesador los toma de ahí.

Rendimiento Del Procesador:

La velocidad con que trabajan (medida en hertzios): existen dos tipo de velocidades de los micros hoy en día. Tenemos la velocidad interna que es  la velocidad a la que funciona el micro internamente (… MHz); y velocidad externa o del bus o también “velocidad del FSB”; la velocidad a la que se comunican el micro y la placa base. Los Gigahertz indican la velocidad de cálculos por segundo que hace el procesador. Un procesador de 1.6 ghz lógicamente va a procesar más lento que uno de 3.0 ghz. La velocidad con la que trabajan se mide en Hertz. Un hertz es “un ciclo de reloj por segundo”. Esto quiere decir que hace una operación aritmética por segundo o transferir el valor de un registro a otro. Los procesadores actuales pueden alcanzar los 4 GHZ (que serian 4 000 000 000 Hertz)  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 casi-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.

Ensamblado En La Placa Madre (Detalles):

  • Siempre que se vaya a quitar o poner un elemento en la mainboard, debemos descargar la estática para no dañar ningún componente y más cuanto al procesador se refiere. Para esto basta con tocar alguna parte metálica del gabinete.
  •  Los procesadores al  ser colocados jamás pueden recibir presión, pues deben calzar justo así como las memorias ram, si compramos un procesador en la caja debe venir un manual con todos los pasos al igual que las motherboards.
  • Siempre debemos verificar que nuestro procesador es compatible con nuestra placa base, para asegurarse bien solo es cuestión de “googlear” el modelo de nuestra placa o el modelo de nuestro procesador para saber la compatibilidad, todo técnico debe informarse bien antes de comprar e instalar un procesador en una placa.
  • Al colocar siempre debemos fijarnos que tienen una flechita en una esquina en el procesador. Al igual que en el socket siempre nos conviene observar las esquinas, en una de ellas faltara para colocar pines y en el procesador faltarán los pines, en caso de los de contactos siempre
  • Jamás olvidarnos de colocar la pasta térmica antes de colocar el disipador de calor, sin ella el procesador corre el 85% de probabilidad de quemarse.
  • Como mantenimiento principal del procesador, debemos tener en cuenta limpiar las felpas y la tierra del ventilador y disipador con un pincel de cerda suave

Diferentes Tipos De Microprocesadores:

Nos dedicaremos a hablar sobre los últimos microprocesadores, dejando los antiguos de lado, ya que en la práctica a la hora de trabajar será muy difícil que tengamos que cambiar uno .La mayoría de los procesadores actuales son doble núcleo, es decir tienen dos procesadores en uno, hacen más cantidad de cálculos por segundo y de forma simultánea.
Actualmente tenemos Pentium D de Intel core 2 de doble núcleo en plataforma de sócalo 775 a diferentes velocidades.
Por otro lado tenemos AMD dual core sócalo am2 o 940 también a diferentes velocidades.
Un poco más viejos de un año atrás son los amd64 sócalo 939 también de diferentes velocidades y los Intel p4 sócalo 775 de diferentes velocidades.
En fin existen diversos tipos de procesadores y por ende diversos tipos de placas base.

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Motherboard – ¿Que Es y Como Funciona La Tarjeta Madre?


El MotherBoard

placa-asrock-n68-s-uccsocket-am3-soporta-micro-am2iam3_MLU-O-4008789509_032013También conocida como “placa base”, “placa central” o “tarjeta madre”, se trata del componente más importante de la computadora puesto que funciona como la plataforma principal del equipo, integrando y coordinando al conjunto de elementos que forman parte de ella. Posee un sistema de circuitos integrados, que conectan las diferentes partes que posee, como el procesador, las memorias RAM y las ranuras de expansión. En resumen, el mother es un tablero que contiene los conectores necesarios para interactuar con las demás tarjetas, realizando tareas de importancia para el proceso informático como la conexión física, la administración de la energía eléctrica, la temporización y el monitoreo del sistema, entre otras funciones. Existen diversas placas madres, con diferentes prestaciones pero por ahora hablaremos de las funciones generales de toda MotherBoard, Mainboard, placa base o placa madre.

El motherboard, al igual que lo que ocurre con el gabinete de la PC, adhiere a una norma o forma.La forma se refiere a las dimensiones físicas y al tamaño de la tarjeta y dicta el tipo de gabinete en que puede ajustarse la placa madre. Actualmente, entre los formatos vigentes se encuentran el AT y el ATX. A su vez, dentro de un formato existen distintos modelos de placas madres, se distinguen entre sí:

  • Por el tipo de procesador que soporte.
  • Por la tecnología Que Posee.
  • Por su velocidad de funcionamiento,
  • Por la cantidad de memoria máxima que pueden tener.

Los formatos más utilizados son los siguientes:

   + Formato ATX (“Advanced Tecnology eXtended”): es el estándar más utilizado actualmente, mide 24.58 cm. de largo X 30.72 cm. de ancho. Integra ciertos puertos ya integrados en la placa por lo que evita el uso de cables extras y utilizan fuente de alimentación ATX.
   + Formato “Baby AT (“Baby Advanced Tecnology”):es una placa que busca solucionar el problema del tamaño del AT, es de menores dimensiones, 33.28 cm. de largo por 21.76 de ancho. Integra solamente el conector para el teclado (PS/1) y utilizan conector para fuente AT.
   + Formato AT (“Advanced Tecnology”): es de las más antiguas, es una placa que mide 33.28 cm. de largo X 30.72 de ancho, por lo que es muy grande y dificulta la inserción y manipulación de elementos internos y utilizan fuente AT de alimentación. Puede ó no integrar puertos en la placa.

Los Dispositivos en Una Mainboard Se Conectan de Dos Formas, Directamente e Indirectamente:

  • Conexión indirecta: Estas piezas se conectan a la placa madre atreves de un cable.
  • Conexión directa: Estas piezas se enchufan en un zócalo o conector de la placa madre.

La Tarjeta Madre Realiza Las Siguientes Tareas:

  1. Conexión Física De Todos Los Componentes.
  2. Administración, Control y Distribución De La Energía Eléctrica.
  3. Comunicación De Datos Entre Componentes Mediante Buses.
  4. Temporización.
  5. Sincronismo.

El Bios y La MotherBoard:

Su Funcionamiento Es Básico: Cuando se presiona el botón de encendido del equipo, se lanza una señal eléctrica a la fuente, que se encuentra en estado stand by (preparada). Ésta recibe la señal, se pone en marcha y comienza a entregar las diferentes tensiones necesarias (5 V, 12 V, 3.3 V ). Ahora bien, para que el MotherBoard empiece a funcionar, precisa reconocer a cada uno de los componentes integrados. Para esto, necesita instrucciones básicas preinstaladas, que se encuentran en el BIOS(Basic Input Output System), en el cual podemos diferenciar dos secciones:

POST ( Power – On Self Test ): Se trata de la autocomprobación de arranque o encendido que controla la secuencia de revisión de los dispositivos de la PC, y proporciona la puesta en marcha e inicialización del sistema operativo. Cabe aclarar que estas rutinas no pueden cambiarse por los medios convencionales. Básicamente se trata de un proceso mediante el cual el procesador se comunica con el BIOS, y el POST comienza a ejecutar una secuencia de pruebas de diagnóstico para comprobar si la CPU, los dispositivos de video, la memoria RAM, las unidades de disco, las ópticas, el teclado, el mouse y otros dispositivos de hardware se encuentran en óptimas condiciones. Cuando el BIOS no puede detectar cierto dispositivo instalado o capta fallos en alguno de ellos, se oye una serie de sonidos en forma de “beeps” o pitidos, y aparecen mensajes de error en la pantalla del monitor.Si el BIOS no detecta nada anormal, se dirige al boot sector (sector de arranque del disco duro) para proseguir con el arranque de la PC. Finalmente, se carga el sistema operativo, instancia en la que aparece la interfaz gráfica para el usuario.  Setup (Programa de configuración): A diferencia de las instrucciones de control propias del BIOS, que son inmodificables por los medios convencionales, el Setup permite cambiar muchos de los parámetros de modos de transmisión y el reconocimiento de dispositivos en la PC. Proponemos un repaso paso a paso de cada uno de sus componentes, guiándonos por las referencias de la siguiente fotografía:

motherboard-sus partes

Componentes del MotherBoard

 1- Puertos externos de comunicación.

Los MotherBoard incluyen una cantidad y variedad  de dispositivos integrados que van más allá de las clásicas interfaces de video, audio y red. Cada modelo disponible en el mercado combina interfaces y puertos que lo diferencian del resto, y lo vuelven útil para distintas necesidades.

2- Módulo regulador de tensión.

Además de la fuente  de alimentación  que poseen las PCs, los motherboards también cuentan con una fuente de energía que podría considerarse secundaria, ya que recibe la tensión que le suministra la fuente principal (12 V) y se encarga de convertirla a valores inferiores, admisibles por el procesador, la memoria RAM y el chipset.

3- Zócalo del procesador.

Este receptáculo es el encargado de alojar el procesador en el MotherBoard. Los hay de varios tipos: LGA775, LGA1156, LGA1155 (Intel); y socket AM2+, socket AM3+ y socket FM1 (AMD)

4- Northbridge. (Chipset)

El puente norte gestiona las operaciones entre el procesador y los dispositivos de alta velocidad, como la memoria RAM, la interfaz de video y el bus PCI Express x16.

5- Southbridge.

El puente sur controla las conexiones con los dispositivos de menor velocidad (buses PCI Express x1 y PCI, controladora de discos, controlador USB, audio integrado, etc.).

bus-northandsouthbridges

6- Zócalos para memoria RAM.

Al tratarse de un motherboard básico, este modelo solo posee dos slots para módulos de memoria. Los modelos de gama media duplican esta cifra, y los de gama alta pueden llegar a triplicarla. Tambien se conocen como Bancos de Memoria.

7- Puerto para unidades Parallel ATA.

Los fabricantes continúan incluyendo al menos un puerto Parallel ATA en sus motherboards, a modo de retrocompatibilidad.

8- Conector de alimentación ATX.

Conector ATX de 24 contactos. La versión anterior de esta ficha era de 20 contactos. Afortunadamente, fuentes y motherboards de un tipo y otro son compatibles entre sí.

9- Puertos para unidades Serial ATA.

Puertos SATA para conectar discos duros, unidades SSD y unidades ópticas. Existen tres revisiones: de 150 MB/s, 300 MB/s y 600 MB/s

10- Conectores USB.

Se trata de conectores o jack USB. Mediante los cuales podemos conectar los paneles USB frontales

11- Batería (Pila) CR-2032.

Esta batería alimenta la memoria CMOS RAM para que no pierda la configuración del Setup del BIOS. Tiene una duración de unos tres años, aproximadamente

12 - Integrado y cristales generadores de clock.

Las cápsulas metálicas de color plateado y bordes redondeados encierran el cristal que genera el pulso inicial para hacer funcionar los componentes del motherboard.

13 - Zócalos de expansión.

De arriba hacia abajo: zócalo PCI Express x1, PCI Express x16 y dos ranuras PCI. Los motherboards de alta gama pueden llegar a tener el doble de slots que en este ejemplo.

14- Chip LPCIO.

También conocido como Super I/O, este integrado se encarga de administrar diversas funciones simultáneamente: puertos serie, puerto paralelo, FDC, controlador de teclado y mouse PS/2, y sensores encargados de monitorear las temperaturas.

15- Chip BIOS.

El chip del BIOS aloja el programa de inicio a bajo nivel que todo motherboard posee. Gestiona el proceso inicial de arranque enviándole órdenes al hardware,  funciona en el motherboard reconociendo todos los dispositivos antes de iniciar el sistema operativo.

16- Chip de la interfaz de sonido integrada.

Este pequeño chip integra una completa interfaz de audio, de alta calidad y con soporte multi-canal.

Los Buses De Información – Tipos de bus:

Los buses son espacios físicos que permiten el transporte de información y energía entre dos puntos de la computadora.

Los buses generales son los siguientes:

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.

 Placas Madres Genéricas:

Son aquellas que tienen tecnología Onboard. Las placas madres genéricas son aquellas que tienen incorporados en sus circuitos otras partes que habitualmente no vienen con la placa madre y que generalmente se conectan a esta por separado,  en forma de tarjetas de expansión, como es el caso de la tarjeta de audio, la placa de video.

Placas Madres Con Sockets Para Intel y Amd :

  Las placas base para procesadores AMD

  • Slot A Duron, Athlon
  • Socket A Duron, Athlon, Athlon XP, Sempron
  • Socket 754 Athlon 64, Mobile Athlon 64, Sempron, Turion
  • Socket 939 Athlon 64, Athlon FX , Athlon X2, Sempron, Opteron
  • Socket 940 Opteron y Athlon 64 FX
  • Socket AM2 Athlon 64, Athlon FX, Athlon X2, Sempron, Phenom
  • Socket F Opteron
  • Socket AM2 + Athlon 64, Athlon FX, Athlon X2, Sempron, Phenom
  • Socket AM3 Phenom II X2/X3/X4/x6, Athlon II X2/X3/X4, Sempron 100 Series
  • Socket AM3+ Sempron, Athlon II X2/X3/X4, Phenom II X2/X3/X4/X6, FX X4/X6/X8

Las Placas Base Con Sockets Para Procesadores Intel:

  • Socket 7: Pentium I, Pentium MMX
  • Slot 1: Pentium II, Pentium III, Celeron
  • Socket 370: Pentium III, Celeron
  • Socket 423: Pentium 4
  • Socket 478: Pentium 4, Celeron
  • Socket 775: Pentium 4, Celeron, Pentium D (doble núcleo), Core 2 Duo, Core 2 Quad, Core 2 Extreme, Xeon
  • Socket 603 Xeon
  • Socket 604 Xeon
  • Socket 771 Xeon
  • LGA1366 Intel Core i7, Xeon (Nehalem)
  • LGA 1156 Intel Core i3, Intel Core i5, Intel Core i7 (Nehalem)
  • LGA 2011 Intel Core i7, Xeon (Sandy Bridge)
  • LGA 1155 Intel Core i7, Intel Core i5 y Intel Core i3 (Sandy Bridge)
  • LGA 2011 Intel Core i7(Ivy Bridge)
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