Microprocesador, Memorias y ¿Como funciona el disco duro?

Microprocesador:

Es el chip más importante de cualquier placa madre debido a que es el encargado en realizar toda operación aritmético-lógica de control y de comunicación con el resto de los componentes integrados de un pc.

El microprocesador está conformado por 3 bloques:

- Unidad de decodificación: se encarga de interpretar un código sea alfanumérico o de almacenamiento de datos.

- Unidad de ejecución: se encarga de enviar las órdenes a cada parte del procesador.

- Unidad aritmético-lógica (ALU): realiza operaciones numéricas y las que trabajan con dígitos binarios.

Como se ejecutan las instrucciones del programa:

- Búsqueda de la instrucción

- Decodificación de la instrucción

- Búsqueda de operandos

- Ejecución de instrucción

-almacenamiento de resultado

Unidad de control:

Es el centro nervioso del ordenador ya que desde ella se controlan todas las operaciones

Sus funciones básicas son:

-       Domar las instrucciones de memoria

-       Decodificar instrucciones

-       -ejecutar instrucciones

Unidad aritmético-lógica (ALU):

Está conformada por:

-       Circuito operacional

-       Registro de entrada

-       Registro acumulador

-       Circuito de estado

Los microprocesadores se pueden clasificar dependiendo de las instrucciones que son capaces de ejecutar, de las cuales podemos encontrar dos tipos:

1-      Microprocesadores con tecnología cisc:

Computador con Conjunto de Instrucciones Complejas, Los microprocesadores CISC tienen un conjunto de instrucciones que se caracteriza por ser muy amplio y permitir operaciones complejas entre operandos situados en la memoria o en los registros internos, en contraposición a la arquitectura RISC.

2-      Microprocesadores con tecnología risc:

Computador con Conjunto de Instrucciones Reducidas, es un tipo de diseño de CPU generalmente utilizado en microprocesadores omicrocontroladores con las siguientes características fundamentales:

-       Instrucciones de tamaño fijo y presentado en un reducido número de formatos.

-       Sólo las instrucciones de carga y almacenamiento acceden a la memoria de datos.

Además estos procesadores suelen disponer de muchos registros de propósito general.

 Memoria Cache:

Al inicio de la invención de las memorias de los computadores y la inexistencia de la hoy popular memoria cache, el CPU debía acceder a la memoria principal para leer instrucciones directamente de ella y esto causaba que el computador tardara cierto tiempo por cada instrucción, ya que la velocidad del procesador es mayor a la de la memoria principal.

La memoria cache posteriormente fue creada para así aprovechar la velocidad del procesador. Físicamente la memoria cache es pequeña, pero de gran velocidad y es el punto medio ente el procesador y la memoria principal dando así la rápida lectura de instrucciones.

La memoria cache funciona recibiendo la dirección DL del CPU, si esta se encuentra en la cache se lee la instrucción para luego enviarla al CPU. Si la dirección DL no se encuentra en la cache  automáticamente accede a la memoria principal para buscar el bloque de información que contenga la dirección DL y reserva el espacio en la cache para el bloque de memoria principal a la cache y se termina la instrucción entregando la información al CPU.

 Memorias:

Que es la memoria de acceso aleatorio (RAM) ?

Es una memoria que aleatoriamente puede acceder a sectores de información inmediatamente, es además la memoria más importante del sistema y se conoce también como memoria del usuario y se encarga de ejecutar los programas usados en el computador. Cada vez que se corre un programa es a través de esta memoria.

Que es la memoria de solo lectura (ROM) ?

A diferencia de la memoria RAM físicamente viene impresa y fusionada en la placa madre, tiene muy poca capacidad y se utiliza como arranque para iniciar en el sistema operativo, y en el microprocesador funciona solo para leer el programa que tiene grabado sin poder realizar modificaciones.

Lo que se almacena en la ROM se queda almacenado de forma fija en la memoria, a diferencia de la RAM que es volátil o modificable.

 Tipos de memoria RAM para computadoras:

Existen diferentes tipos de memoria con diferentes velocidades de funcionamiento, pero todas pertenecen a dos grupos:

-       Memoria Aleatoria de Lectura Estática (SRAM):

Son construida a base de transistores que a diferencia de la DRAM no necesitan refrescarse y esto las hace más veloces pero de mayor costo.

Esta es utilizada como memoria cache.

-       Memoria Aleatoria de Lectura Dinámica (DRAM):

Son construidas con capacitores que necesitan refrescar sus cargas al paso del tiempo y esto puede hacer a la memoria más lenta, pero más económicas.

Módulo de Memoria en una Sola Línea (SIMM):

Es un tipo de memoria de RAM, sus contactos se comparten de ambos lados de la tarjeta de memoria y tienen los chips de memoria de un solo lado. Existen dos tipos de módulos SIMM:

-       30 conectores de 89 x 13 mm, 256 y 512KB capacidad de 1, 2, 4, y 8 MB

-       72 conectores de 108 x 25 mm, capacidad de 4, 8, 16, 32, y 64 MB

Se utilizaban para computadoras Pentium y su velocidad era de 25 y 33MHz con un tiempo de respuesta de 60 y 40 ns.

Módulo de Memoria de Línea Dual (DIMM):

Esta memoria reemplazo la memoria SIMM y también es una memoria de tipo RAM, los contactos de la memoria se encuentra a los dos lados de la tarjeta, todas las DIMM  de escritorio cuentan con 168 conectores. Un avance de esta fue la SODIMM que fue diseñada para laptops y cuenta con 144 conectores.

-       Su capacidad: 32, 64, 128, 256, y 512 MB

-       Con una velocidad de PC100 100MHz, PC133 133 MHz y PC150 150MHz

-       Tiempo de respuesta: 12 y 8 ns

Transmisión Doble de Datos (DDR):

-       Velocidad: PC-2100 266MHz, PC-2700 333MHz y PC-3200 400MHz

-       Capacidad: 128, 256, 512 y 1 GB

-       Tiempo de respuesta: 7.5 a 5 ns

DDR2:

-       Capacidad: 256 y 512MB, 1, 2  y 4 GB

-       Velocidad: PC5300 667MHz, PC6400 800MHz.

-       Tiempo de respuesta: 6 a 5 ns

DDR3:

-       Capacidad: 1, 2, 4, 8 y 32 GB

-       Velocidad: PC3-8500 1066 MHz, PC3-10600 1333MHz, PC3-12800 10600MHz, PC3-14900 1866MHz, PC3-16000 2000MHz, PC3-17000 2133MHz, PC3-19400 2400MHz.

-       Tiempos de respuesta: 7.5 a 4 ns

DDR4:

-       Velocidad: 2133 MHz a 4266MHz

-       Voltaje de alimentación: 1.2Volts

 ¿Cómo funciona el disco duro de un ordenador?:

Para comenzar a hablar sobre este tema es importante resaltar que el disco duro es una memoria que puede guardar de forma comprimida miles de millones de datos en forma de ceros (0) y unos (1) los cuales son llamados beats y pueden ser positivos o negativos.

El disco duro físicamente esta conformador por 5 partes principales, un circuito impreso que recibe las órdenes del computador y controla el disco, un motor eléctrico que hace funcionar el plato a una velocidad de 7200 revoluciones por minuto y el circuito impreso es el encargado de mantener la velocidad constante. También está conformado por dos brazos accionadores que sostienen los cabezales de lectura y escritura, los cuales van exactamente en medio de los platos pero jamás se tocan.

Los cabezales flotan en el aire que producen los platos, los brazos que sostienen los cabezales tienen la libertad de moverse de un lado a otro para escribir o recuperar datos a una velocidad de hasta 60 veces por minuto, estos brazos se mueven gracias a un sistema electromagnético lo que quiere decir que el motor es invisible.

Los datos se almacenan en unas pistas que se encuentran en el plato, los cuales tienen un aproximado de 200mil pistas, cada pista está dividida en sectores que le dicen al cabezal donde debe escribir o leer la información.

Dato: la superficie de un plato puede contener hasta 31mil millones de beats.