Componentes internos de un computador

INSTRUCTOR: Ing. ABEL RAUL DIAZ CASTILLO

Componentes internos de un computador

Memorias

*Memoria RAM (Random Acces Memory) Es la memoria con la cual el usuario proporciona las órdenes para acceder y programar a la computadora. Es de tipo volátil, o sea, la información que se le proporciona, se pierde cuando se apaga la computadora. Su acceso es aleatorio, esto indica que los datos no tienen un orden determinado, aunque se pueden pedir ó almacenar en forma indistinta.

*Memoria NVRAM (No Volatil Random Acces Memory) similar a la memoria RAM, se caracteriza por tener una batería que actúa sobre la misma memoria y de esta manera se mantiene la información.

*Memoria SAM (Serial Access Memory). En ésta memoria los datos para trabajar en la computadora se encuentran seriados, son utilizados para la lectura o escritura de documentos, en forma de serie ó de uno en uno. Esto indica que el orden de almacenamiento y salida de la información debe ser el mismo.

*Memoria ROM (Read Only Memory).- En esta memoria están almacenados los programas que hacen trabajar a la computadora y normalmente se graban y protegen desde su fabricación. Es de lectura exclusiva por lo que no se puede escribir en ella.

*Memoria PROM (Programmable Read Only Memory).- Esta memoria se caracteriza por programarse una sola vez, su circuito integrado está hecho para aceptar la información e inmediatamente cerrarse. A esta memoria solo se accede exclusivamente para su lectura.

*Memoria EPROM (Eraser Programmable Read Only Memory).- Esta memoria trabaja como la memoria PROM, se diferencia por que su información puede ser modificada mediante un aparato que emite

* de rayos ultravioleta.

*Memoria EEPROM (Eraser Electrical Programmable Read Only Memory).- Esta memoria también se programa como la memoria PROM, los datos pueden alterarse por medio de flujos eléctricos.

* 3. Estructura interna de una computadora

* MEMORIA RAM (RANDOM ACCESS MEMORY): Es una memoria de acceso aleatorio ya que los datos, se guardan de forma dinámica. Es volátil ya que pierde su información cuando se interrumpe la electricidad en el mismo. Su capacidad puede estar entre 512 Kbytes hasta 2 Gbyte o mas.

Se clasifican en:* SIMM (SINGLE IN-LINE MEMORY MODULE): También conocido como

Memoria EDO (Extended Data Out).

Estas memorias trabajan a 60 ns,70 ns u 80 ns, siendo las más rápidas las de 60 ns .


* DIMM (DUAL IN-LINE MEMORY MODULE): Tambien es conocido como SDRAM (Sequential-Dynamic Random Access Memory).

Trabajan a 7,8,10 ó 12 ns siendo las de 7 ns las más rápidas.


* RIMM O RANBUS: el cual utiliza los flancos de subida y bajada del reloj del Microprocesador, consiguiendo la comunicación a 200MHz.


* DDR Y DDR2:Los módulos DDR2 son capaces de trabajar con 4 bits por ciclo, es decir 2 de ida y 2 de vuelta en un mismo ciclo mejorando sustancialmente el ancho de banda potencial bajo la misma frecuencia de una DDR SDRAM tradicional (si una DDR a 200 MHz reales entregaba 400 MHz nominales, la DDR2 por esos mismos 200 MHz reales entrega 800 MHz nominales).

*La Memoria

*La Memoria

Memoria Virtual.

*Espacio libre que utiliza el Sistema Operativo.

*Generalmente el doble de la RAM.

*En Windows se conoce como memoria Virtual.

*Se identifica como Pagefile.sys

*La Memoria

Memoria Mecánica.

*Discos Duros IDE, SATA*CD´s.*DVD´s.*ZIP´s.*Cintas Magnéticas, etc.

Memoria Solida.

*USB Flash Drives*Discos Duros SSD

* Componentes Básicos de un computador

1.4 Dispositivos de almacenamiento de datos

* Dispositivos de almacenamiento de datos

Los sistemas computacionales requieren del uso de sistemas de almacenamiento masivo debido al volumen de información manipulado.

*Opciones disponibles:

*Almacenamiento basado en medios magnéticos: Floppy, hard, Zip, cintas magnéticas

*Medios Ópticos: CD-ROMs, DVD-ROMs

*Memorias Basadas en semiconductores: SRAM, SDRAM, Flash, SSD


Memorias de Almacenamiento Magnético.


Antiguo disco duro de IBM (modelo 62PC, «Piccolo»), de 64,5 MB, fabricado en 1979

Disco Duro


Discos Duros. Un disco duro o disco rígido (en inglés hard disk drive) es un dispositivo de almacenamiento no volátil, que conserva la información aun con la pérdida de energía, que emplea un sistema de grabación magnética digital.

Dentro de la carcasa hay una serie de platos metálicos apilados girando a gran velocidad. Sobre los platos se sitúan los cabezales encargados de leer o escribir los impulsos magnéticos. Hay distintos estándares para comunicar un disco duro con la computadora; las interfaces más comunes son Integrated Drive Electronics (IDE, también llamado ATA), SATA (o Serial ATA) y SCSI generalmente usado en servidores y SATA, este último estandarizado en el año 2004.


Tal y como sale de fábrica, el disco duro no puede ser utilizado por un sistema operativo. Antes se deben definir en él un formato de bajo nivel, una o más particiones y luego hemos de darles un formato que pueda ser entendido por nuestro sistema.

Su traducción del inglés es unidad de disco duro, pero este término es raramente utilizado, debido a la practicidad del término de menor extensión disco duro (o disco rígido).


Estructura física. Dentro de un disco duro hay uno o varios platos (entre 2 y 4 normalmente, aunque hay hasta de 6 ó 7 platos), que son discos (de aluminio o cristal) concéntricos y que giran todos a la vez. El cabezal (dispositivo de lectura y escritura) es un conjunto de brazos alineados verticalmente que se mueven hacia dentro o fuera según convenga, todos a la vez. En la punta de dichos brazos están las cabezas de lectura/escritura, que gracias al movimiento del cabezal pueden leer tanto zonas interiores como exteriores del disco.

Cada plato tiene dos caras, y es necesaria una cabeza de lectura/escritura para cada cara (no es una cabeza por plato, sino una por cara). Por tanto, hay 8 cabezas para leer 4 platos, aunque por cuestiones comerciales, no siempre se usan todas las caras de los discos y existen discos duros con un número impar de cabezas, o con cabezas deshabilitadas.


Las cabezas de lectura/escritura nunca tocan el disco, sino que pasan muy cerca (hasta a 3 nanómetros) ó 3 millonésimas de milímetro, debido a una finísima película de aire que se forma entre éstas y los platos cuando éstos giran (algunos discos incluyen un sistema que impide que los cabezales pasen por encima de los platos hasta que alcancen una velocidad de giro que garantice la formación de esta película). Si alguna de las cabezas llega a tocar una superficie de un plato, causaría muchos daños en él, rayándolo gravemente, debido a lo rápido que giran los platos (uno de 7.200 revoluciones por minuto se mueve a 129 km/h en el borde de un disco de 3,5 pulgadas).


Cabezal de disco duro IBM sobre el plato del disco


Funcionamiento mecánico. Un disco duro suele tener:*Platos en donde se graban los datos.*Cabezal de lectura/escritura.*Motor que hace girar los platos.*Electroimán que mueve el cabezal.*circuito electrónico de control, que incluye: interfaz con la

computadora, memoria caché.*Bolsita desecante (gel de sílice) para evitar la humedad.*Caja, que ha de proteger de la suciedad, motivo por el cual suele traer

algún filtro de aire. Los discos duros no están sellados al vacío en sus cajas como a menudo se piensa; de hecho, muchos discos tienen un sistema mecánico que no deja salir a los cabezales a la superficie de los platos si éstos no tienen una velocidad de giro adecuada, y este sistema consiste en una pestaña que es empujada por el aire del interior de la caja del disco cuando éste se mueve a suficiente velocidad.

*Tornillos, a menudo tipo Torx.

* Cilindros en un Disco Duro

* Componentes de un disco duro

* Vista lateral de un disco duro

* Configuración IDE Master/Slave


*Maestro ('Master'). Si es el único dispositivo en el cable, debe tener esta configuración, aunque a veces también funciona si está como esclavo. Si hay otro dispositivo, el otro debe estar como esclavo.

*Esclavo ('slave'). Debe haber otro dispositivo que sea maestro.*Selección por cable (cable select). El dispositivo será maestro o esclavo

en función de su posición en el cable. Si hay otro dispositivo, también debe estar configurado como cable select. Si el dispositivo es el único en el cable, debe estar situado en la posición de maestro. Para distinguir el conector en el que se conectará el primer bus Ide (Ide 1) se utilizan colores distintos.

Este diseño (dos dispositivos a un bus) tiene el inconveniente de que mientras se accede a un dispositivo el otro dispositivo del mismo conector IDE no se puede usar. En algunos chipset (Intel FX triton) no se podría usar siquiera el otro IDE a la vez.


Serial ATA o SATA (acrónimo de Serial Advanced Technology Attachment). Interfaz de transferencia de datos entre la placa base y algunos dispositivos de almacenamiento, como puede ser el disco duro, u otros dispositivos de altas prestaciones que están siendo todavía desarrollados. SATA proporciona mayores velocidades, mejor aprovechamiento cuando hay varios discos, mayor longitud del cable de transmisión de datos y capacidad para conectar discos en caliente (con la computadora encendida).

Actualmente es una interfaz extensamente aceptada y estandarizada en las placas base de PC. La Organización Internacional Serial ATA (SATA-IO) es el grupo responsable de desarrollar, manejar y conducir la adopción de especificaciones estandarizadas de Serial ATA. Los usuarios de la interfaz SATA se benefician de mejores velocidades, dispositivos de almacenamientos actualizables de manera más simple y configuración más sencilla.


Velocidades. Al referirse a velocidades de transmisión, conviene recordar que en ocasiones se confunden las unidades de medida, y que las especificaciones de la capa física se refieren a la tasa real de datos, mientras que otras especificaciones se refieren a capacidades lógicas.Los discos que soportan la velocidad de 3Gb/s son compatibles con un bus de 1,5 Gb/s.En la siguiente tabla se muestra el cálculo de la velocidad real de SATA 1.5 Gb/s y SATA 3 Gb/s:

SATA I SATA II SATA IIIFrecuencia 1500 MHz 3000 MHz 6000MHzBits/clock 1 1 1Codificación 8b10b 80% 80% 80%

bits/Byte 8 8 8Velocidad real 150 MB/s 300 MB/s 600 MB/s


Historia de producciónDiseñado en 2003Sustituye a ATA o IDE

EspecificacionesConectable en caliente

Si, con soporte de otros componentes del sistema.

Externo Si, con eSATA. Y por USB, con case o caja externa.

Cable Cable planoPines 7

PatillajePin 1 GND TierraPin 2 HT+/DR+ Transmisión

diferencial +Pin 3 HT-/DR- Transmisión

diferencial -Pin 4 GND TierraPin 5 HR-/DT- Recepción diferencial -

Pin 6 HR-/DT+ Recepción diferencial +

Pin 7 GND Tierra


RAID(Redundant Array of Independent Disks, «conjunto redundante de discos independientes»), hace referencia a un sistema de almacenamiento que usa múltiples discos duros entre los que distribuye o replica los datos. Dependiendo de su configuración (a la que suele llamarse «nivel»), los beneficios de un RAID son uno o varios de los siguientes: mayor integridad, mayor tolerancia a fallos, mayor rendimiento y mayor capacidad. En sus implementaciones originales, su ventaja clave era la habilidad de combinar varios dispositivos de bajo coste y tecnología más antigua en un conjunto que ofrecía mayor capacidad, fiabilidad, velocidad o una combinación de éstas que un solo dispositivo de última generación y coste más alto.

En el nivel más simple, un RAID combina varios discos duros en una sola unidad lógica. Así, en lugar de ver varios discos duros diferentes, el sistema operativo ve uno solo.


Los RAID suelen usarse en servidores y normalmente (aunque no es necesario) se implementan con unidades de disco de la misma capacidad. Debido al decremento en el precio de los discos duros y la mayor disponibilidad de las opciones RAID incluidas en los chipsets de las placas base, los RAID se encuentran también como opción en los ordenadores personales más avanzados. Esto es especialmente frecuente en los computadores dedicados a tareas intensivas de almacenamiento, como edición de audio y vídeo.


Unidades en paralelo (Raid 0)


Operación de un Mirrored Array (Raid 1)


Unidades de CD y Digital Versatile Disk (DVD). *CDs. Los datos son almacenados en pits y lands creados durante el

proceso de grabación o fijación. La longitud del pit o land determina el dato*CD-R. Cuando se graba, el láser causa que el material se torne no-

reflectivo. Solo se escribe una vez*CD-RW. Construido de un material diferente que el CD-R. El material

se torna no reflectivo con una configuración del láser. El material se torna reflectivo con una configuración del láser diferente.

Los datos son almacenados en una pista espiral contigua. La longitud de las áreas de los pits/lands o superficies reflejante/no-reflejante determinan los datos almacenados. El disco es conducido a una velocidad variable del motor de tal manera que el cabezal de lectura pasa por los datos a una velocidad constante.


Codificando datos en un CD-ROM

* Disco CD-R


Memorias Basadas en Semiconductores

*Son Usados generalmente para la memoria principal y las memorias cache para mantener los datos y programas

*Tienen tiempos de acceso reducidos y son en general muy veloces

*Son mas caras por Mbyte que las otras dos tecnologías


También existe otro tipo de discos denominados de estado sólido que utilizan cierto tipo de memorias construidas con semiconductores para almacenar la información. El uso de esta clase de discos generalmente se limitaba a las supercomputadoras, por su elevado precio, aunque hoy en día ya se puede encontrar en el mercado unidades mucho más económicas de baja capacidad (hasta 512 GB) para el uso en computadoras personales (sobre todo portátiles).


Unidad de estado sólido. O SSD (del inglés solid state drive) *Es un dispositivo de almacenamiento de datos que usa memoria no

volátil tales como flash, o memoria volátil como la SDRAM, para almacenar datos, en lugar de los platos giratorios encontrados en los discos duros convencionales. *Una unidad de estado sólido es un dispositivo de almacenamiento

secundario hecho con componentes electrónicos de estado sólido para su uso en computadoras en reemplazo de una unidad de disco duro convencional, como memoria auxiliar o para la fabricación de unidades híbridas compuestas por SSD y disco duro.*Sin partes móviles, una unidad de estado sólido pretende reducir

drásticamente el tiempo de búsqueda, latencia y otros, esperando diferenciarse positivamente de sus primos hermanos los discos duros.


Diseño y funcionamiento. Los SSD basados en memoria volátil como la SDRAM están caracterizados por su rápido acceso a datos, menos de 0.01 milisegundos y son usados primariamente para acelerar aplicaciones que de otra manera serían frenados por la latencia de los discos duros.

Los SSD basados en DRAM típicamente incorporan una batería interna y sistemas de respaldo de disco para asegurar la persistencia de datos. Si la potencia se pierde por cualquiera razón, la batería podría mantener la unidad encendida lo suficiente como para copiar todos los datos de la memoria RAM al disco de respaldo. Después de la restauración de energía, los datos se vuelven a copiar desde el disco de respaldo a la RAM y el SSD continua su operación normalmente.


Sin embargo, la mayoría de los fabricantes usan memoria flash no volátil para crear alternativas más compactas y fuertes que los SSD basados en DRAM. Estos SSD basados en flash, también conocidos como discos flash, no requieren baterías, permitiendo a los fabricantes replicar tamaños estándar del disco duro (1'8 pulgadas, 2'5 pulgadas. y 3'5 pulgadas). Además, la no volatilidad permite a los SSD flash mantener memoria incluso tras una perdida repentina de energía, asegurando la permanencia de los datos. Al igual que los SSD DRAM, los SSD flash son extremadamente rápidos al no tener partes móviles, reduciendo ostensiblemente el tiempo de búsqueda, latencia y otros retardos electromecánicos inherentes a los discos duros convencionales. Aunque los SSD flash son significativamente más lentos que los SSD DRAM.


Las unidades de estado sólido son especialmente útiles en una computadora que ya llegó a máximo de memoria RAM. Por ejemplo, algunas arquitecturas x86 tienen 3,2GB de limite, pero este puede ser extendido colocando un SSD como archivo de intercambio (swap). Estos SSD no proporcionan tanta rapidez de almacenamiento como la memoria RAM principal debido al cuello de botella del bus que los conecta, pero aun así mejoraría el rendimiento de colocar el archivo de intercambio en una unidad de disco duro tradicional


Ventajas. Los dispositivos de estado sólido basados en Flash tienen varias ventajas únicas:

*Arranque más rápido.*Gran velocidad de escritura*Mayor rapidez de lectura, Más de 10 veces más que los discos duros

tradicionales más rápidos gracias a RAIDs internos en un mismo SSD.*Lanzamiento y arranque de aplicaciones en menor tiempo.*Menor consumo de energía y producción de calor, resultado de no

tener partes mecánicas.*Sin ruido, La misma carencia de partes mecánicas los hace

completamente inaudibles.


*Seguridad, permitiendo una muy rápida "limpieza" de los datos almacenados.*Rendimiento deterministico, a diferencia de los discos duros

mecánicos, el rendimiento de los SSD es constante y deterministico a través del almacenamiento entero. El tiempo de "búsqueda" constante, y el rendimiento no se deteriora mientras el medio se llena.*Menor peso y (dependiendo del tipo) tamaño.*Resistente - Soporta golpes y vibraciones sin estropearse y sin

descalibrarse como pasaba con los antiguos Discos Duros*Borrado más seguro e irrecuperable de Datos


Desventajas. Los dispositivos de estado sólido basados en flash tienen también varias desventajas:*Precio, Son considerablemente más altos, y la principal razón de su

baja demanda.*Menor recuperación, Después de un fallo mecánico los datos son

completamente perdidos pues la celda es destruida, mientras que en un disco duro normal que sufre daño mecánico los datos son frecuentemente recuperables usando ayuda de expertos.*Vulnerabilidad contra ciertos tipo de efectos, Incluyendo pérdida de

energía abrupta (especialmente en los SSD basado en DRAM), campos magnéticos y cargas estáticas comparados con los discos duros normales (que almacenan los datos dentro de una Jaula de Faraday).*Capacidad, A día de hoy, tienen menor capacidad que la de un disco

duro convencional que llega a los 2,5 Terabytes

*Floppy Drives

*Floppy Drive

*Floppy están organizados como discos duros*Sectores y pistas

*No hay distinción entre el formato en bajo nivel y el formato en alto nivel*El particionamiento no es soportado*Nota: la unidad A: Floppy de ser instalada después del

dobles al final del cable

* especificaciones

* Especificaciones del FDD

* Cable de señal FDD

* Definiciones del cable de señal FDD

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