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Mantenimiento

Funcionamiento del PC (pag39)

Se puede dividir el funcionamiento del ordenador en cuatro partes fundamentales: el procesador, la memoria, los puertos de entrada y los puertos de salida. Toda la información  que circula de unos dispositivos a otros viaja a través del bus del sistema.

Los componentes y periféricos que necesitamos para montar un PC son: placa base, microprocesador, memoria RAM, carcasa, fuente de alimentación, disquetera o lector de tarjetas, disco duro, unidad DVD, teclado, ratón, tarjeta de video, pantalla, tarjeta de sonido, altavoces, módem, tarjeta de red, etc.

Buses son los caminos a través de los cuales viajan los datos dentro del ordenador. Según el tipo de información que viaja podemos distinguir varios tipos de buses:
-         Bus de datos: por donde viajan los datos en si, una foto, una canción, un texto…
-         Bus de direcciones: Se utiliza para acceder a un lugar concreto de un dispositivo, disco duro, RAM…
-         Bus de control: se usa para que el procesador pueda llamar a los dispositivos que gobierna.
Los buses pueden ser unidireccionales o bidireccionales. El tamaño del bus de datos se refiere al ancho del bus. Si decimos que un procesador es de 64 bit, nos referimos al ancho de su bus de datos. Las líneas del bus de control son las que transportan las señales de control: IRQ, DMA etc…

La memoria de acceso aleatorio, (RAM), guarda temporalmente los datos y programas  utilizados durante la ejecución de estos. El número máximo de direcciones que se pueden almacenar depende del ancho del bus de direcciones, según la relación 2ⁿ siendo n el número de líneas. Si un procesador tiene un bus de direcciones de 16 bits podrá manejar 2¹⁶=65534 posiciones, 64 K. La memoria ROM es de solo lectura y guarda los datos de forma permanente. Los discos duros también pudieran considerarse otro tipo de memorias, de escritura y lectura, donde se guardan datos y programas de forma permanente. 

La unidad central de procesos (CPU o UCP), es el microprocesador y es donde se ejecutan las instrucciones de los programas y se controla el funcionamiento de los distintos dispositivos del ordenador. Es el cerebro del ordenador y esta compuesto por millones de transistores formado circuitos lógicos. Se puede dividir en:
-         Los registros
-         La unidad de control
-         La unidad aritmético-lógica
-         Unidad de coma flotante
Los registros son memorias de alta velocidad y poca capacidad dentro del microprocesador, que se usan para acceder y guardar los valores mas usado, generalmente en operaciones matemáticas. Los registros pueden ser:
-         Estáticos, la información se mantiene mientras se mantenga el suministro de potencia. Suelen ser construidos a partir de biestables RS
-         Dinámicos, la información se mantiene solo un cierto tiempo, milisegundos, incluso si se mantiene la potencia. Por ello se debe refrescar los datos.
Las memorias dinámicas son más populares por ser menos complejas y permitir mayor densidad de integración.
La unidad de control es el cerebro del procesador, interpreta las órdenes, datos e instrucciones almacenados en la memoria y activa los diferentes componentes del microprocesador. Estas operaciones siguen un ritmo de reloj dado por el oscilador, formado por un cristal de cuarzo, que ofrece una señal cuadrada a una frecuencia muy estable.
La unidad aritmético-lógica se denomina ALU y es la unidad  encargada de realizar operaciones matemáticas y lógicas. Hay diferentes tipos de ALU, especializadas en números enteros, coma flotante, etc. El coprocesador matemático era un tipo de ALU que estaba fuera del procesador.
La unidad de coma flotante o FPU es un componente especializado en el cálculo de operaciones con coma flotante.
Las unidades de entrada-salida son las que proporcionan una comunicación entre la CPU y los periféricos. Hay dos tipos:
-         Orientados a bloques: se pueden direccional: discos duros, compactos, etc.
-         Orientados a caracteres: trabajan con secuencias de bits, no son direccionables: teclados, pantallas, impresoras, etc.

Las funciones que hace un computador para ejecutar trabajos de entrada/salida son:
-         Direccionamiento, selección del dispositivo
-         Transferencia, de datos entre el procesador y el dispositivo
-         Sincronización, y coordinación de operaciones. Debido a diferencias de velocidad entre CPU y dispositivos

Un periférico es un dispositivo físico que permite al PC interactuar con el exterior por medio de entrada, salida y almacenamiento de datos, así como la comunicación entre ordenadores. El término también se aplica a los dispositivos que no forman parte indispensable de un ordenador. También se define así a los elementos que se conectan externamente a un puerto del ordenador. Es una forma genérica de denominar a una interfaz, medio que permite la interconexión de dos procesos diferenciados con un único propósito en común. La interfaz puede ser física o bien a nivel software. Hay tres tipos de periféricos: de entrada, de salida y de entrada salida.

Los procesos de entrada salida E/S son tres, según como se inician y controlan.
-         E/S Programada: para periféricos lentos.
-         E/S solicitada mediante interrupción: es la base fundamental de los procesadores modernos. Cada periférico tiene un canal para solicitar comunicación con el procesador mediante una señal IRQ. Para periféricos de velocidad media y cuando hay muchos.

IRQ en cascada según prioridades:

Las peticiones de interrupción son manejadas por dos chips: el PIC#1 8259A y PIC#2 8259A-2
-         E/S gobernada por el controlador del bus: Cuando se trata de transferencia de datos entre periféricos rápidos y memoria, se alcanza mejor eficiencia dejando al procesador al margen. Este proceso se conoce como Acceso Directo a Memoria (DMA)  y existen dos requisitos:
o       El procesador debe dejar libre el bus de datos y ceder el control
o       Otro dispositivo debe tomar el control.

Este proceso esta controlado por otro chip, el DMAC o DMA 8237

Todo componente del PC debe tener asignado un número de puerto entrada/salida, que son direcciones de memoria en las cuales los datos correspondientes al dispositivo permanecen temporalmente mientras son transferidos de un dispositivo a otro.