Apuntes de arquitectura de computadoras
Unidad 1 Modelo de arquitecturas de cómputo.
1.1 Modelos de arquitecturas de cómputo.
1.1.1 Clásicas.
Estas arquitecturas se desarrollaron en las primeras computadoras electromecánicas y de tubos de vacío. Aun son usadas en procesadores empotrados de gama baja y son la base de la mayoría de las arquitecturas modernas
Arquitectura Mauchly-Eckert (Von Newman)
Esta arquitectura fue utilizada en la computadora ENIAC. Consiste en una unidad central de proceso que se comunica a través de un solo bus con un banco de memoria en donde se almacenan tanto los códigos de instrucción del programa, como los datos que serán procesados por este.
Esta arquitectura es la más empleada en la actualidad ya, que es muy versátil. Ejemplo de esta versatilidad es el funcionamiento de los compiladores, los cuales son programas que toman como entrada un archivo de texto conteniendo código fuente y generan como datos de salida, el código maquina que corresponde a dicho código fuente (Son programas que crean o modifican otros programas). Estos datos de salida pueden ejecutarse como un programa posteriormente ya que se usa la
Misma memoria para datos y para el código del programa.
Diagrama a bloques de la arquitectura Von Newman.
La principal desventaja de esta arquitectura, es que el bus de datos y direcciones único se convierte en
un cuello de botella por el cual debe pasar toda la información que se lee de o se escribe a la memoria,
obligando a que todos los accesos a esta sean secuenciales. Esto limita el grado de paralelismo
(acciones que se pueden realizar al mismo tiempo) y por lo tanto, el desempeño de la computadora.
Este efecto se conoce como el cuello de botella de Von Newman
En esta arquitectura apareció por primera vez el concepto de programa almacenado. Anteriormente la secuencia de las operaciones era dictada por el alambrado de la unidad de control, e cambiarla
implicaba un proceso de recableado laborioso, lento(hasta tres semanas) y propenso a errores. En esta
arquitectura se asigna un código numérico a cada instrucción. Dichos códigos se almacenan en la
misma unidad de memoria que los datos que van a procesarse, para ser ejecutados en el orden en que se
encuentran almacenados en memoria. Esto permite cambiar rápidamente la aplicación de la
computadora y dio origen a las computadoras de propósito general.
Mas a detalle, el procesador se subdivide en una unidad de control (C.U.), una unidad lógica aritmética
(A.L.U.) y una serie de registros. Los registros sirven para almacenar internamente datos y estado del
procesador. La unidad aritmética lógica proporciona la capacidad de realizar operaciones aritméticas y
lógicas. La unidad de control genera las señales de control para leer el código de las instrucciones,
decodificarlas y hacer que la ALU las ejecute.
Arquitectura Harvard
Esta arquitectura surgió en la universidad del mismo nombre, poco después de que la arquitectura Von
Newman apareciera en la universidad de Princeton. Al igual que en la arquitectura Von Newman, el
programa se almacena como un código numérico en la memoria, pero no en el mismo espacio de
memoria ni en el mismo formato que los datos. Por ejemplo, se pueden almacenar las instrucciones en
doce bits en la memoria de programa, mientras los datos de almacenan en 8 bits en una memoria aparte
Diagrama a bloques de la arquitectura Harvard
El hecho de tener un bus separado para el programa y otro para los datos permite que se lea el códigode operación de una instrucción, al mismo tiempo se lee de la memoria de datos los operados de lainstrucción previa. Así se evita el problema del cuello de botella de Von Newman y se obtiene un mejordesempeño.
En la actualidad la mayoría de los procesadores modernos se conectan al exterior de manera similar a ala arquitectura Von Newman, con un banco de memoria masivo único, pero internamente incluyenvarios niveles de memoria cache con bancos separados en cache de programa y cache de datos,buscando un mejor desempeño sin perder la versatilidad.
ACTIVIDAD: REALIZA UN MAPA CONCEPTUAL DEL MODELO DE ARQUITECTURA (CLASICAS)
1.1.2 Segmentadas.
Las arquitecturas segmentadas o con segmentación del cauce buscan mejorar el desempeño realizando paralelamente varias etapas del ciclo de instrucción al mismo tiempo. El procesador se divide en varias unidades funcionales independientes y se dividen entre ellas el procesamiento de las instrucciones. Par comprender mejor esto, supongamos que un procesador simple tiene un ciclo de instrucción sencillo
| E3 |
| B3 |
| B1 |
| E1 |
| B2 |
| E2 |
Búsqueda y ejecución en secuencia de tres instrucciones en un procesador sin segmentación del cause.
En un procesador con segmentación del cause, cada una de estas etapas se asigna a una unidad
funcional diferente, la búsqueda a la unidad de búsqueda y la ejecución a la unidad de ejecución. Estas unidades pueden trabajar en forma paralela en instrucciones diferentes. Estas unidades se comunican por medio de una cola de instrucciones en la que la unidad de búsqueda coloca los códigos de instrucción que leyó para que la unidad de ejecución los tome de la cola y los ejecute. Esta cola se parece a un tubo donde las instrucciones entran por un extremo y salen por el otro. De esta analogía proviene el nombre en ingles: Pipelining o entubamiento.
| Unidad de Búsqueda |
| Unidad de Ejecución |
| Cola de Instrucciones |
Comunicación entre las unidades en un procesador con segmentación de cauce
Completando el ejemplo anterior, en un procesador con segmentación, la unidad de búsqueda
comenzaría buscando el código de la primera instrucción en el primer ciclo de reloj. Durante el
segundo ciclo de reloj, la unidad de búsqueda obtendría el código de la instrucción 2, mientras que la unidad de ejecución ejecuta la instrucción 1 y así sucesivamente. La siguiente figura muestra este proceso.
| B1 |
| B2 |
| B3 |
| B4 |
| E1 |
| E2 |
| E3 |
Búsqueda y ejecución en secuencia de tres instrucciones en un procesador con segmentación del cause.
En este esquema sigue tomando el mismo numero de ciclos de reloj (el mismo tiempo), pero como se trabaja en varias instrucciones al mismo tiempo, el número promedio de instrucciones por segundo se multiplica. La mejora en el rendimiento no es proporcional al numero de segmentos en el cauce debido a que cada etapa no toma el mismo tiempo en realizarse, además de que se puede presentar competencia por el uso de algunos recursos como la memoria principal. Otra razón por la que las ventajas de este esquema se pierden es cuando se encuentra un salto en el programa y todas las instrucciones que ya se buscaron y se encuentran en la cola, deben descartarse y comenzar a buscar las instrucciones desde cero a partir de la dirección a la que se salto. Esto reduce el desempeño del procesador y aún se investigan maneras de predecir los saltos para evitar este problema.
| Búsqueda |
| Ejecución |
Consecuencias de la competencia por un recurso
ACTIVIDAD: REALIZA UN MAPA CONCEPTUAL DE ARQUITECTURAS DE COMPUTO (SEGMENTADAS).
1.1.3 De multiprocesamiento.
Cuando se desea incrementar el desempeño más haya de lo que permite la técnica de segmentación del cauce (limite teórico de una instrucción por ciclo de reloj), se requiere utilizar más de un procesador para la ejecución del programa de aplicación.
Las CPU de multiprocesamiento se clasifican de la siguiente manera:
● SISO – (Single Instruction, Single Operand ) computadoras independientes
● SIMO – (Single Instruction, Multiple Operand ) procesadores vectoriales
● MISO – (Multiple Instruction, Single Operand ) No implementado
● MIMO – (Multiple Instruction, Multiple Operand ) sistemas SMP, Clusters
Procesadores vectoriales – Son computadoras pensadas para aplicar un mismo algoritmo numérico auna serie de datos matriciales, en especial en la simulación de sistemas físicos complejos
En los sistemas SMP (Simetric Multiprocesesors), varios procesadores comparten la misma memoria principal y periféricos de I/O, Normalmente conectados por un bus común. Se conocen como simétricos, ya que ningún procesador toma el papel de maestro y los demás de esclavos, sino que todos tienen derechos similares en cuanto al acceso a la memoria y periféricos y ambos son administrados por el sistema operativo.
Los Clusters son conjuntos de computadoras independientes conectadas en una red de área local o por un bis de interconexión y que trabajan cooperativamente para resolver un problema. Es clave en su funcionamiento contar con un sistema operativo y programas de aplicación capaces de distribuir el trabajo entre las computadoras de la red.
ACTIVIDAD: REALIZA UN MAPA CONCEPTUAL DEL MODELO DE ARQUITECTURA DE COMPUTO (MULTIPROCESO).
1.2 Análisis de los componentes.
1.2.1 CPU.
Unidad Central de Proceso (CPU)
La Unidad Central de Proceso es el lugar donde se realizan las operaciones de cálculo y control de los componentes que forman la totalidad del conjunto del sistema informático.
Las CPU de las actuales computadoras son microprocesadores construidos sobre un cristal de silicio semiconductor donde se crean todos los elementos que forman un circuito electrónico (transistores, etc.) y las conexiones necesarias para formarlo.
El microcircuito se encapsula en una pastilla de plástico con una serie de conexiones hacia el exterior, en forma de patillas metálicas, que forman su nexo de unión al resto del sistema informático. Estas pastillas de plástico, con una multitud de patillas de conexión metálicas, reciben el nombre de chips.
El microprocesador central de una computadora se divide en:
• Unidad de Control (Control Unit o CU en inglés).
• Unidad Aritmético-Lógica (Aritmethic Control Unit o ALU en inglés).
• Registros.
La Unidad de Control maneja y coordina todas las operaciones del sistema informático, dando prioridades y solicitando los servicios de los diferentes componentes para dar soporte a la unidad aritmético-lógica en sus operaciones elementales.
La Unidad Aritmético-Lógica realiza los diferentes cálculos matemáticos y lógicos que van a ser necesarios para la operatividad de la computadora; debe recordarse que todo el funcionamiento del sistema de una computadora se realiza sobre la base de una serie de operaciones matemáticas en código binario.
Los Registros son una pequeña memoria interna existente en la CPU que permiten a la ALU el manejo de las instrucciones y los datos precisos para realizar las diferentes operaciones elementales.
De la misma forma que la placa principal tiene un bus para conectar la CPU con los diferentes dispositivos del sistema informático, la unidad de control tiene un bus interno para conectar sus componentesName=g12; Hotword Style?=Book Default; .
Estructura del CPU • El CPU debe: – Extraer instrucciones – Interpretar instrucciones – Extraer datos – Procesar datos – Escribir datos
Registros
• El CPU debe tener un espacio de trabajo (almacenamiento temporal) • Llamados registros • La cantidad y función varía dependiendo del diseño del procesador • Una de las decisiones más importantes de diseño • El nivel más alto en la jerarquía de memoria
ALU: UNIDAD LOGICA ARITMETICA
Compuesta por un circuito combi nacional complejo que se encarga de realizar operaciones aritméticas (suma, resta, multiplicación, división)
LOGICAS: (AND,OR….)
Estas operaciones ordenadas por instrucciones que están ejecutando con informaciones presentes en registros de entrada o proposiciones determinadas de la memoria C (MC) y devuelve los registros a la Memoria Central.
ACUMULADORES Y REGISTROS.
Pequeña memoria interna donde se almacenan temporalmente resultados intermedios, los registros están conformados por biseladles que almacenan información.
ARQITECTURA DE UN SITEMA BASADO EN CP
Elementos esenciales que constituye un sistema basado en CPU.
RELOJ.
El microprocesador genera todos los datos las señales necesarias para controlar los restantes bloques del sistema este sincronizado.
La frecuencia de Este reloj se mide en:
Ø Khz
Ø Mhz
Ø Ghz
Determina la velocidad del funcionamiento y proceso de todo sistema, etsa señal de reloj se genera el denominado ciclo de reloj se divide en 2
Fase de búsqueda Fase de ejecutarü Registro Acumulador
ü Registro de Estado Adeudes Hacer la Acción o no
ü Registro de Auxiliares
ü Registros SP (STACK-POINTER) (PILA)
ü Registro CP (Controlador de Programa)
ü Registros Internos
CPU
Ø -Unidad Aritmética Lógica (ALU)
Ø -Acumuladores y Registros
Ø -Unidad de Control (UC)
Ø -Memoria
Ø -Unidad de Entrada y Salida
Ø -Buses del Sistema
ACTIVIDAD: REALIZA UN CUADRO COMPARATIVO DE LAS FAMILIAS DE PROCESADORES.
ACTIVIDAD: CONTESTA LAS SIGUIENTES PREGUNTAS.
1.-¿Cuáles son las cracteristicas de un sistema programable?
R= Aplicaciones Informáticas, los computadores personales y sus periféricos, ratones, teclados, impresoras, escáner.
2.-¿Qué función tiene el reloj en un sistema, descríbelo?
R= La frecuencia de este reloj se mide en Khz, Mhz,Ghz y este determina la velocidad de funcionamiento y proceso de todo el sistema.
3.-¿ Que es un ciclo de reloj?
R= Es el periodo de tiempo de esta señal de reloj
4.-¿ Como esta formado un CPU?
R= Por una Unidad Central del Procesador y una ALU, acumuladores y registros.
5.-¿ Explica la ALU?
R= Es una Unidad Lógica Aritmética que se encarga de realizar operaciones matemáticas como suma, resta, multiplicación y división y las lógicas como (AND,OR).
6.-¿ Has un diagrama de la ALU?
7.-¿ Que es un Acumulador?
R= Es un registro en el que son almacenados temporalmente los resultados aritméticos y lógicos intermedios que serán tratados por la (ALU) Unidad Lógica Aritmética.
8.-¿ Que es un registro?
R= Es el conjunto de campos que contienen datos que pertenecen a una misma repetición de identidad se asigna automáticamente un numero consecutivo es usado como índice aunque lo normal y practico es asignarle a cada registro un campo clave para su búsqueda.
9.-¿ Que es una pila?
R= Es un método de estructuración de datos usando la forma lifo (Ultimo en entrar, primero en salir) que permite almacenar y recuperar datos.
10.-¿ Que es una cola?
R= Es una estructura de datos , se utiliza en sistemas informáticos, trasportes y operaciones de investigación, donde los objetos se almacenan y se guardan mediante colas para su posterior procesamiento.
OPERADORES MATEMATICOS
Es un sinbolo que representa a una operación no aritmética, pero que se expresa en función de esta.
*asterisco
#numero
Etc,etc,etc.
Funcion que hace corresponder a cada por de # de un conjunto.
· Adicción (+)
· Sustraccción (-)
· Multiplicacion (*)
· División (/)
· Potencia (^)
· Radicación (¬)
LOGICOS
Sirven para comunicar adicciones en Access una condición puede tomar 3 valores true(Verdadero) false (falso) null (nulo)
Operador AND para que el resultado sea verdadero las 2 condicciones deben ser verdaderas
Operador ORD el resultado es verdadero si al menos una de las 2 condicciones es verdadera
Operador NOT el operador es invertido.
COMPARACION
En su mayoría ordinaria que nos permiten comparar variables devolviendo un valor booleano 1(true) si se cumple la condición que expresa y no (false) en el caso contrario.
| Operadores Aritméticos | Jerarquía Operadores Aritméticos |
| ** Potencia | **Mayor Potencia |
| *Multiplicacion | |
| /Division | +- Suma, Resta |
| +Suma | |
| -Resta | |
| Mod Modulo (residuo) Div. Division Interna | |
OPERACIONES RELACIONADOS
| = igual que | Hola=!ola´ | Falso |
| <>diferencia a | =a´<>´lo´ | Verdadero |
| <menor que | 7<15 | Verdadero |
| >mayor que | 27>11 | Verdadero |
| <=menor o igual que | 15<=22 | Verdadero |
| >=mayor o igual que | 31>=20 | Verdadero |
| | | |
A=5
B=16
(A**2)>(B*2)
25>(B*2)
25>32
FALSO
OPERADORES LOGICOS
| NO | | NOP | No es cierto que P |
| Y | PYQ | Es falso que P | |
| O | PoQ | P^QP sin embargo Q PoQoPoQ o ambas o minimo PoQ |
TABLA DE VERDAD
| P | Q | ~P | ~Q | PoQ | P^Q |
| V | V | F | F | V | V |
| V | F | F | V | V | F |
| F | V | V | F | V | F |
| F | F | V | V | F | F |
ACTIVIDAD: REALIZA LAS SIGUINETES OPERADORES MATEMATICOS
1) NO (15>=7**2) o (43-8*2div4<>3*2div2)
2)NO (15>=49) o (43^8*2div4<>3*2div2)
3) NO (FALSO) o (43-16div4<>3*2div2)
1.2.1.1 Arquitecturas.
Existen dos tipos mas comunes:
1) CISC: Su sistema de trabajo se basa en la microprogramación. Consiste en hacer que cada instrucción sea intrerpretada por un miniprograma.
2) RISC: Microprocesador con un conjunto de instrucciones muy reducidas en contraposición. se basan en estructuras simples y por lo tanto su complejidad total de la CPU es menor.
ORGANIZACIÓN Y ARQUITECTURA INTERNA DE LA CPU
Diagrama de bloques
Los bloques funcionales básicos son: la unidad de procesamiento central (CPU), la memoria principal, y el procesador de Entrada - Salida.
Unidad de proceso central: esta es la responsable de la interpretación y ejecución de instrucciones contenidas en la memoria principal, las comunicaciones entre la CPU y la memoria principal se realizan a través de 2 canales funcionalmente distintos: el de direcciones y el de datos.
Para introducir en la memoria, una instrucción especifica, la CPU envía a dicha memoria la dirección de la instrucción por el canal de direcciones y recibe por el mismo medio la instrucción que está en esa dirección.
Parte de la instrucción es utilizada por la CPU para identificar la operación. Esta parte se llama código de operación de la instrucción. La información restante se utiliza para determinar la o las localidades de los datos con los cuales se va a efectuar la operación.
La acción de leer una instrucción en la CPU y prepararla para su ejecución se denomina ciclo de búsqueda. Para completar una instrucción la CPU decodifica el código de operación, genera las señales de control que se necesitan para introducir los operandos requeridos y controla la ejecución de la instrucción.
Por ejemplo, suponiendo que la operación especificada consiste en sumar 2 números requeridos en 2 registros de la CPU y almacenar el resultado en un tercer registro de la CPU. Para efectuar esta instrucción, la CPU identificará los 2 registros y generará las señales de control adecuados para conectar los registros a la unidad de Aritmética y Lógica (ULA).
La CPU también haría que la ULA funcione como sumadora y dirija la salida hacia el tercer registro. El proceso de realización que especifica una función se denomina ciclo de ejecución.
Los nombres ciclos de búsqueda y ciclos de ejecución derivan de la naturaleza cíclica de la operación de la computadora una vez que esta empieza a funcionar repite los ciclos de búsqueda y ejecución de manera continua. Para hacer referencia a cada ciclo suele utilizar el termino ciclo de maquina.
La CPU puede dividirse funcionalmente en 3 subunidades, la unidad de control, dedicada a los ciclos de búsqueda y ejecución, la ULA que desempeña funciones aritméticas como por ejemplo, suma y resta, de lógica por ejemplo AND, OR y un conjunto de registros dedicados al almacenamiento de datos en la CPU y a ciertas funciones de control.
Registro e instrucciones de la CPU
Registros
Instrucciones
Aritmética y Lógica
Movimientos de datos
Operaciones de datos en bloque
Instrucciones de control de programa
Instrucciones Instrucciones de Entrada-Salida
La CPU contiene un conjunto de localidades de almacenamiento temporal de datos de alta velocidad llamada registro. Algunos de los registros están dedicados al control, y solo la unidad de control tiene acceso a ellos. Los registros restantes son los registros de uso general y el programador es el usuario que tiene acceso a ellos.
Dentro del conjunto básico de registros de control se deben incluir a los siguientes:
Contador de programa (PC).
Registro de direcciones de la memoria (MAR).
Registro de datos (RD).
Registro de instrucciones (ER).
Palabra de estado de programa (PSW).
(PC): La función del PC consiste en seguir la pista de la instrucción por buscar (capturar) en el siguiente ciclo de maquina, por lo tanto contiene la dirección de la siguiente instrucción por ejecutar. El PC es modificado dentro del ciclo de búsqueda de la instrucción actual mediante la suma de una constante. El numero que se agrega al PC es la longitud de una instrucción en palabras.
Por lo tanto, si una instrucción tiene una palabra de longitud se agrega 1 al PC, si una instrucción tiene dos palabras de largo se agrega 2, y así sucesivamente.
1.2.1.2 Tipos.
Supercomputadoras Una supercomputadora es el tipo de computadora más potente y más rápido que existe en un momento dado. Estas máquinas están diseñadas para procesar enormes cantidades de información en poco tiempo y son dedicadas a una tarea específica.
Así mismo son las más caras, sus precios alcanzan los 30 MILLONES de dólares y más; y cuentan con un control de temperatura especial, ésto para disipar el calor que algunos componentes alcanzan a tener.Unos ejemplos de tareas a las que son expuestas las supercomputadoras son los siguientes:
1. Búsqueda y estudio de la energía y armas nucleares. 2. Búsqueda de yacimientos petrolíferos con grandes bases de datos sísmicos. 3. El estudio y predicción de tornados. 4. El estudio y predicción del clima de cualquier parte del mundo. 5. La elaboración de maquetas y proyectos de la creación de aviones, simuladores de vuelo.
Debido a su precio, son muy pocas las supercomputadoras que se construyen en un año.
Macrocomputadoras o Mainframes Las macrocomputadoras son también conocidas como Mainframes. Los mainframes son grandes, rápidos y caros sistemas que son capaces de controlar cientos de usuarios simultáneamente, así como cientos de dispositivos de entrada y salida.
Los mainframes tienen un costo que va desde 350,000 dólares hasta varios millones de dólares. De alguna forma los mainframes son más poderosos que las supercomputadoras porque soportan más programas simultáneamente. PERO las sup ercomputadoras ueden ejecutar un sólo programa más rápido que un mainframe.
En el pasado, los Mainframes ocupaban cuartos completos o hasta pisos enteros de algún edificio, hoy en día, un Mainframe es parecido a una hilera de archiveros en algún cuarto con piso falso, ésto para ocultar los cientos de cables d e los periféricos , y su temperatura tiene que estar controlada.
Minicomputadoras En 1960 surgió la minicomputadora, una versión más pequeña de la Macrocomputadora. Al ser orientada a tareas específicas, no necesitaba de todos los periféricos que necesita un Mainframe, y ésto ayudo a reducir el precio y costos de mantenimiento .
Las minicomputadoras , en tamaño y poder de procesamiento, se encuentran entre los mainframes y las estaciones de trabajo.En general, una minicomputadora, es un sistema multiproceso (varios procesos en paralelo) capaz de soportar de 10 hasta 200 usuarios simultáneamente. Actualmente se usan para almacenar grandes bases de datos, automatización industrial y aplicacio nes multiusuario.
Microcomputadoras o PC´s Las microcomputadoras o Computadoras Personales (PC´s) tuvieron su origen con la creación de los microprocesadores. Un microprocesador es “una computadora en un chip”, o sea un circuito integrado independiente. Las PC´s son computadoras para uso personal y relativamente son baratas y actualmente se encuentran en las oficinas, escuelas y hogares.
El término PC se deriva de que para el año de 1981 , IBM®, sacó a la venta su modelo “IBM PC”, la cual se convirtió en un tipo de computadora ideal para uso “personal”, de ahí que el término “PC” se estandarizó y los clones que sacaron posteriormente otras empresas fueron llamados “PC y compatibles”, usando procesadores del mismo tipo que las IBM , pero a un costo menor y pudiendo ejecutar el mismo tipo de programas.
Existen otros tipos de microcomputadoras , como la Macintosh®, que no son compatibles con la IBM, pero que en muchos de los casos se les llaman también “PC´s”, por ser de uso personal.
En la actualidad existen variados tipos en el diseño de PC´s:
1. Computadoras personales, con el gabinete tipo minitorre, separado del monitor. 2. Computadoras personales portátiles “Laptop” o “Notebook”. 3. Computadoras personales más comunes, con el gabinete horizontal, separado del monitor. 4. Computadoras personales que están en una sola unidad compacta el monitor y el CPU. 5. Las computadoras “laptops” son aquellas computadoras que están diseñadas para poder ser transportadas de un lugar a otro. Se alimentan por medio de baterías recargables , pesan entre 2 y 5 kilos y la mayoría trae integrado una pantalla de LCD (Liquid Crys tal Display). 6. Estaciones de trabajo o Workstations
Las estaciones de trabajo se encuentran entre las minicomputadoras y las macrocomputadoras (por el procesamiento). Las estaciones de trabajo son un tipo de computadoras que se utilizan para aplicaciones que requieran de poder de procesam iento moderado y relativamente capacidades de gráficos de alta calidad. Son usadas para:
Aplicaciones de ingeniería
CAD (Diseño asistido por computadora)
CAM (manufactura asistida por computadora)
Publicidad
Creación de Software
En redes, la palabra “workstation” o “estación de trabajo” se utiliza para referirse a cualquier computadora que está conectada a una red de área local.
1.2.1.3 Características.
· Memoria
· Unidad aritmetica logica
· Unidad o procesador de control
MEMORIA PRINCIPAL(interna o central).
Se almacenan datos y programas, hay dos operaciones que se hacen en la memoria (lee y escribe) entonces se dice que es donde almacena, se lee y se escribe.
Es un conjunto de células numeradas y dos registros especiales con los que realiza las transacciones.
El registro de dirección que indica el numero de la celula afectada y el de intercambio que contiene la información leída o la que hay que escribir en la celula de cuestión.
La memoria central o simplemente memoria (interna o principal) se utiliza para almacenar información. En general, la información almacenada en memoria puede ser de dos tipos: las instrucciones de un programa y los datos con los que se operan las instrucciones.
Por ejemplo: Para que un programa se pueda ejecutar (correr, rodar, funcionar,…), debe ser situado en la memoria, en una operación denominada carga(load) del programa.
La memoria central de una computadora es una zona de almacenamiento organizada en centenares o millares de unidades de almacenamiento individual celdas.
La unidad elemental de memoria se llama byte(octeto). Un byte tiene la capacidad de almacenar un caracter de información, y esta formado por un conjunto de unidades más pequeñas de almacenamiento denominadas bits, que son dígitos binarios (0 ó 1). Generalmente se acepta que un byte contiene ocho bits.
Por consiguiente, si se desea almacenar la frase la computadora utilizara exactamente 23 bytes consecutivos de memoria. Obsérvese que ademas de las letras, existen cuatro espacios en blanco y un punto (un espacio es un carácter que emplea también un byte). De modo similar, el número del pasaporte P57487891 ocupara 9 bytes. Estos datos se llaman alfanuméricos y pueden constar de alfabeto, Dígitos o incluso caracteres especiales (simbolos:$,#,*,etc.). Mientras que cada caracter de un dato alfanumérico se almacena en un byte, la información numérica se almacena de un modo diferente. Los datos numéricos ocupan 2,4 e incluso 8 bytes consecutivos, dependiendo del tipo de dato numérico.
Existen dos conceptos importantes asociados a cada byte o posición de memoria: su dirección y contenido. Cada celda o byte tiene asociada una unica dirección que indica su posición relativa en memoria mediante la cual se puede acceder a la posición para almacenar o recuperar información. La información almacenada en una posición de memoria es su contenido.
El contenido de estas direcciones o posiciones de memoria se llaman palabras, de modo que existen palabras de 8,16,32, y 64 bits. Por consiguiente, si trabaja con una maquina de 32 bits, es decir, 32 digitos, bien ceros o unos.
Siempre que una nueva información se almacena en una posición, se destruye (desaparece) cualquier información que en ella hubiera y no se puede recuperar. La dirección es permanente y única, el contenido puede cambiar mientras se ejecuta un programa.
la memoria central de una computadora puede tener desde unos centenares de millares de bytes hasta millones de bytes. Como el byte es una unidad elemental de almacenamiento, se utilizan múltiplos para definir el tamaño de la memoria central:
kilo-byte(KB o Kb) igual a 1.024 bytes(210) practicamente se toman 1.000 y Mega byte(MB o Mb) igual a 1.024 x 1.024 bytes (220) practicamente se considera un 1.000.000. Las computadoras personales tipo Pc tienen memorias centrales desde 512 ó 640 k aunque es frecuentemente ver PC,s con memorias de 1,2,4,12,etc.,Mb.
Pasos que se hacen en la lectura:
1.- Almacenar la dirección de la célula en la que se encuentra la información a leer datos se almacena en el registro de dirección.
2.- Cambiar el registro de intercambio la información contenida en la célula apuntada por el registro de dirección.
3.- Transferir el contenido de registro de intercambio al registro de la CPU que corresponda.
Pasos para la escritura:
1.- Transferir el registro de intercambio la información a escribir.
2.- Almacenar la segunda dirección de la célula receptora de la información en el registro de dirección.
3.- Cargar el contenido de registro de intercambio en la célula apuntada por el registro de dirección.
UAL(UNIDAD ARITMETICA LOGICA).
La unidad aritmetica logica opera los datos que recibe siguiendo las indicaciones por la unidad de control. Esta unidad puede realizar operaciones aritmeticas logicas, por ejemplo: el de realizar la suma, la forma en que realiza la operación.
1.- Se debe tener el codigo de operación que indique la operación a efectuar en este caso el codigo 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 que va decidir controlar).
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 estrae de la memoria principal la instrucción a ejecutar esa información es almacenada en el contador de instrucciones, la información que se almacena es la proxima instrucción a ejecutar en el registro de instrucción propiamente dicha.
2.- Una vez conocido el codigo de la operación la unidad de control ya sabe que circuitos de la UAL deben de intervenir pueden establecerse las conexiones electricas necesarias atraves del secuenciador.
3.- Extrae de la memoria principal los datos necesarios para ejecutar la instrucción en proceso
4.- Ordena la AUL que efectua las operaciones el resultado de este es depositado en el acumulador de la AUL.
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.
UNIDADES PERIFERICAS
Unidades de comunicación
Memorias auxiliares.
Las unidades de comunicación: Permiten el dialogo con el exterior que son las de entrada y salida ejemplo: teclado, monitor impresora, mouse.
Las memorias auxiliares: Sirven para almacenar grandes volumenes de datos de forma permanente por ejemplo:Unidades de discos y cintas magneticas.
La comunicación entre los perifericos y la computadora se realizan atraves de los canales.
1.2.1.4 Funcionamiento.
Funciones que realiza
La Unidad central de proceso o CPU, se puede definir como:
• Un circuito microscópico que interpreta y ejecuta instrucciones.
• La CPU se ocupa del control y el proceso de datos en los ordenadores. Habitualmente, 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 ratón) y los dispositivos de salida (por ejemplo, un monitor o una impresora).
Procesamiento de la CPU
Una CPU procesa información almacenada en los bytes de la memoria. Esta información puede ser datos o instrucciones. Un dato es una representación binaria de una letra, un número, o un color; mientras que una instrucción le dice a la CPU que hacer con ese dato, es decir si sumarlo, si restarlo, moverlo, etc.
Como dijimos anteriormente, la CPU realiza tres operaciones básicas con los datos: puede leerlos, procesarlos , y escribirlos en la memoria. Es decir que, la CPU necesita solo cuatro elementos para realizar dichas operaciones con los datos: Las instrucciones, un puntero a las instrucciones (Instrucción Pointer), algunos registros, y la unidad aritmética lógica.
El Instrucción Pointer le indica a la CPU en que lugar de la memoria necesita ser ubicada la instrucción.
Los Registros son lugares de almacenamiento temporario ubicados en la CPU. Un registro contiene datos que esperan ser procesados por cualquier instrucción, o datos que ya han sido procesados, como por ejemplo, la suma o resta de algún número, etc.
La unidad aritmética lógica es una especie de calculadora que ejecuta funciones matemáticas y lógicas dedicadas a las instrucciones.
Por otro lado, la CPU contiene algunas partes adicionales que ayudan a dichos componentes principales a realizar el trabajo:
Un buscador de instrucciones (fetch), que recoge las instrucciones de la RAM o un área de memoria localizada en la CPU.
Un decodificador de instrucciones, que toma la instrucción desde el buscador y la traslada hasta que la CPU la entienda. Luego determina cuales son los pasos necesarios para cumplir con dicha instrucción.
La unidad de control, maneja y coordina toda las operaciones del chip. Este le permite saber a la unidad aritmética lógica cuando debe calcular, al buscador cuando debe grabar una cifra, y al decodificador cuando trasladar la cifra dentro de una instrucción.
1.2.2 Memoria.
ARQUITECTURA DE LA MEMORIA (ROM)
La arquitectura (estructura) interna de un CI-ROM es muy compleja y no necesitamos conocer todos sus detalles. Sin embargo es constructivo observar un diagrama simplificado de la estructura interna. Existen cuatro partes básicas: decodificador de renglones, arreglo de registros y buffer de salida.
•Arreglo de registros.
El arreglo de registros almacena los datos que han sido programados en la ROM. Cada registro contiene un numero de celdas de memoria que es igual al tamaño de la palabra. En este caso, cada registro almacena una palabra de 8 bits. Los registros se disponen en un arreglo de matriz< cuadrada que es común a muchos circuitos de semiconductor. Podemos especificar la posición de cada registro como una ubicada en un reglon y una columna específicos.
Las 8 salidas de datos de cada registro se conectan a un canal de datos interno que corre atreves de todo el circuito. Cada registro tiene dos entradas de habilitación (E); ambas tienen que ser altas a fin de que los datos del registro sean colocados en el canal. •Decodificadores de direcciones.
El código de dirección aplicado A3, A2, A1, A0, determina que registro será habilitado para colocar su palabra de datos en 8 bits en el canal. Los bits de dirección A1, A0, se alimentan de un decodificador uno de 4 que activa una línea de selección de renglón, y los bits de dirección A3, A2, se alimentan de un segundo decodificador uno de cuatro que activa una línea de selección de columna. Solamente un registro estará en el renglón y la columna seleccionados por las entradas de difracción, y estará habilitado.
•Buffer de salida.
El registro habilitado por las entradas de selección coloca el dato que tiene sobre el canal de datos. Estos datos entraran en los buffers de salida mismos que se encargan de trasmitirlos hacia las salidas externas siempre y cuando CS este en bajo. Si CS esta en alto, los buffers de salida se encuentran en el estado de alta impedancia, con lo que D7 asta D0 estarán flotando0
ARQUITECTURA DE LA MEMORIA (RAM)
Como sucede con la ROM, es útil pensar que la RAM consta de varios registros, cada uno de los cuales almacena una sola palabra de datos y tiene una dirección única. Las RAMS comúnmente vienen con capacidades de palabras de 1K, 4K, 8K, 16K, 64K, 128K, 256K, y 1024K, y tamaños de palabras de 1, 4, u 8 bits. Como veremos mas adelante , la capacidad de las palabras y el tamaño de estas puede extenderse combinando circuios integrados de memoria.
•Operación de lectura.
El código de dirección selecciona un registro del circuito de memoria para leer o escribir. A fin de leer el contenido de registro seleccionado, la entrada lectura/escritura (R/-W)* debe ser un 1. además, la entrada (CS) selección de CI debe ser activada (un 0 de este caso). La combinación de R/-W es igual a 1 y CS es igual a 0 habilita los buffers de salida de manera que el contenido de registro seleccionado aparecerá en las cuatro salidas de datos. R/-W igual a 1 también deshabilita los buffers de entrada de manera que las entradas de datos no afecten la memoria durante la operación de lectura.
•Operación de escritura.
Para escribir una nueva palabra de cuatro bits en el registro seleccionado se requiere que R/-W igual a 0 y CS igual 0. esta combinación habilita los buffers de entrada de manera que la palabra de cuatro bits aplicada a las entradas de datos se cargara en el registro seccionado. R/-W igual a 0 también deshabilita los buffers de salida que son de tres estados, de manera que las salidas de datos se encuentran en el estado de alta-z, durante una operación de escritura. La operación de escritura, desde luego, destruye la palabra que antes estaba almacenada en la dirección.
•Selección de CI.
Muchos circuitos de memoria tienen una o mas entradas CS que se usan para habilitar o deshabilitar el circuito en su totalidad. En el modo deshabilitado todas las salidas y entradas de datos se deshabilitas (alta-z) de manera que no puede tener lugar no la operación de lectura ni de escritura. En este modo en contenido de la memoria no se afecta. La razón para tener entradas CS será mas clara cuando se combinen CI de memoria para tener mayores memorias. Observe que muchos fabricantes llaman a estas entradas CE (habilitación de circuito). Cuando las entradas CS o CE se encuentran en un estado activo, se dice que el CI de memoria a sido seleccionado; de otro modo se dice que no esta seleccionado. Muchos CI de memoria están diseñados para consumir una potencia mucho menor cuando están seleccionados. En sistemas de memoria grandes, para una operación dada de memoria, serán seleccionados una o mas CI de memoria mientras que los demás no.
•Terminales comunes de entrada/ salida.
A fin de conservar terminales en un encapsulado de CI, los fabricantes a menudo combinan los funciones de entradas y salida de datos utilizando terminales comunes de entrada/salida. La entrada R/-W controla la función de estas terminales E/S. Durante una operación de lectura, las terminales de entrada y salida actúan como salida de datos que reproducen el contenido de la localidad de dirección seleccionada. Durante una operación de escritura, las terminales de S/E actúan como entrada de datos. A las cuales se aplican los datos al ser escritos.
ARQUITECTURA DE LA MEMORIA (EPROM)
•ROM programable y borrable.
Una EPROM puede ser programada por el usuario y también puede borrarse y reprogramarse tantas veces como desee. Una ves programada, la EPROM es una memoria no volátil que contendrá sus datos almacenados indefinidamente. El proceso para programar una EPROM implica la aplicación de niveles de voltaje especiales (comúnmente en un orden de 10 a 25 volts) a las entradas adecuadas del circuito en una cantidad de tiempo especificada (por lo general 50 minutos) por la localidad de dirección. El proceso de programación generalmente es efectuado por un circuito especial de programación que esta separando del circuito en el cual la EPROM eventualmente trabajara. El proceso de programación completo puede llevar barios minutos para un microcircuito EPROM.
En una EPROM las celdas de almacenamiento son transistores MOSFET que tienen una compuerta de cilicio sin ninguna conexión eléctrica (es decir, una compuerta flotante). En un estado normal, cada transistor esta apagado y cada celda guarda un 1 lógico un transistor puede encenderse mediante la aplicación de un curso de programación de alto voltaje, el cual inyecta electrones de alta energía en la región formada por la compuerta flotante. Estos electrones permanecen en esta región una ves que a finalizado el pulso ya que no existe ninguna trayectoria de descarga.
Una ves que sea programado una celda de la EPROM se puede borrar su contenida exponiendo la EPROM a la luz ultravioleta (UV), la cual se aplica a través de la ventana que se encuerta sobre el encapsulado del circuito. La luz (UV) produce una foto corriente que va desde la compuerta flotante hacia el sustrato de cilicio; con esto se apaga el transistor y se lleva de nuevo la celda hacia el estado uno lógico. Este proceso de borrado requiere entre 15 a 20 minutos de exposición a los rayos (UV). Desafortunadamente, no existe ninguna forma de borrar solo algunas celdas; la luz (UV) borra todas las celdas al mismo tiempo por lo que una EPROM barrada almacena solamente unos lógicos. Una ves borrada puede volverse a programar.
1.2.2.1 Arquitecturas.
1.2.2.2 Tipos.
RAM : Siglas de Random Access Memory, un tipo de memoria a la que se puede acceder de forma aleatoria; esto es, se puede acceder a cualquier byte de la memoria sin pasar por los bytes precedentes. RAM es el tipo más común de memoria en las computadoras y en otros dispositivos, tales como las impresoras.
Hay dos tipos básicos de RAM:
•DRAM (Dynamic RAM), RAM dinámica
•SRAM (Static RAM), RAM estática
Los dos tipos difieren en la tecnología que usan para almacenar los datos. La RAM dinámica necesita ser refrescada cientos de veces por segundo, mientras que la RAM estática no necesita ser refrescada tan frecuentemente, lo que la hace más rápida, pero también más cara que la RAM dinámica. Ambos tipos son volátiles, lo que significa que pueden perder su contenido cuando se desconecta la alimentación.
En el lenguaje común, el término RAM es sinónimo de memoria principal, la memoria disponible para programas. En contraste, ROM (Read Only Memory) se refiere a la memoria especial generalmente usada para almacenar programas que realizan tareas de arranque de la máquina y de diagnósticos. La mayoría de los computadores personales tienen una pequeña cantidad de ROM (algunos Kbytes). De hecho, ambos tipos de memoria ( ROM y RAM )permiten acceso aleatorio. Sin embargo, para ser precisos, hay que referirse a la memoria RAM como memoria de lectura y escritura, y a la memoria ROM como memoria de solo lectura.
Se habla de RAM como memoria volátil, mientras que ROM es memoria no-volátil.
La mayoría de los computadores personales contienen una pequeña cantidad de ROM que almacena programas críticos tales como aquellos que permiten arrancar la máquina (BIOS CMOS). Además, las ROMs son usadas de forma generalizada en calculadoras y dispositivos periféricos tales como impresoras laser, cuyas ‘fonts’ estan almacenadas en ROMs.
Tipos de memoria RAM
•VRAM :
Siglas de Vídeo RAM, una memoria de propósito especial usada por los adaptadores de vídeo. A diferencia de la convencional memoria RAM, la VRAM puede ser accedida por dos diferentes dispositivos de forma simultánea. Esto permite que un monitor pueda acceder a la VRAM para las actualizaciones de la pantalla al mismo tiempo que un procesador gráfico suministra nuevos datos. VRAM permite mejores rendimientos gráficos aunque es más cara que la una RAM normal.
•SIMM :
Siglas de Single In line Memory Module, un tipo de encapsulado consistente en una pequeña placa de circuito impreso que almacena chips de memoria, y que se inserta en un zócalo SIMM en la placa madre o en la placa de memoria. Los SIMMs son más fáciles de instalar que los antiguos chips de memoria individuales, y a diferencia de ellos son medidos en bytes en lugar de bits. El primer formato que se hizo popular en los computadores personales tenía 3.5″ de largo y usaba un conector de 32 pins. Un formato más largo de 4.25″, que usa 72 contactos y puede almacenar hasta 64 megabytes de RAM es actualmente el más frecuente. Un PC usa tanto memoria de nueve bits (ocho bits y un bit de paridad, en 9 chips de memoria RAM dinámica) como memoria de ocho bits sin paridad. En el primer caso los ocho primeros son para datos y el noveno es para el chequeo de paridad.
•DIMM :
Siglas de Dual In line Memory Module, un tipo de encapsulado, consistente en una pequeña placa de circuito impreso que almacena chips de memoria, que se inserta en un zócalo DIMM en la placa madre y usa generalmente un conector de 168 contactos.
•DIP :
Siglas de Dual In line Package, un tipo de encapsulado consistente en almacenar un chip de memoria en una caja rectangular con dos filas de pines de conexión en cada lado.
•RAM Disk :
Se refiere a la RAM que ha sido configurada para simular un disco duro. Se puede acceder a los ficheros de un RAM disk de la misma forma en la que se acceden a los de un disco duro. Sin embargo, los RAM disk son aproximadamente miles de veces más rápidos que los discos duros, y son particularmente útiles para aplicaciones que precisan de frecuentes accesos a disco.
Dado que están constituidos por RAM normal. los RAM disk pierden su contenido una vez que la computadora es apagada. Para usar los RAM Disk se precisa copiar los ficheros desde un disco duro real al inicio de la sesión y copiarlos de nuevo al disco duro antes de apagar la máquina. Observe que en el caso de fallo de alimentación eléctrica, se perderán los datos que huviera en el RAM disk. El sistema operativo DOS permite convertir la memoria extendida en un RAM Disk por medio del comando VDISK, siglas de Virtual DISK, otro nombre de los RAM Disks.
•SRAM
Siglas de Static Random Access Memory, es un tipo de memoria que es más rápida y fiable que la más común DRAM (Dynamic RAM). El término estática viene derivado del hecho que necesita ser refrescada menos veces que la RAM dinámica.
Los chips de RAM estática tienen tiempos de acceso del orden de 10 a 30 nanosegundos, mientras que las RAM dinámicas están por encima de 30, y las memorias bipolares y ECL se encuentran por debajo de 10 nanosegundos.
Un bit de RAM estática se construye con un --- como circuito flip-flop que permite que la corriente fluya de un lado a otro basándose en cual de los dos transistores es activado. Las RAM estáticas no precisan de circuiteria de refresco como sucede con las RAMs dinámicas, pero precisan más espacio y usan mas energía. La SRAM, debido a su alta velocidad, es usada como memoria caché.
•DRAM
Siglas de Dynamic RAM, un tipo de memoria de gran capacidad pero que precisa ser constantemente refrescada (re-energizada) o perdería su contenido. Generalmente usa un transistor y un condensador para representar un bit Los condensadores debe de ser energizados cientos de veces por segundo para mantener las cargas. A diferencia de los chips firmware (ROMs, PROMs, etc.) las dos principales variaciones de RAM (dinámica y estática) pierden su contenido cuando se desconectan de la alimentación. Contrasta con la RAM estática.
Algunas veces en los anuncios de memorias, la RAM dinámica se indica erróneamente como un tipo de encapsulado; por ejemplo “se venden DRAMs, SIMMs y SIPs”, cuando deberia decirse “DIPs, SIMMs y SIPs” los tres tipos de encapsulado típicos para almacenar chips de RAM dinámica. Tambien algunas veces el término RAM (Random Access Memory) es utilizado para referirse a la DRAM y distinguirla de la RAM estática (SRAM) que es más rápida y más estable que la RAM dinámica, pero que requiere más energía y es más cara
•SDRAM
Siglas de Synchronous DRAM, DRAM síncrona, un tipo de memoria RAM dinámica que es casi un 20% más rápida que la RAM EDO. SDRAM entrelaza dos o más matrices de memoria interna de tal forma que mientras que se está accediendo a una matriz, la siguiente se está preparando para el acceso. SDRAM-II es tecnología SDRAM más rápida esperada para 1998. También conocido como DDR DRAM o DDR SDRAM (Double Data Rate DRAM o SDRAM), permite leer y escribir datos a dos veces la velocidad bús.
•FPM
: Siglas de Fast Page Mode, memoria en modo paginado, el diseño más comun de chips de RAM dinámica. El acceso a los bits de memoria se realiza por medio de coordenadas, fila y columna. Antes del modo paginado, era leido pulsando la fila y la columna de las líneas seleccionadas. Con el modo pagina, la fila se selecciona solo una vez para todas las columnas (bits) dentro de la fila, dando como resultado un rápido acceso. La memoria en modo paginado tambien es llamada memoria de modo Fast Page o memoria FPM, FPM RAM, FPM DRAM. El término “fast” fué añadido cuando los más nuevos chips empezaron a correr a 100 nanoseconds e incluso más.
•EDO
Siglas de Extended Data Output, un tipo de chip de RAM dinámica que mejora el rendimiento del modo de memoria Fast Page alrededor de un 10%. Al ser un subconjunto de Fast Page, puede ser substituida por chips de modo Fast Page.
Sin embargo, si el controlador de memoria no está diseñado para los más rápidos chips EDO, el rendimiento será el mismo que en el modo Fast Page.
EDO elimina los estados de espera manteniendo activo el buffer de salida hasta que comienza el próximo ciclo. BEDO (Burst EDO) es un tipo más rápido de EDO que mejora la velocidad usando un contador de dirección para las siguientes direcciones y un estado ‘pipeline’ que solapa las operaciones.
RAM Estática o SDRAM, que no necesita ser restaurada, por lo que se vuelve más rápida pero también más costosa que la DRAM. La SDRAM surgió junto con los microprocesadores Pentium II, pero son utilizadas también para Pentium III, AMD K6, K6–2, K6–3, Athlon, Duron y demás variantes. Pueden funcionar a 66, 100 o a 133 MHz (PC 66?, PC 100? o PC 133? respectivamente) En términos prácticos, es buena para la mayoría de los usos de empresa o domésticos, y es más fácil de utilizar.
MEMORIA ROM
ROM es el acrónimo de Read-Only Memory (memoria de sólo lectura). Es una memoria de semiconductor no destructible, es decir, que no se puede escribir sobre ella, y que conserva intacta la información almacenada, incluso en el caso de interrupción de corriente (memoria no volátil). La ROM suele almacenar la configuración del sistema o el programa de arranque del ordenador.
La memoria de sólo lectura o ROM es utilizada como medio de almacenamiento de datos en los ordenadores. Debido a que no se puede escribir fácilmente, su uso principal reside en la distribución de programas que están estrechamente ligados al soporte físico del ordenador, y que seguramente no necesitarán actualización. Por ejemplo, una tarjeta gráfica puede realizar algunas funciones básicas a través de los programas contenidos en la ROM.
Hay una tendencia a poner cada vez menos programas en la estática ROM, y más en los discos, haciendo los cambios mucho más fáciles. Los ordenadores domésticos a comienzos de los 80 venían con todo su sistema operativo en ROM. No había otra alternativa razonable ya que las unidades de disco eran generalmente opcionales. La actualización a una nueva versión significa usar un soldador o un grupo de interruptores DIP y reemplazar el viejo chip de ROM por uno nuevo. En el año 2000 los sistemas operativos en general ya no van en ROM. Todavía los ordenadores pueden dejar algunos de sus programas en memoria ROM, pero incluso en este caso, es más frecuente que vaya en memoria flash. Los teléfonos móviles y los asistentes personales digitales (PDA) suelen tener programas en memoria ROM (o, por lo menos en memoria flash). Algunas de las consolas de videojuegos que utilizan programas basados en la memoria ROM son la Super Nintendo, la Nintendo 64, la Mega Drive o la Game Boy. Estas memorias ROM, pegadas a cajas de plástico aptas para ser utilizadas e introducidas repetidas veces, son conocidas como cartuchos.
Por extensión la palabra ROM puede referirse también a un archivo de datos que contenga una imagen del programa que se distribuye normalmente en memoria ROM, como una copia de un cartucho de videojuego.
Una razón de que todavía se utilice la memoria ROM para almacenar datos es la velocidad ya que los discos son más lentos. Aún más importante, no se puede leer un programa que es necesario para ejecutar un disco desde el propio disco. Por lo tanto, la BIOS, o el sistema de arranque oportuno del ordenador normalmente se encuentran en una memoria ROM.
La memoria RAM normalmente es más rápida de leer que la mayoría de las memorias ROM, por lo tanto el contenido ROM se suele trasvasar normalmente a la memoria RAM cuando se utiliza.
Sobre todo lectura
Además de los chips clásicos de memoria ROM puros, hay ROM llamada de “sobre todo lectura” (del inglés, Read-Mostly Memory). Esta pueden ser escrita durante su realización, pero además se puede cambiar su contenido después. Algunos ejemplos:
•Memoria PROM
•Memoria EPROM
•Memoria EEPROM
•Memoria flash
PROM es el acrónimo de Programmable Read-Only Memory (ROM programable). Es una memoria digital donde el valor de cada bit depende del estado de un fusible (o antifusible), que puede ser quemado una sola vez. Estas memorias son utilizadas para grabar datos permanentes en cantidades menores a las ROMs, o cuando los datos deben cambiar en muchos o todos los casos.
EPROM son las siglas de Erasable Programmable Read-Only Memory (ROM borrable programable). Es un tipo de chip de memoria ROM inventado por el ingeniero Dov Frohman que retiene los datos cuando la fuente de energía se apaga. En otras palabras, es no volátil.
EEPROM son las siglas de electrically-erasable programmable read-only memory (ROM programable y borrable eléctricamente), en español o castellano se suele referir al hablar como E
PROM y en inglés “E-Squared-PROM”. Es un tipo de memoria ROM que puede ser programado, borrado y reprogramado eléctricamente, a diferencia de la EPROM que ha de borrarse mediante rayos ultravioletas. Aunque una EEPROM puede ser leída un número ilimitado de veces, sólo puede ser borrada y reprogramada entre 100.000 y 1.000.000 de veces.
La Memoria flash es una forma evolucionada de la memoria EEPROM que permite que múltiples posiciones de memoria sean escritas o borradas en una misma operación de programación mediante impulsos eléctricos, frente a las anteriores que sólo permite escribir o borrar una única celda cada vez. Por ello, flash permite funcionar a velocidades muy superiores cuando los sistemas emplean lectura y escritura en diferentes puntos de esta memoria al mismo tiempo.
1.2.2.3 Características.
Concepto y características de una Memoria (RAM y ROM)
Hablaremos un poco sobre el concepto y las características de una memoria, sea de tipo RAM o de tipo ROM, que aunque tengan diferencias, siguen siendo un par de dispositivos electrónicos con diminutas diferencias pero con similares tareas.
El concepto básico de una memoria física según la Wikipedia es: Se refiere a componentes de un ordenador, dispositivos y medios de grabación que retienen datos informáticos durante algún intervalo de tiempo.
Principalmente, partimos de la idea de que es un dispositivo electrónico perteneciente a la unidad central de proceso (C.P.U.), para lo que cualquier dato contenido en la misma es accesible casi instantáneamente.
Posee un tamaño limitado y su costo es elevado, por lo que se suele complementar con la llamada memoria extrema o secundaria; está constituida de semiconductores de silicio y circuitos electrónicos. Los datos se almacenan en ella en un conjunto de casilleros numerados desde 0 en orden creciente (0,1,2,3,4,5…0+n).
Algunas de las características fundamentales de las memorias (de cualquier tipo) son las que a continuación detallaré detenidamente en las siguientes líneas de texto…
Volatilidad
Se dice que la información almacenada en una memoria es volátil siempre y cuando corra el riesgo de verse alterada en caso de que se produzca algún fallo de suministro de energía eléctrica (memorias biestables). No son volátiles aquellas en las cuales la información, independientemente de que exista algún fallo en el fluido eléctrico, permanece inalterada.
Dicho de otra manera, cualquier de éstas dos memorias (RAM y ROM) es volátil por su incapacidad de permanecer inalterada de cara a cualquier fallo eléctrico que presente la misma. Por ésta simple razón específica, las memorias RAM y ROM son volátiles.
Tiempo de Acceso
Es el tiempo que transcurre desde el instante en que se lanza la operación de lectura en la memoria y el instante en que se dispone de la primera información buscada. En la memoria principal, este tiempo es, en principio, independiente de la dirección en la que se encuentre la información a la cual queremos acceder. Se puede ir un poco más al grano diciéndo que el tiempo de acceso es el tiempo requerido o necesitado para realizar cualquier operación, sea lectura o escritura. Es simplemente eso, el tiempo que se solicita a la memoria para poder ejecutar cualquier operación específica.
Capacidad
La capacidad de una memoria (RAM y ROM) es el número de posiciones de un sistema, o dicho de otra manera, número de informaciones que puede contener una memoria.
La capacidad total de memoria será un dato esencial para calibrar la potencia de un computador. La capacidad de la memoria se mide en múltiplos de byte (8 bits): kilobytes (1.024 bytes) y megabytes (1.024 kilobytes).
Si bien es cierto, aquí sí se aplica la frase de a mayor capacidad, mayor velocidad. A la hora de escoger una memoria, intenta escoger un valor que sea óptimo (sea de 512 megabytes, 1 gigabyte o así) para que tengas mejor rendimiento en tu computadora.
1.2.2.4 Funcionamiento.
FUNCIONAMIENTO DE LAS MEMORIAS RAM.
La memoria principal o RAM (acrónimo de Random Access Memory,Memoria de Acceso Aleatorio) es donde el ordenador guarda los datos que estáutilizando en el momento presente. Se llama de acceso aleatorio porque el procesador accede a la información que está en la memoria en cualquier punto sin tener que accedera la información anterior y posterior. Es la memoria que se actualiza constantementemientras el ordenador está en uso y que pierde sus datos cuando el ordenador se apaga.
Proceso de carga en la memoria RAM:
Cuando las aplicaciones se ejecutan, primeramente deben ser cargadas enmemoria RAM. El procesador entonces efectúa accesos a dicha memoria para cargar instrucciones y enviar o recoger datos. Reducir el tiempo necesario para acceder a la memoria, ayuda a mejorar las prestaciones del sistema. La diferencia entre la RAM yotros tipos de memoria de almacenamiento, como los disquetes o discos duros, es que laRAM es mucho más rápida, y se borra al apagar el ordenador.
Es una memoria dinámica, lo que indica la necesidad de “recordar” los datos ala memoria cada pequeños periodos de tiempo, para impedir que esta pierda lainformación. Eso se llama Refresco. Cuando se pierde la alimentación, la memoria pierde todos los datos. “Random Access”, acceso aleatorio, indica que cada posición de memoria puede ser leída o escrita en cualquier orden. Lo contrario seria el accesosecuencial, en el cual los datos tienen que ser leídos o escritos en un orden predeterminado.
Las memorias poseen la ventaja de contar con una mayor velocidad, mayor capacidad de almacenamiento y un menor consumo. En contra partida presentan el CPU, Memoria y Disco Duro. Los datos de instrucciones cuando se carga un programa, se carga en memoria. (DMA)
El inconveniente es de que precisan una electrónica especial para su utilización, la función de esta electrónica es generar el refresco de la memoria. La necesidad de los refrescos de las memorias dinámicas se debe al funcionamiento de las mismas, ya que este se basa en generar durante un tiempo la información que contiene. Transcurrido este lapso, la señal que contenía la célula biestable se va perdiendo. Para que no ocurra esta perdida, es necesario que antes que transcurra el tiempo máximo que la memoria puede mantener la señal se realice una lectura del valor que tiene y se recargue la misma. Es preciso considerar que a cada bit de la memoria le corresponde un pequeño condensador al que le aplicamos una pequeña carga eléctrica y que mantienen durante un tiempo en función de la constante de descarga. Generalmente el refresco de memoria se realiza cíclicamente y cuando esta trabajando el DMA. El refresco de la memoria en modo normal esta a cargo del controlador del canal que también cumple la función de optimizar el tiempo requerido para la operación del refresco.
Posiblemente, en más de una ocasión en el ordenador aparecen errores de en la memoria debido a que las memorias que se están utilizando son de una velocidad inadecuada que se descargan antes de poder ser refrescadas. Las posiciones de memoria están organizadas en filas y en columnas. Cuando se quiere acceder a la RAM se debe empezar especificando la fila, después la columna y por último se debe indicar si deseamos escribir o leer en esa posición. En ese momento la RAM coloca los datos de esa posición en la salida, si el acceso es de lectura o coge los datos y los almacena en la posición seleccionada, si el acceso es de escritura.
La cantidad de memoria Ram de nuestro sistema afecta notablemente a las prestaciones, fundamentalmente cuando se emplean sistemas operativos actuales. En general, y sobretodo cuando se ejecutan múltiples aplicaciones, puede que la demanda de memoria sea superior a la realmente existente, con lo que el sistema operativo fuerza al procesador a simular dicha memoria con el disco duro (memoria virtual). Una buena inversión para aumentar las prestaciones será por tanto poner la mayor cantidad de RAM posible, con lo que minimizaremos los accesos al disco duro.
Los sistemas avanzados emplean RAM entrelazada, que reduce los tiempos de acceso mediante la segmentación de la memoria del sistema en dos bancos coordinados. Durante una solicitud particular, un banco suministra la información al procesador, mientras que el otro prepara datos para el siguiente ciclo; en el siguiente acceso, se intercambian los papeles. Los módulos habituales que se encuentran en el mercado, tienen unos tiempos de acceso de 60 y 70 ns (aquellos de tiempos superiores deben ser desechados por lentos).
Es conveniente que todos los bancos de memoria estén constituidos por módulos con el mismo tiempo de acceso y a ser posible de 60 ns. Hay que tener en cuenta que el bus de datos del procesador debe coincidir con el de la memoria, y en el caso de que no sea así, esta se organizará en bancos, habiendo de tener cada banco la cantidad necesaria de módulos hasta llegar al ancho buscado. Por tanto, el ordenador sólo trabaja con bancos completos, y éstos sólo pueden componerse de módulos del mismo tipo y capacidad. Como existen restricciones a la hora de colocar los módulos, hay que tener en cuenta que no siempre podemos alcanzar todas las configuraciones de memoria. Tenemos que rellenar siempre el banco primero y después el banco número dos, pero siempre rellenando los dos zócalos de cada banco (en el caso de que tengamos dos) con el mismo tipo de memoria. Combinando diferentes tamaños en cada banco podremos poner la cantidad de memoria que deseemos.
Tipos de memorias RAM:
DRAM: Acrónimo de “Dynamic Random Access Memory”, o simplemente RAM ya que es la original, y por tanto la más lenta. Usada hasta la época del 386, su velocidad de refresco típica es de 80 ó 70 nanosegundos (ns), tiempo éste que tarda en vaciarse para poder dar entrada a la siguiente serie de datos. Por ello, la más rápida es la de 70 ns. Físicamente, aparece en forma de DIMMs o de SIMMs, siendo estos últimos de 30 contactos.
FPM (Fast Page Mode): A veces llamada DRAM, puesto que evoluciona directamente de ella, y se usa desde hace tanto que pocas veces se las diferencia. Algo más rápida, tanto por su estructura (el modo de Página Rápida) como por ser de 70 ó 60 ns. Es lo que se da en llamar la RAM normal o estándar. Usada hasta con los primeros Pentium, físicamente aparece como SIMMs de 30 ó 72 contactos (los de 72 en los Pentium y algunos 486). Para acceder a este tipo de memoria se debe especificar la fila (página) y seguidamente la columna. Para los sucesivos accesos de la misma fila sólo es necesario especificar la columna, quedando la columna seleccionada desde el primer acceso. Esto hace que el tiempo de acceso en la misma fila (página) sea mucho más rápido. Era el tipo de memoria normal en los ordenadores 386, 486 y los primeros Pentium y llegó a alcanzar velocidades de hasta 60 ns. Se presentaba en módulos SIMM de 30 contactos (16 bits) para los 386 y 486 y en módulos de 72 contactos (32 bits) para las últimas placas 486 y las placas para Pentium.
EDO o EDO-RAM: Extended Data Output-RAM. Evoluciona de la FPM. Permite empezar a introducir nuevos datos mientras los anteriores están saliendo (haciendo su Output), lo que la hace algo más rápida (un 5%, más o menos). Mientras que la memoria tipo FPM sólo podía acceder a un solo byte (una instrucción o valor) de información de cada vez, la memoria EDO permite mover un bloque completo de memoria a la caché interna del procesador para un acceso más rápido por parte de éste. La estándar se encontraba con refrescos de 70, 60 ó 50 ns. Se instala sobre todo en SIMMs de 72 contactos, aunque existe en forma de DIMMs de 168.
La ventaja de la memoria EDO es que mantiene los datos en la salida hasta el siguiente acceso a memoria. Esto permite al procesador ocuparse de otras tareas sin tener que atender a la lenta memoria. Esto es, el procesador selecciona la posición de memoria, realiza otras tareas y cuando vuelva a consultar la DRAM los datos en la salida seguirán siendo válidos. Se presenta en módulos SIMM de 72 contactos (32 bits) y módulos DIMM de 168 contactos (64 bits).
SDRAM: Sincronic-RAM. Es un tipo síncrono de memoria, que, lógicamente, se sincroniza con el procesador, es decir, el procesador puede obtener información en cada ciclo de reloj, sin estados de espera, como en el caso de los tipos anteriores. Sólo se presenta en forma de DIMMs de 168 contactos; es la opción para ordenadores nuevos. SDRAM funciona de manera totalmente diferente a FPM o EDO. DRAM, FPM y EDO transmiten los datos mediante señales de control, en la memoria SDRAM el acceso a los datos esta sincronizado con una señal de reloj externa.
La memoria EDO está pensada para funcionar a una velocidad máxima de BUS de 66 Mhz, llegando a alcanzar 75MHz y 83 MHz. Sin embargo, la memoria SDRAM puede aceptar velocidades de BUS de hasta 100 MHz, lo que dice mucho a favor de su estabilidad y ha llegado a alcanzar velocidades de 10 ns. Se presenta en módulos DIMM de 168 contactos (64 bits). El ser una memoria de 64 bits, implica que no es necesario instalar los módulos por parejas de módulos de igual tamaño, velocidad y marca
PC-100 DRAM: Este tipo de memoria, en principio con tecnología SDRAM, aunque también la habrá EDO. La especificación para esta memoria se basa sobre todo en el uso no sólo de chips de memoria de alta calidad, sino también en circuitos impresos de alta calidad de 6 o 8 capas, en vez de las habituales 4; en cuanto al circuito impreso este debe cumplir unas tolerancias mínimas de interferencia eléctrica; por último, los ciclos de memoria también deben cumplir unas especificaciones muy exigentes. De cara a evitar posibles confusiones, los módulos compatibles con este estándar deben estar identificados así: PC 100?-abc-def.
BEDO (burst Extended Data Output): Fue diseñada originalmente parasoportar mayores velocidades de BUS. Al igual que la memoria SDRAM, esta memoria es capaz de transferir datos al procesador en cada ciclo de reloj, pero no de forma continuada, como la anterior, sino a ráfagas (bursts), reduciendo, aunque no suprimiendo totalmente, los tiempos de espera del procesador para escribir o leer datos de memoria.
RDRAM (Direct Rambus DRAM): Es un tipo de memoria de 64 bits que puede producir ráfagas de 2ns y puede alcanzar tasas de transferencia de 533MHz, con picos de 1,6 GB/s. Pronto podrá verse en el mercado y es posible que tu próximo equipo tenga instalado este tipo de memoria.
Es el componente ideal para las tarjetas gráficas AGP, evitando los cuellos de botella en la transferencia entre la tarjeta gráfica y la memoria de sistema durante el acceso directo a memoria (DIME) para el almacenamiento de texturas gráficas. Hoy en día la podemos encontrar en las consolas NINTENDO 64.
DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM o SDRAM-II): Funciona a velocidades de 83, 100 y 125MHz, pudiendo doblar estas velocidades en la transferencia de datos a memoria. En un futuro, esta velocidad puede incluso llegar a triplicarse o cuadriplicarse, con lo que se adaptaría a los nuevos procesadores. Este tipo de memoria tiene la ventaja de ser una extensión de la memoria SDRAM, con lo que facilita su implementación por la mayoría de los fabricantes.
SLDRAM: Funcionará a velocidades de 400MHz, alcanzando en modo doble 800MHz, con transferencias de 800MB/s, llegando a alcanzar 1,6GHz, 3,2GHz en modo doble, y hasta 4GB/s de transferencia. Se cree que puede ser la memoria a utilizar en los grandes servidores por la alta transferencia de datos.
ESDRAM: Este tipo de memoria funciona a 133MHz y alcanza transferencias de hasta 1,6 GB/s, pudiendo llegar a alcanzar en modo doble, con una velocidad de 150MHz hasta 3,2 GB/s.
La memoria FPM (Fast Page Mode) y la memoria EDO también se utilizan en tarjetas gráficas, pero existen además otros tipos de memoria DRAM, pero que SÓLO de utilizan en TARJETAS GRÁFICAS, y son los siguientes:
- MDRAM (Multibank DRAM) Es increíblemente rápida, con transferencias de hasta 1 GIGA/s, pero su coste también es muy elevado. - SGRAM (Synchronous Graphic RAM) Ofrece las sorprendentes capacidades de la memoria SDRAM para las tarjetas gráficas. Es el tipo de memoria más popular en las nuevas tarjetas gráficas aceleradoras 3D. - VRAM Es como la memoria RAM normal, pero puede ser accedida al mismo tiempo por el monitor y por el procesador de la tarjeta gráfica, para suavizar la presentación gráfica en pantalla, es decir, se puede leer y escribir en ella al mismo tiempo. - WRAM (Window RAM) Permite leer y escribir información de la memoria al mismo tiempo, como en la VRAM, pero está optimizada para la presentación de un gran número de colores y para altas resoluciones de pantalla. Es un poco más económica que la anterior. La arquitectura PC establece que los datos que constituyen una imagen a mostrar en el monitor no se mapeen en la RAM que podamos tener en la placa madre, sino en la memoria RAM que se encuentra en la propia tarjeta de vídeo.
Por tanto, para concluir contar que con la introducción de procesadores más rápidos, las tecnologías FPM y EDO empezaron a ser un cuello de botella. La memoria más eficiente es la que trabaja a la misma velocidad que el procesador. Las velocidades de la DRAM FPM y EDO eran de 80, 70 y 60 ns, lo cual era suficientemente rápido para velocidades inferiores a 66MHz. Para procesadores lentos, por ejemplo el 486, la memoria FPM era suficiente.
Con procesadores más rápidos, como los Pentium de primera generación, se utilizaban memorias EDO. Con los últimos procesadores Pentium de segunda y tercera generación, la memoria SDRAM es la mejor solución.
La memoria más exigente es la PC 100 (SDRAM a 100 MHz), necesaria para montar un AMD K6–2 o un Pentium a 350 MHz o más. Va a 100 MHz en vez de los 66 MHZ usuales.
Tecnologías de memorias RAM: SIMMs y DIMMs:
Se trata de la forma en que se organizan los chips de memoria, del tipo que sean, para que sean conectados a la placa base del ordenador. Son unas placas alargadas con conectores en un extremo; al conjunto se le llama módulo. El número de conectores depende del bus de datos del microprocesador.
1. SIMM de 72 contactos, los más usados en la actualidad. Se fabrican módulos de 4, 8, 16,32 y 64 Mb. 2. SIMM EDO de 72 contactos, muy usados en la actualidad. Existen módulos de 4, 8, 16,32 y 64 Mb. 3. SIMM de 30 contactos, tecnología en desuso, existen adaptadores para aprovecharlas y usar 4 de estos módulos como uno de 72 contactos. Existen de 256 Kb, 512 Kb (raros), 1, 2 (raros), 4, 8 y 16 Mb. 4. SIPP, totalmente obsoletos desde los 386 (estos ya usaban SIMM mayoritariamente). SIMMs: Single In-line Memory Module, con 30 ó 72 contactos.
Los de 30 contactos pueden manejar 8 bits cada vez, por lo que en un 386 ó 486, que tiene un bus de datos de 32 bits, necesitamos usarlos de 4 en 4 módulos iguales. Su capacidad es de 256 Kb, 1 Mb ó 4 Mb. Miden unos 8,5 cm (30 c.) ó 10,5 cm (72 c.) y sus zócalos suelen ser de color blanco. Los SIMMs de 72 contactos, manejan 32 bits, por lo que se usan de 1 en 1 en los 486; en los Pentium se haría de 2 en 2 módulos (iguales), porque el bus de datos de los Pentium es el doble degrande (64 bits). La capacidad habitual es de 1 Mb, 4 Mb, 8 Mb, 16, 32 Mb. 5. DIMMs, más alargados (unos 13 cm), con 168 contactos y en zócalos generalmente negros. Pueden manejar 64 bits de una vez, por lo que pueden usarse de 1 en 1 en los Pentium, Pentium II y Pentium III. Existen para voltaje estándar (5 voltios) o reducido (3.3 V).
Y podríamos añadir los módulos SIP, que eran parecidos a los SIMM pero con frágiles patitas soldadas y que no se usan desde hace bastantes años, o cuando toda o parte de la memoria viene soldada en la placa (caso de algunos ordenadores de marca).
Funcionamiento de la Memoria Flash, como tipo de EEPROM.
Contiene un arreglo de celdas con un transistor evolucionado con dos puertas en cada intersección. Tradicionalmente sólo almacenan un bit de información. Las nuevas memorias flash, llamadas también dispositivos de celdas multi-nivel, pueden almacenar más de un bit por celda variando el número de electrones que almacenan.
Estas memorias están basadas en el transistor FAMOS (Floating Gate Avalanche-Injection Metal Oxide Semiconductor) que es, esencialmente, un transistor NMOS con un conductor (basado en un óxido metálico) adicional entre la puerta de control (CG – Control Gate) y los terminales fuente/drenador contenidos en otra puerta (FG – Floating Gate) o bien que rodea a FG y es quien contiene los electrones que almacenan la información.
Memoria flash de tipo NOR En las memorias flash de tipo NOR, cuando los electrones se encuentran en FG, modifican (prácticamente anulan) el campo eléctrico que generaría CG en caso de estar activo. De esta forma, dependiendo de si la celda está a 1 ó a 0, el campo eléctrico de la celda existe o no. Entonces, cuando se lee la celda poniendo un determinado voltaje en CG, la corriente eléctrica fluye o no en función del voltaje almacenado en la celda. La presencia/ausencia de corriente se detecta e interpreta como un 1 ó un 0, reproduciendo así el dato almacenado. En los dispositivos de celda multi-nivel, se detecta la intensidad de la corriente para controlar el número de electrones almacenados en FG e interpretarlos adecuadamente.
Para programar una celda de tipo NOR (asignar un valor determinado) se permite el paso de la corriente desde el terminal fuente al terminal sumidero, entonces se coloca en CG un voltaje alto para absorber los electrones y retenerlos en el campo eléctrico que genera. Este proceso se llama hot-electron injection. Para borrar (poner a “1”, el estado natural del transistor) el contenido de una celda, expulsar estos electrones, se emplea la técnica de Fowler-Nordheim tunnelling, un proceso de tunelado mecánico – cuántico. Esto es, aplicar un voltaje inverso bastante alto al empleado para atraer a los electrones, convirtiendo al transistor en una pistola de electrones que permite, abriendo el terminal sumidero, que los electrones abandonen el mismo. Este proceso es el que provoca el deterioro de las celdas, al aplicar sobre un conductor tan delgado un voltaje tan alto.
Es necesario destacar que las memorias flash están subdividas en bloques (en ocasiones llamados sectores) y por lo tanto, para el borrado, se limpian bloques enteros para agilizar el proceso, ya que es la parte más lenta del proceso. Por esta razón, las memorias flash son mucho más rápidas que las EEPROM convencionales, ya que borran byte a byte. No obstante, para reescribir un dato es necesario limpiar el bloque primero para después reescribir su contenido.
Memorias flash de tipo NAND Las memorias flash basadas en puertas lógicas NAND funcionan de forma ligeramente diferente: usan un túnel de inyección para la escritura y para el borrado un túnel de ‘soltado’. Las memorias basadas en NAND tienen, además de la evidente base en otro tipo de puertas, un coste bastante inferior, unas diez veces de más resistencia a las operaciones pero sólo permiten acceso secuencial (más orientado a dispositivos de almacenamiento masivo), frente a las memorias flash basadas en NOR que permiten lectura de acceso aleatorio. Sin embargo, han sido las NAND las que han permitido la expansión de este tipo de memoria, ya que el mecanismo de borrado es más sencillo (aunque también se borre por bloques) lo que ha proporcionado una base más rentable para la creación de dispositivos de tipo tarjeta de memoria. Las populares memorias USB o también llamadas Pendrives, utilizan memorias flash de tipo NAND.
Funcionamiento de la Memoria Cache
Unas 5 o 6 veces más que la RAM. Esto la encarece bastante, y ése es uno de los motivos por los cuales su capacidad es mucho menor que el de la RAM: un máximo cercano a 512 kilobytes (512 Kb), es decir, medio “mega”, frente a 16 ó 32 megas de RAM. Además, este precio elevado la hace candidata a falsificaciones y engaños. Pero la caché no sólo es rápida; además, se usa con una finalidad específica. Cuando una computadora trabaja, el microprocesador opera en ocasiones con un número reducido de datos, pero que tiene que traer y llevar a la memoria en cada operación. Si situamos en medio del camino de los datos una memoria intermedia que almacene los datos más usados, los que casi seguro necesitará el microprocesador en la próxima operación que realice, por lo tanto ahorrará mucho tiempo del tránsito y acceso a la lenta memoria RAM; esta es la segunda utilidad de la caché.
1.2.3 Dispositivos de I/O.
“1.2.3 Dispositivos de entrada y salida E/S”
Grupo: 5102 Semestre: 5to.
Los Reyes de Salgado, Mich.
21 de agosto del 2006
INTRODUCCION
El sistema de E/S se encarga de comunicar la CPU con el mundo exterior.
Para realizar la comunicación, es necesario realizar una traducción de la información, del formato exterior al interno de la máquina y viceversa. Para esto se utilizan los periféricos.
Esta comunicación cubre numerosos aspectos: desde la interacción hombre-máquina hasta el control de procesos en sistemas automáticos
La transferencia de información entre la CPU (computador) y el mundo exterior se realiza a través de dispositivos llamados periféricos
Los periféricos realizan la interfaz entre el mundo síncrono y codificado del computador y el mundo analógico exterior
Objetivos
Comprender las características particulares del sistema de E/S que lo hacen diferente al resto de la máquina.
Conocer las alternativas de diseño a la hora de comunicar periféricos y CPU.
Comprender la función del Sistema Operativo como medio de proporcionar abstracción y protección en la gestión de la entrada/salida.
El teclado
Un teclado es un periférico utilizado para la introducción de órdenes y datos en la computadora.
Arquitectura
La siguiente figura muestra un teclado, en su forma, es decir listo para funcionar.
Existen dos tipos de conectores para los teclados, el tipo AT de 5 pines, donde se encuentra un pin para el voltaje, una para la masa (GND-Conexión a tierra), un bus de datos, el reloj del micro del teclado y un reset únicamente para el conector tipo AT
Funcionamiento
Un teclado está realizado mediante un microcontrolador, normalmente de las familias 8048 u 8051 de Intel. Estos microcontroladores ejecutan sus propios programas que están grabados en sus respectivas ROMs internas. Estos programas realizan la exploración matricial de las teclas para determinar cuales están pulsadas.
Para lograr un sistema flexible los microcontroladores no identifican cada tecla con su carácter serigrafiado en la misma, sino que se adjudica un valor numérico a cada una de ellas que sólo tiene que ver con su posición física. Si no se hiciera así ese sistema sería muy dependiente de cada idioma.
Por cada pulsación o liberación de una tecla el microcontrolador envía un código identificativo que se llama Scan Code. Para permitir que varias teclas sean pulsadas simultáneamente, el teclado genera un código diferente cuando una tecla se pulsa y cuando dicha tecla se libera. Si el microcontrolador nota que ha cesado la pulsación de la tecla, el nuevo código generado (Break Code) tendrá un valor de pulsación incrementado.
Estos códigos son enviados al circuito microcontrolador donde serán tratados gracias al administrador de teclado, que no es más que un programa de la BIOS y que determina qué carácter le corresponde a la tecla pulsada comparándolo con una tabla de caracteres que hay en el kernel(el núcleo de un sistema operativo. Es el software responsable de facilitar a los distintos programas acceso seguro al hardware de la computadora o en forma más básica, es el encargado de gestionar recursos, a través de servicios de llamada al sistema), generando una interrupción por hardware y enviando los datos al procesador. El microcontrolador también posee cierto espacio de memoria ROM que hace que sea capaz de almacenar las últimas pulsaciones en caso de que no se puedan leer a causa de la velocidad de tecleo del usuario.
Hay que tener en cuenta, que cuando realizamos una pulsación se pueden producir rebotes (Bouncing) que duplican la señal. Con el fin de eliminarlos, el teclado también dispone de un circuito que limpia la señal.
Scan Code
Son los códigos que envía el teclado a la computadora para indicar la tecla pulsada o soltada. Su valor no depende de la tecla, sino de su posición, así se consigue que sea independiente del idioma del teclado.
Tecla Pulsar Soltar ASCII
A 1C F0,1C 41
Existen teclados que cuentan con una mayor disposición de teclas: algunas de ellas se utilizan para navegar en Internet, multimedia, barras de desplazamiento en las ventanas, entre otras. Su costo en el mercado asciende a cerca de los $350.00 pesos.
El ratón
El ratón o Mouse es un dispositivo señalador o de entrada, recibe esta denominación por su apariencia.
Par poder indicar la trayectoria que recorrió, a medida que se desplaza, el Mouse debe enviar al computador señales eléctricas binarias que permitan reconstruir su trayectoria, con el fin que la misma sea repetida por una flecha en el monitor. Para ello el Mouse debe realizar dos funciones:
En primer lugar debe generar, por cada fracción de milímetro que se mueve, uno o más pulsos eléctricos (CONVERSIÓN ANALÓGICA-DIGITAL).
En segundo lugar contar dichos pulsos y enviar hacia la interfaz “port serie”, a la cual esta conectado el valor de la cuenta, junto con la información acerca de sí se pulsa alguna de sus tres teclas ubicada en su parte superior.
Existen dos tecnologías principales en fabricación de ratones: Ratones mecánicos y Ratones ópticos.
1. Ratones mecánicos.
Los ratones mecánicos constan de una bola situada en su parte inferior. La bola, al moverse el ratón, roza unos contactos en forma de rueda que indican el movimiento del cursor en la pantalla del sistema informático.
2. Ratones ópticos.
Los ratones ópticos tienen un pequeño haz de luz láser en lugar de la bola rodante de los mecánicos. Un sensor óptico situado dentro del cuerpo del ratón detecta el movimiento del reflejo al mover el ratón sobre el espejo e indica la posición del cursor en la pantalla de la computadora.
Una limitación de los ratones ópticos es que han de situarse sobre una superficie que refleje el haz de luz. Por ello, los fabricantes generalmente los entregan con una pequeña plantilla en forma de espejo.
¿Cómo opera en detalle un sistema con un mouse?
Cuando este se desplaza el movimiento de la bolita que esta en su parte inferior se descompone en dos movimientos según dos ruedas con ejes perpendiculares entre sí (en correspondencia con dos ejes de coordenadas X e Y) que un conversor analógico -digital traduce en pulsos eléctricos. La cantidad de pulsos generados para cada eje representa la distancia recorrida por la bolita respecto de ese eje, y en relación con la última posición en que el Mouse estuvo quieto. Dichos pulsos se van contando en dos contadores, uno para cada eje, pudiendo ser la cuenta progresiva o regresiva, según el sentido del movimiento del Mouse respecto de dichos ejes.
Los circuitos envían por un cable que va hacia un port serie del computador, el valor de la cuenta de los contadores, como dos números de 8 bits con bit be signo (rango de-128 a +127). Según el protocolo de MICROSOFT estos números se envían formando parte de bytes, cada uno de los cuales además se transmite bit de START (inicio) y STOP conforme al protocolo RS 232C para un port serie.
Se envían tres bytes cuando se pulsa o libera una tecla del mouse, aunque este no se mueva. Cuando el port recibe el primero de los tres bytes, la plaqueta con la interfaz buffer, que contiene el circuito de dicho port solicita a la cpu que interrumpa el programa en ejecución y pase a ejecutar la subrutina (Mouse driver) que maneja la información del Mouse.
Memoria USB
Una memoria USB o Pendrive (Universal Serial Bus) (en inglés USB flash drive) es un pequeño dispositivo de almacenamiento que utiliza la memoria flash (Tipo de memoria que utiliza chips en lugar de dispositivos magnéticos. Los datos no se pierden aunque no se reciba corriente) para guardar la información sin necesidad de pilas. Estas memorias son resistentes a los rasguños y al polvo que han afectado a las formas previas de almacenamiento portable, como los CD y los disquetes.
Los sistemas operativos más modernos pueden leer y escribir en las memorias sin necesidad de controladores adicionales. En los equipos antiguos (como por ejemplo los equipados con Windows 98) se necesita instalar un controlador de dispositivo (Driver).
Todas las versiones de Linux que soportan dispositivos USB (USB, de sus siglas en inglés Universal Serial Bus) o SCSI (Small Computer System Interface es una interfaz estándar para la transferencia de datos entre periféricos en el bus del ordenador) soportan dispositivos USB Flash.
Características
Las memorias actuales son USB 2.0, lo que les permite alcanzar velocidades de escritura/lectura de hasta 480 Mbit/s teóricos (aunque en la práctica, como mucho, alcanzan unos 20 Mbytes/s, es decir 160 Mbit/s). Tienen una capacidad de almacenamiento que va desde algunos Megabytes hasta 60 Gigabytes, aunque algunos llaveros que incorporan un minúsculo disco duro en vez de una memoria flash pudiendo almacenar muchísima más cantidad de información. Sin embargo, algunos ordenadores pueden tener dificultades para leer la información contenida en dispositivos de más 2 GB de capacidad.
Algunos de estos dispositivos en vez de incluir la memoria flash integrada, incorporan un mini lector de tarjeta de memoria. Esto permite reutilizar la memoria de, por ejemplo, una cámara digital.
De todos modos cualquier tarjeta de memoria es más cara que una memoria USB, por lo que la combinación de tarjeta y lector USB no es lo más barato.
Otro formato de memoria USB es un Reproductor MP3 con conexión USB y una memoria flash interna. Una memoria USB, es esencialmente una memoria flash del tipo NAND (un tipo de memoria de destello comúnmente usada para uso de almacenamiento masivo como cámaras digitales y reproductores MP3) integrada con una interfase USB 1.1 ó 2.0. Son dispositivos de almacenamiento de datos pequeños, livianos, removibles y reescribibles de hasta 60 GB. El modelo más popular en venta es el de 512 MB (Hasta el 2006). Un llavero USB es un dispositivo de memoria muy rápido que es más confiable que los diskettes. Estos dispositivos utilizan el Standard “USB mass storage” (Almacenamiento Masivo USB) para dispositivos de almacenamiento removible.
Utilidad
La mayoría de las memorias USB son pequeñas y ligeras. Son populares entre personas que necesitan transportar datos entre la casa, escuela o lugar de trabajo. Teóricamente, la memoria flash puede retener los datos durante unos 10 años y escribirse un millón de veces.
Otra utilidad de estas memorias es que si la BIOS lo admite pueden arrancar un sistema operativo sin necesidad de otro disquete o CD. El arranque desde USB tiene la ventaja que esta muy extendido en ordenadores nuevos; un conector USB ocupa mucho menos que un lector de CD-ROM y una disquetera, y es mucho más barato; y se le puede conectar un disco duro “de verdad” si se necesita más capacidad; para hacer una copia de seguridad, por ejemplo. Asimismo, algunas distribuciones de GNU/Linux (GNU/Linux es la denominación defendida por Richard Stallman y otros para el sistema operativo que utiliza el kernel Linux en conjunto con las aplicaciones de sistema creadas por el proyecto GNU. Comúnmente este sistema operativo es denominado simplemente Linux.) Están contenidas completamente en un llavero USB y pueden arrancar desde allí
Como medida de seguridad, algunos de estas memorias tienen posibilidad de impedir la escritura mediante un interruptor, como la pestaña de los antiguos disquetes.
Otros permiten reservar una parte para ocultarla mediante una clave.
A pesar de su bajo costo y garantía, se han reportado casos en que estos dispositivos de almacenamiento dejan de funcionar de un día para otro, bien por variaciones de voltaje mientras están conectadas o por dejarlas caer de una altura superior a un metro, o simplemente por traerlas en el bolsillo junto a monedas o llaves.
Historia
Las unidades flash USB fueron inventadas en 1998 por IBM como un reemplazo de las unidades de diskettes para su línea de productos Think Pad? (Think Pad es la marca para una gama sumamente acertada de ordenador portátil). Aunque fue un invento de IBM, este no lo patentó. IBM contrato más tarde a M-Systems para desarrollarlo y fabricarlo en forma no exclusiva. M-Systems mantiene la patente de este dispositivo, como también otras pocas relacionadas.
Las primeras unidades flash fueron fabricadas por M-Systems bajo la marca “disgo” en tamaños de 8MB, 16MB, 32MB y 64MB. Estos fueron promocionados como los “verdaderos matadores del diskette”, y su diseño continuó hasta los 256MB. Los fabricantes asiáticos pronto fabricaron sus propias unidades más baratas que las de la serie Disgo.
Las modernas unidades flash poseen conectividad USB 2.0. Sin embargo, todavía (2006) no se alcanza el máximo de la especificación, 480Mbit/s debido a limitaciones técnicas.
Aunque inicialmente fue concebido para guardar datos y documentos, actualmente las unidades flash tienen muchas más utilidades.
Como los auriculares iPod (El iPod es un reproductor de música digital basado en un disco duro creado por Apple Computer), un flash drive colgado del cuello se ha transformado en un símbolo de status.
Fortalezas y debilidades
Las unidades flash son inmunes a ralladuras y al polvo que afecta a las formas previas de almacenamiento portable como discos compactos y disquetes, su diseño de estado sólido duradero significa que en muchos casos puede sobrevivir a abusos casuales(golpes, caídas, aplastadas, pasadas por la lavadora o salpicaduras de café). Esto lo hace ideal para el transporte personal de datos o archivos de trabajo desde un lugar a otro. O el transporte de datos personales a los que se quiere acceder en múltiples lugares. La casi omnipresencia de soporte USB en computadoras modernas significa que un dispositivo funcionará en casi todos lados. Sin embargo Windows 98 no soporta dispositivos USB de almacenamiento masivo genéricos, se debe instalar un driver separado para cada fabricante. Para Windows 95 dichos drivers son casi inexistentes.
Las unidades flash son una forma relativamente densa de almacenamiento, hasta el dispositivo más barato almacenará lo que docenas de disquetes, y por un precio moderado alcanza a los CDs en tamaño o los superan. Históricamente el tamaño de estas unidades fue de varios megabytes hasta unos pocos gigabytes. En el año 2003 las unidades corrían a velocidades USB1.0/1.1, unos 1.5Mbit/s o 12Mbit/s. En 2004 se lanzan los dispositivos con interfaces USB2.0. Aunque USB 2.0 puede entregar hasta 480Mbit/s, las unidades flash están limitadas por el ancho de banda del dispositivo de memoria interno. Por lo tanto se alcanzan velocidades de lectura de hasta 100Mbit/s, realizando las operaciones de escritura un poco más lento. En condiciones óptimas un dispositivo USB puede retener información por 10 años.
Las memorias flash implementan el estándar “USB mass storage device class” (clase de dispositivos de almacenamiento masivo USB). Esto significa que la mayoría de los sistemas operativos modernos pueden leer o escribir en dichas unidades sin drivers adicionales. En lugar de exponer los complejos detalles técnicos subyacentes, los dispositivos flash exportan una unidad lógica de datos estructurada en bloques al sistema operativo anfitrión. El sistema operativo puede usar el sistema de archivos o el esquema de direccionamiento de bloques que desee. Algunas computadoras poseen la capacidad de arrancar desde memorias flash, pero esta capacidad depende de la BIOS de cada computadora, además, para esto, la unidad debe estar cargada con una imagen de un disco de arranque.
Las memorias flash pueden soportar un número finito de ciclos de lectura/escritura antes de fallar, Con un uso normal, el rango medio es de alrededor de varios millones de ciclos. Sin embargo las operaciones de escrituras serán cada vez más lentas a medida que la unidad envejezca.
Esto debe tenerse en consideración cuando usamos unos dispositivos flash para correr aplicaciones de software o un sistema operativo. Para manejar esto (además de las limitaciones de espacio en las unidades comunes), algunos desarrolladores han lanzado versiones de sistemas operativos (como Linux) o aplicaciones comunes (como Mozilla Firefox) diseñadas especialmente para correr desde unidades flash. Esto se logra reduciendo el tamaño de los archivos de intercambio y almacenándolos en memoria RAM.
Componentes
Componentes internos de un llavero USB típico
1 Ficha/Conector USB
2 Dispositivo de control de almacenamiento masivo USB
3 Puntos de Test
4 Chip de memoria flash
5 Cristal Oscilador
6 LED
7 Interruptor de seguridad contra escrituras
8 Espacio disponible para un segundo chip de memoria flash
Componentes primarios
Las partes de una memoria Flash típicas son las siguientes:
Un Conector USB macho tipo A (Ítem 1): Provee de la interfaz física con la computadora anfitriona
Controlador USB de almacenamiento masivo (Ítem 2): Implementa el controlador USB y provee la interfaz homogénea y lineal para dispositivos USB seriales orientados a bloques, mientras oculta la complejidad de la orientación a bloques, eliminación de bloques y balance de desgaste. Este controlador posee un pequeño microprocesador RISC(Computadora con Conjunto de Instrucciones Reducido) y un pequeño número de chips de memoria RAM y ROM
Chip de memoria Flash NAND (Ítem 4): Almacena datos, este tipo de chips también es usado comúnmente en cámaras digitales.
Cristal Oscilador (Ítem 5): Produce la señal de reloj principal del dispositivo a 12MHz y controla la salida de datos a través de un bucle de fase cerrado (phase-locked loop (Un tipo de circuito electrónico usado para desmodular señales de satélite))
Componentes adicionales
Un dispositivo típico puede incluir también:
• Puentes (Jumpers) y Pines de prueba (Ítem 3): Utilizados en pruebas durante la fabricación de la unidad o para la carga de código dentro del procesador.
• LEDs (Ítem 6): Indican la transferencia de datos o las lecturas y escrituras.
• Interruptor para protección de escritura (Ítem 7): Utilizado para proteger los datos de operaciones de escritura o eliminaciones.
• Espacio Libre (Ítem 8): Se dispone de un espacio para incluir un segundo chip de memoria, esto le permite a los fabricantes utilizar el mismo circuito impreso para dispositivos de distintos tamaños y responder así a las necesidades del mercado
• Tapa del conector USB: Reduce el riesgo de daños debido a la electricidad estática, mejora la apariencia del dispositivo, algunas unidades no presentan una tapa pero disponen de una ficha USB retráctil. Otros dispositivos poseen una tapa giratoria que no se separa nunca del dispositivo y evita el riesgo de perderla.
• Ayuda para el transporte: En muchos casos, la tapa contiene una abertura adecuada para una cadena o collar, sin embargo este diseño aumenta el riesgo de perder el dispositivo. Por esta razón muchos otros tiene dicha abertura en el cuerpo del dispositivo y no en la tapa, la desventaja de este diseño que la cadena o collar queda unida al dispositivo mientras está conectado. Muchos diseños traen la abertura en ambos lugares.
Desarrollos futuros
Las empresas de semiconductores están haciendo un gran esfuerzo en reducir los costos de los componentes mediante la integración de varias funciones de estos dispositivos en un solo chip, esto produce una reducción de la cantidad de partes y sobretodo del costo total.
Unidad CD-grabable
Una unidad de cd-grabable (CD-R) permite almacenar la información en un disco. Este tipo de unidad es útil para respaldar un disco duro o distribuir información. Puede grabar información en cada disco solo una vez. Un disco CD-Grabable puede almacenar hasta 650 MB de datos.
Una Unidad de CD-Regrabable (CD-RW) a menudo es similar a una CD-Grabable, pero le permite cambiar los datos que registra en un disco. Un disco Cd Regrabable almacena la misma cantidad de datos que un disco CD-Grabable.
Velocidad
La velocidad de una unidad de CD-ROM determina qué tan rápido gira un disco. Con altas velocidades la información se puede transferir de un disco a la computadora más rápidamente, lo que da como resultado un mejor desempeño.
La velocidad a la cual la información se transfiere de un disco a la computadora, es llamada ritmo de transferencia de datos, y es medida en Kilobytes por segundo (K Bps?).
La velocidad de la unidad de CD-ROM es muy importante, cuando se visualiza videos e información que se encuentran en juegos y enciclopedias. Las velocidades bajas darán como resultado un sonido de fondo entrecortado.
La mayoría de las nuevas unidades de CD-ROM tienen una velocidad de al menos 50X.
Una unidad de DVD-ROM es un dispositivo que lee la información almacenada en discos DVD-ROM o CD-ROM.
DVD-ROM quiere decir disco versátil digital- de memoria de solo lectura, lo que significa que no puede cambiar la información almacenada.
El disco es similar en tamaño y forma a un CD pero puede almacenar más información
Un solo disco DVD puede almacenar al menos 4.7 GB, lo que equivale a más de siete discos CD-ROM.
Pueden tener un solo lado o doble lado. Cada uno puede almacenar una o dos capas de datos.
Hoy en día es muy usado en reemplazo de los videos casette usados para almacenar películas.
Velocidad
La velocidad de la unidad de DVD-ROM determina cuan rápido se puede transferir datos desde un disco a la computadora. Las más nuevas pueden alcanzar velocidades equivalentes a una unidad de CD-ROM 36X.
Disquetes 3 ½:
Tiene prácticamente el mismo mecanismo que el de 5 ¼, pero es diferente en tamaño (físico y en Kbytes) la funda es de plástico rígido con una pestaña corrediza en un borde que al entrar a la unidad de disco esta se corre automáticamente.
Almacenamiento en disquetes:
El método de grabación magnética es el mismo que emplean todas las variedades de cinta magnética: casetes de música, de vídeo, etc.
La base de esta clase de grabación es la propiedad de magnetización que tienen algunos materiales, tales como el hierro.
La superficie de los discos que contienen una superficie delgada de material magnético, se trata como si fuera una matriz de posiciones de puntos, cada uno de los cuales es un bit que se activa al equivalente magnético de 0 y 1 (magnetizado o desmagnetizado, respectivamente). Como las posiciones de estos puntos no están predeterminadas, necesitan unas marcas que ayuden a la unidad de grabación a encontrar y comprobar dichas posiciones.
Otro concepto importante en los discos magnéticos es el procedimiento de acceso a su información que debe ser lo suficientemente rápido, si escuchamos un casete de música podríamos decir que el acceso es lineal por que no podemos llegar rápidamente al final de la cinta en los discos flexibles es totalmente diferente ya que existen dos movimientos que facilitan el acceso rápido, el primero de ellos es el de rotación en el que se emplea muy poco tiempo, con una velocidad aproximada de 300 r.p.m. en un disquete. El otro es el desplazamiento tangencial para ir a la posición deseada, por esto se denomina de “almacenamiento aleatorio” por que se puede ir a cualquier parte del disco sin tener que recorrer todo el trayecto.
Disco Duro (HDD)
Cuando encendemos nuestra computadora, los discos sobre los que se almacenan los datos, giran a una gran velocidad
Los discos duros de hoy, con capacidad de almacenar multigigabytes mantienen el mínimo principio de una cabeza de Lectura/Escritura suspendida sobre una superficie magnética que gira velozmente con precisión microscópica.
Pero hay un aspecto de los discos duros que probablemente permanecerá igual. A diferencia de otros componentes de la PC que obedecen a los comandos del software, el disco duro hace ruidos cuando emprende su trabajo. Estos ruidos son recordatorio de que es uno de los pocos componentes de una PC que tiene carácter mecánico y electrónico al mismo tiempo
Estos están compuestos por varios platos, es decir varios discos de material magnético montados sobre un eje central sobre el que se mueven. Para leer y escribir datos en estos platos se usan las cabezas de lectura/escritura que mediante un proceso electromagnético codifican / decodifican la información que han de leer o escribir. La cabeza de lectura/escritura en un disco duro está muy cerca de la superficie, de forma que casi vuela sobre ella, sobre el colchón de aire formado por su propio movimiento. Debido a esto, están cerrados herméticamente, porque cualquier partícula de polvo puede dañarlos.
UNIDAD DE DISCO DURO (Componentes y características)
:
Los discos duros se presentan recubiertos de una capa magnética delgada, habitualmente de óxido de hierro, y se dividen en unos círculos concéntricos cilindros (coincidentes con las pistas de los disquetes), que empiezan en la parte exterior del disco (primer cilindro) y terminan en la parte interior (último). Asimismo estos cilindros se dividen en sectores, cuyo número esta determinado por el tipo de disco y su formato, siendo todos ellos de un tamaño fijo en cualquier disco. Cilindros como sectores se identifican con una serie de números que se les asignan, empezando por el 1, pues el numero 0 de cada cilindro se reserva para propósitos de identificación mas que para almacenamiento de datos.
Para escribir, la cabeza se sitúa sobre la celda a grabar y se hace pasar por ella un pulso de corriente, lo cual crea un campo magnético en la superficie. Dependiendo del sentido de la corriente, así será la polaridad de la celda.
Para leer, se mide la corriente inducida por el campo magnético de la celda. Es decir que al pasar sobre una zona detectará un campo magnético que según se encuentre magnetizada en un sentido u otro, indicará si en esa posición hay almacenado un 0 ó 1. En el caso de la escritura el proceso es el inverso, la cabeza recibe una corriente que provoca un campo magnético, el cual pone la posición sobre la que se encuentre la cabeza en 0 o en 1 dependiendo del valor del campo magnético provocado por dicha corriente.
Los componentes físicos de una unidad de disco duro son:
LOS DISCOS (Platters)
Están elaborados de compuestos de vidrio, cerámica o aluminio finalmente pulidos y revestidos por ambos lados con una capa muy delgada de una aleación metálica. Los discos están unidos a un eje y un motor que los hace guiar a una velocidad constante entre las 3600 y 7200 RPM. Convencionalmente los discos duros están compuestos por varios platos, es decir varios discos de material magnético montados sobre un eje central. Estos discos normalmente tienen dos caras que pueden usarse para el almacenamiento de datos, si bien suele reservarse una para almacenar información de control.
LAS CABEZAS (Heads)
Están ensambladas en pila y son las responsables de la lectura y la escritura de los datos en los discos. La mayoría de los discos duros incluyen una cabeza Lectura/Escritura a cada lado del disco, sin embargo algunos discos de alto desempeño tienen dos o más cabezas sobre cada superficie, de manera que cada cabeza atiende la mitad del disco reduciendo la distancia del desplazamiento radial. Las cabezas de Lectura/Escritura no tocan el disco cuando este esta girando a toda velocidad; por el contrario, flotan sobre una capa de aire extremadamente delgada (10 millonésima de pulgada). Esto reduce el desgaste en la superficie del disco durante la operación normal, cualquier polvo o impureza en el aire puede dañar suavemente las cabezas o el medio. Su funcionamiento consiste en una bobina de hilo que se acciona según el campo magnético que detecte sobre el soporte magnético, produciendo una pequeña corriente que es detectada y amplificada por la electrónica de la unidad de disco
EL EJE
Es la parte del disco duro que actúa como soporte, sobre el cual están montados y giran los platos del disco.
“ACTUADOR”
Es un motor que mueve la estructura que contiene las cabezas de lectura entre el centro y el borde externo de los discos. Un “actuador” usa la fuerza de un electromagneto empujado contra magnetos fijos para mover las cabezas a través del disco. La controladora manda más corriente a través del electromagneto para mover las cabezas cerca del borde del disco. En caso de una perdida de poder, un resorte mueve la cabeza nuevamente hacia el centro del disco sobre una zona donde no se guardan datos. Dado que todas las cabezas están unidas al mismo “rotor” ellas se mueven al unísono. Mientras que lógicamente la capacidad de un disco duro puede ser medida según los siguientes parámetros:
Cilindros
El par de pistas en lados opuestos del disco se llama cilindro. Si el HD contiene múltiples discos (sean n), un cilindro incluye todos los pares de pistas directamente uno encima de otra (2n pistas). Los HD normalmente tienen una cabeza a cada lado del disco. Dado que las cabezas de Lectura/Escritura están alineadas unas con otras, la controladora puede escribir en todas las pistas del cilindro sin mover el rotor. Como resultado los HD de múltiples discos se desempeñan levemente más rápido que los HD de un solo disco.
Pistas
Un disco está dividido en delgados círculos concéntricos llamados pistas. Las cabezas se mueven entre la pista más externa ó pista cero a la mas interna. Es la trayectoria circular trazada a través de la superficie circular del plato de un disco por la cabeza de lectura / escritura. Cada pista está formada por uno o más Cluster.
Sectores
Un byte es la unidad útil más pequeña en términos de memoria. Los HD almacenan los datos en pedazos gruesos llamados sectores. La mayoría de los HD usan sectores de 512 bytes. La controladora del H D determina el tamaño de un sector en el momento en que el disco es formateado. Algunos modelos de HD le permiten especificar el tamaño de un sector. Cada pista del disco esta dividida en 1 ó 2 sectores dado que las pistas exteriores son más grandes que las interiores, las exteriores contienen mas sectores.
Distribución de un disco duro
Cluster
Es una agrupación de sectores, su tamaño depende de la capacidad del disco.
ESTRUCTURA LÓGICA DE LOS DISCOS DUROS
Lo que interrelaciona los discos duros con los disquetes, es su estructura, que se resumen en diferentes funciones del BIOS, que sirven entre otras cosas para el acceso a los mismos.
En primer lugar, internamente los discos duros se pueden dividir en varios volúmenes homogéneos. Dentro de cada volumen se encuentran una estructura que bajo el sistema operativo del Ms-Dos, sería la siguiente:
Sector de Arranque.
Primera tabla de localización de archivos (FAT).
Una o más copias de la FAT.
Directorio Raíz (eventualmente con etiqueta de volumen).
Zona de datos para archivos y subdirectorios.
Como se muestra en el cuadro anterior, cada volumen se divide en diferentes zonas que por una parte acogen las diferentes estructuras de datos del sistema de archivos, y por otra los diferentes archivos y subdirectorios. En dicho cuadro no se han hecho referencia al tamaño de las diferentes estructuras de datos y zonas. Pero no es posible describirlas, ya que se adaptan individualmente al tamaño del volumen correspondiente
El Sector de Arranque: Al formatear un volumen, el sector de arranque se crea siempre como primer sector del volumen, para que sea fácil de localizar por el DOS. En él se encuentra información acerca del tamaño, de la estructura del volumen y sobre todo del BOOTSTRAP-LOADER, mediante el cual se puede arrancar el PC desde el DOS. A ésta parte se le llama sector de arranque (BOOT).
La Tabla de Asignación de Ficheros (File Allocation Table) (FAT): Si el DOS quiere crear nuevos archivos, o ampliar archivos existentes, ha de saber qué sectores del volumen correspondiente quedan libres, Estas informaciones las toma la llamada FAT. Cada entrada a esta tabla se corresponde con un número determinado de sectores, que son adyacentes lógicamente en el volumen. Cada uno de estos grupos de sectores se llama Cluster. El tamaño de las diferentes entradas de esta tabla en las primeras versiones del DOS era de 12 bits. Con lo que se podían gestionar hasta 4.096 Clusters, correspondiente a una capacidad aproximada de 8 Mbytes. En vista del problema que surgió al aparecer discos duros de capacidades más elevadas, se amplió el tamaño a 16 bits., permitiendo el direccionamiento de un máximo de 65.535 Clusters. Actualmente se está creando FAT’s de hasta 32 bits, para discos duros capaces de almacenar Gigas de información.
Una o más copias de la FAT: El DOS permite a un programa de formateo crear no sólo una, sino varias copias idénticas de la FAT. Si el DOS encuentra uno de estos medios, cuida todas las copias de la FAT simultáneamente, así que guarda allí los nuevos clusters ocupados o liberados al crear o borrar archivos. Esto ofrece la ventaja de que se puede sustituir la FAT primaria en caso de defecto por una de sus copias, para evitar la pérdida de datos.
El directorio Raíz: La cantidad máxima de entradas en el directorio raíz se limita por su tamaño, que se fija en el sector de arranque. Ya que el directorio raíz representa una estructura de datos estática, que no crece si se guardan más y más archivos o subdirectorios. De ahí que, dependiendo del tamaño, bien un disco duro o bien de volumen, se selecciona el tamaño del directorio raíz en relación al volumen.
La Zona de Datos: Es la parte del disco duro en la que se almacena los datos de un archivo. Esta zona depende en casi su totalidad de las interrelaciones entre las estructuras de datos que forman el sistema de archivos del DOS, y del camino que se lleva desde la FAT hacia los diferentes sectores de un archivo.
Costos
El coste de los discos duros varia mucho, dependiendo de capacidades, marcas, giros del motor por minuto, etc.
Actualmente se utilizan discos de entre 80 y 160 Gb, con un precio oscilante de $1,100.00 pesos y $1,600.00 pesos. Las marcas mas conocidas son Maxtor, Seagate y Western Digital.
Anexos
Muchos de los dispositivos con los que interactuamos diariamente al usar una computadora, se encuentran identificables a la vista, pero que pasa con aquellos que también están ahí pero no los podemos ver, en esta sección se mostraran los pasos y se dará una breve explicación de cómo es el proceso para revisar nuestros dispositivos de entrada y salida desde software (Windows XP).
Paso No1: Abrir nuestro Panel de Control, este se encuentra presionando la tecla Inicio (parte inferior izquierda) y dando clic en la opción con el nombre de Panel de Control.
Paso No.2: Seleccionar la opción de Sistema.
Nos aparecerá una pantalla como la que esta a nuestra izquierda, de entrada nos muestra el Sistema operativo con el que cuenta nuestro equipo, el nombre a quien esta registro ese software, el tipo de procesador y la memoria con que cuenta.
El paso No. 3: Consiste en seleccionar la pestaña que lleva por nombre Hardware, esta acción nos mostrara una ventana como la que se muestra en la parte derecha, nuestra opción será oprimir el botón Administrador de
Nos deberá aparecer una pantalla como la que se muestra enseguida, indicándonos cada uno de los dispositivos con que cuenta nuestra maquina.
El 4 paso: Consistirá en hacer doble clic en cada uno de los dispositivos para ver mas opciones.
Al hacer doble click nos debera aparecer la ventana de propiedades del dispositivo que seleccionamos. Dentro de las propiedades de cada dispositivo, se encuentran 5 pestañas, situadas en la parte superior: General, Controlador, Detalles, Recursos y Administración de energía
En este ejemplo observaremos el Teclado.
En la ventana de propiedades contamos con 5 opciones, a continuación se describen.
General: En esta opción encontramos el tipo detectado y conexión con que cuenta el equipo, además de mostrar el estado del dispositivo actualmente.
Controlador: En esta opción, el sistema nos da la opción para mostrarnos el archivo contralor del dispositivo, actualizar el archivo (si existe una versión mas reciente), o desinstalar el archivo para quitar el dispositivo del sistema.
Detalles: Esta pestaña muestra como la maquina identifica al dispositivo, dándole una identificación personal.
Recursos: Muestra los recursos de dispositivo asignados actualmente al dispositivo seleccionado y la configuración de cada recurso. Hay cuatro tipos de recursos de dispositivos: puerto de entrada-salida (E/S), canales de acceso directo a memoria (DMA), líneas de solicitud de interrupción (IRQ) y direcciones de memoria. Si un dispositivo usa un recurso, éste debe tener asignado un valor único (configuración) para el dispositivo.
Cambiar la configuración del dispositivo de forma incorrecta puede deshabilitar el hardware y hacer que el equipo no funcione correctamente o no se pueda usar. La configuración de los recursos debe ser cambiada únicamente por aquellos usuarios que tengan un conocimiento profundo del hardware del equipo y de los recursos de dispositivo.
Administración de energía: Nos permite configurar si queremos que el sistema deshabilite el dispositivo si no se esta utilizando para ahorrar energía, (generalmente mas usado en computadoras portátiles) de igual forma también podemos habilitar si el dispositivo puede activar la maquina si se encuentra en algún estado de suspensión o hibernación.
DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y SALIDA.
El sistema de E/S se encarga de comunicar la CPU con el mundo exterior.
Para realizar la comunicación, es necesario realizar una traducción de la información, del formato exterior al interno de la máquina y viceversa. Para esto se utilizan los periféricos.
Esta comunicación cubre numerosos aspectos: desde la interacción hombre-máquina hasta el control de procesos en sistemas automáticos
La transferencia de información entre la CPU (computador) y el mundo exterior se realiza a través de dispositivos llamados periféricos
Los periféricos realizan la interfaz entre el mundo síncrono y codificado del computador y el mundo analógico exterior
Objetivos
Comprender las características particulares del sistema de E/S que lo hacen diferente al resto de la máquina.
Conocer las alternativas de diseño a la hora de comunicar periféricos y CPU.
Comprender la función del Sistema Operativo como medio de proporcionar abstracción y protección en la gestión de la entrada/salida.
El teclado
Un teclado es un periférico utilizado para la introducción de órdenes y datos en la computadora.
Arquitectura
La siguiente figura muestra un teclado, en su forma, es decir listo para funcionar.
La figura de la derecha, muestra un teclado internamente, utiliza una plantilla, en forma de membranas con puntos, que son los identificadores, de cada una de las teclas.
Existen dos tipos de conectores para los teclados, el tipo AT de 5 pines, donde se encuentra un pin para el voltaje, una para la masa (GND-Conexión a tierra), un bus de datos, el reloj del micro del teclado y un reset únicamente para el conector tipo AT
Funcionamiento
Un teclado está realizado mediante un microcontrolador, normalmente de las familias 8048 u 8051 de Intel. Estos microcontroladores ejecutan sus propios programas que están grabados en sus respectivas ROMs internas. Estos programas realizan la exploración matricial de las teclas para determinar cuales están pulsadas.
Para lograr un sistema flexible los microcontroladores no identifican cada tecla con su carácter serigrafiado en la misma, sino que se adjudica un valor numérico a cada una de ellas que sólo tiene que ver con su posición física. Si no se hiciera así ese sistema sería muy dependiente de cada idioma.
Por cada pulsación o liberación de una tecla el microcontrolador envía un código identificativo que se llama Scan Code. Para permitir que varias teclas sean pulsadas simultáneamente, el teclado genera un código diferente cuando una tecla se pulsa y cuando dicha tecla se libera. Si el microcontrolador nota que ha cesado la pulsación de la tecla, el nuevo código generado (Break Code) tendrá un valor de pulsación incrementado.
Estos códigos son enviados al circuito microcontrolador donde serán tratados gracias al administrador de teclado, que no es más que un programa de la BIOS y que determina qué carácter le corresponde a la tecla pulsada comparándolo con una tabla de caracteres que hay en el kernel(el núcleo de un sistema operativo. Es el software responsable de facilitar a los distintos programas acceso seguro al hardware de la computadora o en forma más básica, es el encargado de gestionar recursos, a través de servicios de llamada al sistema), generando una interrupción por hardware y enviando los datos al procesador. El microcontrolador también posee cierto espacio de memoria ROM que hace que sea capaz de almacenar las últimas pulsaciones en caso de que no se puedan leer a causa de la velocidad de tecleo del usuario.
Hay que tener en cuenta, que cuando realizamos una pulsación se pueden producir rebotes (Bouncing) que duplican la señal. Con el fin de eliminarlos, el teclado también dispone de un circuito que limpia la señal.
Scan Code
Son los códigos que envía el teclado a la computadora para indicar la tecla pulsada o soltada. Su valor no depende de la tecla, sino de su posición, así se consigue que sea independiente del idioma del teclado.
Tecla Pulsar Soltar ASCII
A 1C F0,1C 41
Un teclado sencillo, como el de la figura tiene un costo en el mercado de $69.00.
Existen teclados que cuentan con una mayor disposición de teclas: algunas de ellas se utilizan para navegar en Internet, multimedia, barras de desplazamiento en las ventanas, entre otras. Su costo en el mercado asciende a cerca de los $350.00 pesos.
El ratón
El ratón o Mouse es un dispositivo señalador o de entrada, recibe esta denominación por su apariencia.
Par poder indicar la trayectoria que recorrió, a medida que se desplaza, el Mouse debe enviar al computador señales eléctricas binarias que permitan reconstruir su trayectoria, con el fin que la misma sea repetida por una flecha en el monitor. Para ello el Mouse debe realizar dos funciones:
En primer lugar debe generar, por cada fracción de milímetro que se mueve, uno o más pulsos eléctricos (CONVERSIÓN ANALÓGICA-DIGITAL).
En segundo lugar contar dichos pulsos y enviar hacia la interfaz “port serie”, a la cual esta conectado el valor de la cuenta, junto con la información acerca de sí se pulsa alguna de sus tres teclas ubicada en su parte superior.
Existen dos tecnologías principales en fabricación de ratones: Ratones mecánicos y Ratones ópticos.
1. Ratones mecánicos.
Los ratones mecánicos constan de una bola situada en su parte inferior. La bola, al moverse el ratón, roza unos contactos en forma de rueda que indican el movimiento del cursor en la pantalla del sistema informático.
2. Ratones ópticos.
Los ratones ópticos tienen un pequeño haz de luz láser en lugar de la bola rodante de los mecánicos. Un sensor óptico situado dentro del cuerpo del ratón detecta el movimiento del reflejo al mover el ratón sobre el espejo e indica la posición del cursor en la pantalla de la computadora.
Una limitación de los ratones ópticos es que han de situarse sobre una superficie que refleje el haz de luz. Por ello, los fabricantes generalmente los entregan con una pequeña plantilla en forma de espejo.
¿Cómo opera en detalle un sistema con un mouse?
Cuando este se desplaza el movimiento de la bolita que esta en su parte inferior se descompone en dos movimientos según dos ruedas con ejes perpendiculares entre sí (en correspondencia con dos ejes de coordenadas X e Y) que un conversor analógico -digital traduce en pulsos eléctricos. La cantidad de pulsos generados para cada eje representa la distancia recorrida por la bolita respecto de ese eje, y en relación con la última posición en que el Mouse estuvo quieto. Dichos pulsos se van contando en dos contadores, uno para cada eje, pudiendo ser la cuenta progresiva o regresiva, según el sentido del movimiento del Mouse respecto de dichos ejes. Los circuitos envían por un cable que va hacia un port serie del computador, el valor de la cuenta de los contadores, como dos números de 8 bits con bit be signo (rango de-128 a +127). Según el protocolo de MICROSOFT estos números se envían formando parte de bytes, cada uno de los cuales además se transmite bit de START (inicio) y STOP conforme al protocolo RS 232C para un port serie.
Se envían tres bytes cuando se pulsa o libera una tecla del mouse, aunque este no se mueva. Cuando el port recibe el primero de los tres bytes, la plaqueta con la interfaz buffer, que contiene el circuito de dicho port solicita a la cpu que interrumpa el programa en ejecución y pase a ejecutar la subrutina (Mouse driver) que maneja la información del Mouse.
Memoria USB
Una memoria USB o Pendrive (Universal Serial Bus) (en inglés USB flash drive) es un pequeño dispositivo de almacenamiento que utiliza la memoria flash (Tipo de memoria que utiliza chips en lugar de dispositivos magnéticos. Los datos no se pierden aunque no se reciba corriente) para guardar la información sin necesidad de pilas. Estas memorias son resistentes a los rasguños y al polvo que han afectado a las formas previas de almacenamiento portable, como los CD y los disquetes.
Los sistemas operativos más modernos pueden leer y escribir en las memorias sin necesidad de controladores adicionales. En los equipos antiguos (como por ejemplo los equipados con Windows 98) se necesita instalar un controlador de dispositivo (Driver).
Todas las versiones de Linux que soportan dispositivos USB (USB, de sus siglas en inglés Universal Serial Bus) o SCSI (Small Computer System Interface es una interfaz estándar para la transferencia de datos entre periféricos en el bus del ordenador) soportan dispositivos USB Flash.
Características
Las memorias actuales son USB 2.0, lo que les permite alcanzar velocidades de escritura/lectura de hasta 480 Mbit/s teóricos (aunque en la práctica, como mucho, alcanzan unos 20 Mbytes/s, es decir 160 Mbit/s). Tienen una capacidad de almacenamiento que va desde algunos Megabytes hasta 60 Gigabytes, aunque algunos llaveros que incorporan un minúsculo disco duro en vez de una memoria flash pudiendo almacenar muchísima más cantidad de información. Sin embargo, algunos ordenadores pueden tener dificultades para leer la información contenida en dispositivos de más 2 GB de capacidad.
Algunos de estos dispositivos en vez de incluir la memoria flash integrada, incorporan un mini lector de tarjeta de memoria. Esto permite reutilizar la memoria de, por ejemplo, una cámara digital.
De todos modos cualquier tarjeta de memoria es más cara que una memoria USB, por lo que la combinación de tarjeta y lector USB no es lo más barato.
Otro formato de memoria USB es un Reproductor MP3 con conexión USB y una memoria flash interna. Una memoria USB, es esencialmente una memoria flash del tipo NAND (un tipo de memoria de destello comúnmente usada para uso de almacenamiento masivo como cámaras digitales y reproductores MP3) integrada con una interfase USB 1.1 ó 2.0. Son dispositivos de almacenamiento de datos pequeños, livianos, removibles y reescribibles de hasta 60 GB. El modelo más popular en venta es el de 512 MB (Hasta el 2006). Un llavero USB es un dispositivo de memoria muy rápido que es más confiable que los diskettes. Estos dispositivos utilizan el Standard “USB mass storage” (Almacenamiento Masivo USB) para dispositivos de almacenamiento removible.
Utilidad
La mayoría de las memorias USB son pequeñas y ligeras. Son populares entre personas que necesitan transportar datos entre la casa, escuela o lugar de trabajo. Teóricamente, la memoria flash puede retener los datos durante unos 10 años y escribirse un millón de veces.
Otra utilidad de estas memorias es que si la BIOS lo admite pueden arrancar un sistema operativo sin necesidad de otro disquete o CD. El arranque desde USB tiene la ventaja que esta muy extendido en ordenadores nuevos; un conector USB ocupa mucho menos que un lector de CD-ROM y una disquetera, y es mucho más barato; y se le puede conectar un disco duro “de verdad” si se necesita más capacidad; para hacer una copia de seguridad, por ejemplo. Asimismo, algunas distribuciones de GNU/Linux (GNU/Linux es la denominación defendida por Richard Stallman y otros para el sistema operativo que utiliza el kernel Linux en conjunto con las aplicaciones de sistema creadas por el proyecto GNU. Comúnmente este sistema operativo es denominado simplemente Linux.) Están contenidas completamente en un llavero USB y pueden arrancar desde allí
Como medida de seguridad, algunos de estas memorias tienen posibilidad de impedir la escritura mediante un interruptor, como la pestaña de los antiguos disquetes.
Otros permiten reservar una parte para ocultarla mediante una clave.
A pesar de su bajo costo y garantía, se han reportado casos en que estos dispositivos de almacenamiento dejan de funcionar de un día para otro, bien por variaciones de voltaje mientras están conectadas o por dejarlas caer de una altura superior a un metro, o simplemente por traerlas en el bolsillo junto a monedas o llaves.
Historia
Las unidades flash USB fueron inventadas en 1998 por IBM como un reemplazo de las unidades de diskettes para su línea de productos Think Pad? (Think Pad es la marca para una gama sumamente acertada de ordenador portátil). Aunque fue un invento de IBM, este no lo patentó. IBM contrato más tarde a M-Systems para desarrollarlo y fabricarlo en forma no exclusiva. M-Systems mantiene la patente de este dispositivo, como también otras pocas relacionadas.
Las primeras unidades flash fueron fabricadas por M-Systems bajo la marca “disgo” en tamaños de 8MB, 16MB, 32MB y 64MB. Estos fueron promocionados como los “verdaderos matadores del diskette”, y su diseño continuó hasta los 256MB. Los fabricantes asiáticos pronto fabricaron sus propias unidades más baratas que las de la serie Disgo.
Las modernas unidades flash poseen conectividad USB 2.0. Sin embargo, todavía (2006) no se alcanza el máximo de la especificación, 480Mbit/s debido a limitaciones técnicas.
Aunque inicialmente fue concebido para guardar datos y documentos, actualmente las unidades flash tienen muchas más utilidades.
Como los auriculares iPod (El iPod es un reproductor de música digital basado en un disco duro creado por Apple Computer), un flash drive colgado del cuello se ha transformado en un símbolo de status.
Fortalezas y debilidades
Las unidades flash son inmunes a ralladuras y al polvo que afecta a las formas previas de almacenamiento portable como discos compactos y disquetes, su diseño de estado sólido duradero significa que en muchos casos puede sobrevivir a abusos casuales(golpes, caídas, aplastadas, pasadas por la lavadora o salpicaduras de café). Esto lo hace ideal para el transporte personal de datos o archivos de trabajo desde un lugar a otro. O el transporte de datos personales a los que se quiere acceder en múltiples lugares. La casi omnipresencia de soporte USB en computadoras modernas significa que un dispositivo funcionará en casi todos lados. Sin embargo Windows 98 no soporta dispositivos USB de almacenamiento masivo genéricos, se debe instalar un driver separado para cada fabricante. Para Windows 95 dichos drivers son casi inexistentes.
Las unidades flash son una forma relativamente densa de almacenamiento, hasta el dispositivo más barato almacenará lo que docenas de disquetes, y por un precio moderado alcanza a los CDs en tamaño o los superan. Históricamente el tamaño de estas unidades fue de varios megabytes hasta unos pocos gigabytes. En el año 2003 las unidades corrían a velocidades USB1.0/1.1, unos 1.5Mbit/s o 12Mbit/s. En 2004 se lanzan los dispositivos con interfaces USB2.0. Aunque USB 2.0 puede entregar hasta 480Mbit/s, las unidades flash están limitadas por el ancho de banda del dispositivo de memoria interno. Por lo tanto se alcanzan velocidades de lectura de hasta 100Mbit/s, realizando las operaciones de escritura un poco más lento. En condiciones óptimas un dispositivo USB puede retener información por 10 años.
Las memorias flash implementan el estándar “USB mass storage device class” (clase de dispositivos de almacenamiento masivo USB). Esto significa que la mayoría de los sistemas operativos modernos pueden leer o escribir en dichas unidades sin drivers adicionales. En lugar de exponer los complejos detalles técnicos subyacentes, los dispositivos flash exportan una unidad lógica de datos estructurada en bloques al sistema operativo anfitrión. El sistema operativo puede usar el sistema de archivos o el esquema de direccionamiento de bloques que desee. Algunas computadoras poseen la capacidad de arrancar desde memorias flash, pero esta capacidad depende de la BIOS de cada computadora, además, para esto, la unidad debe estar cargada con una imagen de un disco de arranque.
Las memorias flash pueden soportar un número finito de ciclos de lectura/escritura antes de fallar, Con un uso normal, el rango medio es de alrededor de varios millones de ciclos. Sin embargo las operaciones de escrituras serán cada vez más lentas a medida que la unidad envejezca.
Esto debe tenerse en consideración cuando usamos unos dispositivos flash para correr aplicaciones de software o un sistema operativo. Para manejar esto (además de las limitaciones de espacio en las unidades comunes), algunos desarrolladores han lanzado versiones de sistemas operativos (como Linux) o aplicaciones comunes (como Mozilla Firefox) diseñadas especialmente para correr desde unidades flash. Esto se logra reduciendo el tamaño de los archivos de intercambio y almacenándolos en memoria RAM.
Componentes
Componentes internos de un llavero USB típico
1 Ficha/Conector USB
2 Dispositivo de control de almacenamiento masivo USB
3 Puntos de Test
4 Chip de memoria flash
5 Cristal Oscilador
6 LED
7 Interruptor de seguridad contra escrituras
8 Espacio disponible para un segundo chip de memoria flash
Componentes primarios
Las partes de una memoria Flash típicas son las siguientes:
Un Conector USB macho tipo A (Ítem 1): Provee de la interfaz física con la computadora anfitriona
Controlador USB de almacenamiento masivo (Ítem 2): Implementa el controlador USB y provee la interfaz homogénea y lineal para dispositivos USB seriales orientados a bloques, mientras oculta la complejidad de la orientación a bloques, eliminación de bloques y balance de desgaste. Este controlador posee un pequeño microprocesador RISC(Computadora con Conjunto de Instrucciones Reducido) y un pequeño número de chips de memoria RAM y ROM
Chip de memoria Flash NAND (Ítem 4): Almacena datos, este tipo de chips también es usado comúnmente en cámaras digitales.
Cristal Oscilador (Ítem 5): Produce la señal de reloj principal del dispositivo a 12MHz y controla la salida de datos a través de un bucle de fase cerrado (phase-locked loop (Un tipo de circuito electrónico usado para desmodular señales de satélite))
Componentes adicionales
Un dispositivo típico puede incluir también:
• Puentes (Jumpers) y Pines de prueba (Ítem 3): Utilizados en pruebas durante la fabricación de la unidad o para la carga de código dentro del procesador.
• LEDs (Ítem 6): Indican la transferencia de datos o las lecturas y escrituras.
• Interruptor para protección de escritura (Ítem 7): Utilizado para proteger los datos de operaciones de escritura o eliminaciones.
• Espacio Libre (Ítem 8): Se dispone de un espacio para incluir un segundo chip de memoria, esto le permite a los fabricantes utilizar el mismo circuito impreso para dispositivos de distintos tamaños y responder así a las necesidades del mercado
• Tapa del conector USB: Reduce el riesgo de daños debido a la electricidad estática, mejora la apariencia del dispositivo, algunas unidades no presentan una tapa pero disponen de una ficha USB retráctil. Otros dispositivos poseen una tapa giratoria que no se separa nunca del dispositivo y evita el riesgo de perderla.
• Ayuda para el transporte: En muchos casos, la tapa contiene una abertura adecuada para una cadena o collar, sin embargo este diseño aumenta el riesgo de perder el dispositivo. Por esta razón muchos otros tiene dicha abertura en el cuerpo del dispositivo y no en la tapa, la desventaja de este diseño que la cadena o collar queda unida al dispositivo mientras está conectado. Muchos diseños traen la abertura en ambos lugares.
Desarrollos futuros
Las empresas de semiconductores están haciendo un gran esfuerzo en reducir los costos de los componentes mediante la integración de varias funciones de estos dispositivos en un solo chip, esto produce una reducción de la cantidad de partes y sobretodo del costo total.
Unidad CD-grabable
Una unidad de cd-grabable (CD-R) permite almacenar la información en un disco. Este tipo de unidad es útil para respaldar un disco duro o distribuir información. Puede grabar información en cada disco solo una vez. Un disco CD-Grabable puede almacenar hasta 650 MB de datos.
Una Unidad de CD-Regrabable (CD-RW) a menudo es similar a una CD-Grabable, pero le permite cambiar los datos que registra en un disco. Un disco Cd Regrabable almacena la misma cantidad de datos que un disco CD-Grabable.
Velocidad
La velocidad de una unidad de CD-ROM determina qué tan rápido gira un disco. Con altas velocidades la información se puede transferir de un disco a la computadora más rápidamente, lo que da como resultado un mejor desempeño.
La velocidad a la cual la información se transfiere de un disco a la computadora, es llamada ritmo de transferencia de datos, y es medida en Kilobytes por segundo (K Bps?).
La velocidad de la unidad de CD-ROM es muy importante, cuando se visualiza videos e información que se encuentran en juegos y enciclopedias. Las velocidades bajas darán como resultado un sonido de fondo entrecortado.
La mayoría de las nuevas unidades de CD-ROM tienen una velocidad de al menos 50X.
Una unidad de DVD-ROM es un dispositivo que lee la información almacenada en discos DVD-ROM o CD-ROM.
DVD-ROM quiere decir disco versátil digital- de memoria de solo lectura, lo que significa que no puede cambiar la información almacenada.
El disco es similar en tamaño y forma a un CD pero puede almacenar más información
Un solo disco DVD puede almacenar al menos 4.7 GB, lo que equivale a más de siete discos CD-ROM.
Pueden tener un solo lado o doble lado. Cada uno puede almacenar una o dos capas de datos.
Hoy en día es muy usado en reemplazo de los videos casette usados para almacenar películas.
Velocidad
La velocidad de la unidad de DVD-ROM determina cuan rápido se puede transferir datos desde un disco a la computadora. Las más nuevas pueden alcanzar velocidades equivalentes a una unidad de CD-ROM 36X.
Disquetes 3 ½:
Tiene prácticamente el mismo mecanismo que el de 5 ¼, pero es diferente en tamaño (físico y en Kbytes) la funda es de plástico rígido con una pestaña corrediza en un borde que al entrar a la unidad de disco esta se corre automáticamente.
Almacenamiento en disquetes:
El método de grabación magnética es el mismo que emplean todas las variedades de cinta magnética: casetes de música, de vídeo, etc.
La base de esta clase de grabación es la propiedad de magnetización que tienen algunos materiales, tales como el hierro.
La superficie de los discos que contienen una superficie delgada de material magnético, se trata como si fuera una matriz de posiciones de puntos, cada uno de los cuales es un bit que se activa al equivalente magnético de 0 y 1 (magnetizado o desmagnetizado, respectivamente). Como las posiciones de estos puntos no están predeterminadas, necesitan unas marcas que ayuden a la unidad de grabación a encontrar y comprobar dichas posiciones.
Otro concepto importante en los discos magnéticos es el procedimiento de acceso a su información que debe ser lo suficientemente rápido, si escuchamos un casete de música podríamos decir que el acceso es lineal por que no podemos llegar rápidamente al final de la cinta en los discos flexibles es totalmente diferente ya que existen dos movimientos que facilitan el acceso rápido, el primero de ellos es el de rotación en el que se emplea muy poco tiempo, con una velocidad aproximada de 300 r.p.m. en un disquete. El otro es el desplazamiento tangencial para ir a la posición deseada, por esto se denomina de “almacenamiento aleatorio” por que se puede ir a cualquier parte del disco sin tener que recorrer todo el trayecto.
Disco Duro (HDD)
Cuando encendemos nuestra computadora, los discos sobre los que se almacenan los datos, giran a una gran velocidad
Los discos duros de hoy, con capacidad de almacenar multigigabytes mantienen el mínimo principio de una cabeza de Lectura/Escritura suspendida sobre una superficie magnética que gira velozmente con precisión microscópica.
Pero hay un aspecto de los discos duros que probablemente permanecerá igual. A diferencia de otros componentes de la PC que obedecen a los comandos del software, el disco duro hace ruidos cuando emprende su trabajo. Estos ruidos son recordatorio de que es uno de los pocos componentes de una PC que tiene carácter mecánico y electrónico al mismo tiempo
Estos están compuestos por varios platos, es decir varios discos de material magnético montados sobre un eje central sobre el que se mueven. Para leer y escribir datos en estos platos se usan las cabezas de lectura/escritura que mediante un proceso electromagnético codifican / decodifican la información que han de leer o escribir. La cabeza de lectura/escritura en un disco duro está muy cerca de la superficie, de forma que casi vuela sobre ella, sobre el colchón de aire formado por su propio movimiento. Debido a esto, están cerrados herméticamente, porque cualquier partícula de polvo puede dañarlos.
UNIDAD DE DISCO DURO (Componentes y características):
Los discos duros se presentan recubiertos de una capa magnética delgada, habitualmente de óxido de hierro, y se dividen en unos círculos concéntricos cilindros (coincidentes con las pistas de los disquetes), que empiezan en la parte exterior del disco (primer cilindro) y terminan en la parte interior (último). Asimismo estos cilindros se dividen en sectores, cuyo número esta determinado por el tipo de disco y su formato, siendo todos ellos de un tamaño fijo en cualquier disco. Cilindros como sectores se identifican con una serie de números que se les asignan, empezando por el 1, pues el numero 0 de cada cilindro se reserva para propósitos de identificación mas que para almacenamiento de datos.
Para escribir, la cabeza se sitúa sobre la celda a grabar y se hace pasar por ella un pulso de corriente, lo cual crea un campo magnético en la superficie. Dependiendo del sentido de la corriente, así será la polaridad de la celda.
Para leer, se mide la corriente inducida por el campo magnético de la celda. Es decir que al pasar sobre una zona detectará un campo magnético que según se encuentre magnetizada en un sentido u otro, indicará si en esa posición hay almacenado un 0 ó 1. En el caso de la escritura el proceso es el inverso, la cabeza recibe una corriente que provoca un campo magnético, el cual pone la posición sobre la que se encuentre la cabeza en 0 o en 1 dependiendo del valor del campo magnético provocado por dicha corriente.
Los componentes físicos de una unidad de disco duro son:
LOS DISCOS (Platters)
Están elaborados de compuestos de vidrio, cerámica o aluminio finalmente pulidos y revestidos por ambos lados con una capa muy delgada de una aleación metálica. Los discos están unidos a un eje y un motor que los hace guiar a una velocidad constante entre las 3600 y 7200 RPM. Convencionalmente los discos duros están compuestos por varios platos, es decir varios discos de material magnético montados sobre un eje central. Estos discos normalmente tienen dos caras que pueden usarse para el almacenamiento de datos, si bien suele reservarse una para almacenar información de control.
LAS CABEZAS (Heads)
Están ensambladas en pila y son las responsables de la lectura y la escritura de los datos en los discos. La mayoría de los discos duros incluyen una cabeza Lectura/Escritura a cada lado del disco, sin embargo algunos discos de alto desempeño tienen dos o más cabezas sobre cada superficie, de manera que cada cabeza atiende la mitad del disco reduciendo la distancia del desplazamiento radial. Las cabezas de Lectura/Escritura no tocan el disco cuando este esta girando a toda velocidad; por el contrario, flotan sobre una capa de aire extremadamente delgada (10 millonésima de pulgada). Esto reduce el desgaste en la superficie del disco durante la operación normal, cualquier polvo o impureza en el aire puede dañar suavemente las cabezas o el medio. Su funcionamiento consiste en una bobina de hilo que se acciona según el campo magnético que detecte sobre el soporte magnético, produciendo una pequeña corriente que es detectada y amplificada por la electrónica de la unidad de disco.
EL EJE
Es la parte del disco duro que actúa como soporte, sobre el cual están montados y giran los platos del disco.
“ACTUADOR”
Es un motor que mueve la estructura que contiene las cabezas de lectura entre el centro y el borde externo de los discos. Un “actuador” usa la fuerza de un electromagneto empujado contra magnetos fijos para mover las cabezas a través del disco. La controladora manda más corriente a través del electromagneto para mover las cabezas cerca del borde del disco. En caso de una perdida de poder, un resorte mueve la cabeza nuevamente hacia el centro del disco sobre una zona donde no se guardan datos. Dado que todas las cabezas están unidas al mismo “rotor” ellas se mueven al unísono. Mientras que lógicamente la capacidad de un disco duro puede ser medida según los siguientes parámetros:
Cilindros
El par de pistas en lados opuestos del disco se llama cilindro. Si el HD contiene múltiples discos (sean n), un cilindro incluye todos los pares de pistas directamente uno encima de otra (2n pistas). Los HD normalmente tienen una cabeza a cada lado del disco. Dado que las cabezas de Lectura/Escritura están alineadas unas con otras, la controladora puede escribir en todas las pistas del cilindro sin mover el rotor. Como resultado los HD de múltiples discos se desempeñan levemente más rápido que los HD de un solo disco.
Pistas
Un disco está dividido en delgados círculos concéntricos llamados pistas. Las cabezas se mueven entre la pista más externa ó pista cero a la mas interna. Es la trayectoria circular trazada a través de la superficie circular del plato de un disco por la cabeza de lectura / escritura. Cada pista está formada por uno o más Cluster.
Sectores
Un byte es la unidad útil más pequeña en términos de memoria. Los HD almacenan los datos en pedazos gruesos llamados sectores. La mayoría de los HD usan sectores de 512 bytes. La controladora del H D determina el tamaño de un sector en el momento en que el disco es formateado. Algunos modelos de HD le permiten especificar el tamaño de un sector. Cada pista del disco esta dividida en 1 ó 2 sectores dado que las pistas exteriores son más grandes que las interiores, las exteriores contienen mas sectores.
Distribución de un disco duro
Cluster
Es una agrupación de sectores, su tamaño depende de la capacidad del disco.
ESTRUCTURA LÓGICA DE LOS DISCOS DUROS
Lo que interrelaciona los discos duros con los disquetes, es su estructura, que se resumen en diferentes funciones del BIOS, que sirven entre otras cosas para el acceso a los mismos.
En primer lugar, internamente los discos duros se pueden dividir en varios volúmenes homogéneos. Dentro de cada volumen se encuentran una estructura que bajo el sistema operativo del Ms-Dos, sería la siguiente:
Sector de Arranque.
Primera tabla de localización de archivos (FAT).
Una o más copias de la FAT.
Directorio Raíz (eventualmente con etiqueta de volumen).
Zona de datos para archivos y subdirectorios.
Como se muestra en el cuadro anterior, cada volumen se divide en diferentes zonas que por una parte acogen las diferentes estructuras de datos del sistema de archivos, y por otra los diferentes archivos y subdirectorios. En dicho cuadro no se han hecho referencia al tamaño de las diferentes estructuras de datos y zonas. Pero no es posible describirlas, ya que se adaptan individualmente al tamaño del volumen correspondiente
El Sector de Arranque: Al formatear un volumen, el sector de arranque se crea siempre como primer sector del volumen, para que sea fácil de localizar por el DOS. En él se encuentra información acerca del tamaño, de la estructura del volumen y sobre todo del BOOTSTRAP-LOADER, mediante el cual se puede arrancar el PC desde el DOS. A ésta parte se le llama sector de arranque (BOOT).
La Tabla de Asignación de Ficheros (File Allocation Table) (FAT): Si el DOS quiere crear nuevos archivos, o ampliar archivos existentes, ha de saber qué sectores del volumen correspondiente quedan libres, Estas informaciones las toma la llamada FAT. Cada entrada a esta tabla se corresponde con un número determinado de sectores, que son adyacentes lógicamente en el volumen. Cada uno de estos grupos de sectores se llama Cluster. El tamaño de las diferentes entradas de esta tabla en las primeras versiones del DOS era de 12 bits. Con lo que se podían gestionar hasta 4.096 Clusters, correspondiente a una capacidad aproximada de 8 Mbytes. En vista del problema que surgió al aparecer discos duros de capacidades más elevadas, se amplió el tamaño a 16 bits., permitiendo el direccionamiento de un máximo de 65.535 Clusters. Actualmente se está creando FAT’s de hasta 32 bits, para discos duros capaces de almacenar Gigas de información.
Una o más copias de la FAT: El DOS permite a un programa de formateo crear no sólo una, sino varias copias idénticas de la FAT. Si el DOS encuentra uno de estos medios, cuida todas las copias de la FAT simultáneamente, así que guarda allí los nuevos clusters ocupados o liberados al crear o borrar archivos. Esto ofrece la ventaja de que se puede sustituir la FAT primaria en caso de defecto por una de sus copias, para evitar la pérdida de datos.
El directorio Raíz: La cantidad máxima de entradas en el directorio raíz se limita por su tamaño, que se fija en el sector de arranque. Ya que el directorio raíz representa una estructura de datos estática, que no crece si se guardan más y más archivos o subdirectorios. De ahí que, dependiendo del tamaño, bien un disco duro o bien de volumen, se selecciona el tamaño del directorio raíz en relación al volumen.
La Zona de Datos: Es la parte del disco duro en la que se almacena los datos de un archivo. Esta zona depende en casi su totalidad de las interrelaciones entre las estructuras de datos que forman el sistema de archivos del DOS, y del camino que se lleva desde la FAT hacia los diferentes sectores de un archivo.
Costos
El coste de los discos duros varia mucho, dependiendo de capacidades, marcas, giros del motor por minuto, etc.
Actualmente se utilizan discos de entre 80 y 160 Gb, con un precio oscilante de $1,100.00 pesos y $1,600.00 pesos. Las marcas mas conocidas son Maxtor, Seagate y Western Digital.
Anexos
Muchos de los dispositivos con los que interactuamos diariamente al usar una computadora, se encuentran identificables a la vista, pero que pasa con aquellos que también están ahí pero no los podemos ver, en esta sección se mostraran los pasos y se dará una breve explicación de cómo es el proceso para revisar nuestros dispositivos de entrada y salida desde software (Windows XP).
Paso No1: Abrir nuestro Panel de Control, este se encuentra presionando la tecla Inicio (parte inferior izquierda) y dando clic en la opción con el nombre de Panel de Control.
Paso No.2: Seleccionar la opción de Sistema.
Nos aparecerá una pantalla como la que esta a nuestra izquierda, de entrada nos muestra el Sistema operativo con el que cuenta nuestro equipo, el nombre a quien esta registro ese software, el tipo de procesador y la memoria con que cuenta.
El paso No. 3: Consiste en seleccionar la pestaña que lleva por nombre Hardware, esta acción nos mostrara una ventana como la que se muestra en la parte derecha, nuestra opción será oprimir el botón Administrador de
Nos deberá aparecer una pantalla como la que se muestra enseguida, indicándonos cada uno de los dispositivos con que cuenta nuestra maquina.
El 4 paso: Consistirá en hacer doble clic en cada uno de los dispositivos para ver mas opciones.
Al hacer doble click nos debera aparecer la ventana de propiedades del dispositivo que seleccionamos. Dentro de las propiedades de cada dispositivo, se encuentran 5 pestañas, situadas en la parte superior: General, Controlador, Detalles, Recursos y Administración de energía
En este ejemplo observaremos el Teclado.
En la ventana de propiedades contamos con 5 opciones, a continuación se describen.
General: En esta opción encontramos el tipo detectado y conexión con que cuenta el equipo, además de mostrar el estado del dispositivo actualmente.
Controlador: En esta opción, el sistema nos da la opción para mostrarnos el archivo contralor del dispositivo, actualizar el archivo (si existe una versión mas reciente), o desinstalar el archivo para quitar el dispositivo del sistema.
Detalles: Esta pestaña muestra como la maquina identifica al dispositivo, dándole una identificación personal.
Recursos: Muestra los recursos de dispositivo asignados actualmente al dispositivo seleccionado y la configuración de cada recurso. Hay cuatro tipos de recursos de dispositivos: puerto de entrada-salida (E/S), canales de acceso directo a memoria (DMA), líneas de solicitud de interrupción (IRQ) y direcciones de memoria. Si un dispositivo usa un recurso, éste debe tener asignado un valor único (configuración) para el dispositivo.
Cambiar la configuración del dispositivo de forma incorrecta puede deshabilitar el hardware y hacer que el equipo no funcione correctamente o no se pueda usar. La configuración de los recursos debe ser cambiada únicamente por aquellos usuarios que tengan un conocimiento profundo del hardware del equipo y de los recursos de dispositivo.
Administración de energía: Nos permite configurar si queremos que el sistema deshabilite el dispositivo si no se esta utilizando para ahorrar energía, (generalmente mas usado en computadoras portátiles) de igual forma también podemos habilitar si el dispositivo puede activar la maquina si se encuentra en algún estado de suspensión o hibernación.
GLOSARIO
ATA (AT Attachment), dispositivo de AT. Es el dispositivo IDE que más se usa en la actualidad, por los que a veces se confunde con el propio IDE. Originalmente se creó para un bus ISA de 16 bits.
ATAPI (ATA PACKET INTAERFACE), Interfaz de paquete ATA. Es una extensión del protocolo ATA para conseguir una serie de comandos y registros que controlen el funcionamiento de un CD-ROM, es fácilmente adaptable para una cinta de Backup.
DMA (DIRECT MEMORY ACCESS), Acceso directo a memoria. Componente integrado en un periférico que libera al procesador en la tarea de transferir datos entre dispositivos y memoria. El acceso se realiza por bloque de datos.
PIO (PROGRAMABLE INPUT/OUTPUT), Entrada/Salida programable. Componente encargado de ejecutar las instrucciones dirigidas a los periféricos. A diferencia de la DMA requiere atención del procesador para su funcionamiento. Como contrapartida es mucho más sencillo y barato.
USB. Bus de Serie Universal, es una interfase plug&play entre la PC y ciertos dispositivos tales como teclados, mouses, scanner, impresoras, módems, placas de sonido, camaras,etc) .
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