Microprocesadors i ordinador pqpi

  • Published on
    03-Jun-2015

  • View
    750

  • Download
    2

DESCRIPTION

Breu descripci d'un equip i els components bsics de l'ordinador.

Transcript

<ul><li> 1. P.Q.P.I. AUXILIAR MUNTATGE ORDINADORS CARLOS CARDELO IES MVM ELS MICROPROCESSADORS I LEQUIPNDEX DE CONTINGUTS INTRODUCCI.......................................................................................................................................2 ESCALES DINTEGRACI ........................................................................................................................2 Companyies ms importants que produeixen CIrcuts VLSI ............................................................... 3Microprocessador.....................................................................................................................................3 Funcionament ......................................................................................................................................4 RENDIMENT ..........................................................................................................................................4 ARQUITECTURA ....................................................................................................................................5 Dissipaci de calor ............................................................................................................................6 CONNEXI AMB LEXTERIOR .................................................................................................................6 BUSOS DEL PROCESSADOR ...................................................................................................................6COMPONENTS DEL SISTEMA.....................................................................................................................7 EL CPU (UNITAT CENTRAL DE PROCS) ..................................................................................................7 ALU (UNITAT ARITMTIC LGICA ..........................................................................................................8 MICROCONTROLADOR.......................................................................................................................... 8 EL RELLOTGE .........................................................................................................................................9 PILA ......................................................................................................................................................9 MEMORIES DE LA COMPUTADORA .......................................................................................................9 MEMORIA CACH ...........................................................................................................................11 SIMMs i DIMMs ..............................................................................................................................12 CONNECTORS INTERNS .......................................................................................................................12 CONNECTOR ELCTRIC ........................................................................................................................ 12 CONNECTORS EXTERNS ......................................................................................................................1315/01/2011 Pgina 1</li></ul><p> 2. P.Q.P.I. AUXILIAR MUNTATGE ORDINADORS CARLOS CARDELO IES MVMINTRODUCCIPer a la construcci de circuts amb portes lgiques existeixen mtodes de simplificaci jaconeguts, com ara la simplificaci algebraica, el mtode de Karnaugh o el mtode anomenatde Quine-McCluskey, per tal de reduir el nombre de dispositius i, com a conseqncia, el costdel producte final. Malgrat aix, si la funci a implementar s complexa la quantitat decomponents ser molt elevada.Ls de dispositius dalt nivell dintegraci per a lexecuci de circuts redueixconsiderablement el nombre de pastilles a emprar; per contra, amb aquest sistema noexisteixen mtodes de simplificaci, per la qual cosa la quantitat de blocs emprats en laconstrucci dun sistema dependr de lenginy, de lexperincia i, en alguna ocasi, de la sortde qui dissenya.Laparici dels dispositius LSI o VLSI (dispositius dalta capacitat dintegraci) ha revolucionatles tcniques de disseny i, la naturalesa i composici dels sistemes digitals, fent aparixer elsconceptes de SISTEMES DIGITALS PROGRAMABLES, constituts per un petit nombredelements VLSI i els clssics SISTEMES DIGITALS CABLEJATS, que coneixem i amb un elevatnombre components, portes lgiques i cablejat.ESCALES DINTEGRACICom sha vist abans, depenent del nombre de components que formen el circuit integrat esparla de diferents escales dintegraci, que sanomenen: SSI (Small Scale of Integration o Integraci a baixa escala): Els circuits de baixa complexitat(algunes dotzenes de components en un mateix xip). Van ser els primers circuts integrats enaparixer i complien funcions molt bsiques, com a portes lgiques i abasten des duns pocstransistors fins a uns 100 dells (unes 10 portes lgiques).MSI (Medium Scale of Integration o Integraci a Mitja Escala): A la fi dels anys 60 es vanintroduir dispositius que contenien centenars de transistors cada xip. Econmicament erencircuits atractius perqu, van permetre fabricar sistemes electrnics ms complexos utilitzantplaques impreses ms petites, ja que contenien menys components. El nombre aproximat decomponents en un xip va entre 100 i 1.000 (unes 100 portes lgiques).LSI (Large Scale Integration o Integraci a gran escala): Els circuits de mitjana i alta complexitat.Es troben en aquest grup les memries o els integrats que es fan servir per a calculadores. Elnombre de components aproximat en un circut oscilla entre 1.000 i 10.000 (unes 1.000 porteslgiques).VLSI (Very Large Scale Integration o Integraci a molt alta escala): s un tecnologiadesenvolupada des de els anys 80, en la qual sobtenen circuits extraordinriament complexos,fins a 1.000 milions de transistors en un xip. En aquesta ltima categoria entrarien elsmicroprocessadors moderns.15/01/2011Pgina 2 3. P.Q.P.I. AUXILIAR MUNTATGE ORDINADORS CARLOS CARDELO IES MVMCOMPANYIES MS IMPORTANTS QUE PRODUEIXEN CIRCUTS VLSIIntelTexas InstrumentsSamsungAnalog DevicesATI TechnologiesAdvanced Micro Devices (AMD)STMicroelectronicsFreescale SemiconductorInfineonIBMNECToshibaNVIDIAQualcommNational SemiconductorRenesasBroadcomMicronTransmetaMICROPROCESSADOREl microprocessador s el microxip ms important en una computadora, se liconsidera el cervell duna computadora. Pot definir-se com un tipus de componentelectrnic en linterior del qual existeixen milers o, en ocasions milions, detransistors, les interaccions dels quals permeten realitzar les labors o funcions quetingui encomanat el xip.Pel que fa al seu funcionament, un microprocessador s un circuit integrat (CI) que incorporaen el seu interior una Unitat Central de Procs (CPU) i tot un conjunt delements lgics quepermeten enllaar altres dispositius com a Memries i Ports dEntrada i Sortida (I/O), formantun sistema complet dissenyat per a complir una aplicaci especfica. Perqu el sistema puguirealitzar la seva tasca ha dexecutar pas a pas un programa que consisteix en una o vriesseqncies de nombres binaris o Instruccions, emmagatzemades en un o ms elements dememria, generalment externs al mateix. Laplicaci ms important dels microprocessadorsque va canviar totalment la forma de treballar, ha estat la computadora personal (PC).s la part de la computadora encarregada de dur a terme lexecuci dels programes. Executainstruccions que se li donen a la computadora a molt baix nivell fent operacions lgiquessimples, com sumar, restar, multiplicar i dividir. Aquest dispositiu se situa generalment en unscol especial en la Placa o Targeta Mare.La unitat central de processos (CPU/Central Procesing Unit), est constituda per Registres, laUnitat de Control i la Unitat Aritmtic-Lgica. En el microprocessador es processen totes lesaccions de la computadora.15/01/2011 Pgina 3 4. P.Q.P.I. AUXILIAR MUNTATGE ORDINADORS CARLOS CARDELO IES MVMLa seva "velocitat" s mesurada per la quantitat doperacions per segon que pot realitzar:tamb cridada freqncia de rellotge. La freqncia de rellotge es mesura en MHz(Megahertz) o GHz (Gigahertz).FUNCIONAMENTCom ja sha comentat, el microprocessador est compost bsicament per: diversos registres,una unitat de control, una unitat aritmtic-lgica, i depenent del processador, pot contenir unaunitat en coma flotant.El microprocessador executa instruccions emmagatzemades com a nombres binarisorganitzats en seqncies en la memria principal. Lexecuci de les instruccions es potrealitzar en diverses fases: PreFetch, prelectura de la instrucci des de la memria principal. Fetch, enviament de la instrucci al descodificador Descodificaci de la instrucci, s a dir, determinar qu instrucci s i per tant qu sha de fer. Lectura doperands (si nhi ha). Execuci, llanament de les mquines destat que duen a terme el processament. Escriptura dels resultats en la memria principal o en els registres.La durada daquests cicles ve determinada per la freqncia de rellotge. El microprocessadores connecta a un circuit PLL (Phase-Locked Loops, llaos de seguiment de fase, buclesdenganxament de fase), normalment basat en un cristall de quars capa de generar polsos aun ritme constant, de manera que genera diversos cicles (o polsos) en un segon. En lactualitataquest rellotge genera milers de MHz. Durant els ltims anys aquesta freqncia shamantingut en el rang dels 1,5 GHz a 4 GHz, donant com a resultat processadors amb capacitatsde procs majors comparats amb els primers que van aconseguir aquests valors. Un microprocessador s un sistema obert amb el qual pot construir-se un computador ambles caracterstiques que es desitgi acoblant-li els mduls necessaris.RENDIMENTEl rendiment del processador pot ser mesurat de diferents maneres, fins a fa pocs anys es creiaque la freqncia de rellotge era una mesura precisa, per aquest mite ("mite delsmegahertz") sha vist desvirtuat pel fet que els processadors no han requerit freqncies msaltes per augmentar el seu poder de cmput.Mesurar el rendiment amb la freqncia s vlid nicament entre processadors ambarquitectures molt similars o iguals, de manera que el seu funcionament intern sigui el mateix:en aquest cas la freqncia s un ndex de comparaci vlid.La capacitat dun processador depn fortament dels components restants del sistema,sobretot del chipset (conjunt de circuits integrats dissenyats amb base a larquitectura dunprocessador), de la memria RAM i del programari. Per obviant aquestes caracterstiques pottenir-se una mesura aproximada del rendiment dun processador per mitj dindicadors com la15/01/2011 Pgina 4 5. P.Q.P.I. AUXILIAR MUNTATGE ORDINADORS CARLOS CARDELO IES MVMquantitat doperacions de punt flotant per unitat de temps (FLOPS), o la quantitatdinstruccions per unitat de temps (MIPS). Una mesura exacta del rendiment dun processadoro dun sistema, s molt complicada a causa dels mltiples factors involucrats en la computacidun problema, en general les proves no sn concloents entre sistemes de la mateixageneraci.ARQUITECTURAEl microprocessador utilitza el mateix tipus de lgica que s usat en la unitat processadoracentral (CPU) duna computadora digital. El microprocessador s algunes vegades anomenatunitat microprocesadora (MPU). En altres paraules, el microprocessador s una unitatprocessadora de dades. En un microprocessador podem diferenciar diverses parts: Lencapsulat: s el que envolta a lhstia de silici en si, per donar-li consistncia, impedir la seva deterioraci (per exemple, per oxidaci per laire) i permetre lenlla amb els connectors externs que ho acoblessin al seu scol a la seva placa basi. La memria cache: s una memria ultrarrpida que empra el micro per tenir a m certes dades que prediciblemente seran utilitzats en les segents operacions sense haver dacudir a la memria RAM reduint el temps despera. Per exemple: en una biblioteca, en lloc destar buscant cert llibre a travs dun banc de fitxers de paper sutilitza les computadora, i grcies a la memria cache, obt de manera rpida la informaci. Tots els micros compatibles amb PC posseeixen la trucada cache interna de primer nivell o L1; s a dir, la que est ms prop del micro, tant que est encapsulada al costat dell. Els micros ms moderns (Pentium III Coppermine, Athlon Thunderbird, etc.) inclouen tamb en el seu interior altre nivell de cach, ms gran encara que una mica menys rpida, la cach de segon nivell o L2. Coprocessador Matemtic: o correctament la FPU (Unitat de coma flotant). Que s la part del micro especialitzada en aquesta classe de clculs matemtics, antigament estava en lexterior del micro en un altre xip. Aquesta part aquesta considerada com una part "lgica" juntament amb els registres, la unitat de control, memria i bus de dades. Els registres: sn bsicament un tipus de memria petita amb finalitats especials que el micro t disponible per a alguns usos particulars. Hi ha diversos grups de registres en cada processador. Un grup de registres aquesta dissenyat per a control del programador i hi ha uns altres que no sn dissenyats per ser controlats pel processador per que CPU els utilitza en algunes operacions en total sn trenta-dos registres. La memria: s el lloc on el processador troba les seves instruccions de programa i les seves dades. Tant les dades com les instruccions estan emmagatzemats en memria, i el processador els presa daqu. La memria s una part interna de la computadora i la seva funci essencial s proporcionar un espai de treball per al processador. Ports: s la manera en qu el processador es comunica amb el mn extern. Un port s semblat a una lnia de telfon. Qualsevol part de la circuitera de la computadora amb la qual el processador necessita comunicar-se, t assignat un nombre de port que el processador utilitza com un numero de telfon per cridar al circuit o a parts especials.15/01/2011Pgina 5 6. P.Q.P.I. AUXILIAR MUNTATGE ORDINADORS CARLOS CARDELO IES MVMDISSIPACI DE CALORAmb laugment en el nombre de transistors inclosos en un processador, el consumdenergia sha elevat a nivells en els quals la dissipaci natural del processador no ssuficient per mantenir temperatures acceptables en el material semiconductor, demanera que es fa necessari ls de mecanismes de refredament forat, com sn elsdissipadors de calor.CONNEXI AMB LEXTERIOREl microprocessador posseeix un arranjament delements metllics (pines, esferes, contactes)que permeten la connexi elctrica entre el circuit integrat que conforma el microprocessadori els circuits de la placa base.Entre les connexions elctriques estan les dalimentaci elctrica dels circuits dins delempaquetatge, els senyals de rellotge, senyals relacionats amb dades, adreces i control.BUSOS DEL PROCESSADOREl bus s un sistema digital que transfereix dades entre els components dun ordinador o entreordinadors. Est format per cables o pistes en un circuit imprs, dispositius com a resistncies icondensadors a ms de circuits integrats.En els primers computadors electrnics, tots els busos eren de tipus parallel (comunicaci permoltes pist...</p>