Manuales Reparacion de PCs - Modulo2.pdf

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MODULO Nº2
CLASE Nº6
ARQUITECTURA DE SISTEMAS PC
CHIPS:
El cerebro de la PC es el Microprocesador, un CHIP capaz de realizar operaciones Aritméticas y
lógicas de tipo digital. Si bien es el chip más importante y sofisticado en un sistema PC, no es el único ya que
para lograr ofrecernos todas las posibilidades de almacenamiento y procesamiento de datos se encuentra
acompañado de muchos otros que cumplen funciones de variada importancia.
Un CHIP es un Circuito Integrado (CI) o sea un circuito electrónico miniaturizado y contenido en
una pequeña cápsula de Plástico o Cerámica de la cual emergen pequeñas patas o pines para su conexión. La
palabra CHIP, no tiene traducción exacta, pero podemos entenderla como "pequeña cosa".
Para poder identificar los distintos chips que encontramos en una PC (tanto en el Motherboard como
en el resto de las placas) lo primero que debemos aprender es a reconocer los distintos encapsulados de los
chips en general.
Encapsulados:
* D.I.P.P (Dual Inline Pin Package): Se trata de un encapsulado de forma rectangular y chata que
pesenta Dos Líneas de Pines en sus laterales. Es el encapsulado típico y más conocido, llamado en la jerga
técnica "cucaracha". Las medidas de Ancho, largo y espesor son muy variadas. Una muesca o punto sobre el
chip nos indica siempre cual es la pata Nº 1 y las restantes se cuentan a partir de ella en sentido contrario a las
agujas del reloj. La siguiente figura nos muestra una vista superior:
10
1
20
VISTA SUPERIOR
(VISTA FRONTAL)
11
20
* S.I.P.P (Single Inline Pin Package): Es un encapsulado alargado que ofrece Una Sola Línea de
Pines en uno de sus bordes. Semejan la forma de un pequeño ciempiés. Un punto pintado en uno de sus
extremos nos indica el pin Nº 1.
(VISTA LATERAL)
(VISTA LATERAL)
* P.L.C (Pin Line Cuadrature): Puede tener tanto una forma cuadrada como rectangular, pero
siempre con pines en sus cuatro lados. También en este caso el pin uno se encuentra indicado por un pequeño
punto pintado o en bajo relieve o un borde con bisel.
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(VISTA SUPERIOR)
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* P.G.A (Pin Grid Array): Es un encapsulado de aparición reciente. Su forma siempre es cuadrada y
chata. Los pines emergen de la carainferior (no de los bordes como en los casos anteriores) y se encuentran
organizados en forma de Grilla (grid).
(VISTA SUPERIOR)
(VISTA INFERIOR)
( VISTA LATERAL )
Todos los encapsulados de chips poseen su zócalo correspondiente, que no es más que un conector
en el cual calzan sus pines con solo hacer presión. Esto permite soldar el zócalo a las placas y no el chip,
pudiendo de esa manera reemplazarlo fácilmente en caso de fallas y no tener que dessoldarlo.
Todo Chip, además, se reconoce por un Código pintado sobre él, que comienza con una sigla propia
del fabricante seguida de en código standard que refiere el tipo y modelo exacto. Tamb ién exhiben un número
de serie.
MICROPROCESADOR ( µ P)
Reconocimiento Físico:
Es un microchip especialmente diseñado para realizar operaciones aritméticas, lógicas y de
transferencia de datos a gran velocidad. Lo podemos comparar con una super-calculadora con capacidades de
procesamiento adicional.
Comenzaremos por hacer un reconocimiento físico del µP mediante los datos que lo caracterizan los
que encontraremos pintados en el chip. Ellos son:
* Logo (del Fabricante).
* Marca.
* Modelo
* Velocidad Máxima Garantizada en Mhz.
Así, por ejemplo, si buscamos en un Motherboard un procesador Intel 486DX4 de 100 Mhz el cual
sabemos que viene encapsulado en formato PGA no encontraremos con un chip semejante al de la siguientes
figura:
??
I
LOGO
INTE L
MARCA
MODELO
VELOCIDAD EN Mhz
DX
486
-
100
(VISTA SUPERIOR)
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Los primeros µP que se usaron en PC se presentaban en encapsulado DIPP (8086 y 8088 de XT).
Luego fueron adoptando encapsulado PLC (286 y 386) hasta aparecer en la actualidad con encapsulado PGA
(486 y posteriores).
Estructura Interna y Funcionamiento:
Ante todo recordemos que el µP por sí mismo no puede procesar nada que no le sea ordenado
mediante un programa el cual lee de la memoria principal (externa al µP). Este programa le da órdenes o
instrucciones para que realice una determinada tarea en un "lenguaje" propio del µP, denominado " Set de
Instrucciones".
El µP posee internamente tres partes:
* Una UNIDAD de CONTROL: Consiste en un circuito que interpreta las instrucciones de
programa y controla al resto de los componentes del µp ( ALU y Registros ).
* Una UNIDAD ARITMETICO LOGICA (A.L.U): Realiza las operaciones matemáticas que le
ordena la Unidad de Control. Semeja una calculadora con algunas funciones de lógica.
* Varios REGISTROS DE ALMACENAMIENTO: Son lugares de almacenamiento temporario de
la información. Ellos son:
?? Contador de Programa: Guarda la posición de Memoria donde se encuentra la siguiente Instrucción a
ejecutar.
?? Registros de Datos: Almacenan temporariamente.
?? Datos necesarios para realizar una operación aritmética o Lógica.
?? Acumulador: Almacena los resultados de las operaciones realizadas por la ALU.
UNIDAD DE
CONTROL
ACUM
REGISTRO DE
DATOS
ALU
REGISTRO DE
DATOS
Clock:
El µp ejecuta permanentemente una Instrucción tras otra según le dicten los programas de aplicación.
Es necesario para ejecutar esas instrucciones que el µP reciba una especie de " Pulso Cardíaco " que le
marque el ritmo de proceso. Este es proporcionado por un dispositivo externo denominado Clock. Una
instrucción puede tomar uno o más pulsos de Clock. La velocidad de Clock en las PC actuales va de 25 a 200
Mhz (veinticinco a doscientos millones de pulsos por segundo) y cuanto mayor sea esta, mayor
ser la velocidad de proceso de nuestra PC.
Buses:
Para comunicarse con el resto de los componentes de la PC (como por ejemplo la memoria) el µP
cuenta con tres BUSES, que no son más que un conjunto de pines que salen de él . Todas los pines que salen
del µP se encuentran incluidos en uno de estos tres buses. Ellos son:
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?? El BUS de DATOS (DATA BUS): Lleva información (datos bytes) desde y hacia el µP, por esto se dice
que es " BIDIRECCIONAL ".
Siempre tiene una cantidad de hilos igual a 8, 16, 32 o 64, pudiendo así transportar según su ancho un
byte, dos bytes, cuatro bytes u ocho bytes al mismo tiempo. De aquí deducimos que cuanto más ancho
(más hilos) tenga este bus, mayor ser la velocidad de la máquina.
?? El BUS de DIRECCIONES (ADDRESS BUS): Permite al µP seleccionar una de las tantas posiciones de
Memoria para lectura o escritura. La selección se efectúa mediante una combinación de pulsos de 0 volt y
5 volt presentes en dichas patas. Es un bus "UNIDIRECCIONAL" ya que las direcciones solo salen del µP
y son leídas por los periféricos. Cuanto más ancho sea este bus (más patas tenga) mayor ser la cantidad de
Memoria que el µP puede Direccionar (o encontrar).
?? El BUS de CONTROL (CONTROL BUS): Consiste en un conjunto de señales individuales con las que
el µP controla los Dispositivos externos y mediante las cuales se pone de acuerdo con ellos (Handshaking)
para la efectuar transferencia de información. De estas señales algunas son entrantes y otras salientes al
µP.
Bus de Control
??
I
INTE
L
DX2
-
80
48 6
Bus de Datos
Es importante recalcar que todo periférico o controlador de periférico debe estar conectado a estos
tres buses para poder realizar procesos de transferencia de información con el Microprocesador.
Memoria R.A.M (Memoria Principal):
Se trata de un conjunto de chips donde el µP puede LEER, ESCRIBIR datos a voluntad. Es
comparable a un cuaderno de notas o pizarrón con muchos renglones donde se puede elegir al azar cualquiera
de ellos para escribir, leer o borrar datos de ocho bits (bytes). Estar Memorias son totalmente VOLATILES,
es decir que necesitan tensión (5 volt) para mantener sus datos en existencia y es por eso que al apagar la
máquina pierden todo su contenido.
El acrónimo RAM (Ramdom Access Memory), Memoria de Acceso Aleatorio alude a la posibilidad
de elegir cualquier posición (o renglón) al azar en oposición a las Memorias R.O.M que deben ser accedidas
solamente desde una posición, para continuar con la siguiente, y así sucesivamente hasta
culminar con el proceso de lectura.
Estas memorias son del Tipo DINAMICA y es por eso que se las denomina gen‚ricamente DRAM
(dinamic ram). Para mantener sus datos deben ser refrescadas permanentemente por un pulso que por así
decirlo los "reafirma" o "reescribe". Es por eso que cuando se desea leer un Dato de una RAMáse debe
esperar que se cumpla el ciclo de refresco. Al tiempo que tarda una RAM en entregar un Dato solicitado de le
llama "Tiempo de Acceso" y en las ram actuales es cercano a los 60 nanosegundos (60 milmillonésimas
partes de segundo).
El conjunto de chips que conforma la RAM principal se encuentra conectado a los tres buses antes
descriptos (Direcciones, Datos y Control) para poder intercambiar datos con el µP. Cualquiera de los
renglones de memoria puede ser elegido por el µP al poner en el Bus de Direcciones su dirección específica
(Nº de renglón). A su vez por el Bus de Control el µP indica que chip de memoria est seleccionado para
trabajar mediante la activación de la señal CS (CHIP SELECT), y si el proceso es de escritura o lectura
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gracias a las señales de WRITE (escritura) y READ (lectura) respectivamente. Los datos fluyen en el
momento correcto por el Bus de Datos, ya sea de la Memoria al µP o viceversa.
Los chips de memoria poseen muchas posiciones de ocho bits, por lo que no es conveniente contarlas
en sistema binario ni decimal sino en Hexadecimal que favorece poner números grandes con pocos dígitos.
Cada posición así codificada es una DIRECCION de memoria.
Tomemos, a modo de ejemplo, un chip de memoria de Un Megabyte, que tiene aproximadamente
1.000.0000 de posiciones de 1 byte cada una:
(para una mejor comprensión las direcciones aparecen en decimal)
8 Bits
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
Posición Nº 0.000.000
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
Posición Nº 0.000.000
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
Posición Nº 0.000.000
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
Posición Nº 0.000.000
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
Posición Nº 1000.000
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
Ejemplo de Ejecución de un Programa Sencillo:
Supongamos un programa que le indica al µP realizar la suma de dos números, 12 y 13 por ejemplo,
que se encuentran almacenados en las posiciones de me moria RAM Nº 1 y 2 . Luego el µP debe colocar el
resultado en la posición Nº 3.
Bus de Control
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
1 2
1 3
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
Bus de Direcciones
µP
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
Bus de Datos
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