Arquitectura x86

  1. Arquitectura general de un PC x86
  2. Placa Base
    1. Placa ATX [Ejemplo de una placa antigua para Pentium]
  3. Chipset
  4. Memoria
    1. Memoria RAM
      1. Según fisiología:
      2. Según tecnología:
    2. Memoria Caché
  5. Procesador
    1. AMD
    2. Intel
    3. Cyrix
    4. Winchip
    5. Efecto de la temperatura en el rendimiento del procesador
  6. BIOS
  7. IRQ
  8. Dispositivos E/S
  9. Bus de extensión / Puertos
    1. PS2:
    2. USB:
    3. PARALELO:
    4. SERIE:
    5. FIREWIRE:
    6. PCMCIA:
  10. Otros buses
    1. ISA:
    2. PCI:
    3. AGP:
    4. PCI-EXPRESS:
  11. Sistema operativo

 

Arquitectura general de un PC x86

 

Placa Base

 

Placa ATX [Ejemplo de una placa antigua para Pentium]

  • A – Conector de entrada telefonica
  • B – Conector Wave Table
  • C – Conector de CD-Audio
  • D – 256kB Pipe Line Burst nivel 2
  • E – Puerto audio y joystick
  • F – Conector VGA
  • G – Raton y teclado PS/2
  • H – Puerto serie
  • I – Zocalo para Pentium
  • J- Zocalo VRM (Módulo Regulador Voltaje)
  • K – 82437FX Controlador de sistema (TSC)
  • L – Conector de alimentacion primario
  • M – 82438FX Data Path (TDP)
  • N – Bancos de memoria SIMM / DIMM
  • O – Regulador de voltaje CPU 3.3v
  • P – Interface PCI – IDE
  • Q – Regulador de voltaje
  • R – Conector Floppy
  • S – Conector E/S
  • T- Conector de video
  • U – Controlador gráfico S3 Trio PCI
  • V – Banco de memoria de vídeo
  • W – Jumper de configuración
  • X – Controlador National PC87306 I/O
  • Y – Controlador ventilador auxiliar
  • Z – Pila para preservar los cambios en BIOS
  • AA – Acelerador 82371FB PCI ISA/IDE (PIIX)
  • BB – 4 slots PCI
  • CC – 3 slots ISA
  • DD – Crystal CS4232 audio, OPL3 synthesizer



Chipset

 

  • El “chipset” es el conjunto de chips que se encargan de controlar ciertas funciones del PC, como la forma en que interacciona el procesador con la memoria o la caché, o el control de los puertos y slots ISA, PCI, AGP, PCI-EXPRESS…

 

 

  • Antiguamente, en los viejos Pentium, K5, i486, i386 y anteriores estas funciones eran relativamente sencillas de realizar y el chipset apenas influía en el rendimiento del ordenador, por lo que el chipset carecía de importancia a la hora de comprar una placa base, si es que alguien se molestaba siquiera en informarse sobre su mera existencia.



Pero los nuevos y muy complejos procesadores, junto con un muy amplio abanico de tecnologías en materia de memorias, caché y periféricos que aparecen y desaparecen casi de mes en mes, han hecho que la importancia del chipset crezca enormemente y sea quien en muchos casos dé el nombre a una placa base. 

Memoria

Memoria RAM

Según fisiología:

 

  • SIMM (Single Inline Memory Module): 30 contactos (8 bits)., 72 contactos (32 bits). 5V.



  • SDR SDRAM (Single Data Rate): 168 contactos (64 bits) 66/100/133MHz. 3,3V ó 5V.



  • DDR SDRAM (Doble Data Rate): 184 contactos (64 bits) 100-266MHz. 2,5V.



  • DDR2 SDRAM (Doble Data Rate 2): 240 contactos (64 bits) 200-600MHz. 1,8V.



  • DDR3 SDRAM (Doble Data Rate 3): 240 contactos (64 bits) 533-1066MHz. 1,5V.

Según tecnología:

 

  • SIPP-SIMM: Tiempo acceso: 70ns.
  • EDO: Tiempo de acceso: 40-30ns.
  • SDR: Tiempo acceso: 10-25ns.
  • DDR: Tiempo de acceso: 3.7-10ns.
  • DDR2: Tiempo de acceso: 3.75-10ns.
  • DDR3: Tiempo de acceso: 3.75-10ns.

 

Memoria Caché

 

  • Debido a las altas frecuencias alcanzadas por los procesadores, la Memoria RAM del PC no es lo suficientemente rápida para almacenar y transmitir los datos que el procesador necesita, por lo que tendría que esperar a que la memoria estuviera disponible y el trabajo se atrasaría. Para evitarlo, se usa una memoria muy rápida, estratégicamente situada entre el procesador y la Memoria RAM: la memoria Caché.



  • Pero de la memoria caché no sólo podemos destacar que es rápida, en si tiene una finalidad. Cuando un PC trabaja, el procesador opera en ocasiones con un número reducido de datos, pero que tiene que traer y llevar a la memoria en cada operación. Si ponemos 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, se ahorrará mucho tiempo del tránsito y acceso a la lenta memoria RAM evitando en lo posible el cuello de botella de las frecuencias.



Podemos diferenciar dos tipos de caché:

  • De primer nivel (L1): SDRAM (1 KB – 128 KB)
  • De segundo nivel (L2): SDRAM (256 KB – 4096 KB)
  • De tercer nivel (L3): SDRAM (128 KB – 6144 KB)



Procesador

AMD

 

  • 8086, Am286, Am386, Am486, Am5x86, K5, K6, K7, K8, K10



Intel

 

  • i8080, i386, i486, Pentium, Pentium MMX, Pentium Pro, Pentium II, Celeron, Xeon, Pentium III, Pentium 4, Core Duo, Core 2 Quad, Core i7, Core i9

 

Cyrix

Winchip

Efecto de la temperatura en el rendimiento del procesador

 

  • El procesador de por si tiende a calentarse debido a la gran cantidad de datos que tiene que procesar, por lo que la frecuencia de trabajo cae en picado hasta los 100 grados centígrados.
  • Para evitar esta caída de frecuencia, se instalan disipadores de calor justo encima del núcleo para aumentar la superficie de contacto con el aire aderidos con una pasta térmica de silicona plástica o a base de plata, personalmente prefiero la pasta de plata, después se puede instalar uno o dos ventiladores encima del disipador para expular más rapidamente el calor.

 

  • Para más información, tengo un artículo donde explico como limpiar un procesador tipo K7 y finalmente como colocar la pasta térmica encima del núcleo para una mejor disipación del calor.



BIOS

 

  • BIOS: “Basic Input-Output System”, que viene a decir sistema básico de entrada-salida. Es el programa incorporado en un chip de la placa base que se encarga de realizar las funciones básicas de manejo y configuración del ordenador.
  • Cuando encendemos nuestro PC, el Sistema Operativo(SO) se encuentra o bien en el Disco Duro(HDD) o bien en un Disquete(FDD); sin embargo, si se supone que es el Sistema Operativo el que debe dar soporte para estos dispositivos, ¿cómo carajo podría hacerlo si aún no está cargado este en la memoria?
  • Y lo que es más: ¿cómo sabe el ordenador que tiene un Disco Duro (o varios)? ¿Y la Disquetera? ¿Cómo y donde guarda esos datos, junto con el tipo de memoria y caché o algo tan importante como la fecha y la hora? Pues para todo esto y más está la BIOS.



IRQ

IRQ: Interrupt Request (Pedido de Interrupción) 

  • En los PCs, un IRQ es una señal de un dispositivo de hardware como puede ser desde un simple teclado hasta una complicada máquina de montaje indicando que el dispositivo necesita que la CPU haga algo. La señal del pedido de interrupción va a través de las líneas IRQ a un controlador que asigna prioridades a los pedidos IRQ y se los entrega a la CPU. Ya que el controlador de IRQ espera señales de solo un dispositivo por línea IRQ, si tienen más que un dispositivo por línea terminan con un conflicto de IRQ que puede congelar con todas sus circunstancias el PC. Asi qué asignar IRQs a dispositivos nuevos al instalarlos es muy importante, y puede llegar a ser muy frustrante y cruel cuando no se hace bien, menos mal que gracias a la BIOS no nos tenemos que preocupar demasiado por esto.
  • Es un recurso que emplean los componentes para comunicarle al sistema operativo que están trabajando y desobedecer la acción que se les propone. es lo que hace, por ejemplo, una placa de video que, está realizando una tarea cuando recibe una orden incompatible en su momento.




Dispositivos E/S

Son los dispositivos de Entrada y Salida, tales como: 

  • Teclado
  • Ratón
  • Monitor
  • Disquetera
  • Disco duro
  • Unidad CDROM, CD-RW, DVD
  • Tarjeta gráfica
  • Tarjeta sonido
  • Tarjeta de red
  • Tarjeta de TV
  • Modem
  • Impresora
  • Escaner
  • Etcétera…



Bus de extensión / Puertos

PS2:

USB:

PARALELO:

SERIE:

 

FIREWIRE:

PCMCIA:

Otros buses

ISA:

PCI:

AGP:

PCI-EXPRESS:

Sistema operativo


SimcaX86

Un día me planteé este curioso sistema, que para muchas personas puede ser una buena solución para aprovechar al máximo el entorno de su vehículo, añadiendo un PC y así consiguiendo sacar el potencial de estos, ya sea para escuchar la radio o esos molestos “Gigas” de mp3 que tenemos por ahi imposibles de sacarlos todos a un CD, podemos ir a hacer WarDriving y… porqué no… dejar que los acompañantes disfruten de una buena película almacenada también dentro de nuestro sufrido disco duro…

  1. SIMCAx86
    1. Material Necesario
    2. Posible desarrollo
    3. Conclusiones

Material Necesario

1.- Placa Base a poder ser de reducido tamaño y con todo integrado(grafica, sonido, red) para que ocupe lo menos posible, también se puede hacer una Docking Station para un portátil.

2.- Procesador que no se caliente mucho(que en uso normal no superaria los 35 grados centígrados) ya que en verano el interior de un coche se puede convertir en un auténtico infierno terrenal.

3.- Pantalla Color TFT de 7 a 9 pulgadas.

4.- Fuente de alimentación de 12v, para evitar transformadores de 220v.

5.- Alargaderas USB / RED / MONITOR hasta el salpicadero o un lugar de facil acceso..

7.- Un coche ;)…

Posible desarrollo

En mi caso el nombre que le he dado al proyecto es “SIMCAx86”, “SIMCA” por el mítico coche “SIMCA1000”, y “x86” por el tipo de arquitectura de los PC.
Los desarrollos de proyectos solo los escribo desde la experiencia, por lo tanto me limito a exponer un diagrama.

simca x86

Como veis no es demasiado complicado, solo con poner la pantalla en un lugar cómodo y la CPU en una zona poco calurosa ya está hecho.



Conclusiones

Espero haber podido ayudar al alguien, pero este texto lo pongo aquí mas que nada para tener las ideas claras si algún día me animo a hacerlo.


[Actualización] Proyecto rourabone

  • Tras 2 meses sin actividad, esto sigue, lo que pasa es que, como he empezado el colegio, pues no tengo tiempo para estas cosas, pero hoy he echo algo, mi hermano me regaló hace unas semanas 4 memorias EDO, que en total suman 64Mb, así que la memoria aumenta a 64Mb RAM.
  • También le he añadido una pantalla de digitos que tenía por ahí, era de un ordenador de esos viejos que mostraban los MHz en una pantalla digital de 2 o 3 digitos, también le he añadido al lado de la pantalla un botón de RESET, que se me había olvidado.
  • En cuanto al problema de lo de la IP y el Router, ya está, me he informado y necesito tener una IP fija para este tipo de cosas, que me saldría por unos 6 o 7 euros más, asi que de momento, nada de servidor, montaré el equipo, le instalaré el software y lo dejaré listo para cuando tenga la posibilidad de poner IP fija, quizas hacia Enero del 2005.

Añadiendo un ventilador al chipset de la placa base

Tras colocar un nuevo disipador al procesador y un ventilador con 3 leds, he pensado que quizá sería buena idea colocarle un ventilador de un viejo pentium al chipset de la placa base. El chipset cumple una función, y los diseñadores de esta placa base no son tontos y le han colocado un disipador para que refrigere correctamente.

No obstante, ¿qué mejor para mejorar la refrigeración que colocarle un ventilador?

Siento la calidad de la foto. La cámara es de enfoque fijo y de "tan cerca" no enfoca...

Siento la calidad de la foto. La cámara es de enfoque fijo y de “tan cerca” no enfoca…

Pues así ha quedado el “apaño”, 4 tornillos para madera y encaja perfectamente por los orificios del disipador.


[Actualización] Proyecto rourabone

  • Aunque de una manera un poco fea, he encontrado solución al tema de la falta de sitio con las tarjetas de expansión, ya que no lo voy a presentar a ningún concurso, he echo un hueco para que puedan sobresalir, con más cartón he rellenado lo sobrante, se que no queda muy bonito, pero no me voy a presentar a ningún concurso, y estoy intentando hacerme este trasto con las piezas que ya tengo en casa.
  • En cuanto al problema del Router, nada :(…
  • Me ha comentado un amigo que porqué no uso el portatil que tengo, es un viejo IBM N33 SX PS/2, pero claro, las características de este portatil no son como para hacer un servidor, sino para tenerlo como pieza de museo, las características son las siguientes:
IBM N33 SX PS/2
Procesador: i386 12MHz
Memoria RAM: 8Mb
Disco duro: 40Mb
Disquetera externa
Pantalla LCD Blanco y Negro
Consumo: 18W
Año: 1991

[Actualización] Proyecto rourabone

  • Hay un problema… bueno, dos, la caja es de 7cm de alto, y las tarjetas de expansión son de 8cm más la placa sale una altura total de 9cm, no encuentro solución.
  • El segundo problema, tengo IP Dinámica, y no se cual es el problema con mi Router que no acepta conexiones entrantes por ningún puerto, solo salientes, tampoco encuentro solución, seguiré probando.

[actualización] Proyecto rourabone

  • Ese día avancé mucho, ya que terminé el pc, lo bauticé como rourabone, roura por mi apellido, y bone por barebone (No me comí mucho la cabeza para el nombre).
  • Ahora me tocaba decidir el software, está claro que no le voy a meter nada de pago, rourabone no se merece tal castigo ;), la distribución no la tenía clara, ya que mis conocimientos en Linux todavía están un poco bajos, pero me atraía la distribución Debian, por lo poco que pesa en el disco duro, y por el apt-get, toda una ventaja frente a otras distribuciones.
  • Estuve pensando en el particionamiento del disco duro, al final me parece que quedará así:
Particionamiento

Proyecto rourabone

Hace tiempo que quería hacerme un servidor web propio, la idea es montarlo sobre un un viejo i586Pentium133 ( 75MHz x 3 = 225MHz ) con 32MB RAM, que me parece que, para un servidor web, es más que suficiente, pero había un problema, la cpu es grande, y no tengo demasiado sitio para alojarla, además, me gustaría que hiciese poco ruido, pensé en mi Router, ya que tiene servidor web propio, nada más sería cambiarle los puertos de entrada y punto, pero claro, cuánta memoria tiene?? seguramente muy poco, rondará los 2Mb, y la mayoría esta ocupada por la web de configuración, así que esa opción la autodescarté en el acto.

 

Mirando por internet formas de hacer servidores que ocupasen poco, me encontré un artículo de Daniel Clemente ( www.danielclemente.com ), que se compró un portatil para servidor web, mi opinión es que para mi, teniendo un pc muerto de risa en la habitación, eso no sería la solución adecuada, luego me enteré de unos mini-pc que se llaman barebones, la idea no era comprarme uno, ya que prefiero un portatil, la idea era transformar mi iPentium en una especie de barebone casero, y empecé a desarrollar.

 

Desmonté el iPentium, y expandí todas las piezas por el suelo de mi habitación, aparté por un lado las piezas imprescindibles de un servidor, y por otro lado, de las que podía prescindir, al final me quede con la placa base, un disco duro de 850Mb ( Más que suficiente ), tarjeta gráfica y tarjeta de red.

 

Con la conexión a internet de Ya.com me vino un Router, y este Router en su respectiva caja, una caja de dimensiones reducidas ( 23cm x 29cm x 7cm ), se me ocurrió meter el iPentium en esa caja, ya que el cartón usado es un cartón muy resistente y duro, no es el típico de las cajas de leche ni de los Chocapic.

 

Ese día no avancé mucho, ya que solo puse la idea en el aire y los componentes en el suelo, nada más metí la placa base dentro de la caja, hacer las conexiones del disco duro, el USB ( Me quedé sorprendido en descubrir que esa placa tan vieja tuviese dos puertos USB ), COM y PARALELO.


¿Se bloquea tu Router?, ¡enfríalo!

Recibí un cutre-router de mi ISP que cada día que hacía calor no hacía más que colgarse y reiniciarse a cada momento. Realicé un par de comprobaciones para asegurarme que no era por otro motivo que por el calor y procedí a añadirle disipadores a todos los chips de la placa.

Un disipador viejo de pentium y grapas. Tecnología punta.

Un disipador viejo de pentium y grapas. Tecnología punta.

¡Listo! Adiós cuelgues =D