Arquitectura de Computadoras I

Hardware

Definición de Arquitectura de Computadoras

¿Qué es un BUS de Datos?Puente Norte y Sur

Memoria CachéFSB y DMI

Repaso de los nuevos procesadores Intel Core

Arquitectura de computadoras

La arquitectura  de  computadoras es  el  diseño  conceptual  y  la estructura operacional fundamental de un sistema de computadora. Es decir, es un modelo y una descripción funcional de los requerimientos y  las  implementaciones  de  diseño  para  varias  partes  de  una computadora,  con  especial  interés  en  la  forma  en  que  la unidad central de proceso (UCP)  trabaja  internamente  y  accede  a  las direcciones de memoria.

Arquitectura de la PC Según Von Neumann

5 Grupos Primarios de una PC:- CPU- Input (Entrada)- Output (Salida)- Almacenamiento para trabajo- Almacenamiento Permanente

MicroprocesadorTeclado, Mouse, Cámara DigitalMonitor, ImpresoraMemoria RAMDisco Duro

La PC es un procesador de datos digitales

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Las PC’s interpretan TODA la información como bits (ceros y unos). Esto incluye el texto que digitamos, las imágenes, lo que mandamos a imprimir, el Software, las instrucciones que reciben el CPU, y la información que intercambian los 

componentes internos, que se mueve a través de los distintos BUSES

BUS de DatosEs un sistema digital que transfiere datos entre los componentes de una computadora.

INTERFAZ: es el puerto (circuito físico) a través del que se envían o reciben señales desde un sistema o subsistemas hacia otros.

Hay varios Buses en una Tarjeta madre. Todos están conectados!

Ancho de Bus: Corresponde al tamaño del paquete de datos que se está transfiriendo en cada ciclo de trabajo. Por ejemplo, 8, 16, 64, 128, 256 bits

Ancho de Banda (Bus): la capacidad de transferencia de los datos en un determinado tiempo (en un segundo)

INTERFAZ

BUS

El BUS mas importante es el FSB (Front Side Bus), o Bus Frontal Lateral. Comunica al CPU con la RAM, a través del Puente Norte. Mayor tráfico de datos.

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Ancho de Bus: 8 bits

Velocidad:1333 MHz

Ancho de Banda:1.3 GB/s

Velocidad 1333 MHz

8 bits

Puente Norte y Puente SurEl puente Norte y el puente Sur, realizan el trabajo de administrar el tráfico de datos en la tarjeta madre

Bus Buses de Puente Norte Buses Entrada/Salida (Puente Sur)

Nombre FSB, RAM, AGP, PCI Express X16 PCI, PCI Express, USB, ATA, SATA, FireWire

Conecta: CPU, RAM, Video Todos los otros dispositivos

Frecuencias: 66 - 1066 MHz Entre 10-33 MHz.

Transfer max: > 3 GB/seg. Entre 20-500 MB/seg por bus

CPU

Distintos BUSES en la PCCPU Intel Core 2 Duo E7500Bus Frontal es de 1066MHz64 bits (Ancho de Bus)RAM es DDR3 a 800 MHz

2.1GB/s

3GB/sLos Anchos de Banda señalados son

una velocidad de transferencia TEORICA! Hay otros factores que

alteran esta velocidad

6.4GB/s

8.5GB/s

Memoria Cache

El CPU trabaja con 2 tipos de elementos: las instrucciones y los datos. El CPU busca estos elementos en la RAM. Para reducir el tráfico de datos, 

se crea la memoria Caché

El gráfico anterior nos muestra que hay un Conflicto de Velocidad entre el CPU y la memoria RAM. La velocidad del reloj del CPU no la puede 

alcanzar la RAM.

Memoria CacheLa memoria Caché es el remedio para los cuellos de botella ocasionados 

por el GRAN tráfico de datos entre el CPU y la memoria RAM

Con memoria Caché

Sin memoria Caché

Para acelerar los accesos del CPU y aumentar el rendimiento del sistema se usa la memoria cache.

Memoria Cache

•La Caché es muy pequeña.•Está incluida en el interior del microprocesador. •Esta se organiza en niveles. •Cuanto más cercana este al procesador es más rápida.•Al momento, existen cache  de nivel 1, nivel 2 y nivel 3. 

FSB y puente Norte Con DMI

Por sus siglas, “Direct Media Interface”, originalmente su funcion es interconectar el Puente Norte de una PC con el Puente Sur.

Actualmente, la nueva arquitectura de las tarjetas madres con los procesadores nuevos Intel Core (i3,i5,i7), elimina el Puente Norte, ya que ahora es parte del CPU, e interconecta el CPU directo al Puente Sur.

DMI

En la nueva arquitectura, el CPU se comunica con la Memoria a través de un canal exclusivo, con el PCI-E a través de otro canal exclusivo, y utiliza el DMI para el resto de componentes

Anteriormente, los CPU C2D utilizaban el FSB primero, para luego pasar al MCH, que comunicaba con la RAM, el PCI-E, o el DMI

DIFERENCIA PRINCIPALFSB Y DMI

La nueva familia de procesadores incluye los:

Core i3 – gama bajaCore i5 – gama media en desempeñoCore i7 – desempeño de gama alta

Rating de procesadores Intel: de 3 a 5 estrellasEn comparacion:los Celeron  1 estrellaLos Pentium 2 estrellas

NUEVOS PROCESADORES INTEL CORE

Core i3Diseñados para alto rendimiento en la ejecución de videos de alta definición y tareas con gráficos 3D

Arquitectura diseñada para trabajar directo con DMITodos son doble núcleoTecnología Hyper-Threading habilitadaTiene TurboBoost deshabilitadoTienen GPU integrado (Unidad de Procesamiento Gráfico)

NUEVOS PROCESADORES INTEL CORE

Core i5Alto rendimiento en videos y tareas 3D.

Arquitectura diseñada para trabajar directo con DMILa mayoría son de 4 núcleos para las PC escritorioTecnología Hyper-Threading deshabilitadaTiene TurboBoost habilitadoTienen GPU integrado (Unidad de Procesamiento Gráfico)

NUEVOS PROCESADORES INTEL CORE

Core i7Familia de CPU’s Intel con mejor rendimiento

Arquitectura diseñada para trabajar directo con DMI (anterior generación utilizaba QPI)

La mayoría son de 4 núcleos para las PC escritorioTecnología Hyper-Threading habilitadaTiene TurboBoost habilitadoTienen GPU integrado (Unidad de Procesamiento Gráfico)

NUEVOS PROCESADORES INTEL CORE

TURBO BOOST

Permite aumentar Dramáticamente la velocidad del Reloj del CPU, de acuerdo a la demanda.

Los incrementos se realizan en pasos de 133MHz

http://www.youtube.com/watch?v=J8DqJ5kcbn4 

http://www.youtube.com/watch?v=N3H39LZBCVs&feature=channel 

TECNOLOGIA HYPER THREADING

Ejecuta múltiples Hilos (threads) de manera simultánea o paralela, para Programas Preparados,

todo dentro de un único CPU

Aumenta el rendimiento en un 30%

http://www.youtube.com/watch?v=kkrqyEpINSQ 

TECNOLOGIA DE VIRTUALIZACION VT-x

• Permite tener múltiples Sistemas Operativos corriendo de manera 

simultánea con un CPU.

TECNOLOGIA DE VIRTUALIZACION VT-d

Permite tener diferentes Programas corriendo con un solo CPU, pero con salidas de video distintas.

EJEMPLO: Equipo de Recepcion. se puede aplicar la presentación de Productos MICROSA en una pantalla, mientras que en la otra pantalla del escritorio se está trabajando con SigPyME y contactos telefónicos con Outlook

http://www.youtube.com/watch?v=EiqMR5Wx_r4 

QPI (QuickPath Interconnect)Sustituye al FSB (Bus Frontal), en la arquitectura

de los procesadores Core i7

En la segunda generacion de procesadores Core i7 (la actual), el QPI no se implementa y solamente se trabaja 

con el DMI

Nuevas Generaciones de Intel Core

Un Caché Nivel 3 mas grandeMejor rendimiento multimediaMejor edición de videosTecnología WiDi (Wireless Display)Utilizan la arquitectura de Chips Sandy BridgeLos de la primera generacion eran chips “Nehalem”