Fundamentos Esenciales de Hardware y Arquitectura de la CPU
Identificación de Puertos y Conectores Externos
A continuación, se listan los principales conectores externos de un sistema informático:
- Conector PS/2 (Ratón)
- Conector PS/2 (Teclado)
- Conector USB
- Conector Paralelo
- Conector DB-9 (Serial)
- Conector VGA
- Conector RJ-45 (Red)
- Conector Jack (Entrada de audio estéreo)
- Conector Jack (Salida de audio estéreo)
- Conector Jack (Entrada de micrófono)
Componentes Principales de la Placa Base (Motherboard)
Listado de elementos clave presentes en la placa base:
- Ranura AGP
- Northbridge
- Zócalo (CPU Socket)
- Ranuras de memoria RAM
- Southbridge
- BIOS
- Ranuras PCI
- Conectores SATA
- Conexiones del panel frontal
- Conexiones de audio
- Heat Pipe (Tubo de calor)
- Conector ATX de 4 pines
- Conector ATX POWER (Principal)
- Conector FLOPPY
- Batería (CMOS)
- Conector IDE
- SW1 (Interruptor/Jumper)
- Ranura PCI Express
Funciones de los Componentes Internos de la CPU
Definición de los registros y unidades de control esenciales para la ejecución de instrucciones:
Contador de Programa (Program Counter)
Almacena la dirección de memoria de la siguiente instrucción que debe ejecutar la CPU. Cuando el microprocesador ejecuta un programa, se almacena en él la dirección de memoria de la primera instrucción.Registro de Instrucción (Instruction Register)
Almacena la instrucción que está ejecutando el microprocesador. Las instrucciones pueden ser: la realización de una operación aritmeticológica, la carga y lectura de datos, o la gestión de interrupciones.Decodificador
Extrae el código de operación que se quiere ejecutar de la instrucción.Secuenciador
Recibe el código de operación y genera la secuencia de microórdenes necesarias para ejecutar la instrucción almacenada en el registro de instrucción.Reloj
Es el encargado de marcar las pautas y la sincronización de todas las operaciones internas del sistema.Conceptos Fundamentales de la Memoria Caché
La memoria caché está compuesta por memorias de acceso rápido hechas con memorias SRAM. La CPU utiliza estas memorias para disponer de los datos de forma más eficiente. La memoria caché almacena los próximos datos que va a requerir la CPU, de forma que pueda tomarlos de esta en lugar de usar la memoria del sistema, que es mucho más lenta. Las cachés aceleran el sistema prediciendo los datos que va a requerir la CPU.
Controladora de Caché y Predicción de Datos
De la predicción de datos se ocupa la Controladora de Caché, que sigue las siguientes pautas:
- Secuencialidad (acceso a datos contiguos).
- Datos de frecuente acceso (localidad temporal).
Con estos criterios, la controladora de caché predice los datos que va a requerir la CPU y los carga en la caché. Si el dato está en la caché, se produce un acierto de caché; en caso contrario, se produce un fallo de caché.
Niveles de Caché
- Nivel 1 (L1): Conocido como caché interno o primario.
- Nivel 2 (L2): Suele venir incorporado en el procesador.
- Nivel 3 (L3): Se encuentra en algunas placas base, procesadores y tarjetas de interfaz.
- Nivel 4 (L4): Se encuentra en periféricos (menos común).
Otros Tipos de Caché
- Caché de memoria RAM: Suele actuar como un búfer de caché.
- Caché de disco duro: Utilizada, por ejemplo, por el navegador web.