Arquitectura Interna del PC: BIOS, CPU, RAM i Busos

Components Bàsics del Maquinari d'un PC

BIOS i Configuració Inicial

BIOS (Basic Input/Output System)

És el sistema bàsic d'entrada i sortida que està gravat a un xip de la placa base (PB). S'encarrega de:

• Comprovar el maquinari instal·lat al sistema.
• Executar un test inicial d'arrencada.
• Inicialitzar circuits i manipular perifèrics.
• Carregar el sistema d'arrencada que permet iniciar el Sistema Operatiu (OS).

ROM BIOS i RAM CMOS

ROM BIOS: És el xip que es troba a la placa base i conté el programa d'arrencada.

RAM CMOS: És la part configurable de la BIOS. Conté informació com els dispositius connectats, la temperatura del microprocessador (MP) i la freqüència del bus. Està guardada en un xip que està alimentat per una pila de botó.

El Microprocessador (MP): El Cervell del PC

El MP és el cervell del PC. És un xip, un component electrònic molt complex format per milions de transistors.

Components del Microprocessador

• MP (Nucli): És on s'executen les instruccions. Està format per la Unitat de Control (UC), encarregada de la decodificació i execució, i la Unitat Aritmètico-Lògica (UAL).
• Encapsulat: Envolta el MP i el protegeix de l'oxidació, a més de dissipar la calor generada pel mateix.
• Memòria Catxe: Memòria ultraràpida amb poca capacitat. Emmagatzema les parts de la RAM que s'utilitzen més sovint.

Memòria Catxe: Rendiment i Velocitat

La Memòria Catxe és la resposta al rendiment de la memòria RAM. Quan un programa està en funcionament i la CPU necessita llegir dades des de la RAM, segueix aquestes passes:

1. La CPU verifica si les dades estan a la catxe.
2. Si no hi són, llegeix les dades des de la RAM, però també en guarda una còpia a la catxe.

Tipus de Memòria Catxe

• L1: Ultraràpida i petita (forma part del MP).
• L2: Més lenta i més gran (també al MP).
• L3: Externa al nucli i més lenta que L2 i L1. És mil vegades més petita que la RAM.

Ventilació i Gestió Tèrmica

La ventilació serveix per augmentar la conductivitat de calor entre diferents dispositius, des del processador cap al dissipador, que és el que expulsa la calor. Els ventiladors fan soroll i cal netejar-los sovint.

Memòria RAM: Principal i Volàtil

La Memòria RAM és la principal i alberga dades i programes. És de gran capacitat (solen tenir 2 GB o 4 GB). Necessita alimentació elèctrica per guardar la informació; si s'apaga, es perd.

Memòria Virtual (Paginació)

La memòria virtual és una tècnica que permet executar processos que no caben totalment a la memòria RAM. Això requereix la creació de programes que siguin més grans que la memòria física.

Funcionament: Quan el sistema té poca memòria, es crea un fitxer swap al disc que serveix com a ampliació auxiliar de memòria.

Classificació dels Mòduls de Memòria

1. SIMM: Van ser els primers tipus de memòria inserible en sòcols. Els contactes d'ambdues cares estan interconnectats.
2. DIMM: Més recent i amb més capacitat. Els seus contactes estan separats en ambdós costats. Dins d'aquesta classificació hi ha la DDR (Doble Velocitat de Dades).

Paràmetres de Selecció de la RAM

Els paràmetres clau per seleccionar la RAM són:

• Forma: Nombre de sòcols.
• Capacitat: En GB.
• Voltatge de treball: Com més recent, menys consumeix.
• Freqüència: Com més recent, més ràpida.
• Transferència: Com més recent, més transferència.
• Latència: Retards produïts per l'accés als diferents components de la RAM.

Tipus de Latència de la RAM

• Active: Temps necessari perquè quedi activat el tauler.
• CAS (Column Access Strobe): Temps que triga la memòria a col·locar-se en una columna.
• RAS to CAS: Temps que hi ha entre l'activació de la fila i la columna.
• RAS (Row Access Strobe): Temps que triga la memòria a col·locar-se en fila.
• Tras Delay: Retard generat fins que el pròxim accés sigui activat.

Busos del Sistema: Comunicació de Dades

Els Busos són un conjunt de connexions físiques que es poden compartir amb molts components de maquinari perquè es comuniquin entre si.

Objectiu dels Busos

Reduir el nombre de rutes necessàries per a la comunicació entre els diferents components.

Característiques dels Busos

1. Ample del Bus: Quantitat d'informació (bits) que es transmet de forma simultània.
2. Freqüència: Nombre de paquets de dades que poden ser enviats o rebuts per segon (1 cicle), mesurat en Hertz.
3. Ample de Banda: Ample x Freqüència.

Subconjunts de Busos

1. Bus d'Adreces: Transporta les adreces de memòria a les quals el processador desitja accedir per llegir o escriure dades. És unidireccional.
2. Bus de Dades: Transfereix tant les instruccions que provenen del processador com les que es dirigeixen cap a ell. És bidireccional (BIDI).
3. Bus de Control: Transporta ordres que venen de la Unitat de Control (UC) cap als diferents components de maquinari. És bidireccional (BIDI).

Connectors i Ports Externs

Els connectors es troben a la part posterior de la caixa. Tenen diferent aspecte segons la tipologia i cadascun permet connectar un cert tipus de dispositiu.

Tipologies de Connectors Comuns

1. PS/2: Per a teclat i ratolí.
2. Port USB-B: Per a dispositius multimèdia.
3. Connector VGA: S'empra per connectar la interfície gràfica.
4. USB (Universal Serial Bus): Estàndard de connexió.
5. Port LAN: S'utilitza per interconnectar ordinadors i generar xarxes de dades d'àrea local.
6. HDMI (High-Definition Multimedia Interface): Tipus de connexió multimèdia d'alta definició capaç de transmetre senyal de vídeo (estàndard, millorat o alta definició) com també àudio.
7. DVI-D: S'empra per a noves targetes gràfiques que només transmeten senyal de vídeo.
8. Port FireWire: És un port de gran velocitat. La seva taxa de transferència de dades és molt estable i permet la captura directa d'imatges digitals.

L'obsolescència del Port VGA

Aquest port es va començar a eliminar cap al 2015. Ha estat la connexió de monitors per a PC des del seu naixement, amb una resolució de 640x480 píxels. En els últims anys, les pantalles s'han adaptat a noves tecnologies com HDMI, que consumeixen menys energia i permeten una major resolució.