Trabajo Práctico Nº4 : Microprocesadores

La historia de la electronica digital arranca a principios del siglo XIX cuando George Boole, un matematico ingles, desarollo un sistema logico basado en variables binarias (es decir, que pueden tomar solo dos valores: 0 y 1). Posteriormente hubo varios intentos de fabricar dispositivos capaces de efectuar las operaciones desarrolladas por Boole con el fin de realizar mecanicamente operaciones matematicas. Las operaciones basicas del algebra de Boole son las siguientes:

AND
F = A . B

OR
F = A + B

XOR
F = A + B

NOT
F = ~A

Con el desarrollo de la electricidad fue posible construir circuitos electricos que mediante interruptores cumplieron las funciones del algebra de Boole.
El circuito electrico que permite cumplir con la tabla de verdad de la operacion "AND" es el siguiente:



Del mismo modo el siguiente circuito cumple con la tabla de verdad de la funcion "OR":



El circuito del XOR se logra explicando la operacion "AND" y "OR".

Circuito NOT





Por lo tanto dado que los circuitos logicos se pueden construir fisicamente mediante interruptores, los primeros circuitos digitales utilizaron interruptores mecanicos movidos a mano.Mas tarde, con el desarrollo tecnològico se utilizaron Relès que son dispositivos magneticos capaces de mover un grupo de contactos.



Despues se utilizaron valvulas de vacìo que son dispositivos calefaccionados al vacio capaces de controlar la circulacion de la corriente electrica mediante un campo electrico (esta tecnologia usaba la primera computadora de uso cientifico instalada en Argentina en la UBA, en la facultad de ciencias exactas llamada por los cientificos: Clementina).



Con el desarrollo de los transistores fue posible construir estos interruptores muy pequeños mediante silicio. Los transistores permitieron ser construidos en una misma base o sustrato dando lugar a la aparicion de los circuitos integrados.

Simbologia.
Compuerta AND


Compuerta OR


Compuerta XOR

Compuerta NOT


En ese momento cada circuitos que se desarrollaba podia ser utilizado para el fin que habia sido diseñado. Las ventajas caracteristicas de los circuitos integrados, como bajo consumo, facilidad de reemplazo, etc, hicieron que muchas empresas intentaran el desarrollo de los circuitos integrados para funciones especificas (centrales de alarma). Esto resultaba caro dado que su diseño y produccion exigian importantes inversiones que solo podian ser recuperadas en base a grandes producciones.



La solución a este problema llego a principio de los años 70 cuando se crearon circuitos electrónicos digitales programables, es decir, que se empezaron a fabricar circuitos integrados capaces de cumplir las mas variadas funciones de acuerdo a distintos programas. Esto constituyó una verdadera revolución en el campo digital ya que el mismo circuito integrado se podía vender para diferentes usos. Cada usuario debía programarlo de acuerdo a sus necesidades.
La historia de la informática esta signada por el desarrollo de los microprocesadores.
Los microprocesadores se clasifican y se denominan en función del ancho del bus de datos medido en bits, lo que corresponde con la cantidad de información que el microprocesador puede trabajar en paralelo. También se especifica la cantidad de operaciones básicas que puede realizar medida en ciclos por segundo o Hertz. En la practica solo se fabrican microprocesadores cuyos bus de datos tenga un ancho igual a los sucesivos valores de las potencias de 2, existen entonces procesadores de 2, 4, 8, 16, 32 y 64 bits. El primer microprocesador comercia conocido fue el fabricado por la empresa Intel en 1971, era el 4004. Posee baja capacidad de operaciones aritméticas y lógicas y un reducido conjunto de instrucciones. Se utilizo en pequeños automatismos y en juguetes. Contenía 2300 transistores y con una frecuencia de clock de 700 Khz, podía realizar alrededor de 60 mil operaciones por segundo.



Los primeros microprocesadores de 16 bit fueron el 8086 y el 8088 de Intel. Fueron el inicio de lo que se conoce como arquitectura x86. Estos microprocesadores llegaban a operar a frecuencias de 4 Mhz. Motorola sacó para esa época el 68000.
A principios de la década del 80 se lanza al mercado el 80286 que equipaba a las PC IBM AT. Es un microprocesador de 16 bit que contaba con 134.000 transistores y llegaba a operar a velocidades de 25 Mhz. Uno de los primeros microprocesadores con arquitectura de 32 bit fue el 80386. Este micro, el ultimo que no requería ni disipador ni ventilador, permitió que Microsoft desarrollara su primero S.O. con interface gráfica  Windows (GUI) en sus diferentes versiones llego a atrabajar en orden de los 40 Mhz.
Los micro modernos son de 64 bit, poseen varios núcleos trabajando en paralelo a una velocidad de 4 Ghz, es decir, que son mil veces mas rápidos que el 8086. Posee alrededor de 700 millones de transistores.



Proceso de fabricación

El proceso de fabricación de los micro es muy completo. Comienza con una buena cantidad de arena (compuesta por silicio) que se funde a altas temperaturas (1300°c). A partir de un monocristal de silicio ultrapuro se obtiene mediante un proceso de giro y traccion un cilindro de 30 cm de diametro y 1.5 metros de largo de silicio ultrapuro.
Este proceso es muy lento con aproximadamente 10 a 40 mm por hora.
De este cristal se cortan los extremos y se obtiene un cilindro perfecto. Este cilindro se corta en rodajas llamadas "obleas" (wafers)



que tienen aproximadamente 10 micrones de espesor.
Para este trabajo se utiliza una sierra de diamantes. De cada cilindro se obtienen miles de obleas, y de cada oblea cientos de micros. Las obleas son luego pulidas hasta obtener una superficie perfectamente plana y luego se someten a un proceso termino llamado Annealing que permite liberar a las obleas de las tensiones internas producidas durante su procesamiento. Después se somete a una inspección mediante rayos láser para detectar imperfecciones menores a una milésima de micron y por ultimo se recubren con una capa de aislante formado por oxido de silicio.
Terminando este proceso de preparación se comienzan a construir los transistores, diodos, y resistores mediante un proceso que consiste básicamente en la impresión de sucesivas mascaras sobre la oblea, endurecidas mediante luz ultravioleta. Luego serán atacados por acidos encargados de remover las zonas no cubiertas por la impresión  Este proceso de repite cientos de miles de veces hasta llegar al chip que contiene todos los circuitos integrados del micro.
Los transistores construidos de esta forma tienen un tamaño aproximado a 45 nanómetros (nm). Solo para comparar el tamaño de los transistores podemos decir que tienen el tamaño equivalente al diámetro de 200 electrones. Las salas empleadas para la fabricación de circuitos integrados se denominan "salas limpias" y poseen filtros absolutos para filtrar el aire, capaces de retener partículas mayores a 0,1 micron.
Los trabajadores emplean trajes especiales que impiden que se liberen en el ambiente restos de piel, polvo, pelo, etc.
Finalizado el proceso se verifica el funcionamiento de cada micro en forma automática y se marcan aquellos con defectos. Luego los chips son cortados. Ahora cada micro es una placa de unos pares mm2 sin pines ni capsula protectora.



Luego cada una de estas plaquitas sera introducida en una capsula protectora plástica (en algunos casos cerámica  y conectada a los pines metálicos que permitirán su conexión con el exterior. Estas conexiones se realizan utilizando delgadísimos alambres generalmente de oro. Luego la capsula es provista de un disipador térmico de metal que servirá para mejorar la transferencia de calor desde el interior del chip hacia el disipador principal. El resultado final es un micro como los que equipan a las computadoras.


Sistema operativo

Un sistema operativo es un programa que controla y administra el hardware de un dispositivo digital programable. Un sistema operativo permite interactuar a diversas aplicaciones con el hardware de dispositivos como computadoras, teléfonos celulares, tablets, PDA'S y permiten ejecutar en ellos diversos programas.
Un sistema operativo controla las asignaciones de memoria, las solicitudes al sistema, los dispositivos de entrada y salida, la conexión a redes y el manejo de archivos.
El sistema operativo comienza a ejecutarse cuando finaliza la ejecución del programa almacenado en el BIOS. Los sistemas operativos poseen una interfaz con el usuario mediante el cual el mismo puede realizar operaciones mediante la introducción de comandos en forma de texto o mediante una interfaz gráfica (GUI). Por ejemplo, en el antiguo DOS para copiar un archivo de un lugar a otro debía escribirse un comando como por ejemplo "Copy pepe.doc A: B:", en cambio en el entorno Windows que posee una interfaz gráfica basta con arrastrar el archivo desde la carpeta 'origen' a la carpeta 'destino'.

"Si tengo 8 números hexagecimales quisiera saber cuantas placas de red con distinto código puede haber en el mundo:
140.737.488.399.999 placas de red."

Los sistemas operativos mas conocidos son Windows, Linux, Android, Unix, Mac Os, Symbian, Meego, etc. Los sistemas operativos pueden clasificarse además en sistemas monotarea (como el DOS) y multitarea (como el Windows). También se pueden clasificar monousuario o multiusuario como los S.O. actuales. Los sistemas operativos forman una plataforma para que otros sistemas o aplicaciones la utilicen. Aquellas aplicaciones que permiten ser ejecutadas en múltiples sistemas operativos son llamadas multiplataforma. Todos los sistemas operativos deben incluir un soporte para uno o más sistemas de archivos. Por ejemplo, el Windows XP soporta sistemas de archivos NTFS y FAT32 (FAT: File Alocation Table). En computación un sistema de archivos es un método para el almacenamiento y  organización de archivos y datos. El software del sistema de archivos se encarga de organizar los archivos que suelen estar segmentados físicamente en bloques de pocos bytes manteniendo un registro de que bloques pertenecen a que archivos y las direcciones físicas de cada bloque.




Breve historia de los sistemas operativos


Las primeras computadoras no tenían sistema operativo. A principio de los '60 las computadoras utilizaban el procesamiento por lotes (BATCH) que es un sistema de trabajo monotarea muy ineficiente.
Durante la década del '60 se produjeron los primeros desarrollos que condujeron a los primeros sistemas operativos. IBM creó el OS360 para su línea de mainframes /360. Este sistema operativo tenía varios avances como el concepto de tiempo compartido (Time Sharing) que permitía compartir los recursos de máquinas costosas entre múltiples usuarios interactuando en tiempo real donde cada usuario creía tener sistema de tiempo compartido más usado y que dió lugar luego al Unix.
El sistema operativo Unix fue desarrollado a fines de 1960 por Ken Thomsony Dennis Richie, cuyas implementaciones fueron las Solaris de Sun Microsystems, AIX de IBM y UX de HP.
Hacia fines de 1991 un estudiante de la Universidad Helsinki llamado Linus Torvalds desarrolló un núcleo del sistema operativo (Kernel) para PC con arquitectura X86 de Intel que emulaba muchas de las funcionalidades del Unix y lo lanzó en forma de código abierto bajo el nombre de Linux.


En 1992 el proyecto GNU comenzó a utilizar Linux para sus programas  GNU es un acrónimo recursivo que significa GNU no es Linux. El proyecto GNU fue iniciado por Richard Stallman.  


Para la década del '80 IBM lanzó al mercado su primera computadora personal que llevaba el sistema operativo DOS de Microsoft. Este sistema operativo era novedoso porque fue lanzado al mercado sobre un soporte magnético (disket) mientras que hasta ese momento los sistemas operativos se encontraban embebidos en el hardware. Microsoft lanza al mercado en 1990 un sistema operativo con interfaz gráfica que además permitía el uso del mouse: Windows. En realidad este sistema operativo había lanzado en 1985 con la versión 1.0, pero no había sido posible su uso comercial hasta que la disputa entre Microsoft y Apple no fue resuelta, dado que Apple había patentado la interfaz gráfica y hasta ¡la Papelera de Reciclaje! que usaba su sistema operativo OS MAC (MAC=Macintosh). El OS MAC fue creado por Apple para su línea de computadoras de escritorio Macintosh en el año 1985, incluía una interfaz gráfica compuesta por ventanas, iconos y menúes controlados por un mouse.

Historia de la evolución de Windows

1982–1985: Presentación de Windows 1.0
Microsoft trabaja en la primera versión de un nuevo sistema operativo. 
Interface Manager es el nombre en clave y se piensa en dejarlo como nombre definitivo, pero Windows prevalece debido a que describe mejor los cuadros y las "ventanas" informáticas, que resultan fundamentales en el nuevo sistema. Windows se anuncia en 1983, pero lleva un tiempo desarrollarlo. Los escépticos lo llaman "vaporware" (humo informático).

El 20 de noviembre de 1985, dos años después del anuncio inicial, Microsoft lanza Windows 1.0. Ahora, en lugar de escribir comandos de MS-DOS, es posible desplazarse entre pantallas o "ventanas" señalando y haciendo clic con el mouse. Según Bill Gates, "se trata de un software exclusivo diseñado para el usuario de PC serio..."
Hay menús desplegables, barras desplazables, iconos y cuadros de diálogo que facilitan el aprendizaje y el uso de los programas. Se puede alternar entre varios programas sin tener que salir de ellos y reiniciarlos de manera individual. Windows 1.0 viene con varios programas, incluida la administración de archivos de MS DOS, Paint, Windows Writer, Bloc de notas y Calculadora, así como con un calendario, un archivo de tarjetas y un reloj que ayudan a administrar las actividades diarias. Incluso hay un juego: Reversi.


1987–1992: Windows 2.0–2.11: Más ventanas, más velocidad

El 9 de diciembre de 1987, Microsoft lanza Windows 2.0, con iconos de escritorio y memoria expandida. Con compatibilidad mejorada para gráficos, ahora es posible superponer ventanas, controlar el diseño de la pantalla y usar métodos abreviados de teclado para acelerar el trabajo. Para este lanzamiento, algunos desarrolladores de software escriben sus primeros programas basados en Windows.

Windows 2.0 está diseñado para el procesador Intel 286. Nada más lanzarse el procesador Intel 386, se publica Windows/386 para aprovechar sus funcionalidades de memoria extendida. Las versiones posteriores de Windows continúan mejorando la velocidad, la confiabilidad y la capacidad de uso del equipo.
En 1988, Microsoft se convierte en la empresa de software de equipos informáticos más grande del mundo en volumen de ventas. Los equipos informáticos comienzan a formar parte de la vida diaria de algunos oficinistas.

1990–1994: Windows 3.0–Windows NT: Los gráficos entran en escena

Windows 3.0

El 22 de mayo de 1990, Microsoft anuncia Windows 3.0, al que poco después seguirá Windows 3.1, en 1992. Juntos vendieron 10 millones de copias en los primeros dos años, lo que lo convirtió en el sistema operativo Windows más utilizado. La dimensión de este éxito hace que Microsoft revise sus planes originales. La memoria virtual mejora los gráficos visuales. En 1990, Windowscomienza a tomar el aspecto de las futuras versiones.
Ahora, Windows tiene un rendimiento significativamente mejor, gráficos avanzados con 16 colores e iconos mejorados. Una nueva ola de equipos 386 ayuda a impulsar la popularidad de Windows 3.0. Gracias a su total compatibilidad con el procesador Intel 386, los programas se ejecutan mucho más rápido. Llegan a Windows 3.0 el Administrador de programas, el Administrador de archivos y el Administrador de impresión.
El software Windows se instala con disquetes que vienen en grandes cajas con pesados manuales de instrucciones.
La popularidad de Windows 3.0 crece con el lanzamiento del nuevo Kit de desarrollo de software (SDK) de Windows, que ayuda a los desarrolladores de software a concentrarse más en escribir programas y menos en escribir controladores para dispositivos.
Windows se usa cada vez más en el trabajo y en el hogar, y ahora incluye juegos, como el Solitario, Corazones y Buscaminas. (Texto de un anuncio: "Ahora, puede usar el increíble poder de Windows 3.0 para holgazanear").
Windows 3.11 para Trabajo en grupo agrega capacidad de grupo de trabajo punto a punto y compatibilidad con redes de dominio y, por primera vez, los equipos se convierten en una parte integral de la evolución emergente del entorno cliente/servidor.




Windows NT

Cuando Windows NT se lanza el 27 de julio de 1993, Microsoft alcanza un hito importante: la conclusión de un proyecto iniciado en la década de 1980 para crear un nuevo y avanzado sistema operativo desde cero. "Windows NT representa nada menos que un cambio fundamental en el modo en que las organizaciones pueden abordar sus requisitos informáticos empresariales", afirma Bill Gates en el lanzamiento.
A diferencia de Windows 3.1, Windows NT 3.1 es un sistema operativo de 32 bits, lo que lo convierte en una plataforma empresarial estratégica compatible con programas científicos y de ingeniería de última generación.



1995–2001: Windows 95: Los equipos informáticos alcanzan la madurez

El 24 de agosto de 1995, Microsoft lanza Windows 95, que marca un récord de ventas con 7 millones de copias durante las primeras cinco semanas. Es el lanzamiento más publicitado que Microsoft jamás ha realizado. Los anuncios en la TV presentaban a los Rolling Stones cantando "Start Me Up" con imágenes del nuevo botón de Inicio. El comunicado de prensa comenzaba con un simple: "Ya está aquí".
Es la era de los fax/módems, el correo electrónico, el nuevo mundo en línea y de los deslumbrantes juegos multimedia y el software educativo. Windows 95 tiene compatibilidad integrada con Internet, conexión de red por acceso telefónico y nuevas funciones de Plug and Play que facilitan la instalación de hardware y software. El sistema operativo de 32 bits, además, ofrece funciones multimedia mejoradas, características más eficaces para equipos informáticos móviles y redes integradas.

En el momento del lanzamiento de Windows 95, los sistemas operativos Windows y MS DOS anteriores se ejecutaban en, aproximadamente, el 80% de los equipos del mundo. Windows 95 es la actualización de estos sistemas operativos. Para ejecutar Windows 95 se necesita un equipo con un procesador 386DX o superior (se recomienda 486) y por lo menos 4 MB de RAM (se recomiendan 8 MB de RAM). Las versiones de actualización están disponibles en formatos de disquetes y CD-ROM. Se presenta en 12 idiomas.En Windows 95 aparecen por primera vez el menú Inicio, la barra de tareas y los botones para minimizar, maximizar y cerrar ventanas.



1998–2000: Windows 98, Windows 2000, Windows Me

Windows 98

Presentado el 25 de junio de 1998, Windows 98 es la primera versión de Windows diseñada específicamente para los consumidores. Los equipos informáticos son habituales en la oficina y en el hogar, y comienzan a aparecer los cibercafés, desde donde se puede acceder a Internet. Windows 98 se describe como un sistema operativo que "Funciona mejor, juega mejor".
Con Windows 98, resulta más fácil encontrar información en los equipos y en Internet. Otras mejoras incluyen la capacidad de abrir y cerrar programas más rápidamente y la compatibilidad con discos DVD y dispositivos de bus serie universal (USB). Otro elemento que aparece por primera vez es la barra Inicio rápido, que permite ejecutar programas sin tener que buscarlos en el menú Inicio ni en el escritorio.



Windows Me
Windows Me, diseñado para el uso en el hogar, incorpora numerosas mejoras relacionadas con la reproducción de música, vídeo y redes domésticas; además, supone un enorme avance en materia de confiabilidad en comparación con versiones anteriores.
Elementos que aparecen por primera vez: Restaurar sistema, una característica que retrotrae la configuración de software del equipo a una fecha o a una hora anterior a la aparición de un problema grave; Windows Movie Maker proporciona a los usuarios herramientas para montar, guardar y compartir digitalmente vídeos caseros, y las tecnologías del Reproductor de Microsoft Windows Media 7 permiten buscar, organizar y reproducir elementos multimedia digitales



Windows 2000 Professional

Más que una actualización de Windows NT Workstation 4.0, Windows 2000 Professional fue diseñado para reemplazar a Windows 95, Windows 98 y Windows NT Workstation 4.0 en todos los equipos comerciales y portátiles. Creado a partir de la base de código de eficacia probada de Windows NT Workstation 4.0, Windows 2000 incorpora importantes mejoras relacionadas con la confiabilidad, facilidad de uso, compatibilidad con Internet y compatibilidad con equipos informáticos móviles.
Entre otras mejoras, Windows 2000 Professional simplifica la instalación de hardware mediante la compatibilidad con una amplia variedad de nuevo hardware Plug and Play, incluidos productos de red e inalámbricos avanzados, dispositivos USB, dispositivos IEEE 1394 y dispositivos infrarrojos.



2001–2005: Windows XP: Estable, rápido y fácil de usar
El 25 de octubre de 2001, se lanza Windows XP, con un diseño renovado centrado en la facilidad y en un centro de servicios de Ayuda y soporte técnico unificado. Se presenta en 25 idiomas. Desde mediados de la década de 1970 hasta el lanzamiento deWindows XP, en el mundo se habían instalado unos 1.000 millones de PCs.

Para Microsoft, Windows XP se convertirá en uno de los productos de mayor venta de los años venideros. Es rápido y estable. La navegación en el menú Inicio, en la barra de tareas y en el Panel de control es más intuitiva. Se incrementa la preocupación (y concienciación) por los virus y los piratas informáticos, pero en gran medida los temores se disipan gracias a la posibilidad de realizar actualizaciones de seguridad en línea. Los usuarios comienzan a entender las alertas sobre datos adjuntos sospechosos y virus. Se pone más énfasis en la ayuda y en la asistencia técnica.
Windows XP Home Edition se caracteriza por un diseño visual limpio y simplificado que facilita el acceso a las funciones más usadas. Diseñado para el uso en el hogar,Windows XP ofrece mejoras como el Asistente para configuración de red, el Reproductor de Windows Media, Windows Movie Maker y funciones optimizadas para fotografía digital.
Windows XP Professional lleva los sólidos cimientos de Windows 2000 hasta el equipo de escritorio, lo que mejora la confiabilidad, la seguridad y el rendimiento. Con un diseño visual renovado, Windows XP Professional incluye funcionalidades para equipos informáticos comerciales y domésticos avanzados, como la compatibilidad con escritorios remotos, un sistema de archivos cifrado y avanzadas características de red y restauración del sistema. Las mejoras claves para los usuarios móviles incluyen la compatibilidad con redes inalámbricas 802.1x, Windows Messenger y la Asistencia remota.
Durante estos años aparecen varias ediciones de Windows XP:
  • La edición Windows XP de 64 bits (2001) es el primer sistema operativo de Microsoft para procesadores de 64 bits diseñado para trabajar con grandes volúmenes de memoria y proyectos, como programas de efectos especiales de películas, animaciones en 3D de ingeniería y científicos.
  • Windows XP Media Center Edition (2002) está pensado para el entretenimiento y el uso doméstico de equipos. Permite navegar por Internet, ver televisión en directo, disfrutar de colecciones de música y vídeos digitales y reproducir DVD.
  • Windows XP Tablet PC Edition (2002) desarrolla la visión de los equipos informáticos basados en lápiz. Los equipos Tablet PC incluyen un lápiz digital para el reconocimiento de la escritura manual y, además, se puede usar con el mouse o el teclado.


2006–2008: Windows Vista: Inteligencia y seguridad


Windows Vista se presentó al mercado en 2006 con el sistema de seguridad más sólido conocido hasta el momento. El Control de cuentas de usuario ayuda a evitar que software potencialmente dañino ejecute cambios en el equipo. En Windows Vista Ultimate, el Cifrado de unidad BitLocker brinda mejor protección de datos al equipo, a medida que las ventas de equipos portátiles y las necesidades de seguridad aumentan. Además, Windows Vista cuenta con mejoras en el Reproductor de Windows Media, ya que cada vez más personas comienzan a ver sus equipos como ubicaciones centrales de medios digitales. En ellos pueden ver televisión, mirar y enviar fotografías, y editar vídeos.

El diseño juega un papel importante en Windows Vista, y elementos tales como la barra de tareas y los bordes de las ventanas adquieren un nuevo aspecto. La búsqueda adquiere un nuevo énfasis y ayuda a los usuarios a encontrar archivos en sus equipos más rápidamente. Windows Vista presenta nuevas ediciones, cada una de las cuales contiene una combinación diferente de características y prestaciones. Se presenta en 35 idiomas. El botón Iniciar rediseñado aparece por primera vez en Windows Vista.




2009 - 2012: Windows 7



A finales de la primera década del siglo XXI, llegó el mundo inalámbrico. Cuando en octubre de 2009 se produce el lanzamiento deWindows 7, las ventas de equipos portátiles superan a las de equipos de escritorio, y es habitual conectarse en zonas interactivas inalámbricas públicas, como los cafés. Se pueden crear redes inalámbricas en la oficina o en el hogar.

Windows 7 incluye muchas características, como nuevos mecanismos para trabajar con ventanas (Ajustar, Aero Peek y Aero Shake). Windows Touch hace su debut y permite usar los dedos para explorar la Web, ver fotos y abrir archivos y carpetas. Se puede reproducir música, vídeos y fotos desde el equipo en un estéreo o en el televisor.En el otoño de 2010, Windows 7 había vendido siete copias por segundo: el sistema operativo de venta más rápida de la historia.




2012: Windows 8

Es la versión actual del sistema operativo de Microsoft Windows, producido por Microsoft para su uso en computadoras personales, incluidas computadoras de escritorio en casa y de negocios, computadoras portátiles, netbooks, tabletas, servidores y centros multimedia. Añade soporte para microprocesadores ARM, además de los microprocesadores tradicionales x86 de Intel y AMD. Su interfaz de usuario ha sido modificada para hacerla más adecuada para su uso con pantallas táctiles, además de los tradicionales ratón y teclado. Microsoft también anunció que Aero Glass no estará presente en la versión final de Windows 8.
Microsoft lanzó a la venta la versión final de Windows 8, el 26 de octubre de 2012, 3 años después del lanzamiento de su predecesor Windows 7. Se lanzó al público general una versión de desarrollo ("Consumer Preview") el 29 de febrero de 2012. Microsoft finalmente anunció una versión casi completa de Windows 8, la Release Preview, que fue lanzada el 31 de mayo de 2012 y es la última versión preliminar de Windows 8 antes de su lanzamiento oficial. El desarrollo de Windows 8 concluyó con el anuncio de la versión RTM el 1 de agosto de 2012.



Trabajo práctico N° 3: Motherboard

El motherboard es un circuito impreso que consta de un material aislante (fibra de vidrio, pertinax, etc.) sobre la cuál se hallan los conductores que conectan los distintos componentes que irán soldados sobre ella. Con la tecnología actual se construyen circuitos impresos que pueden tener varias capas.
Si analizamos la PC, el conjunto motherboard y microprocesador resultan los componentes centrales. La característica que siempre tuvieron los motherboard es que la podemos llamar arquitectura modular y abierta que posibilita incorporar o intercambiar elementos de la PC para mejorar sus características. Esta tecnología deja la puerta abierta para que muchos fabricantes produzcan las partes que conforman los equipos. Es decir, se puede armar una PC con un motherboard de una marca, una placa de video de otro, una placa de sonido de otra, etc. y reemplazar cualquiera de ellas por otra de otra marca. Es decir que todos los componentes se fabrican siguiendo estándares bien definidor. Como veremos mas adelantes esas normas son dictadas muchas veces por organizaciones internacionales y otras por los propios fabricantes que se reúnen para definirlas.
De esta manera surgieron los llamados "clones de PC" que no tienen una marca especifica y cuyos componentes procedes de diferentes fabricantes.

Elementos de un motherboard:


1) Conectores: Los Motherboard que respetan la norma ATX(advanced technology extended) incorporan un grupo de conectores estándar: El RS232(serie), el puerto paralelo(centronics), conectores PS/2(teclado y mouse), puertos USB, puertos VGA(monitor), RJ45 conector de red, conectores de audio(microfono, parlantes o auriculares y entrada de linea)

 

2) Socket (zocalo) del microprocesador: Aquí se coloca el microprocesador. La cantidad de contactos y la medida dependen de la marca y del modelo utilizado, ademas tambien tiene en algunos casos los anclajes para el cooler(disipador y ventilador).



3) Conectores de memoria: Aquí se colocan los modulos de memoria RAM DINAMICAS que reciben el mismo nombre que las memorias SIMM, DIMM y RIMM.

SIMM:
DIMM:

RIMM:

4) Conector de disquetera: Ya en desuso.

5) Conectores IDE: En estos conectores se conectan las cables planos que permiten conectar hasta 4 dispositivos (discos rigidos y/o lectoras/grabadoras de CD/DVD), en los motherboard mas modernos se encuentran los conectores SATA que es la interface que se usa actualmente para los discos rigidos.
IDE: 130 mb/s
SATA 1: 150 mb/s
SATA 2: 150 mb/s
SATA 3: 300 mb/s
SATA 4: 600 mb/s


6) Conectar de la alimentancion: mediante este conector el Motherboard recibe las tensiones de alimentacion. Los conectores que se usan en la actualidad siguen la norma ATX que reemplazo a los antiguos conectores AT.


7) BIOS(Basic Input Output System): Este circuito integrado contiene el software basico que le permite al Motherboard que se comunique con el sistema operativo. Entre otras cosas, el BIOS controla la forma en que el Motherboard controla la memoria, los discos duros y mantiene la fecha y la hora del reloj. El BIOS contiene 2 tipos de memoria: Una memoria ROM(memoria de solamente lectura) y una memoria RAM(memoria de lectura y escritura) llamada Set Up, que mantiene la informacion aunque la maquina se apague debido a que esta alimentada por una batería.


8) Chipset Northbridge (puente norte) y Southbridge (puente sur): Es el encargado de controlar el bus de datos del procesador y el bus de direcciones.

9) Conectores al gabinete: aqui se conectan los comandos e indicadores que se encuentran en el frente del gabinete: Led de encendido, led de funcionamiento del disco rigido, boton de encendido, boton de reset.

10) Chipset puente sur (southbridge): es la parte del chipset encargada de brindar conectividad. Controla los discos rigidos, el bus PCI, los puertos USB.

11) Pila: mantiene el setup, es de tipo CR 2032. En caso de que la computadora pierda su configuracion como por ejemplo la hora, la fecha o la geometria del disco rigido, debera ser cambiada.

12) Slot PCI: en estas ranuras se insertan las placas de expansion, como por ejemplo, las placas de red, placas de sonido capturadora de video, sintonizadoras de tv, etc. Actualmente las placas de video se conectan al puerto PCI express.

13) Slot AGP: aqui se conectaban las placas de video. Actualmente está en desuso.

Factor de forma (form factor)
Atendiendo a la estructura modular o arquitectura abierta, los fabricantes de motherboard deben atenerse al cumplimiento de los estandares y normas de la industria del hardware. Ademas cuando surge un elemento nuevo, como por ejemplo el puerto USB, todos los fabricantes deberan cumplir con las normas y caracteristicas constructivas de este puerto para no quedar fuera del negocio del hardware . El factor de forma indica las dimensiones y el tamaño de la placa lo que lo vincula con el gabinete especifico. Tambien
establece la posicion de los anclajes y la distribucion de los componentes (slots de expansion), ubicacion de los bancos de memoria, ubicacion del socalo del microprocesador, etc. Los formatos obsoletos son los AT y baby-AT y los formatos en uso son los ATX, micro-ATX y ATX-flex.

North Bridge
El puente norte se encarga de soportar al microprocesador en el manejo de los buses y la memoria. Justamente sirve de conexion entre el motherboard , el microprocesador y la memoria, por eso su nombre de "puente". Generalmente las innovaciones tecnologicas como las memorias DDR y el FSB(front side bus) son soportados por este chip. La tecnologia de fabricacion del northbridge es similar a la del propio microprocesador ya que debe ocuparse de manejos de alta velocidad como el FSB cuya frecuencia va de 400 a 800 mhz . Por esa razon este circuito integrado esta dotado de un disipador de calor y en algunas maquinas hasta de un ventilador.

South Bridge
El puente sur es el segundo chip de importancia y controla los buses de entrada y salida de datos de los perifericos. Controla los puertos IDE y SATA (discos rigidos y lectoras y grabadoras),los puertos USB y el bus PCI y el audio de 6 canales La conexion entre los puentes norte y sur se realizaba a traves del bus PCI, pero recientemente algunos fabricantes de motherboard han empezado a usar buses especiales dedicados que permiten una transferencia de datos directa y sin interferencia entre los dos puentes. La vieja conexion PCI tiene un ancho de banda de solo 133 mbit/s que quedo insuficiente para la velocidad de los dispositivos actuales. Solamente teniendo en cuenta que los discos rigidos actuales rondan los 100 mbit/s y si le agregamos la transferencia de las placas que estan colocadas en los slot PCI y los puertos USB 2.0 vemos que el bus PCI se encuentra congestionado. La mejor solucion fue entonces conectar los puentes con un
bus dedicado. Por ejemplo el chipset I810 de Intel incorporo un pequeño bus de 8 bit (1 byte) a 266 mhz.

Buses
Los buses constituyen fisicamente pistas de cobre de los circuitos impresos que interconectan electricamente los dispositivos montados sobre el motherboard (microprocesador, memoria ram, bios, puertos, etc). Los buses de un motherboard se pueden dividir en Bus de datos, Bus de direcciones y Bus de sistema.
El bus de datos transporta datos o instrucciones en forma de pulsos electricos desde y hacia el microprocesador. Dependiendo del sistema y del microprocesador, este bus tendra una cantidad de lineas llamadas ancho del bus. Las primeras pcs tenian buses de 8 bits y en la actualidad pueden llegar hasta 64 bits.
El bus de direcciones determina cual es el origen y el destino de los datos. Cada dispositivo y cada posicion de memoria tiene una direccion dentro de lo que se llama "mapa de memoria", que es su identificacion en el sistema. Las direcciones no pueden repetirse. Todo lo descripto anteriormente se refiere a los elementos que efectivamente estan montados sobre la placa.
 El sistema puede componerse ademas por dispositivos que se conectan a la placa mediante ranuras de expansion (slots) que tambien deben interconectarse, entonces los contactos de las placas de expansion que se conectan a estas ranuras se integran al sistema. Cada tipo de ranura de expansión se conecta a un bus particular con caracteristicas propias. Por ejemplo los slots, AGP, PCI y PCI express.


En los PC modernos solo se mantienen los PCI y PCI express 

Parametros de los buses
*Ancho se mide en bits
*Velocidad de transferencia: Bits/segundo
*Cantidad de dispositivos que soporta
*Clock (Hz)


 Bus PCI (preripherical component interconect)
Al bus PCI se lo identifica como un conector blanco de aproximadamente 8.5 cm de largo. Tiene una muezca para la correcta conexion de las placas. Este bus fue desarrollado por Intel, sometido al consenso del resto de la industria que lo adopto como estandar. Todavia es utilizada y posee las siguientes caracteristicas: ancho del bus 32 o 64 bits, velocidad de transferencia maxima de datos:
133 mb/s --- 32 bits --- 33 mhz
266 mb/s --- 64 bits --- 33 mhz
Clock 33 mhz

Bus frontal (FSB - Front Side Bus)
Antiguamente solo existia un bus de datos y el microprocesador accedia a la ram y a la memoria caché de segundo nivel a traves de él. Para optimizar el desempeño, Intel introdujo el DIB (Dual Independent Bus), donde el microprocesador accedia a la memoria caché de nivel 2 por el BSB (Back Side Bus) y a la ram por el FSB.
Regularmente la velocidad del microprocesador se determina aplicando un factor de multiplicacion a la frecuencia del FSB. Por ejemplo, si aplicamos un factor de multiplicacion 5 a un FSB que esta trabajando a 100 mhz se obtiene una velocidad de microprocesador de 500 Mhz, este procedimiento se denomina Overclocking.
En las maquinas viejas se realizaba cambiando de posicion un puente (jumper) en el motherboard. Actualmente se hace desde el set up.

Bus ISA (Industry Standard Architecture)
Es obsoleto.
Ancho del bus: 32 bits
Velocidad de transferencia: 32 mb/s
Clock: 8 Mhz



Bus AGP (Advanced Graphics Port)
Ancho del bus: 32 bits
Frecuencia del clock: 66 Mhz
Velocidad de transferencia
AGP: 266 Mb/s
AGP x2: 533 Mb/s
AGP x4: 1 Gb/s
AGP x8: 2.1 Gb/s
El bus AGP se usó durante cierto tiempo para conectar las placas de video. Si bien llegó a velocidades de transferencia de 2 Gb/s fué reemplazado rápidamente por el slot PCI express.

Bus PCI express
El bus PCI express es el que se usa actualmente para la conexión de placas de video, se desarrolló entre los años 1999 y 2001. Durante su desarrollo tubo varios nombres, System I/O, Infiniband, 3GIO (3rd Generation Imput Output) y Araphade.
Finalmente el desarrollo terminó en manos del PCI-SIG (Preripherical Component Interconection Special Interest Group) que es una organización sin fines de lucro que tiene como asociados a empresas fabricantes de hardware.
El bus PCI express presenta mejores características de flexibilidad y velocidad como son la transmisión en serie y la conexión punto a punto.


La transmision en serie es una de las interfaces mas antigua de las pcs (RS232) que sigue presente en los motherboards actuales aunque está practicamente en desuso frente a interfaces externas superiores como la USB. La transmision de datos en el bus PCI express se realiza en serie, es decir, que los datos van pasando bit a bit uno detras del otro mientras que en las interfaces en paralelo los datos viajan por varios cables a la vez. Actualmente se privilegia el uso de interfaces serie porque utilizan menos tension, generan menos interferencias electricas y permiten alcanzar mayores distancias y velocidades sin perdida de la informacion; además son mas simples lo que permite un diseño mas compacto.
La conexion punto a punto quiere decir que la comunicacion entre un dispositivo y otro es directa lo que permite un aprobechamiento total del ancho de banda puesto que cada placa tendra su ancho de banda en particular  y se comunicara con otra sin que nada interfiera su camino. Dijimos que el  puerto PCI standard tiene todas los slot conectados en paralelo por lo que comparten el ancho de banda del bus (133mb/s).
En el sistema PCI express, la conexion en la ranura de expansion con el chipset se realiza mediante un modulo llamado switch (muchas veces incluido en el puente sur del chipset).
Podemos comparar el bus PCI express y el PCI haciendo una analogia con los concentradores de red switch y hub. En un hub todos los datos que quieren pasar de una maquina a otra deben pasar por todas las que esten entre un puerto y otro hasta que encuentre el destino correcto mientras que un switch tiene una "inteligencia" que le permite saber la direccion de cada maquina conectada y envia los datos directamente desde una hacia la otra sin pasar por ningun otro puerto. Una conexion basica PCI express (x1) consta solamente de 4 cables, 2 para la transmision de datos en un sentido y 2 para el otro. Cada uno de ellos trabaja a una frecuencia de 2.5 Ghz lo que brinda una tasa de transferencia de datos de 2 Gbit/s (256gb/s). Debemos considerar que esos 256mb/s se transmiten en un solo sentido y que si contamos tambien el otro alcanzamos los 512 mb/s, una cifra nada despreciable teniendo en cuenta los 133 mb/s del puerto PCI. La ranura PCI express (x4) tiene 4 pares de conductores y la PCI express (x16) tiene 16 pares de conductores siempre full duplex.


Problema:
Calcular la velocidad de transferencia de un bus de 32bit cuya frecuencia de clock es de 32 Mhz.
Si la frecuencia del clock es de 33 Mhz puede transmitir 33 millones de bits por segundo.

Cant. de bits/seg = 33 Mb/s x 32
                          = 33.000.000 x 32
                          = 1056.000.000 bit/seg

La velocidad de transferencia de un bus se expresa en byte/seg (1byte=8bits).

Veloc. de trans. = 1056.000.000 b/seg / 8 = 132.000.000 bit/seg
                         = 132 Mbyte/s

Interfaz para disco rígido
La interfaz IDE es un conector con una doble ilera de pines donde se conecta un conector asociado a un cable plano.


Regularmente hay dos conectores sobre el motherboard bajo los nombres de IDE-0 e IDE-1. La interfaz IDE esta basada en un estandar creado por IBM en 1980 llamado ATA (Advanced Technology Attachment). Por eso esta interfaz tambien se conoce como IDE/ATA. Esta interface se mejoro con el tiempo y fue capaz de soportar discos rigidos cada vez mas rapidos pasando sucesivamente por ATA,1,2,3,4,5 y FAST ATA. Hasta ese momento sportaba solamente discos rigidos pero mas tarde la interfaz ATA se convierte en ATAPI (Advanced Technology Attachment Packet Interface) y es capaz de soportar unidades de CD-ROM. Es por eso que en el inicio de una PC conectora de CS se lee el mensaje "ATAPI CD ROM".
La evolucion de la norma ATA esta directamente relacionado con dos modos de transferencia de datos: PIO y DMA. El metodo de transferencia mas antiguo es el PIO (Programable Imput Output) en donde el microprocesador controlaba la transferencia de datos. Este modo tubo la siguiente evolucion.
PIO 0 -> 3.3 Mb/s
PIO 1 -> 5.2 Mb/s
PIO 2 -> 8.3 Mb/s
PIO 3 -> 11.1 Mb/s
PIO 4 -> 16 Mb/s
Debido al bajo rendimiento de la interface ATA porque requeria el uso del microprocesador se introduce la tecnologia DMA (Direct Memory Access), de esta forma los discos rigidos pudieron acceder directamente a la memoria sin pasar por el microprocesador. Para ello fue necesario un chip DMA. Esta norma fue mejorando hasta llegar a la UDMA (Ultra DMA) que llega hasta los 133 Mb/s con la siguiente evolucion.
ATA33 -> 33 Mb/s
ATA66 -> 66 Mb/s
ATA100 -> 100 Mb/s
ATA133 -> 133 Mb/s

Interfaz SATA
La interfaz ATA/IDE fue superada en el año 2003 cuando se introdujo la variante serie llamada SATA cuyas ventajas son: mayor velocidad de transferencia, permite usar cables mas largos y permite conectar y desconectar unidades sin apagar la maquina. Actualmente es estandar en todos los motherboards.

Hasta el momento se han desarrollado 3 protocolos SATA, con las siguientes velocidades de transferencia.
SATA 1 = 150 Mb/s
SATA 2 = 300 Mb/s
SATA 2 = 600 Mb/s

Pines SATA

1 GND (tierra)
2 TX + (transmision +)
3 TX - (transmision -)
4 GND (tierra)
5 RX + (recepcion +)
6 RX - (recepcion -)
7 GND (tierra)


Interfaz SCSI (Small Computer System Interface)


Es una interfaz standard para la transferencia de datos entre distintos dispositivos de la computadora. Se utiliza habitualmente en los discos rigidos, pero tambien interconectan una amplia gama de dispositivos incluyendo scanners, unidades de CD-ROM, DVD y hasta impresoras.
En el pasado era comun en toda clase de computadoras, pero actualmente se utiliza casi con exclusividad en estaciones de trabajo de alto rendimiento, servidores y periféricos. En las computadoras que se utilizan normalmente interfaces mas lenta como la SATA y USB(el USB emplea un conjunto de comandos SCSI para algunas operaciones). Actualmente se está usando un sistema SCSI serie(serial attachment SCSI-SAS) que es la continuación de la interface SCSI paralela. Actualmente llega a 66 b/s(SAS600). Esta ultima tecnologia se encuentra presente en Mother Boards para servidores como el S5520 HCde Intel que soporte 2 microprocesadores Intel XEON 5500 ranuras para memoria DDR3, 6 puertos PCI-Express, 6 puertos SATA y un puerto SAS600.

Motherboard S5520 HC


Puerto USB(Universal Serial Bus)
El bus USB fue desarrollado en la decada de los '90. La propuesta original fue de Intel junto con IBM, actualmente el foro USB agrupa a más de 680 compañías.
El USB permitió estandarizar la conexion de perisfericos como Mouse, teclado, joystick, scanner, impresoras, modem, tarjetas de red(alambricas e inalambricas), sintonizadores de TV, discos rigidos externos, camaras digitales, teléfonos celulares y pendrive, lectoras y grabadoras de CD/DVD externas, etc.
El exito fué total, desplazando al puerto serie, al paralelo y al PS/2.
El USB poseé dos tipos de conectores: a y b. Cada uno de ellos a su vez tiene 3 tamaños: normal, mini y micro.
Velocidades de transmisión:
Los dispositivos USB se clasifican en 4 tipos segun su velocidad de transferencia de datos: 
- Baja velocidad (1.0) -> Taza de transferencia 1,5 Mb/s(192 KB/S). Este puerto soporta la mayor parte de los dispositivos de interfaz humana, como los teclado y los mouses.
-Velocidad completa(1.1) -> Taza de transferencia hasta 12 Mb/s(1,5MByte/s). Este standard fue rapidamente superado por la especificacion USB 2.0.