Computadors personals

De castillowiki
Saltar a: navegación, buscar

PC (Personal Computer) es refereix a una arquitectura d'ordinadors creada per IBM a principis dels 80. En aquella època els computadors personals o domèstics eren màquines molt poc potents i poc fiables. En alguns casos eren més un joguet que una ferramenta de treball. No obstant, van obrir les portes a la informàtica per aficionats i molta gent volia tindre un en casa. IBM tenia una posició de quasi monopoli en el mercat del mainframes. Però en els computadors personals altres empreses van començar abans.

Els pioners van ser Apple i Apple II, aquest últim en l'any 1977. Després estaven els Texas Instruments, Commodore, Atari... Aquests ordinadors podien connectar-se a la televisió, tenien molt poc processador i RAM i no tenien ni disc dur.

El primer intent d'IBM va ser un "portatil" anomenat 5100 amb bones prestacions però molt car. (El Apple II, dos anys després, costava quasi 10 vegades menys). Va ser un fracàs comercial.

Van canviar l'estratègia en 1980, van integrar components d'altres fabricants. El processador el van encarregar a Intel i el Sistema Operatiu a Microsoft. Microsoft va acceptar l'encarreg i va fer el PC DOS 1.0, més endavant MS/DOS.

En 1981 va eixir el primer PC amb un Intel 8088, 4,77MHz, 16Kb de memòria i disquetera. Va aprofitar la potència comercial per a publicitar i vendre els PC a empreses que ja tenien ordinadors grans d'IBM. Tenien una certa qualitat i un preu alt. Molt prompte van eixirles peces fetes per altres fabricants per a IBM PC i, lògicament, el clònics. Els ordinadors clònics són compatibles amb els fets per IBM però més barats. La qualitat va baixar, però el preu va baixar més. Amés, Microsoft ja era suficientment potent com per a colocar el seu MS/DOS en clònics i més tard el Windows.

Actualment, IBM no fabrica PC. Es respecten els estàndard i factors de forma per part dels fabricants de components i alguns ensambladors. Altres marques fan les plaques i caixes de manera no estandar, però utilitzen els components estàndard de PC. Ha perdut quota de mercat al aparèixer els Smartphones i tablets. Encara es pot comprar un PC muntat o comprar-lo per peces. En quant als sistemes operatius, Windows domina el mercat indiscutiblement. Donat que els Apple es poden considerar PC actualment, OSX és un competidor. L'altre és GNU/Linux, que té una quota de mercat molt menuda però que augmenta poc a poc.

Tipus de PC

Anem a classificar els PC per varis criteris.

Fabricants i assembladors

El PC mai ha sigut un producte exclusiu d'IBM, no obstant, al principi, mantenia els estandards i els altres fabricants seguien únicament les indicacions de disseny d'IBM.

Els primers anys es parlava de PC i PC clònics. Encara que altres fabricants feren peces per a IBM, algunes coses se les reservava i els PC IBM eren els més compatibles en els components i els sistema MS-DOS. Per això, la diferència entre un PC IBM i in clònic era considerable en qualitat i rendiment. No obstant, les dos companyies que dominaven realment el mercat dels PC: Microsoft i Intel van marcar un altre ritme i van aportar nous estàndars que van fer encara més genèric el PC.

Durant molts anys podíem distingir entre tres tipus:

  • El PC IBM, que era com qualsevol altre PC, però fabricat per IBM (i de molta qualitat).
  • Els PC compatibles, Wintel o White-box fabricats per Dell, HP, Acer... que tenen les seues pròpies plaques base (o no) i que sols són assembladors. Encara que les connexions són compatibles i estàndard, venen ja muntats i poden tindre alguna modificació en els factors de forma de plaques, caixes o fonts d'alimentació.
  • Els PCs muntats a peces. Són muntats per les tendes minoristes o per els propis usuaris. Solen ser més barats en la suma dels components i són completament personals. Les plaques base són d'empreses com ASUS, MSI, Gigabyte...

Actualment, la divisió de IBM de PCs ha sigut venuda a Lenovo, que encara manté alguns dels models més existosos d'IBM. Per tant, podem dir que ja no existeix el PC IBM

Amés, s'ha afegit un altre fabricant als PC: Apple. Des de 2006 fabrica en Intel x86 i per tant, no hi ha una diferència significativa entre els Macs i els PC.

Busos i Registres

A nivell intern es pot classificar en moltes categories, encara que la més directa és per L'amplaria del bus de dades o per l'amplaria dels registres interns. Aquestes dos amplàries són les que més afecten als programes que pot executar i la seua potència.

Quant un processador llig o escriu dades, aquestes van per un bus anomenat FSB o Front Side Bus que, tradicionalment és paral·lel. Quants més bits té aquest bus, més informació pot trametre per un cicle de rellotge. Actualment aquesta distinció ha perdut sentit, ja que els busos nous que han substituït al FSB són en serie i, encara que tenen menys bits, van més ràpids. No obstant, encara és una tecnología crítica en el disseny dels processadors i plaques base i els canvis solen ser molt significatius en l'arquitectura de tot el PC.

L'altre factor és l'amplària dels registres (o ample de paraula), al principi eren de 8 bits, més tard de 16, la major part del temps han sigut de 32 i ara són de 64 bits. Això fa que el programari tinga que ser recompilat o reescrit i els canvis totals d'arquitectura duren anys.

Aquestes dos amplàries no tenen perquè estar relacionades. Per exemple, hi ha Pentiums de 64 bits del FSB i 32 bits d'ample de paraula. I hi ha processadors de 64 bits en els registres que poden operar en els dos modes. Els x86, es fan per a ser retrocompatibles i els processadors de 64 bits poden córrer programes de 32, 16 o 8 bits (un altra cosa és que el SO o suporte)

Components

Els PC són fàcils de muntar i, a canvi, tenen una gran complexitat interna en els seus components. Aquesta complexitat intenta solucionar els problemes de compatibilitat i de configuració a l'hora de muntar o ampliar un PC.

Plaques base

Es tracta del circuit principal d'un computador. Com el seu nom indica, és la base de els altres components. Determina, per tant, les capacitats d'expansió del PC i les característiques del processador i la memòria.

A nivell teòric, la placa implementa, entre altres coses, els busos del sistema.

La manera de connectar els components a la placa base és amb els sockets, ports per a emmagatzemament secundari o els ports externs.

Els sockets principals són els DIMM per a memòria RAM i els de les targetes d'expansió, que poden ser AGP, PCI o PCI-Express, que és el dominant actual, deixant els anteriors obsolets.

Els connectors per a emmagatzemament secundari poden ser IDE o ATA, Serial ATA, SAS o SCSI. Actualment els PC solen tindre molts SATA i pot ser que algun IDE per retrocompatibilitat. SAS o SCSI està més indicat per a servidors.

Els ports externs són molt diversos: PS2, Serie, Paral·lel, Connectors jack o òptics per a só, VGA, HDMI, DVI, Firewire, Ethernet RJ-45 o USB 2.0 i 3.0. Aquests últims estan substituint a quasitots els demés. Actualment és fàcil trobar una placa amb molts USB, VGA, DVI, audio i 1 o 2 Ethernet. Poden tindre PS2, Serie o Paral·lel per retrocompatibilitat, sobretot en PC per a entorn empresarial.

plaques base

Factor de forma

Les plaques estan estandaritzades per a tindre una forma i una disposició dels components compatible i fer més senzill la construcció de nous components. El factor de forma és el que defineix els tipus de plaques que es poden fabricar. Per tant, també determina la mida de les caixes, els connectors de les fonts d'alimentació o la disposició de tots els components dins de la caixa per donar cabuda a la placa

Les caixes, per tant, seran torres, semitorres, minitorres, sobretaula, etc.

El factor de forma actual més extens és el ATX i les seues variants. Aquest determina una font d'alimentació amb un connector de 20 o 24 pins i unes mides determinades.

Alguns fabricants modifiquen el factor de forma per fer les seues pròpies caixes personalitzades.

BIOS

Els PC sempre executen programes. Inclús les funcions més bàsiques són implementades per programes. La BIOS és el programa básic que s'executa quant arranquem el ordinador abans del sistema operatiu. Aquesta proporciona, també un control sobre el hardware. Per a molts, la BIOS són esencialment el drivers.

La BIOS es troba en una memòria no volàtil EEPROM situada en la placa base, la ROM. L'ordinador pot accedir a ella a través de posicions de memòria reservades.

Quant un PC arranca, s'executen les primeres ordres de la BIOS, aquesta fa un POST que és una comprobació de que els components funcionen correctament. A continuació els configura. Després dona el control al sector d'arranc del disc dur, el qual enllaça amb el Sistema Operatiu. Per a configurar la BIOS es pulsa una tecla a l'inici i s'entra en un menú de configuració.

Encara que ROM signifique Read Only Memory, es pot reescriure. És possible actualitzar la BIOS, encara que és una tasca perillosa.

Per actualitzar la BIOS trobem ferramentes per a Windows, per a la propia BIOS, CDs o USB booteables... En cas de que falle, la placa base queda inutilitzada. Algunes tenen solucions amb jumpers. Aquestes solucions passen per dos ROMs intercanviables, Un Jumper que la deixa a valors de fàbrica o canviar el xip de la ROM. Si podem llevar-lo, trobem en el mercat reprogramadors de ROMs com ara els de http://www.arlabs.com/

Actualment el ordinadors poden tindre Unified Extensible Firmware UEFI, que és el substitut de la BIOS. Aquest incorpora les necessitats actuals i no té les limitacions de la BIOS, per exemple el MBR. Amés, compta amb una interficie gràfica més amigable.

La BIOS es carrega durant d'arranc de tres possibles fonts: La ROM, la ROM de les targetes d'expansió (per exemple la de video) i la RAM des del disc amb els drivers. La ROM conté els drivers necessaris per al funcionament mínim del sistema. Pot ser que no puga controlar una targeta de video afegida, però aquesta també té la seua ROM, per tant, també es pot redireccionar. En els dispositius que no tenen la seua ROM i no és tan important que funcionen des del principi, tenim els drivers que són carregats pel sistema operatiu i enllaçats a la BIOS. Aquest drivers són subrutines que es criden quan es produeix una interrupció. Com que afegir coses a la ROM eś difícil ja que no hi ha molt d'espai, la majoria de les empreses creen targetes d'expansió amb drivers que es carreguen en la RAM.

La ROM de la placa base i de les targetes es diu moltes vegades firmware a diferència dels drivers que es carreguen en la RAM, que són volàtils.

En els sistemes actuals, la BIOS conserva drivers per a arrancar, però una vegada està el sistema operatiu en marxa, aquest reemplaça tots els drivers per els que ell té a la RAM. Per un altra banda, la propia ROM de la BIOS és copiada a la RAM perquè aquesta és més ràpida i es deshabilita la ROM (ROM shadowing).

No cal confondre la BIOS amb la CMOS RAM. Aquesta confusió ve del fet que el programa de configuració de la BIOS guarda les opcions en la CMOS. No obstant són dos components separats. Per tant, tenim un xip per a la ROM de la BIOS i un altre anomenat RTC/NVRAM que gestiona el rellotge de forma no volàtil (sempre que no li falle la pila). Al principi eren tot xips per separat, però ara sol estar dins del southbridge o del Platform controller hub en el xipset de la placa base.

La ROM es pot fabricar de varies maneres:

  • ROM: Es fabrica amb la programació invariable per fotolitografia. És molt barata de produir, però qualsevol canvi necessita canviar el xip i el procés de fabricació. No és la millor per a la BIOS.
  • PROM: Es fabrica en blanc i es programa després amb un dispositiu especial anomenat ROM programmer. Una vegada programat no es pot reprogramar (one-time programable OTP).
  • EPROM: És una PROM esborrable. es pot reconeixer fàcilment perquè tenen un vidre on es veu el nucli del xip. Si llevem la pegatina, la llum ultraviolada esborra el programa i cal reprograma-lo.
  • EEPROM o Flash ROM: Aquest es pot esborrar elèctricament. Aquest permet reprograma fàcilment la ROM d'un PC.

Els fabricants de la major part de les BIOS són:

  • American Megatrends (AMI)
  • Phoenix Techonologies
  • Award Software (comprat per Phoenix)
  • Insyde Software

Intel ha anat canviat de AMI a Phoenix al llarg del temps. Phoenix i Award ara són la mateixa empresa, encara que Phoenix es centra en productes de més alt nivell. Cada PC o servidor necessita BIOS distintes i els fabricants les adapten a les necessitats dels fabricants de plaques base.

Altres dispositius tenen les seues propies BIOS en ROMs i són carregades a l'inici si són detectades. Aquest solen ser les GPUs, els RAIDs, Les targetes de xarxa o els SATA.

UEFI

La BIOS dels PCs orginals sols era de 8KB en codi de 16 bits que arrancava en mode real. Encara que els PCs van avançar molt, per compatibilitat el mode real era de 16 bits i la BIOS va creixer sols fins a 128KB. En eixe espai tan menut ha de estar el POST, BIOS, Setup i altres programes d'arranc. Per tant, la informació és en mode text i no molt amigable.

Un alta limitació és el fet de que, sense SO, un PC no pot fer res productiu, no es pot escriure en fitxers o fer diagnòstics avançats, per exemple.

Però el major problema són les limitacions que imposa al maquinari aquestes BIOS. El més important és que sols pot arrancar de discs durs amb MBR. MBR sols deixa 4 particions primaries i fins a 2.2TB. UEFI permet arrancar de discos en GPT en el que les particions tenen GUID (globally unique identifier). Aquest permet fins a 128 particions de més de 9.4Zettabytes.

UEFI no ha reemplaçat totalment a BIOS. Corre damunt reemplaçant el carregador d'arranc i altres servicis com el Setup. Ara es pot trobar en moltes UEFI ferramentes de diagnosis amb més detall, actualitzacions en línia, Copies de seguretat, Overclocking i modificacions del Boot Logo. UEFI es pot extendre amb aplicacions de navegació per Internet i altres coses útils.

El suport de UEFI en quasi totes les plaques va ser al voltant de 2011 amb els xipsets Intel 6x. Molt abans ja hi havien plaques, però no existia molt d'interès perquè els discos no eren de més de 2TB i els sistemes no eren tots de 64 bits.

Processador

Article del processador.

Memòria RAM

Podem considerar la memòria com l'espai de treball del processador, on deixa les dades temporals i d'on agafa les instruccions. La majoria de la memòria principal està en la RAM o Random Access Memory. Es diu que és Random perquè es pot accedir a qualsevol direcció de memòria en el mateix temps. La ROM també és accessible aleatòriament, sols que la RAM és volàtil.

La RAM en els PC està en mòduls separats del processador. Aquests mòduls tenen uns xips de memòria anomenada DRAM o Dynamic RAM. Dynamic significa que pot ser reescrita indefinidament a llarg del temps i perquè necessita ser refrescada cada pocs milisegons. La tecnologia de fabricació és distinta a la SRAM (Static RAM) que sols necessita alimentació elèctrica. En general, la DRAM és més lenta que la SRAM per el temps de refresc.

La RAM en els PCs implementa la major part de la memòria principal. Aquesta memòria principal és mapada per la BIOS junt a la ROM i les memòries dels controladors de dispositius.

La DRAM és la utilitzada per al mòduls de RAM. Aquesta és densa i barata. Està composta per una matriu de condensadors molt menuts. Aquests es carreguen i han de ser realimentats per a que no es descarreguen. El temps de refresc sol ser de 15ms, és a dir, cada 15 mil·lisegons cal refrescar. El temps de refresc és temps perdut de CPU, antigament fins un 10%, però ara molt menys. En alguns sistemes (antics) deixen modificar el temps de refresc, però fer-lo massa larg pot significar pérdues de memòria, anomenades soft errors. Cada bit depèn sols d'un transistor i d'un condensador. El transistor llig la càrrega del condensador, si està carregat és un 1 i si no un 0. Això causa una descàrrega del condensador que necessita ser refrescat. És la utilitzada en els PC per ser barata i densa, però és més lenta que el processador. Per això s'han desenvolupat tècniques per fer-la més ràpida.

La SRAM és la utilitzada dins del processador per a la Cau. No necessita refresc i és molt més ràpida, de fet és tan ràpida com el processador. Cada bit necessita fins a 6 transistors. La SRAM és molt més ràpida però menys densa i més cara. Per exemple, en el lloc de 4GB de DRAM caben 9MB de SRAM.

Fins a 1986, la DRAM era igual de ràpida que els processadors, per tant, no era necessària la memòria cau. A partir de 386, els sistemes començaren a utilitzar SRAM per a la cau.

Per fer que totes les memòries siguen compatibles, es va crear un estàndar per el JEDEC, Joint Electron Engineering Council. Aquests han creat els anomenats DDR, DDR2, DDR3... Que una memòria complisca els estàndards no garateix la total compatibilitat, per tant, cal buscar taules de compatibilitat o d'aprovació per el fabricant de la placa base.

Velocitat i Rendiment

El problemes de rendiment i la velocitat solen confondre a la gent, ja que aquesta s'expressa de varies maneres. Pot calcular-se en nanosegons (ns) i també en Megahertzs o Megabytes per segon. La velocitat del processador s'expressa en GHz. No obstant, no és molt complicat traduir aquestes velocitats.

Actualment, amb DDR3 o DDR4 l'ample de banda de la memòria és capaç d'igualar el bus extern del processador. En els Pentium II, la memòria era de 16Mhz i el processador de 300Mhz amb un bus de 66Mhz, resultant una gran diferència i una perduda de cicles del bus i del processador. La SDRAM ja anava a 66Mhz o a 100Mhz i era capaça d'anar a la velocitat del bus. En l'any 2000 el bus era de 133MHz i la ram s'anomenava PC133 SDRAM. En el 2001, la Double Data Rate (DDR) SDRAM anava a 200 i 266Mhz fins a 400MHz en 2003. En 2004 es va introduir la DDR2 fins a 800Mhz o 1066Mhz en 2006. En 2007 apareix la DDR3 amb velocitats de 1066 fins a 2133Mhz. LA DDR4 va eixir en 2013 amb una velocitat de 1600MHz fins a 3200MHz

Aquesta és la taula de les més populars:

Tipus Anys Mòduls Escriptori Mòduls SODIMM (portàtil) Volts Velocitat Velocitat de transferència d'un canal Velocitat dual channel Velocitat triple channel
Fast Page Mode (FPM) DRAM 1987-1995 30 o 72 pins SIMM 72 o 144 pins SODIMM 5V 22MHz 177MBps
Extended Data Out (EDO) DRAM 1995-1998 72 SIMM 72/114 SODIMM 5v 33MHz 266MBps
Single Data Rate SDRAM 1998-2002 168 pin DIMM 144 SODIMM 3.3V 133MHz 1066MBps
Double Data Rate DDR SDRAM 2002-2005 184 DIMM 200 SODIMM 2.5V 400MTps 3200MBps 6400MBps
DDR2 SDRAM 2005-2009 240 DDR2 DIMM 200 SODIMM 1.8V 1066MTps 8533MBps 17066MBps
DDR3 SDRAM 2009-2015 240 DDR3 DIMM 204 SODIMm 1.5V 2133MTps 17066MBps 34133MBps 51200MBps
DDR4 SDRAM 2015- 284 DDR4 256 SODIMM 1.2V 4266MTps 34133MBps 68266MBps 102400MBps

Observem cóm a partir de la DDR es parla de Mega transferències per segon.

L'estàndard JEDEC ha de ser respectat per tots els fabricants de memòries i de plaques base. No obstant, moltes memòries suporten Overclocking. Si la placa base ho suporta i tots els mmòduls instal·lats poden anar més ràpid, existeixen tècniques com el Intel XMP que detecta aquests overclockings i permet ampliar la velocitat de forma fàcil per la BIOS. No obstant, al ser instal·lats per primera vegada, tot va a la velocitat indicada pel JEDEC.

Latències

Un altre factor relacionat amb la velocitat és el CAS o la latència de Column Address Strobe, de vegades escrit com CL. Es tracta de la latència de lectura i són el cicles de rellotge que han de passar des de que es demanen les dades i comencen a ser enviades. Quant menys CAS, millor. Cal seleccionar, si és possible els mòduls amb menys CAS. https://en.wikipedia.org/wiki/Memory_timings https://en.wikipedia.org/wiki/CAS_latency

Quant comprem una memòria ens apareixen uns números de latències. El més important és la CAS. Però hi ha altres latències a tindre en compte.

La memòria RAM és una matriu que per a ser llegida ha de ser activada, seleccionada la fila (row) i la columna i després llegit el byte. Una vegada llegit, està en fase de precharge i després es pot llegir una altra paraula. Quant es demana una posició de memòria s'han de fer tots els passos anteriors. Però si accedim a la següent paraula, sols cal canviar la columna o la fila i no cal tornar a activar. Per tant, els accessos consecutius o en ràfegues són més ràpids.

  • CAS o CL: Column Address Strobe Si la memòria té la columna i fila adequada, tarda uns cicles entre la demanda de la paraula i l'enviament del primer byte. Com que la informació sol estar de forma seqüencial, aquesta latència és la més important.
  • TRCD: Row Address to Column Address Delay són els cicles de rellotge que tarda entre obrir una fila i començar a llegir en les seues columnes.
  • TRP: Row Precharge Time són els cicles que tarda entre la operació de precharge i obrir la següent fila.
  • TRAS: Row Active Time El temps que necessita per refrescar la memòria. Sol ser major o igual que la suma de les altres latències. És el temps que dona per llegir les dades des de que comença la petició fins a que es pot demanar unes altres. Està solapat en les altres latències. Quant menys millor, però pot ser que algunes lectures o escriptures no es puguen fer en un mateix RAS.

Rascastrcd.gif

Quan es demana una paraula en una posició aleatòria de la memòria, tarda un TRP en seleccionar la fila més un TRCD per seleccionar la columna dins de la fila, més un CAS en tindre les dades preparades més el temps de transferència. Si, a continuació, s'ha de demanar una altra, s'ha d'esperar al menys un TRAS en tornar a demanar.

Les memòries SDRAM, DDR, DDR2 i DDR3 implementen el mode de ràfega, on les dades emmagatzemades a les properes adreces poden sortir de la memòria a només un cicle de rellotge. Així, mentre les primeres dades retardaven els cicles de rellotge de CL per sortir de la memòria, les següents dades es lliurarían just després de les dades anteriors que acaben de sortir de la memòria, sense haver d'esperar un altre cicle de CL. A més, les memòries DDR, DDR2 i DDR3 lliuren dues dades per cicle de rellotge, i per això estan etiquetades que tenen el doble de la seva velocitat de rellotge real.

Models

SDRAM Significa DRAM síncrona. El que vol dir és que es sincronitza en el bus de memòria. Envía les dades a molta velocitat per un bus amb molta velocitat de rellotge. Els temps de la SDRAM eren 5-1-1-1 el que vol dir és que 5 és el temps del primer accés i els 1 representen els cicles per a cada accés consecutiu. Amb un bus a 133MHz, cada cicle tardava 7.5ns. Alguns tenien 7.0ns i no augmentaven la freqüència de rellotge però reduïen la CAS.

La SDRAM va començar amb els xipsets 430VX, 430TX en 1996 i es va popularitzar amb el 440BX en 1998. La gran majoria dels PCs de 1998 fins al 2002 tenien SDRAM.

DDR la Double Data Rate no millora la freqüència del rellotge, el que fa és poder enviar el doble d'informació per cicle. Un en la baixada del cicle i un en la pujada.

Va eixir en l'any 2000 i era utilitzada en targetes gràfiques. En 2002 va eixir en mòduls DIMM per a PC. Anava en varies velocitats, de 100MHz en 3200MBps en dual-channel fins a 200MHz i 6400MBps. Amés de donar dos transferències per cicle, es podien instal·lar dos mòduls iguals per aconseguir dos canals i enviar el doble cada vegada. Alguns fabricants no complien l'estandard de la JEDEC i van fer mòduls més ràpids per a plaques amb overclock, fins a 300MHz.

Les latències CAS solen ser de 2, 2.5 o 3.

El nom dels mòduls en DDR agafa la velocitat en MBps d'un mòdul, per exemple, el PC3200 era el DDR400 amb una freqüència de 200MHz, 400MTps i 3200MBps.

DDR2 és una millora de la DDR amb més velocitat. Mentre que la DDR arriba a 200MHz, la DDR2 comença en 200MHz i arriba a 533MHz (400 a 1066 MTps). Comença a fabricar-se en 2003-2004 i comença a vendre's de manera massiva en 2005. Com que AMD ja integrava el controlador de memòria dins dels processadors, va tardar més en adoptar el DDR2.

També utilitza menys voltatge.

Les no oficials poden arribar a la PC2-10000, que, per exemple tenia 625MHz amb una transferència 10000MBps per canal.

La latència CAS sol ser de 3 a 6.

DDR3 Permet molta més velocitat i menys consum que la DDR2. Comença a comercialitzar-se en 2007. En 2008, el i7 suportava el triple-channel i en 2009 va començar a suportar-lo AMD. Funciona a 1.5V, un 20% menys que DDR2 i consumix un 30% menys energia.

La velocitat va de 400MHz (6400MBps) a 1066MHz (17066MBps). Encara que les no oficials i preparades per a Overclocking arriven als 1000MHz i 16000MBps. Observa que és inclús menys, per tant , sols té sentit comprar-los per aprofitar un overclock en una placa que no suporte les velocitats altres estàndards.

La latència CAS és de 5 a 10.

DDR4 És el estandard més recent i permet més velocitats i menys consum. La primera placa que el suportava va eixir en 2004 amb un xipset x99 de Intel. AMD ha tardat en suportar-lo en els processadors d'alta gama i no tots els equips actuals la tenen encara. Les velocitats van de 800MHz o 1600MTps a 1600MHz o 3200MTps.

Un altra diferència és que no utilitza un bus típic, sino una connexió punt a punt amb un canal del controlador de memòria.

Les latències CAS van de CL12 a CL16.

El mòduls poden ser unbuffered o regestered El mòduls unbuffered són com els anteriors on el bus es connecta als xips sense intermediaris. Els registered són menys eficients. Però tenen l'avantage de que la placa no pot limitar la mida dels mòduls i la quantitat de xips. Per tant, per a servers pot ser útil tindre mòduls molt grans.

Distribució lògica de la memòria del sistema

Els primers PC tenien 1MB de memòria direccionable per un bus de direccions de 20 bits. Els últims 384KB eren per al sistema. Aquesta barrera protegia a nivell de maquinari a l'entrada eixida.

Fer que siga retrocompatible ha fet l'estructura de la memòria un poc caòtica al llarg dels anys.

Els processadors 8088 que funcionaven en mode real, sols accedien a 2²⁰ direccions. Dins dels últims 384KB estava la memòria de video i altres dispositius amés de la ROM BIOS.

Els 286 podien direccionar fins 16MB. D'aquesta manera, en el mode protegit, el SO podia utilitzar els primers 640KB i els últims 15MB, però no els 384 reservats per al sistema.

En els de 32 bits podien accedir a 4GB en el mode protegit.

En 2003, amb el primer x86-64 de AMD es podia estar en mode 64, mode 32 i mode 16 (real) i en cadascun es podia accedir a una quantitat diferent de RAM.

Dels 4GB que permenten els PCs de 32 bits, part és per a la memòria de vídeo, perifèrics i la BIOS i depèn el sistema pot ser més o menys.

Caixa

Disc dur o SSD

Disc òptic

Teclat

Ratolí

Targeta de vídeo

Un adaptador de vídeo és la interfície principal de comunicació entre el PC i l'usuari. S'encarrega de transmitir la senyal entre el PC i el monitor. Aquest són els estàndards al llarg de l'historia:

  • MDA (Monochrome Display Adapter)
  • HGC (Hercules Graphics Card)
  • CGA (Color Graphics Adapter)
  • EGA (Enhanced Graphics Adapter)
  • VGA (Video Graphics Array)
  • SVGA (Super VGA)
  • XGA (Extended Graphics Array)

Els adaptadors nous poden suportar els estandards antics per poder executar programari obsolet.

El format dels televisors de 16:9 està imposant-se i té aquests estàndards:

  • nHD (one-ninth of FHD, resolution of 640×360)
  • qHD (one quarter of FHD, resolution of 960×540)
  • HD (1280×720, also known as 720p)
  • FHD (full HD, 1920×1080, also known as 1080p)
  • QHD (Quad HD, resolution of 2560×1440)
  • QFHD (Quad Full HD, resolution of 3840×2160); commonly known as 4K
  • UHD (Ultra HD, resolution of 7680×4320); commonly known as 8K

En els PC podem trobar els següents tipus de adaptadors de vídeo:

  • Targetes d'expansió de vídeo: Les famoses targetes gràfiques que es connecten al PCIe x16 i donen els màxims rendiments.
  • Vídeo en la placa base: En les plaques base de portàtils i altres PC compactes la mateixa targeta es pot trobar integrada.
  • Vídeo integrat en el Xipset: Existeix la possibilitat de tindre la targeta integrada en el xipset, com en la majoria de les plaques antigues o els xipsets de processadors HEDT d'Intel. Aquesta no sol ser molt potent i és recomanable tindre una targeta de vídeo o que estiga integrada en el processador.
  • Vídeo integrat en el processador: Es tracta de la solució de la majoria dels Core iX i de les APUs de AMD. Pot ser suficientment potent, encara que no té memòria dedicada i no pot ser tant com les targetes d'expansió.

Components de la targeta de vídeo

  • BIOS: La targeta gràfica té un firmware que la controla. Es troba en una memòria ROM. La BIOS de la targeta gràfica sol ser la primera en ser mostrada per pantalla quant encens l'ordinador.
  • GPU: Graphics processing Unit. Proporciona acceleració 3D i accelera el tractament de la informació de vídeo.
  • Memòria de vídeo: Aquesta manté la informació que necessita la GPU i la resta de components.
  • DAC: o RAMDAC és el Digital to analog converter. En cas de que l'eixida siga analògica (VGA), transforma la matriu de píxels de la memòria de vídeo en senyals analógiques.
  • Connector del Bus: Connecta la targeta a la placa base. És el PCIe.
  • Driver: És el programari que necessita el sistema operatiu per comunicar-se en la targeta.

La part més diferent d'una targeta a una altra és la GPU. Aquesta determina la potència de càlcul i la seua compatibilitat en els motors gràfics. Cada fabricant pot afegir a una mateixa GPU més VRAM o altres millores, però el rendiment és essencialment el mateix.

La memòria de vídeo pot ser fins DDR5 i de distintes capacitats. Les targetes actuals tenen memòria de sobra per a les resolucions i profunditats de colors actuals, inclús en molts monitors. La memòria no utilitzada dirèctament per representar gràfics s'utilitza per al processament dels mateixos. També és important l'amplaria del bus de la memòria que pot ser, per exemple de 256 bits, 384 o 512.

Les targetes gràfiques necessiten un programari capaç de demanar correctament que acceleren els gràfics 3D. Aquest es diu 3D Graphic Accelerator i tenim DirectX per a Windows i OpenGL que és multiplataforma. Aquests programes proporcionen una interficie als programadors per facilitar la gestió dels elements multimèdia. Les noves versions milloren el rendiment i les coses que poden fer. El jocs i altres programes d'edició gràfica, per exemple, poden accedir a eixe API i aquest es connecta amb el driver de la targeta gràfica. Càlculs com els vèrtex, primitives gràfiques, textures, llums, geometries, conversions... són més fàcils amb aquestes biblioteques. Si volem fer un joc multiplataforma és recomanable el OpenGL que funciona tant en Windows com en Linux o Android.

Per accelerar el tractament del vídeo es poden instal·lar més d'una targeta gràfica i connectar-les. En el cas de NVIDIA li diuen SLI i en el cas de AMD (ATI) li diuen Crossfire.

Monitor

Els PC poden connectar-se a una gran varietat de monitors. Els més comuns són els LCD o els LED. Depèn de la llum de darrere del cristall líquid. Els monitors CRT pràcticament han desaparegut. Els monitors OLED pot ser que es popularitzen a partir del 2018, ja que ofereixen major qualitat de colors i un negre absolut. La única diferència entre LCD i LED és la il·luminació amb un LCD o amb LEDs i que els LEDs gasten significativament menys electricitat.

Mida de la pantalla

Els monitors de PC han anat creixent i actualment és complicat trobar res en el mercat generalista de menys de 19 polsades. Com que es poden connectar televisors als PC, el límit no està clar, però actualment solen tindre diagonals de 20, 24 , 34 fin i tot 43 polsades.

No obstant, la comoditat no depèn sols de la mida de la pantalla. Una pantalla molt gran obliga a moure més el ulls, inclús el coll i pot resultat impossible veure tota la pantalla a la vegada. Tot depén de la distància al monitor.

Resolucions

Antigament els monitors tenien poca varietat en resolucions. Ara hi ha tot tipus de monitors i és molt divers. La primera resolució dels PCs era la CGA de 320x200, algunes de les més famoses han sigut VGA 640x480 o SVGA 800x600, XGA, 1024x768, HD 1920x1080 entre altres. Les noves més destacades són: 4k 4096x3072 o 8k 7680x4800. En mig hi ha una gran varietat que poden trobar ací

La màxima resolució d'un monitor és la recomanable, encara que suporta resolucions menors, però poden tindre deformacions o no ser tan nítides.

Relacions d'aspecte

El Aspect Ratio és una de les variables entre la mida i la resolució. Les pantalles tradicionals CRT eren de 4:3, però amb l'arribada del LCD i la influència de les televisions, l'aspecte actual és molt més panoràmic, normalment 16:9 o més. La gran varietat de relacions d'aspecte també afecta les resolucions. Això pot ser un problema, ja que les targetes gràfiques han de suportar una gran varietat de resolucions i no sempre el drivers detecten correctament la adequada.

Hi ha una certa controvèrsia al voltant de la millor relació d'aspecte. Molts programadors necessiten molt de text en vertical i no necessiten tanta amplaria. Alguns instal·len els monitors panoràmics en vertical. És difícil trobar monitors grans i barats amb relació 4:3.

Freqüència vertical i horitzontal

Es tracta de la quantitat de vegades que es refresca la pantalla en un segon. La freqüència pot estar limitada per la velocitat de la targeta gràfica, la velocitat de transferència del cable i la resolució.

La freqüència vertical és per a tota la imatge i la horitzontal és per a cada línia.

Els CRT parpellegen perquè la imatge es perd totalment abans de ser repintada. En els LCD els nous píxel van sobreescrivint els vells i no es nota un parpelleig.

La freqüència de 60Hz és suficient per a l'ús normal dels PC. En jocs o pel·lícules és possible necessitar més, per exemple 75Hz, però normalment no és perceptible. Per aconseguir altes resolucions en cables lents es pot utilitzar el interlacing que és dibuixar alternativament les línies parell i imparells. Afortunadament els nous cables i monitors no necessiten aquestes tècniques i els televisors HD, que funcionen en 1080i (interlaced) no es nota perquè internament són convertits en senyals progressives abans de ser mostrades.

Brightness i contrast

La lluminositat està mesurada en candeles per metre quadrat (cd/m2 o nit) Un LCD típic té de 200 a 450 nits. Quant més millor, ja que pot contrarestar la llum ambiental i funcionar amb llum solar.

El contrast és la diferència entre el blan i el negre en qüestió de lluminositat. Els LCD estan il·luminats per darrere de manera constant i el negre no és absolut. Es pot mesurar de forma estàtica o dinàmica. Per exemple un contrast de 1000:1 estàtic pot ser 8000:1 dinàmic i, comercialment, sembla millor. Els ratios estàtics solen anar de 400:1 a 1500:1 i el ull humà no pot distingir més enllà.

Criteris de selecció

  • Resolució: Els monitors actuals poden tindre grans resolucions. A major resolució caven més coses en la pantalla. Això implica també lletres més menudes. Per tant no val pensar que quant més resolució millor. Si l'usuari té problemes de visió pot resultar incomode i tindrà que no utilitzar la resolució nativa.
  • Connexions: Cal mirar les connexions que té la nostra targeta gràfica i, a poder ser, utilitzar la més potent possible. Pot ser que comprem un monitor en Display Port i la targeta tinga HDMI.
  • G2G: Gray 2 Gray és el temps que tarda en anar de gris a blanc i tornar. En jocs és important que siga baix, sobre els 5ms.
  • Angle de visió: No tots els monitors es veuen bé des de dalt o el costat. Si és per treballar pot ser important poder llegir bé en angles superiors a 170º.
  • Contrast: Es deuria buscar ratios estàtics de 1000:1 o més. No ens podem fiar del contrast dinàmic.

Targeta de só

Els primers PC sols tenien la capacitat de generar tons o beeps majoritàriament amb la finalitat d'informar d'errors. Fins a finals dels 80, no van traure targetes de só amb la capacitat de traure música.

Els PC actuals ja tenen capacitat de àudio en el Intel High Definition Audio o, al menys l'antic xip AC'97 que proporciona capacitat d'àudio a les plaques base. No obstant, si la qualitat de só és insuficient sempre es pot instal·lar una externa per PCIe o USB. El primer xipset amb audio integrat va ser el Intel 810 i ara tots el tenen.

Per avaluar la qualitat d'una targeta de só, hem de mirar els conceptes físics de Pitch i d'intensitat. El Pitch és la freqüència a la que es produeixen les vibracions a més freqüència més alt. El humans poden sentir de 16Hz fins a 20KHz. La intensitat és l'amplitud de l'ona de só. Es pot dir que les intensitat audibles van a partir de 20db aproximadament. 120db és molest.

Una bona targeta de só ha de permetre reproduir el só a una freqüència suficient per a que sonen tots el tons i harmònics. Ha de tindre una baixa distorsió harmònica. També és important que tinguen una signal-to-noise alta, que és la proporció de senyal de só front a senyal de soroll.

Les primeres targetes de só eren molt cares e incompatibles entre elles. Els jocs necessitaven ser programats per emetre la seua música per les targetes de só. Per tant, cada targeta tenia un conjunt de programari compatible. Les dos primeres van ser Adlib i la Game Blaster. Més endavant, en 1989, van traure la Sound Blaster que ja era compatible amb els programes de la Adlin i de la Game Blaster. La Sound Blaster s'ha convertit en l'estandard de facto per a totes les targetes actuals.

Windows va oferir unes biblioteques de programació per que els programes no necessitaren ser compatibles en les targetes. Aquestes són el DirectX, que també serveixen per als gràfics 3D.

Les targetes de audio proporcionen diversos connectors:

  • Jacks: Tenen fins a 6 de diferents colors per a l'eixida o entrada d'audio analògic fins a auriculars, altaveus amplificats o micròfon. Permet configuracions de 5.1 o 7.1.
  • Coaxial: (PDIF) Alguns equips de música accepten l'eixida en digital per aquest connector.
  • Óptic: (SPDIF) Els home theater i altres altaveus digitals tenen aquest connector. L'eixida óptica en digital pot ser transformada en analògic per un bon amplificador i millor en general la qualitat de só.
  • HDMI: Alguns (no tots) connectors HDMI permeten eixida d'audio i vídeo. Algunes targetes gràfiques extrauen de la targeta de só el audio.

Alguns menys freqüents o sols per a targetes professionals:

  • Aux in: Entrada de audio auxiliar.
  • MIDI: El port de jocs de les antigues targetes permet la connexió en dispositius MIDI.
  • XLR: És un connector de micros o altres dispossitius professionals.
  • RCA analògic: Funciona igual que els jacks, de fet hi ha adaptadors.

Per processar el audio, les targetes tenen aquests mètods:

  • Host-based: És a dir, és la CPU la que processa tot el audio. És el típic de les targetes integrades.
  • DSP: El Digital Soud Processor s'encarrega de part del procés, alliberant a la CPU un poc.
  • DSP amb processador en la targeta: Les targetes tenen el DSP i un processador RISC per a que la CPU no tinga que fer res. Es tracta de les targetes més professionals. Permet audio 3D.

MIDI

La música por ser enmagatzemada en forma de gravació o es pot guardar la partitura i reproduir imitant el só dels instruments reals. El MIDI és un estàndard entre instruments electrònics que també pot ser reproduit per targetes de só. Per fer-ho es pot sintetitzar per FM o per sons d'una Wavetable. La qualitat de l'eixida MIDI és diferent en cada targeta de só.

Xarxa

Fonts d'alimentació

fonts d'alimentació

Microprocesador en la Wikipedia