Análisis de Objeto Técnico: El CPU

Análisis de Objeto Técnico El CPU

http://puntadiamante.blogspot.com by Gerardo Sánchez

INDICE Dimensión Histórico Social    

Origen................................................................................................................. Evolución............................................................................................................ Impacto Social........................ Social...................................... ............................ ............................ ............................ ............................ .................... ...... Repercusiones...................................................................................................

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Dimensión Científica y Técnica 

Funcionalidad   

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Estructura   

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Finalidad o Función.......................... Función...................................... ............................ .............................. .......................... .................... ........ Ámbitos de Aplicación........................ Aplicación...................................... ............................ ............................ ............................ ................. ... Frecuencia de Uso............................ Uso........................................ ............................ .............................. .......................... .................... ........

Identificación de las partes que componen el objeto........................ objeto.................................. .......... Representación gráfica de su estructura en general.......................... general.................................. ........ Identificación de materiales, características, propiedades, técnicas y procesos de fabricación......................... fabricación..................................... .......................... ............................ ............................ ..................

Funcionamiento   

Fuerzas y tipos de energía que hacen funcionar el objeto.......................... objeto.......................... Forma en que intervienen sus componentes para el funcionamiento....... Propuesta de innovación............................ innovación........................................ .......................... ........................... .......................... .............

Durango, Durango, México

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GOBIERNO DEL ESTADO DE DURANGO SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE SERVICIOS EDUCATIVOS DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN BÁSICA “A” DEPARTAMENTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA TÉCNICA JEFATURA DE ENSEÑANZA DE EDUCACIÓN TECNOLÓGICA

FICHA TÉCNICA TERCER GRADO

Nombre del alumno Nombre del Objeto técnico

“El CPU”

EST Etapa

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CPU


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Dimensión Histórico Social Orígen Los primeros dispositivos de cálculo que precedieron a la computadora moderna fueron: El ábaco, la máquina calculadora, la máquina diferenciadora y la máquina tabuladora. El ábaco es uno de los primeros dispositivos de cálculo, que apareció en el antiguo Egipto y china. Con él se puede sumar , restar, multiplicar y dividir. La primera máquina sumadora mecánica fue ideada en 1942 por el científico Francés Blas Pascal, quién empleó engranajes para representar los números. Cincuenta años más tarde el Alemán Liebnitz fabricó la primera máquina calculadora mecánica, que además de sumar y restar podía multiplicar y dividir. La máquina diferenciadora fue diseñada por Charles Babbage a principios de 1880, se usó para calcular e imprimir automáticamente tablas matemáticas hasta de 5 dígitos de precisión. El aspecto novedoso de este dispositivo era su habilidad para realizar cálculos e imprimir los resultados sin intervención humana. Por 1880 Herman Hollerith ideó la máquina tabuladora de tarjetas perforadas para procesar datos del censo 1890 en EEUU. El tiempo requerido para procesar los datos se redujo a 2.5 años en comparación con los 7.5 años que había tomado el censo anterior. Para fabricar y vender sus equipos de tarjetas perforadas Hollerith fundó en 1896 la compañía tabulating Machine Company, años más tarde esta compañía se fusionó con otras dos empresas para formar la International Business Machines (IBM). El paso siguiente y decisivo para la aparición de la computadora moderna fue dado en 1939 por Jhon Vincent Atanasoff, quien descubrió el principio en el cual se basa la computadora digital. Jhon V. Atanasoff y Cliford Berry construyeron en 1939 la primera máquina que tenía memoria para conservar datos. Este prototipo de computadora electromecánica binaria se conoció con el nombre de computadora atanasoffJhon Berry ABC. En Annals for the history of Computing (jul 1984) Atanasoff describe cómo empezo a esbozar los planes de su máquina de computación en IOWA State University en 1937 Dec. Adopté 4 decisiones fundamentales: Usar electricidad y electrónica como medio Recurrir a la lógica binaria para las operaciones Usar un condensador para memoria que pudiera regenerarse para evitar intervalos Calcular por acción lógica directa, no por vía convencional de enumeración 

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En 1945, Von Newman introdujo el concepto del programa almacenado; es decir la memoria para almacenar los datos junto con las instrucciones (programa).

EVOLUCIÓN Generación Elemento Primera Segunda Tercera Cuarta

Medio de Alm. Secundario Tubo de Tarjetas Vació perforadas Transistores Cintas magnéticas Circ. Discos Integrados Magnéticos SSI y LSI VLSI Almacenamiento jerárquico masa

Lenguaje

Sist. Operativo Máquina y Controlado Ensamblador por operador Ensamblador, Por lotes Cobol, Fortran Lenguajes Interactivo Estructurados Orientado a Virtual en las aplicaciones

Tiempo de Disp. De Memoria acceso típico 1 ms Núcleos magnéticos 10 µs

Núcleos magnéticos

100ns

Núcleos magnéticos y pastillas de memoria

1-10 ns

Pastillas de memoria

5ta, Generación Generación actual de año de los 90’s. Nuevas técnicas para el hardware y nuevas formas de programación proporcionarán sin duda computadoras aptas para la realización de tareas cada vez más complejas, con un rendimiento y una eficiencia mayores. Las en el seno de una nueva disciplina, la inteligencia artificial, se orientan a Durango, Durango, México

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crear sistemas capaces de seleccionar, distinguir palabras y forma de objetos, sacar partido de su propia experiencia. En fín computadoras con comportamiento “humano”.

IMPACTO SOCIAL El impacto social que ha causado a sido increíble porque ahora nos permite procesar datos que en otros tiempo nos tomaría años en realizar, en estos últimos 20 años junto con el desarrollo de Los microprocesadores de última generación se han dado los pasos más trascendentes en la tecnología que en toda la historia, ha abierto canales de comunicación en internet con todo el mundo, m undo, controlar cosas a distancia, teleconferencias, defensa, investigación, etc.

REPERCUSIONES La tecnología cibernética gracias al acelerado avances científicos en estos últimos años ha influido en mejorar nuestra calidad de vida, satisfaciendo la mayoría de nuestras necesidades domésticas, también en el campo de la medicina ha hecho grandes avances que permiten diagnosticar y predecir cada vez más oportunamente fenómenos de estudio, comportamiento y funcionamiento de enfermedades, simulación de patrones genéticos. Toda la ciencia tiende ha hacer de la tecnología un gemelo del ser humano, en otras palabras, se pretende que las computadoras tiendan a ser inteligentes, que aprendan de la experiencia y generen independientemente sus propias estructuras de aprendizaje y generen soluciones, dejar las instrucciones manuales o programadas a el reconocimiento de voz, reconocimiento de objetos tridimensionales, desempeño excelente en operaciones de exactitud y rapidez, etc. Aunque la mayoría de nosotros ya perdimos la capacidad de asombro, por el incesante avance en esta era del silicio, si nos ponemos a pensar un solo momento estamos rodeados de microprocesadores, lo que prácticamente es un CPU, ponemos de ejemplo los celulares, alarmas, laptops, scanners, reproductores de música digital mp3, robots y juguetes a control remoto, calculadoras, todos estos aparatos de uso común en su interior son gobernados por un chip microprocesador pero de uso específico , y por supuesto la computadora el cual tiene una aplicación múltiple o de d e uso general. A veces pensamos que el CPU solo tiene que estar presente en la computadora, pero no es así.

FUNCIONALIDAD O FUNCIÓN Función: Dispositivo electrónico capaz de procesar información a gran velocidad con una confiabilidad aceptable

ÁMBITOS DE APLICACIÓN O POSIBLES USOS Aplicaciones Ejemplos Negocios Para dar un servicio rápido al cliente, evaluación de proyectos, toma de decisiones, etc. Diversión Juegos caseros, juegos virtuales en 3D Hospitales Aparatos médicos, apoyo para decisiones de inversión (ampliación del hospital), tecnología, mejorar servicio Educación Elevar la calidad de vida del alumno y su nivel de preparación en kinder, primaria, secundaria, prepa, licenciatura, posgrado y doctorado Seguridad Monitoreo en calles con cámaras digitales para seguridad pública, o del hogar Hogar Pago de luz, teléfono, agua, y compras por internet

FRECUENCIA DE USO CON RELACIÓN A LA SATISFACCIÓN DE LA NECESIDAD Durango, Durango, México

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D A D I S E C E N


La frecuencia de uso en la actualidad va en proporción directa a nuestra necesidad de satisfacer un problema dado. Se puede ver en la gráfica que el uso es cada vez mayor conforme aumenta nuestra necesidad, porque la tecnología nos da la oportunidad de hacer lo más rápido y fácil, mejorando nuestra calidad de vida, pero haciéndonos más dependientes de ella, cada vez más. Y esto es solo el principio.

USO O FRECUENCIA

IDENTIFICACIÓN DE LAS PARTES QUE CONPONEN EL OBJETO

COMPONENTES DEL PANEL POSTERIOR 1. Conector de Ratón 2. Conector de Teclado 3. Conectores USB 4. Puerto serie 1 5. Puerto paralelo 6. Puerto serie 2 7. Salida de Línea 8. Entrada de línea 9. Micrófono 10. Puerto de juegos 11. Conector de energía de C.A. 12. Interruptor de selección de voltaje 13. Conector de Video


COMPONENTES INTERIORES

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Procesador Fuente de alimentación Ranura AGP Ranuras PCI Ranura ISA Ranuras de Memoria

COMPONENTES DE PANEL FRONTAL 1. Unidad de CD ROM 2. Indicador Luminoso de actividad de la unidad CD ROM 3. Unidad de diskettes de 3.5 pulg 4. Indicador luminoso de actividad de la unidad de Diskettes 5. Botón de Expulsión Expulsión de la unidad de diskettes 6. Botón de Expulsión de CD ROM ROM 7. Botón de Energía 8. Indicador Luminoso de Estado de Energía 9. Indicador Luminoso de actividad de la unidad de disco duro.

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REPRESENTACIÓN GRÁFICA


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IDENTIFICACIÓN DE MATERIALES (hardware) Y CARACTERÍSTICAS No. u.s. de medida 1 pza 1 pza 1 pza 1 pza 1 pza 1 pza 1 pza 1 pza 1 pza 1 pza 1 pza 1 pza 1 pza 1 pza 1 pza 1 pza 1 pza 1 pza 1 pza 1 pza 1 pza 1 pza 1 pza 1 pza 1 pza

Descripción de Materiales

Dimm de memoria MotherBoard Procesador Fuente de Alimentación Unidad Lectora CD ROM Unidad Lectora de diskettes Disco Duro Gabinete Puerto serie 1 Puerto serie 2 Puerto paralelo Puerto USB Conector de teclado Conector de ratón Conector de línea entrada Conector de línea de salida Micrófono Puerto de juegos Conector de video Tarjeta de video Tarjeta de audio Tarjeta de red Pila Slots de Expansión Bios

Características

10ns, con paridad de 64 Mb Tarjeta madre para pentium II AMD de 1Ghz ±5Vcd,±12Vcd ±5Vcd,±12Vcd con derivaciones 50x, Lector 3.5” de High Density 4Gb, IDE De metal, desarmable de 20x50x40cm Puerto para ratón, u otro dispositivo Puerto para ratón, u otro dispositivo Puerto para impresora u otro dispositivo Para periféricos con interfase USB Para teclado ATX Para ratón con conector minidin Para entrada de audio Para salida de audio Para entrada de audio Para señal de video del monitor Procesa las señales digitales en pantalla Procesa señales de in u out de audio Interfase que comunica la PC con otras mantiene ciertos parámetros de los C.I.(BIOS) ISA, PCI, AGP Configuración del Hardware y software

PROPIEDAD DE LOS MATERIALES PROPIEDAD PLASTICIDAD

RESISTENCIA

ELASTICIDAD

CONDUCTIBILIDAD

DEFINICIÓN DONDE SE MANIFIESTA Materia prima susceptible de ser moldeada en Son sustancias como el carbón o petróleo caliente o a presión que al ser fundidas en moldes se transforman en plásticos de la computadora, tapas del gabinete, diskettes, CD-R, plástico que protege los C.I., conectores, hule aislante Propiedad para soportar las acciones de agentes Es este aspecto son muy frágiles en su mecánicos, físicos o químicos sin roperse, manejo, pero si se les cuida bien, son muy deformarse o ser afectados por ellos. confiables en su funcionamiento y resultados Propiedad del cuerpo que al ser sometido a una Tenemos los hules de asiento del fuerza, recobran su forma original al cesar dicha gabinete, plásticos que funcionan como fuerza. topes, resortes de los botones de encendido. Propiedad de los materiales de transmitir calor o Estan las pistas de cobre del Motherboard, electricidad los cables de energía, bus de datos, control, direcciones, semiconductores que están en los transistores y C.I., aleaciones


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MALEABILIDAD

Propiedad que permite batir el metal, sin que se rompa, con el objeto de darle diferentes formas.

FUSIBILIDAD

Propiedad que tienen los metales para derretirse o convertirse en líquido.

FLEXIÓN

Fuerzas que tienden a doblar un cuerpo sólido sujeto por uno de sus extremos y aplicando por el otro la acción de una fuerza en un plano perpendicular a su eje, lo que obliga al sólido a curvarse.

niquel-cromo que forman las resistencias. Se encuentra presente en los cables de conexión del motherboard con los distintos dispositivos periféricos y cables de energía. Lo encontramos en el fusible interior de la fuente de energía, que alimenta a todos los circuitos digitales Lo encontramos en las tapaderas que ocultan las bahías del CD ROM, la tapadera del gabinete que está ensamblado y sujetado por pequeños seguros que al presionarse puede quitarse el gabinete

DETECCIÓN DE PROCESOS DE FABRICACIÓN RELACIONANDO LA INTERVENCIÓN DE MAQUINARIA, HERRAMIENTA Y EQUIPO. SISTEMA

Químicos

Unión

TÉCNICA O GRÁFICA

Corroer la placa dieléctrica de cobre con cloruro férrico para dibujar las pistas de cobre Soldar los componentes

Conformación Laminado y doblado

REPRESENTACIÓN

HERRAMIENTAS MAQUINARIA EQUIPO Recipientes grandes con cloruro férrico bañando las tarjetas (mother board, tarjetas de video, audio, memorias, etc)

Recipientes grandes con soldadura líquida que bañan la circuitería, soldando los componentes y dejándolos enfriar al medio ambiente Usado para fabricar los distintos soportes de los componentes como gabinetes, caja de la fuente de poder, CdRom, láminas de soporte, etc Control de calidad a las tarjetas (mother board, video, audio, periféricos, CdRoms, drives, etc)

ISO 900x

Pruebas de calidad

Unión

Atornillado

Atornillar y fijar los diferentes componentes que son susceptibles de dañarse

Unión

Ensamblado

Ensamblar los componentes por medio de los cables de energía, bus de datos, de control, de direcciones


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Unión

Ensamblado y atornillado

Ensamblar gabinete y atornillarlo

Software

Configurar e instalar software Configurar periféricos e instalar drivers

Configurar y compatibilizar el hardware y software Configurar y hacer compatible estos con la computadora

Software

Mother board

Por medio de procesos químicos (cloruro férrico) se fabrica el motherBoard para fabricar las pistas de cobre y después se recubren con barniz, todo esto en un proceso en serie Circuitos Integrados Tienen muy alta integración de transistores, cada C.I. tiene una función específica y estos estos se fijan en la tarjeta madre soldándolos con una soldadora Cables de energía Se cortan con medidas específicas para alimentar los diferentes dispositivos electrónicos Fuente de energía Son fuentes switcheadas que que mantienen un nivel estable estable de voltaje para alimentar, además cuanta con dispositivos que protegen a la computadora con descargas eléctricas Gabinete Es fabricado por medio de moldeado de lámina con prensas SIMM y DIMMS de Son fabricados en diferentes capacidades 32mb,64mb,128,256. 512Mb en circuito integrados memoria

FUNCIONAMIENTO FUERZAS Y TIPOS DE ENERGÍA QUE HACEN FUNCIONAR EL OBJETO En la computación hay tres fases principales para procesar la información y son: Fases Descripción Entrada Es cualquier acción de captura de información por cualquiera de las unidades de entrada que alimente a la computadora (Fuente de Energía de la que proviene la información) Proceso Estos datos se recopilan, ordena e interpretan, se procesan digitalmente, y se transforma en información relevante para el usuario. Esto gracias a programas, algoritmos y hardware dirigido a aplicaciones específicas Salida Se obtienen los resultados por medio de los periféricos de salida que es el resultado de los fenómenos informáticos traducidos en un producto o resultado o trabajo

Ejemplo Teclado, scanner, lápiz óptico, CD ROM, ratón Hardware: CPU Software: Aplicaciones Administrativas Microsoft Office, Contpaq,Aspel Aplicaciones industriales Hardware: Equipos Médicos, Equipos industriales de control, monitor, impresora, TV, Internet.

Energía

Tipos De Buses

Son los que alimentan a todos los componentes como mother board, discos duros, floppys, etc. Datos Son buses de datos que transfieren datos desde y hacia una parte determinada como una memoria RAM, disco 3 ½, cd writer, disco duro, etc. Control Son buses que determinan si la información se va a guardar o leer o hacer una operación Direcciones Determinan de que localidad se va a leer o escribir una información


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FORMA EN QUE INTERVIENEN SUS COMPONENTES PARA EL FUNCIONAMIENTO DIAGRAMA A BLOQUES DE UNA COMPUTADORA Unidad de Entrada Es todo aquél periférico por el cual demos órdenes a la computadora para que lo ejecute Teclado Ratón Scanner Unidad Lápiz Óptico de E/S Micrófono Instrumento Midi      

Unidad de Entrada Salida Diskette 5 ¼ Diskete 3.5” Unidad Zip Discos Duros Casettes Cd writer’s Dispositivos USB (discos duros extraíbles)

Unidad de Control

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Unidad de Salida

Unidad de Entrada Unidad Aritmética Lógica ALU

Memoria Ram y Rom

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Unidad Aritmética Lógica Es donde se realizan las operaciones aritmética – Lógicas (+, -, *, /) y AND, NAND, OR, NOR, NOT y XOR Memoria La memoria consta de dos partes: Memoria RAM Memoria de acceso aleatorio que permite leer y escribir datos, pero si se va la energía, esta información se pierde Memoria Rom Memoria de sólo lectura que sólo permite leer la información y no se puede modificar o borrar 

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Unidad de control Esta unidad es la que decide que proceso se va a hacer primero y cual después, es la que coordina todos los procesos de memoria, y operaciones, cuales se guardan y cuales se imprimen en las unidades de salida. Unidad de Salida Son periféricos de salida como la impresora, TV, o monitor que permiten ver y darnos cuenta de la información que realizó la computadora.

APLICACIÓN DE LOS PRINCIPIOS DE LA CIENCIA PRINCIPIOS muelle

APLICACIÓN EN EL OBJETO TÉCNICO ANALIZADO Esta presente cuando se oprime una tecla y esta vuelve a su estado original, el botón de encendido de la computadora Plano inclinado Se presenta en todos los tornillos que sirven para sujetar los dispositivos periféricos al gabinete Tornillo Son los que sostienen los periféricos al soporte y mantenerlos en su lugar Electromagnetismo Se manifiesta cuando funciona el ventilador del microprocesador microprocesador o el de la fuente de voltaje para mantener una temperatura estable. Ley de Ohm Ley básica de la energía eléctrica, que sin ella no se alimenta la computadora para realizar sus funciones Palanca Se presenta en el mecanismo que tiene la unidad lectora de diskette para sacar un disco Presión Se presentan en las pilas de alimentación del bios para mantenerlo en su lugar Durango, Durango, México

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PROPUESTA DE INNOVACIÓN Propuesta Conectividad Inalábrica

Que los Chips ya no disiparan calor Sistemas de alimentación de Energía Mayor Escala de integración de los chips y portabilidad Seguridad e Higiene Comunicación Rapidez y Confiabilidad Economía Altruismo

Justificación Se refiere refiere a que se desea que la conexión de cualquier cualquier periférico (ratón, teclado, scanner, scanner, tarjeta de red, internet, etc) sea totalmente inalámbrica en comunicación. Y que no haya que configurar los dispositivos Encontrar nuevos materiales que eficientaran el uso de la energía, por tanto ya no usarían sistemas de ventilación y su tamaño se reduciría considerablemente Que tuvieran un sistema de energía ininterrumpible y de larga duración para proteger a el equipo Que llegaran a ser tan pequeños como los reproductores digitales mp3, que almacenan todo en la memoria RAM, alimentada por una u na batería de larga duración

Que estuvieran más protegidos ante golpes y accidentes Que la interactividad hombre – máquina sea a través del reconocimiento de voz Que sean más rápidos y eficientes Que sean accesibles a todo el mundo Que todos los avances tecnológicos computacionales que se hicieran en materia médica, espacial o agraria, se compartieran, sin haber un interés económico


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Análisis de Objeto Técnico: El CPU

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