TP N°7

Microprocesadores
La historia de la electrónica digital arranca a principio del siglo XIX cuando George Boole desarrolla un sistema lógico basado en variables binarias (podían tomar solamente dos valores). Posteriormente hubo varios inventos de desarrollar dispositivos capaces de efectuar las operaciones desarrolladas por Boole a fines de realizar mecánicamente operaciones matemáticas.
Con el desarrollo de la electricidad fue posible implementar las operaciones de la algebra de Boole en circuitos eléctricos utilizando interruptores que justamente, puede estar únicamente en dos estados (abierto y cerrado).
Con el desarrollo tecnológico estos interruptores fueron implementados con relés, válvulas de vacío y posteriormente por transistores.
Gracias al pequeño consumo y disipación del calor en estos últimos fue posible colocarlos sobre una única base (sustrato) creándose entonces los primeros circuitos integrados en plena década de 1960. Estos circuitos integrados digitales incluían compuertas lógicas, inversores, codificadores, decodificadores, multiplexores, flip flop y contadores.
Fue posible entonces el desarrollo de circuitos digitales complejos que permitieron el control de variadas maquinas como controles de temperatura, ascensores, tornos, electrodomésticos, etc. En este momento cada circuito se desarrollaba servia solamente para el fin al que había sido diseñado. Se utilizaban en ese momento los llamados componente discretos que incluían diodos, transistores y circuitos integrados básicos, el desarrollo de circuitos integrados para funciones especificas (por ejemplo: el control de un horno de microondas resultaba particularmente caro dado que su diseño de producción exigían importantes inversiones que debían ser recuperadas en base a grandes producciones.
La solución a este problema llego a principios de la década del 1970 cuando se crearon circuitos electrónicos digitales programables, es decir que en ese entonces se empezaron a fabricar circuitos capaces de cumplir las más variadas funciones de acuerdo a distintos programas.
Esto constituyó la verdadera revolución en el campo de la electrónica digital ya que los denominados microprocesadores podían usarse cumpliendo diferentes funciones. Es decir el mismo microprocesador se puede usar para controlar un sistema de alarmas, un monitor de parámetro fisiológico y un horno de microondas
El primer microprocesador comercial conocido fue fabricado por la firma Intel, era el 4004.
Los microprocesadores se clasifican y se denominan en función de la longitud de su bus de datos que se corresponden con la cantidad de información con el que el microprocesador puede trabajar en paralelo
En la práctica solo se fabrica microprocesadores cuyo bus de datos tenga una longitud igual a los valores de las sucesivas potencias de dos.
Existen entonces los siguientes tipos:

Microprocesadores de 4 Bit
Son los primeros que parecieron como el Intel 4004, poseen baja capacidad de operación aritmética y lógica y un reducido conjunto de instrucciones. Prácticamente en desuso hoy en día se los utilizó en pequeños automatismos y en juguetería

Microprocesadores de 8 Bit
Aparecieron en el año 1972 y significaron la incorporación de la informática al mundo de la electrónica de consumo. Son los mas utilizados y sus representantes mas famosos fueron 8085 Intel, 6800 Motorola, Z80 Zilog.
Algunas empresas fabricantes de computadoras eligen en este momento una marca de microprocesadores y luego seguirán usando por largo tiempo. Nacen las computadores personales (PC de IBM que adopta Intel; Apple adopta los microprocesadores Motorola para su línea Mac Intos H y los Sinclair adopta los Zilog para sus computadoras hogareñas)

Microprocesadores de 16 Bit
Comienzan a producirse en 1978. Además de duplicar el tamaño del bus pasando de 8 a 16 Bit también llegan a cuadriplicar la velocidad de trabajo llegando a 16 megahertz. Son utilizados en las primeras computadoras XT Y AT. Los tipos mas importantes son el 8086 y 80286 (Intel) en maquinas IBM 68000 Motorola, en Apple.

Microprocesadores de 32 Bit
Este tipo de microprocesadores marca un cambio radical en la idea básica de un microprocesador ya que sus funciones dejan de ser las de control total y absoluto del sistema para realizar tareas específicas dentro del mismo como control de interrupciones, control de memoria, unidades de coma flotante, etc. Es decir, que el trabajo del microprocesador es apoyado por otros microprocesadores (Aquí nace el Chipset). Son representativos el 80386 y el 80486 de Intel y el 68020 de Motorola

Microprocesadores de 64 Bit
Son los microprocesadores que se usan actualmente. El primero fue el Pentium lanzado en 1993 por Intel

Historia:

1971 - Intel 4004

1972 - Intel 8008

1974 - SC/MP national

1974 - Intel 8080

1975 - Motorola 6800

1976 - Zillog Z80

1978 - Intel 8086 y 8088

1972 - Intel 80286

1985 - Intel 80386

1985 - VAX 78032 Digital

1989 - Intel 80486

1991 - AMD286 ; AMD386 ; AMD486 y AMD586

1993 - Power PC 601 (AIM - IBM - Motorola - Apple) ; Intel Pentium 1 64bit

1994 - Power PC 620

1995 - Intel Pentium PRO

1996 - AMD K5 ; AMD K6 ; AMD K62

1997 - Intel Pentium 2

1998 Intel Pentium 2 Xeon

1999 Intel Celeron ; AMD ATHLON K7 (Classic – Thunderbird) ; Intel Pentium 3 ; Intel Pentium 3 Xeon

2000 - Intel Pentium 4

2001 - AMD ATHLON XP

2004 – Pentium 4 Presscot ; AMD ATHLON 64

2006 Intel Core DUO

2007 – AMD PHENOM

2008 – Intel Core NEHALEM ; AMD Phenom 2; AMD ATHLON 2

2011: Intel Sandy Bridge AMD Fusion

Intel 4004
 
                                                                  

Intel 8008
                                                                

 Intel 8080

Motorola 6800

 Zilog Z80

 Intel 8086 y 8088 

 Intel 80286

  Intel 80386

 Intel 80486

 AMD286 ; AMD386 ; AMD486 y AMD586

 Power PC 601 

Power PC 620

 Intel Pentium PRO

 AMD K5 ; AMD K6 ; AMD K62

 Intel Pentium 2

 Intel Pentium 2 Xeon

 Intel Celeron

 AMD ATHLON K7

 Intel Pentium 3

 Intel Pentium 4

AMD ATHLON XP

Pentium 4 Presscot

 AMD ATHLON 64

Intel Core DUO

AMD PHENOM

Intel Core NEHALEM

AMD Phenom 2

 AMD ATHLON 2

Intel Sandy Bridge

AMD Fusion

Proceso de fabricación de los microprocesadores:

El proceso de fabricación de los microprocesadores es muy complejo. Comienza con una buena cantidad de arena (compuesta por silicio que se funde a altas temperaturas (1378 ºC)) con la que se fabrica un mono cristal de forma cilíndrica de 20cm de diámetro y 1.5m de largo. Este proceso es muy lento con aproximadamente 10 a 40 mm por hora

De éste cristal de cientos de kilos de peso se cortan los extremos y se obtiene un cilindro perfecto. Luego el cilindro se corta en rodajas llamadas obleas (Waffer) de 10 micrones de espesor (la décima parte del espesor de un cabello humano) utilizando una sierra de diamante. De cada cilindro se obtiene miles de obleas y de cada oblea se fabrican varios cientos de microprocesadores. Éstas obleas son unidas hasta obtener una superficie perfectamente plana y luego pasan por un proceso llamado ANNEALING que consiste en someterlas a un calentamiento extremo para remover cualquier defecto o impureza que pueda haber quedado. Después de una supervisión mediante rayos láser para detectar otras imperfecciones menores a 1 milésimo de micrón se recubre con una capa aislante formada por óxido de silicio transferido mediante deposición de vapor

TP N°6

Instalaciones Eléctricas

Punto N°1: Conceptos de tensión, corriente, resistencia y potencia.

Punto N°2: Ley de Ohm

Punto N°3: Leyes de Kirchoff

Punto N°4: El cuerpo humano y la corriente eléctrica

Punto Nº5: Para los siguientes circuitos hallar las corrientes y tensiones indicadas:

Punto N°6: Funcionamiento y utilización del disyuntor diferencial.

Punto N°7: Utilidad y uso de la conexión a tierra en dispositivos eléctricos.

Punto N°8: Determinar cuál debe ser la potencia de una fuente de alimentación para un CPU con: (Motherboard con Pentium I3- 4Gb de memoria RAM- Placa de video de 1Gb- Disco duro 1Tb (7200 RPM)-Lectograbadora DVD).

Punto N°9: Determinar cuál es la potencia consumida por un equipo con: (-CPU ejercicio anterior- Monitor LED 19” WIDE- Impresora laser. B/N- Impresora multifunción (tinta).

Punto Nº10: ¿Qué es una UPS? (Uninterrumpible Power Supply) ¿Para que se usa ¿ Cuál  utilizaría para 1 sola pc y su costo, y que utilizaría para 10 pc y su costo?

Punto Nº 11: Buscar una tabla que relacione las secciones de los cables en mm2 y su carga máxima admisible en A

Punto Nº12: Realizar un listado de materiales para una instalación eléctrica de 10 computadoras (como las del ejercicio Nº9), 5 impresoras láser y 5 impresoras multifunción con UPS (10m de autonomía)

Punto Nº13: Sabiendo que las normas de la AEA (asociación electrotécnica argentina) especifican que la sección mínima para tomas eléctricas es de 2.5mm2 indicar si es suficiente para el ejercicio anterior

Punto N°14: ¿Que es una pinza amperométrica usos, principios de funcionamiento, marcas modelos y precios?

Punto N°1: 

•  La tensión eléctrica es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos, podemos decir que tensión es elementalmente la diferencia de potencial entre dos puntos.
• Se denomina resistencia eléctrica, simbolizada habitualmente como R, a la dificultad u oposición que presenta un cuerpo al paso de una corriente eléctrica para circular a través de él. En el Sistema Internacional de Unidades, su valor se expresa en ohmios, que se designa con la letra griega omega mayúscula, Ω. Para su medida existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de un ohmímetro.
• Potencia eléctrica se refiere a la potencia entregada a un dispositivo cualquiera para que funcione.
  La fórmula principal es Potencia = Intensidad de corriente x tensión aplicada.
  La intensidad de corriente se mide en AMPERE.
  La tensión se mide en VOLT.
  La potencia se mide en Watt.
  Una bombilla eléctrica que funciona con 220 Volts y una intensidad de corriente de 0.2 Ampere tiene una potencia de 44 Watts. (Pw = V por A)
• La corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de los electrones en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, lo que se aprovecha en el electroimán.

Punto N°2:

La Ley de Ohm establece que la intensidad que circula por un conductor, circuito o resistencia, es inversamente proporcional a la resistencia (R) y directamente proporcional a la tensión (V).

La ecuación matemática que describe esta relación es:

Punto N°3

Primera Ley:
En todo nudo, donde la densidad de la carga no varíe en un instante de tiempo, la suma de corrientes entrantes es igual a la suma de corrientes salientes. 
Un enunciado alternativo es:

Segunda Ley:
En toda malla la suma de todas las caídas de tensión es igual a la suma de todas las subidas de tensión. 
Un enunciado alternativo es:

en toda malla la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico debe ser 0 (cero).

Punto N°4:

Fenómenos Fisiológicos: El daño lo provoca el paso de la corriente y no la tensión. Dependiendo de la cantidad de corriente y la duración a través del cuerpo, provoca una lesión indicada en la norma UNE 20.572.

La corriente alterna (CA) es más peligrosa que la corriente continua (CC), otra diferencia podemos hacerla entre la baja y la alta tensión. Mientras que la primera mata por la destrucción de los órganos o por asfixia, la segunda lo hace por fibrilación ventricular. 

En general los efectos sobre el organismo pueden ser:
Ø Dificultad respiratoria.
Ø Fibrilación ventricular.
Ø Paro cardiaco.
Ø Inhibición respiratoria
Ø Daño nervioso irreversible.
Ø Quemaduras graves.
Ø Pérdida de conocimiento.
Ø Muerte

Punto N°5:

 

E=10 V    

R1=10 Ω.     R2=10 Ω.        

  Rt=   _____1_____    = Rt =5 Ω

            1/R1 + 1/R2

It=V/Rt=2A               I1=I2 = 1A

It=E/Rt      

It= E/ R1+R2                    

U1=I.R1 è 0,5A * 10 Ohm = 5V

E=I/R

Punto N°6:

El interruptor diferencial, que algunos denominan "salvavidas" es un interruptor electromecánico especial que, gracias a sus dispositivos internos, tiene la capacidad de detectar la diferencia entre la corriente absorbida por un aparato consumidor y la de retorno. Cuando esta diferencia supera un valor (en general 30 mA), el dispositvo interrumpe el circuito, cortando el suministro de corriente a toda la instalación.

Con el interruptor diferencial podemos interrumpir el suministro de energía eléctrica cuando esta se deriva a una persona en una cantidad superior a 30 mA, evitando que esta corriente aumente y ponga en peligro la vida. Por esta razón es muy recomendable el tenerlo en toda instalación eléctrica, siendo obligatoria en toda instalación nueva.

Los interruptores diferenciales están provistos de un pulsador, que cuando se aprieta provoca un desequilibrio de corriente de 30 mA, que sirve para un control intermitente de su eficacia

Punto N°7:

La conexión a tierra es una es la tercer línea en el enchufe,  su color de cable suele ser verde y amarillo (por normativa), es obligatorio en toda conexión eléctrica, consiste de una línea directa desde los toma corriente a una jabalina que esta clavada en la tierra con una profundidad de 1.5 metros aproximadamente, la intención de dicha conexión es que cualquier descarga que pudieran producir los dispositivos eléctricos se desvíen directamente a tierra

Punto N°8:

Procesador I3: 73 W

Placa de video  GeForce GTX 560: 150W

HDD: 8.6W

Lectograbadora de DVD: entre 6W y 10W

Motherboard

Potencia: 500W

Punto N°9:

Monitor Samsung SA 300b: 20W

Impresora laser HP CP1525: 370W

Multifunción EPSON TX125: 160W

Espera: 0,3W

Potencia: 600W

Punto N°10:

Un UPS es una fuente de suministro eléctrico que posee una batería con el fin de seguir dando energía a un dispositivo en el caso de interrupción eléctrica. Los UPS son llamados en español SAI (Sistema de alimentación ininterrumpida). UPS significa en inglés Uninterruptible Power Supply.

Los UPS suelen conectarse a la alimentación de las computadoras, permitiendo usarlas varios minutos en el caso de que se produzca un corte eléctrico. Algunos UPS también ofrecen aplicaciones que se encargan de realizar ciertos procedimientos automáticamente para los casos en que el usuario no esté y se corte el suministro eléctrico.

Una UPS para una sola PC con su respectivo monitor itene un precio de 280$

Un UPS para 10 PC tiene un costo de 1060$ (serian dos UPS de 5 salidas cada una)

Punto N°11:

Punto N°12:
Consumo  del monitor 20W "Samsung" SA 300b LED
Impresora láser: consumo de energía (activa) 370 Watts "Hp CP1525"
Multifunción: consumo (activo) 200 Watts "Epson TX125"
Espera: 0,3 Wattts


Punto N°13:

 Si es suficiente porque una computadora como máximo requiere de 6 Amper y un conductor de 2.5 mm2 de sección de cobre según Normas IRAM 2183 la corriente máxima admisible es de 18 Ampere.

 
Punto N°14:

La pinza amperométrica es un tipo especial de amperímetro que permite obviar el inconveniente de tener que abrir el circuito en el que se quiere medir la corriente para colocar un amperímetro clásico

El funcionamiento de la pinza se basa en la medida indirecta de la corriente circulante por un conductor a partir del campo magnético o de los campos que dicha circulación de corriente que genera. Recibe el nombre de pinza porque consta de un sensor, en forma de pinza, que se abre y abraza el cable cuya corriente queremos medir.
Para utilizar una pinza, hay que pasar un solo conductor a través de la sonda, si se pasa más de un conductor a través del bucle de medida, lo que se obtendrá será la suma vectorial de las corrientes que fluyen por los conductores y que dependen de la relación de fase entre las corrientes.
Si la pinza se cierra alrededor de un cable paralelo de dos conductores que alimenta un equipo, en el que obviamente fluye la misma corriente por ambos conductores (y de sentido o fase contrarios), nos dará una lectura de "cero ".
Por este motivo las pinzas se venden también con un accesorio que se conecta entre la toma de corriente y el dispositivo a probar. El accesorio es básicamente una extensión corta con los dos conductores separados, de modo que la pinza se puede poner alrededor de un solo conductor.
Modelos, marcas y precios:

Pinza amperometrica digital de 1000 A
Marca: PROTOMAX
Modelo: 266
$ 46,56

Pinza amperometrica digital
Marca: KYORITSU
Modelo: KEW-2002PA
$ 1.303,68

 

TP Nº5

Circuitos Lógicos

Punto N°1: Para las compuertas and, or y xor de 2, 3 y 4 entradas dar la funcion, el símbolo y la tabla de verdad

Punto N°2: Definir bit y byte

Punto N°3: Para el inversor dar la función, el simbolo y la tabla de verdad.
Punto N°4: Indicar el estado de variable en cada punto del circuito.
Punto N°5: Para las compuertas NAND NOR Y XNOR de 3 entradas dar la funcion, el simbolo y la tabla de verdad.
Punto N°6: Para los siguientes circuitos dar la función y la tabla de verdad.
Punto N°7: Para los siguientes funciones dar el circuito y Tabla de verdad
Punto N°8: Por un puente angosto circulan 3 lineas ferroviarias. Por razones de seguridad se quiere impedir que circulen 2 formaciones adyacentes. Para ello se ha colocado en la vía central una señal de detencion. Construir un circuito digital que encienda la señal cuando la situación la requiera.
Punto N°9: Construir un circuito digital capas de comparar 2 números binarios de 1 bit. Deberá indicar con un 1 en la salida correspondiente las condiciones A>B A=B A<b.< b=""></b.<>
Punto N°10: Construir un circuito capas de sumar 2 números de 1 bit. Debe dar la suma (s) y el acarreo (Cy)

Punto N°1:

Compuerta AND

(2 entradas)

 F=A.B

 










(3 entradas)
F=A.B.C





 












 (4 entradas)
F=A.B.C.D





 


















Compuerta OR
(2 entradas)
F=A+B





 










(3 entradas)
F=A+B+C




 













(4 entradas)
F=A+B+C+D
 



 

Compuerta XOR

(2 entradas)

F=A(+)B

 

(3 entradas)
 F=A(+)B(+)C

 (4 entradas)

 F=A(+)B(+)C(+)D
 

Punto N°2:

Un bit es una señal electrónica que puede estar encendida (1) o apagada (0). Es la unidad más pequeña de información que utiliza un ordenador. Son necesarios 8 bits para crear un byte.
Un byte es la unidad fundamental de datos en los ordenadores personales, un byte son ocho bits contiguos. El byte es también la unidad de medida básica para memoria, almacenando el equivalente a un carácter.

Punto N°3:

Función NOT

 

 

Punto N°4:
A=0 ~A=1 ~~A=0 ~~~A=1 ~~~~A=0

Punto N°5:


Punto N°8:

Formas canónicas

-Mintérminos = 1

-Maxtérminos = 0

F(min)= (~A.B.C)+(A.B.~C)+(A.B.C)
F(max)= (A+B+C).(A+B+~C).(A+~B+C).(~A+B+C).(~A+B+C)

Punto N°9: