Componentes Esenciales de un Ordenador: Estructura y Funciones

Componentes de un Ordenador

- Componentes de un ordenador:

• Carcasa de ordenadores: alberga la mayoría de dispositivos hardware de un equipo. Tipos de carcasas:
  • Slimline: pequeñas dimensiones, ahorra espacio; debido a esto, a la hora de ampliar las tarjetas en este tipo de equipamiento se hace desde fuera.
  • Minitor: ofrece buenas posibilidades de ampliación, aunque el número de bahías suele ser insuficiente.
  • Sobremesa: tiene más posibilidades de ampliación de tarjetas y periféricos y se sitúa en horizontal sobre la mesa.
  • Torre: buenas posibilidades de ampliación, aunque necesita mucho espacio y un cable más largo para las diferentes conexiones.
  • Servidor: mayor carcasa de todas y, por tanto, ofrece más posibilidades de ampliación.
  • Barebone: utilizada en grandes empresas y no dispone de CD-ROM, DVD ni disquetera. Instalado el sistema operativo del usuario para que no se pueda introducir información desde los dispositivos. Solo pueden trabajar con las aplicaciones configuradas para el administrador del sistema.

1.1 Placa Base

Elemento principal de un ordenador, en ella se conectan el resto de los dispositivos como disco duro, memoria, etc. Hace que todos los componentes funcionen en equipo. Su importancia se debe a que de ella dependerán los componentes que podremos instalar y las posibilidades de ampliación. Material sintético, formada por circuitos electrónicos.

1.1.1 Zócalo del Microprocesador

Conector donde se inserta la CPU.

1.1.2 Ranuras de Memoria

Conectores donde se instalan la memoria principal del ordenador (RAM - Random Access Memory). Suelen denominarse como bancos de memoria.

1.1.3 Chipset

Encargado de controlar muchas funciones y procesos que se realizan en el ordenador, como la transferencia de datos entre memoria y dispositivos periféricos.

1.1.4 BIOS

Sistema básico de entrada y salida (Basic Input/Output System). Conjunto de programas almacenados en EPROM.

• EPROM: (Erasable Programmable Read Only Memory)
• La función de la BIOS es hacer que el sistema se conecte con los dispositivos durante el proceso de arranque.

1.1.5 Ranuras de Expansión

Serie de puertos donde puedes añadir componentes, introduciendo las tarjetas de expansión.

• Los componentes ya integrados en la torre.

1.1.6 Conectores Externos

Permiten comunicar dispositivos externos con la CPU (teclado, ratón, etc.).

1.1.7 Conectores Internos

Destinados a comunicar los dispositivos internos (disco duro, unidad DVD, disquetes, etc.).

• Conexión SATA: es un disco duro de tipo IDE, ATA y SATA. Se trató de un adaptador para conectar dos discos duros.
• Conexión IDE: permite la conexión de una unidad IDE y ATAPI a un puerto USB.

1.1.8 Conector Eléctrico

Conectaremos los cables de la fuente de alimentación de modo que la placa base y otros componentes recibirán energía.

1.1.9 Batería

Sirve para que el ordenador, cuando está apagado, funcione por dentro.

• Todos estos elementos se integran en la placa base.

Factores de Forma de la Placa Base

• En función del lugar donde quieras instalarla, tiene que ser de un tipo o de otro.
• Determina el tamaño y la orientación de la placa base respecto a la caja, el tipo de fuente de alimentación necesaria y qué periféricos podremos integrar en la placa.

1.2.1 AT y Baby AT

• AT: primer estándar de factor de forma de la placa base y se basa en el ordenador. Único periférico integrado en este factor de forma sería el conector del teclado. Todos tienen una entrada y salida que se encuentran cableados desde la placa base hasta el puerto posterior de la caja o bien son instalados como tarjetas adaptadoras.
• Baby AT: las placas que tienen este factor de forma son menores que las de AT debido a la mayor integración en sus componentes. Se monta en cajas AT; la mayor parte de las cajas fabricadas entre los años 1984 y 1996 fueron factores de forma AT. Típicas cajas de ordenadores clónicos, desde el Intel 286 hasta los primeros Pentium. En este tipo de placas es habitual encontrar el conector para el teclado grande.

1.2.2 ATX / Mini ATX / Micro ATX

• ATX: introducidas por Intel en el año 1995, actualmente son las más populares dado que presentan mayores ventajas: mejor disposición de sus componentes, mejor colocación de la CPU y memoria lejos de las tarjetas de expansión y cerca del ventilador de la fuente de alimentación para recibir aire fresco. Los conectores de la fuente de alimentación solo tienen una pieza y un único conector, siendo imposible conectarse mal, y los conectores IDE (Integrated Drive Electronics) y las disqueteras están más cerca, reduciendo la longitud de cables.
• Mini ATX: versión reducida con la misma disposición de sus elementos.
• Micro ATX: fue publicado por Intel en el año 1997 y supone una nueva reducción de tamaño.
• Tanto la Mini ATX como la Micro ATX son compatibles con ATX. Esto significa que se puede sustituir una placa ATX por cualquiera de estas dos sin ningún problema.

LPX / NLX / BTX / WTX

• LPX: se utilizan en muchos equipos de marca para ordenadores de sobremesa. Tienen integrados periféricos habituales como módems, tarjetas de video, de sonido, de red, etc.
• NLX: similar a la anterior. El objetivo de esta forma es facilitar la entrada y la sustitución de la placa base sin herramientas.
• BTX: introducido por Intel a finales de 2004 para resolver los problemas de refrigeración, pero tuvo poca aceptación entre los fabricantes de la placa base y los usuarios. Los elementos están colocados de manera diferente a las placas ATX, ya que los procesadores y las tarjetas gráficas se calientan mucho y consumen cada vez más. La nueva disposición permite a la CPU estar delante del ventilador, lo que es interesante para los otros componentes que se calientan más al recibir calor del microprocesador.
• WTX: creado por Intel en el año 1998 para servidores y estaciones con múltiples CPU y discos duros. Dadas sus medidas, se pueden instalar muchos componentes.

Componentes de la Placa Base

Zócalo del Microprocesador

• El rendimiento que ofrecen los microprocesadores está muy relacionado con la placa base donde se instalan.
• Hay diferentes tipos de micros y no todos conectan de igual manera.
• Los primeros micros iban soldados a la placa base y no se podían sacar. Los actuales son bastante fáciles de cambiar.
• Tipos de zócalos:
  • LGA (Land Grid Array): se caracteriza porque los pinos se encuentran en la propia placa base, no en los micros que tienen contactos en la parte inferior. Esto permite un mejor sistema de distribución de energía y mayores velocidades de bus. Si los pinos se doblan, es muy difícil enderezarlos. Se utiliza en Pentium IV, Intel Xeon, Intel Core 2, Intel Core i7 y con familia Opteron.
  • ZIF (Zero Insertion Force): los micros se insertan y se retiran sin hacer presión. Encontramos una palanca al lado del zócalo que permite liberarlo sin hacer ninguna fuerza. Una vez colocado, se encaja la palanca al micro y se libera sin ningún problema. Nació en la época del 486. Sus versiones son:
    • Socket 7 (Super 7): se caracteriza por poder utilizar velocidades de bus de hasta 100 MHz, como el K6-II.
    • Socket 370 (PGA 370): similar a la anterior pero con un bus diferente, dos versiones: PPGA (Intel Celeron) y FC-PGA (Celeron y Pentium II).
    • Socket A (462): AMD K7 Athlon y AMD Duron.
    • Socket 423: utilizada para los Pentium II.
    • SLOT: entre 1997 y 2000 aparecieron los microslot. La forma de insertarlos era similar a la RAM. Hay diferentes tipos:
      • Slot A: la respuesta de AMD a Intel. Físicamente son idénticos, pero lógica y eléctricamente son incompatibles. Utilizado en AMD K7 Athlon.
      • Slot 1: fue un invento de Intel para conectar los Pentium II y para deshacerse de la competencia (AMD). Tiene forma parecida a los slots PCI/ISA, pero con 242 pines. Se utiliza para Pentium II y Celeron.
      • PGA: modelo clásico, usado en el 386 y el 486.
      • Otros: a veces el chip está soldado a la placa y puede resultar difícil de reconocer. Utilizan 8086, 286, etc. Tienen forma rectangular alargada.

Ranuras de Memoria (RAM)

• Conectores en la placa base para conectar la memoria RAM.
• Esta está formada por varios chips soldados y forman lo que se denomina módulo de memoria.
• Tipo:
  • DIMM: (Dual In-line Memory Module), tienen 13,3 cm de largo. Tenemos ranuras DIMM de 184 contactos para memoria DDR (Double Data Rate), tienen 240 contactos para DDR2.
  • SO-DIMM: versión reducida de las memorias DIMM instaladas en portátiles, PDAs y notebooks.
  • SIMM: (Single In-line Memory Module), memoria utilizada en las placas base más antiguas, más pequeñas que la DIMM (10 cm). Para insertarlas se debe hacer inclinando un ángulo de 45º.
  • Dual Channel: tecnología para memorias de ordenadores personales.

Chipset

• Los primeros canales de comunicación en la placa son: entre microprocesador y la memoria RAM, entre microprocesador y ranuras de expansión, y entre microprocesador y dispositivos periféricos.
• El elemento que integra todas estas funciones de control es el chipset. Está formado por un conjunto de circuitos lógicos que ayudan a que el procesador y los componentes del PC se comuniquen con los dispositivos conectados a la placa.
• Integra todos los circuitos electrónicos en un solo chip, tiene las siguientes ventajas:
  • Reduce el tamaño de la placa madre.
  • Menos consumo de energía.
  • Mayor fiabilidad.
• El chipset realiza las siguientes funciones:
  • Controla la transferencia de datos entre CPU, RAM y periféricos.
  • Controla la transmisión de datos, las instrucciones y las señales de control que fluyen entre la CPU y el resto de componentes del sistema.
  • Ofrece soporte para el bus de expansión.
• El chipset consta de 2 chips:
  • Northbridge: (puente norte). Responsable de la conexión del bus FSB de la CPU con los componentes de alta velocidad (RAM, AGP). Controla las funciones de acceso desde y hacia el microprocesador, la RAM, el puerto AGP, PCI Express y las comunicaciones con el Southbridge. Controla las siguientes características del sistema:
    • Tipo de microprocesador que soporta la placa.
    • Número de microprocesador que soporta la placa.
    • Velocidad de microprocesador.
    • Velocidad del FSB.
    • Tipo y cantidad máxima de memoria RAM soportada.
    • Controladora gráfica integrada.
  • Southbridge: (puente sur). Responsable de la conexión de la CPU con los elementos más lentos del sistema (periféricos). No está conectado directamente a la CPU, sino que utiliza el Northbridge para comunicarse. Características:
    • Controlador de sonido y de red.
    • Controlador de teclado, ratón, etc.
    • Controlador de puertos para periféricos (USB).
    • Conectores para periféricos.
    • Función de administración de energía.
    • Detectores para buses de expansión.

Componentes Integrados

• Conexiones típicas de la interfaz de entrada y salida integrados en la placa son:
  • Puertos de teclado y mouse.
  • Controlador IDE y SATA.
  • Puertos de comunicación serie y paralelo.
  • Puertos USB.
  • Conectores de audio, video, módem y red.
• Inconvenientes: el mal funcionamiento puede obligar a cambiar de placa base.
• Ventajas: hay una conexión eléctrica menos en la placa base.

BIOS (Basic Input Output System)

• Conjunto de programas elementales en la ROM BIOS que se encargan de realizar las funciones necesarias para que el ordenador arranque.
• F2 o Supr. Normalmente para acceder.

Proceso de Arranque

• Los pasos que realiza la BIOS en el proceso de arranque son:
  • POST (Power On Self Test): comprobación de todos los elementos hardware. En caso de error, mediante silbidos de alarma.
  • Si no hay ningún error en el POST, busca la BIOS del adaptador de vídeo.
  • Muestra información de la BIOS (Fabricante y Versión).
  • Introduce una serie de pruebas del sistema, como la comprobación de la cantidad de memoria. Si encuentra algún error, mostrará un mensaje en pantalla.
  • Comprueba los dispositivos presentes y sus características (DVD, CD-ROM).
  • Configura los dispositivos disponibles Plug and Play.
  • Presenta una pantalla de resumen y pasa el control al sistema operativo.
• En los primeros ordenadores se conocían como ROM BIOS, ya que se almacenaba en la ROM y no se podía modificar.
• Luego se utilizó memoria PROM (Programmable Read Only Memory).
• Después se utilizó EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory).
• Muchos datos que utiliza la BIOS se almacenan en la CMOS (hora del sistema).
• CMOS: las familias lógicas empleadas en la fabricación de circuitos integrados. Su principal característica consiste en la utilización conjunta de transistores de tipo pMOS y tipo nMOS configurados de tal forma que, en estado de reposo, el consumo de energía es únicamente el debido a las corrientes parásitas.
• La información se mantiene gracias a la pila.
• CMOS-RESET-JUMPER.
• Sacando la pila.

Soporte para Dispositivos de Entrada y Salida

• Una de las principales funciones es tratar con los dispositivos de entrada y salida.
• En la BIOS se encuentran las instrucciones necesarias para tratar con estos dispositivos.
• Esta introducción se accede a través de las direcciones contenidas en la tabla de vectores de interrupción, las carga en memoria en el proceso de inicio del sistema.
• Cualquier programa puede saber dónde tiene que buscar para encontrar estos dispositivos.

Ranura de Expansión

• Ranuras de plástico o slots con conectores eléctricos donde se insertan las tarjetas de expansión (de gráficas, de sonido, de red, de módem y de vídeo). Estas ranuras forman parte de un bus, que es el canal por el que se comunican los diferentes dispositivos del ordenador (PCI, Peripheral Component Interconnect; AGP, Accelerated Graphics Port).
• En una placa actual encontramos normalmente ranuras PCI, PCI Express y AGP que funcionan a distintas velocidades. Las PCI y AGP tienden a desaparecer en beneficio de las PCI Express.
• Tipo:
  • AGP: desarrollado por Intel en 1996. Como solución a los atascos que se producen en las gráficas PCI. Se utiliza exclusivamente para tarjetas gráficas y, por su arquitectura, solo puede haber una ranura en la placa. Son ranuras de color marrón en desuso, porque PCI Express ofrece mejores prestaciones (frecuencia y ancho de banda).
  • PCI: (Peripheral Component Interconnect). Aparecieron a principios de los 90. Utilizan un bus PCI con capacidad de transferencia de datos de 133 Mb/s. Se conectan tarjetas de sonido, de red, de módem, de vídeo, etc. Ofrecen Plug and Play. Generalmente encontramos 2 o 3 ranuras en la placa. Envía los datos en paralelo.
  • PCI Express: (PCI-E, 3GIO). Tecnología desarrollada por Intel en 2004. PCI resulta adecuado para aplicaciones como redes Gigabit Ethernet; además, es un ancho de banda compartido entre todos los dispositivos disponibles en línea. Para solucionar este problema, se ha puesto a utilizar un bus serie (solo envía 1 bit) pero a muy alta velocidad (2,5 GB a 5 GB). Cada ranura consta de 1 o más lanes, que son enlaces punto a punto bidireccionales formados por 4 cables, 2 en cada sentido. Normalmente, son 1, 4, 8 o 16 lanes. Una ranura x1 tiene una tasa de transferencia de datos de 250 MB/s por cada sentido. Una PCI x4 ofrece una transferencia de 250 MB/s x4 = 1000 MB (aproximadamente 1 GB/s). ¿Qué transferencia de datos ofrece una PCI-E X16? 4000 MB/s (aproximadamente 4 GB/s). Los dispositivos se pueden conectar a la placa sin necesidad de apagar el ordenador. Se pueden conectar en ranuras más largas.

Conectores Internos

• Son conectores para dispositivos internos (discos duros, DVD y CD). Normalmente tienen un marco de plástico y son de diferentes colores. Algunos de estos son:
  • Puerto IDE: para discos duros.
  • Puerto FDD: para disqueteras.
  • Puerto SATA: serial ATA.
  • Conector USB Adicional: panel frontal.
  • Para los indicadores frontales.
  • Conectores CD-IN para conectar audio de CD y DVD.
  • Conectores para los ventiladores.
  • Conectores para salida de sonido digital.
  • Interfaz: formato estándar de transferencia de audio.
  • En las placas más modernas se puede encontrar jumper (Scalable Link Interface). Configura 2 o más tarjetas.
  • SLI: método para conectar dos o más tarjetas de video que produce una señal de salida.
  • Conectores de energía: se utiliza para conectar los cables de la fuente de alimentación en la placa madre y suministrar corriente.

Conectores Externos

• Para conectar los periféricos al ordenador. Se inserta dentro del puerto para hacer la conexión entre el ordenador y el dispositivo para que esté disponible para el usuario.
• La mayoría de las placas ATX incluyen:
  • PS/2: introducidos por IBM en el ordenador PS/2. Son 2 conectores idénticos pero incompatibles: COLOR VERDE: ratón y COLOR LILA: teclado. Tiene 6 pines y una clave rectangular.
  • Puerto Serie: recibe el resumen por la forma en que se transmiten los datos, bit a bit y de forma asíncrona. Se utiliza para dispositivos lentos, como módems. En un futuro será sustituido por USB. Tiene un conector DB-9 o DB-25 (Tipo D).
  • Puerto Paralelo: recibe su nombre por la forma de transmitir los datos, que se envían de 8 en 8 bits en lugar de 1. Es más rápido que el puerto serie, que envía más datos simultáneamente. Está asociado a la impresora. Será sustituido por USB.
  • Puerto USB: desarrollado por 7 empresas: Compaq, Digital Equipment Corp., IBM PC Co., Intel, Microsoft, NEC y Northern Telecom. Soporta dispositivos de baja velocidad (mouse, teclado, etc.) y alta velocidad (cámaras digitales, impresoras, etc.). Es un puerto serie (bit a bit) pero transmite mucho más rápido por su arquitectura y funcionamiento. La versión 1.1 transmitía a 12 Mb/s, la actual a 480 Mb/s; ambas versiones son compatibles.
  • Puerto Firewire: admite hasta 64 dispositivos; las últimas versiones tienen velocidades desde 800 Mb/s a 16 Gb/s.
  • Conector de Red: muchas placas actuales tienen integrado el conector de red Ethernet. Es parecido al de teléfono y se denomina RJ-45.
  • Conectores de Audio: conector mini-jack de 3,5 mm. Están codificados por colores de la forma siguiente:
    • 1. Naranja: Salida central/subwoofer o salida digital SPDIF.
    • 2. Azul: Entrada analógica line-in.
    • 3. Negro: Salida analógica para los altavoces traseros.
    • 4. Verde: Salida analógica para los altavoces delanteros.
    • 5. Gris: Salida analógica para altavoces laterales.
    • 6. Rosa: Entrada analógica por el micrófono.
  • En las placas modernas se pueden encontrar conectores SPDIF por cable coaxial o por cable óptico para conectar el PC a un sistema externo de audio.
  • Puerto VGA y DVI: se utiliza para conectar el monitor al PC. Siempre se ha utilizado el conector VGA de 15 pines mediante mini sub DB15. Los monitores CRT suelen utilizar el conector DB-15H analógico. Los LCD aceptan información digital. Por eso apareció la interfaz DVI, utilizada para estos monitores.
  • Puerto para Joystick/MIDI: conector de 15 pines DB hembra que se utiliza para juegos; ya casi no se usa porque está siendo sustituido por USB.
  • Puertos SATA (Externos): muchas placas incluyen la conexión SATA externa que nos permite conectar discos duros SATA externos sin conectarse a la placa directamente. Sucesor de IDE y sus diferencias principales son:
    • SATA es conexión punto a punto, por tanto, se elimina la configuración de maestro y esclavo mediante jumper.
  • Velocidades:
    • Estándar SATA hasta 150 Mb/s.
    • SATA II de hasta 300 Mb/s.
    • SATA III hasta 600 Mb/s.