1.1.2 COMPONENTES INTERNOS DE UNA PC
1.1.2.1 PLACAS MADRE
La placa madre, también conocida como la placa del sistema o la placa principal, es la médula de la computadora.
una placa madre es una placa de circuito impreso (PCB) que contiene los buses, o las rutas eléctricas, que interconectan los componentes electrónicos.Estos componentes se pueden soldar directamente a la placa madre o se pueden agregar mediante sockets, ranuras de expansión y puertos.
Estos son algunas conexiones:
- Unidad de procesamiento central (CPU): Se considera el cerebro de la computadora.
- Memoria de acceso aleatorio (RAM, Random Access Memory): Esta es una ubicación temporal para almacenar datos y aplicaciones.
- Ranuras de expansión: Brindan las ubicaciones para conectar componentes adicionales.
- Conjunto de chips: Consta de los circuitos integrados en la placa madre que controlan la manera en que el hardware del sistema interactúa con la CPU y la placa madre. Además, establece cuánta memoria se puede agregar a una placa madre y el tipo de conectores de esta placa.
- Chip de sistema básico de entrada y salida (BIOS) y chip de Unified Extensible Firmware Interface (UEFI): El BIOS se usa para ayudar a arrancar la computadora y administrar el flujo de datos entre la unidad de disco duro, la tarjeta de vídeo, el teclado, el mouse y otros componentes. Recientemente, por UEFI ha mejorado el BIOS. UEFI especifica una interfaz de software diferente para los servicios de arranque y de tiempo de ejecución, pero aún depende del BIOS tradicional para la configuración del sistema, la prueba automática de encendido (POST) y la configuración.
Hubo muchas variaciones en las placas madre desarrolladas a lo largo de los años. Existen tres factores de forma comunes para las placas madre:
- La tecnología avanzada extendida (ATX): Este es el factor de forma más común de las placas madre. El gabinete ATX alberga los puertos integrados de E/S en la placa madre ATX estándar. La fuente de alimentación ATX se conecta a la placa madre mediante un conector único de 20 pines.
- Micro-ATX: Es un factor de forma más pequeño que está diseñado para proporcionar compatibilidad con versiones anteriores de ATX. Las placas Micro-ATX a menudo utilizan el mismo conjunto de chips de puente norte y puente sur, y los mismos conectores de energía que las placas ATX de tamaño normal; por lo tanto, pueden utilizar muchos de los mismos componentes. Generalmente, las placas Micro-ATX pueden admitir los gabinetes ATX estándar. Sin embargo, las placas Micro-ATX son mucho más pequeñas que las ATX y poseen menos ranuras de expansión.
- ITX: El factor de forma ITX adquirió popularidad debido a que es muy pequeño. Existen muchos tipos de placas base ITX; sin embargo, la Mini-ITX es una de las más populares. El factor de forma Mini-ITX utiliza muy poca potencia, por lo que no se necesitan ventiladores para mantenerlo refrigerado. Las placas base Mini-ITX solo tienen una ranura PCI para las tarjetas de expansión. Una PC basada en un factor de forma Mini-ITX se puede usar en lugares en los que no es conveniente tener una PC de gran tamaño o un ambiente en el cual la PC debe hacer poco ruido.
PAGINA 1.1.2.2 ARQUITECTURAS DE CPU
La mayoría de los cálculos se realizan en la CPU.
Las CPU tienen distintos factores de forma, y cada estilo requiere una ranura o un socket en particular en la placa madre. Entre los fabricantes de CPU más conocidos se incluyen Intel y AMD.
Los procesadores y los sockets de CPU modernos se basan en las siguientes arquitecturas:
- Matriz de pines en cuadrícula (PGA, Pin Grid Array): En la arquitectura de PGA, los pines se encuentran en la parte inferior del procesador, que se inserta en el socket de la CPU de la placa madre mediante fuerza de inserción cero (ZIF). La ZIF se refiere a la cantidad de fuerza que se necesita para instalar una CPU en el socket o la ranura de la placa madre.
- Matriz de contactos en cuadrícula (LGA, Land Grid Array): En una arquitectura de LGA, los pines se encuentran en el socket y no en el procesador.
Existen dos tipos distintos de conjuntos de instrucciones que pueden usar las CPU:
- Computadora con conjunto de instrucciones reducido (RISC, Reduced Instruction Set Computer): Esta arquitectura usa un conjunto de instrucciones relativamente pequeño. Los chips RISC se diseñan para ejecutar estas instrucciones muy rápidamente.
- Computadora con conjunto de instrucciones complejo (CISC, Complex Instruction Set Computer): Esta arquitectura usa un amplio conjunto de instrucciones, lo cual provoca que haya menos pasos por operación.
PAGINA 1.1.2.3 MEJORA DEL FUNCIONAMIENTO DE LA CPU
Los distintos fabricantes de CPU complementan sus CPU con características de mejora del rendimiento. Por ejemplo, Intel incorpora hyperthreading para mejorar el rendimiento de algunas de sus CPU. Con la tecnología hyperthreading, se ejecutan varias porciones de código (subprocesos) simultáneamente en la CPU. Para un sistema operativo, una única CPU con tecnología hyperthreading opera como si hubiera dos CPU cuando se procesan varios subprocesos. Los procesadores AMD usan la tecnología HyperTransport para mejorar el rendimiento de la CPU. La tecnología HyperTransport es una conexión de alta velocidad y baja latencia entre la CPU y el chip de puente norte.
La potencia de una CPU se mide según la velocidad y la cantidad de datos que puede procesar. La velocidad de una CPU se clasifica en ciclos por segundo, como millones de ciclos por segundo, denominados “megahercios” (MHz), o miles de millones de ciclos por segundo, denominados “gigahercios” (GHz).
Los procesadores actuales usan un FSB de 32 bits o de 64 bits.
La técnica de overclocking se utiliza para hacer que un procesador funcione a una velocidad mayor a la que se le especificó originalmente.
PAGINA 1.1.2.4 SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN
El flujo de corriente entre los componentes electrónicos genera calor. Los componentes de la PC funcionan mejor cuando se los mantiene refrigerados. Si no se elimina el calor, es posible que la computadora funcione más lentamente. Si se genera mucho calor, la computadora puede bloquearse o pueden dañarse los componentes. Por lo tanto, es fundamental que las computadoras se mantengan ventiladas.
PAGINA 1.1.2.5 ROM
Una computadora posee diferentes tipos de chips de memoria. Sin embargo, todos los chips de memoria almacenan los datos en forma de bytes. Un byte es una agrupación de información digital y representa la información como letras, números y símbolos. Específicamente, un byte es un bloque de ocho bits almacenados como un 0 o un 1 en el chip de memoria.
Es importante destacar que los chips de ROM conservan el contenido aun cuando la computadora está apagada. Los contenidos no se pueden eliminar o cambiar fácilmente.
Existen cuatro tipos de ROM:
- ROM
- PROM
- EPROM
- EEPROM
PAGINA 1.1.2.6 RAM
La RAM es el área de almacenamiento de trabajo temporal de datos y programas a los que accede la CPU.
Existen diferentes tipos de RAM que puede utilizar una computadora. La figura ofrece detalles sobre ellos.
Al contrario de la ROM, la RAM es una memoria volátil, lo cual significa que el contenido se borra cuando la computadora se apaga.
Agregar más RAM en una computadora mejora el rendimiento del sistema. Por ejemplo, más RAM aumenta la capacidad de memoria de la computadora para mantener y procesar programas y archivos. Con menos memoria RAM, una computadora debe intercambiar datos entre la RAM y la unidad de disco duro, que es mucho más lenta. La cantidad máxima de RAM que se puede instalar depende de la placa madre.
Existen varios tipos de RAM:
- DRAM
- SRAM
- SDRAM
- DDR
- DDR2
- DDR3
- DDR4
PAGINA 1.1.2.7 MÓDULOS DE MEMORIA
La RAM que tenían las primeras computadoras en la placa madre se instalaba en forma de chips individuales. Los chips de memoria individuales, denominados “chips de paquete doble en línea” (DIP, dual inline package), eran difíciles de instalar y solían aflojarse. Para solucionar este problema, los diseñadores soldaron los chips de memoria a una placa de circuito para crear un módulo de memoria que luego se ubicaría en una ranura de memoria en la placa madre.
La velocidad de la memoria tiene impacto directo en cuántos datos puede procesar un procesador en un período de tiempo determinado. Al aumentar la velocidad del procesador, la velocidad de la memoria también debe aumentar. El rendimiento de la memoria también se ha mejorado con tecnología multicanal.
La memoria más rápida generalmente es la RAM estática (SRAM) que es una caché para almacenar los datos utilizados más recientes y las instrucciones de la CPU. La SRAM le proporciona al procesador un acceso más rápido a los datos que la RAM dinámica (DRAM, dynamic RAM), o memoria principal, que tarda más en recuperarlos.
Hay cuatro tipos para elegir:
- DIP
- SIMM
- MEMORIA DIMM
- SODIMM
PAGINA 1.1.2.8 TARJETAS DE ADAPTADOR Y RANURAS DE EXPANSIÓN
Las tarjetas de adaptador aumentan la funcionalidad de una PC al agregar controladores para dispositivos específicos o al reemplazar los puertos que no funcionan correctamente
Existen varias tarjetas de adaptador disponibles que se suelen utilizar para expandir y personalizar la funcionalidad de una computadora:
- Adaptador de sonido: Los adaptadores de sonido proporcionan la funcionalidad de audio.
- Tarjeta de interfaz de red (Network Interface Card, NIC): Conecta una computadora a una red mediante un cable de red.
- NIC inalámbrica: Conecta una computadora a una red mediante radiofrecuencias.
- Adaptador de vídeo: Los adaptadores de vídeo proporcionan funcionalidad de vídeo.
- Tarjeta de captura: Las tarjetas de captura envían una señal de vídeo a una computadora para que se pueda grabar en el disco duro de la computadora con un software de captura de vídeo.
- Tarjeta sintonizadora de TV: Proporciona la capacidad de mirar y grabar señales de televisión en una computadora conectando una televisión de cable, un satélite o una antena a la tarjeta sintonizadora instalada.
- Puerto de bus serial universal (USB, Universal Serial Bus): Conecta una computadora a los dispositivos periféricos.
- Tarjeta Thunderbolt: Conecta una computadora a los dispositivos periféricos.
- Matriz redundante de discos independientes (RAID): Un adaptador de RAID se conecta a varias unidades de disco duro (HDD) o unidades de estado sólido (SSD), y hace que trabajen como una unidad lógica.
PAGINA 1.1.2.9 DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO
Las unidades de almacenamiento, leen o escriben información en medios de almacenamiento magnéticos, ópticos o semiconductores. La unidad se puede utilizar para almacenar datos de forma permanente o para recuperar información de un disco de medios.
Los siguientes son tipos comunes de unidades de almacenamiento:
- Unidad de disco duro (HDD): Las unidades de disco duro son dispositivos de discos magnéticos tradicionales que se han utilizado durante años. Su capacidad de almacenamiento va de gigabytes (GB) a terabytes (TB). Su velocidad se mide en revoluciones por minuto (RPM). Esta es la velocidad a la que el eje hace girar los platos que contienen los datos. Cuanto más rápido gira el eje, más rápido recupera el disco duro los datos almacenados en los platos. Las velocidades comunes de ejes de disco duro son 5400, 7200 y 10 000 rpm.
- Unidad de estado sólido (SSD): Esta unidad utiliza chips de memoria flash no volátiles para almacenar datos. Esto significa que es más rápida que las HDD magnéticas. Su capacidad de almacenamiento también abarca de GB a TB. Las SSD no poseen piezas móviles y por lo tanto no hacen ruido, proporciona más ahorros de energía y producen menos calor que las HDD. Las SSD tienen el mismo factor de forma que las HDD y se usan cada vez más en lugar de las HDD magnéticas.
- Unidad híbrida: También se denomina unidad híbrida de estado sólido (Solid State Hybrid Drive, SSHD) y es una unidad intermedia entre una HDD magnética y una SSD. Son más rápidas que una HDD, pero menos costosos que una SSD. Son una HDD magnética con una SSD integrada que funciona como memoria caché. La unidad SSHD almacena automáticamente los datos a los que se obtiene acceso frecuente.
- Unidades ópticas: Utilizan láseres para leer los datos almacenados en los medios ópticos. Existen tres tipos de unidades ópticas, incluido el disco compacto (CD), el disco versátil digital (DVD) y el disco Blu-ray (BD). Los CD, DVD y BD pueden estar previamente grabados (solo lectura), pueden ser grabables (de una sola escritura) o pueden ser regrabables (se leen y se escriben varias veces). En la Figura 2 se describen los distintos tipos de medios ópticos y su capacidad de almacenamiento aproximada.
- Unidad de cintas: Las cintas magnéticas se utilizan con mayor frecuencia para archivar datos. La unidad de cintas utiliza un cabezal magnético de lectura/escritura. Si bien la recuperación de datos mediante una unidad de cintas puede ser rápida, la ubicación de datos específicos es lenta, ya que la cinta se debe enrollar en un carrete hasta que se encuentren los datos. Las capacidades de almacenamiento comunes de las cintas van desde algunos GB hasta TB.
- Unidad de memoria flash externa: La unidad de memoria flash externa es un dispositivo de memoria USB que se conecta a un puerto USB. Las unidades de memoria flash externas utilizan el mismo tipo de chips de memoria no volátil que las SSD. No requieren energía para mantener los datos. Su capacidad de almacenamiento se extiende de MB a GB.
PAGINA 1.1.2.10 RAID E INTERFACES DE DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO
Las HDD, las SSD y las unidades ópticas internas se conectan a menudo a la placa madre mediante conexiones SATA (Serial AT Attachment). Los discos SATA se conectan a la placa madre mediante un conector de datos de 7 pines SATA.
En un extremo del cable, el conector está enchavetado para la unidad y el otro extremo están enchavetado para la controladora de unidades.Hay 3 versiones principales de SATA: SATA 1, SATA 2 y SATA 3. Los cables y los conectores son iguales, pero las velocidades de transferencia de datos son diferentes. SATA 1 permite una tasa de transferencia de datos de 1,5 Gb/s mientras QUE SATA 2 puede llegar hasta 3 Gb/s. SATA 3 es el más rápido con velocidades de hasta 6 Gb/s. Los dispositivos de almacenamiento también pueden conectarse de manera externa a la computadora.El USB 3.0 y el USB 3.1 son de color azul y se han vuelto comunes para los dispositivos de almacenamiento externo de conexión debido a las velocidades de transmisión rápidas. Las unidades USB también son intercambiables con el sistema activo.
Los siguientes términos describen cómo la RAID almacena los datos en los distintos discos:
- Paridad: Detecta errores de datos.
- Creación de bandas de datos: Escribe datos en varios discos.
- Replicación de disco: Almacena los datos duplicados en una segunda unidad.
1.1.3 PUERTOS Y CABLES EXTERNOS PAGINA 1.1.3.1 PUERTOS Y CABLES DE VÍDEO
Un puerto de vídeo conecta un monitor a una PC mediante un cable. Los puertos de vídeo y los cables de monitor transfieren señales analógicas, señales digitales o ambas. Las PC son dispositivos digitales que producen señales digitales. Las señales digitales se envían a la tarjeta gráfica y, de allí, se transmiten a una pantalla digital a través de un cable. Las señales digitales también se pueden convertir en señales analógicas mediante la tarjeta gráfica y transferirse a una pantalla analógica.
Una calidad de imagen más baja es el resultado de convertir una señal digital en una señal análoga. Las pantallas y los cables de monitor que admiten señales digitales proporcionan mejor calidad de imagen que los que solo admiten señales analógicas.
EXISTEN VARIOS TIPOS DE PUERTOS:
Interfaz visual digital (DVI, Digital Visual Interface): Por lo general, el conector DVI es blanco y consta de 24 pines. Específicamente, la interfaz DVI-D solo maneja señales digitales, mientras que la interfaz DVI-A solo maneja señales analógicas.
Conector de DisplayPort: DisplayPort es una tecnología de interfaz que está diseñada para conectar PC de alta gama con capacidad para gráficos y pantallas, así como equipos de cine en casa y pantallas.
Mini DisplayPort: Una versión más pequeña que el conector de DisplayPort se denomina Mini DisplayPort. Se utiliza en las implementaciones de Thunderbolt 1 y Thunderbolt 2.
HDMI: La
interfaz multimedia de alta definición fue desarrollada específicamente para los televisores de alta definición. Sin embargo, sus funciones digitales también lo convierten en un buen candidato para las computadoras.
Thunderbolt: Thunderbolt 1 y Thunderbolt 2 utilizan el adaptador de Mini DisplayPort (MDP), mientras que Thunderbolt 3 requiere un conector USB-C.
Conector VGA: Es un conector para vídeo analógico. Tiene 3 filas y 15 pines. También se conoce como conector DE-15 o HD-15.
Conector RCA: Los conectores RCA cuentan con un conector que tiene un aro a su alrededor y se utilizan para transmitir audio o video.
Conector BNC: Los conectores BNC conectan cables coaxiales a dispositivos mediante un esquema de conexión de un cuarto de vuelta
Din-6:Este conector tiene 6 pines y se suele utilizar para audio y video analógico, y para la alimentación en aplicaciones de cámaras de seguridad.
Inalámbrico: Tienen transmisores generalmente adicionales que se conectan a un monitor externo/TV.
PAGINA 1.1.3.2 OTROS PUERTOS Y CABLES
Los puertos de entrada/salida (E/S) de una PC conectan dispositivos periféricos, como impresoras y escáneres y unidades portátiles. Además de los puertos y las interfaces que analizamos anteriormente, una computadora también puede tener otros puertos
Puertos PS/2 Un puerto PS/2 conecta un teclado o un mouse a una computadora. El puerto PS/2 tiene un conector mini-DIN hembra de 6 pines. Los conectores para el teclado y el mouse a menudo son de colores diferentes.
Puertos de audio Los puertos de audio conectan dispositivos de audio a la computadora. Los puertos analógicos suelen incluir una línea en el puerto para conectar a una fuente externa (ep. j., un sistema estéreo), un puerto de micrófono y una línea a través de puertos para conectar altavoces o auriculares.
Puerto de juegos/MIDI Se conecta a un joystick o a un dispositivo con interfaz MIDI.
Puerto de red Ethernet La velocidad de conexión depende del tipo de puerto de red. Existen dos estándares de Ethernet que se utilizan. Específicamente, Fast Ethernet (o 100 BASE) puede transmitir hasta 100 Mb/s y Gigabit Ethernet (1000BASE) puede transmitir hasta 1000 Mb/s. La longitud máxima del cable de red Ethernet es de 100 m (328 pies)
Puertos y cables USB Los dispositivos USB son intercambiables con el sistema activo, lo que significa que los usuarios pueden conectarlos y desconectarlos mientras la PC está encendida. Las conexiones USB se pueden encontrar en PC, cámaras, impresoras, escáneres, dispositivos de almacenamiento y muchos otros dispositivos electrónicos.
