Componentes de un ordenador: Placa base, Memoria y Microprocesador

1. Memoria

1.1. Clasificación de las memorias

Podemos clasificar las memorias que encontramos en un ordenador en base a su capacidad, velocidad, cercanía al microprocesador y precio:

  • Memoria principal: situada en el interior de la CPU o placa base (como registros, memoria caché, RAM).
  • Memoria secundaria: la CPU accede a ella a través de las unidades de entrada y salida (como discos duros).

1.2. Memoria volátil y no volátil

¿Qué quiere decir que una memoria sea volátil o no? Veamos algunos ejemplos:

  • Volátiles: deben estar alimentadas eléctricamente para mantener la información almacenada. Como la Memoria RAM.
  • No volátiles: la información se mantiene almacenada aunque se interrumpa el suministro eléctrico. Como la memoria ROM.

1.3. Organización de la memoria RAM

La memoria RAM está organizada en registro de direcciones (MAR), el registro de intercambio (MDR), y el selector de memoria.

Palabra de memoria: es cualquier dispositivo donde se almacene la información en formato digital, en bits o valores binarios.

Dirección de memoria: la memoria principal se almacena en valores binarios (0-1). Estas celdas se agrupan en un número determinado de bits. Cada vez que se realiza una operación en la memoria, se accede a todo ese conjunto de bits que tiene una dirección única, a esto es a lo que se denomina dirección de memoria.

1.4. Diferencia entre RAM y caché

La RAM es el elemento del ordenador que almacena la información y el dispositivo desde donde la CPU recibe los datos e instrucciones necesarios para operar y donde guarda los resultados de sus operaciones. La caché es una memoria intermedia que se sitúa entre la memoria principal y la CPU, es mucho más rápida que la RAM pero también más cara.

Función de la caché: acelerar los accesos a memoria.

1.5. Tipos de memorias híbridas

Existen distintos tipos de memorias híbridas:

  • PROM: es una memoria digital donde el valor de cada bit depende del estado de un fusible.
  • EPROM: es un tipo de chip de memoria ROM.
  • EEPROM: es un tipo de memoria ROM que puede ser programada, borrada y reprogramada eléctricamente.
  • Flash: es un tipo de memoria no volátil.

2. Dispositivos de E/S

2.1. Componentes de los dispositivos de E/S

Los dispositivos de E/S están compuestos por una parte mecánica, electrónica y un controlador de dispositivo (driver).

2.2. Función del driver

Controlar el dispositivo físico y comunicarse con él.

2.3. Importancia de los drivers

Los drivers son necesarios porque hacen que el ordenador reconozca todos sus componentes. Si no se instala el driver, el hardware no va a funcionar, no se podrá, por ejemplo, escuchar audio en el PC o conectarse a la red.

2.4. Obtención de drivers

Se pueden conseguir en un CD de instalación o en la página web del fabricante.

3. CPU

3.1. Importancia del reloj en la CPU

El reloj marca las pautas de un ciclo en el ordenador.

3.2. FPU

La FPU (Unidad de punto flotante) realiza las operaciones sobre los números decimales.

3.3. FSB y BSB

FSB: es el tipo de bus usado como bus principal en los antiguos procesadores.

BSB: su objetivo es intercambiar la información que la CPU quiere para procesar.

Ubicación: el FSB se encuentra en la soldadura de las placas y el BSB en la memoria caché.

4. Placa Base

4.1. Definición y función de la placa base

La placa base es un gran circuito impreso cuya función es conectar todos los componentes del ordenador, directamente o a través de conectores internos o externos.

4.2. Compatibilidad de la placa base

La compatibilidad de la placa base afecta a la elección del microprocesador, memoria RAM, caja y fuente de alimentación. Dependiendo del tamaño de la placa base, se comprará un tipo u otro de microprocesador, memoria RAM, etc.

4.3. Factor de forma de las placas

El factor de forma determina el tamaño, las áreas donde se sitúan los distintos conectores, dónde están los anclajes, y la forma y número de conexiones de la fuente de alimentación.

El factor de forma define el tamaño y orientación de la placa base, las áreas donde se sitúan los distintos conectores, dónde están los anclajes y la forma y número de conexiones de la fuente de alimentación. Afecta a la torre y fuente de alimentación ya que tienen que ser del mismo factor que la placa para que sean compatibles.

4.4. Factores de forma más usados

  • ATX: 30.5 x 24.4 cm.
  • Micro ATX: 24.4 x 24.4 cm.
  • Flex-ATX: 22.9 x 19.1 cm.

4.5. Componentes principales de la placa base

  • Zócalo del microprocesador: conectar el microprocesador al resto de componentes.
  • Ranuras para los módulos RAM: donde se insertan los módulos de memoria RAM.
  • Chipset: controlar las comunicaciones entre el procesador y el resto de componentes del sistema.
  • Ranuras de expansión: donde se conectan diversas tarjetas en el sistema.
  • BIOS: contiene las instrucciones para iniciar el equipo, localizar las unidades del mismo y ejecutar las rutinas de arranque necesarias.
  • Memoria CMOS: conserva la configuración del sistema aunque este apagado.
  • Conectores de energía: conexiones para alimentar todos los componentes de la placa y los ventiladores a través de los cables provenientes de la fuente de alimentación.
  • Conectores internos y externos: donde se conectan los dispositivos IDE, SATA, USB, etc.

4.6. Zócalos de microprocesadores más usados

  • Socket ZIF: no hace falta hacer fuerza, al bajar una pequeña palanca ya existente el microprocesador queda fijado al zócalo, y si la subes el microprocesador queda liberado.
  • Socket LGA: carece de pines por lo que une una superficie plana y conectores para los pines de la placa base.

4.7. Slots RAM

Los slots RAM son elementos de plástico con forma de muesca y dotados de conectores eléctricos, donde se insertan los dispositivos que se quieren conectar con la placa base.

Para ver si un módulo es compatible con la placa base sin necesidad de intentar insertarlo, hay que observar cuál es su slot correspondiente. También hay que observar si la pequeña muesca que hay en medio de ese slot encaja, por ejemplo, con un módulo de memoria RAM.

4.8. Sistema de arranque de un PC

Al pulsar el botón de encendido, el microprocesador se inicia y carga la BIOS en memoria y la ejecuta desde ahí. Luego se escuchan unos pitidos, si suena más de un pitido es que hay un problema y solo se oye uno todo está correcto. Finalmente, el Sistema Operativo se enciende (Linux, Ubuntu, Windows 10, etc).

EFI (Interfaz de Firmware Extensible): es una especificación que define una interfaz entre el sistema operativo y el Firmware. Actualmente se encuentra en la placa base.

4.9. Chipset

El chipset está formado por:

  • Puente Norte: responsable de conectar la CPU con los componentes más rápidos, también controla características importantes del sistema, como el tipo y cantidad de microprocesadores instalados, el tipo y cantidad de RAM soportada y la velocidad del bus frontal.
  • Puente Sur: responsable de conectar la CPU con los componentes más lentos como puertos en serie.

El Puente Norte es más rápido porque siempre va a controlar los componentes más rápidos.

4.10. FSB, BSB y DIB

FSB: es el bus principal que comunica el microprocesador con el puente norte del chipset.

BSB: es el bus principal que comunica el microprocesador con la memoria caché.

DIB (arquitectura dual de bus dual): los ordenadores de ahora incorporan los dos buses (FSB y BSB), por lo que esta arquitectura recibe el nombre de bus dual, por esos dos buses.

5. Buses del sistema

5.1. Definición y clasificación de los buses

Los buses del sistema son líneas de comunicación digitales por los que circula la información entre los distintos elementos de un ordenador.

Se pueden clasificar en:

  • Buses internos: sirven para comunicar las unidades dentro de un chip.
  • Buses externos: se utilizan para comunicar las distintas unidades de la placa base.
  • Buses de expansión: comunican la placa base con las unidades externas que se conectan a través de las ranuras de expansión.

Que un bus trabaje en serie significa que la información se envía un bit tras otro, por una sola pista. En paralelo, se envían simultáneamente por distintas pistas.

6. Tarjetas de expansión y Plug’n’Play

6.1. Definición de tarjetas de expansión

Las tarjetas de expansión son unos elementos donde se insertan los dispositivos que se quieren conectar con la placa base.

6.2. Buses/ranuras de expansión más comunes

ISA, PCI, AGP, PCI Express.

6.3. Conectores externos

  • PS/2: conectar el teclado y el ratón en la Placa Base.
  • Serie: conectar el ratón, o, en algún caso, la impresora.
  • Paralelo: conectar las impresoras.
  • USB: se utiliza para dispositivos con bajos requisitos como ratones, teclados, impresoras, discos duros externos, etc.
  • SATA: permite la conexión en caliente de dispositivos como discos duros externos SATA.
  • Ethernet: su finalidad es conectar el equipo a redes locales.
  • Audio: existen diferentes conectores, cada uno con una característica diferente; los más comunes son: Mini-jack (para micrófonos, altavoces, auriculares, etc.), RCA (proporciona mayor calidad), Conector S/PDIF (conector para sonidos digitales).
  • IEEE 1394: se utiliza para conexiones de alta velocidad.

6.4. Comparación de conectores externos

USB, eSATA y FireWire son más rápidas que Mini-jack, VGA, DVI y HDMI.

7. Microprocesador

7.1. Definición y función del microprocesador

El microprocesador es un chip compuesto por millones de componentes eléctricos. También se le puede llamar Unidad Central de Proceso o CPU.

Está compuesto por un encapsulado de forma cuadrada o rectangular donde se contiene la placa de silicio en el que se integran todos los circuitos y transistores que componen la parte lógica.

Su función es dirigir al resto de componentes del ordenador.

7.2. Conexión a la placa base

El microprocesador tiene múltiples pines para conectarlo a la placa base.

7.3. Principales fabricantes de microprocesadores

INTEL, AMD, CYRIX, Motorola.

7.4. Velocidades de trabajo del microprocesador

Un microprocesador trabaja a dos velocidades: la velocidad interna de funcionamiento del procesador y la velocidad externa del bus o FSB.

Velocidad interna: se mide en unos pocos GHz.

Velocidad externa: el CPU se comunica con los componentes de la placa base. Su velocidad se mide en MHz.

Para igualar dichas velocidades se usa el factor multiplicador.

7.5. Overclocking

El Overclocking es una práctica que consiste en incrementar la velocidad de la CPU aumentando la frecuencia del reloj o el factor multiplicador.

Ventajas: la CPU va más rápida.

Desventajas: la CPU pueda quemarse.

7.6. Rendimiento de trabajo del microprocesador

Un microprocesador que tiene su bus de direcciones y datos de 32 bits tarda más en mandar los paquetes de bit a bit, mientras que el de 64 bits manda el paquete simultáneamente.

7.7. Socket

El socket es un conector cuadrado integrado a su vez por muchas pequeñas conexiones donde se fija el procesador.