TEMA 2

Índice del Tema 2
18:57 25 sep 2023

MME: 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9

Tema 2: Componentes internos fundamentales

Introducción

Este tema es una descripción de los conectores y componentes de la caja o carcasas del computador. Es importante:

Distinguir la diferencia del bus y del puerto
Distinguir la diferencia (funciones y ubicación) de la memoria caché y la memoria RAM
Entender todos los diagramas, excepto el diagrama "Microarquitectura Nehalem"
Señalar los elementos de una placa base, placa madre o PCB.
Asociar los nombres de dispositivos y puertos con las fotos.
Saber las funciones, tipos y características que realiza cada dispositivo, BIOS, Chipsets Norte y Sur, memoria RAM, tarjeta gráfica, procesador para poder determinar las ventajas y desventajas de cada uno.

La selección de componentes es un arte. El mercado ofrece gran diversidad de marcas y modelos de placas base, tarjetas gráficas y otros periféricos como discos duros.

Algunas webs se han especializado en reseñar y compararlos, por ejemplo:

Vocabulario

Cuello de botella en la transferencia de datos, cuando la capacidad de procesamiento de un dispositivo es mayor que la capacidad del bus al que se encuentra conectado el dispositivo, esto suele ocurrir en una tarjeta gráfica, cuando se conecta una tarjeta con capacidad para AGP 8x a un slot AGP 4x, en este caso, el 50% de la capacidad del dispositivo está siendo desperdiciada

Coma flotante:La representación de coma flotante (en inglés floating point, ‘punto flotante’) es una forma de notación científica usada en los CPU, GPU, FPU, etc, con la cual se pueden representar números reales extremadamente grandes y pequeños de una manera muy eficiente y compacta, y con la que se pueden realizar operaciones aritméticas. El estándar para la representación en coma flotante es el IEEE 754.

Factor de forma (inglés form factor) son unos estándares que definen algunas características físicas de las placas base para computador personal.

Fan: Ventilador

FSB: front-side bus, también conocido por su acrónimo FSB (del inglés literalmente "bus de la parte frontal"), es el tipo de bus usado como bus principal en algunos de los antiguos microprocesadores de la marca Intel para comunicarse con el circuito integrado auxiliar o chipset. Ese bus incluye señales de datos, direcciones y control, así como señales de reloj que sincronizan su funcionamiento. En los nuevos procesadores de Intel, desde Nehalem (i7), y hace tiempo en los de AMD se usan otros tipos de buses como el Intel QuickPath Interconnect y el HyperTransport respectivamente.

El Gigahercio (GHz) es un múltiplo de la unidad de medida de frecuencia hercio (Hz) y equivale a 10⁹ (1.000.000.000) Hz. Por lo tanto, tiene un período de oscilación de 1 nanosegundo.

La memoria flash —derivada de la memoria EEPROM— permite la lectura y escritura de múltiples posiciones de memoria en la misma operación. Gracias a ello, la tecnología flash, siempre mediante impulsos eléctricos, permite velocidades de funcionamiento muy superiores frente a la tecnología EEPROM primigenia, que sólo permitía actuar sobre una única celda de memoria en cada operación de programación. Se trata de la tecnología empleada en los dispositivos denominados pendrive.

Un nanosegundo es la milmillonésima parte de un segundo, (10^-9 s).

El nanómetro es la unidad de longitud que equivale a una mil millonésima parte de un metro. ‘Nano’ significa una mil millonésima parte (10^-9 m).

Conectores

Conectores Eléctricos

Se verán en el tema 5

Conectores informáticos

Son conectores, también llamados puertos, que transmiten información entre el dispositivo y el computador. Pueden contener cables para la alimentación eléctrica.

Conectores externos

Son los conectores que comunican al computador con diferentes periféricos externos al PC desde el monitor a una red LAN o impresora. Los conectores situados en la parte trasera del computador y están soldados a la placa base del computador. Son de alta fiabilidad. Los más comunes son:

RED

Par trenzado o RJ-45es una interfaz física comúnmente usada para conectar redes de cableado estructurado.

Audio

Naranja: Conector de salida de los altavoces centrales y del amplificador de graves. Configuración de audio de 5.1/7.1 canales
Negro: Conector de salida de los altavoces traseros. Configuración de audio de 4/5.1/7.1 canales
Gris: Conector de salida de los altavoces laterales. Configuración de audio de 7.1 canales.
Verde:Conector de salida de línea. Es el conector de salida de línea predeterminado. Utiliza este conector de audio para unos auriculares, etc.
Rosa: Conector de entrada de micrófono. Es el conector de entrada de micrófono predeterminado.
Azul: Conector de entrada de línea. Utiliza este conector de audio para dispositivos mp3, otro micrófono, etc.

USB:

El Universal Serial Bus (USB) (bus universal en serie BUS) es un estándar industrial desarrollado en los años 1990 que define los cables, conectores y protocolos usados en un bus para conectar, comunicar y proveer de alimentación eléctrica entre computadores y periféricos y dispositivos electrónicos. Los dispositivos USB se clasifican según su velocidad de transferencia de datos y prestaciones en varios tipos:

Connectors		USB 1.0 1996	USB 1.1 1998	USB 2.0 2001	USB 2.0 Revised	USB 3.0 2011	USB 3.1 2014	USB 3.2 2017	USB4 2019
Data rate		1.5Mbit/s (Low Speed) 12Mbit/s (Full Speed)		1.5Mbit/s (Low Speed) 12Mbit/s (Full Speed) 480Mbit/s (High Speed)		5 Gbit/s (SuperSpeed)	10 Gbit/s (SuperSpeed+)	20 Gbit/s (SuperSpeed+)	40 Gbit/s (SuperSpeed+, Thunderbolt 3 and 4)
Standard	A	Type A				Type A		Obsoleto
	B	Type B				Type B		Obsoleto
	C	No disponible		Type C
Mini	A	No disponible	Mini A			Obsoleto
	B	No disponible	Mini B
	AB	No disponible			Mini AB
Micro	A	No disponible
	B	No disponible			Micro B	Micro B		Obsoleto
	AB	No disponible			Micro AB	Obsoleto
Conectores		USB 1.0 1996	USB 1.1 1998	USB 2.0 2001	USB 2.0 Revised	USB 3.0 2011	USB 3.1 2014	USB 3.2 2017	USB4 2019

VGA

O D-sub 15 de tres hileras de 15 pines se encuentra en la mayoría de las tarjetas gráficas, monitores de computadoras, y otros dispositivos de vídeo. Está cayendo en desuso por ser analógico y soportar menor resolución que el DVI-D. No se debe confundir con puerto Serie (dos filas de pines).

DVI (Digital Visual Interface)

Es un conector de vídeo diseñado para obtener la máxima calidad de visualización posible en pantallas digitales, tales como los monitores LCD de pantalla plana y los proyectores digitales. posee pins para transmitir las señales digitales nativas de DVI. En los sistemas de doble enlace, se proporcionan pins adicionales para la segunda señal. También puede tener pins para transmitir las señales analógicas del estándar VGA. Esta característica se incluyó para dar un carácter universal al conector. Los conectores que la implementan admiten monitores de ambos tipos (analógico o digital). Se clasifican en tres tipos en función de qué señales admiten:

tipo conector	Señal
DVI-D	sólo digital
DVI-A	sólo analógica
DVI-I	digital y analógica

High-Definition Multimedia Interface o HDMI

Es una interfaz multimedia de alta definición, es una norma de audio y vídeo digital cifrado sin compresión apoyada por la industria para que sea el sustituto del euroconector. HDMI provee una interfaz entre cualquier fuente de audio y vídeo digital como podría ser un sintonizador TDT, un reproductor de Blu-ray, un Tablet PC, un computador o un receptor A/V, y monitor de audio/vídeo digital compatible, como un televisor digital (DTV). Permite el uso de vídeo computarizado, mejorado o de alta definición, así como audio digital multicanal en un único cable.

DisplayPort

DisplayPort es una interfaz digital estándar de dispositivos desarrollado por la Asociación de Estándares Electrónicos de Vídeo (VESA). Libre de licencias y cánones, define un tipo de interconexión destinado a la transmisión de Vídeo entre una computadora y su monitor con una resolución máxima 4k x 2K (4096 x 2160). Opcionalmente permite la transmisión de Audio para su uso por ejemplo en sistemas de cine en casa con un máximo de 8 canales sin compresión 192 kHz, 24-bit, y la transmisión de Datos, por ejemplo USB.

TOSLINK

Es una conexión de fibra óptica, que se basa en la utilización de señales ópticas en lugar de señales eléctricas. Se utiliza generalmente para la interconexión de equipos de audio, aunque admite diferentes formatos, tanto físicos como de datos. Ventajas: El ruido electromagnético no afecta a la transmisión, tampoco radia ruido electromagnético, fácil de montar y conectar.

Thunderbolt o Light Peak

Es el nombre utilizado por Intel para designar a un nuevo tipo de conector de alta velocidad que hace uso de tecnología óptica. Tiene capacidad para ofrecer un gran ancho de banda, hasta 20 Gbit/s, pero podría desarrollarse en la próxima década hasta llegar a los 100 Gbit/s, aunque actualmente ningún dispositivo de almacenamiento alcanza dicha velocidad de escritura. Ha sido concebido para reemplazar a los buses actuales, tales como USB, FireWire y HDMI. Con la tecnología Light Peak un único cable de fibra óptica podría sustituir a 50 cables de cobre utilizados para la transmisión.

En definitiva, si no funciona un periférico con los conectores frontales, se debe comprobar con los traseros. Si no funcionara, se debiera probar otro similar y/o comprobar en el BIOS que estos conectores están habilitados.

Conectores internos

Son conectores situados en el interior del computador, suelen estar en la placa base y en algún dispositivo (discos duros, reproductores DVD, lectores de tarjetas,....). Sirven para la transferencia de información entre la placa base y el dispositivo. También existen otros conectores para el conexionado de la placa base con los conectores frontales de la caja (audio, usb, interruptores de alimentación y led's).

Los conectores de la memoria RAM y del procesador, se verán en sendos apartados.

Serial ATA o SATA es una interfaz de transferencia de datos entre la placa base y algunos dispositivos de almacenamiento, como puede ser el disco duro, lectores y regrabadores de CD/DVD/BR, Unidades de Estado Sólido u otros dispositivos de altas prestaciones que están siendo todavía desarrollados. SATA sustituye al P-ATA. SATA proporciona mayores velocidades de transferencia de datos, conexionado punto a punto y utiliza un cable con una longitud máxima de 1 metro.

Se comercializan dispositivos SATA II, a 300 MB/s de velocidades de transmisión, también conocida como Serial ATA-300 y los SATA III con tasas de transferencias de hasta 750 MB/s, son compatibles entre ellos y siempre se aplicará la velocidad menor de transferencia soportada.....

mSATA o mini-SATA es una interfaz, variante de la interfaz SATA. La interfaz mSATA es muy usada en computadoras portátiles y también en placas base actuales. Se conectan discos SSD. La interfaz mSATA se divide en dos partes: interfaz eléctrica similar al MOLEX sin alimentanción de 12V y la interfaz SATA. Existen cables para convertir una SATA y MOLEX en un mSATA. El conector mSATA es similar en apariencia a una interfaz Mini-Tarjeta PCI Express, pero no es compatible eléctricamente ni en las señales de datos.

PCI es la versión antigua del PCI Express. Su uso es limitado a unos pocos dispositivos. No se puede utilizar en tarjetas de expansión de vídeo de alta definición o ampliación de USB 3.0 o Giga Ethernet pues su caudal es escaso.

PCI Express o PCIe: cada ranura de expansión lleva uno, dos, cuatro, ocho o dieciséis carriles de datos entre la placa base y las tarjetas conectadas. El número de carriles se escribe con una x de prefijo (x1 para un carril simple y x16 para una tarjeta con dieciséis carriles); x16 de 500MB/s dan un máximo ancho de banda de 8 GB/s en cada dirección para PCIE 2.x. En el uso más común de x16 para el PCIE 1.1 proporciona un ancho de banda de 4 GB/s (250 MB/s x 16) en cada dirección. En comparación con otros buses, un carril simple es aproximadamente el doble de rápido que el PCI normal; una ranura de cuatro carriles, tiene un ancho de banda comparable a la versión más rápida de PCI-X 1.0, y ocho carriles tienen un ancho de banda comparable a la versión más rápida de AGP.

Una ranura PCi Express 3.0 tiene 1 GB/s direccional y 2 GB/s bidireccional, por lo que logran en el caso de x16 un máximo teórico de 16 GB/s direccionales y 32 GB/s bidireccion

Se usa para todo tipo de tarjetas de expansión (tarjetas de red, ampliación puertos, tarjetas vídeo,etc...).

M.2:Utiliza la ranura física PCI Express Mini Card y sus conexiones. Las especificaciones de M.2 son más flexibles, lo que permite diferentes longitudes y anchos de los módulos. El estándar M.2 es más idóneo que el mSATA para las unidades de estado sólido en general.

Chasis o caja del computador

Las carcasas, torres, gabinetes, cajas o chasis de computadora u ordenador, son el armazón del equipo que contiene los componentes del computador, normalmente construidos de acero, plástico o aluminio. También podemos encontrarlas de otros materiales como madera o polimetilmetacrilato para cajas de diseño. A menudo de metal electrogalvanizado. Su función es la de proteger los componentes del computador. Es la caja o lugar donde se alojan todos los componentes internos del computador, el tipo de caja a utilizar depende de las características propias de la computadora donde se deben tener en cuenta: el tamaño, tipo de conectores internos, bahías para las unidades reproductoras/grabadoras de CD/DVD y la fuente de alimentación.

La cubierta

Constituye la parte exterior de la caja y se adhiere al chasis. La mayoría de los computadores utilizan varios tornillos para asegurar la cubierta al chasis, aunque también existen sistemas sin tornillos, que emplean agujeros para sujeción o cierres por deslizamiento. En la actualidad, hay multitud de tipos de cubiertas, con diferentes materiales y colores, que en combinación con el chasis permiten modificar el aspecto del computador a gusto del usuario. Computadores transparentes, con luces de neón, con formas, etc.

El panel frontal y cableado LED/SW

El panel frontal cubre la parte delantera de la cubierta y muestra información al usuario acerca del estado del computador mediante luces LED (encendido, uso del disco duro, etc.). Además, contiene los botones o interruptores de encendido y de reinicio (o reset). EI botón de encendido está conectado a la placa base mediante un cable de dos hilos etiquetado como Power SW, que permitirá encender o apagar el computador según la intensidad y duración con la que presionemos el botón.

EI botón de reinicio se suele usar cuando el computador se detiene o bloquea y no responde las órdenes del usuario. Está conectado también a la placa base mediante un cable de dos hilos etiquetado como Reset SW.

Otra de las características de este panel será el número de conectores USB que pueda tener y si dispone de conectores para salida de audio y entrada para micrófono en el frontal del gabinete.

Las bahías para unidades

Las bahías para unidades se utilizan para montar unidades de discos flexibles, discos duros, unidades de tarjeta (SD, miniSD, Memory Stick, etc.), CDROM, DVD en el computador. Hay dos tipos: las bahías para unidad internas, que están situadas completamente en el interior de la caja sin salida al exterior y que se emplean para montar unidades como discos duros (que no necesitan un acceso desde fuera del tipo), y las bahías para unidades externas o exteriores, que realmente están situadas dentro del chasis, pero permiten el acceso a ellas desde el exterior. Se utilizan normalmente para las unidades de discos CD-ROM, DVD y similares.

La fuente de alimentación

La fuente de alimentación tiene la función de proporcionar electricidad a los componentes internos del computador. En ocasiones, viene incluida. Ya entraremos al detalle más adelante.

Tamaños

El tamaño de las carcasas viene dado por el factor de forma de la placa base. Sin embargo el factor de forma solo especifica el tamaño interno de la caja.

Barebone: Gabinetes de pequeño tamaño cuya función principal es la de ocupar menor espacio y crea un diseño más agradable. Son útiles para personas que quieran dar buena impresión como una persona que tenga un despacho en el que reciba a mucha gente. Los barebone tienen el problema de que la expansión es complicada debido a que admite pocos (o ningún) dispositivos. Otro punto en contra es el calentamiento al ser de tamaño reducido aunque para una persona que no exija mucho trabajo al computador puede estar bien. Este tipo de cajas tienen muchos puertos USB para compensar la falta de dispositivos, como una disquetera (ya obsoleta), para poder conectar dispositivos externos como un disco USB o una memoria.

Minitorre: Dispone de una o dos bahías de 5 ¼ y dos o tres bahías de 3 ½. Dependiendo de la placa base se pueden colocar bastantes tarjetas. No suelen tener problema con los USB y se venden bastantes modelos de este tipo de torre ya que es pequeña y a su vez hace las paces con la expansión. Su calentamiento es normal y no tiene el problema de los barebone.

Sobremesa: No se diferencian mucho de las minitorres, a excepción de que en lugar de estar en vertical se colocan en horizontal sobre el escritorio. Antes se usaban mucho, pero ahora están cada vez más en desuso. Se solía colocar sobre ella el monitor.

Mediatorre o semitorre: La diferencia de ésta es que aumenta su tamaño para poder colocar más dispositivos. Normalmente son de 4 bahías de 5 ¼ y 4 de 3 ½ y un gran número de huecos para poder colocar tarjetas y demás aunque esto depende siempre de la placa base.

Torre: Es el más grande. Puedes colocar una gran cantidad de dispositivos y es usado cuando se precisa una gran cantidad de dispositivos.

Servidor: Suelen ser gabinetes más anchos que los otros y de una estética inexistente debido a que van destinadas a lugares en los que no hay mucho tránsito de clientes como es un centro de procesamiento de datos. Su diseño está basado en la eficiencia donde los periféricos no son la mayor prioridad sino el rendimiento y la ventilación. Suelen tener más de una fuente de alimentación de extracción en caliente para que siga funcionando el servidor en el caso de que se estropee una de las dos y normalmente están conectados a un SAI que protege a los equipos de los picos de tensión y consigue que en caso de caída de la red eléctrica el servidor siga funcionando por un tiempo limitado.

Rack: Son otro tipo de servidores. Normalmente están dedicados y tienen una potencia superior que cualquier otro computador. Los servidores rack se atornillan a un mueble que tiene una medida especial: la "U". Una "U" es el ancho de una ranura del mueble. Este tipo de servidores suele colocarse en salas climatizadas debido a la temperatura que alcanza.

Tipos de gabinetes
Computadora tipo barebone.
Computadora minitorre.
Computadora de sobremesa.
Computadora mediatorre.
Servidor en un rack.

Distribución

Normalmente una carcasa contiene cajas para las fuentes de alimentación y bahías de unidades. En el panel trasero se puede localizar conectores para los periféricos procedentes de la placa base y de las tarjetas de expansión. En el panel frontal encontramos, en muchos casos, botones de encendido y reinicio y LED que indican el estado de encendido de la máquina, el uso del disco duro y la actividad de red.

En algunas carcasas antiguas podíamos ver botones de turbo que limitaban el uso de la CPU y que fueron desapareciendo con el tiempo. En las nuevas podemos ver paneles en los que podemos conectar dispositivos más modernos como USB, Firewire, auriculares y micrófonos. También podemos ver pantallas LCD que indican la velocidad del microprocesador, la temperatura, la hora del sistema, etcétera. Todos estos dispositivos han de conectarse a la placa base para obtener la información.

La placa base

La placa base, también conocida como placa madre o tarjeta madre (del inglés motherboard o mainboard) es una tarjeta de circuito impreso a la que se conectan los componentes que constituyen la computadora.

Es una parte fundamental a la hora de armar un PC de escritorio o servidor. Tiene instalados una serie de circuitos integrados, entre los que se encuentra el chipset, que sirve como centro de conexión entre el microprocesador, la RAM, las ranuras de expansión y otros dispositivos.

La elección de la placa base (tipo, tamaño) marcará el resultado del computador pues por una parte puede aumentar o disminuir el coste del producto y también puede tener más prestaciones o simplemente no tenerlas. Por ejemplo, si elegimos una placa base barata (generalmente de pequeño tamaño), tendrá muy pocos conectores y puede resultar inapropiada al intentar ampliar con tarjetas de expansión; sin embargo, si elegimos una placa base grande (generalmente cara), tendrá muchas prestaciones que a lo peor no usamos en toda su vida útil y además, nos ocupará más espacio.

Va instalada dentro de una caja o gabinete que por lo general está hecha de chapa y tiene un panel para conectar dispositivos externos y muchos conectores internos y zócalos para instalar componentes dentro de la caja.

La placa base, además, incluye un firmware llamado BIOS, que le permite realizar las funcionalidades básicas, como pruebas de los dispositivos, vídeo y manejo del teclado, reconocimiento de dispositivos y carga del sistema operativo.

Componentes de la placa base

Una placa base típica admite los siguientes componentes:

Uno o varios conectores de alimentación ATX: por estos conectores, una alimentación eléctrica proporciona a la placa base los diferentes voltajes e intensidades necesarios para su funcionamiento.
El zócalo de CPU es un receptáculo que recibe el microprocesador y lo conecta con el resto de componentes a través de la placa base.
Las ranuras de memoria RAM, en número de 2 a 6 en las placas base comunes.
El chipset: una serie de circuitos electrónicos, que gestionan las transferencias de datos entre los diferentes componentes de la computadora (procesador, memoria, tarjeta gráfica, unidad de almacenamiento secundario, etc.).
El reloj interno: regula la velocidad de ejecución de las instrucciones del microprocesador y de los periféricos internos.
La CMOS: una pequeña memoria que preserva cierta información importante (como la configuración del equipo, fecha y hora), mientras el equipo no está alimentado por electricidad.
La pila de la CMOS: proporciona la electricidad necesaria para operar el circuito constantemente y que éste último no se apague perdiendo la serie de configuraciones guardadas.
La BIOS: un programa registrado en una memoria no volátil, se emplean memorias flash.
El bus: conecta el microprocesador al chipset
El bus de memoria conecta el chipset a la memoria temporal.
El bus de expansión (también llamado bus I/O): une el microprocesador a los conectores entrada/salida y a las ranuras de expansión.
Los conectores de entrada/salida incluyen:
- Los puertos PS2 para conectar el teclado o el ratón, estas interfaces tienden a desaparecer a favor del USB
- Los puerto serie, por ejemplo para conectar dispositivos antiguos.
- Los puerto paralelo, por ejemplo para la conexión de antiguas impresoras.
- Los puertos USB, por ejemplo para conectar periféricos recientes.
- Los conectores RJ45, para conectarse a una red informática.
- Los conectores VGA, DVI, HDMI para la conexión del monitor de la computadora.
- Los conectores PATA o SATA, para conectar dispositivos de almacenamiento, tales como unidad de disco duro|discos duros, unidades de estado sólido y Unidad de disco óptico.
- Los conectores de audio, para conectar dispositivos de audio, tales como altavoces o micrófonos.
Las ranuras de expansión: se trata de receptáculos que pueden acoger tarjetas de expansión.

JP20: Permite conectar audio en el panel frontal. JFP1 Y JFP2: Se utiliza para la conexión de los interruptores del panel frontal y los LEDs. JUSB1 Y JUSB3: Es para conectar puertos usb del panel frontal.

Protectores de los Conectores Traseros

En la caja de la placa base incluye alguna de estos protectores. La posición de los conectores de la placa base se distribuyen de diversas formas pues, dependiendo de la placa base, algunos conectores no se presentan y otros están presentes. Los protectores traseros defienden el interior de la caja contra el polvo, entre otros; además, protegen la circuitería interna de cualquier descuido al utilizarlos.

Tipos

La mayoría de las placas de PC vendidas últimamente se pueden clasificar en dos grupos:

Las placas base para procesadores AMD [ http://es.wikipedia.org/wiki/Advanced_Micro_Devices ]
- Socket AM3 Phenom II X2/X3/X4/x6, Athlon II X2/X3/X4, Sempron 100 Series
- Socket AM3+ Sempron, Athlon II X2/X3/X4, Phenom II X2/X3/X4/X6, FX X4/X6/X8
- Socket AM4 Ryzen /1/2/3.a Gen con gráficos Radeon ™ Vega / Ryzen ™ de 2.a Gen con gráficos Radeon ™ / Athlon ™ con gráficos Radeon ™ Vega / A-series / Athlon X4
- Socket tr4 AMD TR4 Socket Ryzen Serie Threadripper
- Socket sTRX4 AMD Ryzen™ Threadripper™ de 3.ª Gen
- Socket swrx8 AMD Ryzen™ Threadripper™ PRO 3000WX Series Processors
Las placas base para procesadores Intel
- Socket 771 Xeon
- LGA1366 Intel Core i7, Xeon (Nehalem)
- Socket 1156|LGA 1156 Intel Core i3, Intel Core i5, Intel Core i7 (Nehalem)
- LGA 2011 Intel Core i7, Xeon (Sandy Bridge)
- LGA 1155 Intel Core i7, Intel Core i5 y Intel Core i3 (Sandy Bridge)
- LGA 2011 Intel Core i7(Ivy Bridge)
- Socket 1200 Intel Core i7, Intel Core i5 y Intel Core i3 (Comet Lake-S)
- Socket 2066 Intel® Core™ serie X (Skylake-X)

Formatos

Las tarjetas madre necesitan tener dimensiones con las cajas que las contienen, de manera que desde los primeros computadores personales se han establecido características mecánicas, llamadas [factor de forma]. Definen la distribución de diversos componentes y las dimensiones físicas, como por ejemplo el largo y ancho de la tarjeta, la posición de agujeros de sujeción y las características de los conectores. Éstas son:

1995 Technology Extended ATX 305 × 244 mm (Intel)
- MicroATX: 244 × 244 mm
- FlexATX: 229 × 191 mm
- MiniATX: 284 × 208 mm
ATX: creado por un grupo liderado por Intel, en 1995 introdujo las conexiones exteriores en la forma de un panel I/O y definió un conector de 20 pines para la energía. Se usa en la actualidad en la forma de algunas variantes, que incluyen conectores de energía extra o reducciones en el tamaño.

2001 Technology Extended ITX 215 × 195 mm (Technologies VIA)
- MiniITX: 170 × 170 mm
- NanoITX: 120 × 120 mm
- PicoITX: 100 × 72 mm
Technology Extended ITX: con rasgos procedentes de las especificaciones microATX y FlexATX de Intel, el diseño de VIA se centra en la integración en placa base del mayor número posible de componentes, además de la inclusión del hardware gráfico en el propio chipset del equipo, siendo innecesaria la instalación de una tarjeta gráfica en la ranura AGP.

2005 [BTX] 325 × 267 mm (Intel)
- Micro bTX: 264 × 267 mm
- PicoBTX: 203 × 267 mm
- RegularBTX: 325 × 267 mm
BTX: retirada en muy poco tiempo por la falta de aceptación, resultó prácticamente incompatible con ATX, salvo en la fuente de alimentación. Fue creada para intentar solventar los problemas de ruido y refrigeración, como evolución de la ATX.

2007 DTX 248 × 203 mm ( Micro Devices AMD)
- Mini-DTX: 170 × 203 mm
- Full-DTX: 243 × 203 mm
DTX: destinadas a PCs de pequeño formato. Hacen uso de un conector de energía de 24 pines y de un conector adicional de 2x2.

Formatopropietario: durante la existencia del PC, mucha marcas han intentado mantener un esquema cerrado de hardware, fabricando tarjetas madre incompatibles físicamente con los factores de forma con dimensiones, distribución de elementos o conectores que son atípicos. Entre las marcas más persistentes está Dell, que rara vez fabrica equipos diseñados con factores de forma de la industria.

Fabricantes

Varios fabricantes se reparten el mercado de placas base, tales como Abit, Albatron, Aopen, ASUS, ASRock, Biostar, Chaintech, Dell, DFI, ECS EliteGroup, Epox, Foxconn, Gigabyte Technology, Intel, MSI, QDI, Sapphire Technology, Soltek, Super Micro, Yan, VIA, XFX, Pc Chips, Zotac.

Algunos diseñan y fabrican uno o más componentes de la placa base, mientras que otros ensamblan los componentes que terceros han diseñado y fabricado.

El chipset

Un chipset es el conjunto de circuitos integrados diseñados con base en la arquitectura de un procesador (en algunos casos, diseñados como parte integral de esa arquitectura), permitiendo que ese tipo de procesadores funcionen en una placa base. Sirven de puente de comunicación con el resto de componentes de la placa, como son la memoria, las tarjetas de expansión, los puertos USB, ratón, teclado, etc.

El Chipset es el que hace posible que la placa base funcione como eje del sistema, dando soporte a varios componentes e interconectándolos de forma que se comuniquen entre ellos haciendo uso de diversos buses. Es uno de los pocos elementos que tiene conexión directa con el procesador, gestiona la mayor parte de la información que entra y sale por el bus principal del procesador, del sistema de vídeo y muchas veces de la memoria RAM.

En el caso de los computadores PC, es un esquema de arquitectura abierta que establece modularidad: el Chipset debe tener interfaces estándar para los demás dispositivos. Esto permite escoger entre varios dispositivos estándar, por ejemplo en el caso de los buses de expansión, algunas tarjetas madre pueden tener bus PCI-Express y soportar diversos tipos de tarjetas de distintos anchos de bus (1x, 8x, 16x).

La terminología de los integrados ha cambiado desde que se creó el concepto del chipset a principio de los años 1990, pero todavía existe equivalencia haciendo algunas aclaraciones:

El puente norte, northbridge, MCH (memory controller hub) o GMCH (graphic MCH), se usa como puente de enlace entre el microprocesador, tarjeta gráfica y la memoria. Controla las funciones de acceso hacia y entre el microprocesador, la memoria RAM, el puerto gráfico AGP o el PCI-Express de gráficos, y las comunicaciones con el puente sur. Al principio tenía también el control de PCI, pero esa funcionalidad ha pasado al puente sur.

El puente sur, southbridge o ICH (input controller hub), controla los dispositivos asociados como son la controladora de discos IDE, puertos USB, FireWire, SATA, RAID, ranuras PCI, ranura AMR, ranura CNR, puertos infrarrojos, disquetera, LAN, PCI-Express 1x y una larga lista de todos los elementos que podamos imaginar integrados en la placa madre. Es el encargado de comunicar el procesador con el resto de los periféricos.

Actualmente, Dada las limitaciones de velocidad entre la placa base y procesador. Se funde en chipset en un único chip llamado PCH, PCH (intel) o FCH, FCH (AMD). PCH (Platform Controller Hub) creado por Intel en el año 2009 y es el sustituto del South Bridge por adquirir este último las funciones pertinentes. El North Bridge integra sus funciones dentro del procesador, dejando una arquitectura en placas base más simple y también rebajando los costes totales. Pero a diferencia de estos dos bridge, PCH y CPU se repartieron las tareas y las características. Por ejemplo, el PCH sigue teniendo el Clock del sistema, antiguo FSB, ahora incluye el DMI y el FDI, además del MEI que tan importante es para Intel.

En cambio, el PCH no adquiere funciones principales del sistema como antaño lo haría su predecesor. El IMC se incluyó en la CPU así como los carriles PCIe y su controlador, los registros de E/S y el System Agent. FCH (Fusion controller hub) fué creado en la arquitectura Zen en 2011 y es similar a PCH.

Las nuevas líneas de procesadores de escritorio tienden a integrar el propio controlador de memoria en el interior del procesador, esto es: los procesadores Intel Core i7 y los buses de tercera generación se caracterizan por tener conexiones punto a punto, a diferencia de los buses arriba nombrados en los que se comparten señales de reloj. Esto se logra reduciendo fuertemente el número de conexiones que presenta cada dispositivo usando interfaces seriales. Entonces cada dispositivo puede negociar las características de enlace al inicio de la conexión y en algunos casos de manera dinámica, al igual que sucede en las redes de comunicaciones. Entre los ejemplos más notables, están los buses PCI-Express, el Infiniband y el HyperTransport.

La memoria R.A.M.

La RAM o memoria de acceso aleatorio (en inglés: random-access memory) o también llamada RWM (Tema 1) se utiliza como memoria de trabajo para el sistema operativo, los programas y la mayoría del software. Es allí donde se cargan todas las instrucciones que ejecutan el procesador y otras unidades de cómputo. Se denominan «de acceso aleatorio» porque se puede leer o escribir en una posición de memoria con un tiempo de espera igual para cualquier posición, no siendo necesario seguir un orden para acceder a la información de la manera más rápida posible. Durante el encendido del computador, la rutina POST verifica que los módulos de memoria RAM estén conectados de manera correcta. En el caso que no existan o no se detecten los módulos, la mayoría de tarjetas madres emiten una serie de pitidos que indican la ausencia de memoria principal. Terminado ese proceso, la memoria BIOS puede realizar un test básico sobre la memoria RAM indicando fallos mayores en la misma.

La expresión memoria RAM se utiliza frecuentemente para describir a los módulos de memoria utilizados en los computadores personales y servidores. En el sentido estricto, esta memoria es solo una variedad de la memoria de acceso aleatorio: las ROM, memorias Flash, caché (SRAM), los registros en procesadores y otras unidades de procesamiento también poseen la cualidad de presentar retardos de acceso iguales para cualquier posición. Los módulos de RAM son la presentación comercial de este tipo de memoria, que se compone de circuitos integrados soldados sobre un circuito impreso independiente, en otros dispositivos como las consolas de videojuegos, la RAM va soldada directamente sobre la placa principal.

Tipos:

DDR5

DDR5 SDRAM es la memoria de acceso aleatorio dinámico síncrono de quinta generación de datos.^[1]^[2] Se planeó que DDR5 reduzca el consumo de energía, mientras se duplica el ancho de banda pasando de 3,2 GB/s a los 6,4 GB/s, doblando también su tasa de transferencia máxima de los 25,6 GB/s de las DDR4 actuales a un máximo de 51,2 GB/s y la capacidad en relación con la SDRAM DDR4. La frecuencia base para la RAM DDR5 es DDR5-4800.

La DDR5 permitirá que los reguladores de voltaje sean montados directamente en los propios módulos de memoria en vez de tener que ir en la placa base como hoy en día.^[3]

El tamaño de la memoria que aceptarán las placas base compatibles con DDR5 también aumentará, pasando de 12 a 16 canales. Esto permitirá pasar del límite actual de 64 GB de las principales placas de consumo hasta los 128 GB de RAM.

DDR4

Los módulos de memoria DDR4 SDRAM tienen un total de 288 pines DIMM. Las memorias DDR4 SDRAM tienen un mayor rendimiento (un máximo de 3,2 gigatransferencias por segundo (GT/s)) y menor consumo (1,05 V) que las memorias DDR predecesoras. Los tipos disponibles son:

PC4-12800 o DDR4-1600: funciona a un máx de 1600 MHz.
PC4-14900 o DDR4-1866: funciona a un máx de 1866 MHz.
PC4-17000 o DDR4-2133: funciona a un máx de 2133 MHz, esto es, 2133 operaciones por segundo.
PC4-19200 o DDR4-2400: funciona a un máx de 2400 MHz.
PC4-21300 o DDR4-2666: funciona a un máx de 2666 MHz.
PC4-23400 o DDR4-2993: funciona a un máx de 2993 MHz.
PC4-25500 o DDR4-3600: funciona a un máx de 3600 MHz.

SO-DIMM

Las memorias SO-DIMM (Small Outline DIMM) consisten en una versión compacta de los módulos DIMM convencionales. Debido a su tamaño tan compacto, estos módulos de memoria suelen emplearse en computadores portátiles y notebooks, aunque han comenzado a sustituir a los DIMM en impresoras de gama alta y tamaño reducido y en equipos con placa base miniatura (Mini-ITX).

Los módulos SO-DIMM tienen 100, 144 ó 200 pines. Los de 100 pines soportan transferencias de datos de 32 bits, mientras que los de 144 y 200 lo hacen a 64 bits. Estas últimas se comparan con los DIMM de 168 pines (que también realizan transferencias de 64 bits). A simple vista se diferencian porque las de 100 tienen 2 hendiduras guía, las de 144 una sola hendidura casi en el centro, y las de 200 una hendidura parecida a la de 144 pero más desplazada hacia un extremo.

Los SO-DIMM tienen más o menos las mismas características en voltaje y potencia que las DIMM corrientes, utilizando además los mismos avances en la tecnología de memorias con capacidades de hasta 2 GB y Latencia CAS (de 2.0, 2.5 y 3.0). Tipos de SO-DIMMs según su cantidad de contactos o pines:

200-pin SO-DIMM, usados por DDR SDRAM y DDR2 SDRAM
204-pin SO-DIMM, usados por DDR3 SDRAM.

Latencia CAS

CAS es un acrónimo para Column Address Strobe o Column Address Select. Se refiere a la posición de la columna de memoria física en una matriz (constituida por columnas y filas) de condensadores usados en la memoria RAM. Así, la latencia CAS (CL) es el tiempo (en número de ciclos de reloj) que transcurre entre que el controlador de memoria envía una petición para leer una posición de memoria y el momento en que los datos son enviados a los pines de salida del módulo.

Al seleccionar una tarjeta de memoria RAM, cuanto menor sea la latencia CAS (dada la misma velocidad de reloj), mejor será el rendimiento del sistema. La RAM DDR debería tener una latencia CAS de aproximadamente 3 u, óptimamente, 2 (y más recientemente tan bajo como 1,5). La RAM DDR2 puede tener latencias en los límites de 3 a 5.

La comparación CAS con las velocidades de reloj podría resultar engañosa: la latencia CAS sólo especifica el tiempo entre la petición y el primer bit obtenido. La velocidad de reloj especifica la latencia entre bits. Así, leyendo cantidades importantes de datos, una velocidad de reloj más alta puede ser más eficiente en la práctica, incluso con una latencia CAS mayor de 5.

Detección y corrección de errores

Existen dos clases de errores en los sistemas de memoria:

Las fallas (hard fails ^[4], derivado de hardware failures) que son daños en el hardware, son relativamente fáciles de detectar (en algunas condiciones el diagnóstico es equivocado).
Los errores (soft errors ^[4] o soft fails) que son provocados por causas fortuitas, son resultado de eventos aleatorios, y son más difíciles de detectar. Se aplican técnicas de corrección y detección de errores basadas en diferentes estrategias:
- La técnica del bit de paridad consiste en guardar un bit adicional por cada byte de datos y luego en la lectura se comprueba si el número de unos es par (paridad par) o impar (paridad impar), detectándose así el error.
- Una técnica mejor es la que usa ECC, que permite detectar errores de 1 a 4 bits y corregir errores que afecten a un sólo bit. Esta técnica se usa sólo en sistemas que requieren alta fiabilidad.

Por lo general los sistemas con cualquier tipo de protección contra errores tiene un costo más alto, y sufren de pequeñas penalizaciones en su desempeño, con respecto a los sistemas sin protección. Para tener un sistema con ECC o paridad, el chipset y las memorias deben tener soporte para esas tecnologías. La mayoría de placas base no poseen dicho soporte.

Para los fallos de memoria se pueden utilizar herramientas de software especializadas que realizan pruebas sobre los módulos de memoria RAM. Entre estos programas uno de los más conocidos es la aplicación Memtest86+ que detecta fallos de memoria (ver tema 8).

Memoria RAM registrada

Es un tipo de módulo usado frecuentemente en servidores con varios procesadores (procesamiento asimétrico), posee circuitos integrados que se encargan de repetir las señales de control y direcciones: las señales de reloj son reconstruidas con ayuda del PLL que está ubicado en el módulo mismo. Las señales de datos se conectan de la misma forma que en los módulos no registrados: de manera directa entre los integrados de memoria y el controlador. Los sistemas con memoria registrada permiten conectar más módulos de memoria y de una capacidad más alta, sin que haya perturbaciones en las señales del controlador de memoria, permitiendo el manejo de grandes cantidades de memoria RAM. Entre las desventajas de los sistemas de memoria registrada están el hecho de que se agrega un ciclo de retardo para cada solicitud de acceso a una posición no consecutiva y un precio más alto que los módulos no registrados. La memoria registrada es incompatible con los controladores de memoria que no soportan el modo registrado, a pesar de que se pueden instalar físicamente en el zócalo. Se pueden reconocer visualmente porque tienen un integrado mediano, cerca del centro geométrico del circuito impreso, además de que estos módulos suelen ser algo más altos.

WEBs comparativas de rendimientos de memoria RAM

En la web Pass Mark podemos ver los rendimientos de los chips de memoria RAM de diversas marcas con tres tipos de test: Comparativa de Lectura Comparativa de Escritura Comparativa de Latencia Otra web UserBenchmark realiza una comparativa similar. Han colaborado miles de usuarios mediante aportaciones desinteresadas. Resulta interesante consultarla antes de adquirir o ampliar la memoria RAM.

La tarjeta gráfica

Una tarjeta gráfica, tarjeta de vídeo, placa de vídeo, tarjeta aceleradora de gráficos o adaptador de pantalla, es una tarjeta de expansión para una computadora u ordenador, encargada de procesar los datos provenientes de la CPU y transformarlos en información comprensible y representable en un dispositivo de salida, como un monitor o televisor. Las tarjetas gráficas más comunes son las disponibles para las computadoras compatibles con la IBM PC, debido a la enorme popularidad de éstas, pero otras arquitecturas también hacen uso de este tipo de dispositivos.

Es habitual que se utilice el mismo término tanto a las habituales tarjetas dedicadas y separadas como a las GPU integradas en la placa base.

Componentes

La GPU, —acrónimo de «graphics processing unit», que significa «unidad de procesamiento gráfico»— es un procesador (como la CPU) dedicado al procesamiento de gráficos; su razón de ser es aligerar la carga de trabajo del procesador central y, por ello, está optimizada para el cálculo en coma flotante, predominante en las funciones 3D. La mayor parte de la información ofrecida en la especificación de una tarjeta gráfica se refiere a las características de la GPU, pues constituye la parte más importante de la tarjeta gráfica, así como la principal determinante del rendimiento. Tres de las más importantes de dichas características son:
- la frecuencia de reloj del núcleo, que en la actualidad oscila entre 825 MHz en las tarjetas de gama baja y 1200 MHz, e incluso más,
- el número de procesadores shaders
- el número de pipelines (vertex y fragment shaders), encargadas de traducir una imagen 3D compuesta por vértices y líneas en una imagen 2D compuesta por píxeles.
la ROP: Se encargan de representar los datos procesados por la GPU en la pantalla, además también es el encargado de los filtros como Antialiasing.

Características

Las características de memoria gráfica de una tarjeta gráfica se expresan en 3 características:

Capacidad: La capacidad de la memoria determina el número máximo de datos y texturas procesadas, una capacidad insuficiente se traduce en un retardo a espera de que se vacíen esos datos. Sin embargo es un valor muy sobrevalorado como estrategia recurrente de márketing para engañar al consumidor, tratando de hacer creer que el rendimiento de una tarjeta gráfica se mide por la capacidad de su memoria; tal es ésta tendencia, que muchos ensambladores embuten ingentes cantidades de memoria con GPU incompatibles con dicha capacidad, resultando una pérdida notable de la velocidad de dichas memorias, dando como resultado una tarjeta gráfica mucho más lenta que la que contiene una memoria mucho más pequeña y suficiente al sector al que va a pertenecer la tarjeta gráfica y recomendado por el fabricante. La capacidad se mide en bytes.

Interfaz de Memoria: También denominado Bus de datos, es la multiplicación resultante del ancho de bits de cada chip por su número de unidades. Es una característica importante y determinante, junto a la velocidad de la memoria, a la cantidad de datos que puede transferir en un tiempo determinado, denominado ancho de banda. Una analogía al ancho de banda se podría asociar al ancho de una autopista o carriles y al número de vehículos que podrían circular a la vez. La interfaz de memoria se mide en bits.

Velocidad de Memoria: Es la velocidad a la que las memorias pueden transportar los datos procesados, por lo que es complemento a la interfaz de memoria para determinar el ancho de banda total de datos en un tiempo determinado. Continuando la analogía de la circulación de los vehículos de la autopista, la velocidad de memoria se traduciría en la velocidad máxima de circulación de los vehículos, dando resultado a un mayor transporte de mercancía en un mismo periodo de tiempo. La velocidad de las memorias se mide en Hertzios (su frecuencia efectiva) y se van diseñando tecnologías con más velocidad, se destacan las adjuntas en la siguiente tabla:

Tecnología	Frecuencia efectiva (MHz)	Ancho de banda (GB/s)
GDDR	166 - 950	1,2 - 30,4
GDDR2	533 - 1000	8,5 - 16
GDDR3	700 - 1700	5,6 - 54,4
GDDR4	1600 - 1800	64 - 86,4
GDDR5	3200 - 7000	24 - 448

Otros factores de importancia

API para gráficos: abstrae la complejidad y diversidad de las tarjetas gráficas. Los dos más importantes son:
- Direct3D: lanzada por Microsoft en 1996, forma parte de la librería DirectX. Funciona sólo para Windows, ya que es privativa. Utilizado por la mayoría de los videojuegos comercializados para Windows.
- OpenGL: creada por Silicon Graphics a principios de los años 1990; es gratuita, libre y multiplataforma. Utilizada principalmente en aplicaciones de CAD, realidad virtual o simulación de vuelo. OpenGL está siendo desplazada del mercado de los videojuegos por Direct3D y Vulkan, aunque OpenGL haya sufrido muchas mejoras últimamente.

Efectos gráficos: Algunas de las técnicas o efectos habitualmente empleados o generados mediante las tarjetas gráficas pueden ser:
- Antialiasing: retoque para evitar el aliasing, efecto que aparece al representar curvas y rectas inclinadas en un espacio discreto y finito como son los píxeles del monitor.
- Shader: procesado de píxeles y vértices para efectos de iluminación, fenómenos naturales y superficies con varias capas, entre otros.
- HDR: técnica novedosa para representar el amplio rango de niveles de intensidad de las escenas reales (desde luz directa hasta sombras oscuras). Es una evolución del efecto Bloom, aunque a diferencia de éste, no permite Antialiasing.
- Mapeado de texturas: técnica que añade detalles en las superficies de los modelos, sin aumentar la complejidad de los mismos.
- Motion Blur: efecto de emborronado debido a la velocidad de un objeto en movimiento.
- Depth Blur: efecto de emborronado adquirido por la lejanía de un objeto.
- Lens flare: imitación de los destellos producidos por las fuentes de luz sobre las lentes de la cámara.
- Efecto Fresnel (reflejo especular): reflejos sobre un material dependiendo del ángulo entre la superficie normal y la dirección de observación. A mayor ángulo, más reflectante es el material.
- Teselado: Consiste en multiplicar el número de polígonos para representar ciertas figuras geométricas y que no se vean totalmente planas. Esta característica fue incluida en la API DirectX 11

Interfaces de salida

Salidas HDMI, D-Sub 15 y DVI de una tarjeta gráfica

Los sistemas de conexión más habituales entre la tarjeta gráfica y el dispositivo visualizador (como un monitor o un televisor) son:

SVGA/Dsub-15: Estándar analógico de los años 1990; diseñado para dispositivos CRT, sufre de ruido eléctrico y distorsión por la conversión de digital a analógico y el error de muestreo al evaluar los píxeles a enviar al monitor. Se conecta mediante pines. Su utilización continúa muy extendida a día de hoy, aunque claramente muestra una reducción frente al DVI en los últimos años.

DVI: Sustituto del anterior, pero digital, fue diseñado para obtener la máxima calidad de visualización en las pantallas digitales o proyectores. Se conecta mediante pines. Evita la distorsión y el ruido al corresponder directamente un píxel a representar con uno del monitor en la resolución nativa del mismo. Cada vez más adoptado, aunque compite con el HDMI, pues el DVI no es capaz de transmitir audio.

HDMI: Tecnología propietaria transmisora de audio y vídeo digital de alta definición cifrado sin compresión en un mismo cable. Se conecta mediante patillas de contacto. No esta pensado inicialmente para monitores, sino para Televisiones, por ello no apaga la pantalla cuando deja de recibir señal y debe hacerse manualmente en caso de monitores.

Interfaces con la placa base

Bus	Anchura (bits)	Frecuencia (MHz)	Ancho de banda (MB/s)	Puerto
AGP 8x	32	533	2000	Paralelo
PCIe x1	1*32	25 / 50	100 / 200	Serie
PCIe x4	1*32	25 / 50	400 / 800	Serie
PCIe x8	1*32	25 / 50	800 / 1600	Serie
PCIe x16	1*32	25 / 50	1600 / 3200	Serie
PCIe x16 2.0	1*32	25 / 50	3200 / 6400	Serie

WEBs comparativas de rendimientos de tarjetas gráficas

En la web Pass Mark podemos ver los rendimientos de las tarjetas gráficas de diversas familias que han aportado miles de usuarios mediante aportaciones desinteresadas. Resulta interesante consultarla antes de adquirir una tarjeta gráfica. Pero no están todos los modelos. Otra web UserBenchmark realiza una comparativa similar.

Los Buses

El bus (o canal) es un sistema digital que transfiere datos entre los componentes de una computadora o entre computadoras. Está formado por cables o pistas en un circuito impreso, dispositivos como resistores y condensadores además de circuitos integrados.

Existen diversas especificaciones de que un bus se define en un conjunto de características mecánicas como conectores, cables y tarjetas, además de protocolos eléctricos y de señales.

Funcionamiento

La función del bus es la de permitir la conexión lógica entre distintos subsistemas de un sistema digital, enviando datos entre dispositivos de distintos órdenes: desde dentro de los mismos circuitos integrados, hasta equipos digitales completos que forman parte de supercomputadoras.

La mayoría de los buses están basados en conductores metálicos por los cuales se trasmiten señales eléctricas que son enviadas y recibidas con la ayuda de integrados que poseen una interfaz del bus dado y se encargan de manejar las señales y entregarlas como datos útiles. Las señales digitales que se trasmiten son de datos, de direcciones o señales de control.

Los buses definen su capacidad de acuerdo a la frecuencia máxima de envío y al ancho de los datos. Por lo general estos valores son inversamente proporcionales: si se tiene una alta frecuencia, el ancho de datos debe ser pequeño. Esto se debe a que la interferencia entre las señales (crosstalk) y la dificultad de sincronizarlas, crecen con la frecuencia, de manera que un bus con pocas señales es menos susceptible a esos problemas y puede funcionar a alta velocidad. Todos los buses de computador tienen funciones especiales como las interrupciones (IRQ) y las DMA que permiten que un dispositivo periférico acceda a una CPU o a la memoria usando el mínimo de recursos.

Desde que los procesadores empezaron a funcionar con frecuencias más altas, se hizo necesario jerarquizar los buses de acuerdo a su frecuencia: se creó el concepto de bus de sistema (conexión entre el procesador y la RAM) y de buses de expansión, haciendo necesario el uso de un chipset.

Tipos de bus

Existen dos grandes tipos clasificados por el método de envío de la información: bus paralelo o bus serie.

Hay diferencias en el desempeño y hasta hace unos años se consideraba que el uso apropiado dependía de la longitud física de la conexión: para cortas distancias el bus paralelo, para largas el serial.

Bus paralelo

Es un bus en el cual los datos son enviados por bytes al mismo tiempo, con la ayuda de varias líneas que tienen funciones fijas. La cantidad de datos enviada es bastante grande con una frecuencia moderada y es igual al ancho de los datos por la frecuencia de funcionamiento. En los computadores ha sido usado de manera intensiva, desde el bus del procesador, tarjetas de expansión y de vídeo, hasta las impresoras. Diagrama de un Bus Backplane como extensión del bus de procesador.

Presenta unas funciones en líneas dedicadas:

Las líneas de dirección son las encargadas de indicar la posición de memoria o el dispositivo con el que se desea establecer comunicación.
Las líneas de control son las encargadas de enviar señales de arbitraje entre los dispositivos. Entre las más importantes están las líneas de interrupción, DMA y los indicadores de estado.
Las líneas de datos transmiten los bits de forma aleatoria de manera que por lo general un bus tiene un ancho que es potencia de 2.

Bus serie

En este los datos son enviados, bit a bit y se reconstruyen por medio de registros o rutinas de software. Está formado por pocos conductores y su ancho de banda depende de la frecuencia. Es usado desde hace menos de 10 años en buses para discos duros, unidades de estado sólido

El Microprocesador

El microprocesador (o simplemente procesador) es el circuito integrado central más complejo de un sistema informático; a modo de ilustración, se le suele llamar por analogía el «cerebro» de un computador. Es un circuito integrado conformado por millones de componentes electrónicos. Constituye la unidad central de procesamiento (CPU) de un PC.

Es el encargado de ejecutar los programas, desde el sistema operativo hasta las aplicaciones de usuario; sólo ejecuta instrucciones programadas en lenguaje de bajo nivel, realizando operaciones aritméticas y lógicas simples, tales como sumar, restar, multiplicar, dividir, las lógicas binarias y accesos a memoria.

Esta unidad central de procesamiento está constituida, esencialmente, por registros, una unidad de control, una unidad aritmético lógica (ALU) y una unidad de cálculo en coma flotante (conocida antiguamente como «co-procesador matemático»).

El microprocesador está conectado generalmente mediante un zócalo o socket específico de la placa base de la computadora; normalmente para su correcto y estable funcionamiento, se le incorpora un sistema de refrigeración que consta de un disipador de calor fabricado en algún material de alta conductividad térmica, como cobre o aluminio, y de uno o más ventiladores que eliminan el exceso del calor absorbido por el disipador. Entre el disipador y la cápsula del microprocesador usualmente se coloca pasta térmica para mejorar la conductividad del calor.

La medición del rendimiento de un microprocesador es una tarea compleja, dado que existen diferentes tipos de "cargas" que pueden ser procesadas con diferente efectividad por procesadores de la misma gama. Una métrica del rendimiento es la frecuencia de reloj que permite comparar SOLO procesadores con núcleos de la misma familia, siendo este un indicador muy limitado dada la gran variedad de diseños con los cuales se comercializan los procesadores de una misma marca y referencia. En PassMark Software se muestran los rendimientos de los procesadores con un determinado perfil de utilización.

GPU vs. CPU

La CPU es procesador genérico y la GPU está especializada en representaciones gráficas.
La velocidad de las GPU superan a las velocidades de la CPU.
La GPU trabaja íntegramente en paralelo (se basa en el Modelo Circulante).
La CPU puede remplazar una simple GPU (como los Intel i7) pero las GPU no pueden sustituir a las CPU.
La ubicación: la CPU se sitúa en la placa base y la GPU va soldada en la circuitería de la representación gráfica.

Funcionamiento

Desde el punto de vista lógico, singular y funcional, el microprocesador está compuesto básicamente por: varios registros, una unidad de control, una unidad aritmético lógica, y dependiendo del procesador, puede contener una unidad de coma flotante.

El microprocesador ejecuta instrucciones almacenadas como números binarios organizados secuencialmente en la memoria principal. La ejecución de las instrucciones se puede realizar en varias fases:

Prefetch, prelectura de la instrucción desde la memoria principal.
Fetch, envío de la instrucción al decodificador
Decodificación de la instrucción, es decir, determinar qué instrucción es y por tanto qué se debe hacer.
Lectura de operandos (si los hay), una operación como una suma puede utilizar dos o más sumandos situados en la memoria RAM o en los registros del procesador
Ejecución, lanzamiento de las máquinas de estado que llevan a cabo el procesamiento.
Escritura de los resultados en la memoria principal o en los registros.

Cada una de estas fases se realiza en uno o varios ciclos de CPU, dependiendo de la estructura del procesador, y concretamente de su grado de segmentación. La duración de estos ciclos viene determinada por la frecuencia de reloj, y nunca podrá ser inferior al tiempo requerido para realizar la tarea individual (realizada en un solo ciclo) de mayor coste temporal. El, en la actualidad, genera miles de megahercios.

Vídeo del funcionamiento de un procesador Actual: La segmentación Ejecución superescalar y fragmentación de ALU Ejecución desordenada e instrucciones SIMD (MMX, SSE y AVX) Caché de microoperadores Ryzen y arquitectura modular

Características

En un microprocesador se puede diferenciar diversas partes:

Encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio en si, para darle consistencia, impedir su deterioro (por ejemplo, por oxidación por el aire) y permitir el enlace con los conectores externos que lo acoplaran a su zócalo a su placa base.

Memoria caché: es una memoria ultrarrápida que emplea el procesador para tener alcance directo a ciertos datos que «predeciblemente» serán utilizados en las siguientes operaciones, sin tener que acudir a la memoria RAM, reduciendo así el tiempo de espera para adquisición de datos. Todos los micros compatibles con PC poseen la llamada caché interna de primer nivel o L1 situada junto a la unidad de ejecución; también en su interior otro nivel de caché, más grande, aunque algo menos rápida, es la caché de segundo nivel o L2 e incluso los hay con memoria caché de nivel 3, o L3 que es común a todas las unidades de ejecución del procesador.
Número de núcleos es un término de hardware que describe el número de unidades de procesamiento central independientes de un solo componente informático (chip).
Nº de subprocesos hace referencia a la secuencia ordenada básica de instrucciones que se pueden procesar o transmitir a través de solo núcleo de la CPU.
Tubería superescalar simple. Al leer y despachar dos instrucciones a la vez, un máximo de dos instrucciones por ciclo pueden ser completadas. (IF=(Fetch)Lectura de instrucción, ID=Decodificación, EX = Ejecución, MEM=Accede A Memoria, WB=(Write)Escritura en Registos
Velocidad de reloj mide la velocidad a la que un procesador realiza una actividad. Las velocidades de reloj se muestran en gigahercios (GHz), que son mil millones de ciclos por segundo.
Conjunto de instrucciones hace referencia al conjunto básico de comandos e instrucciones que un microprocesador entiende y puede llevar a cabo. Suele ser de 64 bits.
Extensiones del conjunto de instrucciones son instrucciones adicionales que pueden aumentar el rendimiento si se realizan las mismas operaciones en varios objetos de datos. Se requieren para determinadas aplicaciones, simuladores o juegos complejos.
Tamaño máximo de memoria RAM hace referencia a la capacidad de memoria máxima (en GB) admitida por el procesador.
Tipo de memoria RAM compatible: DDR2,DDR3, DDR5,...
Memoria ECC compatible indica que el procesador es compatible con la memoria de código de corrección de errores. La memoria ECC es un tipo de memoria del sistema que puede detectar y corregir tipos comunes de corrupción de datos internos.
Tecnología Virtualización permite que una plataforma de hardware funcione como varias plataformas “virtuales”.
Canales de memoria hace referencia a la operación independiente y en paralelo entre la memoria RAM y el procesador. Suelen ser 2.
Ancho de banda máximo de memoria es la velocidad máxima (en GB/s) a la que el procesador puede leer los datos o almacenarlos en una memoria de semiconductores.
Puerto o zócalo: es la manera en que el procesador se comunica con el mundo externo.

WEB comparativa de rendimientos de procesadores

En la web Pass Mark podemos ver los rendimientos de los Procesadores o CPU de diversas marcas con tres tipos de test: Comparativa entre Laptop o Portátiles Comparativa entre Desktop o Escritorio Comparativa Intel vs. AMD Comparativa con procesadores asimétricos Otra web UserBenchmark realiza una comparativa similar. Han colaborado miles de usuarios mediante aportaciones desinteresadas. Resulta interesante consultarla antes de adquirir o ampliar la memoria RAM.

Multiprocesador o procesamiento Asimétrico

Este tipo de placa base puede acoger a varios procesadores (generalmente de 2, 4, 8 o más). Estas placas base multiprocesador tienen varios zócalos de microprocesador, lo que les permite conectar varios microprocesadores físicamente distintos (a diferencia de los de procesador de doble núcleo).

Cuando hay dos procesadores en una placa base, hay dos formas de manejarlos:

El modo asimétrico, donde a cada procesador se le asigna una tarea diferente. Este método no acelera el tratamiento, pero puede asignar una tarea a una unidad central de procesamiento, mientras que la otra lleva a cabo a una tarea diferente.
El modo simétrico, llamado multiprocesamiento simétrico, donde cada tarea se distribuye de forma simétrica entre los dos procesadores.

Tarjetas de expansión

Las tarjetas de expansión son dispositivos con diversos circuitos integrados, y controladores que, insertadas en sus correspondientes ranuras de expansión, sirven para expandir las capacidades de un computador. Las tarjetas de expansión más comunes sirven para añadir memoria, controladoras de unidad de disco, controladoras de vídeo, puertos serie o paralelo y dispositivos de módem internos. Por lo general, se suelen utilizar indistintamente los términos «placa» y «tarjeta» para referirse a todas las tarjetas de expansión.

En la actualidad las tarjetas que se suelen venden son de tipo PCI o PCI Express. Como ejemplo de tarjetas que ya no suelen estar a la venta tenemos las de tipo Bus ISA y las AGP.

Gracias al avance en la tecnología USB y a la integración de audio, video o red en la placa base: hoy en día son menos imprescindibles para tener un PC completamente funcional. Si se tiene espacio en la caja y conectores internos libres en la placa madre del PC, es preferible ampliarlo con tarjetas de expansión pues es más económico, ahorra energía y espacio en el exterior pues no se usan los transformadores específicos para cada dispositivos.

Tipos de tarjetas de expansión

Capturadora de televisión es un periférico que permite ver los distintos tipos de televisión en el monitor de computadora. La visualización se puede efectuar a pantalla completa o en modo ventana. La señal de televisión entra por la toma de antena de la sintonizadora y llega a su chip. La señal puede proceder de una antena (externa o portátil) o bien de la emisión de televisión por cable.

Tarjeta gráfica es una tarjeta de expansión para una computadora, encargada de procesar los datos provenientes de la CPU y transformarlos en información comprensible y representable en un dispositivo de salida, como un monitor o televisor.

Tarjeta de red (RJ45 y wireless) es un periférico que permite la comunicación con aparatos conectados entre sí y también permite compartir recursos entre dos o más computadoras (discos duros, CD-ROM, impresoras, etc). A las tarjetas de red también se les llama NIC (por network interface card; en español "tarjeta de interfaz de red").

Tarjeta de sonido es una tarjeta de expansión para computadoras que permite la salida de audio controlada por un programa informático llamado controlador (en inglés driver). El uso típico de las tarjetas de sonido consiste en hacer, mediante un programa que actúa de mezclador, que las aplicaciones multimedia del componente de audio suenen y puedan ser gestionadas.

La digitalización del sonido

La línea roja muestra la señal que viene desde el micrófono. Cada barra corresponde a una muestra de un período de menos de una milésima de segundo. La tarjeta de sonido convierte la señal analógica en datos digitales.

Para convertir una señal digital en analógica: A partir de datos digitales procedentes de un archivo o de un CD, se crea una muestra escalonada digital (columnas). Cada muestra será suavizada con un filtro, hasta conseguir la línea roja. La línea de salida es muy similar a la digital, las pequeñas diferencias no son audibles.

¿Cómo se digitaliza la señal del micrófono? La amplitud de la señal de sonido se mide en unos intervalos regulares, muy cortos. El estándar CD requiere una "frecuencia de muestreo" de 44,1 kHz y una resolución de 16 bits.

La tasa de muestreo determina la frecuencia por segundo se mide el volumen. Para lograr la calidad CD: el nivel de volumen de audio debe medirse 44.100 veces por segundo. Por tanto, habrán 44.100 barras por segundo.

La resolución significa que la muestra se mide con una precisión de 16 bits, 2¹⁶ es decir 65.536 valores diferentes. Es decir, cada barra contiene un valor entre 0 y 65.535. Este valor (barra) se ajusta al real (línea roja). Por analogía, imaginemos que la línea roja está pintada en una pared y queremos copiarla exactamente igual en otra pared, cada barra puede ser la distancia de un punto de la línea roja original al suelo. Si este metro tiene una precisión de centímetros (no tiene marcas más pequeñas), cuando traslademos la medida para copiarla en otra pared no será exactamente igual, si la precisión del metro es al milímetro, la línea copiada en la otra pared será más exacta a la original.

Las tarjetas de sonido para los músicos pueden llegar a 192 kHz con una resolución de 24 bits. Cuanto más alto sea este valor, mejor será la calidad. Por otro lado, los archivos de sonido generados son muy grandes.

La resolución y la frecuencia de muestreo se pueden reducir para todas las tarjetas de sonido, para seleccionar el mejor compromiso entre las exigencias de calidad y almacenamiento. El muestreo en 11 kHz con una resolución de 8 bits requiere sólo una octava parte del espacio requerido por la calidad de CD, pero apenas llega a la calidad de una llamada telefónica.

Problema típico: Durante 10 segundos, se está grabando una locución con una calidad de 44,1 kHz y una resolución de 16 bits. ¿Qué tamaño tendrá dicho fichero al finalizar la grabación?

Tenemos por una parte, 44,1KHz = 44100Hz (44100 barras por segundo); por otra parte cada barra tendrá un tamaño de 16 bits. Podemos saber el tamaño del fichero en cada segundo: 44.100 * 16 = 705.600 bits. Ahora en 10 segundos de grabación será 705.600 * 10 = 7.056.000 bits = 882.000 bytes = 882 kB.

Tamaño de fichero = Tiempo de grabación en segundos * frecuencia en Hz * resolución en bits

Color del conector		Función
	Rosa	Entrada de micrófono analógico.
	Azul claro	Entrada analógica auxiliar
	Verde	Salida señal estéreo principal (altavoces delanteros o auriculares)
	Negro	Salida analógica para altavoces traseros
	Plata	Salida analógica para altavoces laterales
	Naranja	Salida digital S/PDIF

Tarjeta SCSI permite conectar los discos duros empresariales con conexión SCSI, pudiéndose realizar diferentes tipos de arrays RAID.

Tarjeta de expansión USB amplía el número de conexiones de un computador. En cuanto al rendimiento, es mejor ampliar con una tarjeta de expansión que con un HUB USB pues se crea un nuevo dispositivo Host USB con plena funcionalidad e independiente al resto, duplicando el rendimiento máximo de transferencia.

Tarjeta de expansión IEEE 1394 o FireWire amplía el número de conexiones de un computador. En cuanto al rendimiento, es mejor ampliar con una tarjeta de expansión que con un HUB FireWire pues se crea un nuevo dispositivo Host FireWire con plena funcionalidad e independiente al resto. Duplicando el rendimiento máximo de transferencia.

Bracket es un conector que viene incluido con la caja, se utiliza cuando la caja tiene pocas conexiones frontales y se quiere aprovechar las internas con una salida al exterior del PC, en este caso por la parte de atrás de la caja. Como se puede observar, no tiene ningún chip o circuito integrado.

Actividades

1.- Descarga e instala de la web CPU-Z. Dependiendo del sistema operativo deberás descargar un software u otro. En Linux, comando sudo dmidecode o instala hardinfo. Averigua el modelo de la placa base (o del computador portátil) y localiza en su manual del usuario en su web oficial. Me indicarás su marca, modelo y la URL del manual.

2.- Accede a lista chipsets, explica los parámetros y compara diferentes chipsets de Intel. Características comunes/diferentes y ventajas/desventajas?

3.- Memorias alternativas de futuro: GDDR6,GDDR7. Recopila información sobre cada una de ellas y haz un pequeño resumen.

4.- Compara la memoria del tipo DDR1 con el tipo DDR4. Rendimiento, consumos, tamaño, ¿Cómo afecta el mayor número de pines?

5.- Módulos de memoria registered y unbuffered. Mira en la web qué son este tipo de módulos, qué ventajas o inconvenientes tienen, en qué tipo de equipos se instalan. Realiza un pequeño esquema de la información encontrada. Extrae los conceptos importantes sin hacer simplemente un copiar y pegar. Para ello ayúdate de Internet.

6.- Completa la siguiente secuencia hasta donde puedas. Para ello, deberá de buscar en Internet las palabras que falten. Hercio – (sigue completando) – Megahercio – Gigahercio – Terahercio - Petahercio - (sigue completando) - Zettahercio - Yottahercio

7.- ¿Qué son las siglas S/PDIF y para qué sirven los conectores internos S/PDIF?

8.- ¿Qué es la entrada de línea de un conector de sonido de la placa base?

9.- ¿Es igual un puerto SATA a un eSATA?

10.- ¿Qué es o para qué sirve la opción PWM de un fan o ventilador?

11.- ¿Para qué sirve el conector WOL (Wake On Lan)?

12.- ¿Qué tipo de procesadores soporta el socket R?

13.- ¿Qué microprocesadores forman el chipset de una placa base?

14.- ¿Cuántos contactos tiene el socket 1156 de los Intel Core i5?

15.- ¿Qué es la memoria CMOS?

16.- ¿Qué es el jumper CLRCMOS de la placa base?

17.- ¿Qué es la latencia de una memoria RAM?

18.- ¿Qué diferencia hay entre las memorias DDR y GDDR?

19.- ¿Qué es SLI o Crossfire?

20.- En las especificaciones de una tarjeta de video veo los siguientes datos: Microsoft® DirectX® 10, Shader Model 5.0, OpenGL 4.3 y OpenCL 1.2, CUDA, anti-aliasing FXAA y TXAA. ¿Qué significan cada una de ellas?.

21.- ¿Qué es un heatpipe?

22.- ¿Qué son las memorias caché L1, L2 y L3?

23.- ¿Qué novedades traerá la nueva versión USB 3.2? (¿dispositivos?,¿características?, ¿colores?, ¿intensidad?,¿compatible hacia atrás?)

24.- ¿Qué es un bracket?

25.- Según la definición de Sistema embebido de Wikipedia y la imagen del Tema1, encuentra diferentes tipos de aparatos que internamente funcionan como un computadores. Incluye: nombre, foto, tipo, descripción, funciones y precio. Cada sistema o aparato debe distinguirse del otro por su función. Si se repite la función sólo valoraré una de ellas.

26.- Durante 20 segundos, se está grabando una locución con una calidad de 16 kHz y una resolución de 8 bits. ¿Qué tamaño tendrá dicho fichero al finalizar la grabación?

27.- Durante 20 segundos y una resolución de 8 bits, obtenemos un fichero de 30,72 kB ¿Qué calidad tendrá la grabación?

28.- Selecciona los 10 primeros procesadores de la web PassMark>High End CPU y accede a las fichas para encontrar la memoria RAM compatible. Busca algún módulo compatible con el procesador. Indicando en una tablas las características compatibles RAM y CPU.

29.- Una persona necesita un computador solo para navegar por Internet y utilizar algún procesador de cálculo, texto. Utiliza la web PassMark para elegirle una CPU y encuentra la memoria RAM apropiada.

30.- Otra persona necesita utilizar el programa de diseño gráfico en 3D llamando Blender. Encuentra una tarjeta gráfica, CPU y memoria que se ajuste a los requisitos óptimos.

31.- Tres placas base diferentes para un mismo socket: elige el procesador y tres tamaños diferentes de placas bases. Haz una tabla: en las columnas indica los tres tipos de formato de placa (por ejemplo:...,miniITX,...., FlexATX,..., BTX, .... ); en las filas de la tabla enumera las características de las placas: marca y modelo de placa, foto, RAM máxima, conectores traseros, conectores SATA, número y tipos de PCI-e, tipo conexión tarjeta gráfica, precio y alguna otra característica considerable. ¿Qué conclusiones puede indicar?. Repite con otra marca de procesador (total 6 placas y dos procesadores).

32.- Elige un juego actual o un programa de dibujo vectorial (que no sea el sencillo editor InkScape). Recoge sus características mínimas y recomendadas. Encuentra las tarjetas gráficas, memoria RAM, placa base y procesador a utilizar en ambas configuraciones que se ajusten a ese programa. Justifica tu elección frente a las opciones: mínima o recomendada.

33.- Elige una placa base, RAM y procesador para un perfil medio bajo. ¿Incluirías tarjeta gráfica?¿Cuánta memoria RAM, placa base y procesador utilizarías?. Justifica

↑ FM, Yúbal (23 de septiembre de 2017). «Nuevos datos de la memoria RAM DDR5: el doble de rápida y llegada a partir de 2019» (en es). Consultado el 10 de febrero de 2019.
↑ Press, Rambus. «Next-gen server DIMM buffer chipset targets DDR5 memory» (en en-us). Consultado el 10 de febrero de 2019.
↑ «Todo lo que sabemos de la memoria RAM DDR5 que llegará en 2019» (en es-es) (18 de octubre de 2018). Consultado el 10 de febrero de 2019.
↑ ^4,0 ^4,1 IBM experiments in soft fails in computer electronics (1978-1994) http://www.pld.ttu.ee/IAF0030/curtis.pdf

[1] FM, Yúbal (23 de septiembre de 2017). «Nuevos datos de la memoria RAM DDR5: el doble de rápida y llegada a partir de 2019» (en es). Consultado el 10 de febrero de 2019.

[2] Press, Rambus. «Next-gen server DIMM buffer chipset targets DDR5 memory» (en en-us). Consultado el 10 de febrero de 2019.

[3] «Todo lo que sabemos de la memoria RAM DDR5 que llegará en 2019» (en es-es) (18 de octubre de 2018). Consultado el 10 de febrero de 2019.

[IBM-computer-electronics-4] 4,0 ^4,1 IBM experiments in soft fails in computer electronics (1978-1994) http://www.pld.ttu.ee/IAF0030/curtis.pdf

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