El disco duro

Introducción

 

El disco duro es la unidad de almacenamiento principal en un ordenador. Dado que las memorias RAM son volátiles, necesitamos de un lugar donde almacenar nuestros datos de forma permanente, y aunque existen otras unidades de almacenamiento, el disco duro es la más usual.

Es una unidad de almacenamiento a gran escala, constituyendo el soporte para datos y programas.

Están formados por uno o más discos colocados uno encima de otro y soportados por un eje que pasa por el centro y poseen una gran densidad de grabación, girando rápidamente y dando lugar a un rápido acceso a su contenido.

Componentes físicos del disco duro

 

• Los discos. Permanecen apilados uno encima de otro, recubiertos por una carcasa impermeable. Su material es el aluminio, recubiertos con material magnético. Normalmente en los ordenadores de sobremesa se usan discos de 31/2 pulgadas y de 21/2 en los portátiles.
• Cabezas de lectura/escritura. Cada disco componente del disco duro tiene dos caras, y ambas tienen una cabeza que permite leer o escribir sobre el mismo. Estas cabezas son soportadas por un brazo que pasa entre los discos, conteniendo una cabeza hacia arriba y otra hacia abajo.
• Eje central. Sujeta los discos y permite su giro gracias a un motor central.
• Impulsor de las cabezas. Mueve las cabezas por el radio de los discos. Todas las cabezas se mueven juntas, por lo que la escritura suele hacerse en varios discos a la vez, aumentando la velocidad.

Vista interna del disco duro

Componentes lógicos del disco duro

 

• Pistas. Círculos concéntricos en los que se graba la información.
• Sectores. Arcos de circunferencia imaginarios que parten del centro del disco hacia el exterior, dividiendo a éste en partes. Hoy en día son usuales los de 63, pero pueden ser de más.
• Cilindros. Número de pistas accedidas simultáneamente por las cabezas, es decir, forman un eje perpendicular al disco sobre una pista determinada. Si un disco duro tiene dos discos internos, tendrá acceso a cuatro pistas dentro del mismo cilindro. Haciendo lectura o escritura simultánea en los discos aumenta muchísimo la velocidad.
• Clústeres. Equivalente a 4 u 8 sectores contiguos en los discos. Se toma como medida de referencia en las operaciones de lectura/escritura.

Estructura lógica del disco duro

 

Características del disco duro

• Velocidad de rotación. Velocidad a la que gira el conjunto de platos del disco duro. A más velocidad mayor transferencia, pero también mayor calor se produce, con los consiguientes peligros que ello acarrea. Se mide en rpm, y no suele ser menor de 7200 rpm.
• Tiempo de acceso. Tiempo medio que tarda la cabeza lectora en posicionarse sobre los datos. Suele ser menor a los 10 ms.

t de acceso = t cambio entre cabezas + t búsqueda de pista + t búsqueda sector

• Memoria caché. También llamado buffer. La información de lectura/escritura es previamente almacenada en esta caché antes de pasar al disco duro o a la RAM. Almacenan datos contiguos que serán normalmente los que se vayan a necesitar, permitiendo un acceso más rápido, pero para esto el disco no debe estar fragmentado. Actualmente tienen un tamaño de 8 o 16 MB, y es de gran importancia en la grabación en unidades externas.
• Capacidad. Actualmente se mide en GB, pero también ya hay equipos domésticos que llegan hasta el TeraByte de capacidad. Cada vez se hacen necesarios discos duros de mayor capacidad, debido al incremento del tamaño de los sistemas operativos, navegadores, juegos, etc. Es muy importante hacer análisis y limpiezas periódicas del disco duro para mejorar su rendimiento y capacidad.

 

Interfaces de disco duro

La interfaz permite la comunicación entre el disco duro y el resto del sistema. Es un componente electrónico.
No vamos a tratar aquí viejas interfaces que han quedado en desuso como ST506, MFM, ESDI... Nos centraremos en las existentes actualmente, aunque alguna de ellas también están quedando obsoletas.

• IDE (Integrated Drive Electronics). Creado por Western Digital, con controladora implementada en el disco duro. La comunicación se realiza con un cable de 40 hilos entre la controladora y el bus del sistema, dejando de lado la necesidad de dos cables, uno para control y otro para datos. Fue durante un tiempo el estándar, pero pronto empezaron los problemas en cuanto a tasas de transferencia debido a las nuevas exigencias de los programas. Tenían una tasa de transferencia de 4 MB. 

Disco duro con interfaz IDE de 3.5"

• EIDE. Aumenta la tasa de transferencia hasta los 10 MB, con una capacidad de 8 GB. El número de unidades soportadas pasó de 2 en los anteriores IDE a 4 con esta nueva tecnología. Para esto hubo que modificar las BIOS, pudiendo entonces poner una unidad maestra y una esclava en el mismo IDE. También se puede utilizar ahora para unidades externas como CD/DVD.
• SCSI (Small Computer System Interface). Transcurre de forma paralela a los anteriores, pero usada en entornos profesionales por su mayor rendimiento y fiabilidad. Permite conectar ocho dispositivos, aunque uno de ellos es la controladora. Puede ser utilizado prácticamente parar cualquier tipo de unidad externa. Empleando la norma SCSI pueden conectarse dispositivos a otros tipos de arquitectura como Mac. Poseen una BIOS propia, dedicada, que supera en su ámbito de actuación a la BIOS del sistema. Por contra tienen la desventaja del precio y que son más dificiles de configurar.

Torre de discos SCSI

• SATA (Serial ATA). Son los normalmente utlizados actualmente por los computadores personales. Utilizan un cable de información mucho más delgado que el IDE, y por supuesto que el SCSI. Puede aumentar la longitud del cable que puede llegar hasta los 5 m. en algunos casos sin deterioro de información. Una de las grandes ventajas de este sistema es que se trata de conexiones punto a punto, y no tipo bus, lo que impide interbloqueos entre los dispositivos. Como los cables son individuales para cada dispositivo se consiguen grandes cantidades de transferencia, en torno a los 150 MB/s.

Esquema de cableado disco duro SATA

• SAS. Es el nuevo sustituto de los SCSI, con una mayor velocidad y permitiendo conexión/desconexión en caliente. Presenta una tasa de transferencia de 120 MB/s, girando a unas 10000 rpm, y un tiempo de acceso de unos 3.5 ms. Posee además una caché de 16 MB. No obstante presenta una diferencia grande respecto a SCSI aunque provenga de él, y es que sólo permite conexión de unidades de almacenamiento.

El microprocesador: tipos y evolución

Introducción

 

Es el componente más importante del ordenador. Se trata de un chip compuesto por millones de transistores por los cuales circula toda la información que procesa el ordenador.

Suele tener forma cuadrada o a veces, rectangular. Va insertado en un socket o en los ordenadores más antiguos soldado a la placa base.

Estructura del microprocesador

 

Existen una serie de características que deben ser tenidas en cuenta a la hora de elegir un microprocesador:

• Velocidad en GHz.
• Bits de trabajo, 32 ó 64.
• Ancho de banda del bus de datos.
• Latencia, tiempo de respuesta de la memoria caché.
• Otros, como tipos de memoria soportados, número de núcleos o controlador de memoria.

Microprocesadores de un solo núcleo

Totalmente en desuso. Actualmente se usan microprocesadores multinúcleo. De todas formas muchos de los componentes son iguales en ambos sistemas.

• Unidad de control. Encargado de buscar las instrucciones en la memoria y enviarlas al decodificador.
• Decodificador. Interpreta y ejecuta las instrucciones.
• UAL (Unidad Aritmético-Lógica). Realiza operaciones aritmético-lógicas sencillas, como suma, multiplicación....
• Coprocesador matemático. Realiza operaciones en coma flotante. Fue integrado en la CPU a partir del 486. Anteriormente estaba aparte.
• Caché nivel 1 o L1. Integrada en el núcleo del micro, volátil, trabaja en consonancia de velocidad con éste.Almacena los datos más usados para un rápido acceso a los mismos.
• Caché nivel 2 o L2. No está integrada en el núcleo, cumpliendo las mismas funciones que la anterior, pero es más lenta.
• FSB o bus frontal. Usado para la comunicación externa del microprocesador con el exterior.
• BSB o bus trasero. Comunica el microprocesador con las memorias caché de nivel 1 y 2.
  

  

  Funcionamiento interno de la CPU

 

Microprocesadores multinúcleo

Cada vez se iban construyendo procesadores más rápidos y pequeños, lo que daba a lugar a un sobrecalentamiento,, teniendo que ser enfriados por aire o agua, y una sobrecarga en los mismos, provocando una bajada en el rendimiento.

Gracias al auge del procesamiento de datos en paralelo se logró construir microprocesadores multinúcleo. Suelen ser de dos, cuatro u ocho núcleos, repitiendo la misma estructura.

Debido a este cambio fue necesario incorporar varias partes lógicas para el buen funcionamiento de los mismos:

• Controlador de memoria integrado. Permite un acceso más rápido a la RAM al reducir la latencia.
• Bus de alta velocidad. Bus de E/S para comunicación con el sistema.

Características del microprocesadores

• Velocidad. Característica principal del microprocesador. Es un término muy engañoso, debido a que un procesador con menor velocidad puede resultar más eficiente que otro de mayor.
• Interna. Velocidad interna de funcionamiento del micro.
• Externa o FSB. Velocidad del micro con la placa base. Menor que la anterior. Esta velocidad es multiplicada por un "multiplicador" para obtener la velocidad interna. Por ejemplo, un micro de 3 GHz de velocidad interna puede usar un FSB de 2 MHz y un multiplicador 15x.
• Caché. Es una pequeña memoria muy rápida que poseen los microprocesadores donde se almacenan las últimas instrucciones ejecutadas. La capacidad más usual es de 12 MB. Poseen una caché L1, mucho más rápida por estar más cerca del núcleo y una de L2, más lenta, pero de más capacidad. Algunos microprocesadores de AMD poseen una caché L3, que sigue la misma metodología.
• Número de núcleos. Actualmente se usan de 2, 3, 4, 6 ú 8 núcleos. Son varios procesadores en un solo chip.
• Hyper-Threading. División de la caché en dos, creando un microprocesador virtual.
• Otras. Existen otras características como el consumo, soporte para USB, etc, pero hoy en día éstas tienden a ser estándar.

Evolución de los microprocesadores

 

El primer micro importante fue el 8088 fabricado por Intel para IBM, con unas prestaciones que nos parecerían ridículas en nuestros días, corría el año 1981.

Más tarde aparecieron el 80186 (8 bits), 80286 (16 bits), y el 80386 (32 bits).

El salto a los 32 bits fue importantísimo pues permitía multitarea, algo impensable con los anteriores micros.

En la misma época fueron construyéndose otros microprocesadores, como Motorola, pero su funcionamiento interno era incompatible con los Intel.

Por otra parte si existía compatibilidad entre Intel y Cyrix, pero sobre todo con AMD. Empresa que creó grandes problemas a Intel debido a que sus microprocesadores eran en muchas ocasiones mejores y más rápidos.

Más tarde apareció el 486, que supuso una autentica revolución, pues incorporaba el coprocesador matemático y memoria caché, siendo mucho más rápidas las transacciones.

Finalmente apareció el Pentium, desvinculándose de los anteriores nombres basados en números para evitar las copias de las competencias. Posteriormente aparecieron varios tipos de Pentium, como el II, III y IV. Este último aún es muy usado, pero la tendencia actual es a comercializar los Core.

 

Tipos de microprocesadores

 

La lista de procesadores sería interminable, por lo que intentaré resumir los más importantes, dividiendolos en antiguos, modernos y actuales.

 

Antiguos

Todos los anteriores a Pentium.

• 8086, 8088, 80286. Los dos primeros eran conocidos como XT, y el último como AT. Funcionaban con 8 o 16 bits, con lo que eran muy limitados. Corrían bajo sistema operativo DOS, aunque también podían hacerlo con los primeros Windows, pero de forma muy ineficiente. Tenían una velocidad de 4.77 MHz.
• 80386. Primer procesador de 32 bits. Concretamente el modelo SX fue el primero. Funcionaban internamente a 32 bits, pero externamente a 16, lo que disminuía mucho su rendimiento. Bajo DOS o los primeros Windows, incluso corrían en navegadores a una velocidad razonable.
• 80486. Salieron diversas variantes de este modelo: SX, DX, DX2 y DX4. No deja de ser un un 386 mejorado, incluye coprocesador matemático y caché de 8 Kb.

Intel 40486 DX (vista posterior)

Modernos

Ya no se fabrican, pero siguen estando instalados en muchos ordenadores.

• Pentium. Fueron más que un nuevo procesador, una prueba. Se calentaban mucho y presentaban fallos en el coprocesador. Llegaron a sacar chips de hasta 200 MHz, internamente a 66 x2.5. Salieron gran cantidad de velocidades, dando lugar a un gran desorden que no mejoraba mucho el rendimiento.
• AMD. Los AMD que compitieron con los primeros Pentium fueron los K5. De este salieron varios modelos a diferentes velocidades, pero su coprocesador matemático era mucho peor que el de Intel, eso sí también más barato.
• Pentium MMX. Fue un gran avance sobre todo en lo que se refiere a tiempo de ejecución. Introdujo nuevos tipos de datos encargados de realizar trabajos cíclicos, disminuyendo así el tiempo en las operaciones. Aparecieron procesadores a 166, 200 y 233 MHz.
• Pentium II. Es un tipo diferente de microprocesador, presentando varios aspectos nuevos como la conexión a la placa base que ahora es en Slot 1, caché secundaria interna, puede usar MMX o arquitectura de buses independientes.

Intel Pentium II en Slot 1

• AMD K6 y K6-3D. Usan las instrucciones MMX, pero la caché de nivel 2 se saca a la placa base. Su rendimiento era parecido al Pentium II, pero el segundo modelo añade capacidades 3D lo que lo hace mejor que éste para los juegos.

AMD K6-2

• AMD K6-III. Considerable aumento del rendimiento debido a que incorporaba una caché de tres niveles (TriLevel). Podía usar una caché de hasta 2368 KB, cuatro veces un Pentium. Tenía un FSB de 100 MHz hacia caché L3, lo que le daba gran flexibilidad.
• Celeron A. Su caché L2 trabajaba a la misma velocidad interna del micro, lo que le daba un buen rendimiento. Usaba Socket 370.
• Pentium III. Aumento del rendimiento del Pentium II en procesos multimedia y científicos. En principio se presentaron en formato Slot 1, como los anteriores, pero con la aparición del "Coppermine" se pasó a Socket 370, alcanzando velocidades de reloj de hasta 1 GHz.
• AMD Athlon (K7). Fue una autentica revolución, con una nueva arquitectura que realizaba operaciones en coma flotante mediante "pipeline", dividiendo las instrucciones en fases independientes. Pudiendo estar corriendo varias instrucciones a la vez, aunque en diferentes fases. Tenía 128 KB de nivel 1, y la caché de nivel 2 podía ser cambiada, alcanzando hasta 8 MB, y suponía un tercio, un medio o igual a la velocidad interna del micro. Alcanzaba velocidades del bus de hasta 266 MHz. Usaba Slot A, parecido al Slot 1 de Intel, pero incompatible. Con la aparición del "K7 Thunderbird se pasa a Socket A, parecido al Socket 370 de Intel.
• Pentium 4. Primer micro con arquitectura NetBurst, abandonando la anterior P6. Tiene en torno a 40 millones de transistores, con más patillas que sus predecesores. Muy orientado hacia multimedia con nuevas instrucciones SSE 2, con operandos de 128 bits, dando lugar a un gran rendimiento. La tecnología "pipeline" pasa a ser de 20 capas. Podía comunicarse con la placa base a unos 3 Gbits/seg. El zócalo es nuevo, se trata del Socket 478. La cache L1 es de 8 Kb, bastante pequeña, y la L2 es de 256 Kb.A pesar de su gran rendimiento resultaba más lento que el Pentium III o el AMD Athlon a misma frecuencia de reloj. Poco después aparece un nuevo core de este procesador, aumentando la caché L2 hasta 512 Kb y el número de instrucciones hasta los 55 millones. Su velocidad era a partir de 2 GHz.
• AMD Athlon XP. Nombre polémico debido a la similitud con el sistema operativo Windows. Ofrecen un mejor rendimiento que los Intel a la misma velocidad, empezando a poner nombres que no gustaron nada a Intel, pues hace entrever un mejor rendimiento que estos. Se calentaba mucho menos que su predecesor, el Thunderbird, consumiendo también menos energía. Empieza a usar hardware Prefech, que intenta deducir cuales serán las próximas operaciones a realizar, cargándolas en caché evitando esperas y optimizando el rendimiento.
• Pentium Xeon. Son modificaciones de otros modelos para trabajar en servidores, con soporte multiprocesador. Pueden conectarse hasta 8 microprocesadores dependiendo de la placa base. Las diferencias con los II, III y 4 son básicamente cambios en la memoria caché y algunos cambios en la placa base.
• Pentium Itanium. Utilizado para servidores y estaciones de trabajo, teniendo una base muy fiable y una respuesta rápida. Fue el primer procesador de 64 bits. Tenía gran capacidad para hacer cálculos en masa y ejecución de gran cantidad de instrucciones de forma concurrente, ofreciendo una gran capacidad de respuesta a los clientes.
• Pentium Itanium 2. Fabricado conjuntamente con HP, usado para servidores y estaciones que realizan un gran procesamiento. Introduce una nueva tecnología en cuanto a paralelismo, la EPIC (Explicitly Pararell Instruction Computing). Esta tecnología trata de predecir los códigos que se están usando para limitar operaciones y cálculos. También usa la especulación, mientras está en espera, sobre futuras instrucciones y datos. Maneja registros de 128 bits, manejando así gran cantidad de operaciones. Las cachés de nivel 1 y 2 van en el micro, e incorpora una de nivel 3 fuera de él como máximo de 6 Mb. Puede trabajar tanto a 32 como a 64 bits, lo que le dan un direccionamiento de memoria de 2⁶⁴ direcciones de RAM. 

Intel Pentium Itanium 2 para servidores

 

Actuales

Algunos de los citados a continuación ya no se comercializan, pero siguen teniendo un uso masivo en los ordenadores actuales.

• Pentium D. Relativamente nuevo, apareció en 2005. Se trata de dos procesadores Pentium 4 encapsulados juntos, aunque incluyen algunas mejoras respecto al 4. Fue el primer microprocesador de dos núcleos comercializado. Existen varios tipos de estos micros, con velocidades oscilantes entre los 2.6 y los 3.2 GHz, y normalmente todos tienen una FSB de 800 MHz. Permiten trabajar con datos de 64 bits. Poseen una caché L2 de 1 MB por núcleo.

Pentium D a 3 GHz

• Intel Core Duo. También posee dos núcleos, y está muy orientado a multitarea, mostrándose muy potente en aplicaciones multimedia corriendo simultáneamente. Usado por Apple en los Macintosh.
• Intel Core 2 Duo. Sucesor natural de los anteriores. Era ya mucho más potente que los Pentium 4 y con mucho menor consumo. Contiene dos núcleos. Puede realizar pipeline de 14 etapas y se convirtió en la competencia directa de los AMD, que en ese momento eran los más potentes.

Intel Core 2 Duo

• AMD Athlon 64 x2. Procesador de 64 bits con dos núcleos. Con soporte para memoria DDR2. Incluye nuevas tecnologías y menor consumo de energía. Cuenta con caché independiente para cada núcleo. Fue la contrapartida a los Intel Core Duo.

AMD Athlon 64 x2

• Intel Core 2 Quad. Trabaja con 64 bits y está formado por cuatro núcleos. Casi el doble de rápido que el Core 2 Duo, es utilizado en portátiles.
• AMD Quad Core (K10). Comercializado en 2007, primer microprocesador de AMD con cuatro núcleos. Salieron varias versiones del mismo, unos para sobremesa y otros para servidores. En sus diversas variantes van desde los mononúcleo hasta los 4 núcleos. Quizás el más potente sea el denominado "Barcelona", usado para servidores con Socket AM2. Todas las versiones han mejorado las cachés, pasando a 512 KB en nivel 1, y a 4 MB en nivel 2.
• Intel Core iX. Totalmente nuevos en Intel. Pueden ser i3, i5, i7 o i9. Evidentemente a mayor número existe una mejora en el rendimiento. Quizás el que se haya hecho más popular sea el i7, debido a un gran impulso del mismo por parte de Intel. Incluye una caché L3 de 8 MB, con velocidad de 2.66 GHz y uso de Socket 1366. Ya no trabaja con FSB, por lo que la velocidad ahora pasa a medirse en GigaTransferencias/seg (GT/s). Estos procesadores trabajan en torno a las 4.8 GT/s.

Intel Core i7

La placa base

Introducción

 

La placa base es un gran circuito impreso en el que van incrustados todos los componentes del ordenador, desde el microprocesador a los puertos USB, pasando por los módulos de memoria RAM.
Es el componente más importante del ordenador, pues de él dependen todos los demás.
Pasamos a describir más concretamente sus funciones, tipos y características básicas.

 

Función de la placa base

Su función es contener los zócalos para albergar el microprocesador, memoria ROM, memoria RAM, zócalos para tarjetas, así como contener la circuitería necesaria para el correcto funcionamiento del ordenador.

 

Tipos de placa base

 

Según el formato

• XT. Extended Technology. Fue inventado por IBM y usado en su primer ordenador. Pronto se convirtió en un estandar para los llamados PC's.
• AT. Advanced Technology. Sucesor del anterior, Era un poco más grande que éste. Los conectores pasan de 8 a 16 bits, añadiendo más circuitería.
• Baby-AT. Pronto se convirtió en un estándar. Con posiciones determinadas para los diferentes slots. Su vida transcurrió desde los 80286 hasta los primeros Pentium. No obstante, su problemas de ventilación llevaron a su desaparición casi definitiva.
• ATX. Es actualmente la placa base más usada, con mejor ventilación que sus predecesores. Incluye gran número de nuevos conectores como USB, HDMI, etc. La electricidad la reciben de la fuente de alimentación con un sólo conector llamado P1, que en principio era de 20 pines y ahora es de 24.

Placa base GigaByte tipo ATX

• Otros tipos. Existen gran cantidad de placas base aparte de las aquí ya nombradas, variando la colocación de los componentes de la misma y su tamaño. Ejemplos típicos pueden ser BTX, ITX, ETX, UTX, formatos propietarios....

Según el zócalo del procesador

Este zócalo es el lugar donde se inserta la pieza más importante del ordenador: el procesador. Normalmente es rectangular o cuadrado, pero han aparecido zócalos de tipo slot para procesadores Pentium II. Actualmente estos slots están en desuso y se ha vuelto a la forma tradicional. Es de resaltar que en los primeros ordenadores no existía tal zócalo y el procesador iba soldado a la placa base.

• PGA. Usados antiguamente en los 386 y 486, e insertados por presión. Son cuadrados y totalmente en desuso.
• ZIF. Misma tecnología que el anterior pero se añade un componente mecánico para insertar el procesador sin forzarlo, impidiendo que se rompan las patillas. Perduró hasta el Pentium II.
• Slot. Inventado por Intel para los Pentium II, convirtiéndolo en un diseño propietario, evitando así la competencia, sobre todo, de AMD. Esta compañía reaccionó ante este evento y lanzó su propio slot, pero ambos resultaban totalmente incompatibles.
• LGA. Esta tecnología engloba a diversos tipos de sockets que han ido apareciendo recientemente. Su característica principal es que los pines ya no van en el procesador, si no que van integrados en el propio zócalo. De esta forma tanto Intel como AMD, que son los dos grandes gigantes en la fabricación de procesadores traspasan responsabilidades sobre roturas a los fabricantes del zócalo. El primero de estos fue el Socket T (775), que aún es muy usado en computadores no muy antiguos. Actualmente está en el mercado el Socket H con diversas variantes: 1155, 1156, 1366... para procesadores Intel i3, i5 o i7. La incompatibilidad entre marcas sigue existiendo.

 

 

Componentes de la placa base

 

Chipset

Conjunto de componentes que gestionan el correcto funcionamiento del ordenador, la conexión entre los distintos componentes, y sobre todo, el modo en que el microprocesador se comunica con ellos.

Antiguamente los chipsets llevaba los controladores individualmente en tarjetas, pero el desarrollo de los procesadores hizo cambiar esta filosofía de pensamiento.

Actualmente todos los componentes de la placa base dependen en mayor o menor medida del correcto funcionamiento del chipset.

Posee dos componentes principales el northbridge y el soudtbridge.

• Northbridge o puente norte. El circuito integrado más importante de todos los de la placa. Encargado de controlar la E/S del microprocesador, memoria RAM y los slots de la tarjeta gráfica (AGP o PCI-e). Controla el tipo de procesador, velocidad, número de procesadores... También controla el funcionamiento de la RAM. su velocidad, modo de funcionamiento, máximo soportado por la placa... Así como todo el control de vídeo en las placas base con tarjeta de vídeo integrada.

Northbridge con disipador

• Soudhbrige o puente sur. También llamado Hub Controlador de entrada-salida. Se comunica con la CPU mediante el puente norte. Entres sus funciones destacan: Controla la BIOS, controla los slots ISA, PCI, SATA, Control de USB y FireWire. Control de los puertos serie o paralelo, teclado, ratón, sonido, Plug & Play, DMA, etc... En definitiva su función está casi siempre relacionada con los periféricos de E/S.

 

 

Zócalos

 

Ranuras donde se insertan diferentes componentes como la memoria o el microprocesador.

Zócalos de memoria

Estos zócalos fueron evolucionando pasando por diferentes fases. Antiguamente eran colocados uno a uno sobre la placa. Esto a ido evolucionado, pasando por diversas configuraciones como SIMM, DIMM o RIMM.

• Módulos SIMM. Totalmente en desuso, Fueron usados en los 386 y 486 con 30 contactos. Posteriormente aparecieron los de 72 contactos en los primeros Pentium.
• Módulos DIMM. Tiempo de respuesta mucho menor que los anteriores, unos 10 nanosegundos. Cuentan con 168, 184 o 240 contactos. Existen varios tipos: SDRAM, DDR, DDR2 y DDR3. Las primeras usan módulos de 168 contactos, las DDR de 184, y las DDR2 y DDR3 de 240. El voltaje necesario para su funcionamiento va disminuyendo según va aumentando la calidad de los mismos.
• Módulos RIMM. Se usan para memorias de tipo RAMBUS. Este tipo de memorias exige pago de royalties lo que hace q no sean muy utilizadas.
• Dual channel. Aumenta el rendimiento, accediendo simultáneamente a dos módulos de memoria, con los que se consiguen transferencias a doble de velocidad. Para conseguir eso el northbridge debe tener doble controlador de memoria implementado, y tener colocados dos módulos de memoria de igual velocidad, capacidad y tipo DDRx incrustados en dos zócalos de igual color, es decir, deben dejar un zócalo libre en medio. Son muy útiles cuando la tarjeta de vídeo viene integrada en placa base, pues este tipo de tarjetas no tiene memoria dedicada y necesita de la RAM para funcionar correctamente.
• Tri channel. Exactamente igual q las anteriores pero aplicadas a tres módulos de memoria.
 

Zócalos para procesador

Existen diversidad de zócalos en el mercado, principalmente debido a la competencia entre marcas. En un principio, en los primeros PC no existían estos zócalos que iban integrados en placa base.

Debido a la gran variedad de los mismos vamos a intentar nombrar sólo los más importantes.

• Socket 486.  Para procesadores Intel 486 DX, AMD 133, o Cyrix 120, contiene 168 pines.
• Socket 1. Válido prácticamente para los mismos procesadores que el anterior, contiene 169 pines.
• Socket 5. Para AMD K5, K6, K62... varios Cyrix del tipo 6x86 y también para varios tipos de Intel, como el 75 o el MMX. Tiene 296 o 320 pines.
• Slot 1. Usado por Intel Celeron, Pentium II o Pentium III, con 242 contactos. Era el competidor directo del Slot A desarrollado por AMD.
• Socket 478. Desarrollado para uso de varios tipos de Pentium 4, como Celeron o Extreme. Posee 478 pines.
• Socket 775 o Socket T. Usado en Intel Pentium 4, con 775 pines. Este socket fue usado masivamente y aún es muy abundante en la actualidad.

Socket 775 o Socket T

• Socket AM2. Desarrollado por AMD para sus modelos Athlon, competidor directo del 775 de Intel.
• Socket 1156 o Socket H. Sustituye al 755 de Intel. Soportado por procesadores Intel Core i3, i5 o i7, también por Celeron y Xeon. Se trata de un nuevo concepto de socket, ya que las funciones del northbridge se integran en él.
• PAC 611. Usado en servidores para la gama Intel Itanium. Gobernado por chipset Intel o IBM.

 

 

Los buses

 

El bus es el canal de comunicación entre dos o más dispositivos. Está caracterizado por el número de bits y la velocidad con que estos pueden circular.

Un bus que sólo permite la comunicación entre dos dispositivos se denomina puerto.

La cantidad máxima de información que puede circular por un bus en un segundo es lo que se denomina "ancho de banda". Por ejemplo un bus de 16 bits, con una velocidad de 33,33 MHz tendría un ancho de banda de 66,66 Mbytes/segundo (Megabytes por segundo).

Tipos de buses

• XT. Primer bus comercial. Con un ancho de 8 bits a 4.77 MHZ. Enseguida empezaron los problemas con los buses de 16 bits.
• ISA o AT. Bus de datos de 16 bits, y de direcciones de 24 bits, con velocidad de 8.33 MHz.
• EISA (Extended ISA). Sucesor directo de las ISA, mantuvo cierta compatibilidad con las anteriores, como la velocidad las tarjetas de expansión. Tenía un bus de direcciones de 32 bits y fue el primer bus capaz de operar en multiproceso. Por contra tenía la desventaja del precio, por lo que no llegó a sustituir a los anteriores de forma total.
• Local bus. Un nuevo concepto de bus, dedicándose principalmente al mejor rendimiento de las tarjetas gráficas. El Vesa Local Bus (VLB) no sustuyó al anterior ISA, si no que lo complementó, coexistiendo los dos y trabajando independientemente.Tuvo una rápida expansión. Con la aparición de los Pentium de 64 bits, VLB buscó compatibilidad con ambos procesadores, pudiendo trabajar tanto a 32 como a 64 bits.
• PCI (Peripheral Components Interconnect). Totalmente automático en todos los procesos. Interconecta los periféricos, permitiendo E/S por DMA, control de interrupciones y direccionamientos. Aunque fue inventado por Intel puede instalarse en otros sistemas. Es independiente de la CPU por lo que puede instalarse en cualquier sistema, y su velocidad no depende de esta. Existen versiones de 124 pines para 32 bits o de 128 para 64 bits, aunque muchos de ellos están libres. Tuvo gran éxito debido a su velocidad y a que ésta se podía adaptar a la frecuencia de la CPU.
• PCI Express. Sucesor del anterior. Sustituye tanto a PCI como a AGP (para gráficas). Posee una alta velocidad, pudiendo llegar a los 4GB/seg en el PCIEx16. Su comunicación es en serie y bidireccional. Ha pasado por varias versiones, la actual es la 3.0.  Incluye grandes novedades, aparte de las ya mencionadas, como conexión/desconexión en caliente y el manejo de datos punto a punto desde un host, permitiendo un entorno de red que evita que los datos tengan que pasar a través de memoria, por ejemplo, desde una cámara de vídeo a la tarjeta gráfica. Al realizar transferencia en serie sólo necesita un cable para los datos, frente al PCI que necesita 32 para el paralelo.Su primera finalidad estaba orientada hacia las tarjetas gráficas, pero actualmente se está aplicando a todo tipo de dispositivos.

Slots PCI-Express de varios tipos

•  AGP (Accelerated Graphics Port). Basada en PCI mejoraba su rendimiento y fue usada para tarjetas gráficas.  Usaba pipeline para lectura/escritura, así como una mayor velocidad (hasta cinco veces la PCI), y también multiplexación de datos y direcciones. Inició su andadura con los Pentium II o los AMD K6, que pertenecen a la misma época. Hay varias versiones, la 1x, 2x, 4x y 8x, dependiendo de las transferencias por ciclo realizadas. Según estas velocidades existen varios tipos de slots:
• AGP. Para 1x ó 2x, a 1.5 V y 3.3 V, respectivamente.
• AGP PRO. Para 4x ú 8x, a 3.3 V.
• AGP PRO 100. Para 4x ú 8x, con consumo de 100 W y 1.5 V.
• Slots de comunicaciones. A lo largo de los años han ido surgiendo diversos slots que permitían el uso de módem, audio o redes inalámbricas. Principalmente las AMR, CNR y ACR. Actualmente en desuso.

 

 

Controladores

 

• Controladores internos 
• Floppy.  Controla la disquetera. Antiguamente no venía integrado en placa base, debiendo colocar el controlador en un slot de expansión.
• IDE.Usada para conectar discos duros y grabadoras o lectoras CD/DVD, poseen un alto rendimiento. Normalmente todas las placas traen integradas dos controladores de este tipo, pudiendo instalar dos dispositivos por cada uno de ellos. El cable debe ser de 40 ú 80 hilos.

Conectores IDE integrados en placa base

• SCSI. Creado para conectar todo tipo de dispositivos, a diferencia del IDE que sólo sirve para unidades de almacenamiento.Este sistema es usado por los Macintosh, aunque también es soportado por los PC. Admite un número mucho mayor de dispositivos, hasta 15 por controladora. Tiene una alta velocidad, permitiendo tanto la conexión de dispositivos internos como externos. Los cables son de 50 o 68 hilos.
• SATA. Los Serial ATA sustituyen a los anteriores PATA (Pararell ATA), usados principalmente para interconexión de disco duro. Actualmente todos los sistemas operativos lo soportan.

Cable SATA en ángulo para facilitar la conexión

• SAS. Sustituto de los SCSI, pero funcionando en paralelo. Tienen una velocidad muy superior a los anteriores, permitiendo conexión/desconexión en caliente. Actualmente alcanzan velocidades de hasta 12 GB/seg. El formato de conector es igual al SATA. Se pueden conectar discos SATA en conectores SAS, pero es imposible hacerlo al contrario. Los conectores rojos son para SATA y los morados para SAS.

• Controladores externos 
• Tarjetas gráficas VGA. Existen muchos tipos dependiendo de su calidad. En los primeros tiempos se conectaban a los slots PCI, pasando después por los AGP, y actualmente se conectan a los PCI-Express. Normalmente las placas traen chipsets integrados de cualquiera de los dos últimos tipos, con lo que no es necesario conectar una tarjeta gráfica, excepto que necesitemos imágenes y resoluciones de alta calidad. Los conectores más habituales de gráfica integrados son el VGA, DVI y el HDMI (que también contiene señal de audio).

Tarjeta gráfica Asus GForce con 1 GB de memoria dedicada

• Tarjetas de sonido. Transforman las señales de salida de digital a analógico para los altavoces, y viceversa para las entradas, como puede ser un micrófono. La calidad de la señal está basada en la cantidad de muestras que se toman por segundo. Lógicamente, a más muestras mayor calidad. Suelen venir integradas en placa base, con varios conectores para altavoces, micrófono, entradas de equipos de alta fidelidad, etc. Usan conectores jack de 3.5 mm.
• Tarjetas de red. Hace posible la comunicación entre el ordenador y su exterior, bien sea de forma local o remota. Suelen venir incorporados en placa base, pero suelen dar bastantes problemas y deben ser sustituidos por una tarjeta PCI. Existen varios tipos de conectores, pero el más habitual es el RJ45.
• Puerto paralelo. Transmisión de datos en paralelo, generalmente de 8 bits, aunque necesita más cables para controles. Normalmente son de tipo DB 25, usados para conectar impresoras antiguas. Exiten tres tipos:
• Standard Pararell Port (SPP). Sólo preparados para transmiitir datos al exterior. La BIOS no estaba configurada para la recepción de datos en paralelo.
• Enhanced Paralell Port (EPP). Inventado por IBM, permite comunicación bidireccional. Permite conectar tanto impresoras como escáneres o unidades de disco. Suele venir incluido en placa base.
• Extended Capabilities Port (ECP). Creado conjuntamente por HP y Microsoft. Dispone de DMA(Direct Memory Access). Conecta dispositivos como impresoras, escáner, grabadoras... Puede usar hasta tres puertos paralelo. Como desventaja presenta la corta distancia a que puede transmitir, como mucho 5 m, debiendo usar amplificadores de señal para mayores distancias.

Conector DB 25 para E/S en paralelo

• Puerto serie. Puerto de E/S, normalmente usado para ratón, aunque también para módem. Transmite en modo full duplex, simultáneamente en ambas direcciones. Existen dos tipos de conectores: los DB 9, usados para ratón, y los DB 25, ambos macho para otros periféricos. Usa bits de paridad para detectar errores, y bits de stop que indican el final de la transmisión.
• Joystick. Puede usar dos joysticks para juegos en modo analógico. Los conectores son de tipo DB 15 y color amarillo. También es utilizado este puerto para dispositivos MIDI.
• USB (Universal Serial Bus).  Sale al mercado con el fin de unificar la gran variedad de puertos de E/S existentes, con una mayor velocidad, evitando tarjetas especiales para conseguir estas velocidades. Con este tipo de puerto pueden conectarse hasta 127 dispositivos en red. Sirve para todo tipo de dispositivos, como teclado, ratón, módem, escáner, plotters, monitores, pasando por un largo etcétera. El uso de este dispositivo permitirá la desaparición de todos los tipos existentes hasta el momento, con el consiguiente ahorro en coste y espacio. Cuenta además con PnP (Plug & Play) y conexión/desconexión en caliente. Dispone de varias velocidades de funcionamiento según el dispositivo. Funcionan en modo hub, pudiendo interconectar varios dispositivos, por ejemplo, algunos teclados incluyen un puerto de este tipo para conectar el ratón. También permite suministrar energía a dispositivos de bajo consumo, como teclado o ratón. Para dispositivos de mayor consumo éstos deberán tener una entrada de corriente independiente, con su corrrespondiente fuente de alimentación.

Conectores USB

• eSATA. El funcionamiento es idéntico al USB, pero este tipo de puertos es usado para dispositivos de alta velocidad, consiguiendo un mejor rendimiento.
• IEEE 1394 (FireWire). Su funcionamiento es similar al USB, excepto la velocidad. Pueden conectarse multitud de dispositivos, aunque están mas bien orientados a videocámaras, cámaras digitales, TV Hi-Fi, o aquellos q requieran una alta resolución y velocidad.

IEEE 1394 hembra de 6 pines

 

BIOS (Basic Input-Output System)

 

Es un chip de la placa base que trae incorporado un software que almacena la información básica del ordenador, como tipo y cantidad de discos duros, disquetera, puertos USB, tipo y volumen de memoria RAM, etc. Estos datos pueden ser alterados para habilitar o deshabilitar dispositivos, cambiar la hora del sistema, etc. Tienen un bajo consumo por lo que su información puede ser mantenida por la pila del sistema. 

Bios Phoenix