U2. Elementos internos de un ordenador PDF

U2. Elementos internos de un ordenador: memoria RAM, microprocesador, tarjetas gráficas y de expansión Montaje y mantenimiento de equipos SMR 1 – Curso 2024/25  La RAM (Random Acces Memory = Memoria de acceso aleatorio) es una memoria de trabajo: La memoria RAM...

U2. Elementos internos de un ordenador: memoria RAM, microprocesador, tarjetas gráficas y de expansión Montaje y mantenimiento de equipos SMR 1 – Curso 2024/25  La RAM (Random Acces Memory = Memoria de acceso aleatorio) es una memoria de trabajo: La memoria RAM cuando ejecutamos un programa, se pasa una copia a la memoria RAM, después las instrucciones que componen el programa pasan a la CPU. Es volátil, es decir, los contenidos se eliminan al apagarse o reiniciarse el ordenador, a diferencia de los dispositivos de almacenamiento masivo como los discos duros, que mantienen la información de manera segura, incluso cuando el ordenador se encuentra apagado. La RAM es extremadamente rápida a comparación de los dispositivos de almacenamiento masivo como los discos duros. 26 /1 1/2 024 2 Tipos de módulos de memoria RAM En la actualidad, encontramos en el mercado procesadores de gama media y alta que trabajan con memoria DDR5, es decir cuando vas a comprar un módulo de memoria DDR5, es muy probable que estés comprando un módulo DDR5 UDIMM SDRAM, vamos a entender que significa esto: DRAM (Dynamic Random Access Memory): Es el tipo más común de RAM y se utilizaba en la mayoría de las computadoras. La DRAM se actualiza constantemente, lo que significa que debe ser alimentada con electricidad para mantener los datos almacenados. SRAM (Static Random Access Memory): La SRAM es más rápida que la DRAM, pero también es más costosa y consume más energía. Se utiliza en aplicaciones que requieren un acceso rápido a la memoria, como los cachés de CPU. SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory): La SDRAM sincroniza su reloj con el bus del sistema para permitir un acceso más rápido a la memoria. Se utiliza en computadoras de escritorio y servidores. 26 /1 1/2 024 3 Tipos de memoria RAM: DDR-SDRAM DDR-SDRAM (Doble data rate SDRAM): SDRAM de doble velocidad. La SDRAM «normal» trabajaba solo con las fases de subida de la señal de reloj, y en cambio, la DDR-SDRAM utiliza los flancos de subida y de bajada. o DDR2 ~533-800 Mhz, 1.8V y T ~ 4-6 GB/s o DDR3 ~1066-1866 Mhz, 1.5V ~ 10-14 GB/s o DDR4 ~2133-3200 Mhz, 1.2V ~ 17-25 GB/s o DDR5 ~4800-8400 Mhz, 1.1V ~ 38-68 GB/s Ejemplo de cálculo de velocidad: o DDR4 2933MHz, (1466.67 X 2) X 8 (cantidad de bytes de ancho) X 4 (cantidad de canales) = ancho de banda de 93 866.88 MB/s, o 94 GB/s. 26 /1 1/2 024 4 Tipos de memoria RAM por su forma física SIMM (Single Memory Module) SO-DIMM usado en portátiles, es un formato reducido del DIMM DIMM (Dual Inline Memory Module) 26 /1 1/2 024 5  Tipos de memorias RAM con forma DIMM: 1. UDIMM Unbuffered Dual In-line Memory Module, Módulo de Memoria Dual en Línea sin Búfer, esto significa que no tiene un circuito adicional que actúe como amortiguador entre el controlador de memoria de la placa base y los chips de memoria. UDIMM es el tipo de memoria RAM más común y accesible, el que se usa en portátiles y equipos de escritorio. 2. RDIMM y LRDIMM son tipos de módulos de memoria diseñados principalmente para servidores y estaciones de trabajo de alto rendimiento. A diferencia de los UDIMM, estos módulos ofrecen características específicas que los hacen ideales para entornos con grandes cargas de trabajo y altas demandas de memoria. 1. RDIMM (Registered Dual In-line Memory Module) Incorpora un registro entre los chips de memoria y el controlador de memoria de la placa base. Este registro actúa como un búfer, reduciendo la carga eléctrica en el controlador y mejorando la estabilidad del sistema. Elegimos este modelo si necesitas un alto rendimiento y una gran capacidad de memoria. 2. LRDIMM Utiliza un circuito de búfer más simple que el RDIMM, lo que reduce la carga en el controlador de memoria y permite utilizar una mayor cantidad de módulos. Si necesitas una densidad de memoria extremadamente alta y una mayor eficiencia energética. 26 /1 1/2 024 6  Características de la memoria RAM (1) 1. Velocidad de reloj: La velocidad de la RAM se mide en megahercios (MHz) o gigahercios (GHz), por ejemplo: DDR4 suele operar entre 2133 MHz y 3200 MHz, mientras que DDR5 puede superar los 4800 MHz. 2. Ancho de banda: Es la cantidad de datos que la RAM puede transferir por segundo, y está directamente relacionado con la velocidad y la cantidad de canales de la memoria. Cuanto mayor sea el ancho de banda, más datos pueden transferirse entre la RAM y el procesador, por ejemplo: DDR4 puede tener un ancho de banda de 17 GB/s o más, mientras que DDR5 puede superar los 38 GB/s. 3. Tiempo de Latencia CAS: Se refiere al tiempo que tarda la RAM en responder a una solicitud de la CPU para leer o escribir datos. La latencia se mide en ciclos de reloj (CAS latency, o CL). o 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. o 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. 26 /1 1/2 024 7  Características de la memoria RAM (2) 4. Dual channel, triple channel, quad channel: Incrementa el rendimiento de la memoria al permitir el acceso simultáneo a dos módulos distintos de memoria, tienen que ser dos módulos exactamente iguales y además la placa base tiene que soportarlo. o Las placas base de consumo general soportan configuraciones de doble canal, pero en las versiones para equipos profesionales podemos encontrar soporte de cuádruple, séxtuple y hasta óctuple canal. o El doble canal marca una gran diferencia en equipos con GPUs integradas, ya que estas recurren a la memoria RAM y utilizan una parte de ella como memoria VRAM (la VRAM es a la GPU lo que la RAM a la CPU). 5. Error Checking and Correction (ECC): los sistemas de memoria pueden incluir mecanismos de detección de errores, que incrementan su coste y reducen su eficiencia. Para tener un sistema con ECC o control de paridad, el chipset y las memorias deben tener soporte para esas tecnologías. 26 /1 1/2 024 8  Instalación de los módulos de memoria RAM 26 /1 1/2 024 9  El microprocesador es el “cerebro” de un sistema informático. El microprocesador También se puede llamar CPU (Central Process Unit) o unidad central de proceso. 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. Está constituida, esencialmente, por los registros, una unidad de control y una unidad aritmético lógica (ALU). Actualmente, el objetivo que se persigue en su fabricación es lograr el mayor rendimiento consiguiendo un microprocesador con el mayor número de núcleos posible, con la mayor frecuencia posible y que consuma el mínimo de energía. 26 /1 1/2 024 10  Características de los microprocesadores (1) 1. La velocidad a la que un procesador puede realizar estas operaciones se mide en ciclos por segundo, también conocido como hercios (Hz). o Un procesador de alta velocidad puede realizar más operaciones por segundo que un procesador de baja velocidad, lo que le permite ejecutar programas de manera más rápida y eficiente. o Un procesador de 3GHz puede realizar 3000 millones de operaciones por segundo. (1GHz=103MHz=106MHz=109Hz) 2. Zócalo o socket, es un sistema electromecánico de soporte y conexión eléctrica, instalado en la placa base, que se usa para fijar y conectar un microprocesador sin soldar. 3. Litografía se refiere a la tecnología de semiconducción que se utiliza para fabricar el circuito integrado, indicada en nanómetros (nm), y es un indicador del tamaño de las funciones incluidas en el semiconductor. 26 /1 1/2 024 11  Características de los microprocesadores (2) 1. Cantidad de núcleos de un procesador es el número de unidades de procesamiento que se encuentran en un solo chip de procesador. Un procesador de 4 núcleos, puede ejecutar 4 instrucciones de forma simultánea o paralela en cada ciclo de reloj. Por lo tanto, el número de núcleos es una característica que determina el rendimiento del procesador. 2. Memoria caché. Es una memoria en la que se almacena una serie de datos para su rápido acceso. Básicamente, la memoria caché de un procesador es un tipo de memoria volátil (del tipo RAM), pero de una gran velocidad. Hay tres tipos diferentes de memoria caché para procesadores: o Caché de 1er nivel (L1): Esta caché está integrada en el núcleo del procesador, trabajando a la misma velocidad que este. Normalmente tiene de unos 64KB a 512KB. o Caché de 2º nivel (L2): Integrada también en el procesador, aunque no directamente en el núcleo de este, tiene las mismas ventajas que la caché L1, aunque es algo más lenta que esta. La caché L2 puede superar los 8MB. o Caché de 3er nivel (L3): Es un tipo de memoria caché más lenta que la L2, hoy en día también está dentro del procesador y suele ser compartida por los diferentes cores ~64MB. Velocidad del 1er Núcleo Multiplicador 26 /1 1/2 024 12 Velocidad del bus  Características de los microprocesadores (3) 1. Velocidad de los buses: o BSB o back-side bus, que interconecta la memoria caché L1, el núcleo del procesador y la caché L2. Su velocidad es llamada interna, de trabajo o de BSB. o FSB o front-side bus, se utiliza a modo de conexión entre la unidad central de procesamiento y el circuito integrado auxiliar o el chipset. Su velocidad es normalmente menor a la anterior y se denomina externa o del bus. o Factor multiplicador: es la relación que hay entre la velocidad interna (micro) y externa (FSB). 2. Memoria RAM compatible: o Tamaño máximo de memoria RAM hace referencia a la capacidad de memoria máxima (en GB) admitida por el procesador. o Tipo de memoria RAM compatible: DDR2, DDR3, DDR5,… o Memoria ECC compatible indica que el procesador es compatible con la memoria de código de corrección de errores. 26 /1 1/2 024 13  Características de los microprocesadores (4) 1. TDP (Potencia de Diseño Térmico) es una medida de la cantidad máxima de energía térmica que un procesador puede generar sin sufrir daños. Se mide en vatios (W). 2. Hyper-Threading o hilos de procesamiento: permite a un procesador de un solo núcleo realizar varias tareas de forma simultánea, lo que se conoce como procesamiento de múltiples hilos. Esto se logra mediante la división de cada núcleo físico en dos núcleos lógicos, cada uno de los cuales puede realizar operaciones de manera independiente. Esto permite que el procesador maneje mejor la carga de trabajo y mejore el rendimiento del sistema. 3. Overclocking es el acto de aumentar la velocidad de reloj de un procesador por encima de su velocidad de fábrica con el fin de mejorar el rendimiento del sistema. El overclocking se realiza a menudo por usuarios experimentados y requiere ajustes en la configuración de la BIOS/UEFI. 26 /1 1/2 024 14 Identificación de los microprocesadores Existen programas de detección de hardware gratuitos que recopilan información del sistema y muestran los detalles: CPU-Z, Intel Processor Identification Utility… En el administrador de tareas de Windows se encuentra también esta información. 11 /2 6/2 024 15 Identificación de los microprocesadores: Intel Marca: Fabricante del procesador, que en este caso es Intel Arquitectura: En este caso es un procesador Core Gama, categoría o segmento: División que hace Intel según cantidad de núcleos e hilos de procesamiento Generación: Cuando mayor sea este valor, más reciente será la familia de procesadores SKU: Vendría a identificar el procesador dentro de la gama. Identificador usado para el seguimiento de un producto. Sufijo de producto: Este nos indica ciertas características o mercado al que va destinado: sobremesa, portátil, si admite overclocking o no … 26 /1 1/2 024 16 Identificación de los microprocesadores: Gamas Intel Pentium Silver: gama más básica pensado para tareas sencillas. Pentium Gold: para uso cotidiano, como pueda ser navegación u ofimática. Celeron: gama muy básica que suelen tener pocos núcleos (como mucho cuatro) Core: gama de procesadores de sobremesa más polivalentes que se divide Core o i3, i5, i7, i9 según la cantidad de núcleos. Core-X: gama de procesadores avanzados más enfocados a edición de fotografía y video, streaming, programación, etc. Xeon: procesadores destinados a servidores, donde se realizan cargas de trabajo muy exigentes y de manera intensiva. 11 /2 6/2 024 17 Identificación de microprocesadores: AMD Marca: AMD Ryzen, procesador destinado a los usuarios domésticos. Segmento: Ryzen 7: gama entusiasta, Ryzen 5: alto rendimiento, Ryzen 3: gama media Generación: Se refiere a la generación de procesadores Rendimiento: 7,8: Entusiasta, 4, 5, 6: alto rendimiento Modelo, Sufijo, destaca características especiales como bajo consumo, alto rendimiento… 11 /2 6/2 024 18  Identificación de microprocesadores: AMD En diciembre de 2019, AMD comenzó a lanzar productos Ryzen de primera generación construidos con la arquitectura Zen+ de segunda generación: o Zen: 14 nm, Zen+: +12 nm, Zen2: +7 nm, Zen3: +7 nm La arquitectura Zen 3 es una transición a un nuevo diseño complejo unificado que incorpora 8 núcleos y 32 MB de memoria caché L3 en un solo grupo de recursos. 26 /1 1/2 024 19  ¿Cómo elegir un microprocesador? La decisión de compra de un procesador debe basarse en obtener el mejor rendimiento según la utilidad que vaya a darse al equipo, los precios de las placas base que lo soportan y del procesador en cuestión. Características técnicas a tener en cuenta: Número de núcleos y de hilos: no siempre una CPU es mejor que otra por tener más núcleos. Todo depende de qué rendimiento tiene cada núcleo, y cómo rinden todos en conjunto. Ahora bien, debemos estudiar el número de núcleos que necesitaremos según el uso: uso normal al menos 4 núcleos; juegos o renderizado, al menos 6. Los hilos pueden mejorar el rendimiento hasta en un 30%. Velocidad de reloj: la velocidad no es comparable entre distintas arquitecturas de CPU pero si hablamos CPU de la misma familia, a mayor frecuencia, mayor rendimiento. Memoria caché: tiene mucho que ver con su rendimiento. TDP y consumo energético: cuando hablamos de consumo una referencia puede ser el TDP pero en realidad puede consumir mucho más. Procesador desbloqueado para overclocking o no: podemos aumentar su frecuencia de reloj para mejorar el rendimiento. 11 /2 6/2 024 20  ¿Cómo elegir un microprocesador? Aparte de las especificaciones, a la hora de elegir un procesador podemos aprovechar un enfoque más práctico, centrado en el rendimiento real obtenido en distintas aplicaciones. Benchmark: es una prueba que se realiza sobre un componente de hardware para evaluar su rendimiento, generalmente sobre la CPU y GPU, aunque también hay pruebas para la conexión a red, RAM, discos duros, E/S, etc. El objetivo de este software no solo es determinar de qué es capaz un PC, sino también poderlo comparar con otros para saber si es mejor o peor que otro. PassMark: es una de las mejores pruebas para comprobar el rendimiento del procesador. Es de pago, pero tiene una versión gratis por 30 días. También puedes consultar los listados: https://www.cpubenchmark.net Cinebench: También con prueba gratuita. https://www.maxon.net/es/cinebench 11 /2 6/2 024 21 Instalación de un microprocesador 26 /1 1/2 024 22  Instalación de un microprocesador Todas las CPUs precisan de un disipador y ventilador. Se fija el conjunto de disipador y ventilador al conjunto de la CPU. La CPU y el disipador deben tener contacto físico y térmico total. Para facilitar el contacto térmico se usa la pasta térmica. Se debe fijar el disipador con los anclajes oportunos. 11 /2 6/2 024 23  La GPU, Graphics Processing Unit o también llamada unidad de procesamiento gráfico, es el microprocesador que poseen las tarjetas de vídeo. Estos procesadores La tarjeta gráfica son tan sofisticados como el microprocesador principal y su función es aligerar a la CPU de la carga de trabajo gráfica. La GPU está diseñada para realizar una gran cantidad de cálculos de forma eficiente (justo lo que demandan los videojuegos, programas de edición de vídeo, vídeo en alta definición, aplicaciones 3D, etc.). Las tarjetas gráficas realizan una serie de técnicas que hacen que los videojuegos y otros programas den un aspecto más realista a la imagen, como el suavizado de bordes o antialiasing o el suavizado de texturas o anisotropic filtering. Estas técnicas consumen muchos recursos y sin una tarjeta gráfica el procesador central se saturaría. 26 /1 1/2 024 24 Características de las GPU 26 /1 1/2 024 25 Características de las GPU Es posible crear superordenadores o servidores potentes en base a GPU como procesadores. NVidia, desde hace tiempo, crea superordenadores con múltiples núcleos basados en GPU. Una de las ventajas es la escalabilidad de los mismos. Al tener una arquitectura en la que las GPU funcionan bien en paralelo, la creación de superordenadores no presenta tantas dificultades. Una de las diferencias a favor de las GPU frente a las CPU es que están especializadas en realizar operaciones en coma flotante (operaciones con números excesivamente grandes). Los videojuegos, programas de edición de vídeo y, básicamente, todos los gráficos 3D están basados en operaciones en coma flotante en los que las tarjetas gráficas son expertas. El puerto PCI Express se utiliza para la interconexión de la tarjeta de vídeo con la placa base. Los puertos PCI Express están formados por uno o varios enlaces serie bidireccionales punto a punto, los cuales envían datos a mucha velocidad. Por ejemplo, el slot X1 tendrá un enlace de datos, mientras que el X16 tendrá dieciséis enlaces de datos bidireccionales. En el primero suelen conectarse tarjetas de red o tarjetas de sonido y en el X16, que es más rápido, la tarjeta de vídeo. 26 /1 1/2 024 26  Las tarjetas de expansión están pensadas para ampliar las capacidades de los equipos y suelen conectarse en los puertos PCI Express. 1. Tarjeta de red: Pueden ser wifi con conexión Ethernet. Son comunes las Tarjetas de tarjetas wifi, dado que las placas, salvo las de gama alta, normalmente tienen antena wifi. expansión 2. Tarjeta de sonido. Las placas base tienen entrada y salida de sonido, pero en ocasiones se desea hacer un uso más profesional del equipo y, por lo tanto, se necesitará una tarjeta de sonido. 3. Tarjeta gráfica. Los microprocesadores actuales tienen un procesador gráfico incorporado (GPU); pero para un uso intensivo siempre es necesario una tarjeta gráfica. 4. Tarjeta capturadora o sintonizadora de televisión. Permiten ver la televisión en un equipo, grabar en directo o en diferido diferentes programas, memorizar y sintonizar canales, etc. Existen también tarjetas externas que permiten capturar y almacenar la señal que recibe el monitor. 5. Tarjeta RAID. Se suele utilizar en workstations y servidores pequeños para configurar discos redundantes y añadir seguridad al sistema. 6. Tarjetas de expansión USB. Aunque todas las placas base cuentan con Tarjeta WLAN PCI D-Link puertos USB, en ocasiones se necesitan puertos USB adicionales de alta 26 /1 1/2 024 velocidad y, por lo tanto, es necesaria la instalación de este tipo de tarjetas. 27