UD2 Hardware Components PDF

Sistemas Informáticos IES Serpis UD2 El componente hardware 1 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware...

Sistemas Informáticos IES Serpis UD2 El componente hardware 1 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware ÍNDICE Índice................................................................................................................................ 2 1. La placa base................................................................................................................. 6 Factores de forma.................................................................................................. 7 El chipset................................................................................................................ 8 Puente norte............................................................................................................. 9 Puente sur............................................................................................................... 10 Conectores de alimentación................................................................................ 11 La BIOS................................................................................................................. 12 Dual BIOS................................................................................................................ 13 La pila................................................................................................................... 13 El zócalo............................................................................................................... 15 Tipos de zócalos de CPU:........................................................................................ 16 Bahías para memoria RAM.................................................................................. 17 Conectores para ventiladores.............................................................................. 18 Front panel (Panel frontal).................................................................................. 19 Audio frontal...................................................................................................... 20 Ranuras de expansión........................................................................................ 20 PCIe (Peripheral Component Interconnect Express).............................................. 20 PCI (Peripheral Component Interconnect)............................................................. 21 M.2.......................................................................................................................... 21 U.2........................................................................................................................... 22 SATA........................................................................................................................ 22 SATA Express........................................................................................................... 22 eSATA...................................................................................................................... 23 mSATA..................................................................................................................... 23 Bus IDE.................................................................................................................... 24 Conectores USB...................................................................................................... 25 Puerto serie o de comunicaciones (COM).............................................................. 26 Conector TPM......................................................................................................... 27 Conectores de iluminación LED.............................................................................. 28 S/PDIF..................................................................................................................... 28 Otros componentes........................................................................................... 29 2 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware Controladoras......................................................................................................... 29 VRM........................................................................................................................ 31 Osciladores............................................................................................................. 32 El panel trasero.................................................................................................. 33 Puertos USB............................................................................................................ 34 Puertos de audio..................................................................................................... 36 Puertos de red........................................................................................................ 37 Puertos de vídeo..................................................................................................... 38 Otros conectores del panel trasero........................................................................ 41 2. La carcasa.................................................................................................................... 42 Torre completa.................................................................................................... 44 Torre media......................................................................................................... 45 Mini torre............................................................................................................. 46 Small form factor................................................................................................. 48 Sobremesa........................................................................................................... 49 Servidor................................................................................................................ 50 Carcasas Slim....................................................................................................... 52 Rack...................................................................................................................... 53 3. La fuente de alimentación.......................................................................................... 55 Factor de forma................................................................................................... 56 Partes exteriores de una fuente de alimentación............................................... 57 Conectores........................................................................................................... 58 Conector de 24 pines.............................................................................................. 58 Conector de 4 y de 8 pines..................................................................................... 58 SATA........................................................................................................................ 59 Modularidad........................................................................................................ 59 Fuentes de alimentación pasivas......................................................................... 61 Certificaciones..................................................................................................... 62 Conceptos previos.................................................................................................. 62 80 PLUS................................................................................................................... 63 Cybenetics............................................................................................................... 65 4. El procesador.............................................................................................................. 66 Partes externas del procesador........................................................................... 67 3 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware El PCB...................................................................................................................... 67 El DIE....................................................................................................................... 67 El IHS....................................................................................................................... 67 TIM.......................................................................................................................... 68 Elementos internos del procesador.................................................................... 68 La unidad de control (CU)....................................................................................... 68 La unidad aritmético-lógica (ALU).......................................................................... 69 La Unidad de coma flotante (FPU).......................................................................... 70 Banco de registros.................................................................................................. 71 La memoria caché................................................................................................... 71 IGP o tarjeta gráfica interna................................................................................... 71 Características de los procesadores.................................................................... 72 Arquitectura............................................................................................................ 72 Anchura de bus....................................................................................................... 75 Frecuencia interna del procesador......................................................................... 75 Frecuencia del Bus.................................................................................................. 76 TDP (Potencia de Diseño Térmico).......................................................................... 76 TjMax...................................................................................................................... 76 Núcleos e hilos........................................................................................................ 77 GPUs (Unidades de procesamiento de gráficos).................................................... 78 Disipación del calor.............................................................................................. 79 Pasta térmica.......................................................................................................... 79 Disipadores de calor (heatsinks):............................................................................ 80 Ventiladores (Coolers):........................................................................................... 80 Sistemas de refrigeración líquida (Water Cooling):................................................ 81 Heatpipes................................................................................................................ 82 5. La memoria RAM........................................................................................................ 83 Parámetros técnicos............................................................................................ 84 Capacidad............................................................................................................... 84 Velocidad o frecuencia........................................................................................... 84 Latencia................................................................................................................... 85 Voltaje..................................................................................................................... 85 Perfiles.................................................................................................................... 85 4 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware ECC y Non-ECC........................................................................................................ 86 Bus de datos: Dual y Quad Channel....................................................................... 87 Overclocking y perfiles JEDEC................................................................................. 87 Encapsulados....................................................................................................... 88 6. La memoria secundaria.............................................................................................. 90 Discos duros......................................................................................................... 91 Estructura física...................................................................................................... 91 Características Principales...................................................................................... 92 Estructura lógica..................................................................................................... 93 Sistemas de archivos.............................................................................................. 95 Dispositivos en estado sólido.............................................................................. 96 Ventajas de los SSD................................................................................................. 96 Desventajas de los SSD........................................................................................... 97 Unidades ópticas................................................................................................. 97 Discos compactos................................................................................................... 98 DVD y Blu-ray.......................................................................................................... 98 Interfaces de almacenamiento............................................................................ 99 Almacenamiento en la red................................................................................ 103 DAS o Direct-Attached Storage............................................................................ 103 NAS o Network-Attached Storage........................................................................ 104 SAN o Storage Area Network................................................................................ 104 7. Ensamblado de equipos informáticos...................................................................... 105 Precauciones...................................................................................................... 105 Útiles y herramientas........................................................................................ 106 Secuenciación de montaje................................................................................. 109 5 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware 1. LA PLACA BASE La placa base, también conocida como tarjeta madre o motherboard en inglés, es una de las piezas clave de cualquier ordenador o dispositivo electrónico. Es un componente esencial que sirve como plataforma central para conectar y comunicar todos los demás componentes de hardware en un sistema. La placa base es importante por varias razones: Figura 1. Placa base 1. Conexión de componentes: La placa base proporciona los conectores y puertos necesarios para conectar otros componentes de hardware, como la CPU (Unidad Central de Procesamiento), la memoria RAM, las tarjetas gráficas, las unidades de almacenamiento, las unidades ópticas, las tarjetas de sonido, las tarjetas de red y otros dispositivos. 2. Comunicación entre componentes: La placa base actúa como una especie de centro de comunicación para todos los componentes conectados. Facilita la transferencia de datos y señales eléctricas entre estos componentes, lo que permite que el ordenador funcione de manera eficiente. 3. Gestión de energía: La placa base controla la distribución de energía a los componentes conectados y administra las funciones de suspensión y encendido. Esto ayuda a ahorrar energía y prolongar la vida útil de los dispositivos. 4. Compatibilidad y expansión: La placa base determina qué tipos de componentes pueden ser utilizados en un ordenador. Define las especificaciones de hardware compatibles, como el tipo de CPU, la cantidad y velocidad de la memoria RAM, los tipos de tarjetas gráficas, las unidades de almacenamiento, etc. Esto asegura que los componentes sean compatibles entre sí. 6 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware 5. Interfaz de usuario: La placa base a menudo tiene puertos y conectores para dispositivos de entrada/salida, como teclados, ratones, monitores y dispositivos USB. También puede tener conectividad de red incorporada, lo como Ethernet o Wi-Fi. 6. Actualizaciones y expansión: La placa base proporciona ranuras de expansión (por ejemplo, ranuras PCI, PCIe) que permiten la adición de tarjetas de expansión, como tarjetas gráficas, tarjetas de sonido o adaptadores de red adicionales. 7. Diseño y factor de forma: La placa base define el diseño físico y el factor de forma de el ordenador, lo que influye en el tamaño y la disposición de los componentes en el gabinete. En resumen, la placa base es esencial para el funcionamiento de cualquier dispositivo electrónico u ordenador, ya que sirve como el "esqueleto" del sistema, conectando y coordinando todos los componentes. La elección de una placa base adecuada es importante para garantizar la compatibilidad y el rendimiento de los componentes, así como la capacidad de expansión y actualización del sistema en el futuro. Factores de forma El factor de forma de una placa base se refiere al diseño físico y las dimensiones de la placa, así como a la ubicación de los componentes clave, los conectores y las ranuras de expansión. Cada factor de forma tiene un conjunto de especificaciones y un tamaño estándar que define la disposición de los componentes y cómo encaja en un gabinete de ordenador. El factor de forma de una placa base es crucial para determinar el tipo de gabinete que se puede utilizar y la disposición de los componentes dentro del mismo. Figura 2. Algunos factores de forma importantes Algunos de los factores de forma de placas base más comunes incluyen: ATX (Advanced Technology Extended): El factor de forma ATX es uno de los más populares y se utiliza en la mayoría de los ordenadores de escritorio. Las placas ATX tienen dimensiones estándar de aproximadamente 12 x 9.6 pulgadas (30.5 x 24.4 cm) y ofrecen una variedad de ranuras de expansión y conectores. Son compatibles con gabinetes ATX. Micro-ATX (mATX o μATX): El factor de forma Micro-ATX es una versión más pequeña del ATX, con dimensiones de alrededor de 9.6 x 9.6 pulgadas (24.4 x 7 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware 24.4 cm). Aunque son más compactas, aún ofrecen un buen equilibrio entre características y tamaño, y son compatibles con gabinetes ATX más pequeños. Mini-ITX: El Mini-ITX es el factor de forma más pequeño y compacto, con dimensiones de aproximadamente 6.7 x 6.7 pulgadas (17 x 17 cm). Son ideales para sistemas pequeños, como HTPCs (centros de medios) y ordenadores compactas. Extended ATX (E-ATX): Las placas base E-ATX son más grandes que las ATX estándar y ofrecen más ranuras de expansión y conectores. Están diseñadas para sistemas de alta gama y estaciones de trabajo, y suelen requerir gabinetes específicos para adaptarse a su tamaño. Otros: Además de estos, existen otros factores de forma más específicos y menos comunes, como el Mini-ATX, el Nano-ITX y el Pico-ITX, entre otros, que se utilizan en aplicaciones muy especializadas. Es importante seleccionar una placa base con el factor de forma adecuado para el gabinete que planeas utilizar. Asegurarse de que coincidan las dimensiones y los orificios de montaje es esencial para que la placa base se ajuste correctamente en el gabinete. Además, el factor de forma también influye en la cantidad de ranuras de expansión disponibles, la cantidad de RAM que se puede instalar y la capacidad de expansión del sistema en general. El chipset El chipset de una placa base es un componente crítico que desempeña un papel central en la comunicación y el control de los componentes de hardware de un ordenador. Aquí tienes una descripción más detallada de lo que es un chipset y sus funciones: El chipset es un conjunto de circuitos electrónicos integrados en la placa base de un ordenador que actúa como el puente de comunicación entre la CPU (Unidad Central de Procesamiento), la memoria, las unidades de almacenamiento y otros componentes. Hay dos chips principales en un chipset: el Northbridge y el Southbridge. Figura 3. Esquema del chipset en un ordenador 8 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware Puente norte El puente norte (Northbridge), también conocido como "MCH" (Memory Controller Hub) en arquitecturas de chipset más antiguas, es una parte del conjunto de chips de la placa base de un ordenador que desempeña un papel crucial en la comunicación y el control de varios componentes de hardware clave en la placa base. Sus funciones principales suelen incluir: Controlador de memoria: Administra la comunicación entre la CPU (Unidad Central de Procesamiento) y la memoria RAM. Esto incluye la gestión de las operaciones de lectura y escritura en la memoria, así como la gestión de las latencias y la velocidad de la memoria. El MCH influye en la compatibilidad y el rendimiento de la memoria en la placa base. Controlador de bus frontal: También administra el bus frontal, que es la ruta de comunicación de alta velocidad entre la CPU y otros componentes de alto rendimiento, como las tarjetas gráficas y los controladores de E/S (Entrada/Salida). Controla la velocidad del bus frontal y la transferencia de datos entre la CPU y estos componentes. Puertos PCIe: En algunas configuraciones de chipset, el MCH puede incluir ranuras PCIe (Peripheral Component Interconnect Express), que se utilizan para conectar tarjetas de expansión, como tarjetas gráficas, tarjetas de sonido y controladores de red. Puertos de memoria RAM: El MCH se encarga de los puertos de memoria física en la placa base, que se utilizan para instalar los módulos de memoria RAM. La compatibilidad con tipos de memoria y velocidades de memoria está influenciada por el MCH. Figura 4. Ubicación típica del puente norte y el puente sur en una placa base 9 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware Puente sur El puente sur es una parte del chipset de una placa base de ordenador que se encarga de varias funciones importantes relacionadas con la administración de los componentes de E/S (Entrada/Salida) y la conectividad en la placa base. En arquitecturas de chipset más antiguas, el puente sur también se conocía como "Southbridge". Sus funciones incluyen: Controladores de E/S: El puente sur alberga los controladores y circuitos necesarios para administrar la mayoría de los dispositivos de E/S, como puertos USB, puertos SATA, controladores de audio y red, y otros periféricos. Controla la comunicación entre la CPU y estos dispositivos, permitiendo que los datos se transfieran de manera eficiente. Conectividad de almacenamiento: El puente sur gestiona la conectividad de unidades de almacenamiento, como discos duros, unidades de estado sólido (SSD) y unidades ópticas (como unidades de CD/DVD). Proporciona puertos SATA (Serial Advanced Technology Attachment) para conectar estos dispositivos. USB y puertos de expansión: El puente sur proporciona puertos USB y ranuras PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) para conectar dispositivos y tarjetas de expansión, como tarjetas gráficas, tarjetas de red y otros dispositivos periféricos. Control de energía y administración de hardware: El puente sur es responsable de la gestión de energía y el control de hardware de la placa base. Esto incluye funciones como la administración de energía, la administración de interrupciones, la configuración del BIOS (Basic Input/Output System) y la supervisión de la temperatura y el voltaje. Controladores de audio y red: La mayoría de las placas base modernas incorporan controladores de audio y red en el puente sur. Esto permite la conectividad de audio y red, así como la gestión de la tarjeta de sonido y la interfaz de red integrada en la placa base. Funciones de administración de hardware: El puente sur puede proporcionar funciones de administración de hardware, como la administración de RAID (Redundant Array of Independent Disks) para configuraciones de unidades de almacenamiento múltiples. Es importante señalar que, con la evolución de la tecnología y las arquitecturas de chipset, algunas de las funciones tradicionales del puente sur se han distribuido de manera diferente. En arquitecturas más recientes, como las de Intel, muchas de las funciones de E/S han sido absorbidas por el PCH (Platform Controller Hub), y el puente sur ha perdido parte de su importancia. Sin embargo, en sistemas más antiguos o en plataformas de chipset no Intel, el puente sur aún desempeña un papel crucial en la administración de la E/S y la conectividad en la placa base. 10 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware Conectores de alimentación Los conectores ATX de alimentación de la placa base son componentes esenciales que proporcionan energía a la placa base y, por ende, a todos los componentes conectados a ella en un ordenador. Estos conectores son una parte crítica del sistema de alimentación y aseguran que la placa base y sus componentes funcionen de manera adecuada. Aquí te proporciono información importante sobre los conectores ATX de alimentación de la placa base: Conector principal ATX (24 pines): El conector principal ATX es el conector de alimentación primario de la placa base. Suele ser un conector de 24 pines (aunque hay versiones más antiguas de 20 pines) y proporciona la energía principal a la placa base y al procesador. El conector se inserta en la placa base y se asegura en su lugar para garantizar una conexión eléctrica sólida. Figura 5. Conector ATX de 24 pines en una placa base Conector EPS (4 o 8 pines): Además del conector principal ATX, la mayoría de las placas base modernas también incluyen un conector EPS (Power Supply) que proporciona energía adicional al procesador y al sistema. Este conector suele tener 4 u 8 pines (a veces se combina con el conector principal ATX), y se utiliza para asegurar que la CPU reciba la potencia necesaria para funcionar adecuadamente. Figura 6. Conectores ATX de 4 y 8 pines para suministro eléctrico para el microprocesador Conectores Molex: Además de los conectores principales ATX y EPS, las placas base también pueden tener conectores adicionales para proporcionar energía a dispositivos de almacenamiento y otros componentes. 11 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware Figura 7. Conector Molex en una placa base Conector PCIe: Algunas placas base también incluyen conectores PCIe de 6 u 8 pines para proporcionar energía adicional a las tarjetas gráficas. Estos conectores son necesarios para tarjetas gráficas de alto rendimiento que requieren una fuente de alimentación adicional. Figura 8. Conectores ATX (también llamados EPS) de 8 pines para tarjetas gráficas Los conectores ATX de alimentación son fundamentales para el funcionamiento de un ordenador. Aseguran que la placa base y sus componentes reciban la energía necesaria para funcionar correctamente. Al ensamblar o actualizar un ordenador, es importante seleccionar una fuente de alimentación adecuada que ofrezca los conectores necesarios y la capacidad de potencia requerida para los componentes que planeas utilizar. La BIOS La BIOS, que significa "Basic Input/Output System" (Sistema Básico de Entrada/Salida), es un programa de firmware esencial que se encuentra en un chip de memoria en la placa base de un ordenador. La BIOS es una parte fundamental del sistema y desempeña varias funciones críticas, como la inicialización del hardware o la interfaz de arranque. Figura 9. Chip de la BIOS en una placa base 12 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware Dual BIOS En el contexto de la informática y las placas base, "M_BIOS" y "B_BIOS" no son términos estándar o ampliamente reconocidos. Estas siglas se refieren a "Main BIOS" (BIOS principal) y "Backup BIOS" (BIOS de respaldo) en un contexto específico. M_BIOS (Main BIOS): El Main BIOS es el BIOS principal o primario en una placa base. Es el firmware que se utiliza normalmente para el arranque del sistema y la operación cotidiana del ordenador. El Main BIOS es el software que se carga inicialmente cuando enciendes el ordenador y es responsable de las funciones fundamentales del sistema, como la configuración de hardware, la inicialización y el arranque del sistema operativo. B_BIOS (Backup BIOS): El Backup BIOS es una copia de seguridad del BIOS principal. Muchas placas base modernas incluyen un BIOS de respaldo para ofrecer redundancia y protección en caso de que el BIOS principal falle debido a una actualización fallida o una corrupción del firmware. Si el BIOS principal se daña o se bloquea, el sistema puede cambiar automáticamente al BIOS de respaldo para recuperar el funcionamiento normal. El Backup BIOS se utiliza en situaciones de emergencia para restaurar la funcionalidad del sistema y, a menudo, es una característica importante en placas base de alta gama y servidores. Tener un BIOS de respaldo es una medida de seguridad importante, ya que evita que una falla del BIOS principal deje el ordenador inutilizable. Permite a los usuarios o técnicos recuperar el sistema y, en muchos casos, actualizar o restaurar el BIOS principal desde el BIOS de respaldo. Figura 10. Imagen de la BIOS en una placa base Es importante tener en cuenta que las siglas "M_BIOS" y "B_BIOS" pueden variar en función de la terminología específica utilizada por el fabricante de la placa base o el sistema. Si encuentras estas siglas en la documentación de tu placa base o tu sistema, es aconsejable consultar el manual del fabricante o los recursos proporcionados para obtener información detallada sobre su funcionamiento y cómo acceder a ellos en caso de necesidad. La pila La pila de la placa base, también conocida como batería CMOS, tiene un propósito fundamental en un ordenador. Sirve para alimentar una pequeña región de memoria 13 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware llamada CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) que almacena la configuración básica del sistema y la información de fecha y hora. Las funciones que desempeña la pila son: 1. Mantenimiento de la configuración del BIOS: La pila de la placa base alimenta la memoria CMOS, donde se almacenan los ajustes básicos del BIOS (Basic Input/Output System). Esto incluye información sobre el hardware, la secuencia de arranque, las contraseñas de BIOS y otras configuraciones importantes. Sin la pila, estas configuraciones se perderían cada vez que se apaga el ordenador. 2. Mantenimiento de la fecha y hora: La pila también es responsable de mantener la fecha y hora precisas en el ordenador. Esto es crucial para muchas aplicaciones y funciones del sistema operativo, como la marca de tiempo de archivos y correos electrónicos, programación de tareas y registros de eventos. 3. Seguridad y autenticación: Algunas contraseñas de seguridad y funciones de autenticación, como la autenticación de red, pueden depender de una hora precisa. Si la fecha y la hora se restablecieran cada vez que se apaga el ordenador, podría generar problemas de seguridad y autenticación. 4. Arranque seguro: En sistemas modernos, la fecha y hora correctas son necesarias para el proceso de arranque seguro. Un desajuste de tiempo podría impedir que el sistema se inicie de manera segura. 5. Mantenimiento de las configuraciones de la tarjeta madre: Además de la configuración del BIOS, algunas placas base también almacenan información específica en la memoria CMOS, como la información del número de serie y la versión de la placa base. Esto es útil para el soporte técnico y la identificación de hardware. Figura 11. Imagen de la pila de una placa base La pila de la placa base es generalmente una batería de litio de tamaño pequeño (normalmente una CR-2032) y tiene una vida útil que varía, pero suele durar varios años antes de necesitar ser reemplazada. Cuando la pila se agota, es común que la fecha y la hora se restablezcan a un valor predeterminado y que la configuración del BIOS se pierda, lo que puede generar problemas de funcionamiento y rendimiento del 14 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware ordenador. Por lo tanto, es importante reemplazar la pila cuando sea necesario para garantizar el funcionamiento correcto de la placa base y del sistema en general. El zócalo El zócalo de la placa base, también conocido como socket, es el componente en la placa base de un ordenador que se utiliza para alojar y conectar la CPU (Unidad Central de Procesamiento). El zócalo es una parte esencial de la placa base y desempeña un papel crucial en el funcionamiento del ordenador. Figura 12. Zócalo y microprocesador Funciones del zócalo de la placa base: Conexión de la CPU: El zócalo de la placa base es el punto de conexión física entre la CPU y la placa base. La CPU se coloca en el zócalo y se asegura mediante una palanca de retención, clips de montaje o una placa de bloqueo, dependiendo del diseño del zócalo. Interconexión de la CPU: El zócalo está diseñado para proporcionar una conexión eléctrica segura y estable entre la CPU y la placa base. Los contactos en el zócalo coinciden con los pines de la CPU, permitiendo que la CPU se comunique con otros componentes de la placa base, como la memoria RAM y el chipset. Facilitar la actualización: El uso de un zócalo permite a los usuarios y técnicos cambiar o actualizar la CPU de un ordenador sin tener que reemplazar toda la placa base. Esto facilita la actualización de la CPU para obtener un mejor rendimiento sin realizar cambios drásticos en la configuración del sistema. 15 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware Tipos de zócalos de CPU: Existen varios tipos de zócalos de CPU, y la elección del zócalo depende del fabricante y del tipo de CPU que se va a utilizar. Algunos de los zócalos más comunes incluyen: LGA (Land Grid Array): Este tipo de zócalo se utiliza comúnmente en procesadores Intel. En este caso existe una matriz de contactos sobre el socket, compuesta por pequeños pines torcidos en forma diagonal y con una pequeña bola en su extremo. Esto permite crear una alta densidad de contactos en áreas pequeñas, aunque son bastante delicados y con una mínima manipulación podrían partirse. Figura 13 Socket LGA y procesador para socket PGA (Pin Grid Array): Es un sistema que en procesadores actuales solo utiliza AMD. El sistema de conexión es justo al contrario que el LGA, es decir, los pines se encuentran en una matriz colocada sobre la base del procesador. El socket de la placa tiene una matriz de agujeros con contactos que actúan como base del procesador. Figura 14 Socket PGA Figura 15 Procesador para socket PGA BGA (Ball Grid Array): En el caso de algunos procesadores móviles y de baja potencia, como los utilizados en dispositivos como laptops y tabletas, se utiliza el diseño BGA. En este caso, tanto la CPU como la placa base tienen bolas de soldadura para la conexión. Figura 16 Socket BGA 16 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware Socket específico: Ciertos fabricantes de CPU pueden utilizar zócalos específicos para modelos o generaciones particulares de procesadores. Estos zócalos a menudo tienen un ciclo de vida más corto y pueden no ser compatibles con modelos de CPU futuros. Es importante destacar que la elección del zócalo de la placa base es crucial al ensamblar o actualizar un ordenador, ya que determina qué tipo de CPU se puede utilizar. Además, es fundamental verificar la compatibilidad del zócalo de la placa base con el procesador antes de realizar cualquier actualización de la CPU. Figura 17. Comparación de los diferentes tipos de conexión con el zócalo Bahías para memoria RAM Las bahías de memoria RAM en una placa base son los receptáculos físicos donde se insertan los módulos de memoria RAM (Random Access Memory) para que el ordenador pueda acceder y utilizar la memoria de manera efectiva. Cada bahía de memoria está diseñada para alojar un módulo de RAM, y la cantidad de bahías en una placa base puede variar según el modelo y el fabricante. Las bahías de memoria RAM son esenciales para expandir y mejorar el rendimiento de un ordenador al permitir una mayor capacidad de almacenamiento temporal y acceso rápido a datos y programas en ejecución. Al seleccionar e instalar módulos de memoria en las bahías de una placa base, es importante asegurarse de que sean compatibles con la placa base y de seguir las indicaciones del fabricante para lograr el mejor rendimiento y estabilidad del sistema. Figura 18. Bahías para memoria RAM en una placa base 17 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware Conectores para ventiladores Los conectores para ventiladores en una placa base son puertos físicos diseñados para conectar ventiladores y sistemas de refrigeración a la placa base de un ordenador. Estos conectores permiten que la placa base controle la velocidad y la operación de los ventiladores, lo que es crucial para mantener una temperatura adecuada en el sistema y evitar el sobrecalentamiento. Las características clave relacionadas con los conectores para ventiladores son las siguientes: Número y tipo de conectores: Las placas base suelen tener varios conectores para ventiladores, que varían en número y tipo según el modelo y el fabricante. Los tipos más comunes de conectores son los conectores de 3 o 4 pines. o Conectores de 3 pines: Estos conectores son los más comunes y se utilizan para ventiladores estándar. Proporcionan control de velocidad básico y monitorean la velocidad del ventilador. o Conectores de 4 pines: Los conectores de 4 pines, a menudo denominados conectores PWM (Pulse-Width Modulation), son más avanzados y ofrecen un control de velocidad más preciso. Permiten que la placa base ajuste la velocidad del ventilador según la temperatura del sistema, lo que puede ayudar a reducir el ruido y mejorar la eficiencia de la refrigeración. Ventilador del procesador: Además de los conectores para ventiladores en general, las placas base también tienen un conector específico para el ventilador de la CPU. Este conector suele estar etiquetado como "CPU_FAN" y está diseñado para el ventilador del microprocesador. Controlar la velocidad del ventilador de la CPU es esencial para mantener una temperatura óptima del procesador. Conexión de ventiladores adicionales: Además de la CPU, las placas base suelen ofrecer conectores para ventiladores adicionales, etiquetados como "SYS_FAN" (ventiladores del sistema) o "CHA_FAN" (ventiladores del chasis). Esto permite conectar ventiladores adicionales para enfriar el chasis y otros componentes, como la tarjeta gráfica. Cableado y polaridad: Es importante asegurarse de que el cableado y la polaridad de los conectores coincidan correctamente. Los cables suelen tener marcas para indicar la polaridad (positivo y negativo) y deben conectarse adecuadamente para evitar problemas de funcionamiento. Figura 19. Conectores para ventiladores de 3 (derecha) y 4 pines (izquierda) 18 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware Front panel (Panel frontal) El conector Front Panel, o panel frontal, en una placa base de ordenador es un conjunto de pines o conectores ubicados en la placa base que se utilizan para conectar los botones y LEDs del panel frontal de la carcasa del ordenador. Estos botones y LEDs permiten a los usuarios interactuar con el sistema, encender o apagar el ordenador y obtener información sobre su estado. Cada pin en el conector Front Panel tiene una función específica y está etiquetado en la placa base para facilitar la conexión. Las funciones comunes incluyen: PWR_SW (Botón de encendido): Este pin se conecta al botón de encendido de la carcasa y se utiliza para encender o apagar el ordenador. RST_SW (Botón de reinicio): Este pin se conecta al botón de reinicio de la carcasa y se utiliza para reiniciar el ordenador. HDD_LED (Indicador de disco duro): Este pin se conecta al LED que indica la actividad del disco duro. PWR_LED (Indicador de encendido): Este pin se conecta al LED que indica que el ordenador está encendido. SPK (Conector de altavoz): Este pin se utiliza para conectar un altavoz que puede emitir pitidos de diagnóstico durante el proceso de inicio para indicar problemas o errores. Los cables que se conectan al conector Front Panel a menudo tienen etiquetas que indican su función. Debes seguir las instrucciones del manual de la placa base o las marcas en los cables para conectarlos correctamente. Conectar incorrectamente los cables al conector Front Panel puede resultar en problemas de encendido, reinicio o en la visualización de los indicadores LED. Por lo tanto, es importante verificar dos veces las conexiones para asegurarse de que estén correctamente colocadas. Figura 20. Conector Front Panel en una placa base 19 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware Audio frontal El conector Front Audio es un componente que permite la conexión de dispositivos de audio, como auriculares o micrófonos, a la parte frontal de la carcasa del ordenador. Este conector facilita el acceso y el uso de dispositivos de audio sin necesidad de conectarlos a la parte trasera del ordenador. El conector Front Audio se encuentra generalmente cerca del borde frontal de la placa base, cerca de los puertos USB frontales y otros conectores frontales. Puede tener una etiqueta que indique "HD Audio" o "AC'97", que se refieren a dos estándares diferentes de audio para placas base. HD Audio es el estándar más moderno y es compatible con una calidad de audio superior, incluido el sonido envolvente. AC'97 es un estándar más antiguo que se utilizaba en placas base más antiguas. Figura 21. Conector de audio frontal en una placa base Ranuras de expansión Las placas base actuales suelen incluir una variedad de ranuras de expansión para permitir la instalación de tarjetas de expansión y otros dispositivos. Las principales ranuras de expansión que encontrarás en una placa base moderna son: PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) PCIe es la ranura de expansión más común en las placas base actuales. Viene en diferentes tamaños, incluyendo PCIe x1, PCIe x4, PCIe x8 y PCIe x16. Las tarjetas gráficas, tarjetas de sonido, tarjetas de red, controladores de almacenamiento y muchas otras tarjetas de expansión se conectan a estas ranuras. Figura 22. Ranuras PCI express en una placa base 20 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware PCI (Peripheral Component Interconnect) Aunque se ha vuelto menos común en las placas base modernas, algunas placas base todavía incluyen ranuras PCI. Las tarjetas PCI se utilizan principalmente para dispositivos más antiguos y menos comunes que no tienen soporte para PCIe. Figura 23. Ranuras PCI en una placa base Figura 24 Ranuras PCI y PCI Express M.2 Las ranuras M.2 son pequeñas y delgadas y se utilizan principalmente para SSDs (Unidades de Estado Sólido) y tarjetas Wi-Fi. Proporcionan una conexión de alta velocidad directamente a la placa base. Figura 25. Conector M.2 en una placa base 21 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware U.2 Las ranuras U.2 son menos comunes y se utilizan principalmente para discos duros y SSDs empresariales de alto rendimiento. Proporcionan una conexión de alta velocidad y capacidad para unidades de almacenamiento. Figura 26. Conectores U.2 en una placa base SATA Los puertos SATA (Serial Advanced Technology Attachment) son interfaces que se utilizan para conectar dispositivos de almacenamiento, como discos duros (HDD), unidades de estado sólido (SSD), unidades ópticas (como unidades de DVD o Blu-ray), y otros dispositivos de almacenamiento en un ordenador. Figura 27. Puertos SATA en una placa base SATA Express Las ranuras SATA Express permiten la conexión de dispositivos de almacenamiento que utilizan la tecnología SATA Express. Aunque esta tecnología no se ha generalizado y ha sido reemplazada en gran medida por M.2 y conectores SATA tradicionales, algunas placas base más antiguas todavía pueden incluir estas ranuras. 22 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware Figura 28. Conector SATA Express en una placa base La elección de la ranura de expansión adecuada dependerá del tipo de tarjeta o dispositivo que desees instalar y de la compatibilidad con tu placa base. Asegúrate de revisar las especificaciones de tu placa base antes de adquirir una tarjeta de expansión para garantizar que sea compatible. eSATA eSATA se trata de un estándar basado en la tecnología SATA y que ha sido desarrollada para poder ser utilizada de almacenamiento externo. Una de las principales ventajas de esta tecnología es que puede alcanzar tasas de transferencia de más del triple que las que puede alcanzar un USB al conectar un disco externo, debeido a que la tecnología eSATA no requiere de la traducción de datos entre la interfaz y el ordenador para realizar la transferencia. mSATA El conector mSATA (Mini-SATA) es un tipo de conector y estándar de interfaz de almacenamiento diseñado para dispositivos de almacenamiento en formato pequeño, que fue ampliamente utilizado en ordenadores portátiles y ultrabooks. El mSATA es notable por su tamaño compacto y su forma rectangular. Mide aproximadamente 30 x 50 mm, lo que lo hace significativamente más pequeño que los discos duros tradicionales y otros formatos de almacenamiento. A nivel de conectividad y protocolo, el mSATA utiliza la interfaz SATA (Serial ATA) para la transferencia de datos. Esto significa que puede ser utilizado para discos duros de estado sólido (SSD) o unidades flash que utilizan la misma interfaz que los discos duros SATA tradicionales, pero en un formato más pequeño. 23 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware Si tienes un SSD mSATA y deseas conectarlo a un ordenador de escritorio que no tiene un conector mSATA, puedes utilizar un adaptador mSATA a SATA que te permitirá conectar el dispositivo a un puerto SATA estándar en la placa base. Figura 29. Conector mSATA (abajo) y SSD mSATA (arriba) en una placa base Bus IDE La interfaz IDE (Integrated Drive Electronics) se utilizan para conectar a nuestro ordenador discos duros y grabadoras o lectores de CD/DVD y siempre ha destacado per su bajo coste. El principal inconveniente es que es necesaria la intervención del procesador para la transmisión de datos, por lo que el rendimiento del sistema se ve afectado. El cable tiene 40 hilos y tiene una conexión maestro en un extremo y en la otro un esclavo. Figura 30 Conector IDE en la placa Figura 31 Bus IDE 24 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware Conectores USB Los conectores internos USB, también conocidos como pines o cabeceras USB, son componentes en una placa base de ordenador que permiten la conexión de dispositivos USB internos, como puertos USB frontales en la carcasa del ordenador o dispositivos USB integrados en la propia placa base. Los conectores internos USB 2.0, 3.0, 3.1 y 3.2 tienen diferencias físicas que permiten identificarlos y que afectan la velocidad de transferencia de datos. A continuación, se describen las diferencias físicas clave entre estos conectores: USB 2.0: Conector: El conector USB 2.0 interno tiene 10 pines, aunque solo 4 de ellos se utilizan para la transmisión de datos y alimentación. Los otros pines son para la conexión a tierra y para la detección de dispositivos. Velocidad: Los puertos USB 2.0 admiten una velocidad máxima de transferencia de datos de hasta 480 Mbps (megabits por segundo). Figura 32. Conectores USB 2.0 internos USB 3: Conector: El conector USB 3 interno tiene 19 pines, en comparación con los 10 pines de USB 2.0. Esto permite una mayor capacidad de transferencia de datos. Velocidad: Los puertos USB 3 admiten una velocidad máxima de transferencia de datos de 5 Gbps (en la versión 3.0, también conocida como USB 3.1 gen1), de 10 Gbps (en la versión USB 3.1 gen2) y de 20 Gbps (en la versión USB 3.2) Figura 33. Conector USB 3.X interno Es importante destacar que los conectores internos USB 3.0, 3.1 Gen 2 y 3.2 son físicamente similares y, en muchos casos, son compatibles entre sí. Esto significa que, si tienes una placa base con un conector USB 3.0, generalmente puedes conectar dispositivos USB 3.1 Gen 2 o 3.2, pero funcionarán a la velocidad 25 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware máxima admitida por el conector más antiguo (por ejemplo, 5 Gbps para USB 3.0). USB tipo C Los conectores internos USB Tipo-C se utilizan en placas base para proporcionar conectividad interna y externa para dispositivos y accesorios que utilizan este tipo de conector. Esto incluye puertos frontales de la carcasa del ordenador y otros dispositivos internos, como sistemas de iluminación RGB. Figura 34. Conector USB tipo C interno Las diferencias físicas y de velocidad entre estos conectores USB son importantes para asegurarse de que los dispositivos se conecten a la velocidad máxima posible y para garantizar la compatibilidad con la placa base y otros dispositivos. Puerto serie o de comunicaciones (COM) Un conector serie interno en una placa base permite la conexión de dispositivos que requieren comunicación serie. Aunque estos puertos son menos comunes en las ordenadores de consumo, siguen siendo fundamentales en aplicaciones industriales y especializadas donde la transmisión de datos precisa y en tiempo real es esencial. Es importante diferenciarlo del conector USB 2.0 y del conector de audio frontal, ya que estos conectores no son compatibles y tienen una distribución de pines diferentes. Figura 35. Conector interno del puerto serie Figura 36. Comparación entre los conectores serie (izquierda), USB 2.0 (centro) y Audio Frontal (derecha) 26 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware Conector TPM El conector TPM, o Trusted Platform Module, es un componente de hardware diseñado para mejorar la seguridad y la integridad de un sistema informático. El TPM se utiliza en placas base y dispositivos de hardware y desempeña un papel fundamental en la protección de datos y en la implementación de medidas de seguridad. El TPM es un chip de seguridad o módulo de hardware que se utiliza para almacenar claves criptográficas, certificados y otros datos sensibles relacionados con la seguridad en un entorno informático. Está diseñado para proporcionar un entorno de confianza y proteger contra amenazas como ataques de hardware, software malicioso y acceso no autorizado. Funciones Principales: Almacenamiento Seguro de Claves: Una de las funciones principales del TPM es proporcionar un lugar seguro para almacenar claves de cifrado y otros datos críticos para la seguridad, como contraseñas o certificados digitales. Generación de Claves Criptográficas: El TPM es capaz de generar y administrar claves criptográficas, lo que es esencial para la autenticación y la protección de datos. Medición y Registro de Integridad: El TPM puede medir y registrar la integridad de componentes de hardware y software en el sistema, lo que permite detectar cambios no autorizados en el sistema. Seguridad del Arranque: El TPM se utiliza para asegurar el proceso de arranque y garantizar que no se haya modificado el sistema operativo o el firmware durante el proceso de inicio. Autenticación de Usuario: Puede utilizarse en aplicaciones de autenticación de usuario, como contraseñas de un solo uso y autenticación de dos factores. Existen varias versiones de TPM, siendo las más comunes TPM 1.2, TPM 2.0 y TPM 2.0 (rev 1.2). Cada versión introduce mejoras en términos de seguridad y funcionalidad. TPM 2.0 es la versión más reciente y ampliamente utilizada en hardware moderno. Para aprovechar al máximo un TPM, se necesita software compatible. Los sistemas operativos modernos, como Windows, macOS y muchas distribuciones de Linux, admiten TPM y ofrecen herramientas para su configuración y uso. Una de las ventajas clave de un TPM es su capacidad para proteger claves y datos críticos en un entorno seguro. Esto hace que sea más difícil para los atacantes acceder a información sensible incluso si obtienen acceso físico al ordenador. Figura 37. Conectores TPM en una placa base 27 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware Conectores de iluminación LED Los conectores RGB y ARGB (Addressable RGB) son tipos de conectores utilizados en placas base y componentes de hardware para conectar dispositivos de iluminación RGB, como tiras de LED RGB, ventiladores RGB y otros componentes que admiten iluminación personalizable. Conector RGB Los conectores RGB se utilizan para dispositivos de iluminación RGB estática, lo que significa que pueden mostrar una gama de colores predefinidos, pero no pueden cambiar de color de manera individual o en tiempo real. Los conectores RGB suelen tener 4 pines y están etiquetados como "+12V", "R" (rojo), "G" (verde) y "B" (azul). El "+12V" proporciona alimentación, mientras que los pines "R", "G" y "B" controlan la intensidad de los colores. Los dispositivos RGB conectados a estos puertos muestran colores fijos o patrones de iluminación predefinidos por el software de la placa base o un controlador RGB. Conector ARGB Los conectores ARGB se utilizan para dispositivos de iluminación ARGB, que admiten la iluminación de píxeles individuales. Esto permite una iluminación mucho más versátil y dinámica. Los conectores ARGB suelen tener más pines, generalmente 3 pines o 4 pines. Los 3 pines se utilizan para la alimentación (+5V), datos y tierra, mientras que un conector de 4 pines puede agregar un pin de reloj. Los dispositivos ARGB permiten la personalización de cada LED individual, lo que permite efectos de iluminación más avanzados, como transiciones de color suaves, patrones de respiración, y personalización completa de colores. Figura 38. Conectores RGB (izquierda) y ARGB (derecha) en una placa base S/PDIF Los conectores S/PDIF (Sony/Philips Digital Interface) en una placa base se utilizan para transmitir señales de audio digital entre la placa base y otros dispositivos de audio o audiovisuales. S/PDIF es un estándar de interfaz digital que permite la transmisión de audio digital de alta calidad sin pérdida de calidad de sonido. Aquí tienes información sobre el uso de los conectores S/PDIF en una placa base: Conexión de Audio Digital: Los conectores S/PDIF permiten la conexión de audio digital, lo que significa que se transmite una señal de audio sin necesidad de conversión analógica a digital. Esto es beneficioso para mantener la calidad de audio en su forma digital sin pérdida de calidad durante la transmisión. 28 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware Transmisión de Audio de Alta Calidad: Los conectores S/PDIF son ideales para la transmisión de audio de alta calidad, como el sonido envolvente o el audio de alta resolución. Pueden transmitir formatos de audio como Dolby Digital, DTS, PCM (Pulse Code Modulation) y otros formatos sin comprimir. Conexiones de Salida y Entrada: Las placas base pueden tener conectores S/PDIF tanto de salida (para enviar señales de audio desde la placa base a otro dispositivo) como de entrada (para recibir señales de audio digital desde otro dispositivo y reproducirlas a través del sistema de sonido del ordenador). Dispositivos Compatibles: Los conectores S/PDIF son comunes en placas base de sistemas de entretenimiento, como HTPCs (Home Theater PCs), así como en placas base de sistemas de audio y video de alta calidad. También se encuentran en algunas placas base de ordenadors de escritorio estándar. Dispositivos Conectados: Los dispositivos que se conectan a los conectores S/PDIF pueden incluir receptores de audio/vídeo, sistemas de sonido envolvente, barras de sonido, sistemas de altavoces de alta gama y otros componentes de audio y video. Figura 39. Conector S/PDIF en una placa base Otros componentes Controladoras Los chips de controladores en una placa base son circuitos integrados diseñados para administrar y controlar una variedad de funciones y componentes del sistema. Estas controladoras son esenciales para el funcionamiento y la conectividad de la placa base y sus dispositivos periféricos. Las controladoras más comunes que se encuentran en las placas base son las siguientes: 1. Controlador de Audio: El controlador de audio gestiona la entrada y la salida de audio en la placa base. Puede proporcionar soporte para audio de alta definición (HD) y sonido envolvente. A menudo, estos controladores funcionan en conjunto con el Southbridge. 2. Controlador de Red: Los controladores de red gestionan las conexiones de red en la placa base. Pueden ser controladores Ethernet por cable (RJ-45) o controladores Wi-Fi para conexiones inalámbricas. Estos controladores permiten la conexión a Internet y redes locales. 3. Controlador USB: La controladora USB permite la gestión de los puertos USB en la placa base. Pueden admitir diferentes generaciones de USB (USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1, USB 3.2) y proporcionar energía a dispositivos conectados. 29 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware 4. Controlador SATA: Los controladores SATA gestionan las conexiones y la comunicación con dispositivos de almacenamiento SATA, como discos duros y unidades de estado sólido (SSD). 5. Controlador M.2/U.2: Algunas placas base incluyen controladores dedicados para las ranuras M.2 y U.2. Estas controladoras gestionan las unidades de almacenamiento conectadas a estas interfaces, ofreciendo velocidades de transferencia rápidas. 6. Controlador de Memoria: El controlador de memoria está integrado en el chipset o la CPU y se encarga de gestionar el acceso y la velocidad de la memoria RAM. Puede variar según el tipo de CPU y placa base. 7. Controlador de Gráficos Integrados: Algunas CPUs y placas base incluyen gráficos integrados con su propio controlador. Esto permite el uso de la CPU para procesamiento gráfico sin la necesidad de una tarjeta gráfica dedicada. 8. Controlador RAID: Si la placa base admite la configuración de una matriz RAID, suele contar con un controlador RAID integrado para administrar estas configuraciones. 9. Controlador TPM: El chip TPM es un controlador de seguridad que se utiliza para gestionar claves de cifrado y funciones de seguridad. Estos son algunos de los controladores más comunes en una placa base, pero es importante tener en cuenta que la funcionalidad y los componentes específicos varían según el modelo y la marca de la placa base. La presencia y la calidad de estos controladores pueden influir en el rendimiento y las capacidades de tu sistema, por lo que es importante seleccionar una placa base que se ajuste a tus necesidades y requisitos específicos. Figura 40. Controladora de sonido HD en una placa base 30 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware VRM El VRM, o Voltage Regulator Module (Módulo Regulador de Voltaje), es una parte crucial de una placa base y su función principal es gestionar y regular el voltaje suministrado a la CPU (Central Processing Unit) del ordenador. A continuación, se proporciona una explicación más detallada sobre el VRM de una placa base: Regulación de Voltaje: La CPU requiere un voltaje constante y estable para funcionar correctamente. Sin embargo, el suministro de energía de la fuente de alimentación principal es a menudo demasiado alto o inestable para la CPU. El VRM resuelve este problema al ajustar y regular el voltaje antes de entregarlo a la CPU. Convertidor de Voltaje: El VRM actúa como un convertidor de voltaje, tomando la entrada de alta tensión de la fuente de alimentación (por lo general, 12V) y convirtiéndola en un voltaje más bajo y constante que la CPU necesita para funcionar, que puede ser de 1.2V o 1.8V, dependiendo del tipo de CPU y la generación. Fases del VRM: El VRM consta de varias fases de potencia, cada una compuesta por componentes como MOSFETs, inductores y condensadores. Estas fases trabajan juntas para regular el voltaje de manera eficiente. La cantidad de fases varía según la placa base y su capacidad de suministro de energía. MOSFETs: Los MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) son componentes esenciales en cada fase del VRM. Actúan como interruptores electrónicos que controlan la cantidad de voltaje que se entrega a la CPU. Los MOSFETs son esenciales para la eficiencia energética del VRM. Inductores y Condensadores: Los inductores almacenan energía temporalmente y los condensadores la liberan de manera controlada. Estos componentes ayudan a suavizar el voltaje entregado a la CPU, reduciendo el ruido eléctrico y las fluctuaciones de voltaje. Control de Temperatura: Muchos VRMs están equipados con disipadores de calor o aletas de refrigeración para disipar el calor generado durante la regulación del voltaje. El sobrecalentamiento del VRM puede afectar negativamente el rendimiento y la vida útil de la placa base. Fases Digitales: Algunas placas base avanzadas utilizan fases de potencia digitales en lugar de analógicas para un control de voltaje más preciso y eficiente. Estos VRMs digitales a menudo son programables y permiten un ajuste más fino de la regulación de voltaje. Overclocking: Los entusiastas del overclocking a menudo prestan mucha atención al VRM de una placa base. Un VRM de alta calidad con más fases y una buena capacidad de enfriamiento puede ser fundamental para proporcionar un suministro de energía estable y limpio cuando se aumenta la velocidad de la CPU. 31 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware Figura 41 Imagen del VRM de una placa base, donde se pueden apreciar los MOSFET, los CHOKES y los capacitores En resumen, el VRM de una placa base es un componente esencial que regula el voltaje suministrado a la CPU, lo convierte en un nivel adecuado y constante, y contribuye a un funcionamiento eficiente y estable del sistema. La calidad y capacidad del VRM pueden influir en el rendimiento, la estabilidad y la capacidad de overclocking de un ordenador. Por lo tanto, es importante elegir una placa base con un VRM adecuado para tus necesidades. Osciladores Los osciladores de cuarzo en las placas base son componentes electrónicos que generan señales de reloj para sincronizar y temporizar las operaciones en el sistema. El cuarzo es un material piezoeléctrico que vibra a una frecuencia específica cuando se aplica un voltaje a través de él. Estos osciladores de cuarzo son esenciales para el funcionamiento adecuado de la placa base y todos sus componentes. Aquí tienes una explicación más detallada: Generación de Señales de Reloj: Los osciladores de cuarzo generan señales de reloj a una frecuencia específica, medida en Hertzios (Hz). Estas señales de reloj se utilizan para sincronizar y temporizar todas las operaciones en la placa base, como el funcionamiento de la CPU, la memoria RAM, los puertos USB y otros dispositivos. Estabilidad y Precisión: El cuarzo es conocido por su estabilidad y precisión en la generación de frecuencias. Esto significa que los osciladores de cuarzo pueden proporcionar señales de reloj muy precisas, lo que es esencial para el funcionamiento confiable de los componentes del sistema. 32 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware Frecuencias Estándar: Las placas base utilizan osciladores de cuarzo para generar frecuencias estándar, como 32.768 kHz (para el reloj en tiempo real, RTC), 100 MHz, 133 MHz, 200 MHz o 266 MHz (para la CPU y la memoria, por ejemplo), según las necesidades del sistema. Relojes de Base (Base Clock): El oscilador de cuarzo a menudo genera el reloj de base, que es una frecuencia base a partir de la cual se derivan otras frecuencias más altas para componentes específicos, como la CPU y la memoria. Estas frecuencias más altas se obtienen mediante la multiplicación de la frecuencia de base. Osciladores Programables: Algunas placas base avanzadas utilizan osciladores programables o generadores de reloj que permiten ajustar la frecuencia de manera más flexible. Esto es útil para overclocking y ajustes personalizados. Conexión a la Placa Base: El oscilador de cuarzo está soldado o conectado directamente a la placa base. A menudo se encuentra cerca del chipset o la CPU, ya que estas son las partes críticas que requieren sincronización precisa. Figura 42. Un oscilador de 25.000 Hz de frecuencia en una placa base El panel trasero El panel trasero de un ordenador, a veces llamado también panel posterior o parte posterior, es la sección de la carcasa del ordenador que se encuentra en la parte posterior de la misma. Este panel generalmente alberga una variedad de puertos y conexiones que permiten la comunicación entre el ordenador y otros dispositivos, así como la entrada y salida de datos. Algunos de los puertos y conexiones comunes que puedes encontrar en el panel trasero de un ordenador incluyen: 1. Puertos USB: Para conectar dispositivos como teclados, ratones, impresoras, unidades de almacenamiento externo y otros periféricos. 2. Puertos de audio: Para conectar auriculares, micrófonos y altavoces. 3. Puertos de red (Ethernet): Para conectar el ordenador a una red local o a Internet mediante un cable Ethernet. 4. Puertos de video: Para conectar monitores y otros dispositivos de visualización. Los tipos de puertos de video más comunes son HDMI, DisplayPort, DVI y VGA. 5. Puertos para periféricos específicos: Algunos ordenadores pueden tener puertos específicos para dispositivos como cámaras web, lector de tarjetas de memoria, puertos serie, etc. 33 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware El panel trasero es una parte esencial del ordenador, ya que proporciona las conexiones necesarias para interactuar con otros dispositivos y periféricos. La ubicación y la cantidad de puertos pueden variar según el modelo y la marca del ordenador. Estos puertos permiten la transferencia de datos, la visualización de contenido en monitores y la conexión a redes, lo que hace que el panel trasero sea una parte crucial de la funcionalidad del ordenador. Puertos USB Los puertos USB que se encuentran en la parte trasera de una placa base, también conocidos como puertos USB posteriores o USB en el panel trasero, son una parte esencial de un ordenador ya que permiten la conexión de una variedad de dispositivos y periféricos a la misma. Aquí hay algunas cosas que debes saber sobre estos puertos: Función: Los puertos USB en la parte trasera de una placa base se utilizan para conectar una amplia gama de dispositivos, como teclados, ratones, impresoras, unidades de almacenamiento externas, cámaras web, escáneres, gamepads y otros periféricos USB. También se pueden utilizar para cargar dispositivos móviles, como teléfonos y tabletas. Tipos de USB: Los puertos USB pueden ser de varios tipos, como USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 y USB 3.2. Estas especificaciones se refieren a la velocidad de transferencia de datos y la capacidad de carga. Los puertos USB 3.0 y posteriores son más rápidos que los puertos USB 2.0 y son preferibles para dispositivos que requieren transferencias de datos más rápidas. Figura 43. Puertos USB traseros. USB 2 (arriba) y USB 3.0 (abajo) Cantidad de puertos: La cantidad de puertos USB en la parte trasera de una placa base varía según el modelo de la placa. Algunas placas base pueden tener varios puertos USB, lo que facilita la conexión de varios dispositivos a la vez. La cantidad de puertos USB también puede variar según el formato de la placa base, como ATX o Micro ATX. Color y marcado: Los puertos USB suelen estar marcados con un símbolo que indica su velocidad y capacidad, como "SS" (SuperSpeed) para USB 3.0 o "10 Gb/s" para USB 3.1 Gen 2. Además, los puertos USB 3.0 y posteriores suelen ser de color azul o azul claro, lo que facilita su identificación. Alimentación eléctrica: Los puertos USB en la parte trasera de la placa base también proporcionan energía eléctrica a los dispositivos conectados. Esto 34 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware significa que, además de la transferencia de datos, los dispositivos USB pueden cargar sus baterías a través de estos puertos. Existen varios tipos de conectores USB que se han desarrollado a lo largo del tiempo para satisfacer diferentes necesidades de velocidad, potencia y compatibilidad. A continuación, te proporciono información sobre los tipos de conectores USB más comunes: USB Tipo-A: Este es el conector USB más común que se encuentra en la mayoría de los dispositivos, como ordenadores, impresoras, unidades flash y muchos periféricos. Es un conector rectangular que se conecta en una sola orientación. USB Tipo-B: Los conectores USB Tipo-B son menos comunes y se utilizan generalmente en periféricos como impresoras, escáneres y algunos dispositivos de audio. Vienen en varios tamaños y formas, pero suelen ser cuadrados o rectangulares con una forma más angular. Micro-USB: Los conectores Micro-USB son pequeños y se utilizan comúnmente en dispositivos móviles más antiguos, cámaras, dispositivos GPS y otros periféricos pequeños. Tienen una forma rectangular y son reversibles en algunos modelos. USB Tipo-C: El conector USB Tipo-C es el estándar más moderno y versátil. Es pequeño, simétrico y reversible, lo que significa que se puede conectar de cualquier lado. Es compatible con velocidades de transferencia de datos más rápidas y puede admitir capacidades de carga de alta potencia. Se encuentra en una amplia gama de dispositivos, incluidos teléfonos inteligentes, tabletas, ordenadores portátiles, estaciones de acoplamiento y más. Mini-USB: Los conectores Mini-USB son más grandes que los Micro-USB y se usan en dispositivos más antiguos, como cámaras digitales y reproductores de música. Están siendo reemplazados gradualmente por el USB Tipo-C. USB 3.0 y USB 3.1: USB 3.0 y USB 3.1 son estándares que ofrecen velocidades de transferencia de datos más rápidas en comparación con las versiones anteriores. Los puertos USB 3.0 suelen ser de color azul, mientras que los puertos USB 3.1 a menudo se identifican con "10 Gb/s" o "SuperSpeed+". USB 2.0: Este es un estándar más antiguo que ofrece velocidades de transferencia de datos más lentas que USB 3.0 y USB 3.1. Los puertos USB 2.0 son comunes en dispositivos más antiguos y siguen siendo ampliamente compatibles. Es importante notar que, con la introducción del USB Tipo-C, se está simplificando la variedad de conectores, ya que este estándar se está adoptando en una amplia gama de dispositivos, desde teléfonos móviles hasta ordenadores portátiles. Esto facilita la conexión y la compatibilidad entre dispositivos, ya que un solo conector puede realizar múltiples funciones, como transferencia de datos, carga y salida de video. 35 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware USB 1.0 USB 2.0 USB 3.1 Gen1 USB 3.1 Gen2 USB 3.2 (Antes USB 3.0) Figura 44. Tabla comparativa de los diferentes conectores USB que podemos encontrar Puertos de audio Los puertos de audio en la parte trasera de una placa base son las conexiones que permiten la entrada y salida de señales de audio en un ordenador. Estos puertos son esenciales para conectar dispositivos de audio, como altavoces, auriculares, micrófonos y otros equipos de audio, y para asegurar que el sonido se reproduzca correctamente en el ordenador. Aquí te ofrezco información sobre los puertos de audio comunes que puedes encontrar en la parte trasera de una placa base: Figura 45. Conectores mini Jack de sonido, con sus colores típicos Puerto de salida de audio (Line-Out): Este puerto, generalmente de color verde, se utiliza para conectar altavoces o auriculares al ordenador. Cuando se conectan altavoces o auriculares a este puerto, el ordenador envía señales de audio a través de ellos para su reproducción. Puerto de entrada de audio (Mic-In): Este puerto, a menudo de color rosa, se utiliza para conectar micrófonos a el ordenador. Los micrófonos capturan el sonido y lo envían a el ordenador para su procesamiento o grabación. 36 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware Puerto de salida de audio óptico (S/PDIF): Algunas placas base también pueden incluir un puerto de salida de audio óptico que utiliza una conexión de fibra óptica para transmitir señales de audio a dispositivos compatibles, como sistemas de sonido envolvente o receptores AV. Figura 46. Conectores de sonido, donde se puede apreciar el conector de salida de audio óptico (arriba a la izquierda) Puerto de entrada/salida de audio adicional (Line-In, Rear Surround, Center/Subwoofer, Side Surround, etc.): Dependiendo de la placa base y de la calidad del audio requerida, puede haber otros puertos para sistemas de sonido envolvente, altavoces adicionales, o para la entrada de dispositivos de audio adicionales. Es importante destacar que la disponibilidad y la cantidad de puertos de audio pueden variar según el modelo y la marca de la placa base. Los puertos de audio permiten una conexión versátil de dispositivos de audio al ordenador y son esenciales para tareas como escuchar música, ver videos, hacer llamadas de voz, grabar audio y jugar videojuegos con sonido de calidad. Puertos de red El conector RJ45 en la parte trasera de una placa base es un puerto Ethernet que se utiliza para conectar el ordenador a una red local o a Internet mediante un cable Ethernet. Aquí tienes más información sobre el conector RJ45 y su función: Conexión de red: El conector RJ45 se utiliza para conectar el ordenador a una red cableada. Puede ser una red local (LAN) en un entorno doméstico o de oficina, o una conexión a Internet de banda ancha. Para usarlo, simplemente conectas un cable Ethernet desde el conector RJ45 en la placa base de tu ordenador al puerto correspondiente en un enrutador, conmutador u otro dispositivo de red. Luces indicadoras (LED): Muchos puertos RJ45 tienen luces LED que indican la actividad y el estado de la conexión de red. Esto puede ser útil para verificar si el ordenador está conectada a la red y si hay actividad de datos. El conector RJ45 es fundamental para la conectividad de red en un ordenador y se utiliza ampliamente en entornos domésticos, de oficina y empresariales. Permite el acceso a Internet, la comunicación en redes locales y el intercambio de datos en una red 37 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware cableada. Es importante asegurarse de que el cable Ethernet esté conectado correctamente para disfrutar de una conexión de red estable y confiable. Figura 47. Conector RJ45 en una placa base Conectores para antena En las placas base modernas, es común encontrar un conector para la antena que se utiliza para conectar una antena externa para redes inalámbricas, como Wi-Fi y Bluetooth. Esto puede ser útil para mejorar la calidad de la señal y la cobertura inalámbrica, especialmente en áreas donde la señal inalámbrica es débil. Figura 48. Conectores coaxiales para conectar una antena Puertos de vídeo Las placas base suelen incluir puertos de vídeo que permiten la conexión de monitores y otros dispositivos de visualización. Los tipos de puertos de vídeo que puedes encontrar en una placa base y sus características principales son los siguientes: VGA (Video Graphics Array): VGA es un conector analógico más antiguo que se utiliza principalmente en dispositivos y monitores más antiguos. Proporciona una calidad de vídeo más baja en comparación con HDMI y DisplayPort, y no admite resoluciones de alta definición (HD). Figura 49. Conector VGA en una placa base DVI (Digital Visual Interface): DVI es un conector digital que ofrece una calidad de vídeo superior a VGA. Viene en varias variantes, incluyendo DVI-D (solo digital) y DVI-I (digital y analógico). 38 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware Figura 50. Conector DVI con todas las posibles versiones Según el tipo de señal que transmiten: o DVI-I: Transmite señal analógica y digital. o DVI-D: Trnasmite señal digital. o DVI-A: Transmite señal analógica Resolución de pantalla: o Single-link: Para pantallas con una frecuencia inferior a 165 MHz o Dual-Link: Para pantallas con una frecuencia superior a 165 MHz. HDMI (High-Definition Multimedia Interface): HDMI es un conector digital común que se utiliza para transmitir video y audio de alta definición en un solo cable al mismo tiempo. Admite resoluciones de video de hasta 4K (Ultra HD) y proporciona audio de alta calidad. Es ampliamente compatible con televisores, monitores y otros dispositivos modernos. Figura 51. Conector HDMI en una placa base Hay tres tipos. El tipo D es similar a un conector microUSB 39 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware Figura 52 Tipos de conectores HDMI DisplayPort: DisplayPort es otro conector digital que ofrece una alta calidad de vídeo y audio. Es especialmente adecuado para monitores de alta resolución y múltiples pantallas, ya que admite resoluciones 4K y superiores. Figura 53. Conectores Display Port en una placa base Firewire El FireWire, también conocido por su nombre técnico IEEE 1394, es un tipo de conexión para conectar en tiempo real diferentes tipos de dispositivo digital, desde ordenadores hasta discos duros o cámaras digitales. Se trata de un puerto con un tipo de conexión de entrada y salida, conectando a gran velocidad dos dispositivos. Es de tipo Plug-and-play, lo que quiere decir que los ordenadores lo detectan automáticamente al conectar. Hay varias versiones con distinto número de pines, aunque el más usado es el de 6. Figura 54 Conector Fireware de 6 y 4 pines 40 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware Conectores de video USB-C/Thunderbolt: Algunas placas base pueden incluir puertos USB-C o Thunderbolt, que son versátiles y admiten transferencia de datos, video y carga a través de un solo conector. Pueden conectarse a monitores compatibles con USB-C/Thunderbolt o adaptadores para otros tipos de puertos de video. Figura 56 Thunderbolt 1 y 2: mini Display-port Figura 55 Thurderbolt 3 y 4: USB - C Otros conectores del panel trasero Los conectores serie y paralelo en el panel trasero de una placa base son tipos de puertos que solían ser comunes en los ordenadores más antiguas, pero que en su mayoría han sido reemplazados por tecnologías más modernas. Conector Serie (Serial Port): El puerto serie, también conocido como puerto RS-232 o puerto COM, es un puerto de comunicación de datos que se utilizaba ampliamente en el pasado para conectar dispositivos periféricos, como impresoras, módems, ratones, teclados, escáneres y otros dispositivos. El puerto serie se caracteriza por su conector de 9 pines rectangular. Utiliza un protocolo de comunicación serie, que envía datos un bit a la vez, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren una transmisión de datos precisa y lenta. A medida que las tecnologías de comunicación han evolucionado, el puerto serie ha caído en desuso en la mayoría de las aplicaciones de consumo, pero aún se encuentra en uso en aplicaciones industriales y de diagnóstico. Figura 57. Puerto serie externo en una placa base Conector Paralelo (Parallel Port): El puerto paralelo, también conocido como puerto LPT (Line Printer Terminal), se utilizaba para conectar impresoras y otros dispositivos periféricos en los ordenadores más antiguas. El puerto paralelo se caracteriza por un conector de 25 pines, que permitía la transmisión de datos en paralelo, es decir, varios bits se enviaban 41 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware simultáneamente en lugar de un bit a la vez, lo que lo hacía adecuado para la impresión rápida. Al igual que el puerto serie, el puerto paralelo ha sido reemplazado en gran medida por conexiones más modernas, como USB, que ofrecen una mayor velocidad de transferencia de datos y versatilidad. Figura 58 Puerto paralelo en una plca base Hoy en día, debido a la obsolescencia de estas tecnologías y la adopción de estándares más modernos, como USB, HDMI, DisplayPort y otros, es raro encontrar puertos serie y paralelo en las placas base y en los ordenadores de consumo. Sin embargo, en entornos industriales y en equipos de diagnóstico especializados, es posible que aún se utilicen estos puertos más antiguos. En la mayoría de los casos, si necesitas conectar dispositivos modernos a un ordenador, es probable que utilices conexiones USB o inalámbricas en lugar de puertos serie o paralelo. PS/2 Es un conector hembra mini-DIN de 6 clavijas al que se le conecta un ratón (verde) o un teclado (morado). Ya está en desuso por la aparición de la interfaz USB para este tipo de dispositivos. 2. LA CARCASA Una carcasa de ordenador, también conocida como chasis o gabinete, es la estructura externa que alberga los componentes internos de un ordenador. Su principal función es proteger y contener todos los elementos del ordenador, así como proporcionar una serie de características para el enfriamiento, la organización de cables y la accesibilidad. Las principales características de una carcasa de ordenador son: Tamaño y factor de forma: Las carcasas de ordenador vienen en varios tamaños y formas. El tamaño puede variar desde cajas pequeñas diseñadas para ordenadores compactos hasta torres de gran tamaño para ordenadores de alto rendimiento. El factor de forma se refiere a la disposición y el diseño de la carcasa, como ATX, MicroATX o Mini-ITX. Bahías para unidades: Las carcasas suelen incluir bahías para unidades de almacenamiento, como discos duros (HDD) y unidades de estado sólido (SSD). Estas bahías permiten la instalación y el acceso a las unidades de almacenamiento. 42 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware Ranuras de expansión: Las carcasas tienen ranuras de expansión que permiten la instalación de tarjetas de expansión, como tarjetas gráficas, tarjetas de sonido o tarjetas de red. Estas ranuras están diseñadas para conectarse a la placa base y permiten la personalización del sistema. Sistemas de refrigeración: La refrigeración es una característica clave de las carcasas de ordenador. Pueden incluir ventiladores preinstalados o espacios para que los usuarios instalen ventiladores adicionales. Algunas carcasas también admiten sistemas de refrigeración líquida, que son más eficientes para disipar el calor. Cableado y organización: Las carcasas suelen tener orificios y rutas para el cableado, lo que facilita la organización de los cables internos. Esto no solo mejora el flujo de aire, sino que también facilita el mantenimiento y la limpieza. Paneles frontales y puertos: Las carcasas a menudo incluyen puertos frontales para facilitar la conexión de dispositivos, como puertos USB, tomas de audio y lector de tarjetas SD. Los paneles frontales suelen ser desmontables para acceder a estos puertos. Materiales y construcción: Las carcasas pueden estar hechas de diversos materiales, como acero, aluminio o plástico. La elección del material puede afectar la durabilidad y el peso de la carcasa. Diseño estético: Muchos usuarios eligen carcasas con diseños estéticos que se adapten a sus preferencias personales. Algunas carcasas ofrecen ventanas laterales para mostrar los componentes internos y sistemas de iluminación RGB para personalizar la apariencia. Compatibilidad con la placa base: Es importante que la carcasa sea compatible con el tamaño y el factor de forma de la placa base que planeas usar. Esto asegura que todos los componentes encajen adecuadamente. Gestión del polvo: Algunas carcasas incluyen filtros de polvo para mantener limpios los componentes internos y reducir la acumulación de polvo que puede afectar al rendimiento y la vida útil de los componentes. Figura 59. Tabla resumen de los diferentes tipos de carcasas 43 Sistemas Informáticos UD2: El componente hardware Torre completa Figura 60. Torre completa Las carcasas de torre completa (Full Tower) están pensadas para albergar placas base Extended ATX. Las placas base E-ATX ofrecen más espacio y ranuras de expansión, lo que las hace adecuadas para sistemas de alto rendimiento y estaciones de trabajo. A continuación, se detallan algunas de las características típicas de una torre completa: Mayor capacidad: La principal característica de una torre completa es su capacidad para albergar placas base de mayor tamaño. Las placas base E-ATX son más anchas y más largas que las placas ATX estándar, lo que proporciona espacio adicional para componentes y ranuras de expansión. Ranuras de expansión adicionales: Las torres completas suelen tener un mayor número de ranuras de expansión para acomodar múltiples tarjetas gráficas, tarjetas de red, tarjetas de sonido u otras tarjetas de expansión. Esto es especialmente útil para configuraciones de juego avanzadas o estaciones de trabajo que requieren muchas tarjetas de expansión. Mayor capacidad de almacenamiento: Dado el espacio adicional en una torre completa, a menudo se incluyen más bahías para unidades de almacenamiento, lo que permite la instalación de numerosos discos duros y unidades de estado sólido. Mejor enfriamiento: Dado que las configuraciones E-ATX tienden a albergar sistemas de alto rendimiento con componentes potentes, las torres completas suelen incluir una mayor capacidad de enfriamiento. Esto puede incluir espacio para ventiladores adicionales o sistemas de enfriamiento líquido más grandes. Espacio para administración de cables: Las torres completas generalmente ofrecen una mejor gestión de cables con espacio adicional detrás de la bandeja de la placa base para enrutar y ocultar los cables. Esto ayuda a mantener el interior del gabinete organizado y permite un mejor flujo de aire. Diseño espacioso: El di