U1 Configuracion de Equipos y Periféricos (I) PDF

Unidad 1 Configuración de equipos y periféricos: arquitectura de ordenadores (I) Fundamentos de Hardware Índice Fundamentos de Hardware | UNIDAD 1 Configuración de equipos y per...

Unidad 1 Configuración de equipos y periféricos: arquitectura de ordenadores (I) Fundamentos de Hardware Índice Fundamentos de Hardware | UNIDAD 1 Configuración de equipos y periféricos: arquitectura de ordenadores (I) 1.1. Arquitectura de un ordenador. Elementos funcionales y subsistemas 1.1.1. La memoria 1.1.2. Subsistema de entrada/salida 1.1.3. La ALU 1.1.4. La unidad de control 1.2. Los SOC. Procesadores móviles 1.3. Nuevas arquitecturas de los microprocesadores: chips neuromórficos 1.4. Inteligencia artificial en los procesadores 1.5. Los conectores 1.5.1. Conectores externos 1.5.2. Conectores internos 1.6. El chasis (caja) de un equipo microinformático 1.6.1. Material de las cajas 1.6.2. Formatos más usuales de cajas 1.7. La placa base 1.7.1. Formatos de placa base o factor de forma 1.7.2. El socket o zócalo de la CPU 1.7.3. La BIOS 1.7.4. Configuración de la BIOS 1.7.5. El chipset 1.8. La memoria RAM 1.8.1. Parámetros fundamentales de la memoria 1.8.2. Ventajas de la memoria DDR4 frente a la memoria DDR3 1.8.3. Ventajas de la memoria DDR5 frente a la memoria DDR4 1.8.4. Las memorias SO-DIMM (Small Outline DIMM)  Fundamentos de Hardware | UNIDAD 1 Configuración de equipos y periféricos: arquitectura de ordenadores (I) Introducción En esta unidad trataremos la estructu- Fue al principio de la informática, en 1945, ra interna de un equipo a nivel lógico y cuando John Von Neumann habló de un a nivel físico. Hay que tener en cuenta modelo de estructura que basa su arqui- que estas dos estructuras no coinciden tectura en una unidad central de proceso necesariamente. por donde pasaba toda la información referente al sistema informático. Como sabemos, la informática ha ido evolucionando de manera impresionan- Por eso, en esta unidad introduciremos te con el pasar de los años, y por esto, los la arquitectura de ordenadores, hablan- sistemas informáticos de hoy en día difie- do sobre sus componentes lógicos y los ren muchísimo de los primeros fabricados. principales componentes físicos. Al finalizar esta unidad + Introduciremos la informática desde + Identificaremos las nuevas arquitec- el punto de vista de los equipos y turas que se están implementando sistemas informáticos. en los procesadores. + Conoceremos la arquitectura clási- + Conoceremos el hardware comer- ca de Von Neumann, sus elementos cial de un equipo microinformático: funcionales y subsistemas. la caja, la placa base, el chipset, la memoria RAM, etc. + Habremos aprendido qué tipo de arquitectura tienen los dispositivos + Manejaremos con destreza los móviles en la actualidad. conceptos básicos relacionados con el hardware informático. + Entenderemos qué son los SoC (Sistemas en un Chip). + Detectaremos posibles incompatibi- lidades entre los distintos elementos de cualquier dispositivo. 3  Fundamentos de Hardware | UNIDAD 1 Configuración de equipos y periféricos: arquitectura de ordenadores (I) 1.1. Arquitectura de un ordenador. Elementos funcionales y subsistemas La tecnología clásica de las computadoras determina que sus unidades deben estar interconectadas entre sí, siendo una la principal, es decir, la responsable del control del sistema, la unidad de control. A raíz de esto, aunque con modificaciones, todos los fabricantes de hardware han creado sus arquitectu- ras basándose en estos conceptos. Para Von Neumann, un sistema informático se va a encon- trar formado por los periféricos de entrada, la CPU o Central Processor Unit (Unidad central de proceso) que funciona como el director del sistema y unos periféricos de salida. Imagen 1. Bloques funcionales de un sistema informático. El flujo de información funciona del siguiente modo; los perifé- ricos de entrada envían la información a la CPU, esta la procesa y envía el resultado final a los periféricos de salida. La CPU (Central Process Unit o Unidad de Proceso Central) se compone de una memoria (donde residen los datos y progra- mas) y un procesador que ejecuta las instrucciones de los programas, así como la información que los periféricos de entrada generan. Con todo esto, se crea la salida de informa- ción solicitada. El procesador también se divide en dos partes: › La unidad aritmética, que es el hardware que realiza las operaciones aritméticas y lógicas › La unidad de control, el “cerebro” del sistema, encarga- do de controlar toda la información y distribuirla. Imagen 2. Estructura de una CPU. RECUERDA + Una operación aritmética sería: 1 + 1 = 2 + Una operación lógica: 1 and 1 = 1 4  Fundamentos de Hardware | UNIDAD 1 Configuración de equipos y periféricos: arquitectura de ordenadores (I) Imagen 3. Biestables o celdas de memoria. Las celdillas que se muestran en la imagen superior hacen referencia al elemento más básico de la información, es decir, el bit, que tienen dos estados posibles, 1 y 0 (encendido o apagado). En estas celdillas se almacena datos e instrucciones que conciernen a la máquina. Todas las instrucciones más tarde se agrupan y crean lo que es denominado un programa. El sistema ejecuta los programas en la memoria principal para cumplir con las funciones del sistema opera. 1.1.1. La memoria La memoria principal del equipo se denomina memoria RAM o Random Access Memory (Memoria de acceso aleatorio) y tiene la siguiente estructura: consta de una serie de celdas, cada una de las cuales almacena una serie de bits; en estas celdas se almacena un 0 o un 1. Hay que tener en cuenta que 1 celda equivale a 1 byte, y un byte está compuesto por 8 bits. Todas las celdas tienen una dirección física especifica y son la unidad de memoria más pequeña en el equipo. Todas las celdas tienen el mismo tiempo de acceso y escritura. Además, como hemos dicho antes, los programas se cargan en esta memoria principal, por lo que los datos de estos también deben estar presentes en memoria a la hora de cargarlos. Si miramos la imagen siguiente se puede observar cómo cada una de las celdas ocupan un byte. La memoria siempre tendrá una serie de celdas que será, 0, 1 o “N-1” y su dirección se expresa en binario. Hay que tener en cuenta que solo se pueden tener como máximo 2N celdas, es decir, que se pueden tener desde la Imagen 4. Estructura de la memoria. celda 0000000000000000 hasta la celda 1111111111111111. No es lo mismo la dirección de una celda y su contenido, hay que saber diferenciarlos: › Dirección de una celda de memoria. Esta dirección se expresa con un número binario de dos bytes como máximo y nos indica el sitio físico donde se encuentran los datos. › Contenido de una celda de memoria. Cada celda tiene un contenido que también se mide en binario, pero no tiene por qué coincidir con la dirección física. 5  Fundamentos de Hardware | UNIDAD 1 Configuración de equipos y periféricos: arquitectura de ordenadores (I) Debemos tener en cuenta que, dependiendo de los bits que se usen para la dirección de la celda de memoria, la capaci- dad de esta variará. Por ejemplo; con una dirección de N bits, podemos tener hasta 2N direcciones distintas. Hay que aclarar que el tiempo de acceso a la memoria es el tiempo que se tarda en realizar una operación completa en cada celda, ya sea lectura o escritura, y este se mide en nanosegundos (milmillonésimas de segundo). Operaciones que se pueden realizar con la memoria La memoria puede realizar, de manera general, dos operaciones: › Lectura (dirección): se trata de consultar la infor- mación almacenada en las celdas de memoria sin modificar su contenido. › Almacenar (dirección, valor): esto es similar a la opera- ción de escritura, es decir, se trata de añadir información a una celda sin importar el valor anterior (modificar, susti- tuir, crear), y, por lo tanto, su valor queda modificado. Cada vez que la memoria recibe una señal de escritura o lectura, debemos tener en cuenta que habrá un registro de direcciones y un registro de datos. Imagen 5. Elementos electrónicos de la memoria A continuación, describimos cómo funcionan las operaciones de lectura y escritura: › Operación de lectura: » La dirección se carga en el registro de direcciones. » Se decodifica la dirección, es decir, se localiza a qué celda vamos a acceder. » Copiamos el contenido de la celda en el registro de datos para que posterior. 6  Fundamentos de Hardware | UNIDAD 1 Configuración de equipos y periféricos: arquitectura de ordenadores (I) › Operación de escritura: » Se carga la dirección en el registro de direcciones. » Cargamos el valor que queremos asignar a la celda en el registro de datos. » Se localiza mediante la decodificación donde se encuentra la celda. » Volcamos el contenido del registro de datos en la celda de memoria solicitada. 1.1.2. Subsistema de entrada/salida Este subsistema se encarga de controlar los dispositivos que permiten que el sistema tenga comunicación con el exterior. Además, también nos da la oportunidad de que el sistema pueda almacenar información en dispositivos de almacena- miento secundario como puede ser un disco duro. Mientras que el tiempo que tardaba la memoria en una opera- ción era de nanosegundos, los discos duros tienen un tiempo que se suele medir en milisegundos. Imagen 6. Estructura de una ALU. 1.1.3. La ALU La ALU (Unidad Aritmética Lógica) se compone de un circuito integrado que realiza operaciones aritméticas (+, -, ×…) y lógicas (and, or, not). Esta ALU consiste en una serie de circuitos que se agrupan para realizar distintas operaciones, con registros que almacenan los resultados intermedios. Es necesario que haya un bus que interconecte estos registros con el circuito encargado de realizar las operaciones. La ALU es capaz de tomar hasta dos operandos y realizar la operación indicada. El resultado se guarda de manera general en un registro llamado acumulador (ACC). 7  Fundamentos de Hardware | UNIDAD 1 Configuración de equipos y periféricos: arquitectura de ordenadores (I) 1.1.4. La unidad de control La máquina solo entiende lenguaje binario, y los programas que se ejecutan sobre memoria para solicitar información a la máquina son una serie de instrucciones que no tienen por qué estar en binario. La unidad de control sigue una serie de pasos a la hora de ejecutar secuencialmente las instrucciones contenidas en un programa: › Lee la instrucción guardada en memoria. › Decodifica dicha instrucción con el fin de conocer qué operación exacta hay que realizar. › Ejecuta dicha operación enviando las señales que sean necesarias a la ALU, a la memoria y al subsistema de entrada/salida. › Continúa realizando esto con todas las instrucciones hasta que se encuentre con una orden de fin de programa. Las instrucciones binarias, o en lenguaje máquina, se encuen- tran compuestas por dos campos: › El código de operación. › Los valores o direcciones físicas de memoria donde se encuentran este valor, necesario para realizar la operación. 8  Fundamentos de Hardware | UNIDAD 1 Configuración de equipos y periféricos: arquitectura de ordenadores (I) 1.2. Los SOC. Procesadores móviles Hoy en día, las oficinas ya no son las mismas que hace unos años, ya que términos como teletrabajo, entornos de desarro- llo, inteligencia artificial (IA) y otras tecnologías emergentes son conceptos muy utilizados por las empresas que apuestan por la innovación tecnológica. Los nuevos dispositivos móviles tienen una gran capacidad de cálculo y de adaptación al contenido en la nube, lo que hace que la informática móvil sea una forma de trabajo bastante eficiente. Todo esto fomenta la idea de que un trabajador no se encuentre nunca desconectado de su puesto de trabajo, aunque no esté ubicado físicamente delante de un equipo, lo que conlleva un aumento notable en la productividad. Estudios respaldados por la comunidad informática han demos- trado que, al instalar un buen sistema de información en una empresa, los trabajadores pueden adelantar hasta 12 horas semanales de su trabajo. Otro aspecto positivo de la informática móvil es que ayuda a ofrecer una mejor atención al cliente. Después de esta pequeña introducción, es importante destacar que uno de los factores más decisivos en el auge de la informática móvil ha sido la implantación de procesadores SoC en dispositi- vos muy pequeños, especialmente en dispositivos móviles. Aunque desde 1978 los microprocesadores han tenido una arqui- tectura x86, la irrupción en el mercado de dispositivos como smartphones o tablets ha hecho que la arquitectura ARM cobre una importancia bastante mayor, ya que estos se basan en ella. RECUERDA Los SoC (System on a Chip) son la base de todos los microproce- sadores en lo referente a la informática móvil. Esta arquitectura, que en principio fue diseñada para dispositivos con una capacidad mínima en cuanto a procesamiento se refiere, tiene un consumo bastante bajo, lo que la diferencia de la arqui- tectura estándar x86 que busca una potencia de cálculo y una velocidad alta. 9  Fundamentos de Hardware | UNIDAD 1 Configuración de equipos y periféricos: arquitectura de ordenadores (I) 1.3. Nuevas arquitecturas de los microprocesadores: chips neuromórficos En la actualidad, los equipos informáticos han evolucionado hasta alcanzar la capacidad de procesar billones de opera- ciones por segundo. Sin embargo, aún no pueden reconocer patrones de la misma manera que el cerebro humano. El cerebro humano es millones de veces más eficiente que un procesador o un ordenador. Para acercarse lo más posible a la eficiencia del cerebro, los microprocesadores deben modificar su arquitectura y evolucionar, dando lugar a los chips neuromórficos. Estos procesadores adoptan una estructura similar a la del cerebro humano con el objetivo de reducir drásticamente la potencia requerida en comparación con los procesadores tradicionales, y han demostrado ser capaces de lograrlo. La principal aplicación que se busca con estos chips, actualmente en uso en unos pocos ámbitos y lugares, es ayudar a personas con ciertas discapacidades o limitaciones. Por ejemplo, existen chips diseñados para ser instalados en el oído, no para aumen- tar el volumen, sino para captar el sonido, procesarlo y enviar la información al cerebro. Para desarrollar estos chips, los ingenieros encargados replican la estructura del cerebro humano e implementan esta estruc- tura directamente en el chip. Aunque aún no se ha conseguido una eficiencia total, el día que esto ocurra, se solucionarán una gran cantidad de problemas y estos chips se convertirán en algo común en diversos ámbitos, como el sanitario, laboral, entre otros. 10  Fundamentos de Hardware | UNIDAD 1 Configuración de equipos y periféricos: arquitectura de ordenadores (I) 1.4. Inteligencia artificial en los procesadores En la actualidad, todos los procesadores utilizan tres disciplinas de inteligencia artificial: machine learning (aprendi- zaje automático), deep learning (aprendizaje profundo) y neural networks (redes neuronales). Estas técnicas han permitido que la velocidad de procesamiento de los procesadores crezca de manera considerable, haciéndolos más eficientes y rápidos. El aprendizaje automático o machine learning busca que los sistemas aprendan por sí mismos a partir de ciertas directri- ces previamente definidas. Estas directrices se parametrizan, permitiendo que el sistema clasifique los nuevos datos que se le presenten y los incorpore como nuevos parámetros. Hay que aclarar que lógicamente, cuanto mejor sea el algorit- mo y más entrenado esté dicho algoritmo, más eficiente será. Imagen 7. Disciplinas de la IA En la imagen anterior, podemos ver que el aprendizaje automático es una disciplina de la inteligencia artificial, mientras que el deep learning se engloba dentro del aprendizaje automático. Los sistemas de aprendizaje profundo utilizan las llamadas redes neuronales para dar forma a sus algoritmos. Estas redes son algoritmos matemáticos creados para simular el funcionamiento de las neuronas del cerebro. La inteligencia artificial tardó en implantarse en dispositivos como los teléfonos inteligentes debido a las limitaciones de su hardware, que no podía procesar la cantidad de informa- ción necesaria. Sin embargo, gracias a la gran evolución en los procesadores, ahora es posible incorporarla. Entonces, ¿cuándo y por qué usamos la inteligencia artificial, y por qué está tan demandada? La inteligencia artificial se utiliza en situaciones que van desde el reconocimiento facial o de huellas dactilares en tu teléfono, hasta la interacción con el asistente de voz de tu ordenador. La gran demanda de esta tecnología se debe a que ha abierto un nuevo camino hacia la comodidad y el bienes- tar, lo que nos lleva a pensar que su adopción seguirá creciendo. Además de las aplicaciones mencionadas, la inteligencia artificial en los procesadores también está siendo utilizada en áreas como el análisis de datos masivos, medicina personalizada, vehículos autónomos, sistemas de recomendación y muchas otras. Esta versatilidad y capacidad para mejorar una amplia gama de indus- trias es otro factor clave en la creciente demanda de la inteligencia artificial y su integración en los procesadores modernos. 11  Fundamentos de Hardware | UNIDAD 1 Configuración de equipos y periféricos: arquitectura de ordenadores (I) 1.5. Los conectores Todos los dispositivos tienen conectores internos o externos que sirven de interconexión entre, los componentes internos de un equipo y los dispositivos externos como los periféricos. Estos van conectados a la placa base manera directa. Todos los conectores se encuentran estandarizados, ya sea para conexiones internas como las del disco duro o para conexiones a dispositivos externos. Imagen 8. Conectores de una placa base A continuación, detallaremos los conectores de una placa base. 1.5.1. Conectores externos El conector USB Posiblemente el conector más usado hoy en día gracias a su fiabilidad y simpleza tiene distintas características: › Plug and play. Esta característica, compartida entre todos los USB, hace referencia a que una vez conecta- dos (salvo alguna irregularidad), se pueden usar. › Velocidad. El USB es uno de los puertos más rápidos actualmente. De hecho, se ha aumentado su velocidad con el USB 3.0, que es 10 veces más rápido que el USB 2.0, llegando a velocidades de casi 5.000 Mbps. › Retrocompatibilidad. Directamente enlazado con el punto anterior, esto quiere decir que los USB 3.0 se pueden inser- tar en ranuras 2.0 y 3.0 y de manera inversa también. › Tipos de conexiones. Hay muchos tipos de conectores USB, los más conocidos son A, B y C (que son los que se usan para conectar los dispositivos móviles cargar). Otro tipo a tener en cuenta son los lightning, característicos de los dispositivos Apple. › USB 3.1. SuperSpeed USB. De reciente aparición, comparte las mismas características que el USB 3.0, pero esta vez su velocidad es de 10 Gbps con un menor gasto eléctrico, lo que hace que se esté implementando cada vez en más equipos. Imagen 9. Algunos de los más conocidos tipos de conectores USB. 12  Fundamentos de Hardware | UNIDAD 1 Configuración de equipos y periféricos: arquitectura de ordenadores (I) El conector Thunderbolt Aunque el conector Thunderbolt se ha popularizado en los equipos de Apple, también se puede encontrar en algunos dispositivos de otros fabricantes, como Intel y ASUS. Además, es importante destacar que Thunderbolt es un estándar desarrollado por Intel en colaboración con Apple, y que su velocidad se mide en gigabits por segundo (Gbps), no en megabits por segundo (Mbps). Estos sirven como puerto de comunicaciones, ya que son capaza de transmitir desde vídeo hasta datos o servir como Imagen 10. Icono de un conector Thunderbolt. adaptador para conexiones Ethernet. Se compone de una conexión óptica que manda los datos mediante pulsos de luz, lo que hace que su velocidad sea aún mayor que un conector convencional. Llega a ser hasta cuatro veces más rápido que un puerto USB 3.0, porque, aunque su velocidad es la misma que la del USB 3.1. usa dos canales que le permiten doblar la misma. Otra gran ventaja de este conector es que te permite que se conecten hasta seis equipos en cadena, pudiendo desde un mismo equipo moverte a través de todos. El conector de sonido Conocido como Jack de sonido externo, sirve tanto para la entra- da de audio (micrófono), como para la salida de este (altavoces). En todas las placas base debemos encontrarnos al menos, tres tipos: › Verde. Salida de línea para altavoces. › Azul. Entrada de línea (no de micrófono). › Rosa. Entrada de línea para el micrófono. Además, hay placas base que ya cuentan con un sistema de sonido envolvente, lo que añade otros tres tipos de jack: › Gris. Salida de línea para altavoces delanteros. › Negro. Salida de línea para altavoces traseros. Imagen 11. Conectores de una placa › Naranja. Salida de línea para subwoofer (graves) o base con sonido envolvente. altavoz central. Los puertos VGA, DVI, HDMI y DisplayPort para salida de vídeo El puerto VGA (Video Graphics Array): › Es el más antiguo de los tres. › Se compone de 15 pines o conexiones › Es de color azul generalmente. › Analógico. Imagen 12. Puerto VGA 13  Fundamentos de Hardware | UNIDAD 1 Configuración de equipos y periféricos: arquitectura de ordenadores (I) El puerto DVI (Digital Visual Interface): › Más moderno y con mayor calidad que el VGA. › Digital. › Generalmente de color blanco. Imagen 13. Conector DVI El puerto HDMI (High Definition Multimedia Interface): › Más modernos que los dos anteriores y con mayor calidad. › Digital. › Generalmente de color negro. › Llega a velocidades de hasta 5 Gbps. Imagen 14. Puerto HDMI El puerto DisplayPort: › Fue lanzado en 2006 como una alternativa digital al puerto VGA. › Se compone de 20 pines o conexiones. › Puede transmitir audio y vídeo en alta definición. › Es compatible con resoluciones de hasta 4K. › Puede tener una velocidad de transmisión de hasta 17,28 Gbps. › Puede ser utilizado tanto en dispositivos móviles como en computadoras de escritorio. › Puede daisy chain (encadenar) varios monitores juntos sin perder calidad de imagen. › Es compatible con el estándar HDCP, lo que permite la transmisión de contenido protegido por derechos de autor. Imagen 15. Puerto Display Port 14  Fundamentos de Hardware | UNIDAD 1 Configuración de equipos y periféricos: arquitectura de ordenadores (I) 1.5.2. Conectores internos Son los siguientes: › Conector ATX. Suministran la energía a la placa base, estas tienen un conector hembra mientras que las fuentes de alimentación tienen un conector macho para que se puedan conectar. Actualmente tienen 24 pines. › Conector ATX-12 V de 4 y 8 pines. Funciona de igual manera que el anterior, pero este suministra la energía al procesador en concreto. Los conectores pueden ser de 4 (menor energía) u 8 (mayor energía) pines. › Puerto SATA. En este puerto conectamos las unidades de discos duros (mecánicos o SSD), y dependiendo del tipo de equipo tendrá un tamaño u otro. Al principio, también se conectaban aquí los lectores de CD. › Puerto M.2. Modelo avanzado y evolutivo del SATA, no todos los equipos lo llevan. En este puerto se conec- tan los discos M.2 y los que además usan la tecnología NVMe, que funciona en modo PCI Express y actualmen- te registran los discos duros más rápidos. › Conectores para los ventiladores. Las placas base pueden tener dos conectores para ventiladores: » CPU fan. Esta opción nos permite adaptar la velocidad del ventilador dependiendo del micro- procesador y su actividad gracias a que cuenta con PWM. Se componen de 4 pines. » CHA fan. Directamente conectado a la placa base, esta lo controla, lo que lo hace opcional. › Conectores del Front Panel (panel frontal). Estos permi- ten conectar: » El cable de encendido. » El botón de reset (en desuso) » El led de actividad de disco duro » El led de actividad del equipo. Es importante leer el manual de cada placa base porque dependiendo del fabricante, estos modelos pueden cambiar de manera ligera. Este es el caso de Apple, que fabrica su propio hardware en muchas ocasiones y cambian algunos conectores internos por unos específicos. 15  Fundamentos de Hardware | UNIDAD 1 Configuración de equipos y periféricos: arquitectura de ordenadores (I) 1.6. El chasis (caja) de un equipo microinformático El chasis o la caja de un equipo es esencial para proteger y mantener organizados los componentes internos del equipo. Si el chasis es defectuoso, se pueden producir errores en los componentes del equipo. 1.6.1. Material de las cajas El material con el que se fabrican las cajas es muy diverso, desde chapa troquelada y plástico, que son las más comunes, hasta aluminio, que son las de mejor calidad. También existen cajas fabricadas con vidrio templado en ciertas áreas para proporcionar una ventana visual a los componentes internos. A la hora de elegir el material de la caja, debemos tener en cuenta la rigidez, el aislamiento, el precio, el propósito y el peso. Además de los materiales ya mencionados, algunas cajas de gama alta utilizan una combinación de materiales, como el acero, el aluminio y el vidrio templado, para ofrecer una estética más sofisticada y un diseño robusto. Estas cajas suelen ofrecer mejoras en la calidad de construcción, la gestión de cables y la facilidad de ensamblaje. No obstante, también pueden ser más costosas que sus contrapartes fabricadas con materiales más comunes. Al elegir el material de la caja, es importante equilibrar el presupuesto, las necesidades de rendimiento y las preferen- cias personales en cuanto a la apariencia y el diseño del equipo. Imagen 16. Chasis alta gama Lian Li Odyssey X Silver 1.6.2. Formatos más usuales de cajas Hay tres formatos de cajas habituales: › Formato estándar. Se trata de los formatos ATX y micro- ATX. Estas se caracterizan porque en ellas encajan las placas base con el formato del mismo nombre, es decir, son complementarias la caja y la placa en cuanto a forma- to. Mientras que las cajas micro-ATX son más pequeñas y cómodas, su fuente también es más pequeña, lo que la hace complicada de reemplazar y de menor potencia. › Formato más pequeño. Como pasa con las anteriores, las llamadas cajas mini-ITX soportan placas base con el mismo nombre. Estas se suelen usar en puestos de oficina ya que es común que se pongan detrás de los monitores o en espacios reducidos. Al ser pequeñas cajas, su fuente también es pequeña y de poca potencia, sobre los 150 W. Hay una modalidad aún más pequeña a la que llamamos pico-ITX. › Formato grande. E-ATX o Extended ATX. Son cajas general- mente para sistemas muy grandes como servidores, estaciones de trabajo de alto rendimiento o sistemas de gaming que necesitan de mucha ventilación, múltiples tarjetas gráficas y de otros tipos de conectores y distribuidos de distinto modo. Es importante mencionar que, en la elección de la caja, también se deben tener en cuenta aspectos como la capacidad de expansión, la gestión de cables, la ventilación y la compatibilidad con sistemas de refrigeración líquida, según las necesidades específicas del usuario y los componentes seleccionados. 16  Fundamentos de Hardware | UNIDAD 1 Configuración de equipos y periféricos: arquitectura de ordenadores (I) 1.7. La placa base Es el componente más importante de un equipo, pues en una placa base se van a instalar de manera general todos los demás componentes. Esto se traduce en que, si la placa falla, es común que todo lo demás falle, pero si por el contrario la placa funciona de manera eficiente, el sistema también debe hacerlo en cuanto a lo que a hardware se refiere. 1.7.1. Formatos de placa base o factor de forma El formato de la placa base se denomina factor de forma. Anteriormente, cuando hemos hablado del chasis o las cajas, también hemos hablado de la placa base, ya que sus formatos iban ligados a los de las cajas, siendo el más común el ATX. Los formatos de las placas suelen variar en tamaño, y, en cómo se localizan los componentes, por ejemplo; en una placa base ATX, los componentes se colocan de manera que la ventilación sea mayor. Generalmente, la opción de una placa base u otra, en cuanto a formato, dependerá del tamaño que queramos, ya que hay desde muy pequeñas, del tamaño de un teléfono móvil o menos, hasta algunas de prácticamente un metro de grande. Imagen 17. Conjunto de motherboard Los smartphones Los smartphones son sistemas informáticos de tamaño reducido, como si de un equipo en miniatura habláramos. Lo principal en estos dispositivos es que su procesador se denomina SoC (System on a Chip). El SoC Un SoC es un microprocesador que se basa en arquitectura ARM en vez de lo habitual que es x86, ya que generalmente no necesi- tan la misma capacidad de procesamiento de un ordenador. Lo que va a determinar si un SoC es más o menos potente, es la cantidad de núcleos que tenga, hoy en día son muy potentes, llegando a niveles de asumir tareas de procesamiento compli- cado y avanzado, que ni siquiera algunos equipos informáticos, con arquitectura x86, son capaces de realizar. 17  Fundamentos de Hardware | UNIDAD 1 Configuración de equipos y periféricos: arquitectura de ordenadores (I) La GPU o Graphics Processing Unit ,es una de las diferencias entre un SoC más o menos eficiente. Esta, al igual que en un ordenador (hablaremos más adelante de la GPU de un ordenador), se encarga de procesar las imágenes y va ligada directamente a la CPU, ya que su función es disminuir su carga de trabajo para así mejorar la eficiencia del sistema. Además, también se debe tener en cuenta la tecnología de fabricación de un SoC, ya que cuanto menor sea, menor será el gasto energético y, en muchos casos, mayor será el rendimiento. 1.7.2. El socket o zócalo de la CPU Llamamos socket al lugar donde encajamos el microprocesa- dor o CPU del equipo. Tenemos dos tipos de zócalos: › Socket PGA. Lo usan los procesadores AMD y está compuesto por una matriz de conectores que conectan con los pines del microprocesador. Imagen 18. Socket PGA › Socket LGA. En este tipo de zócalo usado por los proce- sadores Intel, los pines están en el propio socket, lo que lo hace más delicado. Imagen 19. Socket LGA Cabe destacar también que los zócalos a los que se denomina ZIF cuentan con un mecanismo que no necesita que se haga presión para fijar el microprocesador. Esto es porque tienen una palanca que encaja al mismo microprocesador de manera suave. 18  Fundamentos de Hardware | UNIDAD 1 Configuración de equipos y periféricos: arquitectura de ordenadores (I) 1.7.3. La BIOS Acrónimo de Basic Input Output System, es un software básico y poco configurable que viene ligado directamente a la placa base y se encarga de poner en funcionamiento todos lo necesario de alguna configuración previa a la carga del sistema operativo. Una de las principales funciones de la BIOS es chequear todos los componentes básicos del equipo, comprobar su funciona- miento y dirigir su salida hacia el sistema operativo para que actúe en consecuencia dependiendo de la función. Aunque poco configurable, sí que tiene algunas opciones de configuración específicas. Estas pueden ser, por ejemplo, modificar el orden del arranque o cambiar la configuración de vídeo. De manera general, no es recomendable cambiar esta configuración, pues se supone que es la óptima para el funcio- namiento del sistema informático general, aunque habrá veces que será necesario. Dependiendo del fabricante de la placa base o de la BIOS (suelen ir ligadas), el menú y las opciones de configuración serán distintos, pero si se comprende un menú estándar, no será difícil moverse entre otros ya que la estructura será similar. Los dos principales fabricantes de BIOS son AMI (American Megatrends Incorporated) y AWARD-Phoenzi. Por último, saber que la BIOS se encuentra en la memoria EEPROM de un equipo y vuelca sus datos en el CMOS del equipo, el cual es un tipo de RAM con un mínimo consumo de energía. Imagen 20. BIOS Esta memoria CMOS viene alimentada por una pila, y en muchos casos, se retira esta pila y se vuelve a poner de manera que el CMOS pierde corriente y se reinicia, y con ella también la BIOS y toda la configuración vuelve a ser la estándar. Esta técnica se usa en casos en los que no tenemos acceso a la misma BIOS o al equipo por algún cambio en configuración. Aunque la BIOS es el software básico que se encuentra en la placa base, en los equipos más modernos se utiliza una versión mejorada de la BIOS llamada UEFI (Unified Extensible Firmwa- re Interface). La UEFI ofrece una mayor cantidad de opciones de configuración y es más fácil de usar que la BIOS tradicio- nal. Además, también puede arrancar sistemas operativos en discos duros que estén formateados con particiones GPT, algo que la BIOS tradicional no podía hacer. 19  Fundamentos de Hardware | UNIDAD 1 Configuración de equipos y periféricos: arquitectura de ordenadores (I) 1.7.4. Configuración de la BIOS Aunque la BIOS ofrece una configuración limitada, sí cuenta con algunas opciones específicas que se pueden modifi- car. Estas pueden incluir, por ejemplo, cambiar el orden de arranque de los dispositivos de almacenamiento o ajustar la configuración de vídeo. En general, no es recomendable cambiar la configuración de la BIOS, ya que se supone que la configuración predeterminada es óptima para el funcionamiento del sistema informático. Sin embargo, en algunas situaciones, será necesario realizar ajustes. Dependiendo del fabricante de la placa base o de la BIOS (que suelen ir ligadas), el menú y las opciones de configura- ción serán distintos. No obstante, si se comprende un menú estándar, no será difícil navegar entre otros, ya que la estructu- ra será similar. Los dos principales fabricantes de BIOS son AMI (American Megatrends Incorporated) y AWARD-Phoenix. Es importante tener precaución al modificar la configuración de la BIOS y solo hacer cambios si se está seguro de sus impli- caciones, ya que una configuración incorrecta puede causar problemas en el funcionamiento del sistema o incluso dañar algunos componentes. 1.7.5. El chipset El chipset se refiere a un conjunto de circuitos integrados en la placa base que trabajan juntos para facilitar la comunicación entre los diferentes componentes de un sistema informático. En la actualidad, la mayoría de las funciones son realizadas por un chip específico, que se denomina según la función que desempeña y la tecnología que utiliza para llevarla a cabo. El chipset también es responsable de las funciones de conecti- vidad con dispositivos externos, y su compatibilidad determina qué componentes pueden ser admitidos por la placa base. Existen varios fabricantes de chipsets, y cada uno ofrece diferentes niveles de rendimiento, características y compatibi- lidad con componentes específicos. Al elegir una placa base, es importante considerar el chipset que incluye, ya que esto afectará el rendimiento general del sistema, la capacidad de expansión y las opciones de actua- lización en el futuro. Un chipset adecuado garantizará que el sistema funcione de manera eficiente y sea compatible con los componentes y dispositivos que el usuario desee conectar. Algunos ejemplos que podemos ver son: 20  Fundamentos de Hardware | UNIDAD 1 Configuración de equipos y periféricos: arquitectura de ordenadores (I) › Intel. » Serie Z: los chipsets de la serie Z, como el Z490 y el Z590, están diseñados para sistemas de alto rendimien- to y entusiastas. Estos chipsets admiten características avanzadas como overclocking, soporte para múltiples GPU y mayores velocidades de memoria RAM. » Serie H: los chipsets de la serie H, como el H470 y el H510, están orientados a sistemas de gama media y ofrecen un buen equilibrio entre rendimiento y precio. Estos chipsets no permiten el overclocking pero admiten una amplia gama de componentes y dispositivos. » Serie B: los chipsets de la serie B, como el B460 y el B560, están dirigidos a sistemas de gama baja y de oficina. Estos chipsets tienen menos característi- cas que los chipsets de las series Z y H, pero suelen ser más económicos y aún brindan un rendimiento decente para tareas diarias. › AMD. » Serie X: los chipsets de la serie X, como el X570 y el X470, son ideales para sistemas de alto rendimiento y entusiastas. Estos chipsets admiten overclocking, soporte para múltiples GPU y ofrecen la mayor cantidad de características y conectividad. » Serie B: los chipsets de la serie B, como el B450 y el B550, están diseñados para sistemas de gama media y ofrecen un buen equilibrio entre rendimien- to y precio. Estos chipsets permiten un overclocking limitado y admiten una amplia gama de componen- tes y dispositivos. » Serie A: los chipsets de la serie A, como el A320, están orientados a sistemas de gama baja y de ofici- na. Estos chipsets no admiten overclocking y tienen menos características que los chipsets de las series X y B, pero siguen siendo adecuados para tareas diarias básicas y sistemas económicos. Estos son solo algunos ejemplos de chipsets populares en el mercado. Al elegir una placa base, es fundamental investigar y comparar los diferentes chipsets disponibles para asegurarse de que satisfagan las necesidades específicas del usuario y del sistema que se está construyendo. 21  Fundamentos de Hardware | UNIDAD 1 Configuración de equipos y periféricos: arquitectura de ordenadores (I) 1.8. La memoria RAM La memoria RAM, a menudo conocida como la memoria central o principal del equipo, es un componente vital en una amplia variedad de dispositivos electrónicos. Aunque existen varios tipos de RAM, todos cumplen funciones similares. Un módulo de memoria consta de circuitos integrados que contienen las celdas de memoria, soldados a una placa. Para actualizar o modificar la RAM de un equipo informático, es importante tener en cuenta el fabricante, la cantidad máxima acepta- da por la placa base, la tecnología empleada, entre otros factores. 1.8.1. Parámetros fundamentales de la memoria Velocidad de acceso Se expresa en nanosegundos y se trata del tiempo que tarda el sistema en tener acceso a la memoria. De manera lógica, si una memoria es más rápida, es mejor. Si juntamos en un equipo módulos de memoria con diferentes velocidades, esto será contraproducente, pues el sistema irá a la velocidad de la más lenta, siendo entonces el cambio insignificante. Velocidad de reloj Las memorias, de manera general, suelen denominarse con la veloci- dad de reloj frente a otras cosas como el ancho de banda teórico. La velocidad de reloj se mide en MegaHertzios (Mhz) y viene dictami- nada por los ciclos de lectura y escritura que realiza en un segundo. Latencias La latencia es el tiempo de retraso que tiene la memoria cuando se intenta acceder a ella. El acceso a la memoria RAM lleva el siguiente proceso: 1. Se le dice a la memoria la fila que debe elegir. 2. Se le dice a la memoria la columna que debe seleccionar. 3. Se le da la ordena a la memoria para que cargue la fila siguiente. 4. Como final, se pasa la información a la memoria RAM para que los almacene o se le pasan al procesador para que se ejecute algún trabajo. La latencia es el tiempo que se tarda en realizar todo este proceso anterior, El fabricante suele indicar la latencia CL en el nombre de una memoria RAM. 22  Fundamentos de Hardware | UNIDAD 1 Configuración de equipos y periféricos: arquitectura de ordenadores (I) Hay que tener en cuenta que, si compramos una memoria RAM muy rápida, pero con una latencia alta, tendremos un problema de velocidad de igual modo, por lo que también es importante fijarnos en esto. Dual channel, triple channel, quad channel Esta tecnología nos permite leer y escribir información en memoria de manera independiente en varios módulos y de forma simultánea. Esta técnica hace que el ancho de banda crezca. Es recomendable que, a la hora de ejecutar dual, triple o quad channel se haga con módulos de memoria de la misma marca y modelo. Esto es debido a que de este modo se aprovecha su rendimiento al máximo. Voltaje Conforme las memorias RAM han ido evolucionando, su volta- je se ha ido reduciendo, consumiendo menos electricidad. Actualmente las memorias RAM DDR4 funcionan a 1,2 voltios. ECC (Error Checking and Correction o detección y corrección de errores) Algunas memorias pueden experimentar fallos a la hora de la distribución de bits de información. En algunos sistemas críticos o muy avanzados, las memorias RAM tienen este sistema que, gracias a que usan paridad, detecta y corrige los fallos en memoria. 1.8.2. Ventajas de la memoria DDR4 frente a la memoria DDR3 Con la necesidad de mejora en el rendimiento de las memorias DDR3 surgió para equipos portátiles el DDR3L (memoria DDR3 de bajo volta- je). Pero esta situación no era suficiente, y nació la memoria DDR4. Las ventajas de esta frente a las memorias DDR3 son las siguientes: › Capacidad más elevada. › Estas memorias están optimizadas de tal manera que consu- men hasta un 40 % menos de recursos que las anteriores. › Se aumenta hasta en un 50 % el ancho de banda y el rendimiento. › Se integra CRC, controles de redundancia cíclica que verifican anomalías en la información, Esto mejora la integridad de los datos. › Se hace algo más gruesa para permitir que se incluya más lógica en cada chip. › Disponen de un borde curvado que las hace más fácil de integrar en la placa base. › Se aumenta el número de pines; 288 frente a 240. Hay que tener en cuenta que todos estos tipos de memoria no son compatibles entre sí. 23  Fundamentos de Hardware | UNIDAD 1 Configuración de equipos y periféricos: arquitectura de ordenadores (I) 1.8.3. Ventajas de la memoria DDR5 frente a la memoria DDR4 La memoria DDR5 es la sucesora de la DDR4 y ofrece varias mejoras significativas en términos de rendimiento y eficiencia energética. A continuación, se presentan algunas de las venta- jas de la memoria DDR5 frente a la DDR4: › Mayor velocidad: la DDR5 puede alcanzar velocidades de hasta 6.400 MT/s, lo que supone un aumento signifi- cativo respecto a la DDR4. › Mayor capacidad: la DDR5 puede alcanzar una capaci- dad máxima de 64 GB por módulo, mientras que la DDR4 está limitada a 16 GB. › Mayor eficiencia energética: la DDR5 consume menos energía que la DDR4 gracias a su tecnología de voltaje RESUMEN bajo (1,1V en lugar de 1,2V). › Mayor ancho de banda: la DDR5 tiene una mayor densi- En resumen, la memoria DDR5 ofrece una serie de mejoras significativas en dad de pines, lo que permite un mayor ancho de banda en la transferencia de datos. términos de rendimiento, eficiencia ener- gética, fiabilidad y capacidad en compa- › Mejoras en la corrección de errores: la DDR5 incluye ración con la DDR4. Si bien la DDR5 aún no es compatible con la mayoría de las nuevas funciones de corrección de errores que permiten plataformas existentes, su adopción se una mayor fiabilidad y estabilidad del sistema. espera que se acelere en los próximos › años a medida que los procesadores y Soporte para nuevas tecnologías: la DDR5 es compati- las placas base se actualicen para admi- ble con nuevas tecnologías emergentes, como la tir esta nueva tecnología. inteligencia artificial y el aprendizaje automático, gracias a sus mejoras en velocidad y capacidad. 1.8.4. Las memorias SO-DIMM (Small Outline DIMM) Son las memorias que, de manera general, debido a su tamaño, se instalan en equipos compactos como portátiles. Aunque con un número menor de pines, suelen mantener las características de las memorias DIMM originales. Imagen 21. Memorias SO-DIMM. 24  Fundamentos de Hardware | UNIDAD 1 Configuración de equipos y periféricos: arquitectura de ordenadores (I) 25