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Componentes de un ordenador

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El objetivo de este post es conocer los elementos de los que se compone un ordenador.
Para empezar hay que saber que un ordenador lleva unos componentes internos y otros externos (también llamados periféricos). Cuando nos referimos a la caja o torre, estamos hablando de los componentes internos.
A estos componentes internos se le denomina el “hardware” de nuestro equipo. Son los encargados de manejar (procesar) toda la información que se introduce: almacenar datos, jugar a juegos, ver en pantalla lo que estamos haciendo, etc.
Los componentes internos básicos serán:
    Placa base
    CPU o procesador
    Memoria RAM
    Disco duro
    Tarjeta gráfica
    Fuente de alimentación
    Tarjeta de red


Estos componentes son los mínimos que un ordenador necesita para funcionar. Los componentes generan calor por la cantidad de corriente que circula a través de ellos con lo que necesitan elementos para “eliminar ese calor”. Son otros componentes que también consideramos como internos y son:
    Disipadores
    Ventiladores
    Refrigeración líquida


El procesador (CPU) o microprocesador (por su pequeño tamaño) es, literalmente, el cerebro del ordenador, el que se encarga de analizar absolutamente toda la información que pasa por el. El procesador ejecuta las instrucciones de los programas, coordina y controla todos o casi todos los componentes, así como los periféricos conectados. La velocidad con la que procesa estas instrucciones una CPU se mide en ciclos por segundo o hertzios (Hz).
La CPU es un complejo chip en el que hay millones de transistores y circuitos integrados instalados en él junto a una serie de pines o contactos que irán conectados al socket de la placa base (conector de la placa)

Hoy día escuchamos CPU con 10, 12.. núcleos (cores)….Significa que esa CPU no solo tiene uno de estos chips físicos sino que cuentan con varias unidades en su interior. Cada núcleo es capaz de procesar una instrucción simultáneamente… procesando así tantas instrucciones simultáneas como núcleos tenga el procesador.

Pasa saber la potencia del procesador medimos la frecuencia a la que trabaja, es decir, la cantidad de operaciones que es capaz de realizar por unidad de tiempo. Existen otras medidas importantes para conocer el rendimiento y poder compararlo con otros procesadores:
    Frecuencia: se mide en Gigahercios (GHz). Un microprocesador tiene un reloj en su interior que marca cantidad de operaciones que será capaz de hacer. Mientras más frecuencia, mayor cantidad de ellas.
    Ancho de bus: marca la capacidad de trabajo que tiene un procesador. Mientras más ancho sea este bus, más grandes serán las operaciones que podrá hacer. Los procesadores actuales son de 64 bits, es decir, pueden hacer operaciones con cadenas de 64 unos y ceros consecutivos.
    Memoria Caché: memoria de acceso rápido. Cuanta más memoria caché tenga, más cantidad de instrucciones podremos guardar en ellas para cogerlas rápidamente. Almacena las instrucciones que van a ser inmediatamente utilizadas.
    Núcleos: Son cómo subprocesadores dentro del propio chip del procesador. Cuantos más núcleos más operaciones puede realizar simultáneamente.

Para los PC existen dos fabricantes con sus respectivas arquitecturas. Apple usaba hasta la fecha los chips de uno de estos fabricantes (intel) hasta el año 2020 que ha creado su propio procesador llamado M1.
La arquitectura la forma el conjunto de instrucciones con las que está fabricado un procesador, actualmente predomina el x86

Intel:
Intel es un fabricante de circuitos integrados y es la que inventó la serie de procesadores x86. La arquitectura actual de este fabricante es la x86 con transistores de 14 nm (nanómetros). Además, Intel nombra cada una de sus actualizaciones mediante un nombre en clave y una generación.

AMD:
El otro fabricante de procesadores rival directo de Intel es AMD. También utiliza la arquitectura x86 para sus procesadores y al igual que Intel también nombra sus procesadores con un nombre en clave.

Placa base
Una placa base es una placa que tiene un circuito integrado que interconecta chips, condensadores y conectores que se ubica en toda la placa y que en su conjunto forma el ordenador.
En esta placa se conecta el procesador, la memoria RAM la tarjeta gráfica y prácticamente todos los elementos internos que nuestro ordenador necesita para funcionar.
Formatos de placas base
Un aspecto muy importante de una placa base es su forma o formato, de esto depende la cantidad de ranuras de expansión y la torre (caja o chasis) que la llevará.
División de 4 tipos
    1- Formatos especiales que implican una torre de gran tamaño con 10 o más slots de expansión. Son ideales para el montaje de refrigeración líquidas completas, varias tarjetas gráficas y muchas unidades de almacenamiento.
    2- Estandar: Compatible con el 99% de cajas de PC del mercado.
    3- Micro: Tiene un tamaño más reducido pero con la llegada de placas bases más pequeñas se ha quedado un poco desbancada. Ideal para equipos de salón o centros multimedia.
    4- Gaming: Dimensiones realmente pequeñas y capaz de mover resoluciones 2560 x 1440p (2K) sin despeinarse e incluso la gran demandada 3840 x 2160p (4K) con cierta soltura.

Componentes que vienen instalados en una placa base
Actualmente las placas base incorporan muchas funcionalidades que antes había que instalar con tarjetas de expansión, por ejemplo:
    BIOS: La BIOS o Basic Input-Output System es una memoria que almacena un pequeño programa con información sobre la configuración de la placa base y los dispositivos en ella conectados, así como los dispositivos conectados a ella. Actualmente las BIOS reciben el nombre de UEFI o EFI (Extensible Firmware Interface) la cual es básicamente una actualización mucho más avanzada de la BIOS.
    Tarjeta de sonido: Cuando compramos una placa base, casi el 100% de ellas va a tener preinstalado un chip que se encarga de procesar el sonido de nuestro PC. Podremos escuchar música y conectar unos auriculares o un equipo Hi-Fi a nuestro ordenador directamente con conector minijack 3’5.
    Tarjeta de red: Hoy día todos los equipos vienen con tarjeta de red con un chip que gestiona la conexión de red de nuestro ordenador. Es el cable RJ45. Lo que permite la conexión a Internet y hace muchos años a poder conectar equipos entre si. También disponen de conexión Wi-Fi en ellas. Para saber si trae Wi-Fi tendremos que identificar el protocolo 802.11 en sus especificaciones.
    Ranuras de expansión: son la clave de las placas bases, en ellas podremos instalar las memorias RAM, tarjetas gráficas, Discos duros y otros puertos o conexiones de nuestro ordenador. 

Chipset y socket
No todas las pacas base son compatibles con todos los procesadores. Cada fabricante de procesador necesitará su propia placa base para que éste elemento pueda funcionar. Para ello, cada placa tendrá un socket o zócalo distinto, y en él solamente se podrán instalar determinados procesadores según su arquitectura y generación. Para los más mayores es como intentar montar piezas de LEGO con las de TENTE.

Socket:
El socket es el conector en el que se acopla el chip y sirve para comunicar el procesador con la placa base. Es una superficie cuadrada de pequeños contactos que reciben y envían datos a la CPU.
Existen varios tipos de socket para cada fabricante, los más comunes son:

Chipset, es un conjunto de circuitos integrados que actúa como puente para comunicar los dispositivos de entrada y salida con el procesador. Antiguamente había dos tipos de chipsets, uno encargado de conectar la CPU con la memoria y las ranuras PCI, y otro encargado de conectar la CPU con los dispositivos de E/S. Ahora solo hay uno ya que el otro lo incluyen los procesadores actuales en su interior.
La especificación más importante de un chipset son los LANES PCI que tenga. Estos LANES o líneas, son las vías de datos que el chipset puede soportar, mientras mayor número de ellas, más datos simultáneos podrán circular hasta la CPU.

RAM
La memoria RAM (Random Access Memory) es un componente interno que se instala en la placa base y sirve para cargar y almacenar todas las instrucciones que se ejecutan en el procesador. Estas instrucciones son enviadas desde todos los dispositivos conectados a la placa base y a los puertos de nuestro equipo.
La memoria RAM tiene comunicación directa con el procesador para que la trasferencia de datos sea más rápida, aunque estos datos serán almacenados por la memoria cache antes de llegar al procesador. Se llama de acceso aleatorio porque la información se almacena de forma dinámica en las celdas que hay libres, sin orden aparente. Esta información se pierde cada vez que apagamos el ordenador.
De la memoria RAM debemos de conocer básicamente cuatro características, la cantidad de memoria en GB que tenemos y que debemos de instalar, el tipo de memoria RAM, su velocidad, y el tipo de ranura que utilizan en función de cada equipo.

Tipo de memoria RAM y velocidad
Para comenzar, debemos identificar el tipo de memoria RAM que nuestro equipo necesita. Si tenemos un ordenador de aproximadamente menos de 4 años estaremos seguro que soportará memorias de tipo DDR en su versión 4, es decir, DDR4.
Las memorias de tecnología DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic-Access Memory) son las que se utilizan actualmente. Esta tecnología aumenta la frecuencia de bus de forma considerable, la capacidad de almacenamiento y disminuye el voltaje de trabajo para obtener mejor eficiencia. Actualmente tenemos módulos capaces de trabajar a 4600 MHz y un voltaje de tan solo 1,5 V.

Cantidad de almacenamiento y la ranura de instalación de una memoria RAM
Las capacidades de miden en Gigabytes o GB.
Los módulos de memoria tienen una capacidad desde los 2 GB hasta los 16 GB, aunque ya se están fabricando en forma de prueba algunos de 32 GB. La capacidad de memoria RAM que puede instalarse en un ordenador viene limitada, por la cantidad de ranuras que tenga la placa base, y por la cantidad de memoria que pueda direccionar el procesador.
Las ranuras de instalación son los conectores de la placa base en donde se instalarán estos módulos de memoria RAM:
    DIMM: Las placas bases de los equipos de escritorio (los de sobremesa). Se utiliza para todas las memorias DDR, 1, 2, 3, 4. El bus de datos es de 64 bits en cada ranura y puede llegar a tener hasta 288 conectores para las memorias DDR4.
    SO-DIMM: Similares a las DIMM, pero bastante más pequeñas, porque se usan en equipos donde el espacio es más limitado: portátiles y servidores.

Dual Channel y Quad Channel
Procesador es capaz de acceder de forma simultánea a dos o cuatro memorias RAM. Cuando Dual Channel está activo, en lugar de acceder a bloques de 64 bits de información podremos accederemos a bloques de hasta 128 bits, y de igual forma a bloques de 256 bits en Quad Channel.

Disco Duro
Es un dispositivo que se instala de forma interna en nuestro equipo, también los hay externos conectados mediante USB.
Almacena de forma permanente todos los datos: documentos y carpetas que hayamos creado, imágenes, música, etc. Además, lleva instalado el sistema operativo que hace funcionar el ordenador.
Existen disco duros HDD o discos duros SDD.

Disco duro HDD
Estos discos duros son los de toda la vida. Consiste en un dispositivo mecánico que en su interior almacena una serie de discos o platos pegados sobre un eje común. Este eje tiene un motor para hacerlos girar y hace posible leer y escribir información gracias a un cabezal magnético situado en la cara de cada plato. Por este sistema se le llaman discos duros mecánicos, ya que cuenta con motores y elementos mecánicos en su interior.
Los discos tienen dos caras útiles que se dividen de forma lógica en pistas (anillo concéntrico de un disco), cilindros (conjunto de pistas alineadas de forma vertical en los distintos platos) y sectores (trozos de arco en los que se dividen las pistas).
Lo importante de los discos duros es su capacidad de almacenamiento y la velocidad que tienen. La capacidad se mide en GB, mientras más tenga, más datos podremos almacenar. Actualmente encontramos en venta discos duros de hasta 12 TB o hasta 16.

    Disco de 3,5 pulgadas: son los tradicionales, los que usan los ordenadores de escritorio.       
    Disco de 2,5 Pulgadas: son los que se utilizan para los ordenadores portátiles, más pequeños y de menos capacidad.

SATA es la interfaz de conexión que utilizan estos discos duros para conectarse a nuestro ordenador mediante un conector en la placa base. La versión actual es la SATAIII o SATA 6Gbps, debido a que ésta es la cantidad de información que es capaz de transmitirse por unidad de tiempo. 6 Gbps son aproximadamente 600 MB/s.

Disco Duro SSD

La tecnología de almacenamiento es distinta a la que usan los HDD. En este caso debemos hacer de unidades de almacenamiento en estado sólido, que son dispositivos capaces de almacenar de forma permanente información en chips de memoria flash, como los que tienen las memorias RAM. En este caso los datos se almacenan en celdas de memoria formadas por puertas lógicas, ya que éstas pueden almacenar un estado de tensión sin necesidad de un suministro de corriente. Existen tres tipos de tecnologías de fabricación, SLC, MLC y TLC.

Estas unidades son muchísimo más rápidas que los HDD, debido a que en su interior no hay elementos mecánicos ni motores que necesitan un determinado tiempo en moverse y situar el cabezal en la pista adecuada. Actualmente se utilizan estos tipos de tecnologías de conexión para los SSD:
    SATA: es la misma interfaz que se utiliza en los HDD, pero en este caso sí que se aprovechan los 600 MB/s que es capaz de trasmitir. Así que, de entrada, ya son más rápidos que los discos mecánicos. Estas unidades irán encapsuladas en gabinetes de 2,5 pulgadas.
    2 con PCI-Express: básicamente es una ranura situada en nuestra placa base que utiliza una interfaz PCI-Express x4 bajo el protocolo de comunicación NVMe. Estas unidades son capaces de alcanzar velocidades de hasta 3.500 MB/s en lectura y escritura, impresionante sin duda. Estas unidades serán básicamente tarjetas de expansión sin encapsulado, con aspecto de memoria RAM.
    2: es otro nuevo conector que también utiliza una interfaz PCI-Express x4. Estas unidades también irán encapsuladas.

Tarjeta gráfica
Este componente no es estrictamente necesario en nuestros ordenadores, al menos en la mayoría de casos.
Una tarjeta gráfica es un dispositivo que va conectado a una ranura de expansión PCI-Express 3.0 x16 que cuenta con un procesador gráfico o GPU que se encarga de realizar todo el complejo procesamiento de gráficos de nuestro ordenador.
No son estrictamente necesarias porque la mayoría de procesadores actuales cuentan con un circuito en su interior que es capaz de encargarse de hacer el procesamiento de estos datos gráficos, y es por esto que las placas bases tienen puertos HDMI o DisplayPort para conectar nuestra pantalla a ellas.  A estos procesadores de se denominan APU (Unidad de procesamiento Acelerado)
¿Para qué queremos entonces una tarjeta gráfica? Sencillo, porque el procesador gráfico de una tarjeta es muchísimo más potente que el que tienen los propios procesadores. Si queremos jugar, necesitaremos casi obligatorio una tarjeta gráfica en nuestro equipo por la cantidad de recursos gráficos que requieren los mismos.
Tecnologías y fabricantes de tarjetas gráficas
Existen de forma básica dos fabricantes de tarjetas gráficas en el mercado Nvidia y AMD y cada uno de ellos tiene distintas tecnologías de fabricación, aunque a día de hoy Nvidia cuenta con las mejores tarjetas gráficas del mercado por ser más potentes.

Nvidia
Nvidia tiene las mejores tarjetas gráficas a día de hoy. Tiene los modelos de mayor rendimiento en el mercado. Existe dos tecnologías de fabricación de tarjetas gráficas Nvidia:
    Tecnología Turing: es la tecnología más actual con GPU de 12 nm y memorias de vídeo GDDR6 capaces de adquirir velocidades de trasferencia de hasta 14 Gbps. Las puedes identificar por el modelo GeForce RTX 20x.
    Tecnología Pascal: es anterior a la Turing, y son tarjetas que utilizan proceso de fabricación de 12 nm y memorias GDDR5. Las podremos identificar por su denominación GeForce GTX 10x.

AMD
Es el mismo fabricante de procesadores el cual también se dedica a construir tarjetas gráficas. Las mejores no tienen el redimiento de las Nvidia pero tiene modelos muy interesantes para la mayoría de jugadores. Cuenta con varias tecnologías:
    Radeon VII: es la tecnología más novedosa de la marca, y la llega la recién estrenada tarjeta AMD Radeon VII con un proceso de fabricación de 7 nm y memoria HBM2.
    Radeon Vega: es la tecnología vigente y que actualmente está en el mercado con dos modelos, Vega 56 y Vega 64. El proceso de fabricación es de 14 nm y utilizando memorias HBM2.
    Polaris RX: Es la anterior generación de tarjetas gráficas, relegada a modelos de gama media y baja, aunque con muy buenos precios. Identificaremos estos modelos por el distinto Radeon RX.

Qué es el SLI, NVLink y Crossfire
Se refiriere a la capacidad de una tarjeta gráfica de conectarse con otra exactamente igual para trabajar en conjunto.
    La tecnología SLI y la más actual, NVLink, la utiliza Nvidia para poder conectar dos, tres o cuatro tarjetas gráficas que trabajen en paralelo en ranuras PCI-Express. Para ello estas tarjetas irán conectadas con un cable en el frontal.
    La Tecnología Crossfire pertenece a AMD, y también sirve para conectar hasta 4 tarjetas gráficas AMD en paralelo, y también será necesario un cable para realizar la conexión.
Este método no es demasiado utilizado, debido al coste, y solamente es usado por configuraciones extremas de ordenadores utilizados para jugar.

Fuente de alimentación
Otro de los componentes de un ordenador necesario para el funcionamiento de este es la fuente de alimentación. Es un dispositivo que proporciona corriente eléctrica a los elementos electrónicos que constituyen nuestro ordenador.
Estas fuentes transforman la corriente alterna de 240 Voltios (V) en corriente continua y la distribuye entre todos los componentes que la necesiten mediante conectores y cables. Normalmente las tensiones que se manejan son de 12 V y 5 V.
La medida más importante de una fuente de alimentación o PSU es la potencia, mientras más potencia, mayor capacidad de conectar elementos tendrá esta fuente. Lo normal es que una fuente de un ordenador de escritorio con tarjeta gráfica sea de al menos 500 W, ya que según qué procesador y placa base tengamos, podrán consumir unos 200 o 300 W. Así mismo una tarjeta gráfica, dependiendo de cuál sea, consumirá entre 150 y 400 W.

Tipos de fuentes de alimentación.
La fuente de alimentación va dentro del chasis. Existen distintos formatos de PSU:
    ATX: es una fuente de tamaño normal de unos 150 o 180 mm de largo por 140 mm de ancho por 86 de alto. Es compatible con cajas denominadas ATX y la gran mayoría de cajas Mini-ITX y Micro-ATX.
    SFX: son fuentes más pequeñas y específicas para cajas Mini-ITX.
    Formato de servidor: son fuentes de medidas especiales y que vienen incorporadas en las cajas de servidores.
    Fuente de alimentación externa: Son los típicos transformadores que tenemos para nuestro portátil, impresora o videoconsolas.

Tarjeta de red
La placa base tiene ya una tarjeta de red incorporada.
Permite conectarnos al router para obtener conexión a Internet o a una red LAN. Existen dos tipos de tarjetas de red:
    Ethernet: con un conector RJ45 para introducir un cable y conectarnos a una red cableada y LAN. Una tarjeta de red normal proporciona una conexión con velocidades de transferencia en red LAN de 1000 Mbit/s, aunque también las hay de 2,5 Gb/s, 5 Gb/s y 10 Gb/s.
    Wi-Fi: también tenemos la tarjeta se proporcionará una conexión inalámbrica a nuestro router o a Internet. La tienen instalada los ordenadores portátiles, nuestro Smartphone y muchas placas base.
Si queremos adquirir una tarjeta de red externa, necesitaremos una ranura PCI-Express x1 (la pequeña).

Ventiladores refrigeración / disipadores
Los disipadores no son elementos estrictamente necesarios para que un ordenador funcione, pero su ausencia puede provocar que un ordenador se estropee antes de lo previsto. La misión de un disipador es recoger el calor que genera un elemento electrónico como un procesador debido a su alta frecuencia y transmitirlo al ambiente. Para hacer esto un disipador consta de:

Un bloque metálico, normalmente cobre que está en contacto directo con el procesador.
    Un bloque de aluminio o intercambiador formado por un gran número de aletas por las que pasará aire para que el calor de ellas sea transmitido a éste.
    Unos tubos de calor de cobre o Heatpipes que irán desde el bloque de cobre hasta todo el bloque aleteado para que el calor se transmita a toda esta superficie de la mejor forma.
    Uno o varios ventiladores para que el flujo de aire en las aletas sea forzado y así elimine mayor cantidad de calor.
Existe una variante de mayor rendimiento llamada refrigeración líquida.

La refrigeración líquida consiste en separar los elementos de disipación en dos grandes bloques que componen un circuito de agua.
    El primero de ellos se situará en el propio procesador, será un bloque de cobre repleto de pequeños canales por los que circulará un líquido accionado por una bomba.
    El segundo será un intercambiador aleteado con ventiladores que se encargará de recoger el calor del agua que a él llega y trasmitirla al aire.
    Para ello se deberá utilizar una serie de tubos que compongan un circuito en el que el agua circule y nunca se evapore.

Chasis, Caja o “torre”
El chasis o caja, es una estructura construida de metal, plástico y cristal que se encargará de almacenar todos los componente electrónicos correctamente conectados y refrigerados. De un chasis debemos de conocer siempre qué formato de placas bases soporta para instalarlas, y sus dimensiones para ver si todos nuestros componentes caben en él. De esto forma tendremos:
    Chasis ATX o Semitorre: consiste en una caja de aproximadamente 450 mm de largo, otros 450 mm de alto y 210 mm de ancho. Se denomina ATX porque podremos instalar en ella placas base en formato ATX y también más pequeñas. Son las más utilizadas.
    Chasis E-ATX o de torre completa: Son las más grandes y son capaces de albergar en su interior prácticamente cualquier componente y placa base, incluso las más grandes.
    Caja Micro-ATX, Mini-ITX o mini torre: son de un tamaño menor, y están diseñadas para poder instalar las placas base de estos tipos de formatos.
    Caja SFF: estas son las típicas que encontramos en los ordenadores de las universidades, son torres muy delgadas y que se colocan en armarios o tendidas en una mesa.

La torre será el elemento más visible de nuestro ordenador, así que los fabricantes se esfuerzan siempre en hacerlas lo más impresionantes posible para que el resultado sea espectacular.

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