Componentes de un ordenador

• Placa base (Motherboard / Mainboard): La placa base, también conocida como placa madre o tarjeta madre (motherboard o mainboard) es una tarjeta de circuito impreso a la que se conectan los componentes que constituyen la computadora u ordenador. Tiene instalados una serie de circuitos integrados, entre los que se encuentra el Chipset (circuito integrado auxiliar), que gestiona las transferencias de datos entre los diferentes componentes de la computadora como el microprocesador, la RAM (memoria de acceso aleatorio), las ranuras de expansión y los dispositivos de almacenamiento.

Diagrama de comunicación de una placa base
Fuente: wikipedia

Placa base ATX Intel
(conectores IDE y ranura AGP)
Fuente: pixelnomicon

Placa base ATX Foxconn
(conectores SATA y ranura PCI Express)
Fuente: wikipedia

Placa base ATX Asus
(puertos periféricos en primer plano)
Fuente: www.asus.com

• Microprocesador: Considerado el cerebro del ordenador, es el circuito integrado central, el más importante y complejo de un ordenador y constituye la unidad central de procesamiento o CPU.

Intel Pentium 4 (2000 - 2008)                       Intel Core i7 (2008 - hoy)

Microprocesadores

• Funciones del microprocesador

• La CPU es la encargada de ejecutar los programas desde el sistema operativo hasta las aplicaciones de usuario.
• Realizar las operaciones aritméticas y lógicas necesarias para el procesamiento de los datos (ALU).
• Gestiona las entradas y salidas de datos con la memoria caché (Memoria RAM de alta velocidad)

• Características de los microprocesadores 

• Frecuencia de reloj: indica la velocidad a la que un ordenador realiza sus operaciones más básicas, como sumar dos números o transferir el valor de un registro a otro. Se mide en ciclos por segundo o hercios (Hz). Esta señal sincroniza el funcionamiento de los componentes del ordenador.

• Tamaño de datos o ancho de bus: es el tamaño de los datos con los que puede operar la CPU. Se mide en bits. El primer microprocesador integrado (Intel 4004) trabajaba con datos de 4 bits. Los actuales son capaces de procesar datos de 64 bits.

• Número de núcleos: los multiprocesadores (varios procesadores integrados en un microprocesador) multiplican el rendimiento de la CPU.

• Tamaño de la memoria caché: los actuales procesadores disponen de una memoria caché integrada en el núcleo (L1) del microprocesador de 64 a 256 KB.

• Evolución e historia de los microprocesadores

• 1971 - Intel 4004 - 700 KHz - 4 bits 
• 1972 - Intel 8008 - 800 KHz - 8 bits  
• 1974 - Intel 8080 - 2 MHz - 8 bits 
• 1975 - Motorola 6800 - 1 MHz - 16 bits
• 1975 - MOS Technology 6501 - 6502
  Usado en Commodore 64, Atari 800 y Apple II
• 1978 - Intel 8086 - 4 MHz - 16 bits  
• 1980 - Intel 80286 - 25 MHz - 16 bits 
• 1985 - Intel 80386 - 40 MHz - 32 bits 
• 1989 - Intel 80486 -  100 MHz - 32 bits 
• 1991 - AMD AMx86 - Compatibles con los Intel 
• 1993 - PowerPC 601 - 66 MHz - 32 bits
  Fabricado por Motorola e IBM para Apple Macintosh
• 1993 - Intel Pentium - 25 MHz - 32 bits + 32 bits
  Pueden realizar dos operaciones a la vez
• 1994 - PowerPC 620 - 133 MHz - 64 bits
• 1996 - AMD K5 - 116 MHz - 16 y 32 bits
  Competencia del Intel Pentium
• 1996 - AMD K6 - 500 MHz - 16 y 32 bits
• 1997 - Intel Pentium II - 450 MHz - 64 bits
  Con instrucciones específicas multimedia e internet
• 1999 - Intel Celeron - Microprocesadores de bajo coste
  Reducción de operaciones avanzadas y memoria caché
• 1999 - AMD Athlon K7
  Competencia directa de los Pentium III y 4
• 1999 - Intel Pentum III - 1.5 GHz - 64 bits
• 2000 - Intel Pentium 4 - 3.7 GHz - 64 bits
  Consumo de 100 W
• 2004 - AMD Athlon 64
  Implementa conjunto de instrucciones AMD64
• 2006 - Intel Core Duo - 2.5 GHz
  Doble núcleo y bajada de velocidad
• 2007 - Intel Core 2 Duo o Quad - 3.33 GHz
  Doble y cuádruple núcleo
• 2007 - AMD Phenom - Micros de 3 y 4 núcleos
  Arquitectura K10
• 2008 - Intel Core Nehalem i3-i5-i7 - 3.4 GHz
  Micros de Cuádruple núcleo y Arquitectura Intel x86-64
• 2011 - Intel Core Sandy Bridge - i3-i5-i7 - 2ª Generación
• 2012 - Intel Core Ivy Bridge - i3-i5-i7 - 3ª Generación
• 2013 - Intel Core Haswell - i3-i5-i7 - 4ª Generación
• 2014 - Intel Core Broadwell - i3-i5-i7 - 5ª Generación
• 2015 - Intel Core Skylake - i3-i5-i7 - 6ª Generación
• 2016 - Intel Core Kaby Lake - i3-i5-i7 - 7ª Generación
• 2017 - Intel Core Coffee Lake - i3-i5-i7 - 8ª Generación

• Memoria principal
• RAM: del inglés Random Access Memory (Memoria de acceso aleatorio) es la memoria utilizada por el sistema operativo, los programas y la mayoría del software. En una memoria RAM de tipo DRAM (Dinamic Random Access Memory) y es una memoria volátil, es decir la información se pierde al interrumpirse el flujo eléctrico. La memoria RAM se carga cada vez que se enciende en ordenador.
  La memoria RAM se integra en tarjetas de circuitos impresos con integrados de memoria. Cada una de estas tarjetas se denomina módulo y se conectan a la placa base por medio de sus conectores o pines.

 

Memorias RAM
Fuente: wikipedia

• Módulos SIMM: Single In-line Memory Module. Formato usado en ordenadores de los años 80 - 90. Existen dos formatos:
• 30 pines.
• 72 pines.
• Módulos DIMM: Dual In-line Memory Module. Los módulos DIMM pueden comunicarse con la caché a 64 bits, a diferencia de los 32 bits de los SIMM.
• 168 contactos SDR SDRAM.
• 184 contactos, DDR SDRAM (hasta 1 GB).
• 240 contactos, DDR2 SDRAM (hasta 4 GB).
• 240 contactos, DDR3 SDRAM (hasta 8 GB).
• Módulos SO-DIMM: Small Outline DIMM. Versión compacta para dispositivos portátiles. 
• 100 pines (32 bits).
• 144 pines (64 bits).
• 200 pines (64 bits).
• 204 pines (DDR3).

• Caché:  la memoria caché de un procesador es un tipo de memoria estática RAM (SRAM) de gran velocidad y mucho mas cara que ésta. Está integrada en el procesador y se encarga de almacenar las instrucciones y datos a los que el procesador accede continuamente con la finalidad aumentar el rendimiento de la CPU.
• Caché de primer nivel (L1): la más rápida. Integrada en el núcleo del microprocesador (64 KB - 256 KB).
• Caché de segundo nivel (L2): más lenta que la anterior integrada en el microprocesador entre los núcleos y accesible por todos (512 KB - 2 MB).
• Caché de tercer nivel (L3): la más lenta. Integrada en la placa base (fuera del microprocesador).

• CMOS: Es un tipo de memoria RAM (RAM-CMOS) de bajo consumo que contiene información sobre la configuración del sistema, por ejemplo la elección de velocidad de buses, overclock del procesador, activación de dispositivos entre otras. Esta información puede ser modifica por medio de una utilidad de la BIOS durante el arranque del sistema, debido a ello suele confundirse con la propia BIOS, pero es una entidad de memoria diferente. Tiene 64 bytes de capacidad y está vinculada al reloj de tiempo real del sistema. La tecnología CMOS de bajo consumo de esta memoria permite que sea alimentada por la pila del reloj de tiempo real de la placa base (batería de litio desechables tipo botón).

• ROM: Read Only Memory o Memoria de solo lectura es un medio de almacenamiento utilizado en ordenadores y dispositivos electrónicos, que permite sólo la lectura de la información y no su escritura, independientemente de la presencia o no de una fuente de energía.
  Los datos almacenados en la ROM no se pueden modificar, o al menos no de manera rápida o fácil. Las ROM modernas, como EPROM y Flash EEPROM, si se pueden borrar y volver a programar varias veces, aun siendo descritos como "memoria de sólo lectura" (ROM). La razón de que se las continúe llamando así es que el proceso de reprogramación en general es poco frecuente, relativamente lento y, a menudo, no se permite la escritura en lugares aleatorios de la memoria. 
  
  

• Bios: Basic Input-Output System o Sistema Básico de Entrada/Salida, conocido simplemente con el nombre de BIOS, es un programa informático inscrito en componentes electrónicos de memoria ROM, EPROM o actualmente en Memoria Flash (actualizables por el usuario) que se integran en un chip en la placa base. Este programa controla el funcionamiento de la placa base, de sus componentes y se encarga de realizar las funciones básicas de manejo y configuración del ordenador.

• Chipset: traducido como circuito integrado auxiliar, es el conjunto de circuitos integrados diseñados para que el procesador pueda funcionar con la placa base. Sirven de puente de comunicación con el resto de componentes de la placa, como son la memoria, las tarjetas de expansión, los puertos USB, ratón, teclado, etc. Las placas base suelen incluir dos integrados (dos chipsets), denominados puente norte y puente sur, y suelen ser los circuitos integrados más grandes después de la GPU (Unidad de procesamiento gráfico en placas con tarjetas gráficas integradas) y el microprocesador. Las placas base más modernas carecen de puente norte, ya que los procesadores de última generación lo llevan integrado.

• Panel trasero de E/S (puertos de comunicación): se denomina puerto de comunicación en informática a una interfaz a través de la cual los diferentes tipos de datos se pueden enviar y recibir.

Puertos traseros E/S

• PS/2: El conector PS/2 o puerto PS/2 toma su nombre de la serie de ordenadores IBM Personal System/2 que es creada por IBM en 1987, y empleada para conectar teclados y ratones. 

• USB: Universal Serial Bus o bus en serie universal es un estándar industrial desarrollado a mediados de los años 1990 que define los cables, conectores y protocolos usados en un bus para conectar, comunicar y proveer de alimentación eléctrica entre ordenadores y periféricos y dispositivos electrónicos. USB fue diseñado para estandarizar la conexión de periféricos, como mouse, teclados, memorias USB, joysticks, escáneres, cámaras digitales, teléfonos móviles, reproductores multimedia, impresoras, dispositivos multifuncionales, sistemas de adquisición de datos, módems, tarjetas de red, tarjetas de sonido, tarjetas sintonizadoras de televisión, grabadoras de DVD externas, discos duros externos y disqueteras externas. Su éxito ha sido total, habiendo desplazado a conectores como el puerto serie, puerto paralelo, puerto de juegos, Apple Desktop Bus o PS/2.

• VGA:  Video Graphics Array es un conector de 15 contactos (DE-15) introducido por IBM que conecta la tarjeta gráfica (integrada en la placa o no) con la pantalla o monitor. Actualmente existen además otros tipos de conectores de video, como DVI o HDMI.

• Puerto paralelo de impresora: Conector obsoleto de 25 pines cuya principal característica es que los bits de datos viajan juntos, enviando un paquete de byte a la vez. Utilizado para conectar la impresora al ordenador. 

• Puerto serie: o puerto serial es una interfaz de comunicaciones de datos digitales, utilizado por ordenadores y periféricos, donde la información es transmitida bit a bit enviando un solo bit a la vez, en contraste con el puerto paralelo que envía varios bits simultáneamente. La comparación entre la transmisión en serie y en paralelo se puede explicar usando una analogía con las carreteras. Una carretera tradicional de un sólo carril por sentido sería como la transmisión en serie y una autovía con varios carriles por sentido sería la transmisión en paralelo, siendo los vehículos los bits que circulan por el cable.

• Red: Es un conector tipo RJ-45 de 8 pines usado para conectar redes de área local (Ethernet). Sirve para conectar PCs entre sí o conectar un PC con un concentrador o enrutador (router, switch o hub).

• Puertos inalámbricos: Las conexiones en este tipo de puertos se hacen sin necesidad de cables, a través de la conexión entre un emisor y un receptor, utilizando ondas electromagnéticas.

• Infrarrojo: Si la frecuencia de la onda, usada en la conexión, se encuentra en el espectro de infrarrojos se denomina puerto Infrarrojo. En este caso los dispositivos tienen que "verse" mutuamente, y no se debe interponer ningún objeto entre ambos ya que se interrumpiría la conexión.

• Bluetooth: Si la frecuencia usada en la conexión es la usual en las radio frecuencias entonces sería un puerto Bluetooth. La ventaja de esta última conexión es que el emisor y el receptor no tienen por qué estar orientados el uno con respecto al otro para que se establezca la conexión. Esto no ocurre con el puerto de infrarrojos.

• WI-FI: es un mecanismo de conexión de dispositivos electrónicos de forma inalámbrica. Los dispositivos habilitados con Wi-Fi, tales como: un ordenador personal, una consola de videojuegos, un smartphone, una impresora o un reproductor de audio digital, pueden conectarse en red a Internet a través de un punto de acceso de red inalámbrica. Esta tecnología no es compatible con otros tipos de conexiones sin cables como Bluetooth.

• Audio: Las tarjetas de sonido de los ordenadores comunes utilizan el conector tipo Jack de tipo hembra, al que hay que conectar los altavoces u otros dispositivos por medio de un conector macho Jack de 3,5 mm de diámetro. En el caso de los ordenadores, como tienen varios conectores de este tipo, se utiliza un código de colores para distinguirlos:

• Verde: salida de línea estéreo para conectar altavoces o audifonos
• Azul: entrada de línea estéreo, para capturar sonido de cualquier fuente, excepto micrófonos
• Rosa: entrada de audio, para conectar un micrófono
  
  Los ordenadores dotados de sistema de sonido envolvente 5.1 usan además estas conexiones:

• Gris: salida de línea para conectar los altavoces laterales.
• Negro: salida de línea para conectar los altavoces traseros.
• Naranja: salida de línea para conectar el altavoz central o el subwoofer (subgrave)

• Tarjetas de expansión: Las tarjetas de expansión son dispositivos con diversos circuitos integrados, y controladores que, insertadas en sus correspondientes ranuras de expansión, sirven para expandir las capacidades de un ordenador. Las tarjetas de expansión más comunes sirven para añadir memoria, controladoras de unidad de disco, controladoras de vídeo, puertos serie o paralelo y dispositivos de módem internos. Por lo general, se suelen utilizar indistintamente los términos «placa» y «tarjeta» para referirse a todas las tarjetas de expansión. En la actualidad las tarjetas suelen ser de tipo PCI (Peripheral Component Interconnect), PCI Express o AGP. Como ejemplo de tarjetas que ya no se utilizan tenemos la de tipo Bus ISA (Industry Standard Architecture) o Bus VESA (Video Electronics Standards Association).

• PCI: La ranura PCI o Peripheral Component Interconnect (Interconexión de Componentes Periféricos) es un bus de ordenador estándar para conectar dispositivos periféricos (tarjetas de expansión) directamente a su placa base.
• Tarjeta Ethernet
• Tarjeta Wifi
• Tarjeta sintonizadora TV
• Tarjeta de puertos USB
• Tarjeta de sonido

• AGP: Accelerated Graphics Port es  una especificación de bus que proporciona una conexión directa entre el adaptador de gráficos y la memoria. Es un puerto (puesto que sólo se puede conectar un dispositivo, mientras que en el bus se pueden conectar varios) desarrollado por Intel en 1996 como solución a los cuellos de botella que se producían en las tarjetas gráficas que usaban el bus PCI, ya que el adaptador de gráficos es la tarjeta que necesita más recursos hoy en día.

• AGP 1X: velocidad 66 MHz con una tasa de transferencia de 266 MB/s.
• AGP 2X: velocidad 133 MHz con una tasa de transferencia de 532 MB.
• AGP 4X: velocidad 266 MHz con una tasa de transferencia de 1 GB/s.
• AGP 8X: velocidad 533 MHz con una tasa de transferencia de 2 GB/s.

• PCI Express: o PCI-E, anteriormente conocido por las siglas 3GIO, en el caso de las Entradas/Salidas de Tercera Generación (3^rd Generation In/Out) es un nuevo desarrollo del bus PCI que usa los conceptos de programación y los estándares de comunicación existentes, pero se basa en un sistema de comunicación serie mucho más rápido (4 GB/s). Este conector es usado para conectar las actuales tarjetas gráficas.

• Tarjeta gráfica: La tarjeta que más recursos consume (debido a los entornos gráficos) es la tarjeta gráfica, tarjeta de vídeo, placa de vídeo, tarjeta aceleradora de gráficos o adaptador de pantalla. Es una tarjeta de expansión para ordenador, encargada de procesar los datos provenientes de la CPU y transformarlos en información comprensible y representable en un dispositivo de salida, como un monitor o televisor. Las tarjetas gráficas no son dominio exclusivo de los PC; contaron o cuentan con ellas dispositivos como los Commodore Amiga, Apple II, Apple Macintosh, MSX y por supuesto, las videoconsolas como la Wii U, la PlayStation 3, PlayStation 4 o la Xbox One.
  
  
  Las tarjetas gráficas constan de un microprocesador (como la CPU) denominado GPU (graphics processing unit) o unidad de procesamiento gráfico dedicado al procesamiento de gráficos y así aligerar la carga de trabajo del procesador central (La GPU puede llevar incluso su propio disipador y ventilador para la refrigeración).
  
  

  

  Tarjeta gráfica Gigabyte Geforce GTX 660
  1 GB de memoria gráfica RAM - Bus PCI-E
  Dual-link DVI-I / DVI-D / HDMI / DisplayPort
  
  Fuente: http://www.gigabyte.com/

  
  

  
  

  En las tarjetas gráficas existen tres características relacionadas entre sí, la resolución, el número de colores y la memoria de vídeo (no confundir con la memoria RAM de las tarjetas gráficas para acelerar los cálculos y por tanto su rendimiento).

  La resolución es el número de puntos que es capaz de presentar por pantalla una tarjeta de vídeo, tanto en horizontal como en vertical. Así, 800x600 significa que la imagen está formada por 600 rectas horizontales de 800 puntos cada una. Para que nos hagamos una idea, un televisor analógico (de cualquier tamaño) tiene una resolución equivalente de 800x625 puntos.
  
  En cuanto al número de colores, resulta evidente: los que puede presentar a la vez por pantalla la tarjeta.
  
  La combinación de estos dos parámetros se denomina modo de vídeo. La resolución y el número de colores están estrechamente relacionados: a mayor resolución, menor número de colores representables, ya que la tercera característica es la memoria de vídeo y viene limitada por las características de la tarjeta gráfica.
  

  
  
  

  Memoria de vídeo	Máxima resolución (2D)	Nº máximo  de colores
  512 Kb	1024x768 a 16 colores	256 a 640x480 puntos
  1 MB	1280x1024 a 16 colores	16,7 millones a 640x480
  2 MB	1600x1200 a 256 colores	16,7 millones a 800x600
  4 MB	1600x1200 a 65.536 colores	16,7 millones a 1024x768

  
  Según las resoluciones y colores que pueden mostrar, nos encontramos (existen más modos de resoluciones):
  
  • CGA (Color Graphics Adapter) - 1981 - 320x200 píxeles
    4 colores (2 bits) y 8 colores (3 bits)
  • EGA (Enhanced Graphics Adapter)  - 1984 - 640x350 píxeles
    16 colores (4 bits)
    
  • VGA (Video Graphics Array) - 1987 - 640x480 píxeles
    256 colores (8 bits) - Pseudocolor
  • SVGA (Super Video Graphics Array) - 1989 - 1024x768 píxeles
    256 colores (8 bits) - Pseudocolor
  • XGA (Extended Graphics Array) - 1990 - 1024x768 píxeles
    65K colores (16 bits) - High-color
  • WXGA (Wide Extended Graphics Array) - 1280x800 píxeles
    16 M colores True-color (24 bits)
    
  • SXGA (Super Extended Graphics Array) - 1280x1024 píxeles
    Usada en portátiles de 15'' - 16 M colores True color (24 bits)
  • UXGA (Ultra Extended Graphics Array) - 1600x1200 píxeles
    True-color (32 bits)
  • WUXGA (Wide Ultra Extended Graphics Array) - 1920x1200 píxeles
    True-color (32 bits)
  • QXGA (Quad Extended Graphics Array) - 2048x1536 píxeles
    Usado en Apple iMac 27" - True-color (32 bits)

R G B	Color
0  0  0	Negro
0  0  1	Azul
0  1  0	Verde
0  1  1	Cian
1  0  0	Rojo
1  0  1	Magenta
1  1  0	Amarillo
1  1  1	Blanco

Paleta de colores RGB de 3 bit usado por Tarjetas CGA
(R: red - G: green - B: blue)

Combinación de primarios aditivos
Fuente: www.wikipedia.es

I	R G B	Color
0	0  0  0	Negro
1	0  0  0	Gris oscuro
0	0  0  1	Azul oscuro
1	0  0  1	Azul
0	0  1  0	Verde oscuro
1	0  1  0	Verde
0	0  1  1	Cian oscuro
1	0  1  1	Cian
0	1  0  0	Rojo oscuro
1	1  0  0	Rojo
0	1  0  1	Magenta oscuro
1	1  0  1	Magenta
0	1  1  0	Amarillo oscuro
1	1  1  0	Amarillo
0	1  1  1	Gris
1	1  1  1	Blanco

Paleta de colores IRGB de 4 bits usada por las Tarjetas EGA
(I: intensity - R: red - G: green - B: blue)

• Conexión o bus IDE / SATA

• IDE (ATA o PATA): El interfaz ATA (Advanced Technology Attachment) o PATA (Parallel Advanced Technology Attachment), originalmente conocido como IDE (Integrated Device Electronics), es un estándar de interfaz para la conexión de los dispositivos de almacenamiento masivo de datos (discos duros y unidades ópticas).

Cable IDE
Fuente: www.pccomponentes.com

• SATA: Serial ATA o SATA (Serial Advanced Technology Attachment) es una interfaz de transferencia de datos entre la placa base y algunos dispositivos de almacenamiento, como puede ser el disco duro, lectores y regrabadores de CD/DVD/BR o Unidades de Estado Sólido (discos de almacenamiento de memoria flash).
  
  
  Serial ATA sustituye a la tradicional Parallel ATA o P-ATA. SATA proporciona mayores velocidades, mejor aprovechamiento cuando hay varias unidades, mayor longitud del cable de transmisión de datos y capacidad para conectar unidades al instante, es decir, insertar el dispositivo sin tener que apagar el ordenador.

Cable SATA
Fuente: www.pccomponentes.com

Fuente: www.wikipedia.org