Plaques Base i Memòries

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La placa base

La placa base (mainboard) o placa madre (motherboard) es el elemento principal del ordenador; a ella se conectan todos los demás dispositivos, como pueden ser eI disco duro, la memoria o el microprocesador, y hace que todos estos componentes funcionen en equipo. De eIIa dependerán Ios componentes que podremos instalar y Ias posibilidades e ampliación del ordenador.

Físicamente es una placa de material sintético formada por circuitos electrónicos, en Ia que se hallan un conjunta de chips, el chipset, la BIOS, los puertos del ratón y deI teclado, los conectores IDE, el zócalo del microprocesador, Ios zócalos de memoria, Ios puertos paralelo y serie, etcėtera.

Factores de forma de la pIaca base

Hay una gran variedad de formas, tamaños y tipos de placas base. EI factor de forma de la placa base determina eI tamaño y orientación de la pIaca con respecto a la caja, eI tipo de fuente de alimentación necesaria y dicta los periféricos que pueden integrarse en la placa. Los mȧs populares se exponen a continuación.

AT y Baby AT

AT está basada en el PC AT de IBM, fue el primer estándar de factor de forma de la placa base. El único periférico integrado en una placa base AT es el conector de teclado. Todos los puertos de E/S están cableados desde la placa base a la parte posterior de la caja o están instalados como tarjetas adaptadoras. Su tamaño es de 12 x 13,8 pulgadas.

Las placas base Baby AT son mȧs pequeñas que la AT, debido a la mayor integración en los componentes. Se llama así porque se monta en cajas AT. La mayoría de Ias cajas fabricadas entre 1998 y 1996 fueron Baby AT, son Ias típicas de los ordenadores clónicos desde el 286 a los primeros Pentium. En este tipo de placas es habitual el conector “gordo” para el teclado. Una de sus ventajas es su mejor precio con respecto a las ATX.

Entre sus inconvenientes, cabe destacar que la actualización de determinados componentes obliga a desmontar gran parte del ordenador para Ilegar a eIIos con holgura. En la figura 3. se muestra una placa base AT.

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ATX, Mini-ATX y microATX

Las placas ATX fueron introducidas por Intel en 1995; son actualmente las más populares, ya que ofrecen mayores ventajas:

  • Mejor disposición de sus componentes.
  • Mejor colocación de la CPU y de la memoria, lejos de las tarjetas de expansión y cerca del ventilador de la fuente de alimentación para recibir aire fresco procedente de este.
  • Los conectores de la fuente de alimentación tienen una sola pieza y un único conector, que además no se pueden conectar incorrectamente.
  • Los conectores para los dispositivos IDE y las disqueteras se sitúan más cerca, reduciendo la longitud de los cables.

En la Figura 3 .2 se muestra una placa base ATX.

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Mini-ATX es una versión reducida de ATX que mantiene la misma disposición de sus elementos. EI factor de forma microATX fue publicado por lntel en 1997, y supone una nueva reducción para el tamaño de las placas base. Estas dos placas son compatibles con ATX, de forma que podemos sustituir una placa ATX por una de estas sin problemas de ubicación o fijación.

LPX y NLX

Este factor de forma Io utilizan muchos equipos de marca para ordenadores de sobre mesa. La mayoría de las placas tienen integrados más periféricos de tos usuales, como por ejemplo el módem, la tarjeta de red, la tarjeta de video o la tarjeta de sonido.

Los slots para las tarjetas de expansión no se encuentran sobre la placa base, sino en un conector especial en el que están pinchadas llamado riser card. EI tamaño típico de estas placas es de 9 x 13 pulgadas.

El factor de forma NLX es similar a LPX. EI objetivo de este factor de forma es facilitar la retirada y la sustitución de la placa base sin herramientas. EI tamaño de estas placas pueden oscilar entre 4 y 5,1 pulgadas de ancho y 10, 11,2 y 13,6 pulgadas de largo.

El principal problema de estas formatos es su reducida capacidad de expansión y la dificultad de refrigerar adecuadamente microprocesadores potentes.

BTX

EI factor de forma BTX fue introducido por Intel a finales de 2004 para intentar solventar los problemas de refrigeración que tenían algunos procesadores, pero tuvo muy poca aceptación por parte de los fabricantes de placas base y de los usuarios.

Los componentes se colocan de forma diferente que en las ATX, con el fin de mejorar el flujo de aire. La necesidad de este nueva formato viene provocada por los altos niveles de calor que llegan a alcanzar las cajas y pacas base ATX, ya que los CPU actuales y las tarjetas graficas consumen cada vez más y más vatios. La nuevo disposición de los componentes permite a la CPU estar justo delante del ventilador de toma de aire, consiguiendo de esta forma el aire más fresco. Esto es interesante, pero provoca que todo el resto de la caja se caliente más al recibir el calor del micro. La tarjeta gráfica también se colocara de forma que aproveche mejor el flujo de aire.

Este formato no ha triunfada mucho debido a las restricciones de espacio, que limitan las posibilidades de elección de la refrigeración para el microprocesador.

Al igual que ATX, BTX admite varios tamaños.

WTX

Este factor de forma fue creado por lntel en 1998 para servidores y estaciones de trabajo con múltiples CPU y discos duros. Pueden tener un tamaño de 35,56 x 42,54 cm; ello hace que se puedan instalar numerosos componentes.

Componentes de la placa base

Los principales componentes de una placa base se muestran en la figura 3.5.

De esta imagen podemos destacar los puntos siguientes:

  • Zócalo del microprocesador: es el conectar donde se inserta el microprocesador o CPU.
  • Ranuras de memoria: son los conectores donde se instala la memoria principal del ordenador, la memoria RAM. También se les llama Bancos de memoria.
  • Conjunto de chip o CHIPSET: que se encargan de controlar muchas de las funciones del ordenador, como por ejemplo la transferencia de datos entre la memoria, la CPU y los dispositivos periféricos.
  • La BIOS: Sistema básico de Entrada/Salida (Basic Input/Output System), es un pequeño conjunto de programas almacenados en una memoria EPOM que permiten que el sistema se comunique con los dispositivos durante el proceso de arranque.
  • Ranuras de expansión o slots: son las ranuras donde se introducen las tarjetas de expansión.
  • Conectores externos: permiten que los dispositivos externos se comuniquen con la CPU, como por ejemplo el teclado o el ratón.
  • Conectares internos: son los conectores para los dispositivos internos, como el disco dura, la unidad de DVD, etcétera.
  • Conectores de energía: es donde se conectan los cables de la fuente de alimentación para que la placa base y otros componentes reciban la electricidad.
  • La batería: gracias a ella se puede almacenar la configuración del sistema usada durante la secuencia de arranque del ordenador, la fecha, la hora, la password y los parámetros de la BIOS, etcétera.

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Zócalo (socket) del microprocesador

Es el conector donde se inserta el microprocesador. Este ha evolucionado desde la aparición de los primeros microprocesadores para PC, donde el micro se soldaba a la placa base o se insertaba en el zócalo y no se podía sacar, hasta los conectores actuales, en los que es fácil cambiar el micro.

Actualmente, las tipos más comunes de zócalo son:

  • ZIF (Zero Insertion Force). En este tipo de zócalo, el micro se inserta y se retira sin necesidad de hacer presión. La palanca que hay al lado del zócalo permite introducirlo sin hacer presión, evitando que se puedan doblar tas patillas. Una vez colocado, al levantar la palanca el micra se liberara sin ningún problema (véase Figura 3.6).

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  • LGA (Land Grid Array). En este tipo de zócalo, los pines están en la placa base en lugar de estar en el micro, mientras que el micro tiene contactos planos en su parte inferior, tal y como se muestra en la figura 3 .7. Esta permitirá un mejor sistema te distribución de energía y mayores velocidades de bus. En este tipo hay que tener en cuento la fragilidad de los pines, si se dobla alguno es difícil enderezarlo. Sin embargo, como est0s placas suelen ser más baratas que el micro, el problema seria menos grave al tener que comprar una nueva placa en vez de un nuevo micro. Eso si, siempre es más costoso cambiar la placa que el micro.

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Entre 1997 y 2000 surgieron los micros de slot (Slot A, Slot1 y Slot 2) para AthIon de AMD, los procesadores Pentium II y primeros Pentium III y los procesadores Xeon de InteI dedicados a servidores de red (véase la figura 3 .8). EI modo de insertarlos en la placa base es similar o como se colocan las tarjetas graficas, de red o de sonido, 0yudȧndO nos mediante unos pestanas de sujeción laterales.

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La lista de zócalos y slots más populares se muestra en la tabla siguiente:

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Ranuras de memoria

Estas ranuras constituyen los conectores para la memoria principal el ordenador, a memoria RAM (Random Access Memoy). La memoria RAM está formada por varios chips soldados a una placa que recibe el nombre de módulo de memoria. Estos módulos han ido evolucionando en tamaño, capacidad y forma de conectarse a lo placa base.

Actualmente, los módulos más comunes son los módulos DIMM de 13,3 cm de largo, existiendo:

  • DIMM de 184 pines, para memorias DDR, sobre todo en placas con micro AMD.
  • DIMM de 240 pines, para memorias DDR2 o DDR3, en los micros más recientes.

Estas ranuras se agrupan en bancos de uno, dos o cuatro zócalos numerados, como DDRII 1, DDRII 2, DDRII 3, DDRII 4.

En placas base más antiguas, como los te los antiguos Pentium, podemos encontrar ranuras más cortas (de unos 10 cm) que las ranuras DIMM, son las ranuras SIMM. Los módulos SIMM se introducen en ȧngulos te 45º y se (levantan hasta que quedan sujetas por las presilIas laterales. La Figura 3.10 muestra una placa bose con das ranuras DIMM (de color oscuro) y dos ranuras SIMM (de color claro).

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El chipset

Los avances tecnológicos permitieron replantear el diseño de las placas base, cuyos circuitos independientes se acabarían integrando en un circuito única que cumpliera todas las funciones estándar del ordenador. De esta manera se disminuía el numero de chips de una placa base, reduciendo su tamaño, el coste de producción y el consumo de energía; con todo, también aumentaba la fiabilidad.

El chipset es un conjunto (set) de circuitos lógicos (chips) que ayudan a que el procesador y los componentes del PC se comuniquen con Ios dispositivos conectados a la placa base y los controlen. El chipset realiza las funciones siguientes:

  • Controla la transmisión de datos, las instrucciones y las señales de control que fluyen entre la CPU y el resta de elementos del sistema.
  • Manejo la transferencia de datos entre la CPU, la memoria y los dispositivos periféricos.
  • Ofrece soporte para el bus de expansión (más conocido cómo ranuras de entrada/salida).

La figura 3.11 muestra el chipset de una placa base. Actualmente se les puede identificar porque llevan disipador o incluso el nombre de su fabricante impreso. Los fabricantes e chipsets actuales son Intel, VIA, Nvidia, AMD, MaxwelI, SIS e ITE.

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El chipset suele constar de dos chips, denominados northbridge y southbridge.

Northbridge (Puente norte)

Es el responsable de la conexión del bus frontal (FSB) de lo CPU con los componentes de alta velocidad del sistema, como son la memoria RAM y el bus AGP o PCI Express. Controlo las funciones de acceso desde y hacia el microprocesador, Io memoria RAM y el puerto AGP o PCl Express (paro las tarjetas graficas) y las comunicaciones con el southbridge. EI chip northbridge controla las siguientes características del sistema:

  • Tipo de microprocesador que soporta la placa.
  • Numero de microprocesadores que soporta la placa (paro el caso de placas que puedan soportar múltiples micros).
  • Velocidad del microprocesador.
  • La velocidad del bus frontal FSB.
  • Controlador de memoria.
  • Tipo y cantidad máxima de memoria RAM soportada.
  • Controladora gráfica integrada (solo algunos northbridge).

La figura 3.12 representa las conexiones del chip northbridge a los componentes de una placa base.

Southbridge (puente sur)

Es el responsable de la conexión de la CPU con los componentes más lentos del sistema. Algunos de estos componentes san los dispositivos periféricos. EI southbridge no está conectado a la CPU y se comunica con ella indirectamente a través del northbridge.

El chip southbridge en una placa base moderna ofrece las siguientes características:

  • Soporte para buses de expansión, coma los PCI o el antiguo ISA.
  • Controladoras de dispositivos: IDE, SATA, disquetera, de red Ethernet y de sonido.
  • Control de puertos para periféricos: US8 o Firewire.
  • Funciones de administración de energía
  • Controlador del teclado, de interrupciones, controlador DMA (Direct Memory Access, Acceso directo a memoria).

Controladora de sonido, red y USB integrados (solo algunos southbridge).

La Figura 3.13 representa las conexiones del chip southbridge a los componentes de una placa base.

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Componentes integrados

Las conexiones típicas de la inter Faz de entrada/salida integradas en la placa base de los ordenadores actuales son las siguientes:

  • Puertos del teclado y del ratón.
  • Controlador de Ia disquetera.
  • Controlador IDE, SATA. Se utiliza para conectar discos duros, unidades de CD, DVD y otros dispositivos.
  • Puertos de comunicación serie y paralelo.
  • Puertos USB.
  • Conectores de audio, video, módem y red.

El inconveniente te que estos dispositivos se encuentren integrados es que el fallo de un componente puede obligar a cambiar la placa base. Y la ventaja está en que hay una conexión eléctrica menos a la placa base (la de la tarjeta te expansión a la ranura de la placa base)

La BIOS

La BIOS (Basic Input-Output System, Sistema básico de entrada-salida) es un conjunto de programas muy elementales grabados en un chip de la placa base denominado ROM BIOS que se encarga de realizar las funciones necesarias para que el Ordenador arranque. La Figura 3. l 4 muestra dos chip BIOS de diferentes fabricantes.

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Cuando encendemos el ordenador se puede ver brevemente un indicador en la parte superior del monitor que identifica la tarjeta gráfica. Casi no da tiempo a verla. Se trata de la BIOS de la tarjeta gráfica, que proporciona al ordenador las instrucciones necesarias para usar la pantalla en el proceso de arranque. Es totalmente independiente de Io BIOS del sistema. La BIOS de la tarjeta gráfica está diseñada para soportar todos los componentes de la tarjeta gráfica.

Proceso de arranque

Los pasos que realiza la BIOS en el proceso de arranque son los siguientes:

  • Lo primero que hace la BIOS es un chequeo de todos los componentes de hardware. Si encuentra algún fallo, avisa mediante un mensaje en la pantalla o mediante pitido de alarma. Los placas base más modernas incorporan indicadores luminosos que permiten diagnosticar cuándo se produce el error. Este chequeo o test se llama POST (Power On SeIf Test, Autocomprobación al conectar).
  • Si el proceso POST no encuentra problemas, el proceso de arranque continua. En este momento, la BlOS que arranca el ordenador busca a BIOS del adaptador de video y la inicia. La información sobre la tarjeta de video se muestra en la pantalla del monitor (apenas da tiempo a verla).
  • Después de esto viene la información de la propia BIOS, que se refiere al fabricante y a la versión.
  • La BIOS inicia una serie de pruebas del sistema, incluida la cantidad de memoria RAM detectada en et sistema. Los mensajes de error que surjan ahora se presentaran en la pantalla.
  • A continuación, la BIOS comprueba los dispositivos que están presentes con sus características; por ejemplo, unidades de disco, CD-ROM.
  • Si la BIOS soporta la tecnología Plug and Play, es decir, si es un PnP BlOS, todos los dispositivos detectados se configuran.
  • AI final de la secuencia, la BIOS presenta una pantalla de resumen de datos. Ahora le toca actuar al sistema operativo.

En los ordenadores más antiguos, la BlOS, que se la conocía como ROM BIOS, no se podía modificar. En los actuales si se puede modificar entrada en el llamado Setup de la BIOS; a esta utilidad se le conoce con el nombre CMOS Setup UtiIity o programa de Ayuda de Configuración CMOS, ya que los parámetros de configuración básica se escriben en una memoria CMOS. La CMOS se alimenta permanentemente mediante una batería que suele tener forma de botón (véase Figura 3.17); de este modo, los valores almacenados se mantienen incluso si se apaga el ordenador. Para borrar el CMOS puede emplearse un reseteador de CMOS (CMOS-Reset-Jumper) a puede retirarse la pila durante unos segundos (una vez apagado el ordenador). La BIOS también almacena datos acerca de la configuración en un chip de memoria BIOS llamado NVRAM.

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Soporte para dispositivos de entrada/salida

Otra de las funciones principales de la BIOS es el soporte para manejar ciertos dispositivos de entrada/salida, como son el teclado, la pantalla, los puertas serie y los controladores de disco. Para ello, dentro de la BIOS se encuentran las instrucciones necesarias para acceder a estos dispositivos; a estas instrucciones se accede a través de los direcciones contenidas en Ia tabla de vectores de interrupción, que se carga en memoria durante el proceso de inicio del sistema. De esta forma, cualquier programa que se cargue en el ordenador puede saber en que dirección buscar para encontrar los servicios deseados.

Ranuras de expansión

Son unas ranuras de plástico o slots con conectores eléctricos en las que se insertan las tarjetas de expansión, como por ejemplo las tarjetas gráfica, de sonido, de red, el módem, de edición de video, etc. Estas ranuras forman parte de un bus, que es el canal a través del cual se comunican los distintos dispositivos del ordenador. Ejemplos son el bus PCI o el bus AGP.

En una placa base actual podemos encontrar ranuras PCI y ranuras PCI Express de distintas velocidades. Las primeras tienden a desaparecer y ser sustituidas por las PCI Express. En ordenadores de la época del Pentium IIl y IV, la placa base disponía de una ranura AGP (de color marrón normalmente) que se utilizaba para conectar la tarjeta gráfica y ranuras PCI para el resto de tarjetas.

AGP (Accelerated Graphics Port)

Puerto de gráficos acelerado, desarrollado por Intel en 1996 como solución a los cuellos de botella que se producían en las tarjetas graficas que usaban el bus PCI. La ranura AGP se utiliza exclusivamente para conectar tarjetas graficas, y debido a su arquitectura, solo puede aparecer una en la placa base. La Figura 3.18 muestra una ranura AP de una placa base.

Durante diez años tuvieran bastante éxito, hasta que en 2006 dieron paso a las PCI Express, que ofrecen mejores prestaciones en cuanto a frecuencia y ancho de banda. Actualmente han quedado obsoletas.

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PCI (PeripheraI Component Interconnect)

Los ranuras PCI (siglas inglesas de Interconexión de componentes periféricos) aparecieron en los ordenadores personales a comienzos de la década de 1990. Usan un bus local (el bus PCI) con una capacidad de transferencia de datos de 133 Mb/s. En las ranuras PCI se conectan dispositivos: la tarjeta de video, la tarjeta de sonido, de red, módem, etc. Ofrecen la capacidad de configuración automática, o plug-and-play, que hace que su instalación y configuración sea más sencilla.

Generalmente, las placas base cuentan con al menos dos o tres ranuras PCl, identificables generalmente por su color blanco estándar (véase la Figura 3.19).

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Las primeras versiones de PCl ofrecían tasas de transferencia de datos te 133 Mb/s con 32 bits a 33 MHz. Pronto aparecieron otras versiones más rápidas, cómo las PCI de 64 bits que funcionaban a 66 MHz y la tasa de transferencia de datos era de unos 533 Mb/s. Otras versiones, como las PCI-X, mejoran eI protocolo y aumentan la transferencia de datos. Dentro de este grupo tenemos las PCI-X 1.0, que funcionan a 33 MHz, con una tasa de transferencia de datos de 1067 Mb/s. La PCI-X 2.0 ofrece 266 o 533 MHz, con una tasa de transferencia máxima de 4,3 Gb/s.

PCI Express (PCl-E o PCIe)

Esta tecnología fue desarrollada por Intel en 2004 e inicialmente se le conocía como 3GIO (E/S de tercera generación). A diferencia de PCI, PCI Express transmite datos en serie, es decir, un bit detrás de otro; esto permitirá enviar pocos bits por cada pulso de reloj pero a una velocidad muy alta, del orden de 2,5 o 5 Gbits/s.

Las tarjetas y las ranuras PCI Express se definen por el numero de Ianes que forman el enlace, normalmente uno, cuatro, ocho o dieciséis Ianes, dando lugar a configuraciones llamadas x1, x2, x4, x8, x1 2, x16. La Figura 3.20 muestra una ranura PCl-E.

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Una ranura PCI Express con un único lane es una ranura x1, ofrece una tasa de transferencia de datos de 250 Mb/s por cada sentido. Una PCI Express x4 ofrece una tasa de transferencia de datos de 250 x 4 = 1000 Mb, o lo que es lo mismo, 1G/s. ¿Cuȧl seria la tasa de transferencia para una PCI Express x16?

Otra característica de PCI Express es que los dispositivos se pueden conectar a la ranura de la placa base sin necesidad de apagar el ordenador.

Conectores internos

En este grupo se incluyen los conectores para dispositivos internos, como la disquetera, discos duros, lectores y grabadores de CD y DVD. Estos conectores suelen estar rodeados por un marco de plástico y a menudo de diferentes colores. Algunos son:

  • Puerto IDE (o ATA paralelo) para disco duro (véase Figura 3.21)
  • Puerto FDD para disquetera (véase Figura 3.22).
  • Puertos SATA (Serial ATA o ATA serie) (véase Figura 3.23).

Otros conectores internos son:

  • Los conectores para puertos USB adicionales (véase Figura 3.24). Los puertos USB del panel frontal de la caja se acoplan en estos conectores.
  • Para los indicadores del panel frontal de la caja (véase Figura 3.25), como son el botón de encendido, el botón de reset, las luces que indican la actividad del disco duro o la alimentación del ordenador, los altavoces internos.
  • EI conector CD-lN, para conectar el cabe de audio al DVD o al CD (véase la figura 3.26).

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  • Los conectores para ventiladores (Fan), como mínimo debe haber uno para la CPU, aunque la normal es encontrar tres o más: CPU-FAN, SYSTEM-FAN, POWER-FAN, NORTHBRIDGE-FAN, etc. (véase figura 3.27).
  • Los conectores para salida digital de sonido SPDlF (véase figura 3.28)

También podemos encontrarnos en las placas base más modernas una serie de jumpers que nos permitirán configurarlas para que puedan admitir dos, tres o más tarjetas de video en los conectores PCI Express x16; se trata de los jumpers SLI (véase Figura 3.29). Por defecto, están configurados para una tarjeta de video, siendo de extrema importancia consultar el manual de la placa base en el caso que queramos conectar más tarjetas.

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Conectores de energía

Estos conectores sirven para conectar los cables de la fuente de alimentación a la placa base; de esta manera, la placa base suministrara la corriente a los componentes que se conectan a ella, como el microprocesador, la memoria, las tarjetas de expansión, los ventiladores, etcétera.

Algunos de ellos son el conector ATX de 12 voltios de 4 pines, que se suele nombrar en las placas base como ATX_12V (Power Connector) (véase Figura 3.30) y el conector ATX de 24 pines (Main Power Connector) (véase figura 3.3).

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Conectores externos

Para conectar los dispositivos periféricos al ordenador se utilizan conectores. EI conector está en el extremo del cable adjunto al dispositivo periférico. Se inserta dentro del puerto para hacer la conexión entre el ordenador y el dispositivo periférico; el puerto hace que el dispositivo periférico esté disponible para el usuario.

La mayoría de los ordenadores actuales de estilo ATX incluyen los siguientes puertos de entrada/salida, que se utilizan para conectar dispositivos periféricos al ordenador:

  • dos puertos PS/2 para conectar el ratón y el teclado,
  • un puerto serie,
  • un puerta paralelo y
  • dos o más puertos USB.

Otros además incluyen puerto de video, puerta FireWire, puerto de juegos y conectores para el altavoz y micrófono y conector de red, conectores de salida S/PDIF (véase la figura 3.32).

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Puertos PS2 para teclado y ratón

El puerto PS/2, llamado así porque fue IBM el primero que Io introducía en su ordenador PS/2, se utilizo para conectar el teclado y el ratón. La mayoría de las ordenadores fabricados actualmente incluyen dos puertos PS/2 idénticos; sin embargo, el teclado y el ratón se tienen que colocar en su conectar correcto, de lo contrario no funcionarían. Es fácil identificarlos por los colores; el puerto de color verde es el del ratón y el de color lila es el del teclado.

Puertos serie

Su nombre proviene de la forma en que se envían los datos, transmitiendo un bit tras otra en una serie y de forma asíncrona. Esto le limita por lo que respecto a su potencia de transmisión, relegándolos a tareas con pocas necesidades de transferencia de información. El dispositivo periférico más utilizado para el puerto serie era el ratón, aunque también se utilizaban para conectar dispositivos lentos, como los módems. Muchas placas base actuales no disponen de puerta serie, ya que se suele utilizar el puerto USB, que proporciona más velocidad en la transferencia de datos.

Son fáciles de reconocer en la porte posterior del ordenador, porque tienen un conector macho Tipo D de 9 o 25 pines (véase la Figura 3.33).

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EI sistema operativo identifica los puertos serie como puertos COM seguido de un numero, que responde al número de puerto serie de que se trata.

Puerto paralelo

También se les conoce con el nombre LPT o puertos de impresión. AI igual que los puertos serie, reciben su nombre debida a la forma en que envían y reciben la información. En este caso, la información se envía mediante 8 bits en lugar de utilizar un bit. Esto hace que el puerto paralelo sea más rápido que el puerto serie, ya que se envían más datos simultáneamente. EI puerto paralelo está asociado con la conexión de la impresora, aunque en los últimos años empezó a utilizarse para dispositivos de almacenamiento externa, cómo por ejemplo las unidades Zip, CDROM y DVDROM externos, plotters o escáneres.

Puertos USB

EI Bus Serie Universal o USB es un tipo de interfaz que soportó dispositivos periféricos de baja velocidad, coma teclados o ratones, y dispositivos de una velocidad mayor, como las cámaras digitales, impresoras, adaptadores de red, sintonizadores de TV, discos removibles, etc. Se espera que en un futuro termine reemplazando a los puertos serie y paralelo de los ordenadores persónales.

El USB es un puerto serie, y al igual que el puerto serie, transmite los datos de bit en bit, pero los transmite más rápidamente que el puerto serie, yo que su arquitectura y modo de funcionamiento es diferente.

Las características que ofrece un puerto USB son las siguientes:

  • Proporciona al ordenador capacidades Plug and Play para los dispositivos externos.
  • Se pueden conectar dispositivos USB al ordenador sin necesidad de reiniciarlo (conectar “en caliente”). El sistema operativo, por ejemplo Windows XP o Vista, los reconoce automáticamente e instala los controladores, o bien el sistema operativo solicita al usuario los controladores correspondientes, como Windows 98; en este caso hemos de bajar de Internet los controladores de la página web del fabricante si el dispositivo no le acompaña un disquete o CD de instalación.
  • Amplia variedad de dispositivos disponibles: teclados, ratones, unidades Zip, Jazz, discos duros externos, escáneres, impresoras de inyección de tinta, módems, cámaras digitales, webcams, etcétera.

Los puertos y conectores USB son de dos tipos:

Puerto tipo A: Suele estar situado en la parte posterior del ordenador, aunque actualmente muchas ordenadores traen también conectores Tipo A en la parte frontal; son de tipo hembra y tienen una típica forma rectangular. A este puerto se conecta un conector macho de Tipo A (véase figura 3.34).

Puerto tipo B: Se encuentra en tos dispositivos USB, son más cuadrados y de tipo hembra. A este puerto se conecta un conector macho de tipo B (véase Figura 3 .35)

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La interfaz USB utiliza solamente un tipo de cable con un conector macho tipo A en un extremo y un conector macho tipo B en el otro extremo.

Puertos FireWire 

El estándar IEEE 1394, o más conocido como FireWire, define las especificaciones para<br>un bus serie de alta velocidad para dispositivos que realmente funcionan a alta velocidad, como las cámaras de video digitales o las cámaras fotográficas digitales. FireWire es una marca registrada de Apple Computer; otros fabricantes como Sony utilizan el nombre i.Link. EI nombre genérico del estándar es bus serie de alto rendimiento.

La interfaz lEEE 1394 comparte características con la interfaz USB, ambos son buses de alta caliente. EI numero máximo de dispositivos que soporta es 63. Las versiones más recientes de IEEE 1394 que se están desarrollando ofrecerán velocidades de 800 Mb/s (megabits por segundo) a 1,6 Gb/s (gigabits por segundo). Los conectores más utilizados por IEEE 1394 se muestran en la Figura 3.36, se trata de los conectores 1394a-2000, denominados mini-DV, ya que se utilizan en cámaras de video digital, y 1394b-1995, con un ancho de seis pines.

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Conector de red

Muchas placas base actuales llevan integrado el conector para conectar el ordenador a una red Ethernet; es una clavija similar a la utilizada para el teléfono pero más ancha, denominada RJ45.

Conectores de audio

Son conectores mini-Jack de 3,5 mm. Los más habituales son los de altavoces, entrada de línea y entrada de micrófono, que suelen estar codificados por colores (véase Figura 3.37):

  • De color naranja, salida central/subwoofer (1).
  • De color azul claro, entrada e línea (2).
  • De color negro, altavoces traseros (3).
  • De color verde, altavoces delanteros(4).
  • De color gris, altavoces laterales (5),
  • De color rosa, micrófono (6).

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En placas base más modernas, también se encuentran los conectores S/PDIF redondos para cable coaxial (RCA) o cuadrados para cable óptico (conector TOSLINK). Se utilizan para conectar el PC a un sistema externo de audio, como se aprecia en la Figura 3.38.

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Puertos VGA y DVI 

Se utilizan para conectar el monitor al PC. Este puerto viene a veces integrado en la placa base. Durante años se ha usado el conector analógico o VGA de 15 pines mini sub DB 15. La conexión del monitor al ordenador se realiza por medio del puerto de video DB-15F. Los monitores CRT actuales suelen utilizar el conector DB-15H de tipo analógico (véase la Figura 3.39).

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Sin embargo, al ser digitales, los monitores LCD pueden aceptar directamente la información en formato digital. Por este motivo apareció un tipo de interfaz visual digital DVI (DigitaI VisuaI Interface), pensado para estos monitores (véase la Figura 3.45).

Puerto paro joystick/MIDl

Se trata de un conector de 15 pines DB15 hembra que permite acoplar un joystick para juegos (véase Figura 3.40). Actualmente ya casi no se usa, debido a la utilización de los puertos USB para esta conexión.

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Puerto eSATA (SATA externa)

Muchas placas base actuales, incluso frontales multifunción externos, incluyen la conexión SATA externa, que nos permitirá conectar discos duros SATA de forma externa, sin necesidad de abrir el ordenador y conectarlo a la placa base (véase Figura 3.41).

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La memoria RAM

En general, la memoria del sistema se encarga de almacenar los datos de forma que esta esté accesible para la CPU. EI sistema de memoria de los ordenadores modernos consiste de varias secciones con diferentes tareas:

  • Memoria de trabajo o RAM (Random Access Memory). Es la memoria principal del ordenador que se puede leer y escribir con rapidez. Es volátil, es decir, pierde sus datos al apagar el ordenador. El tamaño de la memoria RAM en los ordenador actuales se mide en megabytes o gigabytes.
  • La memoria caché. Es más rápida que la memoria RAM y se usa para acelerar transferencia de datos. En ella se almacenan datos de la memoria principal a los que accederá el microprocesador próximamente. Justo antes de necesitar esos datos, seleccionan y se colocan en dicha memoria. En el apartado anterior ya se vieron los tipos de cachés L1, L2 y L3.
  • La memoria CMOS, que almacena datos de configuración física del equipo. AI ejecutar el programa Setup se pueden cambiar las datos almacenados allí.
  • La ROM o memoria de solo lectura (Read Only Memory). Aunque es de solo lectura si se puede modificar una o más veces dependiendo del tipo de ROM. La BIOS de los ordenadores actuales está grabada en una ROM (EEPROM), más conocida como flash-ROM, que nos permitirá actualizarla.
  • La memoria gráfica o de video. Dedicada a satisfacer tos necesidades de la tarjeta gráfica. Muchas tarjetas gráficas lo llevan integrada, pero otras de gama baja emplean parte de la memoria RAM para aplicaciones tales como los juegos 3D.

Algunos parámetros a tener en cuenta en la memoria son:

  • La velocidad. Se mide en megahercios (MHz). Por ejemplo, si la velocidad de una memoria es de 800 MHz, significa que con ella se pueden realizar 800 millones de operaciones (lecturas y escrituras) en un segundo.
  • El ancho de bando o tasa de transferencia de datos. Es la máxima cantidad de memoria que puede transferir por segundo, se expresa en megabytes por segundo (Mb/s) en gigabytes por segundo (Gb/s).
  • Dual Channel. Permite a la CPU trabajar con dos canales independientes y simultaneos para acceder a los datos. De esta manera se duplica el ancho de banda. Para ello, es imprescindible rellenar los bancos de memoria con dos módulos de idénticas características.
  • Tiempo de acceso. Es el tiempo que tarda la CPU en acceder a la memoria. Se mide en nanosegundos (un nanosegundo = 10-9 segundos).
  • Latencia. Es el retardo producido al acceder a los distintos componentes de lo memoria RAM.
  • Latencias CAS o CL. Indica el tiempo (en número de ciclos de reloj) que transcurre desde que el controlador de memoria envía una petición para leer una posición de memoria hasta que los datos son enviados a los pines de salida del módulo. Cuanto menor sea, más rápida será la memoria. A veces se abrevia cómo CL (Cas Latency) o CAS.
  • ECC (Error Checking and Correction). Todas las memorias RAM experimentan errores, debida a factores tales como fluctuaciones de energía, interferencias, componentes defectuosos, etc. Las memorias ECC son capaces de detectar y corregir algunos de estos errores.

Tipos de RAM

Cuando ejecutamos un programo en el ordenador se pasa una copia de este desde el almacenamiento secundario, que normalmente es el disco duro, a la memoria RAM. Una vez en la memoria, las instrucciones que componen el programa pasan a la CPU para su ejecución. ¿Por qué se utiliza la memoria RAM en un ordenador? Porque puede transferir datos desde y hacia la CPU mucho mas rápido que los dispositivos de almacenamiento secundario. Si no hubiese memoria RAM, todas las instrucciones y los datos se leerían de la unidad de disco, con lo que se reduciría la velocidad de proceso del ordenador.

Los dos tipos básicos de memoria RAM utilizados en un ordenador personal son la DRAM (memoria RAM dinámica) y la SRAM (memoria RAM estática). Ambas almacenan datos e instrucciones, pero son bastante diferentes y cada una tiene un propósito).

SRAM

RAM estática (Static Random Access Memory). Esta memoria, al ser estática, mantiene la información siempre que no se interrumpa la alimentación. Las memorias SRAM ocupan mas tamaño, tienen menos capacidad y son más caras y rápidas que las DRAM. NO se suelen utilizar como memoria principal, suelen utilizarse para las memorias cachés del microprocesador y de la placa base.

DRAM 

RAM dinámica (Dynamic Random Access Memory). Es la memoria principal de los Ordenadores personales. Se le llama dinámica porque su contenido se reescribe continuamente; ella es debido a que está construida mediante condensadores y estos necesitan refrescarse cada cierto tiempo.

Al ser la memoria principal, la DRAM ha tenido que adaptarse para seguir el ritmo de evolución de los microprocesadores y demás conjuntos de chips. Algunas de las tecnologías más comunes las veremos a continuación.

SDRAM 

DRAM sincrónica (Synchronous DRAM). Es el sistema más común actualmente. Se sincroniza con el reloj del sistema para leer y escribir en modo ráfaga. Puede soportar velocidades de la placa base de hasta 100 MHz y 133 MHz (más conocidas como Pc100/Pc133 sDRAM).

La memoria SDRAM tiene un ancho de bus de datos igual a 64 bits, lo que significa que en cado hercio (Hz) (o ciclo de reloj) envía 64 bits, es decir, 8 bytes. Calculamos los bytes que se envían por segundo a 100 y 133 MHz, a sea, la tasa de transferencia de datos:

  • Para la PC 100: 8 bytes/Hz x 100 MHz = 800 Mb/s.
  • Para la PC133: 8 bytes/Hz x 133 MHz = 1066 Mb/s.

Normalmente son suministradas en módulos DIMM con 168 pines con dos ranuras.

DDR SDRAM

SDRAM de doble velocidad de datos (Double Data Rate SDRAM o SDRAM II). Es una memoria de doble tasa de transferencia de datos que permite la transferencia de datos por das canales distintos simultáneamente en un mismo ciclo de reloj. Supone una mejora con respecto a la SDRAM, ya que consigue duplicar la velocidad de operación hasta los 200 MHz o 266 MHz. Se le conoce más como DDR.

Normalmente son suministradas en módulos DIMM con 184 pines con una sola ranura.

DDR2 SDRAM

Supone una mejora con respecto a la DDR SDRAM, ya que funciona a bastante más velocidad y necesita menos voltaje, con lo que se reduce el consumo de energía y la generación de calor. La tasa de transferencia de datos va de 400 hasta 1024 Mb/s y permite capacidades de hasta 2 Gb (por módulo). Tiene el inconveniente de las latencias, que son más altas que en las DDR.

Normalmente son suministradas en módulos DIMM con 240 pines y una sola ranura.

DDR3 SDRAM 

Esta supone una mejora con respecto a la DDR2 SDRAM: mayor tasa de transferencia de datos, menor consumo debido a su tecnología de fabricación y permite módulos de mayor capacidad, hasta 8 gigas. También tiene sus inconvenientes, las latencias son más altas que en las DDR2. También son suministradas en módulos DIMM con 240 pines.

VRAM (Video Random Access Memory) 

Es un tipo de memoria RAM utilizada por la tarjeta gráfica para poder manejar la información visual que le envía la CPU. Este tipo de memoria permite a la CPU almacenar información en ella mientras se leen los datos que serán visualizados en el monitor.

Módulos de memoria

Los módulos de memoria son pequeñas placas de circuito impreso donde van integrados los diversos chips de memoria.

DIMM (Dual in-line Memory Module)

Módulo de memoria en línea doble. El formato DIMM es similar al SIMM, pero físicamente es más grande y tiene 168 contactos. Se distingue por tener una muesca en los dos lados y otras dos en la fila de contactos. Se monta en los zócalos de forma distinta a los SIMM. Existen módulos DIMM de 32, 64, 128, 256 y 52Mb y de 1,2 o más gigabytes (véase la Figura 3.47).

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DIMM DDR 

Los módulos DIMM DDR han ido poco a poco sustituyendo a los módulos DIMM estándar. Estos vienen con 184 contactos en lugar de los 168 utilizados por los DIMM SDRAM. Los módulos de memoria parecen iguales, pero los DIMM DDR tienen una única muesca en la fila de contactos (véase la figura 3.48).

Los módulos DIMM DDR2 tienen 240 pines y una muesca en una posición diferente a los DIMM DDR (véase figura 3.49). También las ranuras donde se insertarán los módulos de memoria son diferentes.

Los módulos DIMM DDR3 tienen el mismo número de pines que los DIMM DDR2, pero son física y eléctricamente incompatibles, ya que la muesca se sitúa en diferente posición.

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RIMM

También llamados Módulos de memoria Rambus directos, son parecidos a los módulos DMM pero ligeramente mayores y están cubiertos por un disipador de calor inicialmente aparecieran con 168 contactos y actualmente utilizan 232 contactos, son más rápidos que los anteriores pero su precio es elevado. Se usan en las memorias RDRAM.

FB-DlMM (Fully Buffered DIMM)

Los módulos de memoria FB-DIMM se suelen utilizar en servidores. Los datos entre el módulo y el controlador de memoria se transmiten en serie, con lo que el número de líneas de conexión es inferior; esto proporciona grandes mejoras en cuanto a la velocidad y a la capacidad de la memoria. Tiene las desventajas de su elevado coste, el calor generado debido al aumento de velocidad y el incremento de la latencia. Los módulos FB-DIMM tienen 240 pines, como los DDR2, pero la posición de sus muescas es distinta.

GDDR

Son chips de memoria insertados en algunas tarjetas gráficas o en placas base donde la tarjeta gráfica está integrada. Son memorias muy rápidas, controladas por el procesador de la tarjeta gráfica. También se les conoce como RAM DDR para gráficos. Consolas de videojuegos como la Xbox 360 o la PlayStation 3 utilizan este tipo de memoria RAM.

SO-DIM y Micro-DlMM 

Son módulos DlMM de memoria para portátiles; el segundo tiene un formato más pequeño que el primero. Los SO-DIMM para memorias DDR y DDR2 se diferencian porque tienen la muesca en distinta posición.

Módulos Buffered y Unbuffered 

Los módulos Buffered o Registered tienen registros incorporados (circuitos que aseguran la estabilidad a costa de perder rendimiento) que actúan como almacenamiento intermedio entre la CPU y la memoria. Este tipo de memoria aumenta la fiabilidad del sistema, pero también retarda los tiempos de transferencia de datos entre esta y el sistema. Se suelen usar sobre todo en servidores, donde es mucho más importante la integridad de los datos que la velocidad. Los módulos Registered se distinguen de los Unregistered por tener varios chips de pequeño tamaño. Incluyen detección y corrección de errores (ECC).

Los módulos Unbuffered o Unregistered se comunican directamente con el northbridge de la placa base. Esto hace que la memoria sea más rápida, aunque menos segura que la Registered.

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