Arquitectura y Funcionamiento de la Placa Base: BIOS, UEFI y Componentes Críticos
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La BIOS (Basic Input Output System)
La BIOS (Basic Input Output System) es el chip que contiene el código máquina de todas las rutinas de servicio para las interrupciones del sistema relacionadas con la entrada/salida. Este software es el primero en ejecutarse durante el proceso de arranque de una placa base, de ahí su vital importancia.
CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)
Este chip flash BIOS puede ser actualizado mediante software y permite mucha más flexibilidad a la hora de disponer de una BIOS que incorpore nuevas prestaciones para nuestra placa base.
POST (Power On Self Test)
El POST se encarga de verificar todos los componentes vitales de nuestra placa base: memoria, microprocesador, caché, DMA, teclado, sistema gráfico y disco duro fundamentalmente. Si durante esta comprobación se detecta algún error, la BIOS responderá con una serie de pitidos a través del altavoz del PC.
La UEFI
La UEFI proporcionará mayor flexibilidad, potencia y facilidad de uso mediante una interfaz de usuario gráfica. Esta interfaz permitirá arrancar el equipo mucho más rápido iniciando componentes en paralelo y no de forma secuencial.
La Pila
Mantiene algunos datos de la BIOS CMOS cuando se apaga el ordenador.
Relojes y Multiplicadores
El oscilador
La señal de reloj se origina en un diminuto oscilador de cuarzo que emite una secuencia de pulsos con periodicidad exacta.
El generador del reloj
Los pulsos del oscilador pasan al generador de reloj, un chip que realiza tres funciones básicas:
- Modular la secuencia de pulsos anterior y convertirse en esa señal de onda digital, cuadrada, periódica y síncrona que constituye el reloj.
- Distribuir esta señal en muchas de diferentes velocidades para atender las necesidades de los chips más lentos y de los más rápidos. Para ello se usan los divisores de frecuencia y los multiplicadores respectivamente.
- Configurar una serie de registros internos que programan las frecuencias de todos estos relojes.
Conjunto de Chips (Chipset)
Un circuito integrado (CI), también conocido como chip o microchip, es una pastilla pequeña de material semiconductor, de algunos milímetros cuadrados de área, sobre la que se fabrican circuitos electrónicos.
El Puente Norte (Northbridge)
El Puente Norte se encarga de controlar las transferencias entre el procesador, la memoria RAM y la gráfica. Se encuentra ubicado físicamente cerca del procesador y suele ser el chip de mayor tamaño.
El Puente Sur (Southbridge)
El Puente Sur administra las comunicaciones entre los distintos dispositivos periféricos de entrada-salida.
Buses
Se denomina bus, en informática, al conjunto de conexiones físicas (cables, placa de circuito impreso, etc.) que pueden compartirse con múltiples componentes de hardware para que se comuniquen entre sí.
Zócalos de la Memoria RAM
En la RAM se almacenan datos y programas, siendo la principal fuente de almacenamiento de información con la que constantemente se comunica el microprocesador. La RAM es una memoria de lectura y escritura volátil, lo que significa que su contenido se mantiene solo durante el tiempo que el PC permanece funcionando.
Cálculo de Latencias
Para determinar el rendimiento se utilizan las siguientes variables:
- TT = Frec * Bus
- TT = MB/s
- Frec = Hz o múltiplos
- Bus = 8 B para los de x64
Luego dividimos entre el CL para saber el tCL.
La Memoria Caché
Su función consiste en almacenar los últimos datos y/o instrucciones leídos.
- Caché externa: ubicada en la placa base.
- Caché interna: se encuentra dentro del microprocesador, dentro del circuito integrado que forma el microprocesador.
- Caché integrada: se encuentra dentro de la CPU.
Niveles de Caché
Caché L1
Esta caché tiene separada su información en Datos e Instrucciones; se denomina "caché segmentada". Es la memoria más rápida que existe en el ordenador después de los registros internos del microprocesador.
Caché L2
Es más lenta que la caché L1, pero tiene más capacidad que esta.
Caché L3
Es más lenta que la caché L2, pero más rápida que la memoria principal. Tiene más capacidad que la L2. Es la de mayor capacidad, pero también la más lenta de los niveles internos.
Caché L4
Algunas veces es usada como caché víctima de la L3.
Tipo de Caché Multinivel
- Inclusivas: Los datos solicitados se quedan en la memoria caché 2.
- Exclusivas: Los datos solicitados se eliminan de la memoria caché.