Componentes Clave del Hardware PC: Placas Base, Chipsets y Microprocesadores

Placas Base: Tipos y Evolución

Las placas base son el circuito impreso principal de un ordenador, donde se conectan todos los demás componentes. A lo largo del tiempo, han evolucionado en diferentes formatos para adaptarse a las necesidades de rendimiento, tamaño y facilidad de mantenimiento.

Tipos de Placas Base

• AT y Baby AT

  Formatos iniciales que presentaban desafíos en el montaje y desmontaje del hardware, dificultando el acceso a algunos componentes.

• ATX

  Representó una mejora significativa con una mejor disposición de los componentes, optimizando la refrigeración de la CPU y la memoria. Su diseño impide errores al conectar la fuente de alimentación y permite una menor longitud de cables IDE, mejorando el flujo de aire.

• LPX

  Orientadas a PCs de mesa de pequeño tamaño, con dimensiones aproximadas de 9 x 13 pulgadas. Se caracterizan por integrar una gran cantidad de dispositivos, aunque esto resultaba en una reducida capacidad de expansión y de refrigeración.

• NPX

  Similares a las LPX, pero con la ventaja de poder montarse y desmontarse sin necesidad de herramientas. Disponibles en diferentes tamaños para mayor versatilidad.

Componentes Principales de la Placa Base

La placa base alberga una variedad de componentes esenciales que permiten la interconexión y el funcionamiento de todo el sistema.

Zócalos del Microprocesador

El zócalo es el conector físico donde se instala el microprocesador. Existen diferentes tipos:

• ZIF (Zero Insertion Force)

  Permite la inserción y extracción del microprocesador sin aplicar fuerza, utilizando una palanca para asegurar el chip.

• LGA (Land Grid Array)

  En este tipo de zócalo, el microprocesador no tiene patillas; en su lugar, estas se encuentran en la propia placa base. Se asegura bajando una trampilla. Una desventaja es que si una patilla se dobla o rompe, es necesario sustituir la placa base.

• SLOT

  En este formato, el microprocesador se conecta como si fuera una tarjeta de expansión. La principal ventaja es que no hay patillas en el microprocesador que puedan romperse.

Ranuras de Memoria

Son los conectores donde se instalan los módulos de memoria RAM.

• SIMM (Single In-line Memory Module)
• DIMM (Dual In-line Memory Module)
  • SDR (Single Data Rate): 168 pines.
  • DDR (Double Data Rate): 184 pines.
  • DDR2 y DDR3: 240 pines.

Chipset

El chipset es un conjunto de circuitos integrados que actúan como el "cerebro" de la placa base, permitiendo la intercomunicación entre todos los dispositivos conectados.

Funciones del Chipset:

• Controlar la transmisión de datos, instrucciones y señales de control entre la CPU y el resto de dispositivos.
• Manejar la transferencia de datos entre la CPU, la memoria y los periféricos.
• Conectar los slots de entrada/salida al resto de dispositivos de la placa.

Tipos de Chipset:

• Chipset Norte (Northbridge)

  Limita el tipo, número y velocidad de los procesadores que se pueden conectar en la placa. Suele contener el controlador de memoria, que conecta y sincroniza la CPU y la RAM, siendo crucial para el rendimiento del sistema.

• Chipset Sur (Southbridge)

  Conecta la CPU con los dispositivos más lentos (periféricos, puertos de E/S, etc.). No está conectado directamente a la CPU, sino al Chipset Norte, actuando como un puente de comunicación.

La BIOS (Basic Input/Output System)

La BIOS es un conjunto de programas elementales almacenados en un chip de la placa base que permiten:

• Arrancar el ordenador.
• Establecer la configuración básica del hardware.
• Manejar los dispositivos básicos de entrada/salida (teclado, ratón).
• Cargar la tabla de vectores de interrupción.

Slots de Expansión

Son las conexiones físicas para instalar tarjetas de expansión que añaden funcionalidades al ordenador (tarjetas gráficas, de sonido, de red, etc.).

Tipos de Slots Modernos:

• AGP (Accelerated Graphics Port) - Antiguo, específico para tarjetas gráficas.
• PCI (Peripheral Component Interconnect)
• PCI Express (PCIe) - Estándar actual, de alta velocidad.

Buses Antiguos:

Algunos buses de expansión históricos incluyen:

• ISA (Industry Standard Architecture)
• EISA (Extended Industry Standard Architecture)
• VESA (Video Electronics Standards Association Local Bus)
• MCA (Micro Channel Architecture)

Conectores Internos

Permiten la conexión de dispositivos dentro del chasis del ordenador.

Tipos de Conectores Internos:

• Conector IDE (ATA paralelo): Utilizado para discos duros y unidades ópticas (CD/DVD). Actualmente, ha sido mayormente reemplazado por SATA.
• SATA (Serial ATA): Conector moderno para discos duros y unidades de estado sólido (SSD), ofreciendo mayor velocidad y menor tamaño de cable.
• USB (Universal Serial Bus): Conectores internos para puertos USB frontales o dispositivos internos.
• Conectores de Alimentación de la Placa Base: Suministran energía a la placa y sus componentes.
• FAN: Conectores para los ventiladores del sistema, permitiendo su alimentación y control.
• S/PDIF (Sony/Philips Digital Interconnect Format): Para la salida digital de sonido.
• Jumpers de Configuración: Pequeños puentes que permiten configurar ciertas opciones de la placa base.

Conectores Externos

Puertos disponibles en la parte trasera de la placa base para conectar periféricos externos.

Tipos de Conectores Externos Comunes:

• PS/2: Para teclado y ratón (actualmente menos comunes).
• DB25F: Puerto paralelo, utilizado para impresoras antiguas.
• USB: Para una amplia variedad de periféricos.
• IEEE 1394 (FireWire): Para dispositivos de alta velocidad como cámaras de video.
• RJ45: Puerto Ethernet para conexión a redes.
• Mini Jack: Conectores de audio (entrada de micrófono, salida de auriculares/altavoces).
• eSATA: Versión externa de SATA para discos duros externos.
• DA15F (VGA): Conector de video analógico para monitores.

Conectores de Energía

Son los puntos donde los cables eléctricos provenientes de la fuente de alimentación se conectan a la placa base, suministrando los voltajes necesarios (ej. 3.3V, 5V, 12V).

Pila (Batería)

Una pequeña batería de litio (generalmente tipo CR2032) que alimenta la CMOS RAM, manteniendo la configuración de la BIOS y el reloj del sistema cuando el ordenador está apagado.

Buses

Los buses son canales de comunicación que permiten la transferencia de datos entre los diferentes componentes del ordenador (CPU, memoria, periféricos).

El Microprocesador: Corazón del Sistema

El microprocesador, o CPU (Central Processing Unit), es el componente principal de un ordenador, encargado de ejecutar las instrucciones de los programas y procesar los datos.

Características Clave del Microprocesador

• Velocidad del Reloj

  Marca el ritmo de trabajo de los componentes internos del microprocesador. Se mide en Hertz (Hz), generalmente en GigaHertz (GHz) en los procesadores modernos.

• Número de Núcleos

  Actualmente, se ha optado por introducir varias CPUs (núcleos) en un único chip. A esto se le llama microprocesador multinúcleo. Esta solución proporciona mejoras significativas en el rendimiento sin que afecte notablemente al calor disipado, al distribuir la carga de trabajo.

• Memoria Caché

  Es una memoria de acceso mucho más rápido que la memoria principal (RAM). Contiene parte de los datos e instrucciones que la CPU está usando en ese momento, acelerando el acceso. Los micros actuales suelen tener varios niveles de caché:

  • Caché L1: La más rápida y cara, de menor tamaño.
  • Caché L2: Algo más lenta y económica que la L1, por lo que suele ser de mayor tamaño.
  • (Opcional) Caché L3: Presente en algunos procesadores, compartida entre los núcleos.

  Puede haber una caché separada para datos y otra para instrucciones, o pueden estar unificadas.

• Alimentación (Consumo, Voltaje, etc.)

  El microprocesador requiere una alimentación eléctrica específica. Conceptos relacionados incluyen:

  • TDP (Thermal Design Power): Indica la cantidad máxima de calor que el sistema de refrigeración debe disipar del chip.
  • Disipador de Calor: Se adhiere al microprocesador mediante un compuesto térmico para ayudar a disipar la energía sobrante y evitar el sobrecalentamiento.
  • Ventilador: Se acopla sobre el disipador y ayuda a extraer el aire caliente de su interior, manteniendo la temperatura óptima del procesador.

• Juego de Instrucciones

  Es el repertorio de instrucciones máquina que el microprocesador sabe interpretar y ejecutar. Ejemplos de extensiones de juegos de instrucciones para mejorar el rendimiento en tareas específicas incluyen:

  • MMX
  • 3DNow!
  • SSE (Streaming SIMD Extensions)
  • SSE2
  • SSE3
  • SSSE3 (Supplemental Streaming SIMD Extensions 3)
  • SSE4
  • SSE5 (Nota: SSE5 fue una propuesta de AMD que no se implementó, siendo reemplazada por AVX)

• Número de Bits

  Se refiere al ancho de los buses de datos e instrucciones, o al ancho de los registros de la ALU (Unidad Aritmético Lógica). Determina la cantidad de datos que el procesador puede manejar simultáneamente. Los anchos comunes son: 8, 16, 32, 64 y 128 bits.