Componentes y Funcionamiento de un Ordenador

La Memoria Caché

La memoria caché es una memoria de menor tamaño que la memoria principal, pero de acceso aún más rápido. La CPU usa la memoria caché para reducir el tiempo de acceso a los datos ubicados en la memoria principal que se usan con frecuencia. La primera vez que se accede a un dato, se copia desde la memoria principal a la caché para que posteriores accesos al mismo sean más rápidos.

Tipos de memoria caché:

Los diferentes tipos de caché se organizan por niveles, formando una jerarquía:

• Caché de procesador:
  • L1: Integrada en el núcleo del procesador.
  • L2: Más lenta que la L1, pero de mayor capacidad.
  • L3: Ubicada en la placa base.
• Caché de memoria RAM: Hace de caché para dispositivos de almacenamiento.

Memoria Virtual

Memoria virtual: Todos los sistemas operativos emplean parte del disco duro para simular memoria RAM y aumentar así la memoria total del ordenador. A esta memoria se le conoce como memoria virtual (o memoria de intercambio swap, en Linux). La memoria virtual es mucho más lenta que la memoria RAM, por lo que es bueno que apenas se utilice.

Memoria ROM y BIOS

La memoria ROM es sólo de lectura y contiene información grabada por el fabricante que no desaparece al apagar el ordenador. La BIOS es imprescindible para la puesta en funcionamiento del ordenador, ya que contiene instrucciones para llevar a cabo el chequeo inicial del equipo.

Memoria RAM-CMOS

La RAM-CMOS es una cantidad de memoria incorporada en un chip de la placa base cuya función es almacenar parte de la configuración del sistema. Por ejemplo, información del reloj (fecha y hora) y datos de configuración de los periféricos no controlados ni chequeados por la BIOS. La memoria CMOS está alimentada constantemente por una pila para no perder la información al apagar el ordenador.

Puertos de Comunicación

Los puertos son interfaces que permiten enviar o recibir datos entre el ordenador y los periféricos. Algunos de los más habituales son:

• Puerto USB (Universal Serial Bus)
• Puerto eSATA
• HDMI (High Definition Multimedia Interchange)
• Puerto de red
• Puerto de audio
• Puerto Thunderbolt

Puerto USB

Es un puerto serie con gran velocidad de transferencia de información que, además, provee alimentación eléctrica entre el ordenador y el periférico. Permite conectar y desconectar dispositivos sin necesidad de apagar el ordenador. Los diferentes estándares USB (1.0, 1.1, 2, 3) se diferencian en la tasa de transferencia de información y el número máximo de dispositivos conectados.

eSATA

Se utiliza para conectar dispositivos de almacenamiento internos y externos, principalmente la conexión de discos duros, discos multimedia y unidades ópticas.

HDMI

Es una interfaz digital para transferir datos multimedia de alta definición de audio y vídeo. Se ha convertido en el sustituto del euroconector. Permite conectar dispositivos como ordenadores, reproductores multimedia, televisores digitales y videoconsolas.

Puerto de Red

Se emplea para conectar dispositivos en red. Se utilizan dos tipos de redes de ordenadores:

• Redes Ethernet, que usan el puerto RJ-45.
• Redes de fibra óptica, cuyos puertos son muy variables, según la tecnología usada (FDDI, ST, SC, FC).

Puerto de Audio

Contiene diversos conectores Jack que se utilizan para la transmisión de sonido. Los conectores se diferencian por colores en función de su utilidad: entrada, salida, micrófono, etc.

Puerto Thunderbolt

Es un puerto de alta velocidad que hace uso de tecnología óptica con capacidad para ofrecer un gran ancho de banda. Ha sido concebido para reemplazar a los puertos USB, FireWire y HDMI. Puede transferir un Blu-ray en pocos segundos.

Otros Puertos de Comunicación

Algunos puertos van cayendo en desuso:

• Puertos serie y paralelo (sustituidos por USB).
• Puertos VGA y DVI (se van sustituyendo por HDMI).
• Puerto de infrarrojos (sustituidos por Wi-Fi y Bluetooth).
• Puerto IEE 1394 (sustituido por HDMI).

Tarjetas de Expansión

Las tarjetas de expansión son dispositivos con diversos circuitos integrados y controladores que, insertadas en sus correspondientes ranuras de la placa base, sirven para ampliar las capacidades de un ordenador. Cada placa base incluye varios zócalos para conectar tarjetas (PCI, AGP, PCI Express).

1. Se conecta en un zócalo libre compatible.
2. Se configura la tarjeta (se instalan los drivers).

La Placa Base

La placa base (también llamada placa madre) es el soporte donde se conectan todos los componentes que constituyen el ordenador, bien de forma directa o bien a través de ranuras de expansión. Está compuesta por una serie de circuitos integrados (los buses), que sirven como centro de conexión entre el microprocesador, la memoria de acceso aleatorio (RAM), las ranuras de expansión y otros dispositivos periféricos.

En las ranuras de expansión se conectan las tarjetas de expansión, que permiten conectar distintos periféricos exteriores al ordenador.

Los buses son los canales por los que circula toda la información del ordenador. Están presentes en la placa base y en todos los dispositivos conectados al ordenador. Están constituidos por muchas líneas metálicas, que transmiten distintos tipos de información (comandos de control, direcciones de lectura/escritura de datos, los propios datos, etc.).

El número de líneas de los buses depende de la arquitectura del ordenador (8, 16, 32, 64 líneas), que son los bits que pueden transferirse a la vez (ancho de bus).

Un Circuito Integrado

Un circuito integrado (también llamado chip o microchip) es una pastilla pequeña de material semiconductor sobre la que se han dispuesto millones de circuitos electrónicos y que está protegida dentro de un encapsulado de plástico o cerámica. Cada chip desempeña una tarea concreta y se utiliza en los dispositivos electrónicos.

El Chipset

El chipset es un conjunto de circuitos integrados en la placa base que determinan el tipo de procesador que puede utilizar. Sirve de puente de comunicación entre el procesador y el resto de componentes de la placa (memoria, puertos, tarjetas de expansión, etc.).

El Microprocesador

El microprocesador, también llamado procesador o CPU (Unidad Central de Proceso), es el circuito integrado central y más complejo del ordenador. Se encarga de ejecutar el sistema operativo y las aplicaciones, realizando las operaciones lógicas y aritméticas.

Componentes básicos del microprocesador:

• Registros
• Unidad de control
• Unidad aritmético-lógica (ALU)
• Unidad de cálculo en coma flotante

Conexiones y funcionamiento del microprocesador:

El microprocesador está conectado mediante un zócalo a la placa base del ordenador. Lleva incorporado un sistema de refrigeración que consta de:

• Un disipador de calor fabricado de un material con alta conductividad térmica (cobre, aluminio, etc.).
• Un ventilador que elimina el exceso de calor absorbido por el disipador.

Características de un procesador:

• Marca: Intel, AMD, etc.
• Núcleos: El rendimiento es mayor cuantos más núcleos tenga.
• Velocidad: Pueden operar a frecuencias de varios GHz.
• Caché: Memoria de acceso rápido que integra el procesador para mejorar el rendimiento.
• Bus de datos: Velocidad de circulación de datos.
• Arquitectura: Procesadores de 32 bits y 64 bits.

La Memoria Primaria

La memoria primaria está formada por aquellos componentes capaces de almacenar datos y que están conectados directamente con la CPU del ordenador. La memoria primaria es volátil, es decir, requiere energía constante para mantener la información almacenada.

Existen diversos tipos de memoria primaria:

• Memoria RAM
• Memoria caché
• Memoria virtual
• Memoria ROM-BIOS
• Memoria RAM-CMOS