Los ordenadores son animales extraños o, como diría mi padre, "inventos del demonio". Los que en alguna ocasión hemos tenido que abrir nuestro PC para realizar una ampliación o una mejora -o una reparación en el peor de los casos- estamos hartos de ver los componentes "a pelo". Con un simple vistazo podemos identificar todo lo que va pinchado en la placa base. Y si nos dan una "desnuda" también somos capaces de distinguir los conectores de cada cosa, lo que por un lado es una ventaja y por el otro una maldición. ¿A cuántos de nosotros nos han preguntado eso de "puedes mirarme el ordenador que no sé qué le pasa"?
Lo cierto es que muchos de los que nos encontramos en este grupo tendríamos una vida mucho más sencilla y más libre de dolores de cabeza si todo el mundo supiera qué es cada componente cuando abren su ordenador. Lo que pretendemos con este artículo es elaborar un compendio de hardware para novatos, para todos aquellos que asocian las entrañas de un PC con los jeroglíficos egipcios.
Para todos vosotros, estimados neófitos de la informática, es este artículo. Seguid leyendo para conocer más acerca del apasionante mundo de los ordenadores personales.
iMac, ejemplo de un ordenador todo en uno
Los distintos tipos de PCs: sobremesa y portátil
Se podría pensar que a estas alturas hacer esta distinción es una perogrullada, pero nada más lejos de la realidad. Los sobremesa y los portátiles tienen diferencias que no sólo radican en su formato, sino también en cómo se debe proceder en un caso y en otro.
Los PCs de sobremesa o de escritorio son el tipo más tradicional de computadora. Generalmente se trata de aparatos que vienen compuestos de varios elementos que se colocan por separado:
- Una caja en la que se montan los componentes y se protegen del ambiente.
- Un monitor que actúa como dispositivo de salida de la información que se introduce en el ordenador.
- Un teclado que actúa como dispositivo de entrada de directrices, datos o consultas.
- Un ratón que nos permite interactuar con la interfaz de usuario y con el entorno gráfico del sistema operativo.
Al margen de estos ordenadores de escritorio tradicionales también existen soluciones todo en uno, como podrían ser el Asus AIO V230ICGT-BF137X o los iMac. En estos casos la pantalla y la caja forman un único conjunto en el que todo va unido, con el teclado y el ratón como únicos elementos separados. La pantalla, además, suele ser táctil en las versiones más modernas.
En lo que respecta a los ordenadores portátiles, se trata de computadoras compactas en las que componentes y periféricos van integrados con la idea de que se puedan transportar a cualquier parte. Algunos componentes de los portátiles se pueden reemplazar o sustituir en caso de avería, mientras que otros van soldados a su placa base en algunos casos. Generalmente son más difíciles de reparar que los de sobremesa tradicionales.
Actualmente sus capacidades están equiparadas con las de los ordenandores de sobremesa. Las máquinas más modernas suelen incorporar también una cámara web y un micrófono para realizar videoconferencias. Por lo demás, pueden funcionar con una fuente de alimentación externa como un ordenador de sobremesa o mediante una batería que ofrece un tiempo de autonomía determinado.
Ordenador de sobremesa con dos monitores
Así son los componentes de un ordenador
Antes de comenzar a hablar de qué es cada uno de ellos vale la pena señalar que son comunes a todos los tipos de ordenador salvo alguna excepción. Por norma general siempre vamos a encontrar lo mismo al mirar en las entrañas de un ordenador.
La placa base: sin ella nada sería posible
Como su propio nombre indica, la placa base es el componente en el que van conectados todos los demás. También llamadas placas madre, se dividen en dos grupos fundamentales: las que montan sockets o zócalos Intel y las que montan sockets AMD. Fabricantes de este componente hay a cientos, pero zócalos sólo hay de dos tipos y cada uno obedece a un tipo de arquitectura -ya sea x86 o AMD64-.
La función principal de la placa base es, como decimos, aglutinar todos los componentes del ordenador en un único sitio. Para ello, la placa tiene diferentes conectores específicos en los que iremos pinchando cada elemento donde corresponde. Fundamentalmente, la placa base tiene tres componentes propios que merece la pena desgranar con detenimiento: El ya mencionado socket, el chipset y el chip de BIOS.
Placa base contemporánea
El socket o zócalo es el lugar donde se monta el procesador. Hay, como decía, dos tipos de zócalos y cada placa base es compatible con uno o con otro. Dentro de los tipos de zócalos, ya sean Intel o AMD, hay diferentes tipos de zócalos dependiendo del o de los procesadores con los que sea compatible la placa base. Por norma general, antes de comprar una placa base nueva se puede consultar en la web del fabricante la lista de procesadores compatibles. También se indica qué socket montan.
El chipset es, básicamente, lo que hace que la placa base sea capaz de funcionar como el eje del ordenador. Se distingue entre northbridge y southbridge:
- Northbridge: Se usa como puente de enlace entre el procesador y la memoria. Controla el acceso a la memoria RAM, a los gráficos tanto de los antiguos controladores AGP (ya obsoletos) como de los actuales PCI-E o PCI Express y también controla la comunicación con el southbridge.
- Southbridge: Su función principal es la de controlar el resto de dispositivos que dependen de la placa base para funcionar, empezando por las unidades ópticas, pasando por los discos duros y terminando por los slots PCI y PCI-E que no sean de gráficos.
Ambas piezas suelen ir cubiertas por un disipador.
El chip de BIOS es el encargado de abrir el "sistema operativo" básico que se ejecuta en cuanto encendemos el ordenador. La BIOS original permitía un direccionamiento de memoria de hasta 16 bytes antes de la instrucción máxima redireccionable, pero con las nuevas BIOS UEFI (User Extensible Firmware Interface) se permiten direccionamientos de hasta 64 bytes.
La BIOS funciona de la siguiente manera:
- Se carga una copia del firmware en la memoria RAM, de allí se envía una orden que sirve para detectar y configurar los distintos dispositivos que pueden contener un sistema operativo.
- Mientras se realiza el proceso de búsqueda de un SO, el programa del BIOS ofrece la opción de acceder a la RAM-CMOS del sistema donde el usuario puede configurar varias características del ordenador, como por ejemplo el reloj de tiempo real o cuál será el dispositivo predeterminado para el arranque.
La información contenida en la RAM-CMOS es utilizada durante la ejecución de la BIOS para configurar dispositivos como ventiladores, buses y controladores.
Además de estos componentes encontramos el conector ATX. Es el conector de la fuente de alimentación, que vino a reemplazar a los antiguos conectores AT. Hay dos revisiones de este conector: la versión 1.0 usaba un conector de 20 pines y la versión 2.0 usada actualmente es de 24. Esta versión 2.0 incluye el conector de 20 pines original y uno de 4 pines llamado ATX + 12V, que se utiliza para suministrar directamente energía a la CPU.
Por otro lado tenemos las ranuras de memoria RAM, que es donde se conectan los módulos de memoria. Actualmente se usa la tecnología de doble canal en Intel y AMD y la de triple e incluso cuádruple canal en las gamas altas de Intel. Estas tecnologías permiten que, si conectamos dos o tres memorias -dependiendo de la plataforma que usemos- en paralelo, se vea un importante aumento de velocidad de proceso ya que permite el acceso simultáneo a cada módulo. Este acceso se produce gracias a un segundo controlador de memoria distinto al de las ranuras que va incluido en el northbridge.
Ranuras de memoria RAM en una placa base
En la placa base también encontramos los conectores del disco duro y las unidades ópticas -CD-ROM, DVD-ROM y BD-ROM-. Antiguamente estas unidades se conectaban mediante el puerto Parallel ATA o PATA, que permitía unir distintos dispositivos mediante una banda por la que los bits circulaban en paralelo. Actualmente se usan conectores Serial ATA o SATA, que usa la transmisión de datos en serie y permite velocidades de lectura y escritura mucho mayores.
Por último, en la placa base también encontramos conectores para los ventiladores, el sistema de audio frontal, los botones de encendido y reinicio y el led del disco duro.
La fuente de alimentación: lo que da vida al monstruo
El funcionamiento de la fuente de alimentación va más allá de encargarse de proporcionar electricidad a la máquina para que pueda funcionar. Lo que hace es convertir la corriente alterna a corriente continua de bajo voltaje regulada para los componentes internos del PC.
Actualmente funcionan bajo el estándar establecido por la especificación ATX. Los rangos de potencia de las fuentes suelen variar entre los 250 y los 1.000 watios, con los más bajos indicados para equipos con poca carga de trabajo y los más altos para equipos gamer o profesionales de gama alta.
Fuente de alimentación ATX
El procesador: el cerebro de la máquina
El procesador o CPU es un circuito electrónico mediante el cual un ordenador ejecuta las instrucciones de un programa realizando operaciones aritméticas, lógicas, de control y de entrada y salida especificadas por dicho software. El término se viene usando desde la década de 1960.
La forma, diseño e implementación de los procesadores ha cambiado mucho a lo largo de los años, pero su propósito fundamental permanece inalterado. Los principales componentes de un procesador son los siguientes:
- Unidad aritmético-lógica o ALU: realiza operaciones aritméticas y lógicas.
- Registros del procesador: se encarga de suministrar los operandos a la ALU y guardar sus resultados.
- Unidad de control: orquesta la obtención y ejecución de instrucciones dirigiendo las operaciones coordinadas de la ALU y los registros, además de otros componentes.
Las CPUs modernas se conocen como microprocesadores. Esto significa que se contienen en un único chip de circuito integrado. Este circuito también puede contener memoria, interfaces de periféricos y otros componentes. Esto es lo que se conoce como microcontroladores o system on a chip (SoC).
Vista detallada de un procesador
Los procesadores actuales funcionan con múltiples núcleos, que actúan como chips independientes. También existen CPUs vectoriales, cuyos núcleos operan en paralelo sin unidad central.
Existen dos grandes fabricantes de CPUs para PC: Intel y AMD. Los sockets más recientes de Intel son los 1155 LGA y 2011 LGA, mientras que los de AMD son los AM3+, FM1 y FM2.
Los procesadores se refrigeran mediante un compuesto de ventilador y disipador. Cuanto más baja sea su temperatura, mejor funcionarán.
La memoria RAM: donde los programas guardan su espacio en ejecución
La memoria RAM o memoria de acceso aleatorio permite que se escriban o se lean datos en la misma cantidad de tiempo sin que importe la localización física de los datos que contiene. Este tipo de memoria es volátil, lo que significa que cuando apagamos el ordenador todo lo que contenga desaparecerá de la misma.
Pastillas de memoria RAM
Hoy en día estos chips de memoria también funcionan como circuitos integrados. Las primeras RAM que funcionaban de esta manera aparecieron en la década de 1970.
Existen dos formas ampliamente aceptadas de memoria RAM: la estática o SRAM y la dinámica o DRAM. En la SRAM se guarda una pequeña parte de los datos usando una célula de memoria de seis transistores. Es más cara de producir, aunque es generalmente más rápida y requiere menos energía que la DRAM. Generalmente se usa como la memoria caché de los procesadores.
La memoria DRAM almacena una pequeña parte de los datos usando una pareja de un transistor y un capacitor, que juntos componen la célula de memoria. El capacitor retiene una carga alta o baja y el transistor funciona como un interruptor que permite que la circuitería de control del chip lea el estado de carga del capacitor o lo cambie. Es la forma predominante en la actualidad debida a su coste de producción más reducido. Las memorias DRAM que se usan en la actualidad son las DDR3 y DDR4.
El término RAM hace referencia únicamente a dispositivos de memoria de estado sólido, más específicamente a la memoria principal en la mayoría de ordenadores.
La tarjeta gráfica: indispensable para usar una pantalla
Hoy en día existe la concepción de que la tarjeta gráfica es una obsesión de los gamers, que siempre buscan tener lo más potente del mercado para poder jugar a resoluciones increíblemente altas, con calidades de imagen tan buenas que incluso pueden llegar a resoluciones 4K. Aunque a esta concepción no le falta algo de razón, lo cierto es que la tarjeta gráfica es indispensable para poder ver cualquier cosa en un ordenador.
Existen dos tipos de tarjetas gráficas: dedicadas e integradas. En esta distinción se suele hacer mucho hincapié. Las tarjetas integradas suelen venir con la placa base, resultando ideales para realizar trabajos sencillos sin mucha carga gráfica.
Por otra parte, si lo que vamos a hacer es edición de vídeo profesional o vamos a montar un equipo gamer lo que necesitamos es una tarjeta dedicada. Generalmente son mucho más potentes que las dedicadas, contienen una mayor cantidad de memoria gráfica dedicada y sus unidades de proceso gráfico tienen infinidad de núcleos que agilizan mucho la carga de trabajo.
Antiguamente se usaba el conector AGP de las placas base para pinchar las tarjetas gráficas, si bien en los ordenadores modernos se usa el puerto PCI Express. Dependiendo de la capacidad de nuestra tarjeta gráfica también necesitaremos una fuente de alimentación con mayor potencia, ya que se trata de uno de los componentes que más energía demanda.
Tarjeta gráfica de alto rendimiento
Actualmente existen infinidad de fabricantes que se dedican a montar tarjetas gráficas, siendo alguno de ellos ASUS, Gigabyte o Zotac. Por otra parte, sólo existen dos proveedores de componentes gráficos: NVIDIA y AMD.
Una tarjeta gráfica se compone de las siguientes partes:
- GPU: se trata de una especie de procesador gráfico, diseñado para manipular y alterar rápidamente memoria para acelerar la construcción de imágenes en un frame buffer pensado para devolver una salida en una pantalla. Una tarjeta gráfica moderna es un ordenador en sí mismo debido a la complejidad de las tareas que ejecuta.
- Disipador: se suele montar en todas las tarjetas gráficas modernas. En algunas se trata sólo de una pieza metálica y en otras se acompaña de un ventilador. Su función es la de refrigerar la temperatura del componente.
- Video BIOS: la video BIOS contiene un programa mínimo para un arranque inicial y control de la tarjeta gráfica. Puede contener información del tiempo de memoria, velocidades de operación y voltajes del procesador gráfico, la RAM gráfica y otros detalles que pueden cambiar en ocasiones.
- Memoria RAM gráfica: se usa de la misma manera que la RAM del ordenador. Las capacidades actuales de dicha memoria abarca desde 1 GB a 12 GB.
- RAMDAC: este componente es el encargado de convertir señales digitales en analógicas que puedan ser usadas por conectores analógicos. Actualmente está desapareciendo de las tarjetas gráficas modernas, debido a que la mayoría de monitores ya utilizan señales exclusivamente digitales.
Además de todos estos componentes, una tarjeta gráfica también cuenta con distintas interfaces de salida. A continuación detallamos las más comunes:
- VGA: también conocida como D-sub, la salida VGA está basada en un protocolo analógico y fue adoptado a finales de la década de 1980 con los monitores de tubo catódico. Hoy en día se usa incluso para reproducir vídeo de alta definición a 1080 puntos e incluso más. A pesar de esto se puede producir cierta degradación de imagen, con lo que no es recomendable usarla para estos propósitos.
- DVI: se trata de una salida de vídeo analógico que evita la degradación a altas resoluciones y reduce el ruido electrónico, correspondiendo cada píxel de la imagen con uno de la pantalla y usando su resolución nativa. Actualmente se puede ver un conector de DVI digital o DVI-D en las unidades modernas.
- HDMI: es una interfaz de audio y vídeo compacta diseñada para transferir datos de vídeo y audio sin compresión desde un dispositivo fuente a otro compatible. Se intenta que consiga reemplazar a los conectores analógicos que todavía se utilizan.
- DisplayPort: esta interfaz digital ha sido desarrollada por la VESA, que intenta que se convierta en un estándar libre por encima de la tecnología propietaria del HDMI. Tiene un ancho de banda mayor y la misma funcionalidad que este último, aunque se espera que lo complemente y no lo sustituya.
El disco duro: el almacén de datos principal
Un disco duro es una unidad de almacenamiento masivo de datos usada para, por un lado, guardar todo tipo de información y, por otro lado, recuperarla rápidamente. Actualmente conviven los discos duros mecánicos tradicionales o HDD junto con los más modernos y rápidos discos duros de estado sólido o SSD. Los discos duros funcionan como una unidad de almacenamiento no volátil, con lo que todos los datos que se escriban en él permanecen una vez se apague el PC.
Interior de un disco duro mecánico
El primer disco duro fue introducido por IBM en 1956. Se convirtieron con los años en la principal forma de almacenamiento de datos, con más de 200 fabricantes que se han dedicado a montarlos históricamente. La mayoría de las unidades de hoy en día son responsabilidad de Seagate, Toshiba y Western Digital.
Hoy en día los discos mecánicos cuentan con capacidad para almacenar varios terabytes de información. Su uso cada vez más se restringe al del almacenamiento masivo, mientras que los discos SSD cada vez se van imponiendo con más fuerza como unidades de sistema debido a sus altas velocidades de lectura y escritura. Por otra parte los SSD pueden tener una vida útil mayor que la de los HDD y no están sujetos a las averías mecánicas, lo que también inclina la balanza a su favor.
El tamaño de los discos duros puede ser de 3,5 ó 2,5 pulgadas. Los de mayor tamaño suelen ir dirigidos a los ordenadores de sobremesa, mientras que los más pequeños se suelen corresponder con discos duros para ordenadores portátiles, miniordenadores o con discos SSD. Actualmente se conectan a la placa base a través del puerto SATA, como ya se ha comentado.
Disco duro SSD
Las unidades ópticas: cada vez más en desuso
Las unidades ópticas comprenden el CD-ROM, el DVD-ROM y el BD-ROM. Su uso cada vez está menos extendido, hasta el punto de que algunos fabricantes como Samsung ya han dejado de producirlas. Incluso equipos informáticos que se pueden comprar en la actualidad ya no las incorporan.
Durante un tiempo fueron la elección principal para almacenar datos en dispositivos extraíbles hasta que aparecieron las memorias flash como dispositivos USB.
El problema de este tipo de unidades es el almacenamiento limitado de sus discos -si bien hace un par de años ya se habló de un DVD de 1.000 TB- y el hecho de que muchos de ellos sólo se puedan escribir una vez. A esto también habría que añadirle el hecho de que la lectura de información era desesperantemente lenta.
Teniendo en cuenta que hoy en día los pen drive han acabado por ser unidades extraíbles con bastante capacidad que se pueden leer, escribir y reescribir las veces que queramos -además de que son mucho más rápidas que las unidades ópticas-, no es de extrañar que cada vez quede menos espacio para estos formatos en el mercado actual.
Unidad óptica en un ordenador portátil
Los periféricos, lo que rodea al ordenador
Muchas veces damos los periféricos por hecho. Esto es algo especialmente notable en los ordenadores portátiles, donde lo básico y lo principal está integrado en la propia máquina. No pensamos nunca que el teclado y el ratón, aunque formen parte intrínseca del PC, también son periféricos. Sin ellos no podríamos interactuar con la máquina. Lo mismo ocurre con el monitor, gracias al que podemos ver la información de salida que nos devuelve la máquina.
Otros aparatos comunes que caen dentro de esta categoría podrían ser los controles de videojuegos como el mando de la Xbox One o los hubs USB. Prácticamente cualquier cosa que conectemos a un ordenador podría ser considerada como periférico.
Los periféricos se dividen en dos grupos: de entrada y de salida. Un periférico de entrada sería por ejemplo un escáner, ya que a través de él enviamos información al ordenador -en este caso una imagen física que se convierte en bits-. Un ejemplo de periférico de salida sería una impresora, que muestra información que aparece en el ordenador -nos permite poner en papel cualquier texto o imagen que consultemos en el PC-.
Los gamepads también se consideran periféricos
El monitor: observa qué hace tu máquina
El monitor es el principal periférico de salida con el que cuenta el ordenador. Gracias a él podemos ver un texto que estemos escribiendo, leer las noticias de un periódico, comprobar el progreso de un avatar en un videojuego... dicho de otra manera, sin el monitor nos sería imposible interactuar con el PC.
Los monitores actuales son de cristal líquido o de LEDs. Estos se han impuesto a las vetustas y aparatosas construcciones de tubo de rayos catódicos, especialmente debido a su bajo consumo energético, a su menor tamaño y menor peso.
Su resolución también ha cambiado con el tiempo. Desde los 320 x 200 píxeles que había en los primeros años 80 del siglo pasado a los 1920 x 1080 píxeles que son hoy por hoy la norma ha llovido mucho. Tengamos en cuenta que las pantallas Retina de los Mac han llevado estos números aún más lejos, llegando a los 2880 x 1800 píxeles.
Los monitores de gama baja suelen tener única y exclusivamente un conector VGA, pero los de gama superior pueden incluir además conectores DVI o HDMI.
Cable para puerto DVI-D
El teclado: la forma de dar instrucciones al ordenador
En informática hablamos del teclado como de un dispositivo similar a una máquina de escribir que usa una cierta disposición de botones que actúan como un interruptor electrónico. Se convirtieron en el periférico de entrada principal de los ordenadores cuando las tarjetas perforadas y otros artilugios similares cayeron en desuso.
Existen distintos tipos de teclado atendiendo a su tamaño y su diseño: estándar, para ordenadores portátiles, flexibles, de mano y miniaturizados. Los teclados estándares son los que podemos encontrar en cualquier ordenador de sobremesa. Los dirigidos a ordenadores portátiles son en general más compactos y con menor distancia entre las teclas. Los flexibles pueden ser compactos, además de plegables para facilitar su transporte. Los teclados de mano son versiones reducidas pensadas para ser operadas con una mano, como el Logitech G13 dirigido a gamers. Los teclados en miniatura son los que se pueden usar para operar dispositivos como mini PCs de salón, que además suelen incorporar un ratón táctil.
Actualmente se pueden encontrar teclados retroiluminados para situaciones de baja luminosidad. Además, algunos teclados modernos pueden personalizarse y programarse para realizar distintas funciones. Este tipo de periférico suele ser común entre los más jugones.
Teclado moderno retroiluminado
El ratón: el dispositivo de interacción con la interfaz
Un ratón es un dispositivo que detecta el movimiento en dos dimensiones relativo a una superficie. Este movimiento se traduce a cómo funciona un cursor en una pantalla, lo que permite un control directo sobre la interfaz gráfica de usuario.
Físicamente un ratón consiste en un objeto que se sujeta con una mano, con uno o más botones. Los ratones pueden incorporar otros elementos, como superficies táctiles y ruedas que añaden control adicional y una entrada dimensional.
Antiguamente los ratones eran mecánicos y funcionaban con una trackball que iba alojada en su interior -si bien existen algunos modelos que la llevan de forma externa-. Actualmente funcionan mediante un LED óptico que traslada los movimientos de la mano a la pantalla. En los ordenadores portátiles se puede encontrar una superficie táctil que hace las veces de ratón, aunque se puede conectar uno externo a través de los puertos USB.
Ratón mecánico movido por una trackball
La impresora y el escáner: dos clásicos de la informática
La impresora es un dispositivo de salida que traslada a un formato físico las representaciones que aparecen en la pantalla del ordenador. La primera apareció en el siglo XIX como parte de la máquina diferencial de Charles Babbage. Las primeras impresoras comerciales utilizaban sistemas similares a los de las máquinas de escribir y los teletipos.
Actualmente se utilizan impresoras de inyección de tinta e impresoras láser. Las primeras funcionan expulsando gotas de tinta de diferentes tamaños sobre el papel. Son las más populares entre el gran público debido a que pueden producir documentos con buena calidad a un coste reducido.
Las impresoras láser constan de un tambor fotoconductor unido a un depósito de tóner y un haz láser que es modulado y proyectado a través de un disco especular hacia el tambor fotoconductor. El giro del disco provoca un barrido del haz sobre la generatriz del tambor. Las zonas del tambor sobre las que incide el haz quedan ionizadas y, cuando esas zonas -mediante el giro del tambor- pasan por el depósito del tóner atraen el polvo ionizado de éste. Posteriormente el tambor entra en contacto con el papel, impregnando de polvo las zonas correspondientes. Para finalizar se fija la tinta al papel mediante una doble acción de presión y calor.
Impresora multifunción moderna
Su velocidad de impresión es más alta que en la inyección de tinta, pero también son más caras de comprar y de mantener.
Por otra parte un escáner actúa como un dispositivo de entrada, ya que convierte imágenes físicas en mapas de bits que se trasladan al ordenador. Inicialmente se trataba de escáneres de tambor, aunque más tarde se introdujeron los de cámara plana. Los de este tipo funcionan como una fotocopiadora, pasando un haz de luz por el objeto a digitalizar consiguiendo imágenes de gran calidad -son el tipo más común-. Por último tenemos los escáneres de mano, que se arrastran por la imagen que se va a digitalizar.
Con este artículo esperamos haber podido aclarar algunos conceptos, especialmente en lo referente a la estructura interna de un ordenador.
