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Soporte IT

Introducción al sistema de computación personalIntroducción

Una computadora es una máquina electrónica que realiza cálculos a partir de un conjunto de instrucciones. Las primeras computadoras eran máquinas inmensas del tamaño de una habitación, cuyo armado, administración y mantenimiento requerían de equipos de personas. Los sistemas de computación de la actualidad son exponencialmente más rápidos, y su tamaño es de apenas una fracción del de aquellas primeras computadoras.

Un sistema de computación consta de componentes de hardware y software. El hardware es el equipo físico. Este incluye el gabinete, las unidades de almacenamiento, los teclados, los monitores, los cables, los altavoces y las impresoras. El software incluye el sistema operativo y los programas. El sistema operativo administra los recursos de hardware de la PC y ofrece servicios comunes para los programas de la PC. Estas operaciones pueden incluir la identificación y el procesamiento de información, así como el acceso a esta. Los programas o aplicaciones se encargan de distintas funciones. Los programas varían ampliamente según el tipo de información a la que se accede o que se genera. Por ejemplo, las instrucciones para reconciliar una chequera difieren de las instrucciones para simular un mundo de realidad virtual en Internet

Sistemas de computación personalGabinetes y fuentes de energía

El gabinete de la PC contiene el marco de soporte para los componentes internos de una PC y, al mismo tiempo, proporciona un recinto de protección adicional. En general, los gabinetes de las PC están hechos de plástico, acero o aluminio, y vienen en distintos estilos.

Además de proporcionar protección y soporte, los gabinetes ofrecen un entorno diseñado para mantener refrigerados los componentes internos. Los ventiladores del gabinete hacen circular el aire a través del gabinete de la PC. A medida que el aire circula por los componentes calientes, absorbe el calor y luego sale del gabinete. Este proceso evita el recalentamiento de los componentes de la PC. Los gabinetes también ayudan a prevenir daños que puede causar la electricidad estática. Los componentes internos de la PC están conectados a tierra mediante la conexión al gabinete.

Todas las PC necesitan una fuente de energía que convierta la energía de corriente alterna (CA) proveniente de un tomacorriente de pared en energía de corriente continua (CC). Además, toda PC necesita una motherboard. La motherboard es la placa de circuitos principal de una PC. Por lo general, el tamaño y la forma del gabinete de la PC dependen de la motherboard, la fuente de energía y otros componentes internos.

El tamaño y la disposición de un gabinete se denominan “factor de forma”. Los factores de forma básicos para los gabinetes de las PC incluyen el de escritorio y en torre, como los que se muestran en la Figura 1. Los gabinetes de escritorio pueden ser delgados o de tamaño normal. Los gabinetes en torre pueden ser pequeños o de tamaño normal.

Puede seleccionar un gabinete más grande para la PC, a fin de incluir otros componentes que se puedan requerir en el futuro. O bien, puede seleccionar un gabinete más pequeño que requiera un espacio mínimo. En general, el gabinete de la PC debe ser duradero, fácil de reparar, y debe tener espacio suficiente para expandir el equipo.

Los gabinetes de las PC se conocen con distintos nombres:

Chasis Gabinete Torre Caja Cubierta

Al elegir un gabinete, se deben tener en cuenta varios factores:

Tamaño de la motherboard

Número de ubicaciones de unidades externas o internas, denominadas “bahías”

Espacio disponible

Consulte la Figura 2 para obtener una lista de las características del gabinete de la PC.

NOTA: seleccione un gabinete que coincida con las dimensiones físicas de la fuente de energía y la motherboard


La fuente de energía debe proporcionar suficiente alimentación a los componentes que se encuentran instalados, además de permitir que se agreguen otros componentes más adelante. Si elige una fuente de energía que solo suministra alimentación a los componentes actuales, es posible que deba reemplazarla cuando se actualicen otros componentes.

La fuente de energía, que se muestra en la Figura 1, convierte la alimentación de corriente alterna (CA) que proviene de un tomacorriente de pared en alimentación de corriente continua (CC), que tiene un voltaje inferior. Para todos los componentes internos de la PC, se requiere alimentación de CC. Existen tres factores de forma principales para las fuentes de energía: tecnología avanzada (AT, Advanced Technology), AT extendida (ATX, AT Extended) y ATX12V. ATX12V es el factor de forma que se usa con más frecuencia en las PC actuales.

Una PC puede tolerar leves fluctuaciones de alimentación, pero una desviación considerable puede provocar que la fuente de energía falle. Una fuente de energía ininterrumpible (UPS, uninterruptible power supply) puede proteger a una PC de los problemas que ocasionan las fluctuaciones de alimentación. Una UPS usa un convertidor de potencia. Un convertidor de potencia proporciona alimentación de CA a la PC desde una batería incorporada, al convertir la CC de la batería de la UPS en alimentación de CA. Esta batería incorporada se carga de forma continua mediante la CC que se convierte desde la fuente de CA.

Conectores

La mayoría de los conectores hoy en día están enchavetados. Un conector enchavetado tiene un diseño asimétrico para evitar que se inserte en una dirección errónea. Cada conector de la fuente de energía usa un voltaje distinto, como se muestra en la Figura 2. Se usan distintos conectores para conectar componentes específicos a diversos puertos de la motherboard.

El conector enchavetado Molex se conecta a las unidades ópticas, a los discos duros o a otros dispositivos que usan tecnología más antigua.

El conector enchavetado Berg se conecta a la unidad de disquete. El conector enchavetado Berg es más pequeño que el conector Molex.

El conector enchavetado SATA se conecta a una unidad óptica o un disco duro. El conector SATA es más ancho y más delgado que el conector Molex.

El conector ranurado de 20 o 24 pines se conecta a la motherboard. El conector de 24 pines tiene dos filas de 12 pines cada una, y el conector de 20 pines tiene dos filas de 10 pines cada una.

El conector de alimentación auxiliar de cuatro a ocho pines tiene dos filas de dos a cuatro pines y alimenta a todas las áreas de la motherboard. El conector de alimentación auxiliar tiene la misma forma que el conector de alimentación principal, pero es más pequeño. También puede alimentar otros dispositivos de la PC.

Un conector de alimentación PCIe de seis a ocho pines tiene dos filas de tres a cuatro pines y alimenta a otros componentes internos.

Los conectores de alimentación de estándares más antiguos usaban dos conectores denominados P8 y P9 para establecer la conexión a la motherboard. Los conectores P8 y P9 no estaban enchavetados. Se podían instalar al revés, lo cual podía dañar la motherboard o la fuente de energía. La instalación requería que los conectores estuvieran alineados con los cables negros en el centro.

NOTA: si tiene dificultades para insertar un conector, intente cambiarlo de posición, o revíselo para asegurarse de que no haya pines doblados u objetos extraños que le impidan insertarlo. Si resulta difícil conectar un cable u otra parte, significa que hay un error. Los cables, los conectores y los componentes se diseñan para que se ajusten a la perfección. Nunca fuerce un conector o un componente. Si un conector se conecta de forma incorrecta, puede dañar la clavija y el conector. Tómese su tiempo y asegúrese de manejar el hardware correctamente.


Las siguientes son las cuatro unidades básicas de electricidad:

Voltaje (V)

Corriente (I)

Potencia (P)

Resistencia (R)

Voltaje, corriente, potencia y resistencia son términos de electrónica que un técnico informático debe conocer.

El voltaje es la medida de la fuerza requerida para impulsar los electrones a través de un circuito. El voltaje se mide en voltios (V). La fuente de energía de una PC suele producir muchos voltajes distintos.

La corriente es la medida de la cantidad de electrones que pasan por un circuito. La corriente se mide en amperios (A). Las fuentes de energía de las PC envían distintos amperajes para cada voltaje de salida.

La potencia es la medida de la presión requerida para impulsar los electrones a través de un circuito (voltaje), multiplicada por la cantidad de electrones que pasan por dicho circuito (corriente). La unidad de medida se denomina “vatios” (W). Las fuentes de energía de las PC se calculan en vatios.

La resistencia es la oposición al flujo de corriente en un circuito y se mide en ohmios. Una baja resistencia permite que haya más flujo de corriente por un circuito y, en consecuencia, que haya más potencia. Un fusible adecuado tiene una baja resistencia o, prácticamente, 0 ohmios.

Una ecuación básica, conocida como la ley de Ohm, expresa la relación entre tres de estos términos Establece que el voltaje es igual a la corriente multiplicada por la resistencia: V = IR.

En un sistema eléctrico, la potencia es igual al voltaje multiplicado por la corriente: P = VI.

En un circuito eléctrico, el aumento de la corriente o del voltaje tiene como resultado una mayor potencia.

Por ejemplo, imagine un circuito simple que tiene una lámpara de 9 V conectada a una batería de 9 V. La potencia de salida de la lámpara es de 100 W. Si se emplea la ecuación P = VI, se puede calcular la cantidad de corriente en amperios que se requiere para obtener 100 W de la lámpara de 9 V.

Para resolver esta ecuación, se sabe que P = 100 W y que V = 9 V.

I = P/V = 100 W/9 V = 11,11 A

¿Qué sucede si se usa una batería de 12 V y una lámpara de 12 V para obtener 100 W de potencia?

I = P/V = 100 W/12 V = 8,33 A

Este sistema genera la misma potencia, pero con menos corriente.

Puede utilizar el triángulo de Ohm, que se muestra en la Figura 1, para calcular el voltaje, la corriente o la resistencia cuando se conocen dos de las variables. Para ver la fórmula correcta, cubra la variable que se desconoce y realice el cálculo que deriva de ello. Por ejemplo, si se conocen el voltaje y la corriente, cubra la R para revelar la fórmula V/I. Calcule V/I para averiguar el valor de R. Puede usar el gráfico de la ley de Ohm, que se muestra en la Figura 2, para calcular cualquiera de las cuatro unidades básicas de electricidad al utilizar

dos unidades conocidas.

Por lo general, las PC usan fuentes de energía cuya potencia de salida varía entre los 250 W y los 800 W. No obstante, algunas PC necesitan fuentes de energía con una potencia de 1200 W o más. Al armar una PC, elija una fuente de energía con el vatiaje suficiente para alimentar a todos los componentes. Cada componente dentro de la PC utiliza cierta cantidad de potencia. Consulte la información sobre el vatiaje en los documentos del fabricante. Al elegir una fuente de energía, asegúrese de elegir una que tenga potencia más que suficiente para alimentar a los componentes actuales. Una fuente de energía con una clasificación de vatiaje superior tiene más potencia y, en consecuencia, puede alimentar a más dispositivos.

En la parte trasera de la mayoría de las fuentes de energía, hay un pequeño interruptor llamado “interruptor selector de voltaje”. Este interruptor permite fijar el voltaje de entrada a la fuente de energía en 110 V/115 V o 220 V/230 V. Las fuentes de energía que tienen este interruptor se denominan “fuente de energía de doble voltaje”. La configuración de voltaje correcta depende del país en el que se usa la fuente de energía. Establecer el interruptor de voltaje en el voltaje de entrada incorrecto puede dañar la fuente de energía y otras partes de la PC. Si una fuente de energía no tiene este interruptor, detecta y establece el voltaje correcto de forma automática.

PRECAUCIÓN: no abra ninguna fuente de energía. Los condensadores electrónicos ubicados en una fuente de energía, como se muestra en la Figura 3, pueden tener carga durante mucho tiempo.

Sistemas de computación personalComponentes internos de una PC

La motherboard es la placa de circuitos impresos principal que contiene los buses o rutas eléctricas que se encuentran en una PC. Estos buses permiten que los datos se desplacen entre los diversos componentes que forman parte de una PC. En la Figura 1, se muestra una variedad de motherboards. La motherboard también se conoce como “placa del sistema” o “placa base”.

La motherboard alberga a la unidad central de proceso (CPU, central processing unit), la memoria de acceso aleatorio (RAM, random access memory), las ranuras de expansión, el conjunto de disipador térmico y ventilador, el chip del sistema básico de entrada y salida (BIOS, basic input/output system), el conjunto de chips y los circuitos que interconectan los componentes de la motherboard. Los sockets, los conectores internos y externos, y diversos puertos también se encuentran en la motherboard.

El factor de forma de las motherboards se refiere al tamaño y la forma de la placa. También describe la disposición física de los distintos componentes y dispositivos en la motherboard. El factor de forma establece cómo se conectan los componentes individuales a la motherboard y la forma del gabinete de la PC. Existen diversos factores de forma para las motherboards, como se muestra en la Figura 2.

El factor de forma más común en las computadoras de escritorio era el AT, basado en la motherboard AT de IBM. La motherboard AT puede medir hasta 30 cm de ancho aproximadamente. Este tamaño incómodo llevó a la creación de factores de forma más pequeños. La colocación de disipadores térmicos y ventiladores suele interferir en el uso de las ranuras de expansión en los factores de forma más pequeños.

Un factor de forma para motherboard más moderno, el ATX, mejoró el diseño AT. El gabinete ATX alberga los puertos integrados de E/S en la motherboard ATX. La fuente de energía ATX se conecta a la motherboard mediante un único conector de 20 pines, en lugar de los confusos conectores P8 y P9 que se usaban con algunos de los primeros factores de forma. En lugar de usar un interruptor físico de cambio de estado, la fuente de energía ATX se puede encender y apagar con las señales que envía la motherboard.

El Micro-ATX es un factor de forma más pequeño que se diseñó para ser compatible con el factor anterior ATX. Como los puntos de montaje de una motherboard Micro-ATX son un subconjunto de los que se usan en una placa ATX, y el panel de E/S es idéntico, se puede usar la motherboard Micro-ATX en un gabinete ATX de tamaño normal.

Como las placas Micro-ATX suelen usar los mismos conjuntos de chips (puente norte y puente sur) y los mismos conectores de alimentación que las placas ATX de tamaño normal, pueden usar muchos de los mismos componentes. Sin embargo, los gabinetes Micro-ATX generalmente son mucho más pequeños que los ATX y tienen menos ranuras de expansión.

Algunos fabricantes tienen factores de forma exclusivos basados en el diseño ATX. Como consecuencia, algunas motherboards, fuentes de energía y otros componentes no son compatibles con los gabinetes ATX estándar.

El factor de forma ITX adquirió popularidad debido a que es muy pequeño. Existen muchos tipos de motherboards ITX. El Mini-ITX es uno de los más populares. El factor de forma Mini-ITX utiliza muy poca potencia, por lo que no se necesitan ventiladores para mantenerlo refrigerado. Las motherboards Mini-ITX solo tienen una ranura PCI para las tarjetas de expansión. Una PC basada en un factor de forma Mini-ITX se puede usar en lugares en los que no es conveniente tener una PC de gran tamaño o un ambiente en el cual la PC debe hacer poco ruido.

Un grupo de componentes importantes en la motherboard es el conjunto de chips. El conjunto de chips consta de diversos circuitos integrados conectados a la motherboard. Estos controlan la interacción del hardware del sistema con la CPU y la motherboard. La CPU se instala en una ranura o un socket en la motherboard. El tipo de CPU que se puede instalar depende del socket en la motherboard.

El conjunto de chips permite la comunicación y la interacción de la CPU con los demás componentes de la PC, y el intercambio de datos con la memoria del sistema o RAM, las unidades de disco duro, las tarjetas de video y otros dispositivos de salida. El

conjunto de chips establece cuánta memoria se puede agregar a una motherboard. El tipo de conectores en la motherboard también depende del conjunto de chips.

La mayoría de los conjuntos de chips se dividen en dos componentes diferentes, el puente norte y el puente sur. La función de cada componente varía según el fabricante. Por lo general, el puente norte controla el acceso a la RAM y a la tarjeta de video, y la velocidad de comunicación de la CPU con ellas. A veces, la tarjeta de video está integrada en el puente norte. AMD e Intel tienen chips que integran la controladora de memoria en el circuito integrado de la CPU, lo cual mejora el rendimiento y el consumo de energía. En la mayoría de los casos, el puente sur permite la comunicación de la CPU con el disco duro, la tarjeta de sonido, los puertos USB y otros puertos de E/S.


La unidad central de proceso (CPU, central processing unit) se considera el cerebro de la PC. A veces, se la denomina “procesador”. La mayoría de los cálculos se realizan en la CPU. Con respecto a la capacidad de cómputo, la CPU es el elemento más importante de un sistema de computación. Las CPU tienen distintos factores de forma, y cada estilo requiere una ranura o un socket en particular en la motherboard. Entre los fabricantes de CPU más conocidos se incluyen Intel y AMD.

El socket o la ranura de la CPU es la conexión entre la motherboard y el procesador. La mayoría de los sockets de CPU y de los procesadores que se usan en la actualidad se fabrican sobre la base de las arquitecturas de matriz de rejilla de pines (PGA, pin grid array), que se muestra en la Figura 1, y de matriz de contactos en rejilla (LGA, land grid array), que se muestra en la Figura 2. En la arquitectura PGA, los pines en la parte inferior del procesador se insertan en el socket, generalmente con una fuerza de inserción nula (ZIF, zero insertion force). La ZIF se refiere a la cantidad de fuerza que se necesita para instalar una CPU en el socket o la ranura de la motherboard. En la arquitectura LGA, los pines se encuentran dentro del socket y no en el procesador. Los procesadores de ranura, que se muestran en la Figura 3, tienen forma de cartucho y encajan en una ranura que se asemeja a una ranura de expansión, la cual se muestra en la parte inferior izquierda de la Figura 4.

La CPU ejecuta un programa, que es una secuencia de instrucciones almacenadas. Cada modelo de procesador tiene un conjunto de instrucciones que debe ejecutar. La CPU ejecuta el programa al procesar cada uno de los datos como lo ordena el programa y el conjunto de instrucciones. Mientras la CPU ejecuta un paso del programa, las instrucciones restantes y los datos se almacenan en una memoria especial cercana denominada “caché”. Existen dos arquitecturas principales de CPU relacionadas con los conjuntos de instrucciones:

PC con conjunto de instrucciones reducido (RISC, Reduced Instruction Set Computer): las arquitecturas usan un conjunto de instrucciones relativamente pequeño. Los chips RISC se diseñan para ejecutar estas instrucciones muy rápidamente.

PC con conjunto de instrucciones complejo (CISC, Complex Instruction Set Computer): las arquitecturas usan un amplio conjunto de instrucciones, lo cual provoca que haya menos pasos por operación.

Algunas CPU Intel incorporan la tecnología hyperthreading para mejorar el rendimiento de la CPU. Con la tecnología hyperthreading, se ejecutan varias porciones de código (subprocesos) simultáneamente en la CPU. Para un sistema operativo, una única CPU con tecnología hyperthreading opera como si hubiera dos CPU cuando se procesan varios subprocesos.

Algunos procesadores AMD usan la tecnología hypertransport para mejorar el rendimiento de la CPU. La tecnología hypertransport es una conexión de alta velocidad y baja latencia entre la CPU y el chip puente norte.

La potencia de una CPU se mide según la velocidad y la cantidad de datos que puede procesar. La velocidad de una CPU se clasifica en ciclos por segundo, como millones de ciclos por segundo, denominados “megahercios” (MHz), o miles de millones de ciclos por segundo, denominados “gigahercios” (GHz). La cantidad de datos que una CPU puede procesar a la vez depende del tamaño del bus en la parte delantera (FSB, front side bus). Este también se denomina “bus de la CPU” o “bus de datos del procesador”. Se puede aumentar el rendimiento si se aumenta el ancho del FSB. El ancho del FSB se mide en bits. El bit es la unidad de datos más pequeña de una PC y es el formato binario en el que se procesan los datos. Los procesadores actuales usan un FSB de 32 bits o de 64 bits.

La técnica de aceleración del reloj se utiliza para hacer que un procesador funcione a una velocidad mayor que la que se le especificó originalmente. Esta técnica no es un método recomendable para mejorar el rendimiento de la PC y puede provocar daños a la CPU. Lo opuesto a la técnica de aceleración del reloj es la moderación de velocidad de la CPU. La moderación de velocidad de la CPU es una técnica que se usa cuando el procesador funciona a una velocidad inferior a la nominal para conservar la energía o producir menos calor. La moderación de velocidad se suele utilizar en las computadoras portátiles y en otros dispositivos móviles.

Las tecnologías de procesador más modernas ayudaron a que los fabricantes de CPU encontraran formas de incorporar más de un núcleo de CPU en un único chip. Estas CPU pueden procesar varias instrucciones a la vez:

CPU de núcleo único: un núcleo dentro de una única CPU que se encarga de todos los procesos. El fabricante de la motherboard puede proporcionar sockets para más de un único procesador, lo que proporciona la capacidad de armar un equipo multiprocesador potente.

CPU de doble núcleo: dos núcleos dentro de una única CPU en la que ambos núcleos pueden procesar información al mismo tiempo.

CPU de triple núcleo: tres núcleos dentro de una única CPU que en realidad es un procesador de cuatro núcleos en el que uno de ellos está deshabilitado.

CPU de cuatro núcleos: cuatro núcleos dentro de una única CPU.

CPU de seis núcleos: seis núcleos dentro de una única CPU.

CPU de ocho núcleos: ocho núcleos dentro de una única CPU.


El flujo de corriente entre los componentes electrónicos genera calor. Los componentes de la PC funcionan mejor cuando se los mantiene refrigerados. Si no se elimina el calor, es posible que la PC funcione más despacio. Si se acumula demasiado calor, se pueden dañar los componentes de la PC.

Aumentar la circulación de aire en el gabinete de la PC permite que se elimine el calor. El ventilador instalado en el gabinete de la PC, como se muestra en la Figura 1, hace que el proceso de refrigeración sea más eficaz. Además del ventilador del gabinete, el disipador térmico le quita calor al núcleo de la CPU. El ventilador que se encuentra en la parte superior del disipador térmico, como se muestra en la Figura 2, aleja el calor de la CPU.

Existen otros componentes que también son vulnerables al daño que causa el calor y que a veces cuentan con ventiladores. Las tarjetas adaptadoras de video también generan mucho calor. El propósito de los ventiladores es refrigerar la unidad de procesamiento gráfico (GPU, graphics-processing unit), como se muestra en la Figura 3.

Las PC con CPU y GPU extremadamente rápidas pueden utilizar un sistema de refrigeración por agua. Se coloca una placa metálica sobre el procesador y se bombea agua por encima de la parte superior para que absorba el calor que genera el procesador. El agua se bombea a un radiador para liberar el calor en el aire y, a continuación, se hace que vuelva a circular.


Los chips de memoria almacenan los datos en forma de bytes. Los bytes representan información, por ejemplo, letras, números y símbolos. Un byte es la unidad de información direccionable más pequeña de la PC. Cada bit se almacena como un 0 o un 1 en el chip de memoria.

Los chips de memoria de solo lectura (ROM, read-only memory) se encuentran en la motherboard y en otras placas de circuitos. Los chips de ROM contienen instrucciones a las que la CPU puede acceder de forma directa. Las instrucciones básicas para el funcionamiento, como arrancar la PC y cargar el sistema operativo, se almacenan en la ROM. Los chips de ROM retienen el contenido aun cuando la PC está apagada. El contenido no se puede borrar ni cambiar por medios normales.

NOTA: en ocasiones, la ROM se denomina “firmware”. Esto es engañoso, ya que el firmware, en realidad, es el software que se almacena en un chip de ROM.

TIPOS DE ROM

ROM

PROM

EPROM

EEPROM


La RAM es el área de almacenamiento temporal de datos y programas a los que accede la CPU. La RAM es una memoria volátil, lo cual significa que el contenido se borra cuando se apaga la PC. Cuanta más RAM tiene una PC, más capacidad tiene de contener y procesar programas y archivos de gran tamaño. Una mayor cantidad de RAM también mejora el rendimiento del sistema. La cantidad máxima de RAM que se puede instalar está limitada por la motherboard y el CPU instalados.

TIPOS DE RAM

DRAM

SRAM

MEMORIA FPM

MEMORIA EDO

SDRAM

DDR SDRAM

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