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Cientos de review, miles de noticias y un montón de tutoriales son los que llevamos a nuestras espaldas, y todavía no había llegado la hora de crear un artículo orientado a los que se están iniciando en el mundo de la informática y los ordenadores para proporcionarles el conocimiento básico de cuáles son los componentes de un ordenador y qué función cumplen cada uno de ellos.
Con esta guía, pretendemos que los que menos saben de ordenadores se lleven una idea bastante completa de qué componentes hay y las últimas tendencias a día de hoy, para así saber cómo comenzar a montar su propio PC.
Componentes internos y periféricos
En el ámbito de la informática, los componentes electrónicos de un ordenador se dividen en dos categorías principales: internos y periféricos. No obstante, cuando nos referimos a un "ordenador", nos estamos refiriendo a la amalgama de componentes internos contenidos dentro de un chasis o carcasa de PC.
Los componentes internos constituyen el hardware esencial de nuestro equipo y son responsables de procesar la información que ingresamos o descargamos desde Internet. Facilitan el almacenamiento de datos, la ejecución de juegos y la visualización de nuestros trabajos en una pantalla. Entre los componentes internos fundamentales se encuentran:
-Placa base
-CPU o procesador
-Memoria RAM
-Disco duro
-Tarjeta gráfica
-Fuente de alimentación
-Tarjeta de red
Estos elementos generan calor debido a su funcionamiento mediante electricidad y a las elevadas frecuencias de procesamiento. Por lo tanto, también se consideran componentes internos a los siguientes:
-Disipadores
-Ventiladores
-Refrigeración líquida
Así, al explorar cada uno de estos componentes instalados en un ordenador, o aquellos que son críticos y esenciales, se establece una comprensión integral del funcionamiento y la estructura del sistema.
CPU o microprocesador
El microprocesador, reconocido como el cerebro del ordenador, desempeña la función crítica de analizar exhaustivamente toda la información que fluye a través de él en forma de unos y ceros. La CPU (Unidad Central de Procesamiento) se encarga de decodificar y ejecutar las instrucciones provenientes de los programas almacenados en la memoria principal del ordenador, al tiempo que coordina y controla la mayoría, si no todos, los componentes y periféricos conectados. La velocidad con la que la CPU procesa estas instrucciones se mide en ciclos por segundo o hertzios (Hz).
La CPU, en esencia, es un complejo chip de silicio que alberga millones de transistores y circuitos integrados. Está dotado de una serie de pines o contactos que se conectan al socket de la placa base, facilitando así su integración efectiva en el sistema.
En la actualidad, las CPU más recientes no se limitan a un solo chip físico; incorporan varias unidades internas conocidas como núcleos o cores. Cada uno de estos núcleos tiene la capacidad de procesar una instrucción a la vez, lo que permite a la CPU gestionar simultáneamente tantas instrucciones como núcleos tenga el procesador. Este avance contribuye significativamente al rendimiento y la eficiencia de las operaciones ejecutadas por la CPU.
Microarquitectura y fabricantes
Es crucial tener un conocimiento detallado de los fabricantes y las arquitecturas actuales al considerar los microprocesadores. Básicamente, existen dos fabricantes prominentes de procesadores para PC, cada uno con su propia arquitectura distintiva.
Arquitectura: La arquitectura de un microprocesador está definida por el conjunto de instrucciones que conforman su diseño. En la actualidad, la arquitectura x86 es predominante y comúnmente visible en la mayoría de las CPUs. Esta especificación no solo abarca el conjunto de instrucciones, sino también el proceso de fabricación y el tamaño utilizado para implementar los transistores.
Intel: Como fabricante líder de circuitos integrados, Intel es el creador de la serie de procesadores x86. Su arquitectura actual es x86, con transistores de 14 nm (nanómetros). Intel asigna nombres en clave y generaciones a sus actualizaciones, estando actualmente en la 9ª generación con la denominación Coffee Lake. Esta sucede a las generaciones anteriores, Kaby Lake y Kaby Lake R, también de 14 nm. Próximamente, se espera que Intel lance al mercado los primeros procesadores de 10 nm, bajo la denominación Cannon Lake.
AMD: AMD, como rival directo de Intel, también utiliza la arquitectura x86 para sus procesadores. Similar a Intel, nombra sus procesadores con un código en clave. Actualmente, AMD opera con procesadores de 12 nm, pertenecientes a las arquitecturas Zen+ y Zen2, y a la serie Ryzen. En un futuro cercano, se espera la introducción de la arquitectura Zen3 de 7 nm por parte de AMD.
Aunque la CPU actúa como el corazón del ordenador, su funcionamiento sería imposible sin la presencia crucial de la placa base. La placa base, esencialmente, consiste en una placa de circuito impreso (PCB) equipada con un circuito integrado que interconecta diversos chips, condensadores y conectores distribuidos estratégicamente a lo largo de su superficie. En conjunto, estos componentes forman la infraestructura central del ordenador.
En la placa base, realizamos conexiones cruciales como la del procesador, la memoria RAM, la tarjeta gráfica y prácticamente todos los elementos internos del ordenador. Detallar exhaustivamente una placa base resulta enormemente complejo debido a la vasta cantidad de elementos importantes que la componen.
En resumen, la placa base sirve como el elemento unificador que facilita la interacción armoniosa entre los distintos componentes del sistema, permitiendo así el correcto funcionamiento y la comunicación eficiente entre la CPU y otros dispositivos esenciales. Su papel fundamental radica en ser la columna vertebral que sustenta la estructura y conectividad de un ordenador.
Formatos de placas base
Formatos de Placa Base: La elección del formato de una placa base es crucial, ya que determina la cantidad de ranuras de expansión y el chasis compatible. Algunos formatos clave incluyen:
XL-ATX y E-ATX: Formatos especiales que requieren torres de gran tamaño con 10 o más slots de expansión. Son ideales para configuraciones con refrigeración líquida completa, múltiples tarjetas gráficas y numerosas unidades de almacenamiento.
ATX: Con dimensiones típicas de 30,5 cm x 24,4 cm, es compatible con el 99% de las cajas de PC en el mercado. Recomendado para configuraciones gamer o equipos workstation.
Micro-ATX: De tamaño reducido y versátil, aunque ha perdido popularidad con la llegada de placas más pequeñas. Ideal para equipos de salón.
ITX: Revolucionario por su pequeño tamaño, especialmente en el ámbito de placas base para equipos gaming. Capaz de manejar resoluciones de hasta 3840 x 2160p (4K) con eficiencia.
Componentes Integrados en una Placa Base:
BIOS o UEFI: Almacena un programa esencial sobre la configuración de la placa base y los dispositivos conectados. Las modernas BIOS se denominan UEFI (Extensible Firmware Interface), ofreciendo una interfaz gráfica avanzada y mayor control.
Tarjeta de Sonido: La mayoría de las placas base incluyen un chip para procesar el sonido, permitiendo la reproducción de música y la conexión de auriculares o equipos de audio sin la necesidad de una tarjeta de expansión. Los chips Realtek son comunes y ofrecen calidad y múltiples salidas para sonido envolvente.
Tarjeta de Red: Todas las placas base incorporan un chip que gestiona la conexión de red, con el correspondiente puerto para el cable del router. Las versiones avanzadas también pueden incluir conexión Wi-Fi.
Ranuras de Expansión: Componentes fundamentales que permiten la instalación de memorias RAM, tarjetas gráficas, discos duros y otros puertos o conexiones en el ordenador. Cada componente tiene detalles específicos sobre estas ranuras.
La memoria RAM (Random Access Memory) constituye un componente interno esencial instalado en la placa base, dedicado a cargar y almacenar las instrucciones que el procesador ejecuta. Estas instrucciones provienen de todos los dispositivos conectados a la placa base y a los puertos del equipo.
Para optimizar la velocidad de transferencia de datos, la memoria RAM mantiene una comunicación directa con el procesador, si bien es importante destacar que los datos se almacenan temporalmente en la memoria caché antes de llegar al procesador. La designación "de acceso aleatorio" se debe a que la información se guarda de forma dinámica en celdas disponibles, sin un orden aparente. Además, es fundamental comprender que esta información no persiste de manera permanente, a diferencia de un disco duro; se pierde cada vez que apagamos el ordenador.
En cuanto a la memoria RAM, es esencial tener en cuenta cuatro características fundamentales: la cantidad de memoria en GB que se instalará, el tipo específico de memoria RAM, su velocidad y el tipo de ranura que se ajusta a las especificaciones particulares de cada equipo. Estas consideraciones son clave para garantizar un rendimiento óptimo y una compatibilidad adecuada con el sistema.
Tipo de memoria RAM y velocidad
Vamos a explorar los tipos de memorias RAM utilizadas en la actualidad y entender la relevancia de su velocidad.
En primer lugar, es esencial determinar el tipo de memoria RAM que se adapta a las necesidades de nuestro equipo. Esta tarea resulta sencilla, ya que si poseemos un ordenador con menos de 4 años, podemos estar seguros de que es compatible con memorias del tipo DDR en su versión 4, es decir, DDR4.
Las memorias DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic-Access Memory) han sido la norma en nuestros ordenadores en los últimos años. Las mejoras en esta tecnología, desde la versión 1 hasta la actual versión 4, se centran en aumentar de manera significativa la frecuencia del bus, ampliar la capacidad de almacenamiento y reducir el voltaje de trabajo para lograr una mayor eficiencia. En la actualidad, contamos con módulos capaces de funcionar a velocidades de hasta 4600 MHz, con un voltaje de tan solo 1,5 V.
Los módulos de memoria actuales ofrecen capacidades que oscilan entre 2 GB y 16 GB, y ya se están desarrollando, en fase experimental, algunos con 32 GB. La cantidad de memoria RAM que podemos instalar estará limitada tanto por la cantidad de ranuras en la placa base como por la capacidad de direccionamiento de memoria del procesador.
En cuanto a las ranuras de instalación, existen dos tipos principales:
DIMM: Estas ranuras se encuentran en las placas base de los equipos de escritorio (de sobremesa) y son utilizadas para todas las generaciones de memorias DDR (1, 2, 3, 4). Cada ranura tiene un bus de datos de 64 bits y puede tener hasta 288 conectores para las memorias DDR4.
SO-DIMM: Similares a las DIMM pero más compactas, se utilizan en ordenadores portátiles y servidores, donde el espacio es más limitado. Ofrecen las mismas prestaciones que las ranuras DIMM, con la misma capacidad de memoria y bus.
Disco Duro
Ahora exploraremos la función y utilidad de los discos duros en nuestro equipo. Al igual que los componentes mencionados anteriormente, este dispositivo se instala internamente en nuestro equipo, aunque también hay versiones externas que se conectan mediante USB en la mayoría de los casos.
El disco duro asume la responsabilidad de almacenar de manera permanente todos los datos descargados de Internet, documentos, carpetas creadas, imágenes, música, entre otros. Además, es el componente crítico que alberga el sistema operativo necesario para el funcionamiento de nuestro ordenador.
Los discos duros se presentan en una variedad de tipos y tecnologías de construcción. Es probable que hayas escuchado acerca de los discos duros HDD y los discos duros SSD, así que profundicemos en sus características.
Disco duro HDD:
Los discos duros HDD han sido una presencia constante en nuestros equipos, caracterizados por un dispositivo metálico rectangular y substancial en peso. En su interior, albergan discos o platos adheridos a un eje central. Este eje, impulsado por un motor, gira a velocidades considerables, permitiendo la lectura y escritura de información mediante un cabezal magnético ubicado en la superficie de cada plato. Estos discos son conocidos como "mecánicos" debido a la presencia de motores y componentes mecánicos en su estructura interna.
Cada disco tiene dos caras funcionales en las que se almacena información mediante la representación de ceros y unos. Estos discos se dividen lógicamente en pistas (anillos concéntricos en un disco), cilindros (conjuntos de pistas alineadas verticalmente en diferentes platos) y sectores (divisiones de arco en las pistas).
La relevancia de los discos duros radica en su capacidad de almacenamiento y velocidad. La capacidad se mide en gigabytes (GB), y a mayor capacidad, mayor almacenamiento de datos. Actualmente, encontramos discos duros en el mercado con capacidades de hasta 12 terabytes o incluso 16 terabytes, equivalente a 16,000 GB. En cuanto a tamaños, existen dos tipos principales de discos:
Disco de 3.5 pulgadas: Los tradicionales, utilizados en computadoras de escritorio, con dimensiones de 101.6 × 25.4 × 146 mm.
Disco de 2.5 pulgadas: Utilizados en computadoras portátiles, más compactos y de menor capacidad, con dimensiones de 69.8 × 9.5 × 100 mm.
La conexión a la placa base se realiza a través de la interfaz SATA, siendo la versión actual la SATA III o SATA 6 Gbps, indicando la cantidad de información que puede transmitirse por unidad de tiempo. Aunque la capacidad teórica es de 6 Gbps (aproximadamente 600 MB/s), los discos duros mecánicos no suelen alcanzar esta velocidad, llegando como máximo a unos 300 MB/s.
Disco Duro SSD
En lugar de referirnos a ellos como discos duros, es más preciso denominarlos como Unidades de Almacenamiento en Estado Sólido (SSD). Estas unidades utilizan una tecnología de almacenamiento completamente diferente a la de los HDD. Los SSD son dispositivos capaces de almacenar información de manera permanente en chips de memoria flash, similar a los que se encuentran en las memorias RAM.
En los SSD, los datos se almacenan en celdas de memoria compuestas por puertas lógicas NAND. Estas celdas pueden retener un estado de tensión sin requerir un suministro continuo de corriente. Es importante mencionar que existen tres tecnologías principales de fabricación: SLC (Single-Level Cell), MLC (Multi-Level Cell) y TLC (Triple-Level Cell). Estas tecnologías varían en la cantidad de bits que pueden almacenar por celda, lo que afecta la velocidad y la durabilidad de la unidad SSD. Gracias por señalar la diferencia y permitir una corrección precisa.
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Las Unidades de Almacenamiento en Estado Sólido (SSD) superan significativamente en velocidad a los HDD, ya que carecen de elementos mecánicos y motores que requieren tiempo para moverse y posicionar el cabezal en la pista adecuada. Actualmente, se utilizan diversas tecnologías de conexión para los SSD:
SATA: Utiliza la misma interfaz que se emplea en los HDD, pero en este caso, se aprovechan los 600 MB/s que puede transmitir. De esta manera, los SSD con conexión SATA son inherentemente más rápidos que los discos mecánicos. Estas unidades suelen estar encapsuladas en gabinetes de 2.5 pulgadas.
PCI-Express: Esta tecnología implica una ranura en la placa base que utiliza una interfaz PCI-Express x4 bajo el protocolo de comunicación NVMe. Las unidades SSD conectadas a través de PCI-Express son capaces de alcanzar velocidades impresionantes, llegando hasta 3,500 MB/s en lectura y escritura. Estas unidades se presentan como tarjetas de expansión sin encapsulado, con un aspecto similar al de las memorias RAM.
Tarjeta gráfica
La tarjeta gráfica no es un componente estrictamente necesario en muchos casos, y ahora exploraremos por qué.
Básicamente, una tarjeta gráfica es un dispositivo conectado a una ranura de expansión PCI-Express 3.0 x16 que incorpora un procesador gráfico o GPU encargado de gestionar todo el procesamiento gráfico de un ordenador.
No son consideradas estrictamente necesarias porque la mayoría de los procesadores modernos incluyen un circuito interno capaz de encargarse del procesamiento gráfico, y las placas base suelen tener puertos HDMI o DisplayPort para conectar la pantalla directamente al procesador. Estos procesadores con capacidades gráficas se conocen como APU (Unidad de Procesamiento Acelerado).
Entonces, ¿para qué necesitaríamos una tarjeta gráfica? La respuesta es simple: el procesador gráfico de una tarjeta es considerablemente más potente que el que se encuentra en la mayoría de los procesadores. Si deseamos jugar a juegos exigentes, una tarjeta gráfica se convierte casi en un requisito esencial.
En cuanto a tecnologías y fabricantes de tarjetas gráficas, existen principalmente dos en el mercado: Nvidia y AMD. Cada uno de ellos tiene diferentes tecnologías de fabricación.
Nvidia:
Tecnología Turing: La más actual, con GPU de 12 nm y memorias de vídeo GDDR6 capaces de velocidades de transferencia de hasta 14 Gbps. Estas tarjetas son capaces de realizar trazado de rayos en tiempo real y se identifican en el mercado por el modelo GeForce RTX 20x.
Tecnología Pascal: Anterior a Turing, estas tarjetas utilizan un proceso de fabricación de 12 nm y memorias GDDR5. Se pueden identificar por la denominación GeForce GTX 10x.
AMD:
Radeon VII: La tecnología más novedosa de AMD, con la tarjeta AMD Radeon VII que utiliza un proceso de fabricación de 7 nm y memoria HBM2.
Radeon Vega: La tecnología actual en el mercado, con modelos como Vega 56 y Vega 64, utilizando un proceso de fabricación de 14 nm y memorias HBM2.
Polaris RX: La generación anterior de tarjetas gráficas, ahora relegada a modelos de gama media y baja, pero aún con precios competitivos. Se identifican por la designación Radeon RX.
