Componentes y montaje de PCs

April 8, 2015

Montar un PC puede ya no ser rentable, como lo era en los tiempos en que un clónico era más económico que un equipo de marca ensamblado en la fábrica, pero sigue siendo divertido. Además, conocer la arquitectura de alto nivel de un PC puede sernos útil a la hora de reemplazar componentes por avería o por modernización.

A pesar de ser informático de carrera, nunca he trasteado mucho con el hardware, lo reconozco, a excepción de algunos casos puntuales en que una aplicación específica lo requería para algún componente concreto. He decidido ponerme al día con este tema y resumir en esta entrada los aspectos principales.

Averías

En los tiempos que corren, cada vez los dispositivos y los componentes se reparan menos. En su lugar, vivimos en la era del desecho y la sustitución: si algo se rompe lo tiramos y lo compramos nuevo. El principal motivo de esto es la integración y miniaturización: no podemos soldar con precisión nanométrica, como exigiría la escala de los chips actuales.

Para identificar un componente averiado lo más sencillo es disponer de recambios compatibles para cada componente a revisar, e ir sustituyendo secuencialmente cada uno hasta detectar el que da problemas; esto es lo que hacen en los talleres, no tiene más ciencia.

A veces el causante de un problema puede ser un componente que ni siquiera se utiliza, por ejemplo en una ocasión tenía un PC con una tarjeta capturadora de vídeo conectada a un puerto PCI: el equipo dejó de arrancar súbitamente; la tarjeta ni siquiera se usaba pero, tras quitarla, el PC volvió a funcionar sin problemas. Por ello, es bueno comenzar quitando todos los periféricos que no sean imprescindibles para el arranque durante las comprobaciones.

Los componentes

Los principales componentes de un PC actual son: torre/chasis, monitor, placa base, unidades de procesamiento central (CPU) y gráfico (GPU), unidad de almacenamiento, memoria, fuente de alimentación, tarjeta de red y unidad óptica. La placa base, además de incluir zócalos para la instalación de componentes periféricos, puede integrar en su propia circuitería diversos componentes como la GPU y las interfaces de red Ethernet, USB y audio.

Los circuitos integrados en la placa base suelen estár diseñados para trabajar con una familia específica de CPUs, y esta es la primera mención importante para determinar la compatibilidad.1

Algunas de las interfaces comúnmente encontradas para la conexión de componentes periféricos son:

  • PCI Express y PCI eXtended (para conectar tarjetas de red, controladoras SCSI, memorias flash, SSDs, controladoras RAID, GPUs, unidades ópticas)
  • ATA, SATA, eSATA, mSATA, SATAe2 (discos duros, unidades ópticas),
  • FireWire (comunicación y control de componentes audivisuales),
  • Thunderbold, Thunderbold 2 (combina PCI Express (PCIe) y DisplayPort (DP) en una señal serie),
  • M.2 (WiFi, Bluetooth, NFC, radio digital, WiGig, WWAN, SSD),
  • HDMI, s/PDIF, VGA, DVI-D (monitores, controladores de visualización, proyectores de vídeo, televisores digitales),
  • PS/2 (teclados, ratones),
  • USB (almacenamiento, interfaces humanas como teclados, ratones, joysticks),
  • ExpressCard (adapta otros puertos, como PCI, SATA, USB),
  • ATX (conector de energía con 20 pines), EPS (basado en ATX, 24 pines),
  • COM (casi obsoleta, se usa para conectar de la forma más fácil placas de circuito externas),
  • RJ-45 (red Ethernet, RDSI)
  • DIMM (módulos de memoria e incluso discos duros SSD).

La elección

La elección de los componentes para nuestro nuevo equipo vendrá determinada por nuestras necesidades:

  • procesador: mayor frecuencia de reloj para procesamiento de vídeo, compilación de programas, etc; soporte para virtualización si queremos ejecutar máquinas virtuales;
  • memoria: mayor memoria para disponer de múltiples aplicaciones abiertas simultáneamente o para alojar máquinas virtuales, pues cada una consume sus propios recursos de memoria;
  • almacenamiento: podemos acelerar el arranque instalando el sistema operativo y los datos de frecuente acceso en una veloz unidad de estado sólido (SSD) y almacenando el resto de datos en una unidad magnética tradicional;
  • placa base: determina las posibilidades de expansión y la velocidad de comunicación entre los componentes; las más extensibles son más grandes, lo que deberá considerarse al elegir la torre o chásis.

Casi ha desaparecido la tendencia a comparar los procesadores por su velocidad de reloj; esto solo sigue siendo significativo para procesadores que solo difieren en este parámetro, p.ej. dos Intel Haswell Core i5, uno corriendo a 3.4 GHz y otro a 2.6 GHz: el de 3.4 GHz rendirá un 30% más cuando se emplean al máximo de su potencial. Además de la velocidad de reloj, hay otros parámetros que determinan el rendimiento del procesador: fabricante, número de núcleos, velocidad del bus del sistema, cachés L2 y L3, hyper-trheading, turbo-boost, etc.

Los procesadores actuales han mejorado su eficiencia y realizan más trabajo en cada ciclo de reloj; por eso un Pentium 4 a 3.6 Ghz (fabricado en 2006) es mucho más “lento” que un Intel Haswell Core i7 (aun fabricado a fecha presente) con la misma frecuencia de reloj. Además, a mayor frecuencia de reloj, mayor consumo de potencia eléctrica.

Entonces, ¿cómo comparar dos CPUs? Respuesta: ejecutando un benchmark. Benchmark es el término informático para referirse a las pruebas de comparación; en ellas, se ejecuta código representativo en cada CPU y se compara los resultados obtenidos para asignarles una puntuación. No hay una CPU que sea la mejor en términos absolutos, todo depende de la aplicación, p.ej. conversión de vídeo, diseño 3D, juegos, etc. Los benchmarks son solo una herramienta no técnica de selección.

Por suerte, hay datos de benchmarks exhaustivos para miles de procesadores, como los ofrecidos por PassMark; también hay herramientas como GeekBench al alcance de cualquier interesado que quiera realizar sus propios benchmarks.

Hay interrelaciones ineludibles entre los componentes del equipo: la velocidad del bus frontal del procesador limita la velocidad máxima total de transferencia, e.d. si la velocidad de la memoria es mayor que la del bus frontal del procesador, se estará infrautilizando el dispositivo de memoria (a no ser que la memoria pueda intercalar transferencia con otros dispositivos, p.ej. con el almacenamiento externo, esto quisiera saber).

La placa base y el chásis vienen en tamaños normalizados, p.ej. ATX, miniATX, microATX, etc.

Los zócalos de la placa son lo primero que determina la compatibilidad con varios componentes, p.ej. el procesador, la memoria, los buses de expansión, etc, pero no lo único. Por ejemplo, un procesador se hace corresponder primero con el zócalo de la placa base, después con el chipset

La fuente de alimentación normalmente se selecciona en último lugar, una vez elegidos todos los demás componentes, pues debe proporcionar potencia suficiente para el consumo total. Las tarjetas gráficas y los procesadores más potentes tienen un consumo significativamente mayor.

Incluso si la CPU se ajusta al zócalo de la placa base, puede no estar soportada por el firmware3 más actual, ¡cuidado! La compatibilidad de la CPU suele referirse a una versión de la BIOS específica.

El chásis o torre puede venir en diferentes tamaños normalizados, llamados factores de forma, como ATX, mATX, uATX, etc, que guardan estrecha relación con los de la placa base. El chásis debe elegirse para dar cabida a la placa base y a todos los componentes que se puedan conectar a ella, una placa base podrá ajustarse dentro de una torre más grande, ¡pero no alrevés!

Conclusiones

El tema de los componentes hardware es fascinante y está en continuo cambio. De momento se me quedan muchos temas en el tintero, pues es difícil profundizar en cada aspecto sin terminar con un texto inmenso. En particular, en el futuro espero poder comprender más sobre la ventilación/refrigeración, el overclocking, el cableado y ciertas configuraciones, como NAS (Network Attached Storage), RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks), etc.


  1. Los denominados puente norte (enlaza la CPU con dispositivos de alta velocidad, como controladores de memoria y de gráficos a través del bus frontal) y puente sur (conecta con otros dispositivos más lentos con intermediación del puente norte con el que está conectado) tienden a desaparecer, pues sus funciones se integran cada vez más en la propia CPU.

  2. SATAe usa internamente buses PCI Express, hasta 18 de éstos.

  3. Firmware es la combinación de un dispositivo hardware y un bloque de instrucciones y datos que residen en el propio dispositivo para facilitar su funcionamiento.

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