Arquitectura Interna de la pc

Gabinetes

El gabinete de una computadora de escritorio contiene los componentes internos, como la fuente de alimentación, la placa madre, la unidad de procesamiento central (CPU), la memoria, las unidades de disco y distintas tarjetas de adaptador.

Por lo general, los gabinetes están hechos de plástico, acero o aluminio, y proporcionan la estructura para el soporte, la protección y la refrigeración de los componentes internos.

Tipos de gabinete:

• Gabinete horizontal: Estos fueron populares entre los primeros sistemas de computación. El gabinete de la computadora se orientaba de manera horizontal en el escritorio del usuario con el monitor ubicado en la parte superior. Este factor de forma ya no es popular.

• Torre completa: (Figura 1) Es un gabinete de computadora que se orienta de manera vertical. Por lo general, se ubica en el piso, debajo o al lado de un escritorio o una mesa. Proporciona espacio de expansión para incorporar componentes adicionales como unidades de disco, tarjetas de adaptador y otros. Requiere un teclado externo, un mouse y un monitor.

Torre compacta: Es una versión más pequeña de la torre y se encuentra comúnmente en el entorno corporativo. También puede denominarse mini torre o modelo de factor de forma pequeño. Puede estar ubicado en el escritorio del usuario o en el piso. Proporciona espacio limitado para expansión. Requiere un teclado externo, un mouse y un monitor.

Todo en uno: Todos los componentes del sistema de computación están integrados en la pantalla. A menudo, incluyen entrada de pantalla táctil, micrófono incorporado y altavoces. Según el modelo, las computadoras todo en uno ofrecen poca capacidad de expansión o ninguna. Requieren un teclado externo, un mouse y una fuente de alimentación.

Nota: Los gabinetes de computadoras también se conocen como el chasis, el gabinete, la torre, la cubierta o, simplemente, la caja.

Placas madre

La placa madre, también conocida como la placa del sistema o la placa principal, es la médula de la computadora. Una placa madre es una placa de circuito impreso (PCB) que contiene los buses, o las rutas eléctricas, que interconectan los componentes electrónicos. Estos componentes se pueden soldar directamente a la placa madre o se pueden agregar mediante sockets, ranuras de expansión y puertos.

Conjunto de chips: Consta de los circuitos integrados en la placa madre que controlan la manera en que el hardware del sistema interactúa con la CPU y la placa madre. Además, establece cuánta memoria se puede agregar a una placa madre y el tipo de conectores de esta placa.

Chip de sistema básico de entrada y salida (BIOS) y chip de Unified Extensible Firmware Interface (UEFI): El BIOS se usa para ayudar a arrancar la computadora y administrar el flujo de datos entre la unidad de disco duro, la tarjeta de video, el teclado, el mouse y otros componentes. Recientemente, por UEFI ha mejorado el BIOS. UEFI especifica una interfaz de software diferente para los servicios de arranque y de tiempo de ejecución, pero aún depende del BIOS tradicional para la configuración del sistema, la prueba automática de encendido (POST) y la configuración.

Puente norte: Controla el acceso de alta velocidad a la RAM y a la tarjeta de video. También controla la velocidad a la que la CPU se comunica con todos los demás componentes de la computadora. A veces, la tarjeta de video está integrada en el puente norte.

Puente sur: Permite la comunicación de la CPU con dispositivos de menor velocidad, entre ellos, discos duros, puertos de bus serial universal (USB) y ranuras de expansión.

Dispositivos de almacenamiento

Las unidades de almacenamiento, leen o escriben información en medios de almacenamiento magnéticos, ópticos o semiconductores. La unidad se puede utilizar para almacenar datos de forma permanente o para recuperar información de un disco de medios.

Los siguientes son tipos comunes de unidades de almacenamiento:

Unidad de disco duro (HDD): Las unidades de disco duro son dispositivos de discos magnéticos tradicionales que se han utilizado durante años. Su capacidad de almacenamiento va de gigabytes (GB) a terabytes (TB). Su velocidad se mide en revoluciones por minuto (RPM). Esta es la velocidad a la que el eje hace girar los platos que contienen los datos. Cuanto más rápido gira el eje, más rápido recupera el disco duro los datos almacenados en los platos. Las velocidades comunes de ejes de disco duro son 5400, 7200 y 10 000 rpm.

Unidad de estado sólido (SSD): Esta unidad utiliza chips de memoria flash no volátiles para almacenar datos. Esto significa que es más rápida que las HDD magnéticas. Su capacidad de almacenamiento también abarca de GB a TB. Las SSD no poseen piezas móviles y por lo tanto no hacen ruido, proporciona más ahorros de energía y producen menos calor que las HDD. Las SSD tienen el mismo factor de forma que las HDD y se usan cada vez más en lugar de las HDD magnéticas.

Unidades ópticas: Utilizan láseres para leer los datos almacenados en los medios ópticos. Existen tres tipos de unidades ópticas, incluido el disco compacto (CD), el disco versátil digital (DVD) y el disco Blu-ray (BD). Los CD, DVD y BD pueden estar previamente grabados (solo lectura), pueden ser grabables (de una sola escritura) o pueden ser regrabables (se leen y se escriben varias veces). 

Unidad de memoria flash externa: La unidad de memoria flash externa es un dispositivo de memoria USB que se conecta a un puerto USB. Las unidades de memoria flash externas utilizan el mismo tipo de chips de memoria no volátil que las SSD. No requieren energía para mantener los datos. Su capacidad de almacenamiento se extiende de MB a GB.

Puertos y cables de video

Un puerto de video conecta un monitor a una PC mediante un cable. Los puertos de video y los cables de monitor transfieren señales analógicas, señales digitales o ambas. Las PC son dispositivos digitales que producen señales digitales. Las señales digitales se envían a la tarjeta gráfica y, de allí, se transmiten a una pantalla digital a través de un cable. Las señales digitales también se pueden convertir en señales analógicas mediante la tarjeta gráfica y transferirse a una pantalla analógica. Una calidad de imagen más baja es el resultado de convertir una señal digital en una señal análoga. Las pantallas y los cables de monitor que admiten señales digitales proporcionan mejor calidad de imagen que los que solo admiten señales analógicas.

Existen varios tipos de puertos y conectores de video:

Interfaz visual digital (DVI, Digital Visual Interface): Por lo general, el conector DVI es blanco y consta de 24 pines (tres filas de ocho contactos) para las señales digitales, 4 pines para las señales analógicas y 1 pin plano denominado barra de conexión a tierra. Específicamente, la interfaz DVI-D solo maneja señales digitales, mientras que la interfaz DVI-A solo maneja señales analógicas. DVI utiliza una interfaz de doble enlace que crea dos grupos de canales de datos que pueden transmitir más de 10 Gb/s de la información de video digital.

HDMI: La interfaz multimedia de alta definición fue desarrollada específicamente para los televisores de alta definición. Sin embargo, sus funciones digitales también lo convierten en un buen candidato para las computadoras. Existen dos tipos comunes de cables HDMI. El cable HDMI de tamaño normal tipo A es el cable estándar que se utiliza para conectar los dispositivos de video. Las HDMI de tipo C se utilizan para conectar computadoras portátiles y dispositivos portátiles como tablets. 

Conector VGA: Es un conector para video analógico. Tiene 3 filas y 15 pines. También se conoce como conector DE-15 o HD-15.

Otros puertos y cables

Los puertos de entrada/salida (E/S) de una PC conectan dispositivos periféricos, como impresoras y escáneres y unidades portátiles. Además de los puertos y las interfaces que analizamos anteriormente, una computadora también puede tener otros puertos:

Puertos PS/2: Un puerto PS/2 conecta un teclado o un mouse a una computadora. El puerto PS/2 tiene un conector mini-DIN hembra de 6 pines. Los conectores para el teclado y el mouse a menudo son de colores diferentes. Si los puertos no están codificados por colores, busque una pequeña figura de un mouse o un teclado junto a cada puerto.

Puertos de audio: Los puertos de audio conectan dispositivos de audio a la computadora. Los puertos analógicos suelen incluir una línea en el puerto para conectar a una fuente externa (p. ej., un sistema estéreo), un puerto de micrófono y una línea a través de puertos para conectar altavoces o auriculares. La entrada digital y los puertos de salida también están disponibles para conectar las fuentes digitales y los dispositivos de salida. Estos conectores y cables transfieren pulsaciones de luz mediante cables de fibra óptica.

Puerto de red Ethernet: Se trata de un puerto de red que anteriormente se conocía como puerto RJ-45. Un puerto de red Ethernet tiene 8 pines y conecta los dispositivos a una red. La velocidad de conexión depende del tipo de puerto de red. Existen dos estándares de Ethernet que se utilizan. Específicamente, Fast Ethernet (o 100BASE) puede transmitir hasta 100 Mb/s y Gigabit Ethernet (1000BASE) puede transmitir hasta 1000 Mb/s. La longitud máxima del cable de red Ethernet es de 100 m (328 pies).

Puertos y cables USB: El bus universal en serie (USB, Universal Serial Bus) es una interfaz estándar que conecta dispositivos periféricos a una computadora. Los dispositivos USB son intercambiables con el sistema activo, lo que significa que los usuarios pueden conectarlos y desconectarlos mientras la PC está encendida. Las conexiones USB se pueden encontrar en PC, cámaras, impresoras, escáneres, dispositivos de almacenamiento y muchos otros dispositivos electrónicos. Los concentradores USB conectan varios dispositivos USB. Un único puerto USB en una PC puede admitir hasta 127 dispositivos independientes mediante varios concentradores USB. Algunos dispositivos incluso pueden recibir alimentación mediante el puerto USB, lo que elimina la necesidad de una fuente de energía externa.

Dispositivos de entrada

Los dispositivos de entrada introducen datos o instrucciones en una PC.

Los siguientes son ejemplos de dispositivos de entrada:

Mouse y teclados: Estos son los dos dispositivos de entrada que se utilizan con más frecuencia. El teclado se utiliza para introducir texto mientras que el mouse se utiliza para navegar la interfaz gráfica de usuario (GUI). 

Pantallas táctiles: Estos dispositivos de entrada tienen pantallas táctiles o sensibles a la presión. La PC recibe instrucciones específicas según el lugar de la pantalla que toque el usuario.

Joysticks y controladores para juegos: Estos son dispositivos de entrada que se usan para jugar juegos. Los controladores para juegos permiten al jugador controlar el movimiento y la vista con pequeños joysticks y varios botones. Muchos controladores para juegos también tienen gatillos que registran la cantidad de presión que ejerce el jugador. 

Cámaras digitales y cámaras de video digitales: Estos dispositivos de entrada capturan las imágenes que pueden almacenarse, mostrarse, imprimirse o alterarse. Las cámaras web independientes o integradas capturan imágenes en tiempo real.

Escáneres:Estos dispositivos digitalizan imágenes o documentos. La digitalización de la imagen se almacena como un archivo que se puede mostrar, imprimir o modificar. Un lector de código de barras es un tipo de escáner que lee las barras del código de producto universal (UPC, Universal Product Code). 

Digitalizadores: Este dispositivo permite a un diseñador o un artista crear planos, imágenes u otros trabajos artísticos usando una herramienta similar a un lápiz, llamada stylus, sobre una superficie que detecta dónde la toca la punta del stylus. Algunos digitalizadores cuentan con más de una superficie o sensor que le permiten al usuario crear modelos 3D al realizar acciones con el lápiz en el aire.

Dispositivos de identificación biométrica: Estos dispositivos de entrada identifican a un usuario basado en función de una característica física única, como sus huellas digitales o su voz. Ahora, muchas computadoras portátiles cuentan con lectores de huellas digitales para automatizar el inicio de sesión en el dispositivo.

Lectores de tarjetas inteligentes: Estos dispositivos de entrada se utilizan en una computadora para autenticar al usuario. Una tarjeta inteligente puede tener el tamaño de una tarjeta de crédito con un microprocesador integrado que se encuentra generalmente en un relleno de contacto dorado en un lado de la tarjeta.

Dispositivos de salida

Los dispositivos de salida le presentan información de una PC al usuario.

Los monitores y proyectores son dispositivos de salida principales de una PC. Existen dos tipos de monitores. La diferencia más importante entre estos tipos de monitores es la tecnología que se utiliza para crear una imagen:

LCD: La pantalla de cristal líquido (LCD, liquid crystal display) se suele utilizar en los monitores de pantalla plana y en las computadoras portátiles. Consta de dos filtros polarizadores con una solución de cristal líquido entre ambos. Una corriente electrónica alinea los cristales a fin de permitir o impedir el paso de luz. El efecto del paso de la luz en ciertas áreas y del bloqueo de la luz en otras es lo que crea la imagen. 

LED: Las pantallas de diodos emisores de luz (LED, Light-Emitting Diode) son pantallas de LCD que utilizan iluminación de fondo con LED para iluminar la pantalla. Los LED consumen menos energía que la iluminación de fondo de la pantalla de LCD estándar y permiten que el panel sea más delgado, liviano y brillante, y que tenga un mejor contraste.

OLED: Las pantallas de LED orgánicos (OLED, organic LED) utilizan una capa de material orgánico que responde a estímulos eléctricos para emitir luz. Este proceso permite que cada pixel se ilumine de forma individual, lo que tiene como resultado niveles de negro mucho más profundos que los de las pantallas de LED. Las pantallas de OLED también son más delgadas y livianas que las pantallas de LED.

Plasma: Las pantallas de plasma son otro tipo de monitor de pantalla plana que pueden lograr altos niveles de brillo, niveles profundos de negro y una amplia gama de colores. Las pantallas de plasma reciben su nombre del uso de diminutas celdas de gas ionizado que se iluminan cuando reciben un estímulo eléctrico.