1-hardware del pc

Instalacin y configuracin de computadores, redes y perifricos

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Jos Mara Lpez LpezDpto. de Informtica de la Universidad de Oviedo

Tema 1: El hardware de los computadores personalesObjetivo de la asignatura

El objetivo principal de esta asignatura es capacitar al alumno para la realizacin de labores de mantenimiento del hardware y firmware del computador.


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Tema 1: El hardware de los computadores personales

1.1 Introduccin Descripcin de los elementos hardware de los computadores. Usamos el PC como ejemplo. Elementos hardware:

Caja y fuente de alimentacin, placa base, procesador, refrigeradores, mdulos de memoria, unidad de disco flexible, unidad de disco duro, unidad ptica (CD,DVD), teclado, dispositivo apuntador (ratn), tarjeta de vdeo, pantalla, tarjeta de sonido, altavoces, tarjeta de red, tarjetas controladoras varias (controladora SCSI, Firewire, etc.), tarjeta capturadora de vdeo, cables varios, tornillera, etc.

Todos los elementos anteriores estn definidos por especificaciones. Las especificaciones aseguran la compatibilidad.


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1.1 Introduccin(continuacin) La tecnologa tiene un periodo de validez breve => la asignatura se basar en conceptos lo ms persistentes que sea posible. En este tema se tratan los elementos que constituyen el corazn hardware del PC: Procesador (o CPU). Disipadores de calor. Mdulos de memoria. Placa base. Caja y fuente de alimentacin.

Lo que constituye el corazn del PC es discutible. El disco duro no es lo suficientemente importante para incluirlo? En temas sucesivos de tratarn los dems elementos hardware del PC.


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1.2 El procesador La eleccin de componentes es una tarea muy ardua. La eleccin del procesador restringe mucho las opciones. Criterios bsicos de seleccin del procesador: Rendimiento. Coste. Consumo de energa.

El peso de los criterios depende del tipo de computador:Uso intensivo de la CPU o labores de servidor=> Importa mucho el rendimiento, el coste es menos importante y el consumo de energa suele ignorarse.Equipos de sobremesa tpicos => Importa mucho el coste. El rendimiento y el consumo de energa son menos importantes.


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1.2 El procesador (continuacin) Equipos porttiles => Importa mucho el consumo de energa. El rendimiento y el coste son menos importantes.

Los fabricantes de CPUs suelen fabricar 4 lneas de productos: Performance (prestaciones elevadas). Ej: Pentium Xeon de Intel y Opteron de AMD. Mainstream (prestaciones medias). Ej: Pentium D de Intel y Athlon 64 de AMD. Value (bajo coste). Ej: Celeron de Intel y Sempron de AMD. Mobile (porttil). Ej: Intel Core Solo y Turion 64 de AMD.

NOTA IMPORTANTE: No todo es Intel y AMD, ni todo es PC.


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1.2.1 Parmetros de los procesadores Se trata de resumir las caractersticas de los procesadores mediante unos parmetros numricos, de tal forma que sea sencillo comparar dos procesadores. Dentro de los parmetros destacan:

Tecnologa de fabricacin, nmero de transistores, ncleo incorporado, capacidad de ejecucin multihilo, tensin de alimentacin, frecuencia de reloj, ancho de los registros de la CPU, velocidad de transferencia, ancho del bus de direcciones, tamao de las caches, velocidad de las caches, encapsulado, juegos de instrucciones avanzadas que soporta, consumo de energa y precio.

Veremos en detalle cada uno de los parmetros anteriores.


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1.2.1 Parmetros de los procesadores (continuacin)Tecnologa de fabricacin

Mnima distancia entre dos elementos integrados en la pastilla de silicio. Cuanto menor es la distancia, ms pequeos son los transistores y por lo tanto son ms rpidos y disipan menos energa. Las tecnologas de fabricacin ms habituales a da de hoy son 90 nm (nanometros) y 65 nm. A medida que disminuye la distancia aparecen problemas tecnolgicos. Adems, el coste de desarrollo se incrementa exponencialmente => Las nuevas tecnologas estn slo al alcance de los gigantes del sector.


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1.2.1 Parmetros de los procesadores (continuacin)Nmero de transistores de la CPU

Los transistores dentro de la CPU son como las lneas de cdigode un programa. Cuantos ms transistores hay disponibles, ms funcionalidad se puede implementar. Un mayor nmero de transistores no implica necesariamente mejores caractersticas. Depende de lo bien o mal que se usen. Est ntimamente relacionado con la tecnologa de fabricacin. Con las mejoras de fabricacin, los transistores son ms pequeos y por lo tanto caben ms en la misma superficie. Por ejemplo, el dado del Intel Core 2 Duo tiene una superficie de 142 mm2 y 291 millones de transistores. En la actualidad se emplean 6 transistores por celda de cache. 2 MBytes de cache => 100 millones de transistores !!!!


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1.2.1 Parmetros de los procesadores (continuacin)Tensin de alimentacin

Muy relacionada con el tamao de los transistores y por lo tanto con la tecnologa de fabricacin. Cuanto ms pequeos son los transistores, menores son las tensiones necesarias para que desempeen su trabajo. En general, tensiones menores implican menor consumo de energa por transistor. En la prctica, la disipacin de energa es proporcional a la tensin de alimentacin al cubo. La frecuencia de trabajo mxima del transistor es proporcional a la tensin de alimentacin. En la actualidad con la tecnologa de 65 nm, la tensin de alimentacin es de aproximadamente 1,25 V.


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1.2.1 Parmetros de los procesadores (continuacin)El ncleo (core)

Los ncleos ms modernos implementan la misma o mayor funcionalidad y proporcionan un mayor rendimiento. Los fabricantes suelen dar un nombre a los ncleos. Por ejemplo, el Pentium M ha evolucionado comenzando con el ncleo Banias, Dothan y acabando con el Yonah. Los fabricantes implementan diferentes familias de ncleos, dependiendo del segmento de mercado al que van dirigidos. Los ncleos nuevos provienen de mejoras de organizacin y mejoras en la tecnologa de fabricacin. Por ejemplo, el ncleo Dothan emplea tecnologa de 90 nm, mientras que el Yonahemplea tecnologa de 65 nm. El ncleo incorporado nos permite comparar procesadores que se venden con el mismo nombre comercial.


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1.2.1 Parmetros de los procesadores (continuacin)Capacidad de ejecucin multihilo

Los procesadores tradicionales ejecutan un nico hilo. El sistema operativo (SO) crea la ilusin multihilo con cambios de contexto. En la actualidad se implementan dos tipos de capacidades de ejecucin multihilo: Multihilo simultneo. Permite ejecutar hilos adicionales aprovechando unidades hardware que no estn siendo usadas por el primer hilo. Por ejemplo, la tecnologa Hyperthreading de Intel permite la ejecucin de hasta 2 hilos (requiere soporte de la BIOS, del chipset y del SO). Mltiple ncleo. El dado del procesador contiene dos o ms ncleos conectados internamente. Se tiene un multiprocesador dentro del procesador. Por ejemplo, el Athlon 64 X2 de AMD y el Pentium D de Intel contienen ambos dos ncleos.


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1.2.1 Parmetros de los procesadores (continuacin)Frecuencia de reloj

Suele expresarse en megahercios (MHz) o gigahercios (GHz). Indica el nmero de ciclos por segundo del reloj de la CPU. Muy relacionada con el rendimiento para un mismo ncleo, pues en este caso mayor frecuencia => mayor rendimiento. Ej: un Athlon 64 con ncleo San Diego a 2,8 GHz es ms rpido que un Athlon 64 con el mismo ncleo a 2,2 GHz. No permite comparar el rendimiento de CPUs con diferente microarquitectura. Ej: los procesadores Pentium 4 trabajan a mayores frecuencias que los procesadores Athlon 64, lo cual no quiere decir que los Pentium 4 sean ms rpidos.


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1.2.1 Parmetros de los procesadores (continuacin)Ancho de los registros

Indica si una CPU es de 8, 16, 32 o 64 bits. Se refiere al tamao de los registros enteros en bits. Los registros de coma flotante de una CPU de 32 bits son habitualmente de tamao mayor de 64 bits. Coincide con el tamao de los buses internos de la CPU. Hasta hace poco, la mayor parte de las CPUs de PC eran de 32 bits, compatibles IA-32 (x86). Han aparecido CPUs de 64 bits para el mundo PC (hace ms de 10 aos que haban aparecido en servidores y estaciones de trabajo avanzadas). La arquitectura de 64 bits que se ha impuesto es la AMD64, totalmente compatible con la IA-32. Ej: Opteron. Intel ha sacado posteriormente la EM64T, casi un clon de la AMD64.


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1.2.1 Parmetros de los procesadores (continuacin)Velocidad de transferencia

Se trata de la velocidad con la que la CPU se comunica con su entorno. Todas las CPUs de Intel y unas pocas de AMD se comunican a travs del Front Side Bus (FSB) con el resto del computador. En la actualidad, la frecuencia de reloj del FSB ms habitual en los PCs de sobremesa es 200 MHz. En el mejor de los casos, en cada ciclo de reloj se pueden transferir 4 datos, de ah que se venda como FSB 800 MHz. Cada dato est formado por 64 bits, lo que supone una velocidad de transferencia mxima terica de 6,4 Gbytes/segundo. La mayor parte de las CPUs de AMD se comunican utilizando la tecnologa HyperTransport. Se trata de canales punto a punto sncronos, capaces de transmitir dos datos de 16 bits en cada ciclo de reloj, tanto en un sentido como en el otro.


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1.2.1 Parmetros de los procesadoresVelocidad de transferencia (continuacin)

El siguiente enlace proporciona informacin sobre CPUs con mltiples ncleos y la tecnologa Direct Connect de AMD. En esta tecnologa, la conexin de componentes se hace a travs de canales con tecnologa hypertransport.

http://multicore.amd.com/WhatIsMC/


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1.2.1 Parmetros de los procesadores (continuacin)Ancho del bus de direcciones

Se trata del nmero de bits de direcciones fsicas de la CPU. Indica la mxima cantidad de memoria fsica que se puede usar. Las CPUs x86 de 32 bits actuales tienen 36 lneas de direcciones => un mximo de 236 = 64 Gbytes de memoria fsica. Los procesadores de 64 bits de AMD (casi todos a da de hoy) tienen 40 bits de direcciones fsicas => un mximo de 240 = 1 Tbyte (terabyte) de memoria fsica. Algunos procesadores de 64 bits de Intel siguen manteniendo no obstante, los 36 bits de direcciones.


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1.2.1 Parmetros de los procesadores (continuacin)Tamao de las caches

Las caches mejoran los tiempos de acceso a memoria. En general, una mayor capacidad de cache es beneficiosa para el rendimiento. La mayor parte de las CPUs de PC actuales incorporan dos niveles de cach dentro del mismo chip de la CPU: una cache L1 unida a la CPU y una cache L2 entre la L1 y la memoria principal. La cache L1, con un tamao entre 32 KBytes y 128 Kbytes, est dividida en una cache de cdigo y una cache de datos para permitir accesos simultneos a cdigo y datos. El tamao de las caches L2 oscila entre los 512 KBytes y los 4 Mbytes. La cache L2 es unificada para cdigo y datos. Los procesadores Pentium 4 Extreme Edition incorporan un tercer nivel de cache, L3.


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1.2.1 Parmetros de los procesadores (continuacin)Velocidad de las caches

No slo importa el tamao de las caches, sino su velocidad. Empleando la misma tecnologa, una cache mayor suele ser una cache ms lenta. La velocidad de una cache se suele expresar en funcin de su latencia y su velocidad de transferencia. La latencia es el tiempo necesario para acceder al primer dato.Por ejemplo, la cache L1 de datos de un Pentium 4 Northwoodtena una latencia de 2 ciclos (de reloj de la CPU), mientras que la del Pentium 4 Prescott tena una latencia de 4 ciclos. Esto se explica en parte, teniendo en cuenta que la cache L1 de datos de un Pentium 4 Northwood tena un tamao de 8 Kbytes, frente a los 16 Kbytes del Prescott. La velocidad de transferencia indica los bytes por segundo que puede leer o escribir durante una rfaga.


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1.2.1 Parmetros de los procesadores (continuacin)Encapsulado

La CPU no se suelda a la placa base sino que est unida a la placa base a travs de un zcalo. Por qu?

El empleo de zcalos (sockets) de conexin permite conectar diferentes CPUs a la placa base, o cambiar fcilmente una CPU estropeada.

Los zcalos ms empleados actualmente son del tipo PGA (con pines) y LGA (sin pines). Se trata en ambos casos de zcalos de tipo Zero Insertion Force (ZIF).

Por ejemplo, los Pentium 4 suelen usar un zcalo LGA 775, que contiene 775 contactos. Los procesadores de AMD de gama baja usan un zcalo tipo PGA de 754 pines y el resto un zcalo tipo PGA de 939 9 940 pines


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1.2.1 Parmetros de los procesadoresEncapsulado (continuacin)

LGA 775 Socket 939


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1.2.1 Parmetros de los procesadores (continuacin)Juegos de instrucciones avanzadas

Se aaden a la arquitectura IA-32 bsica para mejorar el rendimiento en ciertas tareas o aadir nuevas funciones. Extensiones de 64 bits: AMD64 y EM64T. Extensiones para la virtualizacin. Extensiones SIMD (Single Instruction Multiple Data). Tienen su principal aplicacin en aplicaciones de procesamiento de imgenes y sonido. Ej: MMX, SSE, 3DNow! Las extensiones SIMD permiten que una instruccin trabaje con vectores en lugar de escalares. Ej: una nica instruccin puede sumar las componentes (Red, Green, Blue) de dos pixels. Para aprovechar el potencial de las extensiones es necesario que los programas hayan sido compilados empleando las mismas.


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1.2.1 Parmetros de los procesadores (continuacin)Consumo de energa

Las CPUs disipan en forma de calor toda la energa que consumen. Se trata de un parmetro bsico en el caso de porttiles. Los procesadores tipo mobile estn diseados para trabajar a tensiones de alimentacin y frecuencias menores que los de sobremesa. Para una misma tecnologa de fabricacin, la disipacin de energa crece rpidamente con la frecuencia. El ncleo de los procesadores se ajusta para reducir sensiblemente el consumo de energa, sacrificando lo mnimo posible el rendimiento. Tambin se puede ajustar el diseo del transistor para reducir la disipacin a costa de la velocidad. Los procesadores mobile modernos incorporan tcnicas que detectan la actividad de la CPU. En momentos de baja actividad automticamente reducen la frecuencia de reloj y la tensin de alimentacin. Por ejemplo, la tecnologa SpeedStep de Intel.


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1.2.1 Parmetros de los procesadores (continuacin)Coste

El coste est relacionado fundamentalmente con el rendimiento y el consumo de energa. Como norma general, en el caso de los ordenadores de sobremesa debe huirse de los procesadores ms avanzados. Como norma general, en el caso de los ordenadores porttiles, para un rendimiento dado interesa pagar un poco ms por un procesador que reduzca sensiblemente el consumo de energa.

Ver la especificacin de una CPU


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1.2.2 Seleccin del procesador Tener en cuenta la gama (sobremesa, servidor, porttil, etc.) El rendimiento es un factor importante. En la actualidad tanto Intel como AMD indican un nmero que hace referencia al rendimiento. Por ejemplo, el Athlon 64 3500+ es ms potente que el Athlon 64 3000+. El rendimiento depende de la aplicacin (cientfica, multimedia, ofimtica, etc.), por lo que se recomienda la consulta de pruebas realizadas con benchmarks por empresas independientes. El coste del procesador debe tenerse en cuenta junto con el coste de las placas base que lo incorporan. Debe tenerse en cuenta que los procesadores de gama ms alta proporcionan un pequeo incremento de rendimiento en comparacin al incremento de coste asociado.


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1.3 El sistema de refrigeracin La refrigeracin es un elemento clave en los computadores actuales, especialmente los de altas prestaciones. Cuando el calor generado es relativamente bajo se emplean disipadores en contacto con el elemento a refrigerar. La figura muestra un disipador de cobre. Los de aluminio, de color plateado, refrigeran peor pero son ms baratos. Los hay con base de cobre y aletas de aluminio.

aletas

La parte inferior de la base se une al elemento a disipar con una pasta conductora de calor

base


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1.3 El sistema de refrigeracin (continuacin) La refrigeracin anterior era pasiva, pues se llevaba a cabo por conveccin natural. En muchos casos la cantidad de calor a disipar es tan importante que es necesaria conveccin forzada, empleando ventiladores que enfran el disipador (ver figura).

Otra posibilidad es el empleo de refrigeracin lquida, la cual tiene el inconveniente del coste y el riesgo de posibles fugas de lquido.


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1.3.1 Parmetros de los refrigeradores Se trata de resumir las caractersticas de los refrigeradores mediante unos parmetros numricos, de tal forma que sea sencilla la eleccin correcta. Ignoramos los refrigeradores lquidos por su elevado coste y escasa implantacin actual. Dentro de los parmetros destacan:

Caractersticas mecnicas, material del disipador, velocidad del ventilador, flujo de aire del ventilador, presin de aire del ventilador, nivel de ruido del ventilador, resistencia trmica, vida del ventilador, conexiones elctricas, capacidad de regulacin y precio.


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1.3.1 Parmetros de los refrigeradores (continuacin)Caractersticas mecnicas

Largo, ancho, alto y peso. Indican adems el tipo de zcalo. Ej: socket LGA 775.

Material del disipador Aluminio (plateado), cobre (rojizo) o combinacin de ambos. El cobre es mejor que el aluminio, pues su resistencia trmica es menor => desaloja mejor el calor. Los de cobre son ms caros. Es posible combinar el cobre y aluminio: base o ncleo de cobre y aletas de aluminio.


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1.3.1 Parmetros de los refrigeradores (continuacin)Velocidad del ventilador

Suele expresarse en revoluciones por minuto (rpm). A mayor velocidad, mayor flujo de aire que enfra el disipador y menor temperatura del dispositivo a refrigerar.

Flujo de aire del ventilador Indica el volumen de aire por unidad de tiempo que inyecta el ventilador al disipador. Suele venir dado en Cubic Feet per Minute (CFM), o pies cbicos por minuto. El flujo de aire es proporcional a la velocidad de giro del ventilador. Cuanto mayor es el flujo de aire, ms enfra el disipador y msfro se encuentra el dispositivo a refrigerar.


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1.3.1 Parmetros de los refrigeradores (continuacin)Presin de aire del ventilador

Presin del aire que inyecta el ventilador sobre el disipador, con respecto a la atmosfrica. Suele medirse en milmetros de columna de agua (mm H2O). A mayor presin, mayor densidad del aire, mayor es el enfriamiento del disipador y por lo tanto menor es la temperatura del elemento a refrigerar.


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1.3.1 Parmetros de los refrigeradores (continuacin)Resistencia trmica del refrigerador

Es el parmetro que resume todas las caractersticas trmicas anteriores (material del disipador, velocidad del ventilador, flujo de aire y presin del aire). Relaciona la temperatura del elemento a refrigerar con la temperatura ambiente. Suele expresarse en grados centgrados por vatio (C/W). Por ejemplo, si una CPU disipa 60 W y la resistencia trmica esde 0,3 C/W, resulta que la CPU se encuentra a una temperatura 0,3 x 60 = 18 C por encima de la temperatura dentro de la caja. Si la temperatura dentro de la caja es de 35 C, la CPU tiene entonces una temperatura de 53 C. Cuanto menor es la resistencia trmica del refrigerador, menor es la temperatura del elemento a enfriar.


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1.3.1 Parmetros de los refrigeradores (continuacin)Nivel de ruido del ventilador

Es un parmetro especialmente importante en el caso de los ordenadores de sobremesa. El ruido es producido por las variaciones de presin que el ventilador transmite al ambiente. Se incrementa notablemente con la velocidad de giro del ventilador. El nivel de ruido suele medirse en decibelios, dB(A). La A indica que el medidor tiene en cuenta la sensibilidad del odo humano. Percibimos mejor los ruidos de alta frecuencia que los de baja frecuencia. Por encima de los 25 decibelios el ruido empieza a ser molesto. Otra unidad cada vez ms usado son los sones.


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1.3.1 Parmetros de los refrigeradores (continuacin)Vida del ventilador

El ventilador sufre un desgaste mecnico por el continuo movimiento de rotacin. Los fabricantes suelen indicar un periodo de vida en horas o untiempo medio entre fallos (Mean Time Between Failures, MTBF). Es un parmetro de nombre engaoso, difcil de comprobar, por lo que casi es mejor fijarse en los aos de garanta que proporciona el fabricante.

Conexiones elctricas Los ventiladores necesitan energa elctrica para poder girar, que obtienen de un conector de la placa base. En la actualidad disponen de un medidor de velocidad interno que permite conocer su velocidad en todo momento. Si el ventilador deja de girar o lo hace a baja velocidad, el software o el hardware puede tomar medidas como el apagado del sistema.


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1.3.1 Parmetros de los refrigeradores (continuacin)Capacidad de regulacin

Algunos permiten regular manualmente la velocidad de rotacin del ventilador. Se trata fundamentalmente de ajustar la velocidad de rotacin para reducir los niveles de ruido. Ej: las necesidades de refrigeracin en invierno son menores que en verano, por lo que se puede optar por reducir la velocidad de rotacin, bajando el ruido. Muchos refrigeradores actuales tienen una entrada que permite controlar la velocidad de giro.


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1.3.1 Parmetros de los refrigeradores (continuacin)Precio

Salvo en casos muy especiales (refrigeradores lquidos o de diseo), los refrigeradores suelen ser elementos relativamente baratos (habitualmente de precio inferior a 40 euros). Una refrigeracin pobre puede bajar sensiblemente el rendimiento del sistema, provocar cuelgues, o incluso quemar el elemento a refrigerar. Es una mala poltica tacaear con los refrigeradores, ponindolos demasiado justos.


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Ejemplo de especificaciones de refrigerador (cooler)

Socket Type: AMD K8 (Socket 754 / 939 / 940) and Intel P4 (Socket 478) Heat Sink Dimension: 108 x 108 x 74 mm

Heat Sink Material: 100% Copper Fan Dimension: 92 x 92 x 25 mm

Fan Speed: 1400 ~ 3000 rpm Fan Airflow: 26.84 ~ 57.51 CFM

Fan Air Pressure: 0.036 in-H2O ~ 0.165 in-H2O Fan Life Expectancy: 40,000 hrs

Bearing Type: Rifle Bearing Voltage Rating: 5 ~ 13.8 V

Noise Level: 16.6 ~ 33.2 dBAConnector: 4 Pin (Power Input), 3 Pin (Speed Detection)

Weight: 730g (Without Fan) Thermal Resistance: Rja 0.39 ~ 0.31 C/W

Application: P4 all Frequencies and K8


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1.2.2 Seleccin del refrigerador En primer lugar, el refrigerador debe ser fsicamente compatible con el dispositivo a enfriar (ej, el zcalo de la CPU). En algunas ocasiones los fabricantes CPUs venden refrigeradores junto a las CPUs. No obstante, suelen ser bastante ruidosos. Debemos fijarnos en los modelos de CPUs soportados que indica el fabricante, aunque a veces son un poco optimistas respecto al rendimiento de sus refrigeradores. Nunca elegir un refrigerador que ande justo. La pasta conductora elegida, as como su correcta disposicin, puede rebajar unos grados la temperatura del dispositivo. Los dispositivos que estn dentro de la caja se enfran con el aire que est dentro de la caja. Por lo tanto, de nada sirve disponer de un buen refrigerador de CPU si el aire caliente dentro de la caja no se enfra correctamente.


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1.4 Los mdulos de memoria La memoria del computador se construye empleando semiconductores. Hay tres tipos de tecnologas de memoria en el computador: Memoria no voltil (ROM, EPROM, FLASH). No pierde la informacin cuando desparece la alimentacin, pero es muy lenta. Se usa para la BIOS. Memoria cache (SRAM). Pierde la informacin cuando desaparece la alimentacin, es muy cara, pero es muy rpida. Memoria principal (DRAM). Pierde la informacin cuando desaparece la alimentacin y cuando no se refresca, tiene una velocidad intermedia, pero es muy barata.

La memoria principal se agrupa en mdulos que contienen chips de memoria DRAM. Esto permite configurar y reparar la memoria principal de forma muy simple.


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1.4 Los mdulos de memoria (continuacin) Los mdulos de memoria se conectan al controlador de memoria del sistema, integrado en el Memory Hub Controller(MCH), soldado a la placa base o formando parte de la CPU. Los mdulos de memoria actuales disponen de una pequea memoria serie no voltil que permite la identificacin de los parmetros del mdulo. Este mecanismo de identifificacin se denomina Serial Presence Detect (SPD). Por ejemplo, esta informacin la usa el MCH para ajustar la frecuencia de trabajo del mdulo. Los mdulos de memoria ms empleados incorporan memoria Double Data Rate (DDR2). Cada mdulo de memoria dispone de 64 lneas de datos. En el mercado hay mdulos de memoria DDR2 y mdulos DDR. Los primeros son una versin mejorada de los ltimos. No obstante, la filosofa de funcionamiento es la misma.


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1.4.1 Parmetros de los mdulos DDR y DDR2 Se trata de resumir las caractersticas de los mdulos de memoria DDR y DDR2 mediante unos parmetros, de tal forma que sea sencilla la eleccin correcta o comparacin de mdulos. Dentro de los parmetros destacan:

Geometra y nmero de contactos, encapsulado de chips de memoria, nmero de bancos, capacidad, velocidad, deteccin y correccin de errores, registro de seales, tensin de alimentacin y consumo de energa.


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1.4.1 Parmetros de los mdulos DDR y DDR2 (continuacin)Geometra y nmero de contactos

La geometra de los mdulos DDR y DDR2 permite distinguirlos de otros mdulos de memoria y distinguir adems diferentes tipos de mdulos DDR entre s. Los mdulos de memoria y sus ranuras de conexin tienen una geometra que impide conectar mdulos equivocados. La geometra y nmero de contactos depende de: El espacio disponible en el computador. Hay mdulos de tamao DIMM (los habituales), SO-DIMM (porttiles), MiniDIMM (blade servers) MicroDIMM (porttiles pequeos). Si el mdulo es de tipo registered o unbuffered. Si el mdulo incluye lgica de deteccin y correccin de errores (ECC). Si el mdulo es DDR o DDR2.


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1.4.1 Parmetros de los mdulos DDR y DDR2Geometra y nmero de contactos (continuacin)

Comparacin de un mdulo DIMM DDR2 y un mdulo DIMM DDR.


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1.4.1 Parmetros de los mdulos DDR y DDR2 (continuacin)Geometra y nmero de contactos (continuacin)

En la prctica los fabricantes no construyen todas las combinaciones de los factores anteriores. Slo las que se muestran en la figura.

Los mdulos registered suelen emplearse en servidores e incluyen adems deteccin y correccin de errores.


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1.4.1 Parmetros de los mdulos DDR y DDR2 (continuacin)Encapsulado

El encapsulado de los chips DRAM del mdulo permite distinguir fcilmente un mdulo DDR de uno DDR2.

Chips DRAM


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1.4.1 Parmetros de los mdulos DDR y DDR2 (continuacin)Nmero de bancos del mdulo

Los mdulos pueden tener 1, 2 4 bancos, cada uno de los cuales es capaz de proporcionar 64 72 bits. El empleo de 2 o ms bancos es comn en servidores para disponer de mdulos de mayor capacidad. Cada banco requiere una seal de seleccin de chip, por lo que el empleo de mdulos de dos o ms bancos requiere compatibilidad con la placa base.

Capacidad La capacidad es un parmetro fundamental de cualquier dispositivo de almacenamiento, como es un mdulo de memoria. La capacidad suele expresarse en MBytes o Gigabytes. En la actualidad, la capacidad de los mdulos de memoria DDR vara entre 128 Mbytes y 2 Gigabytes.


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1.4.1 Parmetros de los mdulos DDR y DDR2 (continuacin)Velocidad

La velocidad suele expresarse en funcin de la velocidad de transferencia terica y la latencia. La velocidad de transferencia terica indica la velocidad mxima del mdulo (en Gigabytes por segundo) en condiciones ideales durante una rfaga. Los mdulos DDR y DDR2 acceden a dos datos de 64 bits cada uno en cada ciclo de reloj (se trata de memorias sncronas). Un mdulo con frecuencia de 200 MHz accede en condiciones ideales a 200 M x 2 datos cada segundo => una velocidad de transferencia terica de 3,2 GBytes/segundo. Los mdulos de memoria DDR suelen nombrarse DDR-xxx, donde xxx es la frecuencia efectiva, medida en Mdatos/segundo. Ej: un mdulo de frecuencia de reloj 200 MHz se denotara DDR-400.


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1.4.1 Parmetros de los mdulos DDR y DDR2Velocidad (continuacin)

Los mdulos de memoria DDR tambin suelen nombrarse como PC-yyyy, donde yyyy indica la tasa de transferencia terica en MBytes/segundo. Ej: un mdulo DDR-400 se nombrara PC-3200. Para nombrar los mdulos DDR2 se sigue un criterio similar. Por ejemplo, un mdulo DDR2 de frecuencia de reloj 400 MHz se nombrara DDR2-800 o PC2-6400. La latencia indica los tiempos mximos necesarios para acceder al mdulo de memoria fuera de una rfaga. La latencia suele indicarse mediante tres valores, ej: 3-4-4. Cada uno de estos valores indica un nmero de ciclos de reloj del mdulo de memoria (los mdulos DDR y DDR2 son sncronos) y son por tanto relativos a su frecuencia de reloj. Lo interesante es que sean lo ms bajos posibles, principalmente el primero de ellos, denominado CAS latency.


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1.4.1 Parmetros de los mdulos DDR y DDR2Velocidad (continuacin)

En la actualidad es habitual usar los mdulos en modo multicanal para aumentar la velocidad de la memoria. Trabajando en modo bicanal (2 canales), el controlador de memoria puede acceder a dos mdulos a la vez, mejorando la latencia y la velocidad de transferencia terica. Ej: empleando dos mdulos DDR2-800 en modo bicanal, la velocidad de transferencia pasa de 6,4 Gbytes/segundo a 12,8 Gbytes/segundo. Los mdulos de memoria en modo multicanal son los de siempre, lo nico que cambia es el controlador de memoria. Para trabajar en modo multicanal el controlador de memoria suele requerir que los mdulos sean iguales, pero hay controladores que no plantean esta restriccin.


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1.4.1 Parmetros de los mdulos DDR y DDR2 (continuacin)Deteccin y correccin de errores

Caracterstica presente en los mdulos de memoria empleados en servidores y en la memoria cache. Los mdulos de memoria est sujetos a errores transitorios que afectan a una o varias celdas sin causar dao fsico. Las causasson: Rayos csmicos (partculas subatmicas de alta energa). Partculas alfa (emitidas por materiales radioactivos). Interferencias de radiofrecuencia. Variaciones en la tensin de alimentacin.

La frecuencia de aparicin es proporcional a la capacidad del mdulo. En los mdulos actuales puede llegar a ser inferior a unmes. Alguna de las causas, como los rayos csmicos, son difcilmente evitables => hay que convivir con los errores.


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1.4.1 Parmetros de los mdulos DDR y DDR2Deteccin y correccin de errores (continuacin)

Para detectar y corregir errores suelen emplearse cdigos ECC (Error Correcting Code). Los cdigos ECC empleados en los mdulos de memoria actuales son capaces de detectar dos bits errneos de entre los 64 bits de datos y corregir un bit errneo. Esto requiere 8 bits ms. Los mdulos de memoria que incorporan ECC tienen 72 lneas de datos en lugar de 64. La deteccin y correccin de errores es transparente al mdulo,pues es el controlador de memoria, el encargado de generar a partir de los 64 bits de datos los 8 bits adicionales durante una escritura, y comprobar los 8 bits adicionales frente a los 64 dedatos durante la lectura. La inclusin de ECC incrementa el precio del mdulo.


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1.4.1 Parmetros de los mdulos DDR y DDR2 (continuacin)Registro de seales

Se trata de una caracterstica que incorporan los mdulos de memoria empleados en servidores. Cuando los mdulos de memoria contienen gran cantidad de chips de memoria (para tener una gran capacidad) aparecen problemas elctricos, y es necesario emplear un registro para cada seal de direcciones y control que recibe el mdulo. El registro de seales incrementa las latencias en un ciclo de reloj del mdulo. Los mdulos de memoria que llevan a cabo el registro de seales se denominan registered. Los mdulos de memoria ms habituales no incorporan esta caracterstica y se denominan unbuffered. El registro de seales incrementa el precio del mdulo.


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1.4.1 Parmetros de los mdulos DDR y DDR2 (continuacin)Tensin de alimentacin

Caracterstica que indica la modernidad del mdulo de memoria. Los mdulos de memoria DDR emplean 2,5 voltios, mientras que los DDR-2 emplean 1,84 voltios.

Consumo de energa Los mdulos DDR2 consumen aproximadamente la mitad de energa que los mdulos DDR de igual capacidad y frecuencia de reloj. Por ejemplo, un mdulo de memoria DDR-400 de 512 Mbytespuede llegar a consumir unos 20 vatios. La refrigeracin de los mdulos de memoria debe tenerse en consideracin.


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1.4.2 Seleccin de los mdulos de memoria La geometra (DIMM, SO-DIMM, etc.) viene dada por el tipo de computador. El controlador de memoria limita en gran medida las caractersticas de los mdulos que se pueden emplear. En servidores y sistemas crticos deben emplearse siempre mdulos del tipo registered DIMM. En la actualidad se recomienda usar memoria DDR2. La frecuencia de trabajo depende del grado de implantacin. Actualmente la ms usada en los equipos nuevos es la memoria DDR2-667, por lo que tiene la mejor relacin calidad/precio. El empleo de placas base con chipset que soporta modos multicanal incrementa sensiblemente la velocidad de la memoria. No obstante, suele obligar a emplear mdulos idnticos dentro del mismo canal.


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1.4 Los mdulos de memoria (continuacin) El siguiente enlace proporciona una presentacin sobre el funcionamiento interno de los mdulos de memoria RAM.

www.corsairmemory.com/memory_basics/153707


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1.5 La placa base


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1.5 La placa base (continuacin) Elemento central de cualquier computador PC. A la placa base se conectan la CPU, mdulos de memoria, refrigeradores, la fuente de alimentacin, los discos, etc. En buena parte, la funcionalidad y rendimiento del PC dependen de la placa base.

1.5.1 Parmetros de las placas base Se trata de resumir las caractersticas de las placas base mediante unos parmetros que faciliten la eleccin correcta. Dentro de los parmetros destacan:

Factor de forma (geometra), CPUs soportadas, mdulos de memoria soportados, chipset, ranuras de expansin, interfaces de almacenamiento, interfaces de audio y red integradas, puertos de conexin de perifricos, proteccin del BIOS.


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1.5.1 Parmetros de las placas baseFactor de forma (geometra)

Indica las caractersticas mecnicas: largo, ancho, ubicacin de agujeros de montaje, tipo de conectores, ubicacin de conectores, ubicacin de componentes clave, etc. Restringe el tipo de caja que puede usarse. El factor de forma ms utilizado en la actualidad es el ATX. Noobstante, ser sustituido en un futuro por el BTX. En el caso de servidores suele usarse el factor de forma WTX, con unas dimensiones mayores que el ATX. Esto permite alojar con ms facilidad dos o ms CPUs o un mayor nmero de ranuras de memoria. No existe un factor de forma estndar para los porttiles, lo que hace que muchas placas base de porttiles sean incompatibles unas con otras.


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1.5.1 Parmetros de las placas baseFactor de forma (continuacin)

Regulador de tensin del procesador

Conector de alimentacin principal

Conector de alimentacin de 12V para el regulador de tensin del procesador


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1.5.1 Parmetros de las placas base (continuacin)CPUs soportadas

Parmetro muy a tener en cuenta, pues el rendimiento depende en buena medida de la CPU o CPUs soportadas. Ej: las placas base con socket 775 soportan CPUs Pentium 4, Pentium D e Intel Core. La placa base restringe adems las frecuencias de reloj de las CPUs soportadas. La frecuencia de reloj depende del MemoryController Hub (MCH). Algunas placas base tienen problemas trmicos cuando se conectan CPUs con un alto consumo, pero funcionan perfectamente con CPUs que disipan menos potencia.


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1.5.1 Parmetros de las placas baseCPUs soportadas(continuacin)

Zcalo de la CPU

Fijacin del refrigerador de la CPU

Conector del refrigerador de la CPU


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1.5.1 Parmetros de las placas base (continuacin)Mdulos de memoria soportados

Se trata de un parmetro muy a tener en cuenta, pues el rendimiento depende en gran medida de los mdulos de memoria instalados. Debe observarse si admite memoria DDR o DDR2, la frecuencia de reloj de la memoria, el nmero de ranuras de memoria, la capacidad mxima de los mdulos soportados, etc. En el caso de servidores, la placa base debera soportar mdulos de memoria del tipo registered. Resulta muy interesante fijarse si admite memoria multicanal, pues mejora sensiblemente el rendimiento en el caso de disponer de varios mdulos de memoria conectados. En general, las caractersticas de los mdulos de memoria soportados dependen del MCH.


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1.5.1 Parmetros de las placas baseMdulos de memoria soportados (continuacin)

Dos mdulos componen el canal A (naranja)

Dos mdulos componen el canal B (azul)


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1.5.1 Parmetros de las placas base (continuacin)El chipset

El chipset es determinante en la funcionalidad y rendimiento del computador. Cualquier flujo de informacin entre dos elementos del computador pasa por el chipset. Est formado habitualmente por dos chips: El Memory Controller Hub (MCH) o Northbridge. El I/O Controller Hub (ICH) o Southbridge.

El MCH es un concentrador (hub) que comunica la CPU, la tarjeta grfica AGP, los mdulos de memoria y el ICH. El ICH se comunica con el MCH e interconecta todos los dems elementos del sistema. Muchas de las CPUs de AMD actuales incorporan el MCH dentro del dado de la CPU.


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1.5.1 Parmetros de las placas baseEl chipset (continuacin)

Organizacin de una placa base con socket 939.


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Organizacin de una placa base con socket LGA 775.


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Memory Controller Hub(MCH)

I/O Controller Hub (ICH)


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1.5.1 Parmetros de las placas base (continuacin)Las ranuras de expansin

Permiten conectar tarjetas que amplan la funcionalidad del sistema. Las tarjetas de expansin se conectan a ranuras. En un PC se suelen encontrar: Varias ranuras PCI. 1 ranura PCI Express x16, 1 ms ranuras PCI Express x1.

La especificacin PCI ms usada es un bus de 32 bits a una frecuencia de 33 MHz que transfiere un dato cada ciclo de reloj. Esto supone una tasa de transferencia terica de 133 Mbytes/seg. En los servidores se emplea una variacin del bus PCI denominada PCI-X. En este caso los datos son de 64 bits y las frecuencias de reloj de 66 MHz o superiores.


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1.5.1 Parmetros de las placas baseLos buses de expansin (continuacin)

El bus PCI se ha quedado anticuado tras unos 10 aos de vida. Cada vez menos dispositivos pueden conectarse a este bus, debido a su baja velocidad. La especificacin PCI Express especifica una conexin punto a punto, serie, rpida, barata y compatible a nivel software con el software PCI de sistema. Cada conexin punto a punto se compone de 1 o ms canales serie, donde cada canal tiene una tasa de transferencia terica de 250 MBytes/seg en cada sentido => 500 MBytes/seg por canal. La ranura PCI Express x16 es una ranura con 16 canales PCI Express (16 x 500 Mbytes/seg = 8 Gbytes/seg) que se emplea para llevar a cabo una conexin punto a punto entre la tarjeta grfica y el MCH.


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1.5.1 Parmetros de las placas baseLos buses de expansin (continuacin)

Ranura PCI Express de 16 canales

Ranuras PCI

Ranura PCI Express de 1 canal


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1.5.1 Parmetros de las placas base (continuacin)Interfaces de almacenamiento

Las interfaces de almacenamiento indican el tipo de discos duros, unidades DVD-ROM, etc. que se pueden conectar. Aparte de la interfaz de disquete que no ha evolucionado desde hace mucho aos, las interfaces empleadas hasta ahora han sido ATA y SCSI. La especificacin ATA a lo largo de todas sus evoluciones se haempleado en PCs de gama media o baja. Se emplea slo con dispositivos internos. La especificacin ATA define una conexin paralela, con una tasa de transferencia mxima de 133 MBytes por segundo, y est siendo sustituida por la especificacin SATA, con una tasa de transferencia mxima inicial de 150 MBytes /segundo. Adems, la especificacin SATA define conexiones serie punto a punto, con las ventajas que esto reporta.


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1.5.1 Parmetros de las placas baseInterfaces de almacenamiento

Adems, la interfaz SATA es compatible a nivel software con la especificacin ATA. Los servidores (sean PCs o no) suelen usar discos SCSI, pues proporcionan un mayor rendimiento. La especificacin SCSI define un bus paralelo, con todas las desventajas que ello supone. Se ha desarrollado una especificacin serie denominada SAS que sustituir a la SCSI en unos pocos aos. Las placas base tambin proporcionan interfaces de entrada y salida genricas que pueden emplearse para dispositivos externos como son las interfaces USB y Firewire.


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1.5.1 Parmetros de las placas baseInterfaces de almacenamiento (continuacin)

Conector ATA primario

Conector ATA secundario

Conectores SATA 1 a SATA 4

Conector de la unidad de disquete


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1.5.1 Parmetros de las placas base (continuacin)Interfaces de audio y red integradas

Interfaz Ethernetintegrada en placa base

Codec de audio integrado en placa base

La integracin de la red y el audio en la placa base reduce sensiblemente el coste del sistema as como el consumo de energa


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1.5.1 Parmetros de las placas base (continuacin)Puertos de conexin de perifricos

Hay puertos que se conectan mediante cables a la caja o a tarjetas de expansin.

Puertos de conexin de perifricos

Super I/O (SIO)


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1.5.1 Parmetros de las placas base (continuacin)Proteccin de la BIOS

Flash BIOS

Proteccin frente a escrituras errneas o malintencionadas: Proteccin contra escritura. Doble BIOS. Se puede arrancar usando una u otra. La parte de la BIOS que permite actualizar la BIOS desde disquete o CD es de slo lectura.


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Ver especificacin de una placa base

1.5.2 Seleccin de la placa base Se trata de un elemento crucial dentro del computador. Es el elemento del computador que ms componentes tiene y por lo tanto uno de los ms proclives a fallar. Es importante elegir una placa base de calidad, de un fabricante con experiencia y prestigio. Puesto que define muchas de las caractersticas del computador y sus posibilidades de ampliacin, debe elegirse cuidadosamente teniendo en cuenta todos los parmetros indicados.


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1.6 La caja y fuente de alimentacin La caja constituye la estructura mecnica del computador. Las cajas suelen disponer de pulsadores de encendido y apagado, LEDs de encendido y acceso al disco duro, bahas frontales para dispositivos de almacenamiento, conectores frontales para perifricos que se conectan y desconectan frecuentemente, ranuras de acceso a los conectores de las tarjetas de expansin, ranura de acceso a los conectores de interfaces de perifricos integradas en la placa base, etc. La fuente de alimentacin tiene por misin proporcionar a partir de la tensin alterna de la red elctrica las tensiones continuas de alimentacin que requieren los componentes del computador. Fundamentalmente, +3,3 voltios, +5 voltios y +12 voltios. Normalmente, las cajas suelen incluir una fuente de alimentacin, de ah que tratemos de forma conjunta ambos elementos.


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1.6.1 Parmetros de las cajas y fuentes de alimentacin Se trata de resumir las caractersticas de las cajas y fuentes de alimentacin mediante unos parmetros que faciliten la eleccin correcta. Ignoraremos detalles estticos, as como las cajas y fuentes dealimentacin de ordenadores porttiles. Dentro de los parmetros destacan:

Factores de forma soportados, tamao de la caja, nmero de bahas, nmero de ranuras de expansin, ventiladores incorporados, conectores frontales disponibles, mecanismos de seguridad, caractersticas de la fuente de alimentacin incorporada.


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1.6.1 Parmetros de las cajas y fuentes de alimentacin (continuac.)Factores de forma soportados

Los factores de forma indican bsicamente las placas base con las que son compatibles. Los primeros PCs empleaban el factor de forma XT, el cual evolucion pasando por los formatos AT, LPX (versin estrecha del AT), Baby AT (versin pequea del AT), ATX, NLX (versin estrecha del ATX), microATX y FlexATX (versiones reducidas del ATX). En la actualidad los factores de forma ms empleados son el ATX y microATX, los cuales sern sustituidos en los prximos aos por el BTX y sus versiones reducidas (microBTX y picoBTX). Es muy habitual que una misma caja soporte varios factores de forma. Por ejemplo, las cajas ATX suelen soportar adems los factores de forma Baby AT (obsoleto) y microATX.


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1.6.1 Parmetros de las cajas y fuentes de alimentacin (continuac.)Tamao de la caja

Est relacionado con el nmero de bahas (para dispositivos de almacenamiento), el nmero de tarjetas de expansin que admite, el nmero de fuentes de alimentacin que admite y los factores de forma soportados. Los tamaos ms frecuentes son: sobremesa, slim, cubo (barebone), minitorre, semitorre, torre, gran torre y rack.

Nmero de bahas disponibles El nmero de bahas es proporcional al tamao de la caja. Estas bahas se emplean para ubicar dispositivos de almacenamiento, como discos duros, disqueteras, unidades pticas (CD y DVD), unidades de cinta, etc. Las bahas suelen venir en los tamaos 3 y 5 pulgadas, por lo que es conveniente tener en cuenta el nmero de cada.


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1.6.1 Parmetros de las cajas y fuentes de alimentacin (continuac.)Nmero de ranuras de expansin

Limita el nmero de tarjetas de expansin que pueden conectarse. Debe tenerse en cuenta que la placa base puede requerir alguna de estas ranuras. Por ejemplo, para puertos USB traseros,el regulador manual de velocidad del ventilador de la CPU, etc.

Conectores frontales Es importante fijarse si la caja dispone de conectores frontales USB, Firewire (IEEE 1394), audio, etc. No obstante, estos conectores son poco tiles en el caso de cajas de servidores.

Mecanismos de seguridad Las cajas de servidor suelen disponer de puertas frontales protegidas con cerradura que dificultan el acceso a las unidadesextrables y pulsadores de forma no autorizada. Adems, suelen disponer de sensores que se activan al abrir la caja.


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1.6.1 Parmetros de las cajas y fuentes de alimentacin (continuac.)Ventiladores incorporados

Ayudan a refrigerar el interior de la caja. Las cajas ms comunes suelen soportar dos ventiladores: el ventilador incorporado en la fuente y el ventilador del chsis. Ambos pueden ser monitorizados si se conectan a la placa base (a travs de conectores de 3 pines). Los ventiladores adicionales suelen conectarse directamente a la fuente de alimentacin (a travs de un conector de 4 pines). Este tipo de ventiladores no pueden ser monitorizados. En el caso de disponer de ms de un ventilador por caja es necesario tener en cuenta el flujo de circulacin del aire. Al menos uno de los ventiladores debera introducir aire en la caja y al menos otro extraerlo.


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1.6.1 Parmetros de las cajas y fuentes de alimentacinVentiladores incorporados (continuacin)

Los ventiladores de las fuentes de alimentacin ATX suelen recoger aire caliente de las inmediaciones de la CPU, dentro de la caja, y expulsarlo al exterior. El aire entrante puede provenir de rejillas de ventilacin o preferiblemente de ventiladores adicionales.

CPU

Fuente de alimentacin


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1.6.1 Parmetros de las cajas y fuentes de alimentacin (continuac.)La fuente de alimentacin

Elemento fundamental de la caja y del computador en general. La fuente de alimentacin suele venir con la caja, excepto en algunas cajas de gama alta. La fuente de alimentacin es compatible con ciertos factores deforma. En la actualidad, las fuentes de alimentacin son habitualmenteATX, aunque tambin hay una versin ATX estrecha denominada SFX, pensada para cajas de dimensiones reducidas. Las fuentes ATX se conectan a la placa base mediante un conector de 20 pines marcado para evitar conexiones incorrectas. Las fuentes ATX proporcionan todas ellas las tensiones +3,3 voltios, +5 voltios, +12 voltios y -12 voltios y algunas tambin la tensin -5 voltios.


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1.6.1 Parmetros de las cajas y fuentes de alimentacinLa fuente de alimentacin (continuacin)

Las tensiones de +3,3 voltios y +5 voltios la emplean tpicamente los chips del computador. La tensin de +12 voltios la emplean los motores (de los ventiladores, de la disquetera, discos duros, etc.). Adems, la emplea el regulador de tensin que proporciona la tensin de alimentacin de la CPU (del orden de 1,3 voltios). La tensin de -12 voltios la emplean algunas implementaciones del puerto serie. La tensin de -5 voltios la empleaba el bus ISA, el cual ya no se usa. De hecho, hay fuentes de alimentacin ATX que no generan esta tensin. Las placas base actuales suelen usar un conector adicional de 4pines que proporciona directamente al regulador la tensin de laCPU una tensin de entrada de +12 voltios.


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Las tolerancias de las tensiones de alimentacin anteriores sonlas siguientes:

El conector de alimentacin principal incluye dos seales de control PS_ON# y PWR_OK.


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La seal PWR_OK es una salida de la fuente que se pone a uno cuando la fuente proporciona las tensiones de alimentacin dentro de las tolerancias. Cuando toma el valor cero, la placa base pone el sistema en un estado de bajo consumo, durante el cual la fuente genera nicamente una tensin de +5 voltios sobre el pin +5VSD, manteniendo las dems a cero voltios. La seal PS_ON# es una entrada de la fuente activada por la placa base, la cual pone a cero, cuando requiere que la fuente de alimentacin se encienda. Cuando desea apagarla la pone a uno. La seal PS_ON# puede activarse arrancando el PC, por la pulsacin del pulsador de encendido de la caja (conectado a la placa base), o por dispositivos capaces de forzar el arranque, como es una tarjeta Ethernet con Wake On Lan (WOL). Para ello la fuente de alimentacin debe proporcionar un mnimo de corriente a travs del pin +5VSD.


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Una caracterstica muy importante de una fuente de alimentacin es su potencia. sta tpicamente oscila entre 250 vatios y 350 vatios, pudiendo alcanzar en servidores los 500 vatios. Es importante fijarse no slo en la potencia, sino tambin en las corrientes que es capaz de suministrar para cada tensin de alimentacin. Finalmente, otro parmetro a tener en cuenta es el flujo de aire del ventilador de la fuente, medido en CFM, pues indica su capacidad para refrigerar la CPU.


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1.6.2 Seleccin de las caja y fuente de alimentacin La caja debe elegirse teniendo en cuenta todos los parmetros anteriores. Debe prestarse especial atencin a la refrigeracin (ventiladores, ranuras de entrada de aire, material de la caja) La fuente de alimentacin debe estar suficientemente holgada en potencia. Una fuente demasiado justa puede traer consigo fallos espordicos muy difciles de localizar.


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1.7 El disco duro Se trata del elemento de almacenamiento ms importante del computador despus de la memoria principal.

Repasar el funcionamiento del disco duro, visto en la asignatura de Estructura de computadores. Observar como el disco duro de la figura tiene 4 platos, 8 superficies y por lo tanto 8 cabezas


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1.7 El disco duro (continuacin) En la actualidad tiene capacidades de hasta 500 Gbytes, velocidades de transferencia de hasta 150 MBytes/s y latencias tan pequeas como 2 ms. Bsicamente hay 4 segmentos en el mercado de discos duros: servidores, PCs de sobremesa, porttiles y electrnica de consumo (reproductores de audio y vdeo). Los parmetros ms importantes de un disco duro, a tener en cuenta en su seleccin son:

Capacidad, interfaz, velocidad, fiabilidad, seguridad, tamao, consumo de energa, ruido, condiciones ambientales de funcionamiento, ecologa y precio.

Veremos en detalle cada uno de los parmetros anteriores.


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1.7.1 Parmetros de los discos durosCapacidad

Se trata de un parmetro fundamental de cualquier dispositivo de almacenamiento y por lo tanto de un disco duro. Los discos duros actuales empleados en servidores tienen una capacidad tpica de 75 GBytes, mientras que los empleados en PCS de sobremesa tienen una capacidad tpica de 250 GBytes y los empleados en PCs porttiles de 60 GBytes. Los discos duros empleados en PCs de sobremesa son los que tienen en general menos restricciones tecnolgicas (tamao, velocidad, fiabilidad, consumo de energa), por lo que pueden ser de mayor capacidad.


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1.7.1 Parmetros de los discos duros (continuacin)Interfaz

Define el mecanismo de conexin del disco duro con su entorno, as como el protocolo software de comunicacin. Cada interfaz tiene asociado un valor terico de velocidad que nunca es alcanzado por el disco duro. No debe confundirse la velocidad externa del disco duro, la cual viene dada por su interfaz, con la velocidad interna del mismo. En la prctica, los PCs de sobremesa y porttiles emplean las interfaces ATA y SATA, mientras que los servidores emplean discos duros con interfaces SATA, SAS, SCSI y Fibre Channel. Los discos duros externos emplean tpicamente las interfaces USB y Firewire.


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1.7.1 Parmetros de los discos duros (continuacin)Velocidad

Indica lo rpido que es capaz de escribir y leer datos el disco. Por lo tanto, nos estamos refiriendo a la velocidad interna. Los fabricantes proporcionan parmetros de velocidad normalmente muy optimistas. La mejor forma de evaluar la velocidad es mediante benchmarks de disco. Como en todo dispositivo de almacenamiento, la velocidad tiene una componente de latencia (tiempo para acceder al primer dato) y velocidad de transferencia (velocidad de acceso a los datos segundo y posteriores). Los fabricantes proporcionan dos tipos de parmetros de velocidad: Parmetros de velocidad mecnicos. Parmetros de velocidad electrnicos.


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1.7.1 Parmetros de los discos durosVelocidad (continuacin)

Los parmetros mecnicos de velocidad fundamentales son: tiempo promedio de bsqueda, latencia rotacional y velocidad de transferencia interna. El tiempo promedio de bsqueda (average seek time) es el tiempo promedio necesario para situar las cabezas sobre el cilindro que contiene el primer dato a leer. Toma un valor tpico de 9 ms en discos duros de PCs de sobremesa y 3 ms en en los discos duros de servidores. El tiempo de latencia rotacional promedio (average rotationallatency) es el tiempo promedio necesario para que el primer dato pase debajo de la cabeza una vez la cabeza se ha situado en el cilindro que lo contiene. Es funcin de la velocidad de rotacin. Un disco duro de PC de sobremesa a 7200 rpm tiene una latencia de 4,2 ms, mientras que uno de 15000 rpm de servidor tiene una latencia de 2 ms.


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La suma del tiempo promedio de bsqueda y la latencia rotacional constituyen la latencia en el acceso al disco. Compararla con la de la memoria RAM que es de unos 10 nanosegundos (106 veces inferior). La velocidad de transferencia interna (internal transfer rate). Hay dos tipos: la mxima y la sostenida. La mxima supone que todos los datos estn dentro del mismo cilindro, mientras que lasostenida supone que estn en cilindros consecutivos. Los discosduros de servidores alcanzan velocidades de transferencia interna mximas de 150 MBytes/s y sostenidas de 100 MBytes/s. En la prctica es incluso menor debido a la fragmentacin del sistema de archivos. La memoria RAM alcanza velocidades de transferencia mxima del orden de 5 GBytes/s, unas 30 veces mayor que un disco duro.


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Los parmetros elctricos de velocidad son: interfaz (ya vista), la cantidad de memoria cache de disco y el empleo de hardware de reordenacin de comandos de disco. Los discos incorporan una cache que almacena datos ledos del disco que no han sido solicitados, pero que tienen una elevada probabilidad de ser solicitados en un futuro prximo. En el casode escrituras, la cache de disco es ms problemtica Por qu? Las capacidades tpicas de cache estn entre 8 y 16 MBytes. El hardware de reordenacin de comandos gestiona las ordenes que llegan al disco ordenndolas para ahorrar movimientos de las cabezas y esperas rotacionales. No obstante, externamente se sirven en el mismo orden que se reciben. Los discos duros SCSI incorporan la tcnica Tagged Command Queuing (TCQ) y los discos duros SATA II la tcnica Native Command Queuing(NCQ).


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1.7.1 Parmetros de los discos duros (continuacin)Fiabilidad

Indica la capacidad que tiene el disco de cumplir con su funcin a lo largo del tiempo, sin errores ni averas. Distinguiremos parmetros de fiabilidad ante fallos catastrficos y ante fallos no catastrficos. Ante fallos catastrficos: AFR, MTBF, ARR, CSS y garanta. Porcentaje de fallo el primer ao, First year Annualized FailureRate (AFR). Indica el porcentaje de discos que se estropean dentro del primer ao. Tiempo medio entre fallos, Mean Time Between Failures(MTBF). El nombre es muy desafortunado. Se obtiene de la expresin N de horas en 1 ao / AFR = 8760 / AFR. Los discos duros de PCs de sobremesa tienen tpicamente un MTBF de 500000 horas y los de servidores un MTBF de 1400000 horas.


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1.7.1 Parmetros de los discos durosFiabilidad (continuacin)

Porcentaje de retorno anual, Annualized Return Rate (ARR). Porcentaje de discos que son devueltos al fabricante por avera durante el primer ao. Nmero de ciclos de encendido y apagado, Contact Start Stop(CSS). Nmero mnimo de ciclos de encendido y apagado que soportan todos los discos fabricados. Toma un valor tpico de 50000 en los discos de PCs de sobremesa. En los servidores? Los parmetros anteriores son poco tiles en la prctica, pues los mide el fabricante y no quiere que sean peores que los de sucompetencia. Quizs el ms fiable es el nmero de aos de garanta y las condiciones de garanta del fabricante del disco duro.


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1.7.1 Parmetros de los discos durosFiabilidad (continuacin)

Ante fallos no catastrficos los parmetros habituales son: tasa de errores recuperables y tasa de errores irrecuperables. Los errores recuperables son errores que se pueden recuperar mediante el hardware de deteccin y correccin de errores, o mediante reintentos de lectura. Un nmero elevado puede ralentizar el disco. Un valor tpico en discos duros de servidor es de 1 bit cada 1011 bits ledos. Los errores irrecuperables son errores de lectura que no pueden ser recuperados. Un valor tpico en un servidor es de 1 bit entre 1015 bits ledos.


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1.7.1 Parmetros de los discos duros (continuacin)Seguridad

Se trata de que nadie pueda obtener informacin del disco duro de un ordenador perdido o robado. Algunos sistemas de archivos permiten la encriptacin de datos. Se hace por software, por lo que ralentiza las lecturas yescrituras. La encriptacin no se hace de todo el disco completo y adems la clave de encriptacin se guarda en el disco. En la actualidad, algunos discos duros incorporan la capacidad de encriptar por hardware dentro del disco todos los datos, sin que sufra la velocidad de acceso, y adems la clave de encriptacin se guarda en un chip de la controladora, lo que dificulta enormemente la obtencin de dicha clave. Un ejemplo de la tecnologa de encriptacin hardware de los discos duros es la Full Disk Encription (FDE) de Seagate.


Tema 1Pg. 103



1.7.1 Parmetros de los discos duros (continuacin)Tamao

El tamao est muy relacionado con el campo de aplicacin. El tamao ms habitual es el de 3,5 cm (de dimetro). Los discos duros de porttiles y de blade servers tienen un tamao menor, de 2,5 pulgadas. El tamao del disco limita su capacidad, pues limita la superficie de almacenamiento. Adems, el espesor de la unidad de disco duro es funcin de su aplicacin. Un menor espesor significa menos espacio para poner varios platos y por lo tanto menor capacidad de almacenamiento.


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1.7.1 Parmetros de los discos duros (continuacin)Consumo de energa

El consumo de energa es un parmetro clave en los discos de porttiles y tiene una importancia menor en otros segmentos de mercado. Debe tenerse en cuenta que la vida de un disco duro disminuye rpidamente con su temperatura de trabajo, la cual depende entre otras cosas de su consumo de energa. Por ejemplo, un disco duro de porttil de 80 GBytes y 5400 rpm disipa tpicamente 2 W mientras est activo (durante las operaciones de bsqueda, lectura y escritura). Un disco de sobremesa de la misma capacidad que gira a 7200 rpm consume unos 12 W. Un disco duro de servidor de la misma capacidad que gira a 15000 rpm consume aproximadamente 15 W.


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1.7.1 Parmetros de los discos duros (continuacin)Ruido

El ruido puede ser determinante cuando se trata de un PC de sobremesa o porttil, pues se trabaja al lado del disco. Un disco duro para porttiles o PCs de sobremesa emite unos 2,5 bels (25 decibelios) cuando no est activo y 3 bels cuando est activo. Los discos duros para servidores son ms ruidosos y emiten tpicamente unos 3,5 bels cuando estn activos, es decir, casi siempre.


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1.7.1 Parmetros de los discos duros (continuacin)Condiciones ambientales de funcionamiento

Los discos duros pueden trabajar correctamente a temperaturas entre 5 C y 55 C. No obstante, la vida del disco se reduce considerablemente con la temperatura, incluso por debajo del lmite de 55 C. La tolerancia a golpes y vibraciones es muy importante en el caso de discos duros externos y discos duros de porttiles. Por ejemplo, un disco duro para porttiles tiene una tolerancia a golpes durante funcionamiento de 250 Gs durante 2 ms, mientras que uno de PCs de sobremesa soporta slo 60 Gs.

Ecologa Hay una directiva de la Unin Europea, denominada RoHS, que prohbe el uso de 6 sustancias peligrosas en la construccin de material elctrico y electrnico y que entr en vigor a 1 de enero de 2006.


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1.7.1 Parmetros de los discos duros (continuacin)Precio

Es un parmetro determinante, como en casi todo. El precio depende mucho del segmento de mercado. Los discos duros de PCs de sobremesa son los ms baratos, mientras que los de los servidores son los ms caros. Por ejemplo, un disco duro de unos 80 Gbytes empleado en PCs de sobremesa cuesta unos 60 euros, mientras que si se trata de un disco duro de porttiles cuesta unos 120 euros. Si se trata de un disco duro SCSI de gama baja, cuesta unos 250 euros y si es de gama alta puede rondar los 500 euros.

Ver la especificacin de un disco duro


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1.7.2 Seleccin del disco duro Debe elegirse teniendo en cuenta el segmento de mercado al que va dirigido: servidor, PC de sobremesa o PC porttil. En el caso de porttiles, deben ser discos duros de 2,5 pulgadas con bajo consumo y buena tolerancia a golpes. En el caso de discos duros para PCs de sobremesa deben tener interfaz ATA o SATA. En el caso de servidores, estos deben tener interfaz SCSI, SAS o Fibre Channel. Tambin se pueden emplear discos duros SATA II (3 Gbits/s), que son ms baratos, en partes poco crticas del sistema si el computador incluye la interfaz SAS. Es importante seleccionar el valor adecuado de capacidad teniendo en cuenta las necesidades presentes y futuras. Los parmetros de velocidad de los fabricantes hay que tomarlos con cuidado, barren para casa. Lo mejor es usar benchmarks.


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1.8 Interfaces de almacenamiento Trataremos las interfaces de dispositivos de almacenamiento: ATA, SATA, SCSI, SAS, Fibre Channel, USB y Firewire.

1.8.1 La interfaz ATA La ms comn en los PCs. Las iniciales ATA provienen de (AT Attachment) y ha seguido la siguiente evolucin:


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1.8.1 La interfaz ATA (continuacin) Algunos fabricantes implementan el modo UltraDMA/133, aunque no forma parte de ningn estndar. Para conectar otros dispositivos diferentes de discos duros se desarrollo el estndar de intercambio de paquetes ATAPI (ATA Packet Interface). El ATAPI es parte del ATA a partir de ATA-4. El estndar permite conectar dos dispositivos en el mismo cable, uno identificado como maestro y otro como esclavo. La configuracin se suele hacer empleando jumpers. Los cables ATA de 80 conductores estn identificados por un cdigo de colores: Azul para la placa base. Negro para el dispositivo maestro. Gris para el dispositivo esclavo.


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1.8.1 La interfaz ATA (continuacin) El cable plano ATA dificulta la refrigeracin de la caja.

Pueden encontrarse cables redondeados que solucionan el problema anterior.


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1-hardware del pc

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