Memoria interna de la computadora
22/10/2021
Los ordenadores están formados por un conjunto común de componentes: procesador, memoria RAM, disco duro, tarjetas de expansión, fuente de alimentación y multitud de periféricos, entre otros. Estos componentes se integran en una placa base que consiste en un conjunto de circuitos impresos y conectores integrados.
1. Placa base
La placa base (motherboard en inglés) de un ordenador es una placa de circuito impreso o PCB (Printed Circuit Board) en cuya superficie se han grabado pistas o buses de material conductor que conectan los distintos componentes.
2. Factores de forma
El factor de forma de una placa base determina su tamaño, la disposición de sus componentes y marca los periféricos que pueden integrarse. Actualmente, existen muchos factores de forma, pero los más importantes son los siguientes:
| Nombre | Tamaño (mm) |
| ATX | 305×244 |
| Micro-ATX | 244×244 |
| Mini-ITX | 170×170 |
| Nano-ITX | 120×120 |
| Pico-ITX | 100×72 |
Ver factores de forma en comparación con el tamaño de un bolígrafo
3. Zócalo o socket
El zócalo o socket es el lugar en el que se inserta el microprocesador. Los encapsulados para microprocesadores más utilizados son los siguientes:
- PGA (Pin Grid Array): el microprocesador tiene pequeños pines metálicos que encajan en el zócalo. Es utilizado por AMD.
- BGA (Ball Grid Array): el microprocesador tiene unas bolitas que se sueldan directamente a la placa base. Por tanto, no hace falta un socket y se simplifican los costes. Debido a su reducido tamaño se suele utilizar en la fabricación de smartphones y portátiles.
- LGA (Land Grid Array): los pines se encuentran en el socket. Por este motivo, los sockets que admiten encapsulados LGA son más débiles que los PGA. Es utilizado por Intel y recientemente por AMD.
Los zócalos PGA y LGA normalmente disponen de un sistema de sujeción o palanca, denominado ZIF (Zero Insertion Force), que impide que se mueva el microprocesador. Ver más información sobre los tipos de microprocesadores.
4. Memoria principal o RAM
La memoria principal o RAM (Random Access Memory) se utiliza para guardar datos de forma temporal. En esta memoria se puede leer y escribir, pero su información se borra cuando se apaga el dispositivo (memoria volátil).
Este tipo de memoria anteriormente se encontraba soldada a la placa base, pero actualmente existen zócalos (slots) o bancos individuales y de diferentes formatos.
La memoria más utilizada actualmente en los ordenadores es la memoria RAM DDR (Double Data Rate) y sus características más importantes se muestran en la tabla siguiente:
| Nombre | Voltaje | Nº Accesos por ciclo | Número de contactos |
| SDRAM | 3,3 | 1 | 168 |
| DDR SDRAM | 2,4 | 2 | 184 |
| DDR2 SDRAM | 1,8 | 4 | 240 |
| DDR3 SDRAM | 1,5 | 8 | 240 |
| DDR4 SDRAM | 1,2 | 8 | 288 |
| DDR5 SDRAM | 1,1 | 8 | 288 |
Como podemos ver en la tabla, las memorias han evolucionado mucho desde la SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) hasta la DDR5 (Double Data Rate 5) SDRAM. En este contexto, las memorias siguen evolucionando y han salido modalidades que son cada vez más rápidas y con menor consumo de energía. Por ejemplo las memorias “low voltage” que veremos en el tema dedicado a las memorias.
5. BIOS / UEFI
La BIOS (Basic Input/Output System) es un programa grabado en una memoria ROM (Read Only Memory), que se encarga de realizar las funciones necesarias para que el ordenador arranque. Lo primero que hace la BIOS es un chequeo de todos los componentes hardware denominado POST (Power On Self Test). Si no hay ningún problema la BIOS delega el control en el SO.
La BIOS también lee la información que se guarda en un tipo de memoria llamada CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) que cuenta con una tecnología de muy bajo consumo alimentada por una pila, para que al apagar el ordenador no se pierda esta información. En esta memoria se guardan aspectos de configuración como la hora, la fecha, el idioma de la BIOS, la actualización del firmware, etc.
La tecnología UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) es una BIOS avanzada que permite asegurar el arranque del SO y da soporte a otras tecnologías, por ejemplo a particiones de disco GPT (Guid Partition Table).
6. Chipset
El chipset es un conjunto de circuitos integrados que sirven de apoyo al microprocesador en el control de los componentes de la placa base. Tradicionalmente, el chipset hacía referencia a dos circuitos integrados: el Northbridge o puente norte y el Southbridge o puente sur. El bus que conecta el microprocesador con el puente norte se llama FSB (Front Side Bus), tal y como se puede ver en la siguiente figura.
En los diseños actuales se ha eliminado el puente norte y en su lugar se utiliza un bus, llamado DMI (Direct Media Interface), que consigue un mejor rendimiento. El resto de conexiones se lleva a cabo con un nuevo chip que reemplaza al puente sur denominado PCH (Platform Controller Hub) en Intel y FCH (Fusion Controller Hub) en AMD.
Con respecto al FSB, también sufrió mejoras en cuanto a la velocidad de conexión y rendimiento. En el caso de Intel se llamó QPI (Quick Path Interconnect) y en AMD HyperTransport.
7. Ranuras de expansión
Las ranuras de expansión nos permiten agregar tarjetas adaptadoras adicionales o de expansión para controlar otros periféricos, como por ejemplo impresoras, monitores, unidades de disco, etc.
El número de ranuras de expansión de una placa base varía en función de su diseño y factor de forma. Como es de esperar, un ordenador de sobremesa dispondrá de varios tipos de ranuras de expansión, mientras que un ordenador portátil puede incluso que no disponga de ninguna ranura por el reducido espacio de su placa base.
Existen diversos tipos de ranuras de expansión, como ISA, VESA, PCI, AGP y PCI Express.
- ISA (lndustry Standard Architecture): es el tipo de ranura más antigua y está actualmente en desuso. Puede encontrarse aún en equipos industriales de algunas fábricas.
- VESA Local Bus (VL-bus o VLB): se utilizaron durante muy poco tiempo y ofrecían mayores velocidades que las ISA.
- PCI (Peripheral Component Interconnect): ha sido una de las tecnologías más usadas y convivió durante un tiempo con las ranuras ISA. Hoy en día están desapareciendo por la existencia de la PCI Express.
- AGP (Acelerated Graphics Port, Puerto Gráfico Acelerado): slot de expansión dedicado de forma específica para la conexión de tarjetas gráficas. Hoy día está siendo sustituido por las ranuras PCI Express.
- PCI Express (PCI-E, PCIE): es la ranura de expansión más utilizada actualmente y ha ido sustituyendo al resto de ranuras.
PCI Express
Existen distintos tipos de longitudes, desde x1 a x32. Para conectar tarjetas de expansión con la placa base, PCI Express utiliza ranuras físicas. Pueden ir de x1 a x16, y cuánto mayor es el número mayores son las dimensiones de la ranura porque contiene más pines. Algunas de las más utilizadas son las siguientes:
- PCIe x1: tiene 1 carril , 18 pines y 25 mm de longitud.
- PCIe x4: tiene 4 carriles , 32 pines y 39 mm de longitud.
- PCIe x8: tiene 8 carriles , 49 pines y 56 mm de longitud.
- PCIe x16: tiene 16 carriles , 82 pines y 89 mm de longitud.
Existen diferentes versiones de PCI Express:
- PCIe 1.0: 2 Gbit/s (250 MB/s) por carril.
- PCIe 2.0: 4 Gbit/s (500 MB/s) por carril.
- PCIe 3.0: 7,9 Gbit/s (984 MB/s) por carril.
- PCIe 4.0: 15,8 Gbit/s (1969,2 MB/s) por carril.
- PCIe 5.0: 31,5 Gbit/s (3938,4 MB/s) por carril.
- PCIe 6.0: 64 Gbit/s (7877 MB/s) por carril. Actualmente en desarrollo.
Podemos hacer el cálculo de la velocidad de cada PCIe teniendo en cuenta su versión y el número de carriles. Así, por ejemplo, un PCIe 1.0 tendría las siguientes velocidades para cada uno de sus tipos:
| x1 | x2 | x4 | x8 | x16 | x32 |
| 250MB/s | 500MB/s | 1000MB/s | 2000MB/s | 4000MB/s | 8GB/s |
8. Conectores
La placa base tiene soldados diferentes conectores. Algunos de los más destacados son los siguientes:
- Conectores que suministran electricidad a la placa base, al microprocesador, a los ventiladores y a otros componentes.
- Conectores para unidades de almacenamiento:
- Con alimentación adicional (necesitan un cable de alimentación adicional desde la fuente de alimentación): SATA (Serial Advanced Technology Attachment) o, SCSI (Small Computer System Interface).
- Sin alimentación adicional: mSATA (mini SATA) o M.2.
- Conectores externos de entrada/salida permiten conectar dispositivos periféricos. Algunos de los conectores son los siguientes:
- Monitor: VGA (Video Graphics Array), DVI(Digital Visual Interface), DisplayPort o HDMI (High-Definition Multimedia Interface).
- Teclado y ratón: PS/2 (Personal System 2) o USB (Universal Serial Bus).
- Impresora: puerto paralelo o USB.
