BIOS


El Sistema Básico de Entrada/Salida o BIOS (Basic Input-Output System ) es un código de software que localiza y reconoce todos los dispositivos necesarios para cargar el sistema operativo en la RAM; es un software muy básico instalado en la placa base que permite que ésta cumpla su cometido. Proporciona la comunicación de bajo nivel, el funcionamiento y configuración del hardware del sistema que, como mínimo, maneja el teclado y proporciona salida básica (emitiendo pitidos normalizados por el altavoz de la computadora si se producen fallos) durante el arranque. El BIOS usualmente está escrito en lenguaje ensamblador. El primer término BIOS apareció en el sistema operativo CP/M, y describe la parte de CP/M que se ejecutaba durante el arranque y que iba unida directamente al hardware (las máquinas de CP/M usualmente tenían un simple cargador arrancable en la ROM, y nada más). La mayoría de las versiones de MS-DOS tienen un archivo llamado "IBMBIO.COM" o "IO.SYS" que es análogo al CP/M BIOS.

El BIOS (Basic Input-Output System) es un sistema básico de entrada/salida que normalmente pasa inadvertido para el usuario final de computadoras. Se encarga de encontrar el sistema operativo y cargarlo en memoria RAM. Posee un componente de hardware y otro de software, este último brinda una interfaz generalmente de texto que permite configurar varias opciones del hardware instalado en la PC, como por ejemplo el reloj, o desde qué dispositivos de almacenamiento iniciará el sistema operativo (Windows, GNU/Linux, Mac OS X, etc.).
El BIOS gestiona al menos el teclado de la PC, proporcionando incluso una salida bastante básica en forma de sonidos por el altavoz incorporado en la placa base cuando hay algún error, como por ejemplo un dispositivo que falla o debería ser conectado. Estos mensajes de error son utilizados por los técnicos para encontrar soluciones al momento de armar o reparar un equipo. Basic Input/Output System - Sistema básico de entrada/salida de datos). Programa que reside en la memoria EPROM (Ver Memoria BIOS no-volátil). Es un programa tipo firmware. La BIOS es una parte esencial del hardware que es totalmente configurable y es donde se controlan los procesos del flujo de información en el bus del ordenador, entre el sistema operativo y los demás periféricos. También incluye la configuración de aspectos importantísimos de la máquina.

Disipador de calor



Procesador Pentium III a 800 MHz (con conexión Slot 1), que lleva incorporado un disipador alargado, y dos ventiladores, cada uno de ellos con un cable de alimentación para ser conectado a la placa base.
Un disipador es un elemento físico, sin partes móviles, destinado a eliminar el exceso de calor de cualquier elemento.
Su funcionamiento se basa en la segunda ley de la termodinámica, transfiriendo el calor de la parte caliente que se desea disipar al aire. Este proceso se propicia aumentando la superficie de contacto con el aire permitiendo una eliminación más rápida del calor excedente.

Diseño

Un disipador extrae el calor del componente que refrigera y lo evacúa al exterior, normalmente al aire. Para ello se necesita una buene conducción de calor a través del mismo, por lo que se suelen fabricar de aluminio por su ligereza, pero también de cobre, mejor conductor del calor, pero más pesado.
En el caso habitual, el disipador está en íntimo contacto con el dispositivo que refrigera, empleando grasa de silicona o láminas termoconductoras para asegurar una baja resistencia térmica entre el componente y el disipador. Para evacuar el calor al ambiente, se aumenta la superficie del disipador mediante aletas o varillas, cuyo diseño varía dependiendo de si existe circulación forzada del aire o sólo convección natural.
El acabado suele ser negro para mejorar la radiación, pero muchas veces se deja el metal expuesto y únicamente se protege de la corrosión. El acabado no debe aumentar la resistencia térmica.

Montaje

La elección del disipador depende del encapsulado del componente y de la potencia que se debe disipar.
Normalmente existen dos métodos para fijar el disipador:
Mediante tornillos. Pueden ser parte de la cápsula del dispositivo (TO-60, TO-94, TO-103, etc) o bien éste presenta orificios pasantes o roscados, donde se insertan los tornillos.
Mediante clips elásticos. Este método es más rápido que el anterior y, normalmente, puede sustituir la fijación mediante tornillos.
También es bastante corriente pegar el disipador al chip con algún epoxi termoconductor

Accesorios

Además de los clips o los tornillos provistos de arandelas dentadas, se suelen utilizar otros accesorios:
Arandelas de nylon, para evitar que los tornillos establezcan contacto eléctrico entre el disipador y algún terminal activo del dispositivo.
Separadores aislantes, originalmente láminas de mica, actualmente láminas de silicona, que permiten la transmisión del calor entre el disipador y el dispositivo, pero lo mantienen aislado eléctricamente.
Grasa de silicona, que establece un íntimo contacto entre el disipador y el dispositivo.
Precaución
Debe vigilarse el par que se aplica a los tornillos pues apretando mucho se pueden producir tensiones, tanto en el disipador, curvando su superficie y separándolo del dispositivo, como en el propio dispositivo que, además de separarlo del disipador es cáusa de la aparición grietas en el chip conduciendo a fallos
sipador (°C/W).
Td es la temperatura del disipador (°C).
Ta es la temperatura ambiental (°C).
P es la energía disipada por unidad de tiempo (W).
Al usar esta fórmula hay que tener en cuenta que el flujo de aire que recibe el disipador influye en el valor del coeficiente de disipación, siendo menor el coeficiente cuanto mayor sea el flujo. Dicho de otra manera, cuanto mayor sea la corriente de aire que roce con el disipador menor tendrá que ser la diferencia de temperaturas para disipar la misma cantidad de calor.
Dispositivos electrónicos
En los dispositivos electrónicos se suelen usar para evitar un aumento de la temperatura en algunos componentes. Por ejemplo, se emplea sobre transistores en circuitos de potencia para evitar que las altas corrientes puedan llegar a quemarlos.
En los ordenadores su uso es intensivo, como por ejemplo en algunas tarjetas gráficas o en el microprocesador para evacuar el calor procedente de la conmutación de los transistores. Sin embargo, en ocasiones el calor generado en los componentes es demasiado elevado como para poder emplear disipadores de dimensiones razonables, llegando a ser necesarias emplear otras formas de refrigeración como la refrigeración líquida.
Los fabricantes de ordenadores acostumbran incluir un disipador y uno o más ventiladores, aunque no sean estrictamente necesarios, ya que es una forma barata de prevenir los posibles problemas que pueda haber por picos de potencia disipada en el componente o incrementos en la temperatura ambiente del entorno de trabajo.

Conectores internos

Bajo esta denominación englobamos a los conectores para dispositivos internos, como puedan ser la disquetera, el disco duro, el CD-ROM o el altavoz interno, e incluso para los puertos serie, paralelo y de joystick si la placa no es de formato ATX.
En las placas base antiguas el soporte para estos elementos se realizaba mediante una tarjeta auxiliar, llamada de Input/Output o simplemente de I/O, como la de la siguiente foto; pero ya desde la época de los 486 se hizo común integrar los chips controladores de estos dispositivos en la placa base, o al menos los correspondientes a discos duros y disquetera.
Siguiendo la foto de izquierda a derecha, el primer conector es el correspondiente a la disquetera; tiene 34 pines, y equivale al de menor tamaño de la foto del comienzo de este apartado; el siguiente es el de disco duro, que en las placas actuales es doble (uno para cada canal IDE); tiene 40 pines (a veces sólo 39, ya que el pin 20 carece de utilidad) y equivale a uno cualquiera de los otros dos que aparecen en la foto superior.

El resto de conectores (para puertos serie, paralelo y joystick) pueden ser directamente externos (caso de las placas ATX) o bien internos para conectar un cable que termina en el adaptador correspondiente, que es el que asoma al exterior (caso de las placas Baby-AT o aquellas que usan tarjetas de I/O como la de la foto). Como ejemplo, el siguiente conector de la foto sería para el puerto de juegos o puerto para joystick, con 16 pines, puerto que actualmente suele venir incorporado a la tarjeta de sonido; mientras que el último conector, el situado más a la derecha con sólo 10 pines, se utilizaría para conectar un cable para uno de los puertos serie (el otro puerto serie es precisamente el conector que asoma por el lado derecho de la imagen).
En esta clase de conectores, resulta de vital importancia conocer la posición del pin número 1, que vendrá indicada mediante un pequeño 1 o una flecha, y que corresponderá al extremo del cable marcado por una línea roja.

Por último, el altavoz interno, los leds (las bombillitas) para el disco duro, el indicador de encendido, el turbo (si existe, en las placas modernas está totalmente en desuso) y los interruptores de reset o stand-by se conectan todos ellos con finos cables de colores a una serie de jumpers cuya posición y características de voltaje vendrán indicadas en el manual de la placa y/o en el serigrafiado de la misma.

Conectores externos

Se trata de los conectores para periféricos externos: teclado, ratón, impresora... En las placas Baby-AT lo único que está en contacto con la placa son unos cables que la unen con los conectores en sí, que se sitúan en la carcasa, excepto el de teclado que sí está adherido a la propia placa. En las ATX los conectores están todos agrupados entorno al de teclado y soldados a la placa base.
Los principales conectores son:

Teclado
Bien para clavija DIN ancha, propio de las placas Baby-AT, o mini-DIN en placas ATX y muchos diseños propietarios.
Puerto paralelo(LPT1)
En los pocos casos en los que existe más de uno, el segundo sería LPT2. Es un conector hembra de unos 38 mm, con 25 pines agrupados en 2 hileras.

Puertos serie(COM o RS232)
Suelen ser dos, uno estrecho de unos 17 mm, con 9 pines (habitualmente "COM1"), y otro ancho de unos 38 mm, con 25 pines (generalmente "COM2"), como el paralelo pero macho, con los pines hacia fuera. Internamente son iguales, sólo cambia el conector exterior; en las placas ATX suelen ser ambos de 9 pines.
Puerto para ratón PS/2
En realidad, un conector mini-DIN como el de teclado; el nombre proviene de su uso en los ordenadores PS/2 de IBM.

Puerto de juegos
O puerto para joystick o teclado midi. De tamaño algo mayor que el puerto serie estrecho, de unos 25 mm, con 15 pines agrupados en 2 hileras.

Puerto VGA
Incluyendo las modernas SVGA, XGA... pero no las CGA o EGA. Aunque lo normal es que no esté integrada en la placa base sino en una tarjeta de expansión, vamos a describirlo para evitar confusiones: de unos 17 mm, con 15 pines agrupados en 3 hileras.

USB
En las placas más modernas (ni siquiera en todas las ATX); de forma estrecha y rectangular, inconfundible pero de poca utilidad por ahora.

Microprocesador

Uno de los actuales microprocesadores de 64 bits y doble núcleo, un AMD Athlon 64 X2 3600.
El microprocesador es un circuito integrado que contiene algunos o todos los elementos hardware, y el de CPU, que es un concepto lógico. Una CPU puede estar soportada por uno o varios microprocesadores, y un microprocesador puede soportar una o varias CPU. Un núcleo suele referirse a una porción del procesador que realiza todas las actividades de una CPU real.
La tendencia de los últimos años ha sido la de integrar más núcleos dentro de un mismo empaque, además de componentes como memorias Cache y controladores de memoria, elementos que antes estaban montados sobre la placa base como dispositivos individuales.

Funcionamiento

Desde el punto de vista lógico, singular y funcional, el microprocesador está compuesto básicamente por: varios registros, una Unidad de control, una Unidad aritmético-lógica, y dependiendo del procesador, puede contener una unidad en coma flotante.
El microprocesador ejecuta instrucciones almacenadas como números binarios organizados secuencialmente en la memoria principal. La ejecución de las instrucciones se puede realizar en varias fases:
PreFetch, Pre lectura de la instrucción desde la memoria principal,
Fetch, envío de la instrucción al decodificador,
Decodificación de la instrucción, es decir, determinar qué instrucción es y por tanto qué se debe hacer,
Lectura de operandos (si los hay),
Ejecución,(Lanzamiento de las Máquinas de estado que llevan a cabo el procesamiento).
Escritura de los resultados en la memoria principal o en los registros.
Cada una de estas fases se realiza en uno o varios ciclos de CPU, dependiendo de la estructura del procesador, y concretamente de su grado de segmentación. La duración de estos ciclos viene determinada por la frecuencia de reloj, y nunca podrá ser inferior al tiempo requerido para realizar la tarea individual (realizada en un solo ciclo) de mayor coste temporal. El microprocesador se conecta a un circuito PLL, normalmente basado en un cristal de cuarzo capaz de generar pulsos a un ritmo constante, de modo que genera varios ciclos (o pulsos) en un segundo. Este reloj, en la actualidad, genera miles de MHz.
Rendimiento El rendimiento del procesador puede ser medido de distintas maneras, hasta hace pocos años se creía que la Frecuencia de reloj era una medida precisa, pero ese mito ("mito de los megahertz") se ha visto desvirtuado por el hecho de que los procesadores no han requerido frecuencias más altas para aumentar su poder de cómputo.
Durante los últimos años esa frecuencia se ha mantenido en el rango de los 1.5 a 4 [[]], dando como resultado procesadores con capacidades de proceso mayores comparados con los primeros que alcanzaron esos valores. Además la tendencia es a incorporar más núcleos dentro de un mismo encapsulado para aumentar el rendimiento por medio de una computación paralela, de manera que la velocidad de reloj es un indicador menos fiable aún.
Medir el rendimiento con la frecuencia es válido únicamente entre procesadores con arquitecturas muy similares o iguales, de manera que su funcionamiento interno sea el mismo: en ese caso la frecuencia es un índice de comparación válido. Dentro de una familia de procesadores es común encontrar distintas opciones en cuanto a frecuencias de reloj, debido a que no todos los chip de silicio tienen los mismos límites de funcionamiento: son probados a distintas frecuencias, hasta que muestran signos de inestabilidad, entonces se clasifican de acuerdo al resultado de las pruebas.
La capacidad de un procesador depende fuertemente de los componentes restantes del sistema, sobre todo del chipset, de la memoria RAM y del software. Pero obviando esas características puede tenerse una medida aproximada del rendimiento de un procesador por medio de indicadores como la cantidad de operaciones de punto flotante por unidad de tiempo FLOPS, o la cantidad de instrucciones por unidad de tiempo MIPS. Una medida exacta del rendimiento de un procesador o de un sistema, es muy complicada debido a los múltiples factores involucrados en la computación de un problema, por lo general las pruebas no son concluyentes entre sistemas de la misma generación.

MEMORIA RAM

La memoria principal o RAM (Random AccessMemory, Memoria de Acceso Aleatorio) es donde el computador guarda los datos que está utilizando en el momento presente. El almacenamiento es considerado temporal por que los datos y programas permanecen en ella mientras que la computadora este encendida o no sea reiniciada.
Se le llama RAM por que es posible acceder a cualquier ubicación de ella aleatoria y rápidamente
Físicamente, están constituidas por un conjunto de chips o módulos de chips normalmente conectados a la tarjeta madre. Los chips de memoria son rectángulos negros que suelen ir soldados en grupos a unas plaquitas con "pines" o contactos:
La diferencia entre la RAM y otros tipos de memoriade almacenamiento, como los disquetes o los discos duros, es que la RAM es mucho más rápida, y que se borra al apagar el computador, no como los Disquetes o discos duros en donde la información permanece grabada.

RANURAS DE EXPANCION

Las ranuras de expansión de puede decir que son los enchufes madre del sistema del Bus. A través de ellas, el Bus tiene acceso a tarjetas de expansion como el adaptador gráfico o el controlador del disco duro.No es precios que abarquen todos los conductos del Bus. Así, a menudo vemos como sobre la placa madre de una CPU de 32 bits hay ranuras para conductos de datos de solo 8 o 16 bits. Estas ranuras, también llamadas Slots, se encuentran en la parte trasera izquierda de la placa madre.Se trata de las ranuras alargadas y negras en las que, probablemente, ya se encuentren encajadas algunas tarjetas. Las pequeñas, compuestas de un solo elemento, son las ranuras de 8 bits y las largas, divididas en dos partes, son las de 16. A veces puede advertirse también una ranura adicional especialmente larga o curvada. Esta recibe las tarjetas de expansión de memoria, que, en las placas madre del 386 o del 486 suelen disponer de un Bus de 32 bits. A continuación vamos a describir con detalle lops diferentes sistemas de Bus de expansión.

EL BUS ISA
Las siglas ISA hacen referencia a la (I)nduistrial (S)tandart (A)rchitecture (Arquitecutra Industrial Estandarizada). Cuando en la actualidad se habla de estándares industriales o del bus ISA se suele hacer pensando en el Bus AT de 16 bits. Este preconcepto no es, de todos modos, absolutamente adecuado pues la denominación ya se empleaba en los tiempos del XT de IBM y por razones muy validas.Las ranuras de expansión uniformes del XT fueron unas de las razones fundamentales para la enorme difusión de este tipo de computadoras y la de sus sucesores. Las mismas representan de la forma más clara el concepto de la arquitectura abierta de las computadoras, la cual, a través de la incorporación de tarjetas de expansión de todo tipo, capacita a la computadora para realizar cualquier clase de tarea, sobre todo las relacionadas con entornos industriales. Las ranuras del XT incluían, junto al Bus de direcciones de 20 bits, un solo Bus de datos de 8 bits. Su capacidad operativa era, por tanto, y desde una perspectiva actual bastante limitada.Como ya hemos apuntado, en las mayorías de las placas madres encontramos, junto a las citadas ranuras de 16 bits, dos o mas ranuras de 8 bits. Ello se debe a la ambición de economizar (¿ tacañería ?) del fabricante, pues la introducción de tarjetas de 8 bits es, naturalmente, posible en los slots de 16 bits.Con una frecuencia de reloj de 8MHz, el Bus AT alcanza un índice máximo de transmisión de datos de 6.5 MB/S, un valor más que aceptable pero que es plenamente utilizado por muy pocas tarjetas.Pero desde hace poco, y merced a la cada vez más común utilización de CPU de 32 bits, pueden emplearse sistemas de Bus capaces de alcanzar cotas de transmisión de datos más elevadas.

EL BUS EISA
Las siglas EISA corresponden a la (E)nhanced (I)ndustrial (S)tandart (A)rchitecture, que vendría a ser algo así como la arquitectura industrial estandarizada y ampliada. En la practica el Bus EISA no es sino una prolongación del Bus AT, desarrollada por los fabricantes de computadoras mas importantes del mundo ( a excepción de IBM) a fin de enfrentar los cada vez más importantes retos planteados por los procesadores de 32 bits. El BUS EISA es un Bus de 32 bits autentico. Esto significa que los 32 conductos de datos de su CPU están disponibles en el slot de expansión correspondiente.El índice notablemente superior de transmisión de datos no es la única ventaja que lo caracteriza frente al BUS ISA. Hay un rasgo mucho más importante y habitualmente menos tomado en cuenta que lo define: la capacidad multiusuario. Esta posibilita el acceso común de varios procesadores a un mismo Bus, con lo cual problemas como la configuración de un computadora en paralelo a través de tarjetas de CPU, tendrían fácil solución.

EL BUS MCA
El bus MCA o MICROCHANNEL, como se le suele denominar, no es en realidad un bus, sino una especie de sistema de canalización, en el cual los datos no son transmitidos al receptor correspondiente mediante un código simple de direccionamiento, sino que, prácticamente, tienen que ser recogidos por él. Para ello, previamente se informa al receptor (que puede ser, por ejemplo, la tarjeta gráfica) sobre el punto en el que se encuentran los datos y se le da acceso a un canal, por el cual pueden ser transportados.Este proceso tiene lugar sin la participación de la CPU. El MICROCHANNEL, que fue desarrollado por IBM para su línea de equipos PS/2, alcanza, con esta metodología un índice de rendimiento nada despreciable. La cota de transmisión de datos puede llegar a los 20 MB/s y además el procesador, también mejora su ritmo operativo.Sin embargo, este sistema no ha conseguido implantarse fuera de la generación IBM PS/2 para la que fue diseñado. La razón de ello no es otra que su total incompatibilidad con las demás tarjetas existentes. Por consiguiente, si desea instalar una placa MICROCHANNEL tendrá que descartar los componentes del sistema que ya disponía y adquirir los que se corresponden con ella. Y todo esto a un precio superior al que usted estaba acostumbrado.En efecto, hasta la mas insignificante ampliación, pensemos, por ejemplo, en una ranura adicional, requiere elementos electrónicos costosos y complejos (al fin y al cabo el objetivo es liberar de trabajo a la CPU) para adaptarse al MICROCHANNEL. Este hecho, junto a la difícil situación de las patentes, llevo al resto de fabricantes a desarrollar el estándar EISA arriba descrito.Así las cosas, si usted es ya propietario de una IBM PS/2 (exceptuemos al PS/2-30, que cuenta con un estándar ISA de 8 bits), le felicitamos por disponer de un sistema de bus inteligente y con gran capacidad operativa y deseamos que no se vea en la necesidad de efectuar ampliaciones. Si esta contemplando la idea de adquirir una de estas computadoras, tendría que analizar la mejora del rendimiento que le ofrece MICROCHANNEL, frente a las limitadas posibilidades de expansión que implica. No olvide que muchas modificaciones es estos equipos (véase, por ejemplo, la instalación de una unidad de disquete de 5 1/4 pulgadas o de un disco duro mas potente) requieren inversiones considerables o la asistencia directa del fabricante.

PCI-Express
Ranura PCI-Express 1x
PCI Express (anteriormente conocido por las siglas 3GIO, en el caso de las "Entradas/Salidas de Tercera Generación", en inglés: 3rd Generation I/O) es un nuevo desarrollo del bus PCI que usa los conceptos de programación y los estándares de comunicación existentes, pero se basa en un sistema de comunicación serie mucho más rápido. Este sistema es apoyado principalmente por Intel, que empezó a desarrollar el estándar con nombre de proyecto Arapahoe después de retirarse del sistema Infiniband.
PCI Express es abreviado como PCI-E o PCIe, aunque erróneamente se le suele abreviar como PCI-X o PCIx. Sin embargo, PCI Express no tiene nada que ver con PCI-X que es una evolución de PCI, en la que se consigue aumentar el ancho de banda mediante el incremento de la frecuencia, llegando a ser 32 veces más rápido que el PCI 2.1. Su velocidad es mayor que PCI-Express, pero presenta el inconveniente de que al instalar más de un dispositivo la frecuencia base se reduce y pierde velocidad de transmisión.


Ranuras de expansión AGP, PCI y PCI-express
PCI (Peripheral Component Interconnect) Es un estándar abierto desarrollado por Intel en tiempos del 486. Permite interconectar tarjetas de vídeo, audio, adaptadores de red y otros muchos periféricos con la placa base. El estándar PCI 2.3 llega a manejar 32 bits a 33/66MHz con tasas de transferencia de datos de 133MB/s y 266MB/s respectivamente. No obstante y hoy en día Intel impulsa decididamente el estándar PCI express, que en su versión x16 y funcionando en modo dual proporciona una tasa de transferencia de datos de 8GB/s, ni más ni menos que 30 veces más que PCI 2.3.
La fotografía superior nos muestra una ranura PCI (en blanco) y otra PCI-express x16 (en negro), las tarjetas diseñadas para una y otra son incompatibles entre sí. Normalmente el bus PCI de la placa base admite un máximo de cuatro ranuras numeradas del 1 al 4, pueden existir una quinta ranura PCI pero en realidad está compartida. Por ejemplo: con otra ranura ISA como la que se reproduce en la foto inferior.
La primera ranura PCI se utilizaba para el adaptador gráfico,pero se sustituyó por la ranura AGP específicamente diseñada para esta tarea. AGP (Accelerated Graphics Port) es un estándar introducido por Intel en 1996 y en su versión 8x puede sincronizar con frecuencias de bus de 533MHz y ofrecer tasas de transferencia de 2GB/s.