Componentes que Forman un Ordenador
Los ordenadores están ya por todos lados, no solo en nuestra vida cotidiana en forma de móviles que usamos para comunicarnos o en grandes cajas con potentes componentes para jugar a videojuegos, sino que prácticamente podemos encontrarlos en todo lo que funcione con electricidad, desde medios de transportes como coches o aviones hasta simples bombillas.
Pero volviendo a los ordenadores en formato torre o portátiles que quizás sean los que más relacionemos con esa palabra: ¿Alguna vez nos hemos preguntado que tienen en su interior? Y aun conociendo sus piezas, ¿sabemos qué hace exactamente cada una y como compararlas e identificarlas entre sus diferentes modelos o variaciones?
En esta guía nos meteremos a fondo en los entresijos internos de un ordenador y explicaremos todas las partes que lo componen de forma simple para que cualquier persona pueda entenderlo, pero al mismo tiempo daremos explicaciones detalladas para que aun los usuarios más experimentados puedan descubrir alguna cosa nueva sobre ellas.
La CPU es el chip central del ordenador, donde se procesarán todos los datos con los que trabaja el ordenador, o gran parte de ellos en caso de que cuente con otras piezas para acelerar ciertas tareas como por ejemplo una tarjeta gráfica. Esta pieza la encontraremos situada en la placa base y se insertará en el socket, además tendrá que ser compatible con la placa base ya que no solo necesitaremos que el conector sea el mismo, sino que el chipset de la placa base sea capaz de reconocerlo y trabajar con él, de ahí la existencia de diferentes familias de placas base tanto en Intel como en AMD y su agrupación por familias de procesadores.
Un procesador está formado por uno o varios chips de silicio, que se encuentran en el interior del empaquetado (conocido como IHS) para que así estén protegidos y no se dañe al instalar un disipador para enfriarlo. Y es que la parte de la refrigeración es una de las más importantes, ya que esta junto con las tarjetas gráficas serán de las partes que más energía consuman del equipo, y, por tanto, las que más refrigeración requerirán. Por esa razón podremos encontrar potentes sistemas de refrigeración tanto por agua como por aire para realizar esta función.
En los ordenadores de mesa tendremos mucha flexibilidad al elegir una refrigeración dado el gran espacio interior que tienen las cajas, permitiendo poner torres por aire de gran tamaño o AIOs de refrigeración líquida de gran longitud, aunque siempre habrá que referirse a la caja para saber si podremos colocar la refrigeración y cabrá en su interior sin problemas. Al mismo tiempo, habrá que referirse a la placa base para seleccionar el sistema de anclaje para la refrigeración, aunque generalmente estos suelen clasificarse según la familia del procesador.
Actualmente en los ordenadores podemos encontrar 2 marcas fabricando procesadores: Intel con sus procesadores Core para la plataforma de escritorio convencional y Xeon para los de más alto rendimiento para servidores, y AMD, con sus Ryzen como gama general, los Threadriper para el alto rendimiento y los EPIC para centros de datos y servidores. Además de estos hay fabricantes chinos fabricando la misma arquitectura (x86) y en el pasado había otros fabricantes como VIA que también tenía algún producto. Puede que en futuro veamos nuevas marcas para dar el salto a arquitecturas ARM como ya hizo Apple con sus chips M1.
Las características en las que nos tendremos que fijar para diferenciar y entender estas piezas serán: las velocidades de reloj, el número de núcleos y su tipo, la arquitectura interna de los núcleos, el consumo energético o TDP (aunque esto es más complejo), el tipo y capacidad de RAM soportada, sus necesidades de refrigeración (otro tema que no es sencillo) y la presencia de módulos internos como gráficos integrados o más recientemente las NPUs.
La Memoria RAM (Random Access Memory) es un almacenamiento volátil donde se guardan los datos con los que está trabajando la CPU en ese momento, limpiándose en el momento en el que se apaga el ordenador al contrario que los sistemas de almacenamiento permanente como los SSDs o HDDs que mantendrán la información, aunque estén apagados, en reposo o sin energía corriendo por ellos.
Esta memoria también se diferencia del resto del almacenamiento por su arquitectura y localización en el sistema. Para empezar, la RAM se encuentra ubicada físicamente muy cerca de la CPU y solo conectada directamente a su controlador de memoria, que se encargará de llenarla y vaciarla de datos. Así se formará una conexión de muy alta velocidad y muy baja latencia entre las dos piezas, ya que al final el procesador tendrá que estar consultándola constantemente para cada operación que quiera hacer.
La RAM se podría entender como que no es necesaria para el funcionamiento del ordenador, y de hecho en teoría no lo es, porque podrías usar un SSD o HDD para hacer su función, y, de hecho, se pueden usar como memoria extra virtual, la razón por la que no se hacen es por la velocidad, que aun con un SSD de máxima velocidad por PCIe 5.0 tendríamos 16GB/s frente a los 64GB/s que nos ofrece una memoria DDR5. Pero más importante aún es la latencia de acceso a cualquier parte de la memoria. Mientras en un SSD la velocidad y latencia variará según el tamaño del archivo y el controlador, la memoria RAM está preparada para permitir una latencia más uniforme y mantener su velocidad máxima durante grandes periodos de tiempo, y eso sin contar el tiempo de llegada al dispositivo, que será mínimo para la RAM.
En el momento de escribir este artículo tenemos dos generaciones de RAM conviviendo: la DDR4 y la DDR5 que explicamos y comparamos en detalle en este artículo. Las especificaciones en las que nos tendremos que fijar para compararlas será la generación y tipo de memoria (si es DDR3, DDR4, ECC…), la capacidad de los módulos, la velocidad de la memoria, la latencia, el voltaje al que funcionan y ahora con DDR5 el tipo de controlador de voltaje que tienen y sus limitaciones y finalmente la colocación de los chips de RAM o ranks.
La placa base es la pieza central de todo ordenador y sistema inteligente. Sirve como nexo para todas las partes del sistema con los puertos necesarios para conectarlas todas y con los respectivos chips y controladores para poder establecer conexiones con ellas y gestionarlas desde su firmware o BIOS.
En numerosas ocasiones pueden aparecer piezas o componentes de expansión ya integrados en la propia placa base, por ejemplo, las tarjetas de red o controladores de audio suelen estar ya integradas en todas las placas bases modernas. Otro ejemplo será que en los ordenadores portátiles puede que el procesador este soldado directamente a la placa, lo mismo que puede pasar con la memoria RAM o el almacenamiento, y en sistemas más específicos puede que prácticamente todo el dispositivo esté construido alrededor y sobre la placa base como ocurre con los Smartphones.
En los ordenadores de sobremesa las placas base suelen ser intercambiables y seguir el estándar ATX para sus dimensiones y conectores, los cuales exploramos en esta guía. Así permiten elegir las diferentes piezas del ordenador sin importar el modelo o formato de la placa que hayamos elegido, también podremos decidir la capacidad de la RAM, el procesador y su potencia, cuanta capacidad de almacenamiento y agregar los periféricos que queramos, aunque siempre habrá algunas limitaciones como el zócalo o socket del procesador o la versión de la RAM que nos limitará a un rango de productos. Por eso muchas veces se clasifican las placas base según su plataforma que viene dada por el zócalo del procesador.
Si la CPU es el cerebro del ordenador, la fuente de alimentación sería su corazón, con la tarea de distribuir a las diferentes piezas la energía que necesitan para funcionar. Esta pieza va a ser siempre necesaria debido a los requisitos energéticos que tienen las piezas internas. Por ejemplo, un chip como la CPU o el de la tarjeta gráfica funcionarán a voltajes de entre 1-1.5V dependiendo del modelo y los demás componentes internos también requerirán voltajes muy bajos. Por eso será necesario transformar los 230V de corriente alterna que nos llegarán desde el enchufe a esos voltajes mucho más bajos en corriente directa para que lo puedan usar los componentes internos.
Así pues, podemos imaginarnos la fuente de alimentación como un transformador que adaptará la energía de entrada del enchufe a unos voltajes (3, 5 y 12V siendo este último el más usado) más bajos para que sean distribuidos por el ordenador para que luego ya las fases de alimentación o VRMs de cada pieza puedan transformar el voltaje al requerido por cada pieza. La razón por la que la fuente de alimentación no transforma directamente la energía a los 1-1.5V que requieren los chips finales es debido a como se transporta la electricidad. La potencia que se transmite eléctricamente se puede calcular como corriente por voltaje, de forma que si queremos transportar 100W podemos hacerlo a 1V y 100A, 10V y 10A… La cosa es que cuanto más alto sea la corriente (Amperios) más energía se perderá por la resistencia del cable, aparte de necesitar un cable más grueso para que no se queme. Por ello se transforman a 12V desde la fuente y luego se transforma al voltaje final en los VRMs de cada pieza.
Las fuentes de alimentación suelen seguir el formato ATX, el cual establece sus conectores y tamaño, pero se pueden clasificar según su potencia total y su eficiencia. En cuento a la potencia total esta será la cantidad de energía que la fuente de alimentación podrá suministrar a las piezas de nuestro sistema, aunque estará repartida en diferentes líneas y voltajes de forma que es buena idea referirse a la etiqueta de la fuente de alimentación para saber cuánto tenemos disponible para cada pieza. En esta guía sobre cómo usar dos fuentes de alimentación en paralelo explicábamos en detalle como ver esta información y los diferentes tipos de fuentes de alimentación que tenemos.
Respecto a la eficiencia, las fuentes se agrupan según el sistema 80+ el cual explicábamos extensamente en esta guía. Finalmente tenemos que considerar la calidad de la fuente de alimentación, ya que una fuente de mala calidad puede ocasionarnos problemas al no suministrar una energía estable o limpia a los demás componentes, pudiendo no protegerlos frente a problemas con el suministro o incluso dañándolos o reduciendo su vida útil si no funciona correctamente. En principio no hay ningún dato objetivo que mida la calidad de una fuente ya que dependerá de los componentes internos de la misma, por eso la mejor manera de elegir es mirar reviews y evitar los modelos más baratos.
El almacenamiento es una parte indispensable de un ordenador, allí guardaremos toda nuestra información personal como archivos o programas que usemos, pero además también contendrá el sistema operativo y otros recursos que el sistema necesita para funcionar. Existen muchos tipos diferentes de almacenamiento, pero en general podemos clasificarlos en discos magnéticos y memorias flash.
Los discos magnéticos son los discos duros (HDD) de toda la vida, donde hay un disco físico girando y grabando y leyendo la información con unas agujas que se van moviendo por el disco. Su principal característica es que son bastante lentos, sobre todo en tareas que requieren acceder a muchos archivos de pequeño tamaño, al tener que desplazarse físicamente al espacio físico donde están grabados los datos. La tecnología ha seguido avanzando en los últimos años, haciéndolos perfectos para guardar grandes volúmenes de información gracias al bajo coste que tienen en comparación con los discos más modernos y rápidos. También hay unas versiones híbridas (SSHD), las cuales incorporan una memoria caché muy grande (Por ejemplo, 8GB en uno de 1TB) para así aumentar el rendimiento.
Los discos basados en memorias flash son mucho más rápidos que los tradicionales gracias a que no tienen ninguna parte móvil, permitiendo acceder a todos los archivos al instante sin tener que desplazarse físicamente hasta ellos, haciendo, por tanto, que aun los más baratos supongan una gran mejora frente a los modelos tradicionales. Su rendimiento depende de varios factores: el tipo de memoria que tienen y lo rápida que sea, el controlador que tenga, la interfaz con la que se conecte y el tipo de memoria caché que incorpore.
En cuento a las interfaces de conexión, la más tradicional es la SATA, usada por los discos duros tradicionales y con una velocidad limitada a 600MB/s que, aunque puede parecer poco es más que suficiente para la mayoría de ordenadores y aplicaciones. Si queremos más velocidad podemos irnos a los modelos con conector M2, que pueden llegar a tener hasta 4 líneas PCIe, lo cual nos da unas velocidades de 4, 8 o 16 GB/s para PCIe 3.0, 4.0 y 5.0 respectivamente como máximo teórico. En los ordenadores actuales podremos encontrarnos puertos de estas interfaces o directamente podremos tener el almacenamiento soldado a la placa base, pero existen otras interfaces como la U2 o puertos PCIe directamente para conectar ahí el almacenamiento, aunque estos suelen ser más comunes en servidores.
La tarjeta gráfica es la parte que permite ver lo que está pasando en el ordenador, además de ayudar con las tareas de procesado gráfico como el renderizado de videojuegos, videos u otros proyectos en 3D así como la codificación y decodificación de imágenes y vídeo. Aunque no nos podamos imaginar un ordenador sin pantalla, eso no significa que sea necesario tener una GPU en el ordenador para que funcione, ya que muchos servidores o sistemas especializados no cuentan con una y muchos sistemas podrán encenderse de forma normal sin contar con un adaptador de pantalla, aunque claro, en un ordenador personal siempre querremos tener una parte desempeñando esta función para poder usarlo correctamente.
Lo primero que hay que entender del apartado gráfico es que hay dos funciones diferentes que pueden desempeñar, aunque todos los módulos gráficos modernos incorporen los núcleos necesarios para ambas. La primera es la de procesar y renderizar gráficos, y la segunda es poder generar una imagen visible para la pantalla.
La primera consiste en poder procesar entornos 3D, como los de un videojuego, calculando la geometría, las texturas y todo ese espacio virtual para traducirlo luego a una imagen en 2D para la pantalla. De esto se encargan los núcleos de rasterización de la gráfica, pero pueden intervenir otros núcleos como los de Trazado de Rayos o Tensores que ayudan con los cálculos de la escena o con efectos de imagen que se quieran añadir.
La segunda tarea será transmitir esa imagen generada y aplicar efectos de procesado para poder mostrar todo lo calculado por pantalla. Esto lo realiza el módulo de procesado de video (no confundir con el módulo gráfico) y el módulo de interfaz de pantalla. Estos traducen la imagen calculada y la transmiten a la pantalla para que se pueda mostrar, además de codificar o decodificar video, por eso es posible tener salida de pantalla en un dispositivo sin GPU y ver un juego a través de una gráfica diferente a la que lo está renderizando.
En el mercado actual tenemos tres marcas ofreciendo GPUs tanto integradas en la CPU como tarjetas separadas para enchufarlas en los módulos PCIe de nuestro sistema: Nvidia, AMD e Intel. Las principales diferencias entre sus ofertas son el número de núcleos y tipo, la cantidad de memoria, las velocidades de reloj y su consumo energético, que serán las principales características en las que fijarnos a la hora de elegir una puesto que estas marcarán los límites de las tareas que podremos hacer en ellas y el rendimiento que tengan.
Aunque la carcasa de un ordenador no es una pieza necesaria ni que participe activamente en su funcionamiento, si será importante y un punto a tener en cuenta de nuestro sistema.
Su función principal será darle una estructura física al sistema y alojar todas las piezas del ordenador, protegiéndolas de golpes, polvo u otros agentes externos, así como facilitar la conexión y refrigeración de las mismas ofreciendo rutas para los cables internos y espacios para ventiladores y sistemas de refrigeración avanzados como refrigeraciones líquidas.
En general, las cajas se pueden clasificar según su tamaño, y por tanto según la cantidad y las diferentes piezas que puedan contener en su interior. Algunos puntos a tener en cuenta para diferenciarlas serán: el tamaño de la placa base y de la fuente de alimentación (que seguirá el estándar ATX salvo en algunas cajas de ordenadores premontados), las bahías para almacenamiento de 3.5 y 2.5 pulgadas, la compatibilidad con ventiladores y refrigeración líquidas, su posición en la caja y su tamaño y la compatibilidad con tarjetas de expansión de gran tamaño como gráficas, lo cual puede incluir su longitud o altura, ya que la cantidad de puertos vendrá determinado por la placa base y su tamaño.
Cuando hablamos de un ordenador nos solemos imaginar la caja con todas las piezas internas, pero los periféricos son piezas igual de importante so más ya que servirán de puente de comunicación entre nosotros y el ordenador, y, por tanto, serán necesarias para poder utilizarlo. Las piezas principales suelen ser el teclado y ratón y el monitor, que serán lo mínimo necesario para poder interactuar con el sistema, anqué también podríamos incluir en este grupo el apartado de audio, que, aunque no sea necesario per se sí que añade mucho valor a la experiencia.
Los periféricos pueden venir en muchas formas y colores, pero la función que realizan es siempre la misma, la de ser un enlace entre nosotros y el ordenador. Por eso, unos buenos periféricos son imprescindibles para disfrutar de nuestro sistema al máximo, ya que, aunque tengamos un sistema muy potente con la última tarjeta gráfica, no podremos disfrutar de todo lo que ofrece si tenemos un monitor con mala calidad de imagen y baja tasa de refresco y resolución o si tenemos un ratón que se desconecta todo el rato o un teclado que pulsa teclas aleatoriamente o tiene ghosting.
Por eso, unos buenos periféricos nos harán disfrutar más del ordenador y especialmente de los juegos (de ahí todo el branding Gaming), con algunos estando diseñados específicamente para sacarles más partidos como los volantes para los juegos de conducción, joysticks o botones para simuladores u mandos y gafas de realidad virtual o aumentada para otras experiencias más específicas y espaciales.
En esta guía hemos ido escalando del núcleo del ordenador hasta las partes más externas y visibles, así que no nos podíamos olvidar del software, el cual al final es un componente o, mejor dicho, un gran conjunto de muchos componentes intrínsecos en el funcionamiento de estas máquinas. Al igual que tenemos partes físicas necesitaremos unas partes virtuales para controlarlas y poder usarlas.
En general todas las piezas incorporan unas partes mínimas de software para poder funcionar conocidas como firmware, como los discos duros que incorporan ese programa para poder usarse y escribir y gestionar la información internamente, el BIOS de la placa base que permite reconocer e inicializar las demás piezas, o el software básico que incorporan las gráficas para poder dar imagen aun no teniendo drivers o un sistema operativo instalado.
El componente principal del software del cual nos tendremos que preocupar si montamos un ordenador o lo usamos será el sistema operativo, ya que será él y sus componentes con los que interactuaremos la mayor parte del tiempo, además de que generalmente tendremos que instalarlo nosotros al no venir con ninguna pieza como un componente básico. Actualmente tenemos dos opciones y media para elegir uno:
Windows. El famoso sistema operativo de Microsoft, que actualmente cuenta con dos versiones mantenidas y actualizadas: Windows 10 y Windows 11. Podemos encontrar diferentes ediciones para cada una con sus diferencias, pero en general tendremos una experiencia muy parecida entre ellas. Hay que recordar que esta opción será de pago y es la más extendida y más usada en ordenadores. Podemos instalarlos siguiendo esta guía.
Linux. La opción abierta y altamente personalizable. Podemos encontrar muchas distros en internet ofreciendo diferentes interfaces, programas instalados y experiencias, pero en general el núcleo será muy parecido. Esta opción es gratuita pero se usa menos dado que realizar tareas básicas es más complicado y algunas pueden requerir un mayor conocimiento informático, además de no ser compatibles nativamente con muchos videojuegos o tecnologías desarrolladas para Windows.
Apple. Esta es la media opción, puesto que es un ecosistema muy cerrado al que casi no podremos acceder con un ordenador que no sea de la marca. Esta es quizás la opción más cara ya que habrá que pagar la marca de Apple para poder usarlo, pero salvo por eso suele funcionar muy bien para creación de contenido o entornos de trabajo, ya que los videojuegos suelen estar más limitados no solo por el software, sino que también por el propio hardware de la marca.
Como acabamos de ver los ordenadores son un conjunto de componentes tanto físicos como virtuales muy grande y complejo, y eso sin meternos en los componentes más pequeños que encontramos dentro de los chips y de las placas que también realizan tareas imprescindibles para el funcionamiento de todo el conjunto.
Este conjunto está en constante evolución, con nuevas piezas y tecnologías desarrollándose y saliendo al mercado y dejando obsoletos los sistemas anteriores en cuestión de un par años, pero en general, aunque salgan nuevos diseños que sean más vistosos o incorporen piezas internas más potentes y complejas en general la estructura sigue siendo muy similar. Desde los primeros ordenadores hemos tenido una placa base, un procesador, un sistema de almacenamiento, una ram, una caja, una pantalla, teclado (y luego el ratón)… y lo más seguro es que esto siga siendo así porque como hemos podido ver cada pieza tiene una función necesaria para que funcione el conjunto. Lo que si puede pasar es que se vayan juntando y unificando funciones, como en dispositivos móviles que la CPU absorbe a la RAM y dispositivo gráfico o la placa base que contiene al almacenamiento, pero otra vez, esas funciones, aunque las haga otra pieza seguirán estando presentes en el ordenador.