BIOS. Pitidos y Cálculos

BIOS
BIOS es un chip de memoria EPROM que contiene un programa del mismo nombre cuyas principales funciones son:
• Reconocer y testear los dispositivos del equipo necesarios para el arranque.
• Iniciar la carga del sistema operativo en la memoria principal del equipo.
De aquí podemos deducir que el programa BIOS es muy específico de la placa base en que se encuentre.
Los principales fabricantes de BIOS son Phoenix Technologies y American Megatrends (AMI). Dichos fabricantes proveen estos chips a los de placas base, quienes posteriormente adaptan (reprograman) el programa según el hardware que utilicen para cada modelo. Casi todas las BIOS cuentan con dos configuraciones que el usuario no puede alterar:
• A prueba de fallos: es la configuración por defecto, llamada también «configuración de fábrica». Se utiliza cuando anteriormente se han realizado cambios que han inestabilizado el sistema. Carga los valores seguros.
• Optimizada: esta configuración varía de unas placas a otras. Está orientada a producir el máximo
rendimiento. Es la configuración recomendada por el fabricante de la placa base. Carga los valores óptimos.
La BIOS, al ser EPROM, permite que se pueda borrar todo su contenido y programarla de nuevo. Esta acción se denomina «flashear» y es irreversible. El flasheo suele realizarse cuando el fabricante pone a disposición del usuario una nueva versión del programa BIOS con mejoras sustanciales.

Tipos de BIOS
Hay diversos tipos de BIOS, dependiendo de su encapsulado. Los más representativos son:
• BIOS-DIP: las más antiguas. Este encapsulado genera un chip rectangular con patillas en dos
de sus lados paralelos.
• BIOS-PLCC: las más modernas. Este encapsulado genera un chip cuadrado o rectangular con
patillas en todos sus lados. Ambos tipos de BIOS admiten dos opciones:
• Ir integradas en la placa base.
• Ir insertadas en un zócalo ZIF diseñado específicamente. Las BIOS que no van integradas facilitan su reemplazo en caso de rotura o mal funcionamiento.


DualBIOS
Un fallo en la BIOS puede dejar el equipo inoperativo. No es habitual, pero un apagón en el proceso de flasheo, una configuración inadecuada, fallos en el hardware del equipo, o incluso virus, pueden inutilizar el chip. Como respuesta a estos problemas el fabricante, Gigabyte, propuso la solución DualBIOS, que consiste en implantar en la placa base dos chips BIOS: uno de los chips actuará como BIOS principal y el otro se quedará como BIOS de respaldo. Cuando el chip principal falla, entra en acción el chip de respaldo. En principio el chip de respaldo intenta reparar el chip principal restaurándolo a los valores de fábrica. Si el chip está dañado y no se puede restaurar, entonces el de respaldo asume el papel de BIOS principal. La interacción de los dos chips es automática y no requiere la intervención del usuario, lo cual es una ventaja importante.

5.3. La pila
Cualquier configuración efectuada en la BIOS queda almacenada gracias a un suministro continuo de energía. Esta energía la proporciona una pila de botón o, en algunos equipos portátiles, un acumulador. Al retirar la energía durante un determinado tiempo se pierden los valores alterados y se recupera la configuración por defecto.
La pila es de 3 V y se ubica cerca de la BIOS. El zócalo donde se inserta puede ser horizontal o vertical.
En equipos portátiles, el zócalo de la pila tiende a sustituirse por un conector de corriente reducido. En estos casos, la pila se acompaña de una funda adaptadora. No siempre se utiliza una única pila de 3 V.En algunos equipos, sobre todo portátiles, donde hay más necesidades de energía, existen bloques de dos o más pilas en su funda adaptadora.
En los modelos de placa actuales, próximo a la pila, se encuentra un grupo de tres pines cuya función es actuar de puente entre la pila y la BIOS. Dos de los tres pines están cubiertos por un jumper. La posición del jumper permite o impide el paso de corriente. La posición habitual del jumper permite el paso de corriente hacia la BIOS. El cambio en esa posición se realiza para devolver la BIOS a su configuración de fábrica sin necesidad de encender el equipo o de quitar la pila. Por ello, a este grupo de pines se los rotula como CLR_CMOS, CCMOS, o similar, en referencia a «Clear CMOS» (borrado del CMOS).

Algunos errores mostrados por la BIOS en pantalla

Si funciona la tarjeta de vídeo, a veces las BIOS suelen mostrar determinados errores en el monitor, por lo que no tendremos que averiguar los beep codes. Algunos de estos errores y su posible causa:

Error	Inglés
BIOS ROM checksum error - System halted	El código de comprobación (checksum) de la BIOS es incorrecto. Esto indica que el código del chip de la BIOS está corrupto. En este caso es conveniente reemplazar la BIOS (actualización de firmware)
CMOS battery failed	La batería CMOS ha dejado de funcionar. Se suele arreglar cambiando la pila (batería) del PC
CMOS checksum error - Defaults loaded	El código de comprobación (checksum) de la BIOS es incorrecto, se cargará la configuración por defecto. Se suele arreglar cambiando la pila (batería) del PC
CPU at nnnn	Muestra la velocidad de la CPU
Display switch is set incorrectly	Este mensaje indica que el interruptor (normalmente un jumper) está ajustado a un entorno diferente a lo indicado en el programa de instalación. Conviene determinar qué configuración es la correcta, y después apagar el sistema y cambiar el jumper o cambiar la selección de vídeo
Press ESC to skip memory test	El usuario puede pulsar Esc para omitir la comprobación de memoria
Floppy disk(s) fail	No se ha podido encontrar o inicializar la unidad de disco o controlador de la unidad de disco flexible. Asegúrese de que el controlador está instalado correctamente
HARD DISK initializing	Algunas unidades de disco duro requieren más tiempo para inicializarse
HARD DISK INSTALL FAILURE	No se ha encontrado o no ha podido inicializarse el controlador de disco duro o la propia unidad. Asegúrese de que el controlador está instalado correctamente
Hard disk(s) diagnosis fail	Tras una rutina de diagnóstico de disco, aparecerá este mensaje si uno o más discos duros devolven algún error
Keyboard error or no keyboard present	No se ha podido inicializar el teclado. Asegúrese de que el teclado está conectado correctamente y no se presiona ninguna tecla durante el inicio
Keyboard is locked out - Unlock the key	Este mensaje suele indicar que una o más teclas se han pulsado en el teclado durante los test iniciales
Memory Test:	Este mensaje aparece durante una comprobación de memoria completa, mostrando el área de memoria que se está analizando
Memory test fail	Si se detecta un error durante la comprobación de memoria, se mostrará información adicional sobre el tipo y la ubicación del error
Override enabled - Defaults loaded	Si el sistema no puede arrancar utilizando la configuración actual de la CMOS, la BIOS puede invalidar la configuración actual e iniciar con un conjunto de valores predeterminados
Press TAB to show POST screen	En sistemas OEM se podrá sustituir la pantalla de Phoenix Technologies AwardBIOS con su propio visor. Permite al usuario cambiar entre la pantalla OEM y el POST por defecto
Primary master hard disk fail	Error en el dispotivo maestro (disco duro) del IDE primario
Primary slave hard disk fail	Error en el dispotivo maestro (disco duro) del IDE secundario
Resuming from disk, Press TAB to show POST screen	Phoenix Technologies ofrece la posibilidad de guardar en disco para equipos portátiles. Este mensaje puede aparecer cuando el usuario reinicia el sistema
Secondary master hard disk fail	Error en el dispositivo esclavo (disco duro) del IDE primario
Secondary slave hard disk fail	Error en el dispositivo esclavo (disco duro) del IDE secundario

Página desde donde se pueden realizar los cálculos 

Cabeceras de Panel Frontal

Cabeceras

Además de todos los slots y conexiones, la placa base proporciona agrupaciones

de pines, con o sin carcasa, denominadas «cabeceras». Las cabeceras pueden

ser:

• De configuración: se emplean para fijar una configuración determinada sobre

un elemento de la placa base. Por ejemplo, resetear la BIOS, detectar la apertura

del chasis, configurar un sistema SLI, etc.

• De expansión de puertos: muchas de las cabeceras de la placa base se utilizan

para habilitar puertos e interruptores de la caja. Así, podemos dar uso a conectores

USB, Firewire, etc.

No todas las placas base disponen de las mismas cabeceras. De hecho, hay cabeceras

que aun existiendo en la gran mayoría de las placas base, varían de unos

modelos a otros.

Las cabeceras más características de una placa base son estas:

• Cabecera del panel frontal: es quizás la cabecera más variable de unos modelos

de placa a otros. Se usa para dar funcionalidad a los interruptores y a los LED

de la parte frontal de la caja.

Dado que la cabecera tiene varios grupos de contactos similares, para diferenciarlos

se pueden encontrar coloreados en la base del contacto o con su nombre

abreviado serigrafiado al lado.

Ejemplos de cabeceras del panel frontal serían estas:

• Cabecera USB: la cabecera USB físicamente es común a todos los modelos de

placa. Puede encontrarse con la base en distintos colores y, como ya se comentó,

disponer de una carcasa. Consta de 9 contactos dispuestos en dos filas. Cada

cabecera da soporte a dos puertos USB.

Cabecera Firewire: la cabecera Firewire es idéntica físicamente a la USB, aunque

también puede disponer todos los contactos en una única fila. El color de

su base es variable y puede contar con una carcasa. Cada cabecera da soporte

a un puerto Firewire.

Cabecera COM: esta cabecera se utiliza para habilitar un puerto serie en el

equipo. Tiene un aspecto parecido a la cabecera USB, salvo en que prescinde

del pin 10 en lugar del 9. Lo más habitual es encontrar esta cabecera con una

carcasa. Cada cabecera da soporte a un puerto COM.

Cabecera del audio frontal: esta cabecera proporciona enlace a los conectores

de audio de la parte frontal de la caja. Consta de 10 contactos distribuidos en

dos filas de 5. No tiene el pin 8. La distribución de conexiones varía dependiendo

de la especificación del sistema de audio: AC’97 o Azalia (HD).

Cabecera de configuración SLI/Crossfire: algunas placas que soportan una

de estas dos tecnologías se pueden configurar a través de una cabecera. Estaría

compuesta por un total de 144 contactos, distribuidos en 6 bloques de 8x3.

La configuración normal o avanzada (SLI o Crossfire, según placa) varía según

estén colocados los jumpers.

Cabecera de configuración DRAM: al igual que la cabecera anterior, solo está

disponible para determinadas placas. Esta cabecera se utiliza para proporcionar

un mayor voltaje a la memoria RAM (hasta 4 V). Se constituye por 18 contactos

en un bloque de 6x3.

La configuración estándar o avanzada, de nuevo, varía con la posición de los

jumpers.

Cabeceras de configuración de BIOS: las placas base más modernas incorporan

una cabecera que permite el reseteo de la BIOS sin necesidad de quitar

la pila o de acceder por software. Esta cabecera está compuesta por una única

columna de 3 contactos.

La posición del jumper determina el estado de la BIOS.

Algunos modelos, además, proporcionan otra cabecera similar que permite el

arranque seguro. Esta cabecera se utiliza para reiniciar el equipo en modo seguro

cuando se bloquea y no se puede reiniciar de una forma normal.

Veremos un vídeo de conexión del Panel Frontal:

SOCKET Y MICROPROCESADORES

SOCKET Y MINIPROCESADORES

El socket es el lugar de la placa donde se aloja el microprocesador. Existe una

gran variedad de sockets en función de:

• El número de conexiones: va de 40 a 1.366. El número de conexiones depende

de la potencia y del voltaje a los que trabaje el microprocesador. A mayor

potencia y menor voltaje, mayor número de conexiones.

• El tipo de conexión: los tipos de conexión más frecuentes son:

– ZIF Zero Insertion Force (fuerza de inserción cero).INTEL : disponen de una rejilla plástica sobre la que se coloca el microprocesador

haciendo coincidir los pines. La colocación no exige esfuerzo, ya que la

fijación se hace a través de una palanca o una llave.

– LGA Land Grid Array (rejilla de contactos). AMD: los pines están en el socket en lugar de en el microprocesador, el cual

solo cuenta con unos contactos. Este tipo de conexión maximiza la zona de

contacto, lo que repercute en mayores velocidades de trabajo.

A finales de los años 90 fue muy común que el socket se integrara en un circuito

como si se tratase de una tarjeta de expansión, de forma que la conexión del socket

con la placa se realizaba mediante una ranura de expansión. Esta tendencia

dio lugar a los sockets con conexión de slot.

El socket suele identificarse por el número de conexiones que tiene (socket 775,

socket 1.366, etc.). No obstante, como puede haber diferentes sockets con el

mismo número de conexiones, otra forma de identificarlo es a través de una letra

(socket F, socket P, etc.) o de un dígito (socket 4, socket 7, etc.).

La manera en que se distribuyen las conexiones en el socket forma parte de su

especificación y tiene una estrecha dependencia con sus funciones. Cuando se

hacen modificaciones sustanciales en la tecnología, en el voltaje o en la arquitectura,

se establece un nuevo estándar.

Al estar definido por diversos parámetros, es comprensible que los microprocesadores

no sean aptos para cualquier socket. Aunque muchos sockets son retrocompatibles

(aceptan microprocesadores más antiguos que aquel para el que han sido

definidos), no siempre existe esta afinidad, y a veces las diferencias mecánicas, de

voltaje, de señales o de arquitectura no pueden salvarse.

En líneas generales, las dos principales marcas de microprocesadores, Intel y

AMD, son las que fijan las directrices de creación de los sockets que van a alojar

sus micros. Entre ambas marcas hay incompatibilidad, de forma que ni los microprocesadores

de Intel son aptos para sockets de AMD, ni los microprocesadores

de AMD son compatibles con los sockets de Intel. En la actualidad, y desde hace varias décadas, existe competencia entre ambos.

El microprocesador

Un microprocesador es un procesador, o Unidad Central de

Proceso (CPU), que está implantado en un circuito integrado,

o chip. En realidad, por sí solo no realiza ninguna función, pero

cuando es conectado a otros circuitos pasa a ser el encargado de

su control.

El prefijo «micro» (‘muy pequeño’) hace referencia al tamaño del

procesador, y puede encontrarse en los ordenadores más potentes,

o en los relojes más pequeños.

Características de un microprocesador

Los microprocesadores tienen una serie de características importantes

en función de las cuales se determinan sus prestaciones:

• Nivel de integración: cuanto más alto es el nivel de integración, es

decir, cuanto menos espacio hay entre los componentes del microprocesador,

más rápido es su funcionamiento. Esto es debido a que las

señales llegan antes a su destino y, por tanto, se puede aumentar la

frecuencia de reloj. Además, se disminuyen el consumo de energía y

el calor generado.

• Frecuencia de reloj: es el número de ciclos de reloj que pueden darse

en una unidad de tiempo. Con este parámetro se identifica la potencia

del microprocesador, y se suele medir en megahercios (MHz) o en

gigahercios (GHz).

• Velocidad de ejecución de las instrucciones: varía en función del

número de ciclos de reloj que necesita una instrucción para ejecutarse.

• Juego de instrucciones: cada procesador dispone de un conjunto

de instrucciones que puede utilizar. Cuantas más instrucciones, más

complejo será su diseño.

• Longitud de palabra: es la cantidad máxima de información que se puede leer

o escribir en un acceso a la memoria. Puede ser de 16, 32 o 64 bits.

• Velocidad del bus del sistema: es el canal que comunica la CPU con la memoria

RAM. Su velocidad se mide con las mismas magnitudes que la velocidad

de reloj, de modo que cuanto más rápido es el canal, mayor es su rendimiento.

• Número de núcleos: un microprocesador puede estar constituido a su vez

por varios microprocesadores. En este caso, se dice que el microprocesador es

multinúcleo. Estos microprocesadores tienen la capacidad de coordinar sus núcleos

para que trabajen de forma cooperativa, con lo que se consigue aumentar

notablemente el rendimiento del equipo.

Cuando un microprocesador tiene varios núcleos, los tiene siempre en número

par. Así, podemos tenerlos de 2, 4, 6...

En la actualidad, es corriente encontrar microprocesadores de hasta 16 núcleos. Sin

embargo, se han llegado a desarrollar microprocesadores de hasta 1.000 núcleos.

A pesar de lo que muchas veces se piensa, no es posible valorar únicamente la

frecuencia de reloj para evaluar las prestaciones de un microprocesador.

Hace años, los procesadores de las diferentes compañías ofrecían arquitecturas

similares, de modo que prácticamente era este parámetro el que determinaba la

potencia de un microprocesador. Sin embargo, los procesadores han evolucionado

enormemente en su diseño, proporcionando diferentes modelos de arquitecturas. De

este modo, las características de estas pueden dar lugar a prestaciones muy diferentes,

puesto que hay que tener en cuenta el resto de parámetros del microprocesador.

Por ejemplo, el hecho de tener un AMD Phenom X2 a 2,8 GHz y un Intel Core i7

930, también a 2,8 GHz, no implica que ambos ofrezcan las mismas prestaciones,

puesto que son dos marcas y modelos totalmente diferentes.

No obstante, sí podríamos comparar dos microprocesadores AMD Phenom X2,

a 2,4 y 2,8 GHz, puesto que el fabricante y el modelo son los mismos; por tanto,

podemos determinar que el segundo será más rápido que el primero.
Tipos de procesadores:

El sistema de refrigeración

El sistema de refrigeración de un ordenador está compuesto por un conjunto de

elementos que reducen el calor que desprenden los componentes electrónicos que

se encuentran en el interior de la caja o chasis del ordenador.

A la hora de clasificar los componentes de refrigeración, se puede habar de dos

tipos de sistemas: sistemas de refrigeración pasiva y activa.

Sistema de refrigeración pasiva

Permite refrigerar los dispositivos sin medios mecánicos, y se utiliza generalmente

con componentes que no disipan demasiado calor. Se pueden encontrar en las

memorias, en el chipset de la placa base o incluso en la fuente de alimentación.

• Disipador: es el sistema de refrigeración básico, y está compuesto por un bloque

de cobre o aluminio que se coloca en contacto con la superficie del microprocesador.

Su forma y dimensiones siguen unos principios físicos de manera que

aumentan la superficie de contacto del disipador con el aire, facilitando la

transferencia de calor.

• La pasta térmica: es un compuesto que se coloca entre la cápsula del microprocesador

y el disipador, y permite que entre las superficies de ambos no haya

huecos, mejorando así la transmisión del calor.

Esta pasta es viscosa, y su composición no solo facilita la transmisión de calor

entre las superficies en contacto con ella, sino que se mantiene a lo largo del

tiempo, evitando que se solidifique y disminuya su conductividad térmica. La

pasta térmica contiene elementos conductores en su composición (fundamentalmente

cobre, aluminio o plata), cada uno de los cuales tiene mayor conductividad

térmica que su inmediato anterior.

Suele comercializarse en pequeñas jeringuillas que contienen la pasta térmica,

aunque hay otras opciones, como cintas adhesivas térmicas, almohadillas, materiales

térmicos compuestos fundamentalmente por silicona y grafito, etc.

Sistemas de refrigeración activa

A diferencia de los anteriores, estos sistemas utilizan medios mecánicos

para enfriar los dispositivos.

• Ventilador: generalmente, el tamaño del disipador es demasiado pequeño

para eliminar todo el calor que produce el microprocesador,

por lo que es habitual acoplar un ventilador que permita que el aire

circule a través de él.

Obviamente, cuanto más aire genera el ventilador, mayor enfriamiento

proporciona al microprocesador pero, a su vez, produce más

ruido. Del mismo modo, cuanto más grande es el ventilador, menos

revoluciones necesita para producir el mismo volumen de aire y,

por tanto, menor es el ruido producido. Por ello, habrá que buscar

el ventilador idóneo para nuestro microprocesador, combinando

tamaño y velocidad de revolución, y tratando de obtener el menor

ruido posible.

• Refrigeración líquida: se trata de un sistema relativamente nuevo

de refrigeración para ordenadores con tarjetas de gama alta, y que,

en general, alcanzan temperaturas elevadas. Se basa en el hecho de

que el agua tiene una gran capacidad para disipar calor, y su funcionamiento

es más silencioso que el de un ventilador.

Mediante la refrigeración líquida, lo más habitual es enfriar el microprocesador,

la tarjeta gráfica y el disco duro, aunque también es

posible aplicarla a otros componentes.

Consta de varios elementos: la bomba, que mantiene el flujo de

agua constante, y ha de ser lo más silenciosa posible; el radiador, que

enfría el agua caliente que llega a los dispositivos, y suele utilizar un

ventilador adicional; unos tubos que permiten interconectar todos

los elementos; y por último, el líquido que circulará por el sistema,

generalmente anticongelante diluido en agua destilada.

Algunos sistemas de refrigeración de agua pueden llegar a enfriar

el refrigerante por debajo de la temperatura ambiente, lo que hace

necesario, en algunos casos, anticongelante. Aparte, se utilizan aislamientos,

como espumas o almohadillas de neopreno, que evitan

daños en los componentes a causa de la condensación del vapor de

agua.

En los ordenadores portátiles, a pesar tener elementos más pequeños,

la refrigeración es algo muy complejo, puesto que el espacio es tan reducido

que en ocasiones ni siquiera disponen de ranuras para ventilar

el flujo de aire con el exterior. Una posibilidad es utilizar, junto con

nuestro equipo portátil, una base o alfombrilla refrigeradora: se trata

de una pequeña bandeja, por lo general ligeramente inclinada, que

dispone de uno o más ventiladores que ofrecen refrigeración adicional

al equipo que se coloca sobre ellas.

El continuo avance en la tecnología dedicada a los ordenadores portátiles

ha incidido mucho en el campo de la refrigeración, llegando a

desarrollar sistemas complejos, como la refrigeración iónica, que ioniza

las partículas de aire neutras, creando un flujo

Video de hasta como se puede calentar un procesador sin refrigeración:

Video de cómo se hace una CPU de 22nm. a partir de arena de playa:

Video animación que muestra los primeros transistores en tres dimensiones o tecnología Tri-Gate de Intel