Qu es una Computadora? CONOZCA Y ENSAMBLE SU PROPIO EQUIPO

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1 ISBN: X 1 Qu es una Computadora? Definición de computadora Antecedentes de las computadoras personales Las computadoras personales en los 70 El surgimiento de la IBM PC La plataforma PC Generaciones de computadoras PC CONOZCA Y ENSAMBLE SU PROPIO EQUIPO Partes de una computadora básica Gabinete y fuente de poder Tarjeta madre Microprocesador Disipador de calor Frecuencias y tensiones de operación Memoria RAM y caché Ensamblado de la unidad de sistema Esta obra es parte del CD: Enciclopedia Visual de Computadoras que se distribuye exclusivamente en la República Argentina. Para la edición se extrajo información de la revista Electrónica y Servicio y se contó con la colaboración de Centro Japonés de Información Electrónica. Prohibida su reproducción parcial o total por cualquier medio. CON EL AVAL DE SABER ELECTRONICA EDICION ARGENTINA

2 Enciclopedia Visual de Computadoras Indice General de la Obra Capítulo 1 1.A QUÉ ES UNA COMPUTADORA? Definición de computadora Antecedentes de las computadoras personales Las computadoras personales en los 70 El surgimiento de la IBM PC La plataforma PC Generaciones de computadoras PC 1.B CONOCIENDO Y ENSAMBLANDO SU PROPIO EQUIPO Partes de una computadora básica Gabinete y fuente de poder Tarjeta madre Microprocesador Disipador de calor Frecuencias y tensiones de operación Memoria RAM y caché Ensamblado de la unidad de sistema Otras prestaciones Capítulo 2 2.A QUÉ PRECISA SABER PARA CONVERTIRSE EN UN TÉCNICO EXITOSO? Conceptos de hardware y software Arquitectura de una PC Periféricos de entrada de datos Dispositivos de proceso de información Dispositivos de almacenamiento de información Periféricos de salida de datos 2.B EQUIPOS NECESARIOS PARA REPARAR COMPUTADORAS Qué se necesita para reparar computadoras Factores a considerar en la elección de herramientas Componentes y programas Reparación de computadoras Recomendaciones Capítulo 3 3.A ELEMENTOS DE LA PC Autotest de funcionamiento El primer autotest El disco de inicialización El proceso de la inicialización Conexión de periféricos Cómo funciona el plug and play (conecte y use) Instalación del sistema plug and play 3.B MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE LA PC Paso 1 - Limpieza de las unidades de floppy

3 Paso 2 - Revisar la integridad de los datos del disco duro Paso 3 - Revisar el funcionamiento general de la máquina Paso 4 - Chequeo de la administración de memoria Paso 5 - Respaldo de la información vital Fallas en el teclado Limpieza del mouse (ratón) Fallas elementales en el monitor Fallas en las unidades de disquete Fallas en el disco duro Fallas en la fuente de alimentación Problemas con la tarjeta madre Bloques de memoria defectuosos Capítulo 4 4.A LOS COMPONENTES ELECTRÓNICOS DE LA PC Funcionamiento de un transistor Cómo es el transistor Funcionamiento de una memoria RAM Cómo se escriben los datos en una RAM Cómo se leen los datos desde una RAM Cómo funciona un microprocesador El microprocesador Los procesadores RISC y CISC El CISC (computación por conjunto complejo de instrucciones) Computación por conjunto reducido de instrucciones (RISC) 4.B CÓMO ARRANCA UNA COMPUTADORA Rutinas de arranque Verificación de los equipos instalados Carga del sistema operativo Los archivos CONFIG.SYS, COMMAND.COM, AUTOEXEC.BAT Capítulo 5 5.A CÓMO SE COMUNICAN LOS PERIFÉRICOS CON LA PC La barra de direcciones Placas de expansión de 8 bits, ISA, MCA, EISA Placa de bus local VESA Placa de bus local PCI Bus local VESA y PCI 5. B PASOS INCIALES PARA UN BUEN MANTENIMIENTO Cómo obtener información del sistema El uso de utilitarios de información del sistema La opción de monitorear el arranque del sistema Diagnóstico del sistema Tarjeta madre (Placa madre) Tarjeta de video y controladora Unidades de disquete Disco duro Puertos de entrada/salida Impresora Módem Teclado y ratón (mouse) Capítulo 6 6.A TECLADO, MONITOR Y MOUSE El teclado de la PC El teclado y los códigos de barrido El monitor de la PC El monitor VGA Monitor de cristal líquido Funcionamiento de un port El port serie Funcionamiento de un port paralelo El mouse 6. B MANTENIMIENTO DEL HARDWARE El mantenimiento de una computadora Unidades de disquete Limpieza general de la unidad El teclado El ratón (mouse) Revisión de conectores Capítulo 7 7.A LA PLACA MADRE DE LA PC Cómo reconocer los alcances de una placa madre (motherboards) Cadenas de identificación de bios AMI Formatos de la placa madre Conectores de interface de la placa madre Interrupciones en el bus ISA de 8 bits Interrupciones de las barras (buses) ISA, EISA y MCA de 16 bits 7.B MANTENIMIENTO DEL SOFTWARE Las necesidades de mantenimiento Rutina de detección y erradicación de virus Mantenimiento básico al disco duro Cómo se almacena la información en el disco duro Cadenas rotas y clusters perdidos Defragmentación del disco duro Revisión de los archivos de arranque Administración de memoria Capítulo 8 8.A TRATAMIENTO ELECTRÓNICO DE LA INFORMACIÓN Cómo suma una computadora Cómo se almacena información en los discos Almacenamiento de información 8.B UTILITARIOS PARA MANTENIMIENTO Y REPARACIÓN PARTE 1 En qué consiste el servicio a una computadora? Mantenimiento Reparación Protección de la información Actualización Acerca del equipo necesario para el mantenimiento y la reparación de una PC Computadoras caseras o de oficina pequeña Utilitarios para el servicio a PC Utilitarios de información del sistema El MSD de MS-DOS El programa SYSCHK Utilitarios que se incluyen en Windows 95 y Windows 98 Utilitarios de diagnóstico AMI Diagnostics de American Megatrends Inc. Utilitarios de diagnóstico para Windows 95 y Windows 98 Utilitarios de optimización Utilitarios para mejorar el desempeño del disco duro Utilitarios para administrar memoria Utilitarios para duplicar el disco rígido Capítulo 9 9.A DISCO RÍGIDO Y UNIDADES DE ALMACENAMIENTO Almacenamiento de informa-

4 ción en discos Formateo de un disco La disquetera unidad de disco flexible Funcionamiento de las unidades de disco La importancia del disco rígido Las unidades magneto-ópticas y flópticas Unidades de back-up QIC (Quarter-inch cartridge) Unidad de cinta de back-up DAT (cinta de audio digital) 9.B UTILITARIOS PARA MANTENIMIENTO Y REPARACIÓN PARTE 2 Utilitarios de protección y rescate de información Utilitario para recuperar archivos borrados accidentalmente Utilitario para desformateo de disquetes Utilitarios para rescate de información en casos graves Antivirus El disquete complementario Capítulo A TECNOLOGÍA DE FABRICACIÓN DE COMPONENTES PARTE 1 MICROPROCESADORES Microprocesadores de quinta y sexta generación TARJETA MADRE Tipo de socket o slot para el microprocesador Chipset empleado Factor de forma Cantidad de memoria caché incorporada Cantidad y tipo de conectores para memoria Cantidad y tipo de ranuras de expansión Prestaciones adicionales 10.B ACTUALIZACIÓN DE LA PC El Setup La ROM BIOS Cómo entrar al setup Funciones del setup básico Actualizaciones básicas Capítulo A TECNOLOGÍA DE FABRICACIÓN DE COMPONENTES PARTE 2 Disco duro Tecnología Fabricante Disco normal o Ultra-DMA Capacidad Memoria Tipo de módulo Memoria tipo FP, EDO o SDRAM 11.B INSTALACIÓN DE UN SISTEMA MULTIMEDIA Qué es la multimedia? La unidad lectora Cómo se codifica la información La tarjeta controladora La tarjeta de sonido Parlantes externos Cómo actualizar el sistema multimedia Instalación de un sistema multimedia Capítulo A LOS SISTEMAS OPERATIVOS Elección del sistema operativo DOS + Windows 3.11 Windows 95 y 98 Windows Milenium Windows NT Novell NetWare IBM OS/2 Linux Cómo cargar el Windows Método tradicional de carga Instalación de la tarjeta de audio y del fax-módem 12.B SOLUCIÓN DE CONFLICTOS Y PREVENCIÓN DE PROBLEMAS Conflictos posibles al armar una computadora Conflictos entre hardware y software Virus y antivirus El back-up El disco de rescate Utilitarios de rescate e información Capítulo A HERRAMIENTAS Y APLICACIONES PARA SISTEMAS Herramientas de productividad general Herramientas de consulta Programas de entretenimiento Herramientas especializadas Utilitarios Respete los requerimientos solicitados por los programas Mantenga actualizado su software Evite utilizar software muy antiguo en máquinas modernas Impida que los programas se instalen como residentes al momento del arranque 13.B PRIMERAS REPARACIONES DE COMPUTADORAS El sistema no enciende No se carga el sistema operativo Las apliccaciones que no funcionan bien Qué hacer Capítulo A CLASIFICACIÓN DE FALLAS DE SOFTWARE Y HARDWARE FALLAS EN SOFTWARE Fragmentación de archivos Clusters perdidos o cadenas rotas Pérdida de archivos del sistema operativo Pérdida total de la información guardada en disco Archivos perdidos FALLAS EN HARDWARE El sistema se comporta inusualmente lento El sistema no reconoce la unidad de disquete Las bocinas no se escuchan 14.B PASOS GENERALES DE MANTENIMIENTO Y REPARACIÓN El proceso del arranque de la PC Direcciones I/0 IRQs y de MDAs Puertos en la plataforma PC Buses de expansión en la PC Formateo físico y formateo lógico Capítulo A LOS VIRUS Qué son los virus informáticos? Clasificación de los virus Medidas preventivas Síntomas de una infección Programas antivirus 15.B RESCATE DE INFORMACIÓN DE DISCOS RÍGIDOS DAÑADOS La información Problemas comunes Estructura de un disco Clasificación de fallas Fallas sencillas Problemas graves Problemas severos **********************************

5 Qué es una Computadora? Capítulo 1 DEFINICIÓN DE COMPUTADORA Fig. 1 Una computadora es una máquina diseñada para procesar información, de acuerdo a un conjunto de instrucciones llamado programa. Hay otros aparatos electrónicos que procesan información de acuerdo a una serie de actividades predeterminadas en su diseño. Por ejemplo, la videograbadora es una máquina que recupera la información grabada en la cinta magnética, la procesa ya convertida en una señal eléctrica y la envía al televisor, donde se despliega en forma de imágenes y sonidos. Cuál es entonces la diferencia entre este aparato y la computadora? Ver figura 1. La principal y más importante diferencia reside en que la videograbadora es una máquina construida para un propósito determinado, es decir, sus funciones están claramente estipuladas y no pueden ser alteradas más allá de un límite. En cambio, una computadora es una máquina de propósito general, porque su función concreta sí puede modificarse con sólo intercambiar el programa. Usted sabe que la misma computadora sirve para llevar la correspondencia de la empresa, calcular las nóminas, controlar inventarios, jugar, etc. Cabe entonces plantearse una pregunta: de qué depende que una misma máquina pueda ser tan flexible como para utilizarla en aplicacioens tan variadas, sin requerir de adaptación aparente?... Ya lo mencionamos, depende del programa que ejecute en determinado momento. Conceptualmente, una computadora puede ser dividida en tres secciones principales (figura 2). 1) Unidad de sistema - Es el bloque en el que se realiza la mayor parte del trabajo de cómputo. En su interior se localiza la tarjeta principal o tarjeta madre, a la que van conectadas las tarjetas de interface para la comunicación con los dispositivos de almacenamiento (que también van en su interior) y los periféricos. 2) Periféricos de entrada de datos - Son aquellos elementos mediante los que el usuario se comunica con la unidad de sistema e introduce datos e instrucciones. Los más importantes son el teclado y el mouse. 3) Periféricos de salida de datos - Son aquellos dispositivos que permiten al usuario recibir de manera concreta los resultados del proceso informático, como son el monitor y la impresora. A esta organización por bloques o módulos que dependen y se conectan a un bloque principal, la tarjeta madre, se le conoce como arquitectura modular, concepto de ingeniería revolucionario y muy poderoso que toma forma a nivel de estándar con el modelo PC de IBM, según explicaremos más adelante. ANTECEDENTES DE LAS COMPUTADORAS PERSONALES Hacia 1940, Howard Aiken, un matemático de la Universidad de Harvard, diseñó una máquina que fue considerada como la primera computadora digital, porque trabajaba con estados lógicos y presentaba un principio de programación; esto es, la máquina podía adaptarse a distintas condiciones operativas por medio de instrucciones externas suministradas por el usuario. Sin embargo, se trataba de un rudimentario modelo construido con partes mecánicas, en el que la secuencia de instrucciones para la resolución de problemas debía ser alimentada a cada paso mediante un rollo de papel perforado. No obstane, en 1945, el mismo Aiken construyó una computadora de programa almacenado, tomó como base los conceptos de John Von Neumann, uno de los matemáticos más notables del siglo. En este nuevo modelo las instrucciones eran almacenadas en una memoria interna, liberaba así a la computadora de las limitaciones de velocidad y le permtía resolver problemas sin tener que reiniciar la operación de la máquina. Y aunque este planteamiento era sencillo en apariencia, en la práctica dio origen a toda una revolución en los procesos cibernéti- 5

6 Qué es una Computadora? Figura 2 cos, pues sentó las bases teóricas para la construcción de máquinas de propósito general. El rápido avance de la tecnología, permitió construir la primera computadora electrónica en 1946, en la Universidad de Pennsylvania. Figura 3 Esta máquina recibió el nombre de ENIAC (vea la figura 3 y su aspecto antiguo...), por las siglas de Electronic Numerical Integrator And Computer, utilizaba válvulas de vacío y era capaz de efectuar varios cientos de multiplicaciones por minuto, lo que representaba una velocidad extraordinaria para la época. El uso del transistor en los años 50, permitió no sólo compactar los diseños de las computadoras (que por entonces empezaron a ser vendidas entre las grandes empresas), sino también incrementar su versatilidad lógica. En los años 60, con el desarrollo de los circuitos integrados, prosiguió esta tendencia hacia la compactación e incremento de la velocidad y capacidad informática de las comutadoras, a lo que se sumó un relativo abaratamiento. Pero además, esta nueva tecnología permitió incluir en una sola pastilla de silicio, los componentes que constituyen el núcleo de una computadora (la unidad lógica-aritmética [ALU], los registros, los controles de direcciones, el timer, etc., secciones que originalmente se construían de manera independiente con dispositivos discretos), así dio origen a un revolucionario dispositivo que actualmente es la base de las computadoras personales: el microprocesador (figura 4). En 1969, Intel produjo un chip de memoria de 128 bytes, el de mayor capacidad en su época. Como Intel tuvo éxito en el diseño y manufactura de este integrado, una compñía japonesa fabricante de calculadoras, le solicitó producir 12 diferentes chips lógicos para uno de sus diseños. Como respuesta, los ingenieros de Intel, más que producir los 12 chips separados, decidieron incluir todas las funciones de éstos en una sola pastilla, de esta manera dio origen a un circuito multipropósito controlado por un programa, aplicable entonces a diversos modelos de calculadoras. Esta idea representó, de hecho, la integración de las secciones de proceso de datos de una computadora en un solo chip, así viene a constituir el antecedente directo de los modernos microprocesadores. Justamente, el primer microprocesador, el 4004, fue introducido en 1971 y tenía una bus de datos de 4 bits. Posteriormente surgieron otros dispositivos, como el 8008 y el 8080, ambos de 8 bits, lanzados exitosamente al mercado por Intel en 1972 y 1973 respectivamente. LAS COMPUTADORAS PERSONALES EN LOS 70 Según mencionamos, aunque las primeras computadoras electrónicas datan de finales de la Segunda Guerra Mundial y no obstante los progresos tecnológicos que permitieron una mejor capacidad de cálculo, menores dimensiones, gran almacenamiento de datos, mayor facilidad de uso, etc., prácticamente durante unos 40 años permanecieron limitadas a las grandes corporaciones, universidades y dependencias del gobierno, debido a los elevados costos de los equipos y a que su operación requería de una especialidad formal. No fue sino con el microprocesador, cuando surgieron las primeras computadoras de tipo personal, dirigidas más bien a un público estudiantil y aficionado (figura 5). Concretamente, gracias a la introducción del procesador 8080, Figura 4 6

7 Fig. 5 un dispositivo 10 veces más rápido que el 8008 y con capacidad de direccionar 64kB de memoria, la empresa MITS introdujo en 1975 un kit que es en la actualidad considerado como la primera computadora personal: el modelo Altair. Esta pequeña computadora incluía una arquitectura abierta (basada en ranuras o slots) que permitía conectar varios aditamentos y periféricos de otras marcas, y de hecho vino a inspirar a otras compañías a escribir programas para el usuario (incluido el sistema operativo CP/M y la primera versión de microsoft Basic), al que le evita la necesidad de dominar ciertos lenguajes de programación para escribir su propio software. También soncélebres diversos modelos de los años 70, como la Timex-Sinclair, la Atari, la Commodore 64, algunos diseños de IBM (poco exitosos y muy caros) y las Apple I y Apple II, de Apple Computer, empresa fundada por Steve Wozniak y Steve Jobs en un garage y que ha hecho historia junto con Microsoft, IBM, Sun y muchas más del mundo de la computación. Hacia 1980 el mundo de las microcomputadoras estaba dominado básicamente por dos tipos de sistemas: 1) El Apple II, con un gran número de usuarios y una importante base de software que crecía rápidamente. 2) Un sistema más sencillo que giraba en torno al original MITS Altair, el cual se basaba en la filosofía de la compatibilidad, apoyado en slots de expansión y en el empleo del sistema operativo CP/M. No obstante, eran máquinas construidas por varias compañías y se vendían con diversos nombres, aunque en esencia utilizaban el mismo software y el mismo hardware interconectable. Precisamente, dichos conceptos (que por entonces no fueron apreciados con toda su potencialidad) contribuyeron a sentar las bases para el surgimiento de la revolucionaria PC. EL SURGIMIENTO DE LA IBM PC Hacia fines de 1980, IBM decidió competir más agresivamente en el rápidamente creciente mercado de computadoras personales de bajo costo. Para ello, estableció en Florida una división especial independiente, que no estuviera sujeta a la estructura burocrática que representaba la propia organización. Fue así como surgió la IBM PC (IBM Personal Computer), en agosto de Gran parte del diseño de la PC estuvo influenciado por el Data Master, un modelo anterior de IBM, cuyo diseño se basaba en piezas sencillas, con display y teclado integrados en la unidad. Pero además, la IBM PC tuvo una considerable influencia de los estudios de mercado. Los diseñadores analizaron los estándares prevalecientes, aprendieron de los éxitos de aquellos sistemas e incorporaron en su diseño las características tecnológi- Capítulo 1 camente más relevantes y de mayor difusión. Con esto, la IBM pretendía aprovechar no sólo una cierta dinámica del mercado, sino también reunir en torno a su proyecto a fabricantes y diversas tecnologías ya existentes, para impulsar juntos una plataforma y establecer de manera definitiva un estándar. Por ejemplo, contrató de manera externa los lenguajes y sistemas operativos; concretamente, llegó a un acuerdo con Microsoft, por entonces una pequeña compañía, para incluir su sistema operativo DOS en sus modelos (originalmente, IBM estableció contacto con Digital Research, creadora del sistema operativo CP/M y del actual dr-dos, pero ambas empresas no llegaron a ningún acuerdo, pues se dice que el gigante azul tenía fama de imponer sus condiciones; además, el propietario de Digital no apreció las potencialidades del nuevo sistema, confiado en el gran éxito que habían tenido sus productos). LA PLATAFORMA PC Las características originales de la IBM PC fueron las siguientes; incluía un microprocesador Intel 8088, con 128KB de RAM (expandibles a 512KB), una unidad de disco flexible de 5,25 pulgadas y 360kB de capacidad (una segunda unidad era opcional). Y aunque la unidad de sistema incluía los circuitos para el manejo del monitor y el teclado, estos dispositivos se vendían por separado. Su precio inicial era de alrededor de dólares, cifra que en la actualidad puede parecer excesiva, pero que 7

8 Qué es una Computadora? 8 en aquella época resultaba reducida en comparación con máquina de desempeño similar. En realidad, el modelo IBM PC no duró mucho en el mercado, puesto que en poco tiempo se le incorporaron varias mejoras, consistentes sobre todo en un mejor manejo de memoria (la cantidad máxima permisible aumentó hasta 1MB, aunque sólo se aprovecharon los 640kB iniciales) y en la posibilidad de incluir un disco duro de 10MB (equivalentes a casi 30 discos de 360kB). Como resultado de estas pequeñas variantes, el estándar tomó el nombre de IBM PC-XT (Personal Computer-Extended Technology); sin embargo, también aprovechaba los microprocesadores de 16 bits y cumplía con la princiapal virtud de la plataforma: su arquitectura abierta. Figura 6. Físicamente, la arquitectura abierta ha dependido de un bus expansión en la tarjeta madre al que se pueden conectar tarjetas y periféricos de otros fabricantes, siempre y cuando respeten el estándar. Esto permitió que compañías diversas dedicándose al ensamblado de sus propias máquinas, aprovecharan el mismo microprocesador, los mismos chips controladores, unidades de disco similares, etc. Y es así como surgen los llamados "clones" o "compatibles". Un clon es una computadora que en todos sus aspectos se comporta según el estándar establecido por la PC de IBM, pero sin la marca original y muchas veces con un precio muy moderado. Gracias a estas posibilidades, se abrió un panorama muy prometedor en la industria de la computación, a lo Figura 6 que contribuyó el desarrollo de la industria de software, mediante programas como procesadores de texto, hojas de cálculo, bases de datos, dibujo, imprenta de escritorio, juegos y otras categorías. En la actualidad, cada vez es más difícil precisar el término "compatible", debido a que las diferencias que originalmente llegaron a existir han desaparecido conforme el desarrollo de las nuevas generaciones de computadoras PC, las cuales incluso han enriquecido al propio estándar de IBM. Sin embargo, de manera sencilla puede decirse que una computadora es compatible si es capaz de ejecutar los programas que se han diseñado para la IBM PC, si posee una estructura básica similar a la XT original y si los protocolos de comunicación interna cumplen con los requisitos del estándar. Cabe mencionar que la plataforma PC no es la única, pero sí es la predominante por su amplia gama de aplicaciones, a diferencia e otros formatos como Macintosh, Sun, Amiga, Silicon Graphics, etc., cuya orientación en la práctica es más especializada, sobre todo en lo referente al tratamiento de gráficos. De hecho, las máquinas PC o compatibles abarcan aproximadamente el 85% del mercado mundial de computadoras. En resumen; se llama computadora PC o compatible a aquellas máquinas que están construidas siguiendo los lineamientos marcados por IBM y algunas otras compañías que han contribuido a enriquecer el estándar y que son capaces de ejecutar sin problemas todos los programas que se han producido para esta plataforma. Existen marcas muy reconocidas a nivel mundial, que por su solo nombre garantizan una total compatibilidad, entre las que encontramos a la propia IBM, Compaq, Acer, Dell, Digital Equipment, Hewlet Packard, etc.; sin embargo, las máquinas ensambladas con componentes independientes, como Printaform, Lanix, Mitac, etc. Generalmente aseguran una total compatibilidad. GENERACIONES DE COMPUTADORAS PC Las computadoras PC han evolucionado al ritmo del desarrollo de los microprocesadores de Intel y de los clones derivados de las propias generaciones de estos circuitos. La primera PC, como ya mencionamos, incluía un circuito 8088, el cual era muy avanzado para su época, al permitir el manejo de datos e instrucciones a 16 bits (cuando lo común eran palabras de 8 bits) y una administración de memoria muy superior a la de los microprocesadores de otras compañías. Sin embargo, con el tiempo se mostraron diversas limitaciones para la expansión de la plataforma, precisamente en el aspecto del manejo de memoria, pues el 8088 sólo soportaba un máximo de 1MB de RAM, lo que en principio fue una magnitud extraordinaria. El siguiente microprocesador que se empleó en las PC fue el 80286, el cual eliminaba la barrera de 1MB para llegar a la impresionante cantidad de 16MB. Esta característica, aunada a una mayor velocidad, periféricos más efecti-

9 vos y mayor capacidad de proceso, permitió que la plataforma PC se convirtiera realmente en una plataforma alternativa de los sistemas informáticos avanzados. La tercera generación de computadoras PC estuvo basada en el procesador 80386, el primero de 32 bits y con la capacidad de un manejo de memoria para la ejecución de dos o más aplicacioens simultáneas y sin interferencia mutua, característica conocida precisamente como "memoria protegida". En esta generación de microprocesadores se apoyaron los ambientes gráficos para su expansión, como el mundialmente famoso Windows de Microsoft y el OS/2 de IBM. La cuarta generación de máquinas PC estuvo basada en el procesador 486, una va- PRESTACIONES TIPICAS MONITOR TIPICO DISCO DURO TIPICO UNIDAD DE DISQUETE TIPICA RAM TIPICA GENERACION MICROPRO- CESADOR Se populariza el concepto de arquitectura abierta, que permite incorporar a la plataforma dispositivos de otros fabricantes, incluido el propio sistema operativo (el DOS de Microsoft). Surgen las primeras aplicaciones formales para oficina, como Lotus y WordStar. 20MB TTL-CGA 51/4 pulgadas, 360KB 1ª KB Se extiende el uso del disco duro y se presentan innovaciones en lso monitores para mejorar la resolución y permitir el manejo del color. Crece la base de software y el número de fabricantes de "clones" o compatibles que apoyan la plataforma MB EGA 51/4 pulgadas, 1.2MB 2ª MB Se desarrollan los ambientes gráficos (Windows de Microsoft y OS/2 de IBM) y se populariza el mouse. Comienzan a llegar a la plataforma PC programas que originalmente fueron diseñados para Macintosh (PageMaker, FrameMaker, Adobe Photoshop) y estacioens de trabajo (3D-Studio, AutoCAD, MathLab). VGA MB 31/2 pulgadas, 1,4MB 3ª MB riante mejorada del 386, con mayor velocidad y capacidad para manejo de datos y con un coprocesador matemático interconstruido (en las versiones DX), recurso que acelera notablemente determinadas aplicaciones (CAD, hoja de cálculo, etc.) que recurren a las operaciones de punto flotante. La generación vigente de las PC se apoya en el Pentium, dispositivo que mejora notablemente la estructura de 32 bits del 386 y 486 y que acelera la velocidad de procesamiento de datos, lo que ha acercado a la plataforma PC al desempeño de pequeños mainframes o estaciones de trabajo, computadoras muy sofisticadas para aplicaciones específicas. En 1997 aparecieron las primeras máquinas basadas en el procesador de Intel, el P6 Se populariza el concepto "multimedia" y se añade a la PC lector de CD ROM, tarjeta de sonido y bocinas. La plataforma PC comienza a ser utilizda en arquitecturas cliente-servidor en empresas pequeñas y medianas. Súper VGA MB 31/2 pulgadas, 1,4MB 4ª MB La multimedia se convierte en el estándar de la plataforma. La PC comienza a sustituir estaciones de trabajo pequeñas. Ultra VGA MB 31/2 pulgadas, 1,4MB 5ª Pentium (586) 8-16MB Capítulo 1 Desaparece el DOS para dar paso a un sistema oeprativo gráfico, como Windows 95 y OS/2? Ultra VGA Más de 1GB 6ª Pentium Pro 16-32MB? TABLA 1.1 o Pentium Pro, lo que sentó las bases para la sexta generación de computadoras PC. En la tabla 1 se muestra un resumen de las características más importantes de las máquinas PC, según la generación del microprocesador empleado. Lógicamente, el incremento de prestaciones obedece al desarrollo de estos circuitos integrados. 9

10 Conociendo y Ensamblando su Propio Equipo Conociendo y Ensamblando su Propio Equipo INTRODUCCIÓN 10 En el mercado de computadoras PC existen dos grupos de computadoras: de marca y ensambladas o clones (figura 1). Las de marca, siempre cuentan con un amplio soporte técnico para los usuarios. En cuanto a su presentación, casi siempre se distinguen por un diseño propio (curvado, de cierto color) y con características ergonómicas, tales como altavoces incluidos y gabinete en juego con el monitor. Generalmente, dichas máquinas se venden con una configuración específica de hardware y software, para que el usuario solamente la tenga que conectar antes de empezar a usarla. Sin embargo, una desventaja de dichos sistemas es que casi siempre son costosos. Por su parte, las computadoras ensambladas son una buena alternativa para quien desea adquirir un equipo a precio cómodo y con un rendimiento similar e incluso superior al de las máquinas de marca. De hecho, un buen número de compañías pequeñas que venden computadoras, ensamblan clones a los que les colocan su marca o logotipo. Pero además, si usted ensambla su propia computadora, tendrá dos ventajas adicionales al ahorro monetario: la posibilidad de incrementar sus prestaciones gradualmente, según su presupuesto, y podrá sentar bases para conocer más a fondo las tecnologías con que se integra una PC y, por consecuencia, para la reparación y mantenimiento de estos sistemas. Si usted desea profundizar en este tema, le recomendamos que consulte el libro Reparación y Actualización de la PC de esta editorial. PARTES DE UNA COMPUTADORA BÁSICA A continuación especificamos las partes de una computadora básica. Las características de ellas pueden variar, dependiendo de la configuración que en particular usted desee y de las ofertas que haya en el mercado de componentes al momento de hacer la compra: Procesador Pentium, mínimo de 330MHz de velocidad (o clon equivalente). Tarjeta madre para norma Intel MMX con 512kB de caché, buses PCI e ISA. Tarjeta de video de 1 MB de RAM de video. Figura 1 32MB de memoria RAM mínimo. Unidad de disco duro (recomendado entre 4 y 8GB). Unidad de disco flexible de 3,5 pulgadas con capacidad de 1,44MB. Gabinete minitorre con fuente de poder de 200W. Monitor de color Súper VGA. Teclado tipo Windows 95 (98) y mouse. Cabe aclarar que hoy existen procesadores muy poderosos, pero Figura 2

11 Figura 3 un técnico en electrónica aún no precisa un PENTIUM III ni mucho menos; es más hasta un Pentium I de 150MHz brindará excelentes prestaciones y el ahorro de dinero es sustancial. Enseguida describiremos algunas de las partes y su respectiva función, aunque no precisamente en el orden estipulado en la lista anterior, y también explicaremos cómo deben ser interconectadas para ensamblar por completo la computadora. Gabinete y fuente de poder El gabinete corresponde a la parte estructural de la computadora, y es donde precisamente se alojan las tarjetas de la máquina y las unidades de almacenamiento para formar lo que se conoce como unidad de sistema. Hay diferentes modelos de gabinetes, pero nosotros trabajaremos con uno tipo minitorre (figura 2). Una vez que ha reconocido las partes que conforman el gabinete, pruebe la buena operación de la fuente; para ello, conéctela a la alimentación y cerciórese de que el interruptor selector de voltaje esté en la posición que corresponda al voltaje nominal de alimentación comercial de 220V. Oprima el interruptor de la parte frontal del gabinete para encender el equipo y verifique que el ventilador de la fuente gire. Si dispone de un multímetro, se le recomienda verificar el voltaje de salida en uno de los conectores de la fuente (figura 3). Tarjeta madre La tarjeta madre o tarjeta principal (también llamada mother- Capítulo 1 board), es una tableta de circuito impreso donde se alojan los circuitos de proceso de datos de una computadora y donde se conectan las tarjetas de expansión o de interface, las cuales actúan como intermediarias entre el microprocesador y los periféricos (figura 4). Un sistema básico puede trabajar solamente con una tarjeta de interface: la de video, donde se conecta el monitor; aunque conviene recordar que hasta los sistemas 486, casi siempre era necesario conectar también una tarjeta de puertos I/O, donde se conectaba el mouse, la impresora y las unidades de disco. Sin embargo, en la actualidad, las tarjetas madre incorporan los circuitos necesarios para esas funciones, por lo que ya no se requiere la tarjeta de puertos. Antes de colocar la tarjeta madre en el gabinete, es necesario prepararla conectándole el microprocesador (CPU), un disipador de calor a éste y la memoria RAM y caché, para lo cual debe seguir esta reco- Figura 4.a 11

12 Conociendo y Ensamblando su Propio Equipo Figura 4.b Disipador de calor A partir de los microprocesadores 486, la temperatura de operación de las CPU se ha incrementado. Para reducir el calentamiento, es necesario colocar sobre la cara superior de estas unidades un disipador de calor, el cual consiste en una placa metálica y un ventilador (figura 5). Note que seguimos Figura 5 hablando de los viejos 486, pero seamos realistas, muchos técnicos no poseen recursos económicos y aún es posible armar una computadora con apenas $350 con un procesador 486 (ojo que no todas las casas del ramo posee estos antiguos microprocesadores). Con el propósito de asegurar el contacto térmico entre el disipador y la CPU, sobre la cara superior de ésta, aplique una pequeña capa de grasa siliconada y enseguida coloque el disipador. Cada disipador viene provisto con un par de ganchos laterales, los cuales le permiten afianzarse sobre la CPU. Antes de colocar el disipador, verifique su buena operación; para ello conecte una de las terminales de conexión de alimentación disponibles de la fuente con el conector del ventilador, encienda la fuente y confirme que éste gire. mendación: antes de que usted toque alguna de las tarjetas de la computadora, es necesario eliminar la carga electrostática de su cuerpo; para ello, toque con ambas manos una tubería de agua y, para mayor seguridad, toque también las partes metálicas del gabinete en las que no haya pintura. 12 Microprocesador Para la CPU se destina un zócalo especial, que es una base con terminales internas desplazables que permiten la inserción de dicho circuito. La mayoría de las tarjetas madre actuales, son adaptables a una amplia gama de microprocesadores, entre los que podemos mencionar a la serie K6 de AMD, los 6X86 de Cyrix, así como todos los Pentium de Intel, en sus versiones normal y MMX, con frecuencias que van de 75 a 800MHz. Por lo tanto, la flexibilidad de estas tarjetas hace posible elegir la mejor configuración, de acuerdo con su presupuesto y necesidades específicas. Para insertar o liberar un microprocesador de la tarjeta principal, basta con levantar el brazo móvil que se localiza precisamente a un lado del zócalo de la CPU. Cuando el brazo está arriba, las terminales internas se separan y entonces puede hacerse el cambio; cuando el brazo se encuentra abajo, las terminales internas se cierran para asegurar así la conexión eléctrica tarjeta madre-cpu, y éste queda mecánicamente fijado en la tablilla (con lo que se previenen falsos contactos). Al introducir la CPU en la motherboard, asegúrese de que la muesca coincida con el punto de inserción indicado en el zócalo (figura 5). FRECUENCIA Y TENSIONES DE OPERACIÓN Una vez instalados el ventilador y el microprocesador, se requiere configurar la frecuencia y voltajes de operación de este último. Esto se debe a que para cada modelo de microprocesador existe un valor de voltaje y una frecuencia de operación específicos, que son datos que habrá que consultar en el momento de hacer la compra de este dispositivo. Para determinar dichos valores, hay que manipular la posición de un grupo de jumpers o puentes. Normalmente, sobre la propia tablilla de la tarjeta madre vienen grabadas las especificaciones sobre los valores de voltaje y frecuencia.

13 Capítulo 1 Fig. 7 Estas combinaciones de jumpers se particularizan según el modelo de tarjeta madre; no obstante, en la tabla 1 ofrecemos algunos datos que pueden ayudarle cuando vaya a efectuar la configuración. Por ejemplo, para los microprocesadores Pentium de Intel, se utiliza una tensión de alimentación de 2,8 volts. (Tenga especial cuidado de que el valor de tensión con que cuenta sea el adecuado para el microprocesador elegido, ya que en caso contrario éste puede sufrir daños irreparables.) Dicha tabla le será de mucha ayuda, puesto que le permitirá elegir la combinación correcta frecuencia de reloj-factor de multiplicación. Solamente restará determinar la combinación de puentes que corresponde en la tarjeta principal. Los jumpers P54 y P55, controlan la función de regulador de voltaje simple y doble regulador, respectivamente. Para aquellos microprocesadores que requieren dos voltajes de operación internos, se utiliza el doble regulador; esta información se encuentra normalmente grabada sobre la superficie del mismo, observe esta información cuando instale su CPU. MEMORIA RAM Y CACHÉ El paso siguiente es instalar la memoria RAM del sistema. Como sabemos, la RAM es la parte de la computadora en la que se almacenan los programas y datos mientras ésta se encuentra encendida (de ahí su nombre de volátil). Vea la figura 6. Por lo que se refiere a la memoria caché, algunos modelos de tarjeta madre traen ya incorporada una cierta cantidad. Pero otros modelos sólo cuentan con 256kB, posibles de ampliar hasta 512kB; para el efecto, sobre la tarjeta se incluye un slot (ranura) de expansión de memoria tipo SRAM. Recordemos que la memoria caché es un paso intermedio entre la memoria RAM y el microprocesador, para reducir el tiempo de acceso a los datos en la RAM (con lo cual la velocidad del sistema aumenta de manera considerable durante la ejecución de programas). Para esto, el caché lee en la RAM los datos almacenados antes de que los requiera el microprocesador. El caché se construye con una memoria más rápida que la RAM y, por lo tanto, su costo es mayor; pero por la misma naturaleza de dicho recurso, se necesita muy poca memoria de este tipo, en comparación con la RAM (vea la figura 7). ENSAMBLADO DE LA UNIDAD DE SISTEMA Como primer paso ya para ensamblar la unidad de sistema, hay 13

14 Conociendo y Ensamblando su Propio Equipo que conectar la tarjeta madre. Para ello siga estos pasos (figura 8): 1) Retire los tornillos de sujeción y la tapa posterior del gabinete; coloque enseguida la motherboard sobre la placa de soporte. 2) En los espacios correspondientes de la tarjeta madre, introduzca las bases o soportes de plástico. 3) Coloque uno o dos postes metálicos (según lo permita el gabinete), sobre la tapa posterior. 4) Cuidando que coincidan las perforaciones de la tarjeta madre con las de la tapa posterior, coloque a aquélla sobre esta última. 14 Fig. 8 Luego, mediante uno o dos tornillos fíjela en los postes metálicos. 5) Finalmente, para reinstalar en su sitio original a la tapa posterior del gabinete, fíjela con sus tornillos de sujeción. Cuando usted adquiere una tarjeta madre nueva, en el paquete se incluye un conjunto de cables y conectores necesarios para los puertos de comunicaciones y unidades de discos (figura 9). Como se muestra en la figura 10, instale los conectores para los puertos; y antes de conectar el cable de datos en las unidades de disco, se deben colocar éstas en el gabinete y conectar su alimentación (figura 11). No olvide conectar también los cables de datos de las unidades de disco, en los conectores correspondientes en la tarjeta madre. Ahora hay que conectar la tarjeta de video, para lo Figura 6 cual le sugerimos que seleccione una tipo PCI con por lo menos 1MB de memoria RAM de video (VRAM). La tarjeta madre también debe incluir ranuras de expansión del estándar PCI. Para insertar la tarjeta en cualquiera de los slots de expansión del estándar PCI, empújela hacia abajo de manera uniforme, colocando dos dedos en sus extremos. Si a pesar de la presión ejercida la tarjeta no entra fácilmente, proceda a verificar que el peine de la misma coincida con la ranura de entrada del slot del bus correspondiente. Por último, fije la tarjeta con un tornillo. Vea la fi- Figura 9

15 Figura 10 Fig. 11 Fig. 12 gura 12. En la parte frontal del gabinete, encontrará un grupo de pequeños cables en cuyos extremos hay una serie de conectores. Sobre éstos, existe un grabado que especifica su respectiva función; ahora sólo hay que conectar cada uno en la terminal que le corresponde en la tarjeta madre, en la posición que en esta misma se indica. Dichos cables son: Reset: corresponde al botón de reinicializar en el panel frontal del gabinete. Turbo: corresponde al botón que desde el panel frontal permite conmutar entre dos frecuencias de operación del microprocesador: una baja y una alta (no incluido en gabinetes modernos). Turbo LED: se enciende al activarse la operación en alta velocidad de la computadora. Power LED: se mantiene encendido siempre que la computadora lo esté. HDD LED: se enciende en el momento en que se realiza un acceso a la unidad de disco fijo. Capítulo 1 Por último, coloque la tapa de la máquina y fíjela con los tornillos correspondientes. Enciéndala y entre al programa Setup para dar de alta sus características de configuración (figura 13). Debido a la extensión del presente artículo, sólo mencionaremos los pasos principales para configurar la computadora desde el Setup. Para accesar al Setup encienda la computadora; observará que primero aparece una serie de mensajes referentes a los datos del fabricante; después la computadora realiza una prueba de memoria y, al finalizar, aparece una leyenda que dice Press DEL key to enter Setup program..., indicando que deberá oprimir la tecla DEL (SUPR) para entrar a la configuración. Aparecerá entonces un menú con varias opciones; elija Load BIOS defaults para cargar los valores por omisión de la computadora prefijados por el fabricante. Enseguida escoja la opción IDE autodetect, para que automáticamente la computadora cargue los parámetros del disco duro que tiene instalado. Finalmente, seleccione la opción Standard CMOS Setup, dentro de la cual aparecerá una serie de campos; únicamente modifique los de fecha, hora y tipo de unidad de disco flexible (floppy disk); para el caso del ejemplo del que nos ocupamos, se trata de una unidad de 3 1/2 pulgadas a 1,44MB. Salga de esta opción presionando la tecla ESC; al regresar al me- 15

16 Conociendo y Ensamblando su Propio Equipo Fig. 13 nú principal elija la opción Save and exit CMOS Setup para grabar en memoria los cambios realizados y comenzar con la instalación del sistema operativo y los programas de aplicaciones con los que vaya a trabajar. Al respecto, siga las instrucciones de los fabricantes del software. Otras Prestaciones Ya sabemos que la PC es un sistema cuyas prestaciones pueden crecer gracias a los buses de expansión. En la actualidad, la mayoría de computadoras cuentan además con recursos multimedia y de comunicaciones. Y aunque de estos temas nos ocuparemos posteriormente, no queremos dejar de mencionar algunos aspectos básicos que pueden ayudarle a tomar decisiones. Para añadir prestaciones multimedia, es necesario adquirir un CD-ROM y una tarjeta de sonido, elementos que se venden como kit. Las características que recomendamos son las siguientes: unidad lectora de CD-ROM de velocidad 24X o modelos más recientes Smart 100X de alto rendimiento; tarjeta de sonido estéreo o una con sonido 3D y parlantes. Su instalación es muy sencilla. Coloque la unidad lectora de CD- ROM en uno de los espacios correspondientes a unidades de 5 1/4 en el gabinete; fíjela con los tornillos que se incluyen en el kit y conecte la alimentación de la unidad mediante uno de los conectores de la fuente de alimentación (en el conector de datos del disco duro, generalmente se incluye uno que puede usarse para dar servicio a la unidad lectora del CD-ROM). Finalmente, inserte la tarjeta de sonido en una de las ranuras ISA disponibles en la motherboard y fíjela con un tornillo en el gabinete. Conecte en las terminales marcadas como CD-IN de dicha tarjeta, el cable de audio que se incluye; y el otro extremo conéctelo en la salida del conector de la unidad de CD-ROM marcada como CD- Audio. Tenga presente que los parlantes traen su alimentación externa, ya que incluyen un amplificador propio; y éstas deben conectarse a través del cable de audio a la salida LINE-OUT de la tarjeta de sonido (figura 14). Fig. 14 Todo kit multimedia incluye discos de instalación con manejadores para la tarjeta de sonido y para la unidad lectora de CD- ROM, así como programas utilitarios para Windows 95, 98 o MS- DOS, los cuales será necesario utilizar en el momento en que instale todo el software en la computadora. Por último, si usted requiere contar con servicios de comunicaciones tales como el envío-recepción de faxes o Internet, entonces deberá instalar una tarjeta fax-módem, preferiblemente de 56kB. Para instalarla, solamente necesitará colocar dicha tarjeta en una de las ranuras ISA disponibles y fijarla con un tornillo al gabinete. En su parte externa la tarjeta incluye dos conectores llamados LINE y PHONE, en los cuales deberá conectar una línea externa de teléfono y un teléfono como extensión si lo desea. Junto con la tarjeta de fax-módem se incluye también un disco de configuración para dar de alta la nueva tarjeta con el tipo de software que esté utilizando. ******************* Es una publicación de Editorial Quark, compuesta de 15 fascículos, preparada por el Ing. Horacio D. Vallejo, contando con la colaboración de docentes y escritores destacados en el ámbito de la electrónica internacional y artículos extraídos de la revista Electrónica y Servicio de México. Editorial Quark SRL - Herrera 761, (1295), Bs. As. - Argentina - Director: H. D. Vallejo

17 ISBN: X 2 Qu Precisa saber para Convertirse en un T cnico exitoso? Equipo Necesario Para Reparar Computadoras Los Microprocesadores de la Plataforma PC CON EL AVAL DE SABER ELECTRONICA EDICION ARGENTINA

18 Enciclopedia Visual de Computadoras Indice del Cap tulo 2 2.A QUÉ PRECISA SABER PARA CONVERTIRSE EN UN TÉCNICO EXITOSO? Conceptos de hardware y software...19 Arquitectura de una PC...21 Periféricos de entrada de datos...22 Dispositivos de proceso de información...22 Dispositivos de almacenamiento de información...22 Periféricos de salida de datos B EQUIPOS NECESARIOS PARA REPARAR COMPUTADORAS Qué se necesita para reparar computadoras...23 Factores a considerar en la elección de herramientas, componentes y programas...23 Reparación de computadoras...24 Recomendaciones C MICROPROCESADORES PARA COMPUTADORAS TIPO PC Introducción...28 Primera generación de computadoras tipo PC...28 Segunda generación de computadoras tipo PC...29 Tercera generación de computadoras tipo PC...29 Cuarta generación de computadoras tipo PC...30 Cupón Nº 2 de Todo sobre Computadoras Guarde este cupón: al juntar 3 de éstos, podrá adquirir uno de los videos de la colección por sólo $5 Nombre: para hacer el canje, fotocopie este cupón y entréguelo con otros dos.

19 Qué Precisa Saber Para Convertirse en un Técnico Exitoso? Capítulo 2 INTRODUCCIÓN Antes de entrar de lleno al tema que nos ocupa, es conveniente hacer una serie de precisiones que le ayudarán a ubicarse en el entorno de la reparación de las computadoras PC. Estos comentarios vienen al caso, debido a que existe una enorme diferencia entre el procedimiento de reparación de un aparato electrodoméstico convencional (un televisor, una videograbadora, un equipo de audio, etc.) y los procedimientos que se siguen para reparar una computadora personal. Si usted se dedica al servicio de Fig. 1 equipos electrónicos, estará acostumbrado a retirar la cubierta del aparato en cuestión para empezar a buscar la posible causa del problema, con apoyo de instrumentos de medición y del diagrama eléctrico. Una vez localizado el componente defectuoso, es necesario desoldarlo de la placa de circuito impreso; luego hay que conseguir el reemplazo y colocarlo en su sitio mediante un proceso de soldadura (figura 1). Enseguida debe encenderse el equipo, para comprobar que se ha solucionado el problema. Tal vez le sorprenda saber que en un gran porcentaje de los casos, el servicio a computadoras personales no implica el retiro de la cubierta. Esta tarea se puede llevar a cabo con la máquina cerrada, completamente desde el exterior; sólo son necesarios nuestros conocimientos y algunos programas de diagnóstico especialmente diseñados para detectar y corregir la causa de la mala operación del sistema. Y aunque esto pueda parecerle asombroso, recuerde que incluso en los aparatos electrónicos convencionales se está recurriendo cada vez más a soluciones similares; simplemente tenga en cuenta que los modernos televisores pueden ser ajustados en su totalidad por medio del control remoto, sin necesidad de retirar un solo tornillo; y de manera idéntica actúan los controles de usuario (figura 2). La alternativa de detectar y corregir un buen porcentaje de las fallas en computadoras PC sin tener que abrirlas, tiene que ver con un par de características fundamentales en la operación de estos aparatos: la estrecha relación que existe entre el hardware y el software, y la arquitectura modular que permite el reemplazo de módulos completos en vez de componentes individuales. A continuación profundizaremos en estos aspectos. CONCEPTOS DE HARDWARE Y SOFTWARE Un sistema de cómputo se integra por dos conjuntos de componentes inseparables: uno físico y otro lógico. Al grupo de elementos físicos se le conoce con el nombre de hardware, mientras que al conjunto de elementos lógicos con que trabaja se le llama software. En el grupo de elementos físicos se encuentra la tarjeta madre, el monitor, el teclado, etc.; en 19

20 Qué Precisa Saber para Convertirse en un Técnico Exitoso? Figura 2 tanto, los elementos lógicos o intangibles son los programas de sistema y las aplicaciones. Una computadora sin programas no tiene alguna aplicación concreta, así se trate de la máquina más poderosa y veloz; y viceversa, un programa sin una computadora de nada sirve. 20 En todo caso, comparando, sería equivalente a una persona en vida vegetal o a un fino equipo de sonido que no es alimentado con algún tipo de señal, sea del sintonizador, del reproductor de CD o de la grabadora. En el ejemplo del equipo de sonido, el hardware sería el aparato con su amplificador, reproductor de CD, sintonizador, tocacintas, etc., en tanto que el software equivaldría a la música grabada en cintas y discos (figura 3). De esta manera, cuando escuchamos hablar de una computadora con un procesador Pentium II, con determinado tipo de monitor, cierta cantidad de memoria RAM y capacidad de disco duro, únicamente se está describiendo el hardware del sistema (figura 4). Y cuando se menciona que la máquina tiene precargado el sistema operativo Windows 98 y programas para procesamiento de textos, bases de datos, hoja de cálculo, presentaciones, comunicaciones, etc., se está describiendo el software del sistema. Insistimos: como hardware y software son elementos inseparables, uno carece de sentido sin el otro, así como para nada sirve un fino equipo de sonido si no se capta la señal de la radio o no se dispone de algún tipo de música grabada; o al contrario, no tiene sentido poseer toda la colección musical de determinado cantante si no hay aparato en el cual reproducirla. Esta relación tan estrecha, se debe al carácter multifuncional de un equipo de cómputo. Pero regresemos al ejemplo del equipo de sonido. Aunque los modernos minicomponentes son capaces de procesar prácticamente cualquier señal de audio que les llegue, no podrían funcionar como una videograbadora o un televisor, porque no fueron diseñados para ello. Esta es una característica fundamental de los equipos de propósito específico; es decir, una vez que se han cubierto aquellas posibilidades para las que fue diseñado el aparato, éste no puede hacer nada más. En cambio, una computadora se diseña desde un principio con una aplicación completamente abierta (que es lo que ya señalamos como carácter multifuncional ), en la que el hardware sirve simplemente como soporte para ejecutar una serie de instrucciones dictadas por un programa ; y son precisamente estas órdenes en software las que le dicen al equipo cómo va a comportarse en determinado momento. Esto significa que si se introduce un programa de proceso de textos, el sistema se comportará como una máquina de escribir altamente perfeccionada; si se usa un programa de hoja de cálculo, se sustituye la necesidad de utilizar libros de contabilidad y calculadoras; con un programa de base de datos, podemos llevar el control de inventarios, de clientes, de provee- Figura 3 Figura 4

21 Fig. 5 dores, etc.; con un programa gráfico, podemos reemplazar la mesa de dibujo, etc. (figura 5). Lo anterior significa que la computadora por propio mérito prácticamente para nada sirve, y que se convierte en una máquina útil sólo cuando a través de ella se hace uso de una aplicación específica para satisfacer necesidades que van desde el entretenimiento hasta el control de procesos industriales. Las instrucciones que le indican al sistema de cómputo cómo comportarse en un momento dado, vienen en el software. Pero éste no serviría de nada, si no tuviera una base física sobre la cual ejecutarse (microprocesador, memoria RAM, disco duro de almacenamiento, monitor para expedir resultados, etc.) Con esto queremos decir que la importancia del software en la estructura de una computadora, es idéntica a la que tiene el hardware como base para la ejecución de las instrucciones previas. Por eso puede afirmarse que una computadora es la unión de hardware y software, para trabajar en forma conjunta, según un objetivo específico del usuario. ARQUITECTURA MODULAR DE UNA PC Otra característica que hace que la computadora sea muy diferente de cualquier aparato electrónico de consumo, es su construcción modular; gracias a ésta, las partes que conforman una PC pueden separarse en módulos claramente identificados; de este modo, por un lado se tiene el microprocesador y a la memoria RAM, y por otro, una tarjeta principal (madre) independiente, un lector de Capítulo 2 discos, etc. (figura 6). Esta construcción tan particular permite que si, por ejemplo, detectamos que el lector de CD- ROM tiene problemas, lo único que hay que hacer es sustituir este módulo; o sea, ninguna otra parte del equipo se tiene que tocar, lo cual se traduce en reparaciones más rápidas y sencillas y, por consecuencia, en la reducción del tiempo en que el sistema está fuera de servicio. Entonces, como podemos darnos cuenta, es fundamental que: Cualquier persona que desee dedicarse a la construcción y reparación de computadoras personales, conozca a fondo la arquitectura modular de una PC típica; esto servirá como punto de partida para el ensamblado o la reparación del equipo. Enseguida se describirán brevemente los principales módulos que forman una PC, y más adelante indicaremos cómo elegir los componentes adecuados con los que puede ensamblar una PC moderna y funcional. Fig. 6 21

22 Qué Precisa Saber para Convertirse en un Técnico Exitoso? Figura 7 Periféricos de entrada de datos Tradicionalmente, estos elementos estuvieron representados por el teclado y el ratón, y en ocasiones se disponía de una palanca de juegos o joystick. Sin embargo, recientemente se han añadido algunos elementos adicionales: cámara para videoconferencia, micrófono para captura de audio, rastreadores de imagen o escáner, etc. (figura 7). Dispositivos de proceso de información Los componentes de una computadora personal, pueden dividirse en cuatro grandes grupos: periféricos de entrada, dispositivos de proceso, dispositivos de almacenamiento y periféricos de salida. Entre estos dispositivos destacan el microprocesador, la tarjeta madre con su correspondiente microprocesador, la memoria RAM, las tarjetas de interface (discos, video), los buses de expansión, etc. (figura 8). Figura 8 Dispositivos de almacenamiento de información Los más conocidos son los disquetes y el disco duro, aunque recientemente se han añadido la unidad lectoras o escritoras de CD-ROM, las unidades removibles tipo ZIP y JAZ, y las unidades de respaldo en cinta; y en máquinas más modernas, el DVD (figura 9). Periféricos de salida de datos 22 El monitor y la impresora son los más conocidos. Pero poco a poco han aparecido algunos dispositivos nuevos: la tarjeta de sonido para

23 Figura 9 Figura 10 Capítulo 2 producir audio de alta calidad, los lentes de visión virtual, etc. (figura 10). Como ha podido apreciar, la variedad de elementos que componen una PC es sumamente amplia. Así que para ensamblarlos y configurarlos correctamente, es recomendable conocer cómo funciona cada uno (por lo menos en términos generales) y cómo se relaciona con el resto del sistema. Si usted desea profundizar en el tema, le sugerimos consultar la obra Reparación y Actualización de la PC, producida por esta misma editorial. Tenga en cuenta que esta enciclopedia se compone de un texto de 15 capítulos, 5 videos y 3 CDs. Por ello, le aconsejamos que adquiera el primero de los videos (podrá hacerlo con la compra del tercer fascículo, que le enseñará a ensamblar su propio equipo y qué precisa para convertirse en un técnico exitoso. Equipo Necesario para Reparar Computadoras P or todo lo que se ha descripto hasta ahora, queda claro que el proceso de detección y corrección de fallas en computadoras personales resulta completamente distinto al que está acostumbrado el especialista electrónico. Por una parte, en un gran porcentaje de los casos, los problemas que se presentan en un sistema tienen que ver más con el softwa- 23

24 Equipo Necesario Para Reparar Computadoras re que con el hardware; así que pueden solucionarse sin necesidad de tocar un solo tornillo del equipo (no ha faltado quien, en tono de broma, establezca la siguiente definición relacionada con el tipo de fallas: hardware = lo que golpeas, software = la causa). Y por otro lado, gracias a la estructura modular que caracteriza a estas máquinas, basta con identificar y sustituir por un módulo nuevo al elemento de hardware que haya comenzado a presentar problemas, para dar por terminada la reparación (aunque no hay que confiarse, pues a veces surgen problemas, por ejemplo, de compatibilidad). Es por ello que las herramientas y elementos recomendados como auxiliares en la reparación de computadoras personales, son muy distintos a los que se emplean en el servicio electrónico común. Y aunque de inmediato podríamos dar una lista de los elementos indispensables para dar servicio a PCs, hemos considerado conveniente hacer primero algunas observaciones. Factores a considerar en la elección de herramientas, componentes y programas Las herramientas, componentes y programas necesarios para dar servicio a una PC, dependen del nivel de las máquinas a las que se orientará su trabajo. Esto resulta evidente si consideramos que, por ejemplo, una máquina que se 24 tiene en casa para juegos y tareas de los niños y los jóvenes, probablemente tiene algunos componentes distintos de los que posee una computadora de oficina utilizada para llevar una contabilidad o el inventario de un almacén; esta máquina, a su vez, también será diferente de las computadoras de una empresa que requiere comunicación constante entre sus usuarios y una gran concentración de datos para su rápido manejo. Por eso es un tanto difícil definir una configuración de herramientas y utilitarios que satisfaga todas las necesidades. Hemos decidido entonces dividir en niveles la lista de elementos recomendados, de acuerdo con el segmento del mercado en el que vaya a trabajar. Y dado que esta publicación se enfoca principalmente hacia el público masivo (computadoras utilizadas en casa o en empresas pequeñas), no describiremos las necesidades de servicio para ambientes empresariales avanzados. Reparación de máquinas muy básicas empleadas en hogares o en empresas pequeñas Esta es una importante fuente de empleo, pues la base instalada de equipos fácilmente puede alcanzar del 60 al 70% del total de Figura 1 computadoras en una localidad. En estos sistemas, la estructura típica consiste en una tarjeta madre por lo general de quinta generación o superior con su respectiva memoria RAM, una unidad de disco flexible, un disco duro y una tarjeta de video, además de los periféricos comunes como teclado, ratón, monitor e impresora (aunque algunas máquinas incluyen tarjeta de sonido, lector de CD- ROM y altavoces, y hasta un faxmódem). Ante este panorama, los elementos necesarios para un diagnóstico adecuado no son muchos; incluso pueden transportarse en un maletín pequeño. Dichos elementos son de tres tipos: a) Herramientas y componentes Las herramientas y componentes que se necesitan para dar servicio a este tipo de sistemas, son (figura 1): Juego de desarmadores (de cruz, planos y tipo Torx); y si es posible, una serie de dados de diferentes medidas. Pinzas de punta y de corte. Multímetro de bolsillo, analógico o digital. Módulos de memoria RAM (suficientes para sustituir aquellos que se sospeche con defectos).

25 Figura 2 Tarjeta de video ISA-VGA (PCI con 1 MB para máquinas modernas). Controladora Multi-I/O ISA (ya no se necesita en máquinas actuales, pero puede llegar a necesitarla en una máquina antigua). Loopbacks de prueba para puertos serial y paralelo. Algunos discos sin formatear. Es suficiente una caja de discos de 3,5 de alta densidad. b) Discos sistema A los discos que contienen grabados los archivos mínimamente indispensables para el arranque de una computadora, se les llama discos sistema. Recuerde que cuando la máquina es encendida, ejecuta una serie de rutinas de auto-prueba y enseguida busca un sistema operativo en la unidad declarada como A (el sistema operativo es la base sobre la cual se ejecutan todos los programas, como proceso de texto, hoja de cálculo, base de datos, dibujo, comunicaciones, etc., así que su presencia es imprescindible para que la máquina comience a trabajar). Si lo encuentra, lo carga en la memoria RAM; si no lo encuentra, se dirige a la unidad C (el disco duro) o a cualquier otra unidad que se le indique como dispositivo de arranque; y si no encuentra el sistema operativo en alguna de estas unidades, el sistema se detiene e indica al usuario que no puede continuar con el arranque hasta que coloque un disco con los archivos de sistema (figura 2). Un disco sistema es una herramienta muy importante para ejecutar determinadas pruebas en la máquina, como tendremos oportunidad de apreciar más adelante. Para preparar un disco sistema en la línea de comandos de DOS (obviamente, en una máquina con este sistema operativo), introduzca un disco sin formatear y escriba la orden: FORMAT A: /U/S Al finalizar el proceso, tendrá un disco con los archivos necesarios para arrancar el sistema desde la unidad A. Para comprobarlo, teclee DIR A: y observe el archivo COM- MAND.COM; aunque éste es el único visible, también estarán presentes el MSDOS.SYS y el IO.SYS, que tienen atributos de Capítulo 2 sólo lectura, como se muestra en la figura 3, de Windows 98. Si su disco ya está formateado, introduzca la orden: FORMAT A: /U/Q/S El resultado final será el mismo. También puede escribir: SYS A: En este caso, sólo se transferirán los archivos de arranque sin modificar la información que quizá tuviera el disco. En el caso de Windows 98, para crear el disco sistema es necesario entrar a MI PC, introducir el disco al que se desea transferir los archivos de arranque en la unidad A y en ese momento dar un clic con el botón derecho en el icono respectivo de la ventana MI PC; aparecerá una persiana de opciones, entre las que encontraremos DAR FORMATO, y al elegir dicha instrucción, aparecerá el cuadro de diálogos que se muestra en figura 4. Note que hay varias opciones, como formato rápido (borrar el índice del disco y dejarlo listo para escribir), formato total (se hace una verificación completa de la superficie del disco) o transferir sólo Figura 3 25

26 Equipo Necesario Para Reparar Computadoras Disco sistema de Windows 98 y Milenium (de hecho podríamos llevar exclusivamente los discos de Windows 98, ya que con estos archivos de arranque se reconocen automáticamente los discos duros que traen versiones previas, como Windows 95 o Windows 95B). los archivos de sistema (equivalente a la orden SYS de DOS), una vez finalizado el proceso, tendremos en nuestras manos un disco con el cual puede arrancar el sistema. Aunque teóricamente podríamos arrancar una computadora con un disco sistema de cualquier sistema operativo, hay ciertas diferencias que en la práctica nos obligarán a reunir una colección de discos que permita enfrentarnos a múltiples situaciones: Disco sistema MS-DOS 6.0 ó 6.2 con DBLSPACE (el duplicador de disco para estas versiones). Además, se recomienda grabar en este disco, utilitarios usuales como programas de diagnóstico, comandos externos del DOS, antivirus, etc. 26 Figura 4 Disco sistema MS-DOS 6.22 con DRVSPACE (el duplicador de disco para esta versión). Se sugiere lo mismo que en el caso anterior. (Aunque parece absurdo todavía pedir discos con el tradicional DOS, existe un gran número de oficinas e incluso usuarios particulares que no se actualizan a las nuevas versiones de Windows por falta de dinero, por familiaridad con su sistema, por temor a las nuevas tecnologías, por no querer actualizar el hardware de su máquina, etc., así que aún hay una gran base instalada de computadoras con el tradicional DOS + Windows 3.1). Disco sistema de Windows 95 (sólo archivos de arranque y configuración). Este disco, indispensable para el correcto diagnóstico de máquinas que traen precargado dicho sistema operativo, posee ciertas particularidades (por ejemplo, los nombres de archivos largos) que, en caso de arrancar con un DOS normal, podrían perderse o no ser reconocidas. Disco sistema de Windows 95B (se identifica fácilmente porque la pantalla inicial dice Windows 95 Internet Explorer ). Este disco ya incluye una nueva característica denominada FAT32, que no es reconocida por las versiones anteriores del sistema operativo. Con esto hemos cubierto el 90% de las computadoras que hay en el mercado, y prácticamente el 100% de las que se encuentran en el ambiente que estamos tratando (sistemas operativos complejos como UNIX, Linux, Solaris, OS/2, etc. suelen ser usados principalmente por empresas medianas o grandes, aunque el Linux está teniendo un apoyo cada vez mayor por parte tanto de usuarios como de desarrolladores de software, figura 5). Cuando vaya a dar servicio, siempre utilice un disco que contenga el mismo sistema operativo que tiene cargado en su disco duro la máquina en cuestión. De esta manera, se garantizará la menor incidencia de conflictos posible, pues hay casos en que al tratar de hacer que una computadora arranque con una versión incorrecta del sistema operativo, éste ni siquiera reconoce al disco duro de la máquina. Figura 5

27 Capítulo 2 gramas que permiten obtener datos del sistema, diagnosticar su operación, optimizar su desempeño y recuperar información. En esta categoría se encuentran herramientas con las que se puede comprobar el rendimiento del sistema, localizar y corregir errores en disco duro, administrar memoria, detectar y erradicar virus, rescatar información, resolver problemas entre programas, etc. La gama es tan amplia, como las necesidades de mantenimiento, reparación, optimización y actualización de una computadora lo requieran (tabla 1). La correcta operación de los utilitarios para el servicio, depende del conocimiento que de éstos tengamos; así que es recomendable estudiar cuidadosamente los programas de diagnóstico y reparación de que se disponga, para conocer adecuadamente sus alcances y limitaciones. RECOMENDACIONES FINALES Tabla 1 Figura 6 c) Utilitarios para el servicio Los utilitarios son programas diseñados para ejecutar procesos que no necesariamente arrojan resultados, como los que, por ejemplo, se obtienen con un procesador de textos o una base de datos; sin embargo, facilitan el manejo de la computadora o apoyan las tareas del servicio. Según sea el perfil de aplicación, se dividen en utilitarios para el usuario y utilitarios para el servicio. Entre los utilitarios para el usuario, están los programas de apoyo operativo; por ejemplo, administradores de archivos, visores de imágenes, herramientas de respaldo y de compresión de archivos, y en general todas aquellas actividades que facilitan el manejo de la computadora o constituyen recursos operativos adicionales (figura 6). En cambio, los utilitarios para el servicio son pro- Después de todo lo que hemos dicho, quizá usted se sienta confundido y no sepa exactamente qué debe llevar para enfrentarse a la reparación de una PC. Si éste es su caso, en pocas palabras podemos decirle que siempre trate de llevar un juego completo de destornilladores y dados, unas pinzas de punta, un disco de arranque con utilitarios antivirus, un disco con los utilitarios indispensables incluidos en el sistema operativo (FDISK, FORMAT, XCOPY, SCANDISK, DEFRAG, SYS, etc.). En máquinas con Windows 95 o superior, las encuentra en el subdirectorio COMMAND dentro de WINDOWS), un disco con herramientas avanzadas (co- 27

28 Microprocesadores Para Computadoras Tipo PC mo los utilitarios de Norton o programas como el QA Plus o CheckIt) y varios discos en blanco para realizar pruebas y respaldos. Conforme usted vaya adquiriendo experiencia, seguramente descubrirá que le hace falta otro disco o que casi no ha utilizado uno de los que acostumbra llevar. Entonces comenzará a depurar su equipo de herramientas, hasta conseguir el balance adecuado que le permita tener una amplia cobertura con el mínimo de elementos. En ese momento, lo más probable es que ya se haya convertido en un excelente técnico y ensamblador de computadoras personales. Microprocesadores para Computadoras Tipo PC INTRODUCCIÓN El primer microprocesador que se diseñó y comercializó fue el 4004 de Intel, en Sólo tenía capacidad para realizar algunas operaciones matemáticas sencillas, mediante el manejo de una palabra de 4 bits y el acceso a unos cuantos nibbles de memoria (1 nibble = 4 bits), pero su presencia en el mercado, marcó el inicio de una verdadera revolución en el mundo de la electrónica y la informática (de hecho, en ese sencillo circuito integrado de 16 terminales se reunía un poder de cálculo equivalente al de una computadora de miles de dólares de los años 60). Así, el uso de computadoras que utilizan microprocesadores cada vez más poderosos, compactos y baratos, se ha ampliado a casi todas las actividades humanas, así se ha constituido en una potente palanca de desarrollo. En la práctica, la revolución de los microprocesadores se ha sustentado en dos grandes pilares: 1) En las técnicas de fabricación de los circuitos integrados, diminutas pastillas de silicio que contienen en su interior miles o millones de transistores conectados entre sí para formar un arreglo lógico. En la actualidad, se ha reducido el tamaño de los transistores grabados sobre la oblea de silicio, desde varios micrómetros de diámetro hasta desembocar en los modernos microprocesadores que usan tecnología de 0,35 micrones. Incluso, se está experimentando para reducir este parámetro a 0,25 micrones o menos. Este avance ha permitido fabricar circuitos cada vez más complejos, poderosos y veloces a costos decrecientes. 2) En el esquema de trabajo del microprocesador, donde permite sustanciales modificaciones en su arquitectura interna y en su soporte lógico. Así, los microprocesadores con una sola línea de ejecución y una escasa variedad de instrucciones permitidas, han sido perfeccionados. Ahora son innovadores dispositivos que poseen múltiples ramas de ejecución, circuitos predictores de operaciones, bloques de memoria caché interna, coprocesador matemático incorporado en la estructura del mismo chip, etc. Por lo anterior, ahora se puede adquirir una máquina muy poderosa (unas 100 veces más rápida que una XT original, e incuso más) por la misma cantidad de dinero que costaba una computadora personal de principio de los años 80, lo que a la vez ha favorecido su masificación entre los pequeños usuarios. Los elementos que contribuyeron a la rápida expansión de la plataforma PC son muchos y muy variados, pero es indudable que la piedra angular en la que descansa la popularidad y poderío de estas máquinas radica en los microprocesadores, núcleo principal en donde se realiza la mayor parte del proceso de datos en una computadora. Es por ello que incluimos este apéndice, donde hacemos un recuento de las características de los microprocesadores usados en la plataforma PC. PRIMERA GENERACIÓN DE COMPUTADORAS PC IMB diseñó y construyó la primera computadora PC, la cual fue presentada a los medios especializados en Esta máquina se fabricó con base en el microprocesador 8088 de Intel, dispositivo con un bus de datos interno de 16 bits y un bus externo de sólo 8 bits. Este circuito fue seleccionado para ser el corazón de la PC, en parte por la abundancia y bajo precio de las memorias periféricas con capacidad de manejar directamente palabras de 8 bits. En esa época, la mayoría de computadoras utilizaban un microprocesador de 8 bits, como el 8080 de Intel, el 6800 de Motorola o el Z-80 de Zilog. Esto permitió disminuir el 28

29 TABLA 1 Dispositivo 8088 Fabricantes: Intel, AMD, NEC, Thomson, Harris, NS y otros Nº de transistores 29 mil Bus de datos interno Bus de datos externo Líneas de dirección de memoria 20 Cantidad máxima de RAM instalable Coprocesador matemático Externo (8087) Voltaje de alimentación costo de la nueva plataforma, que aun así se vendía en unos dólares, incluidos sus elementos auxiliares: el monitor, memoria adicional, etc. En la tabla 1 se muestran las principales características del microprocesador Intel Como este dispositivo poseía un bus interno de 16 bits y uno externo de 8 bits, para ciertas operaciones en que era necesario cargar un número de 16 bits, tenía que utilizar dos pulsos de reloj para cargar ese operando en los registros. Lógicamente, si el bus externo también hubiera sido de 16 bits, esta operación se habría ejecutado en un ciclo de reloj con el consiguiente aumento en la velocidad de proceso. Por ello, algunos fabricantes optaron por utilizar el circuito integrado 8086 también de Intel, el cual tenía buses interno y externo de 16 bits. Poco tiempo después del lanzamiento público de la plataforma PC, Intel produjo un nuevo microprocesador, el cual supuestamente vendría a reemplazar el 8088 y el Se trató del (y su complemento, el 80188), un dispositivo ligeramente más poderoso que los anteriores, pero en el cual aún no se corregían algunos problemas básicos de los microprocesadores precedentes, en especial, el límite de sólo 1MB de RAM al que se podía acceder de manera directa. Por tal razón, dicho integrado fue recibido con poco entusiasmo por los fabricantes de PC y aunque algunos construyeron computadoras con base en este nuevo circuito, este dispositivo corresponde a una "generación perdida" dentro de la familia de microprocesdores de la serie X86. En todo caso, no se puede definir como una nueva generación de PC. Se trató de una 16 bits 8 bits 1MB 5 volt Memoria cachéno Vel. de reloj 4,7 a 8MHz TABLA 2 Dispositivo Fabricantes Intel, AMD, Harris y otros Nº de transistores 134 mil Bus de datos interno Bus de datos externo Líneas de dirección de memoria 24 Cantidad máxima de 16 bits 16 bits RAM instalable 16MB Coprocesador matemático Externo (80287) Voltaje de alimentación 5 volt Memoria cachéno Vel. de reloj 10, 12 a 16MHz Capítulo 2 "primera generación mejorada", con escaso éxito entre los consumidores. SEGUNDA GENERACIÓN DE COMPUTADORAS PC En el año de 1983, la empresa IBM presentó al público su nueva plataforma PC-AT. Una máquina compatible con los estándares de la plataforma PC-XT, que en vez de utilizar el 8088 o el 8086, empleaba el nuevo 80286, el cual superaba ampliamente a sus predecesores en velocidad de proceso y en prestaciones. Con este microprocesador, por primera vez se rompe el límite de 1MB de RAM de acceso directo, llegando a la inconcebible para los estándares de la época cantidad de 16MB. El uso de este nuevo dispositivo y el aumento en la cantidad de periféricos factibles de conectarse en esta computadora dieron origen a un rediseño casi total de la plataforma. Surgieron nuevas arquitecturas de buses de expansión, mayor número de interrupciones y accesos a memoria, nueva interface para el teclado, capacidad para utilizar comandos de 16 bits en un ciclo de reloj, etc. Se puede afirmar que la plataforma AT sigue siendo la base sobre la que se construyen las computadoras actuales. Observe las características del en la tabla 2. TERCERA GENERACIÓN DE COMPUTADORAS PC En 1985, con el nuevo microprocesador de Intel, capaz de manejar palabras de 32 bits de extensión en sólo un ciclo de reloj, surgió la tercera generación de computadoras PC, pero la compañía que presentó antes que nadie un modelo comercial de computadora 29

30 Microprocesadores Para Computadoras Tipo PC que utilizaba este nuevo dispositivo no fue IBM, sino Compaq. El como fue llamado el nuevo microprocesador presentaba múltiples ventajas sobre el 80286, no sólo por la extensión de la palabra que podía manejar, sino en aspectos tan importantes como el aprovechamiento de la memoria (por fin es posible realizar multitarea efectiva y segura en la palataforma PC) y en el aumento en más de veinte veces e la cantidad RAM posible de direccionar (vea la tabla 3). Es menester aclarar que al poco tiempo de aparecer el 80386, por movimientos estratégicos y comerciales de Intel, su nombre fue cambiado por el de i386dx. aunque para fines prácticos, un es idéntico a un i386dx. En Intel, presionados por los fabricantes de computadoras que tenían un gran stock de circuitos de manejos de datos y de periféricos capaces de manejar palabras de 16 bits, se vieron obligados a diseñar un microprocesador que permitiera a estas compañías aprovechar sus elementos de 16 bits, pero teniendo las ventajas del proceso interno a 32 bits. Así surgió el i386sx, cuyas características principales se indicaron en la tabla anterior. Una variante de este chip fue producida para el mundo de las computadoras portátiles, que en esos años presentaba una expansión inusitada. El nuevo microprocesador recibió el nombre de i386sl. Es importante señalar que en esta generación de PC aparecieron algunos microprocesadores que serían conocidos como "clones" de la familia X86 de Intel. Aunque varios fabricantes produjeron los circuitos 8088, 8086, y 80286, lo habían hecho con base en un extenso programa de licencias que Intel otorgó a diversas compañías (los clones eran chips gemelos de los producidos en Intel). Al llegar a la tercera generación de PC, esta compañía trató de monopolizar la producción mundial de microprocesadores, por lo que los fabricantes de circuitos compatibles tuvieron que realizar algunas innovaciones en sus dispositivos para evadir en cierta medida las patentes de Intel. Tal fue el caso de AMD, que produjo un microprocesador conocido como AM386SXL, el cual combinaba en un solo chip el poder de cálculo del i386sx con el bajo consumo de potencia del i386sl. Este circuito es memorable además porque con él AMD fue la primera compañía que se atrevió a salirse del estándar mundial de los 5 volt de alimentación, reduciéndolo a sólo 3,3V lo que redundó en un mucho menor consumo de potencia, ideal para computadoras portátiles que tienen que alimentarse con baterías. Incluso, la fecha de presentación del i386sl fue posterior a la de sus primos cercanos, el 386DX y el 386SX. Esto se debió a que, en realidad, el 386SL fue la respuesta de Intel ante el éxito alcanzado por el AM386SXL. CUARTA GENERACIÓN DE COMPUTADORAS PC En abril de 1991, Intel presentó ante el público consumidor su cuarta generación de microprocesadores de la familia X86: el i486. Este dispositivo resultó muy avanzado en comparación con los de tercera de memoria generación ya que, por primera vez, se incorporaron características como un bloque de memoria caché interno, construcción superescalar que permite realizar más de una operación por ciclo de reloj, co- TABLA 3 Dispositivo (386DX) 386SX 386SL Fabricantes Intel, AMD y Chips & Tech. Intel y AMD Intel Nº de transistores 275 mil 275 mil 855 mil Bus de datos interno 32 bits 32 bist 32 bits Bus de datos externo 32 bits 16 bits 32 bits Líneas de dirección de memoria Cantidad máxima de RAM instalable 4GB 16MB 16MB Coprocesador matemático Externo (387DX) Externo (387SX) Externo (387SX) Voltaje de alimentación 5 volt 5 volt 3,3 volt Memoria cachéexterna No Externa Vel. de reloj 16, 20, 25, 33 y 40 MHz 16, 20 25, 33 y 40MHz 25 y 33MHz 30

31 TABLA 4 Dispositivo 486DX 486SX Fabricantes Intel, AMD, Cyrix, UMC, SGS Thomson y Texas Inst. Intel y AMD Nº de transistores 1 millón 200 mil 1 millón 185 mil Bus de datos interno 32 bits 32 bits Bus de datos externo 32 bits 32 bits Líneas de dirección de memoria Cantidad máxima de RAM instalable 4GB 4GB Coprocesador matemático Interno Reemplazo por el 487SX Voltaje de alimentación 5 volt 5 volt Memoria cachéintena (8KB) Interna (8KB) Vel. de reloj 25, 33, 40 y 50MHz 25 y 33MHz procesador incorporado en el mismo chip y otras que hasta ese momento únicamente se incluían en microprocesadores tipo RISC. Desde un principio, Intel tuvo la intención de presentar la familia 486 con la unidad de punto flotante incorporada en el mismo integrado, pero cuando comenzaron a producirse los chips, un buen porcentaje de los circuitos manifestó problemas de construcción en la sección del coprocesador matemático lo que de seguir así, hubiera representado la destrucción de muchos dispositivos por defectuosos. Como la producción de nuevos integrados siempre resulta extremadamente costosa (una fábrica para producir microprocesadores puede costar más de mil millones de dólares), los directivos de Intel decidieron lanzar al mercado esos integrados "defectuosos", pero para evitar problemas con los consumidores, por medio de una ligera modificación interna desactivaron la sección del FPU. Fue así como surgieron las dos primeras variantes de la familia 486: el i486dx y el i486sx, el primero de los cuales poseía una unidad de punto flotante en estado operacional, mientras que la versión SX era idéntica a la anterior, pero con el FPU desactivado. En la tabla 4 se muestran sus principales características. Como muchos fabricantes de computadoras personales recibieron con beneplácito la posibilidad de elegir entre un dispositivo sin coprocesador interno y otro con el coprocesador en condiciones operacionales, en lotes sucesivos de integrados cuando ya se habían eliminado los defectos en la fabricación del FPU Intel tuvo que seguir produciendo la versión SX del 486, aunque ahora desde el principio se eliminaba todo el bloque del coprocesador matemático, abaratando considerablemente su construcción. Al poco tiempo de salir al mercado, la familia 486, Intel advirtió que su tecnología de fabricación de microprocesadores había avanzado más rápidamente de lo esperado, por lo que fácilmente podía acceder a velocidades de reloj superiores a los 50MHz; sin embargo, a nivel mundial, los fabricantes de tarjetas madre tenían dificultades para producir tarjetas de 50MHz que fueran seguras y que no produjeran un exceso de ruido electromagnético. Ante ese panorama, Intel decidió efectuar un movimiento estra- Capítulo 2 tégico muy inteligente. Diseñó una familia de microprocesadores cuyo reloj interno era muy rápido, pero que podía trabajar con tarjetas madre corriendo a una fracción de dicha velocidad. Es así como surgen los dispositivos 486DX2, 486SX2 y 486DX4, cuyas características se muestran en la tabla 5. Como resultado de esa medida, los productores de tarjetas madre y de computadoras pudieron aumentar el poder de sus sistemas sin tener que rediseñar por completo la placa principal; simplemente tomaban una de las tarjetas de 33MHz ya existentes y le montaban un 486DX2 de 66MHz o un DX4 de 100MHz, lo que de inmediato se traducía en mayor velocidad de proceso a un costo muy bajo para el fabricante (sólo en el sobreprecio del nuevo integrado). Durante esta generación de computadoras personales, surgieron diversos fabricantes a nivel mundial que trataron de competir de manera directa contra Intel en el mercado de microprocesadores, presentando diseños innovadores o que mejoraban alguna característica de los circuitos previos de aquella compañía líder. Surgieron así clones de marcas como AMD y Cyrix, que aumentaron la velocidad de reloj de los microprocesadores hasta 40MHz (versión dx), 80MHz (versión DX2) y 120MHz (versión DX4) e incluso produjeron un nuevo tipo de dispositivo al que bautizaron como un 586 que, en realidad, es una variante mejorada del 486 pero con una frecuencia de reloj multiplicada por cuatro (la máxima velocidad alcanzada en esta generación es de 133MHz). Los integrados de Cyrix y de 31

32 Microprocesadores Para Computadoras Tipo PC TABLA.5 Dispositivo 486DX2 486SX2 486BL2 486BL3 486DX4 5X86 Fabricantes Intel, AMD, Cyrix y T.I. Intel y AMD IBM IBM Intel, AMD y Cyrix AMD y Cyrix Nº de transistores Bus de datos interno 32 bits 32 bits 32 bits 32 bits 32 bits 32 bits Bus de datos externo 32 bits 32 bits 32 bits 32 bits 32 bits 32 bits Líneas de dirección de memoria Cantidad máxima de RAM instalable 4GB 4GB 4GB 4GB 4GB 4GB Coprocesador matemático interno externo interno interno interno interno Voltaje de alimentación 5V 5V 5V 5V 5-3,52-3,3V 3,52-3,3V Memoria caché Interna (8KB) Interna (8KB) Interna (8KB) Interna (8KB) Interna (16KB) Interna (16KB) Vel. de reloj 50, 66 y 80MHz 50 y 66MHz 50 y 66MHz 75 y 100MHz 75, 100 y MHz AMD, demostraron ser totalmente compatibles con el estándar de Intel. Pronto a estos fabricantes se unieron otras marcas como Texas Instruments, UMC, SGS-Thomson e IBM. Mención especial merece esta última compañía, ya que fue la primera en presentar un microprocesador con velocidad de reloj triplicada: el 486BL3, siglas de Blue Lightning (relámpago azul). Esta fue la causa por la que Intel decidió no llamar a sus dispositivos de velocidad triplicada como 486dX3, sino 486DX4, creando alguna confusión en el ámbito informático. En esta cuarta generación, por primera vez, los fabricantes de microprocesadores se vieron obligados a reducir el voltaje de sus integrados, sin importar que se aplicaran en sistemas de oficina o en máquinas portátiles. La razón fue el incremento en el número de transistores que trabajan a tan alta velocidad, lo que produce un desprendimiento de energía en forma de calor que en grados extremos puede dañar el dispositivo. Los microprocesadores de mayor velocidad de la familia 486 y 586 utilizan un voltaje que oscila entre 3.52 y 3.3 volt. Así que a las tarjetas madre se tuvo que incorporar un regulador especial variable que permitiera reducir los 5 volt normales de alimentación al CPU pro el voltaje reducido adecuado. No obstante, los microprocesadores desprenden tal magnitud de calor que si el gabinete de la unidad de sistema no posee una ventilación interna adecuada, el circuito puede sobrecalentarse y ocasionar diversos problemas. Por ello, en esta generación de computadoras personales se popularizó el uso de un disipador de calor adosado al microprocesador, en ocasiones complementado por un pequeño ventilador que libera el flujo de aire a través de dicho disipador, garantizando así que su temperatura de operación siempre se mantenga dentro de los límites adecuados. Muchos integrados modernos exhiben, incluso, la leyenda "heatsink and fan required" en su encapsulado, para indicar al fabricante de computadoras que estos chips en particular necesitan disipador y ventilador para una operación confiable. Intel también diseñó y produjo un microprocesador tipo 486, especialmente dedicado a la computación móvil: el 486SL. Sus características son prácticamente iguales a las del 486DX, pero con una reducción del voltaje de alimentación a sólo 3,3 volt, lo que redunda en menor consumo de potencia. Este circuito pronto fue retirado de la circulación debido a nuevos avances que pemitieron colocar directamente un 486DX2 o un DX4 en máquinas portátiles sin que repercutiera excesivamente en la vida útil de la batería, debido a sus características avanzadas en administración de recursos. ******* Es una publicación de Editorial Quark, compuesta de 15 fascículosl, preparada por el Ing. Horacio D. Vallejo, contando con la colaboración de docentes y escritores destacados en el ámbito de la electrónica internacional y artículos extraídos de la revista Electrónica y Servicio de México. Editorial Quark SRL - Herrera 761, (1295), Bs. As. - Argentina - Director: H. D. Vallejo

33 Cómo Realizar el Mantenimiento Preventivo a las Computadoras 3 ISBN: X Los Componentes de la PC El Primer Autotest - El Disco de Inicialización El Proceso de Inicialización - Conexión de Periféricos Instalación de Sistemas Plug and Play Soluciones a Fallas Comunes CON EL AVAL DE SABER ELECTRONICA EDICION ARGENTINA

34 Enciclopedia Visual de Computadoras Indice del Cap tulo 3 3.A ELEMENTOS DE LA PC Autotest de funcionamiento...35 El primer autotest...36 El disco de inicialización...38 El proceso de la inicialización...39 Conexión de periféricos...41 Cómo funciona el plug and play (conecte y use)...41 Instalación del sistema plug and play B MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE LA PC Paso 1 - Limpieza de las unidades de floppy...43 Paso 2 - Revisar la integridad de los datos del disco duro...43 Paso 3 - Revisar el funcionamiento general de la máquina...44 Paso 4 - Chequeo de la administración de memoria...44 Paso 5 - Respaldo de la información vital...44 Fallas en el teclado...45 Limpieza del mouse (ratón)...46 Fallas elementales en el monitor...46 Fallas en las unidades de disquete...46 Fallas en el disco duro...47 Fallas en la fuente de alimentación...48 Problemas con la tarjeta madre...48 Cupón Nº 3 de Todo sobre Computadoras Guarde este cupón: al juntar 3 de éstos, podrá adquirir uno de los videos de la colección por sólo $5 Nombre: para hacer el canje, fotocopie este cupón y entréguelo con otros dos.

35 Los Elementos que Forman una PC Capítulo 3 C on el objeto de que el lector posea conocimientos suficientes para encarar la reparación de equipos de computación, desde una CPU hasta una impresora, explicaremos en forma didáctica cómo funciona una computadora. Pretendemos que todos los interesados, sean electrónicos o usuarios de PC, puedan comprender cómo se encamina la información a través de los diferentes dispositivos constituyentes de la máquina, lo que le dará los conocimientos para que sepa qué ocurre cuando se está ejecutando una instrucción. Se puede decir que una computadora es una colección sin vida de placas metálicas y plásticas, cables y pedacitos de silicio. Al prender la máquina con la tecla Encender, una pequeña corriente eléctrica -de 3 a 5 volt de tensión, aproximadamente- desencadena una serie de fenómenos para que dicho conjunto de elementos que permanecía como un exagerado peso muerto, cobre mágicamente, vida. Ya encendida, la PC inicia un ciclo bastante simple; un sensor primitivo verifica el funcionamiento de las partes instaladas, como si fuera un paciente que se recupera de un coma y desea comprobar si sus brazos y piernas responden eficazmente, pero no puede ni levantarse. Una PC es un conjunto de piezas muertas que recobra vida cuando se la pone en marcha, y es capaz de ejecutar una tarea de acuerdo con las instrucciones dadas por el operador. Una vez que se ha terminado el proceso de inicialización, la PC no hace algo útil, algo por lo que merezca juzgársela "inteligente". Cuando mucho, recién encendida la PC está en condiciones de trabajar con inteligencia con la ayuda de un operador -entendemos aquí por inteligencia una forma del sistema operacional que otorga una estructura existencial primitiva-. Luego se debe poner en marcha un software aplicativo, es decir, programas que instruyen a la PC sobre cómo realizar tareas rápidamente o con más exactitud de la que lograríamos nosotros. No todos los tipos de computadoras deben pasar por este tortuoso renacimiento luego del encendido. Muchas computadoras recobran vitalidad total en cuanto están encendidas; la cuestión es que a muchas de este tipo no las consideramos como tales, como por ejemplo las calculadoras, el encendido electrónico del auto, el temporizador del horno a microondas o el programador compacto de videocasete, los cuales también son computadoras. La diferencia con la gran caja que hay sobre su mesa está en las conexiones físicas. Las computadoras construidas para realizar apenas una tarea -en la que son muy eficientes, por cierto- tienen conexiones fijas. AUTOTEST DE FUNCIONAMIENTO Luego de encendida la PC, para funcionar debe ejecutar un sistema operacional, pero antes de hacerlo precisa asegurarse que todos los componentes de hardware (partes mecánicas, eléctricas y electrónicas que permiten la comunicación entre el procesador central o unidad de procesamiento y el exterior) estén operando y que la CPU (unidad central de procesamiento) y la memoria estén funcionando correctamente. De esto se ocupa el autotest de contacto o POST (power-on self test, en inglés). Lo primero que hace el POST, cuando encendemos la computadora, es comunicarnos cualquier problema de los componentes. Cuando el POST detecta un error en el monitor, en la memoria, en el teclado o en algún otro componente básico, lo informa desplegando un mensaje en el monitor o, si el monitor es parte del problema, con una serie de bips. En general los bips no resultan tan claros como los mensajes en pantalla, para indicar errores. Avisan, en forma general, sobre la dirección del componente con problemas. La ejecución de un bip mientras se cargan los comandos de DOS significa que el POST ha testeado todos los componentes. Pero cualquier otra combinación de bips cortos o largos anuncia problemas. También la ausencia total de bips indica algún problema. Para saber si existe algún problema de hardware o configuración de partes, al encender una PC se ejecuta un programa de autotesteo. Por medio de sonidos (bips) o mensajes en pantalla, el operador puede saber si existen problemas o errores. La tabla 1 muestra cómo tradu- 35

36 Los Elementos que Forman una PC BIPS MONITOR AREA CON PROBLEMA Ninguno nada energía Ninguno apenas el cursor energía Ninguno línea de comando DOS audio * línea de comando DOS normal * pantalla en Basic disco rígido *- nada monitor ** nada monitor ** código de error otra, en general la memoria Diversos * código de error 305 teclado Diversos * cualquier mensaje energía Bips continuos cualquier mensaje energía -* cualquier mensaje placa de sistema -** cualquier mensaje monitor -*** cualquier mensaje monitor cir bips en mensajes de error. Un bip corto se identifica como (*), TABLA 1 mientras que un bip largo se simboliza con (-). Fig. 1 Si no aparece mensaje de error ni emite bips, significa que todos los componentes de hardware están funcionando como deben. El POST es capaz de detectar apenas los tipos más generales de errores. Aclarará si una unidad de disco que debiera estar instalada no lo está, pero no determinará si hay problemas de formateado en la unidad. En principio, el POST no parece extremadamente útil, porque las PC tienen un funcionamiento tan confiable que raramente el POST dispara una alarma. Sus beneficios son tan discretos como fundamentales. Sin él nunca sabríamos a ciencia cierta la capacidad de la PC para realizar sus tareas con precisión y confiabilidad. EL PRIMER AUTOTEST Fig. 2 Al encender la PC, aparece una señal eléctrica que sigue un camino programado hacia la CPU para depurar los datos remanentes que puedan haber quedado en los registros internos de los chips (circuitos integrados). La señal reinicia un registro de la CPU llamado contador de programa ubicándolo en un número específico. En el caso de computadoras antiguas tipo AT o más recientes, el número hexadecimal en que queda ubicado dicho contador de programa es F000 (vea la figura 1, donde se ilustra todo lo concerniente a este párrafo). El número en el contador 36

37 Fig. 3 Fig. 4 Fig. 5 Fig. 6 Capítulo 3 del programa indica a la CPU la dirección de memoria a la que deberá recurrir para ejecutar la próxima instrucción. En este caso, emprenderá el inicio de un programa de inicialización (boot), almacenado permanentemente a partir de la dirección F000 en un conjunto de chips de memoria de lectura ROM únicamente, que contiene un sistema básico de entrada y de salida de la PC (BIOS). La CPU utiliza una dirección para localizar y activar el programa de inicialización del BIOS en la memoria de lectura solamente (ROM), la que a su vez activa una serie de verificaciones en el sistema, conocidas como test automático de conexión o POST. La CPU primeramente comprueba su propio funcionamiento con el POST que lee códigos, controla posiciones y compara los registros que permanecen invariables, tal como podemos observar en la figura 2. Para ello, la CPU envía señales a través de un banco del sistema compuesto por todos los circuitos que conectan a todos los componentes entre sí, para garantizar que están todos funcionando correctamente (placas adicionales, conexiones con impresoras, detección del mouse, etc). Lo dicho se ilustra en la figura 3. Las PC más antiguas (XT, AT) contienen un núcleo de lenguaje del tipo BASIC en la ROM, la cual es verificada al mismo tiempo que la CPU verifica la precisión del sistema, responsable de que todas las funciones de la PC operen sincronizada y ordenadamente (figura 4). Posteriormente se ejecuta una rutina donde el POST verifica la memoria contenida en la placa de video y las señales de video que controlan el monitor. Luego, hace que el código de BIOS de la placa de video se integre al BIOS total del sistema y configura la memoria (figura 5). A partir de dicho instante, debe comenzar a aparecer algo en la pantalla. 37

38 Los Elementos que Forman una PC Fig. 7 Fig. 8 Fig. 9 Fig. 10 El POST testea una serie de elementos para garantizar que los chips de la RAM estén funcionando adecuadamente. La CPU escribe datos en cada chip, los compara con los que le han enviado los chip inicialmente (figura 6). Un balance dinámico de la cantidad de memoria que está siendo verificada aparece en el monitor durante este test. La CPU también debe verificar si el teclado está conectado correctamente y si las teclas accionan. En la figura 7 podemos ver este proceso. El POST envía señales a través de caminos específicos del banco hacia las unidades de disco y espera una respuesta para deteminar cuáles son las unidades disponibles (fig. 8). Con el advenimiento de las nuevas PC (AT y superiores), los resultados de los tests POST se comparan con un registro desde un chip CMOS específico, que contiene el registro oficial de todos los componentes instalados, tal como se puede observar en la figura 9. Esto facilita la tarea de verificación de componentes instalados. Hay sistemas que contienen componentes poseedores de BIOS propios, como algunas placas controladoras de discos o código de BIOS reconocidos e incorporados como parte del BIOS del propio sistema y de la utilización de la memoria (figura 10). Las PC más recientes ejecutan una operación Plug and Play (encienda y use) para distribuir recursos del sistema entre diferentes componentes. Luego de la verificación, la PC está lista para el próximo paso del proceso de inicialización: cargar un sistema operacional en disco. EL DISCO DE INICIALIZACIÓN 38 Una computadora personal no realiza nada útil a no ser que ejecute un sistema operacional que es el

39 Fig. 11 Capítulo 3 El programa de inicialización o sistema operativo, generalmente es grabado en el disco rígido y no en memorias ROM, lo cual permite modificarlos o cambiarlos con facilidad, sin necesidad de tener que cambiar microchips. programa que permite que la PC use otros programas. Pero antes de ejecutar un sistema operacional, la PC requiere instalarlo en disco hacia la memoria de acceso aleatorio (RAM). Lo hace a través del bootstrap, o simplemente boot, un pequeño trecho de código, que forma parte permanente de la PC. Se llama bootstrap porque permite que la PC realice algo por sí sola, sin ningún sistema operacional externo. Desde ya, no hará muchas cosas. En realidad, tiene apenas dos funciones: ejecutar un POST (descripto anteriormente) y buscar un sistema operacional en la unidad de disco. Cuando completa estas operaciones, el boot inicia el proceso de lectura de los archivos del sistema operacional y los copia en la memoria de acceso aleatorio. Debemos aclarar porque se debe realizar este trabajo y no simplemente ejecutar un porograma específico. Algunas computadoras simples o especializadas lo hacen. Los primeros modelos usados para juegos, como el Atari 400 y 800 o Fig. 12 la computadora de Hewlett'Packard LX95 contienen sistemas operacionales permanentes. El LX95 incluye también un programa, el Lotus en un microcircuito especial. Pero en la mayoría de los casos, el sistema operacional se carga en disco por dos razones. Por un lado es más fácil actualizar el sistema operacional cuando es cargado en el disco. Por ejemplo, cuando una empresa como Microsoft (que hace el MS-DOS y el Windows 98, los sistemas operacionales más usados en PC) decide adicionar nuevas funciones o corregir defectos, simplemente edita un nuevo conjunto de discos. A veces solamente necesita de un único archivo que corrige una falta en el sistema operacional. Es más barato para Microsoft distribuir un sistema operacional en disco que proyectar un nuevo microcircuito que contenga un sistema operacional. Para los usuarios de computadoras, es más fácil instalar un nuevo sistema operacional en disco que cambiar microcircuitos. Por otro lado, para cargar el sistema operacional en disco, los usurios disponen de sistemas operacionales alternativos. La mayoría de las PC construidas con microprocesadores de Intel usan MS-DOS y sistemas operacionales alternativos, como Windows NT, Windows 98 (o Milenium), OS/2, DR DOS o Unix. En algunas configuraciones de PC, usted mismo seleccionará a su gusto cuál sistema operacional usará cada vez que encienda su computadora. En nuestros ejemplos, usaremos el MS-DOS. EL PROCESO DE LA INICIALIZACIÓN Despues del Test POST sobre todos los componentes de hardware de la PC, el programa de inicialización (boot) contenido en los chips de BIOS de la ROM verifica la unidad A para verificar si contiene un disquete formateado (figura 11). Si hubiera un disquete en la unidad, el programa busca localizar específicamente en el disco los archivos que componen las primeras dos partes del sistema operacional. Lo común es que estos archivos no se registren porque están marcados con un atributo especial que los oculta al comando DIR del DOS. para sistemas MS-DOS, los archivos se denominan IO.SYS y MS- DOS.SYS. En las computadoras IBM, los archivos son denominados IBM- BIO.COM e IBMDOS.COM. Si 39

40 Los Elementos que Forman una PC Fig. 15 la unidad de disquete estuviera vacía, el programa de inicialización busca en el disco rígido C los archivos del sistema. Si un disco de inicialización no contiene los archivos, el programa de inicializa- 40 Fig. 12 Fig. 13 Fig. 14 ción envía un mensaje de error. Luego de localizar un disco con los archivos del sistema, el programa de inicialización lee los datos almacenados en el primer sector del disco y copia las informaciones en posiciones específicas de la RAM (figura 12). Estas informaciones constituyen el registro de inicialización del DOS. El registro de inicialización se encuentra localizado en cada disco formateado. Tiene apenas 512 bytes, lo suficiente para iniciar la carga de los dos archivos ocultos del sistema. Después que el programa de inicialización del BIOS se carga en el registro de inicialización, en dirección hexadecimal 7C00, en la memoria, el BIOS cede los controles al registro de inicialización que ejecutará las instrucciones a partir de aquella dirección. A partir de ese instante, el registro de inicialización asume el control de la PC y carga el IO.SYS en la memoria de lectura y escritura (RAM). El archivo IO.SYS contiene extensiones del BIOS y la ROM e incluye una rutina llamada SYSI- NIT que gobierna lo que resta de la inicialización (figura 13). Después de cargado el IO.SYS, el registro de inicialización ya no es necesario y lo sustituye la RAM por otros códigos. La rutina SYSINIT asume el control del proceso de inicialización y carga el MSDOS.SYS en la RAM. El archivo MSDOS.SYS trabaja junto con el BIOS para gobernar archivos, ejecutar programas y responder las señales del hardware (figura 14). Desde DOS, el SYSINIT busca en el directorio raíz del disco de inicialización, un archivo llamado CONFIG.SYS. Si existe, el SYSI- NIT instruye el MSDOS.SYS que ejecute los comandos de este archivo. El CONFIG.SYS es un archivo creado por el usuario. Sus comandos indican al sistema operacional cómo realizar ciertas operaciones; por ejemplo, indicará cuántos archivos se abrirán simultáneamente. Posiblemente, el CONFIG.SYS contenga instrucciones para cargar drivers de dispositivos. Drivers de dispositivos son archivos que contienen un código para extender la capacidad del BIOS en control de memoria o elementos de hardware (vea la figura 15). El SYSINIT ordena que el MSDOS.SYS cargue el archivo COMMAND.COM. Este archivo del sistema operacional reúne tres partes. Una es una extensión de las funciones de entrada/salida. Esta parte se carga en memoria con el BIOS y asume parte del sistema operacional (figura 16). La segunda parte del COM- MAND.COM contiene los comandos internos del DOS: DIR, COPY y TYPE. Se carga en la extremidad superior de la RAM convencional, accesible a programas aplicativos, si precisaran de memoria (figura 17). La tercera parte del COM- MAND. COM, apenas se usa y

41 queda abandonada. Esta parte busca en el directorio raíz un archivo llamado AUTEXEC.BAT (figura 18), creado por el usuario con una serie de comandos de clase DOS, contiene el o los nombres de programas que el usuario desea ejecutar cada vez que enciende la computadora. Ahora, la PC está totalmente inicializada y lista para usar. CONEXIÓN DE PERIFÉRICOS Trataremos el tema: Conexión de Periféricos, desde el clásico Plug and Play hasta el funcionamiento de los componentes internos que le permitirán tener una Fig. 16 Fig. 17 Fig. 18 idea más acabada sobre el funcionamiento de su PC. Si bien queda por sobreentendido cómo funciona el disco de inicialización. CÓMO FUNCIONA EL PLUG AND PLAY Hasta hace poco, era difícil comprar una placa de extensión para la computadora sin que se creara un problema de compatibilidad con los demás componentes, ya presentes en el sistema. Estos problemas aparecían porque cada componente necesita comunicarse con el procesador y con otros periféricos a través de muy pocos canales de comunicación, llamados recursos del sistema. Una interrupción es uno de estos recursos. Otro recurso del sistema es una línea directa con la memoria, la DMA (acceso directo a la memoria). Como sugiere el nombre, una interrupción obliga interrumpir lo que se está haciendo o procesando, para atender otra solicitud. Si dos dispositivos usan, al mismo tiempo, idéntica interrupción, el procesador no puede diferenciar cuál está solicitando atención. Si dos dispositivos usan la misma DMA, se sobrepondrán los datos almacenados en memoria. Cuando esto ocurre se origina conflicto. En la época difícil de las PC -dé- Capítulo 3 cada de los ochenta y mitad de los noventa- había dos maneras de evitar los conflictos. Una exigía ser muy cuidadoso: tener un registro completo de todos los recursos empleados por cada dispositivo en la PC. Nadie lo tenía. La mayoría conectaba una nueva placa de expansión y observaba si todo andaba bien. Si aparecían problemas de funcionamiento -como era común- removía el nuevo dispositivo y reiniciaba todo nuevamente. Esto implicaba alterar algunas claves, modificar los recursos que el dispositivo usaba, conectar nuevamente y verificar si funcionaba y repetir el proceso hasta dar con una combinación que funcionara. Ahora hay una forma más apropiada. Muchas empresas de PC, incluidas las influyentes Microsoft e Intel, acordaron un sistema llamado, con optimismo, Plug and Play (encienda y use). En teoría, si todos los dispositivos de su PC obedecen el patrón (tutor) Plug and Play, el BIOS (sistema básico de entrada), varios programas del sistema y los dispositivos propios trabajarán automáticamente en mutua cooperación, esto garantiza que ninguno de ellos disputará los mismo recursos al mismo tiempo. No todos los componentes emplean el Plug and Play. Usted procúrese este patrón al comprar componentes. Antes del Plug and Play, adicionar hardware exigía desconectar el sistema antes de instalar. Plug and Play permite intercambiar dispositivos dinámicamente, sin desconectar (proceso llamado hot swapping en inglés). Lo mismo se hace con otras PC portátiles que usan tarjetas PCMCIA (Tarjetas PC, figura 19). La ventaja es que la PC, su BIOS, los períféricos y el sistema operacional tienen como soporte el Plug and Play. Desinteresadamen- 41

42 Los Elementos que Forman una PC te, muchos fabricantes de PC y de componentes toman como modelo prototipo el Plug and Play. El Windows 98 ofrece muchos drivers Plug and Play que otras empresas pueden usar. De todas maneras, los fabricantes no están obligados a usar este patrón. Pero es un gran paso para actualizar sin complicaciones (figura 20). INSTALACIÓN DEL SISTEMA PLUG AND PLAY Cuando se instala un sistema Plug and Play, el principal árbitro entre el software y el hardware, el BIOS (sistema básico de entrada y salida), es el primer componente que asume los controles. El BIOS busca todos los dispositivos que precisa -ya sea una placa de video, el teclado o una unidad de disquete-, de manera que la PC opere adecuadamente. El BIOS identifica estos dispositivos basado en sus identificadores inequívocos, que son códigos colocados permanentemente en las ROMs (memorias sólo de lectura) 42 de los dispositivos. El BIOS, entonces, envía los datos hacia el sistema operacional. El sistema operacional ejecuta drivers especiales, denominados enumeradores -programas que actúan de interfaces entre el sistema operacional y los diferentes dispositivos. Hay enumeradores de barra, enumeradores para un tipo especial de barra llamados SCSI (en inglés: small computer system interface, interface de sistema para pequeñas computadoras, figura 21), enumeradores de puertas y otros. El sistema operacional solicita a cada enumerador que identifique qué dispositivos va a controlar el numerador y qué recursos precisa. El sistema operacional recibe las informaciones de Fig. 19 Fig. 20 los enumeradores y las almacena en un árbol de hardware, que es un banco de datos almacenados en RAM. El sistema operacional examinará este árbol de hardware para arbitrar los recursos. En otras palabras, después de almacenadas las informaciones, el sistema operacional decide qué recursos -interrupciones (IRQs), por ejemplodirigir hacia cada dispositivo. El sistema informará a los enumeradores los recursos que dirigió hacia sus respectivos dispositivos. Los enumeradores guardan la información de alojamiento de recursos en microscópicos registros programados en el periférico, que es una especie de borrador digital localizado en unos chips de memoria. Finalmente, el sistema operacional busca los drivers de dispositivos apropiados. Un driver de dispositivo es un pequeño código adicional que instruye al sistema operacional sobre características del hardware que precisa. Si el sistema no encuentra el driver necesario, solicita que el usuario lo instale. El sistema carga entonces todos los drivers de dispositivo necesarios e informa en cada caso qué recursos está usando. Los drivers de dispositivo inicializan sus respectivos dispositivos y el sistema completa la inicialización. Fig. 21

43 Mantenimiento Preventivo de una Computadora Capítulo 3 E l mantenimiento preventivo de una computadora consiste en la revisión periódica de ciertos aspectos, tanto del hardware como del software, que influyen en el desempeño confiable del equipo, en la integridad de los datos almacenados y en un intercambio de información correcto, a la mayor velocidad posible, dentro de la configuración dada. PASOS GENERALES Paso 1. Limpieza de las unidades de disquete La limpieza de las unidades de floppy se puede efectuar con unos disquetes especiales que se venden en cualquier tienda de informática. El disquete se humedece con el líquido especial que viene incluido, se inserta en la unidad respectiva y desde la línea de comandos se da la orden DIR A: (o B, depende de la unidad). Mientras trabaja la unidad se limpian las cabezas magnéticas. Deje reposar la unidad por lo menos dos minutos para que el alcohol se evapore y evitar que se dañen los discos. Tampoco abuse de este limpiador, pues podría darse el caso de que se dañen las cabezas de la unidad, sobre todo cuando la tela ya presenta alguna rasgadura. En ocasiones también es necesario revisar el funcionamiento de estas unidades, para lo cual puede apoyarse en los programas específicos incluidos en los paquetes Norton Utilities, Chek It Pro o PC Tools. Eventualmente puede utilizar para el efecto la "prueba de compatibilidad" de los programas MSBAC- KUP y MWBACKUP que se incluyen en el MS-DOS, versión 6.0 en adelante. Paso 2. Revisar la integridad de los datos del disco duro Para revisar la integridad de los datos del disco duro, puede ejecutar ya sea el programa NDD de Norton o el SCANDISK, incluido en MS-DOS a partir de su versión 6.2. Con estos utilitarios es posible detectar y corregir cualquier error en la información del disco duro, como fallas en la estructura de directorios, cadenas de clusters perdidas, tablas de particiones erróneas, tablas de contenidos diferentes, etc. Incluso, permiten verificar el estado físico de la superficie de los discos, de tal manera que si se llega a encontrar algún sector defectuoso, se le indica a la FAT para que quede inutilizado, habiendo trasladado antes a otro sector (no dañado) la información contenida para permitir, de esta manera, el rescate de datos. Concluido este punto, se puede proceder a defragmentar la información. Al respecto, cuando un disco lleva algún tiempo de operación, lo más seguro es que se hayan instalado y borrado una gran cantidad de programas y archivos, con lo cual las cadenas de información se dispersan, lo que a su vez Fig. 1 hace que las cabezas de lectura-escritura tarden más tiempo en encontrar los datos solicitados para el proceso informático. Podemos imaginar esta situación comparando el disco duro con una biblioteca bien organizada, pero que es consultada por personas no cuidadosas: al cabo de un tiempo, los 43

44 Mantenimiento Preventivo de una Computadora Fig. 2 Fig. 3 volúmenes quedarán en completo desorden, por lo que la búsqueda de determinados títulos se vuelve lenta. Sin embargo, como todos los libros tienen una clave, el bibliotecario puede volver a organizarlos exactamente como se encontraban. En el caso del disco duro, cuando se borra un archivo, el hueco que deja es rápidamente llenado por otro archivo, pero si el espacio liberado es de menor tamaño que la nueva información, éste comenzará a escribirse en dichos sectores y terminará de escribirse en alguna otra porción libre del disco duro. Precisamente, la lentitud del sistema se manifiesta durante la lectura de esa información, puesto que las cabezas magnéticas deben desplazarse de un lado a otro para recuperar los fragmentos de archivos dispersos en toda la superficie del disco. No obstante, como la distribución de la información se encuentra lógicamente encadenada y registrada en la FAT, mediante un utilitario es posible compactarla y organizarla para mejorar los tiempos de acceso. En esto consiste la defragmentación (figura 1). Los utilitarios que pueden emplearse con el SPEEDISK de Norton, el DEFRAG de MS- DOS 6.0 (que de hecho es una versión reducida del SPEEDISK), el COMPRESS de PC Tools e, inclusive, uno del tipo Shareware 44 llamado ORG. Cuando se solicita esta función, normalmente los programas ofrecen diversas opciones. La más recomendable aunque la más tardada es la "optimización completa". Paso 3. Revisar el funcionamiento general de la máquina Para chequear el comportamiento del sistema, es necesario recurrir a utilitarios como el NDI- AGS de Norton o el CKTEST de Check It Pro o el SANDRA. Es conveniente diagnosticar la operación de la tarjeta madre, de la memoria, de los periféricos de entrada y salida y de todo aquello que pueda poner en riesgo la integridad de la información almacenada (figura 2). En este punto también se recomienda correr un utilitario de comparación de desempeño, para comprobar si el sistema está trabajando a su capacidad real o ha perdido velocidad de proceso (figura 3). Paso 4. Chequeo de la administración de memoria Por lo general, sólo es necesario realizarla en la primera ocasión que nos enfrentemos a un sistema y, en sucesivas ocasiones simplemente revisar que ningún programa recientemente instalado haya modificado esa configuración. Como receta a seguir, puede decirse que una administración que consigue liberar más de 610kB de memoria convencional es excelente; si consigue entre 600 y 610kB está bien, y si consigue menos de 600kB hay que volver a administrar. Este punto es especialmente crítico en sistemas multimedia. Paso 5. Respaldo de la información vital Finalmente, la obtención de un respaldo de la información de trabajo es muy conveniente para evitar que una falla catastrófica (por ejemplo, una falla en el disco duro de tal magnitud que impida recuperar los archivos contenidos) per- Fig. 4

45 judique vitalmente las actividades del usuario. Se recomienda que en ambientes empresariales se realice un respaldo de información por lo menos una vez por semana, pero si es especialmente importante cada dos días o incluso diariamente. Para ello, emplee utilitarios especiales incluidos en el MS-DOS a partir de la versión 6.0, el MSBACKUP para DOS (figura 4) y el BACKUP que ya viene con el Windows 98, ambos son programas que funcionan con la lógica de menús desplegables y ventanas de diálogo, por lo que su aplicación no representa problema. Concluidas las explicaciones para el mantenimiento de rutina, veamos ahora algunas fallas básicas de hardware. FALLAS EN EL TECLADO El teclado y el mouse son los dispositivos que más sujetos están a maltrato por parte del usuario. Sin embargo, tienen la ventaja de que son componentes relativamente baratos (unos $20 en el primer caso y unos $10 en el segundo) y de que se los puede sustituir fácilmente cuando llegan a dañarse. A pesar de ello, en la mayoría de casos no conviene desecharlos, pues las fallas por lo general se corrigen fácilmente. En el caso del teclado las averías más comunes son las siguientes: teclas rotas o perdidas, teclas con caracteres ilegibles y teclas que ya no marcan el carácter, ya sea por acumulación de polvo, líquidos derramados, etc. También existen fallas más agresivas aunque menos comunes, que tienen que ver con la conexión a la unidad de sistema, daños al circuito controlador, tarjeta o membrana Fig. 5 rotas, confusión de teclas, etc. En este apartado vamos a ocuparnos sólo de la limpieza de los interruptores para garantizar el adecuado marcaje de los caracteres y también ofreceremos algunos consejos adicionales para garantizar una apropiada comunicación con la unidad de sistema. Como primer punto, debe extraer con un desarmador una de las teclas para averiguar si el periférico es del tipo mecánico o de membrana. En el primer caso, la limpieza de las teclas se debe realizar una por una, centrada en las que no respondan adecuadamente. Al respecto, deje caer sobre el interruptor una gota de alcohol isopropílico (se consigue en farmacias de amplio surtido), presione varias veces para que el alcohol llegue al interior, de tal manera que se elimine la suciedad que impide un buen contacto entre las terminales mecánicas. En el caso de los teclados de membrana, retire los tornillos que sujetan la cubierta inferior para abrir el gabinete (figura 5). Posteriormente retire varios tornillos que sostienen la placa de circuito impreso, sobre la que se aloja la membrana de contactos correspondientes propiamente al teclado. Cuidadosamente, con un hisopo humedecido en alcohol isopropílico, limpie ambas partes del contacto (la membrana y los contactos, estrictamente ha- Capítulo 3 blando) y deje secar las partes antes de volver a ensamblar el periférico. Para comprobar la operación del teclado, utilice algún utilitario especializado, como el incluido en NDIAGS o en CKTEST, con los cuales es posible comprobar el funcionamiento de todas y cada una de las teclas, al igual que el de las luces indicadoras respectivas (figura 6). No obstante, si el teclado aún presenta irregularidades, es tiempo de realizar un diagnóstico más agresivo: en primer lugar, verifique la conexión del teclado con la unidad de sistema y revise que la información de entrada efectivamente sea recibida. Para realizar esta comprobación deberá introducir directamente al sistema los códigos ASCII correspondientes a diversas teclas y verificar que efectivamente aparezcan en pantalla. En caso contrario, probablemente exista un cable roto o un falso contacto, lo cual se corrige con cambiar todo el cordón o al asegurarse que los conectores de los extremos se encuentren en condiciones funcionales. Al respecto, hay teclados con un tipo de entrada distinta a la que viene incluida en el sistema, lo que obliga a utilizar un convertidor (el teclado estándar utiliza una entrada tipo DIN-5, mientras que los teclados IBM, Acer, HP y algunas otras marcas usan la Mini-DIN, mejor conocida como "de teclado tipo PS/2", figura 7). Estos convertidores suelen ser muy confiables, pero también llegan a fallar, por lo que es conveniente verificar que no Fig. 6 45

46 Mantenimiento Preventivo de una Computadora Fig. 7 haya falsos contactos o problemas similares. Si llegado a este punto el problema no se corrige, le sugerimos que consiga otro teclado para comprobar que el problema no esté en el sistema. Si la falla se corrige, lo mejor es adquirir un nuevo teclado, pero si aún persiste, lo más probable es que la falla se encuentre en la ROM de teclado que está incluida en la tarjeta madre, lo cual requiere otro diagnóstico. LIMPIEZA DEL MOUSE Por lo que se refiere al ratón, es un aditamento que al ser mucho más barato que el teclado, no vale la pena dedicar grandes esfuerzos a su reparación. Lo único recomendable es revisar el estado de la esfera giratoria y de los rodillos de contacto, ya que la suciedad tiende a acumularse en estos componentes, impide el desplazamiento uniforme y provoca por consecuencia alteraciones en el movimiento del 46 cursor. Inclusive, en casos extremos, puede abrirlo y verificar que no haya basura en el camino de los sensores ópticos de movimiento (figura 8). Y una vez abierto, aproveche la oportunidad para dejar caer una gota de alcohol en los interruptores de los botones. Si con eso no se corrige el problema, lo mejor es adquirir un ratón nuevo, para lo cual únicamente debe considerar si es serial o de bus, así como chequear si el ratón original no emplea la entrada Mini-DIN típica de máquinas IBM y Acer; en tal caso, trate de adquirir directamente un mouse (ratón) con ese tipo de entrada, ya que aunque venden adaptadores de serial a Mini-DIN, en ocasiones el dispositivo apuntador se llega a dañar por ciertas incompatibilidades internas. FALLAS ELEMENTALES EN EL MONITOR Realmente hay pocas cuestiones elementales que efectuar al monitor cuando falla. Sin embargo, conviene mencionar que uno de sus problemas más comunes es la suciedad en sus controles de brillo, posición y apertura vertical, posición horizontal, contraste, etc. Al respecto, lo único que podemos recomendar como básico es abrirlo y efectuar Fig. 8 una limpieza de los potenciómetros con un spray especial (tipo Sili- Jet). También le sugerimos que limpie y calibre también los presets internos, pero observe y tenga la precaución de marcar la posición original para evitar cualquier desajuste (en la figura 9 de la página siguiente se ve el aspecto de un monitor de 17 ). Si el problema es mayor, es necesario efectuar una rutina de diagnóstico electrónico como la de un televisor de color convencional, lo cual implica verificar el funcionamiento de la fuente, chequear el alto voltaje, seguir los recorridos de señales de entrada, etc. De hecho el monitor es el único módulo de una computadora donde estrictamente se aplican técnicas de servicio electrónico. Si usted no tiene estas bases y no dispone de la información de los circuitos del monitor en cuestión, mejor no intente la reparación. FALLAS EN LAS UNIDADES DE DISQUETE Sin duda alguna, las unidades de floppy son los dispositivos internos que más problemas llegan a presentar desde el punto de vista físico, pues intervienen elementos mecánicos susceptibles de desgaste e imprecisión, al contrario de los circuitos electrónicos que son muy confiables. Los problemas que comúnmente se llegan a observar en estas unidades son: cabezas magnéticas sucias, partes mecánicas flojas, desalineamiento del mecanismo y residuos de impurezas. En principio, puede sospecharse de anomalías si la unidad se niega a leer los disquetes, si los disquetes no son formateados adecuadamente, etc. En todo caso, puede utilizar como herramienta de apoyo el diagnóstico de alguno de los utilitarios ya indicados. Como primer paso, efectúe una limpieza de las cabezas como se indicó en el apartado de mantenimiento preventivo. Enseguida introduzca un disquete con información y trate de leer la FAT con el comando DIR A: (o B:); si hasta aquí no se presentan problemas,

47 entonces trate de ejecutar algún programa pequeño vía la unidad en observación. Si todo se desarrolla convenientemente, lo más probable es que la falla se haya corregido con la limpieza. No obstante, hay casos en los que la unidad no lee la FAT, o la lee pero no hay acceso a la información del disco. Conviene entonces abrirla y revisar cuidadosamente el mecanismo impulsor de cabezas, sobre todo si es de los del tipo de tornillo sin fin, en los que puede acumularse polvo y otras impurezas. Para su limpieza utilice algún paño suave que no suelte fibrillas y por último aplique vaselina para protegerlo del desgaste. También si lo considera necesario, lubrique el eje del motor del disco con aceite especial para máquinas, sin que se produzcan salpicaduras a los circuitos. Si hasta aquí el problema no se ha corregido, entonces corrobore que no haya obstrucciones en los fotodetectores de protección de escritura o en el localizador de sector 0 (sector de arranque), ya que algún fragmento de etiqueta que se haya desprendido puede obstruir el paso del rayo de luz, lo que impide la escritura en unidades de 5 1/4 o la permite permanentemente en las de 3,5 pulgadas. Si la etiqueta se alojó en el sensor de sector 0, la unidad no será capaz ni siquiera de leer la FAT. Otros tipos de fallas son las que se presentan cuando hay una conexión defectuosa o la tarjeta controladora presenta problemas; en tal caso, lo más conveniente es recurrir a los programas de diagnóstico. Simplemente como prueba, reemplace la tarjeta con una controladora multipuertos y si se corrige la falla, entonces puede deducirse su origen; de lo contrario, lo más recomendable es sustituir la unidad, pues aunque localice el circuito dañado, difícilmente podrá encontrar el repuesto. Al respecto, asegúrese de que la unidad sustituta sea de la densidad adecuada. En el caso de discos de 5 1/4 pulgadas (ya casi en desuso), podemos suponer que si la máquina es XT las unidades son de baja densidad y si es 386 es de alta; sólo hay que ser cuidadosos con las 286, en las que puede haber de cualquier tipo (hacemos esta aclaración porque todavía existen algunas máquinas antiguas y es posible que puedan caer a su taller para una reparación). Por lo que se refiere a discos de 3,5, sólo los modelos PS/1 de IBM emplearon unidades de 720kB, mientras que las máquinas 386 o superiores utilizaron unidades de 1,44MB. (Considere también el color del panel frontal de la computadora.) Para su instalación retire la unidad anterior, guarde los tornillos de montaje y desconecte los cables de alimentación y de datos. Coloque enseguida el nuevo drive en el mismo sitio y fíjelo en el chasis con los mismos tornillos, con cuidado de que los cables queden conectados apropiadamente. Es importante que tenga en cuenta la polaridad; de hecho, en unidades de 5 1/4 pulgadas no hay confusión, pues el conector presenta un tope que impide físicamente que se acople de manera invertida, pero las unidades de 3,5 pulgadas no cuentan con esta protección, por lo que es fácil equivocarse. Si esto llegara a suceder, el LED indicador quedará encendido permanentemente, para indicar el equívoco; sin embargo, como estos drives vienen protegidos contra Capítulo 3 esos errores, simplemente debe invertir el conector para corregir el problema. FALLAS EN EL DISCO DURO Fig. 9 Cuando un disco duro deja de funcionar adecuadamente y no es problema de software o de daños físicos en algún sector de los platos, realmente es poco lo que se puede hacer, aparte de tratar de echarlo a andar con la premisa de que el gabinete que contiene los discos metálicos no se debe abrir, ya que de hacerlo podría entrar un poco de polvo o impurezas al interior y causar un problema mayor (figura 10). Para reactivar un disco al que ya no permite acceso, hay que tratar de darle un ligero "empujón" al motor de giro, rotando firmemente pero con cuidado la unidad mientras está conectada y el sistema está arrancando. También debe comprobarse la adecuada conexión Fig

48 Mantenimiento Preventivo de una Computadora de los cables de alimentación y de transporte de datos, verificar que el voltaje recibido sea correcto (estas unidades se alimentan con +5 y +12V y tienen muy poca tolerancia a variaciones); incluso verifique que no haya falsos contactos entre la tarjeta controladora incluida en el disco y el interior. FALLAS EN LA FUENTE DE ALIMENTACIÓN La fuente de poder, como su nombre lo indica, es el módulo encargado de tomar el voltaje de AC de la línea de alimentación y de proporcionar los niveles necesarios a los demás bloques de la computadora. Las fuentes tradicionales expiden voltajes de +12, +5, -5 y -12V de DC, pero en máquinas actuales es común encontrar fuentes con algunos niveles adicionales, como el de 3,3V, que se está convirtiendo en el estándar para el funcionamiento de los nuevos microprocesadores. Estas fuentes son del tipo conmutado, de ahí su poco peso y volumen; sin embargo, debido precisamente a tal situación, la reparación de estos bloques es un tanto compleja y los componentes electrónicos normalmente no se encuentran. Por lo tanto, lo más recomendable es sustituir todo el bloque, en cuyo caso es muy probable que también tenga que sustituir el gabinete, pues normalmente se venden juntos. Cuando vaya a reemplazar la fuente, únicamente debe fijarse en su forma externa y en su capacidad de suministro de energía (que se mide en watt) para garantizar que funcione adecuadamente. Y al efectuar la sustitución, cuide que los conectores queden en el mismo lugar y posición. PROBLEMAS CON LA TARJETA MADRE Este es el peor de los casos, ya que un problema en la motherboard, por lo general, implica enfrentarnos a una serie de diagnósticos muy complejos y de difícil solución, aunque algunos problemas pueden ser relativamente sencillos, como detectar un módulo de memoria defectuoso (en cuyo caso podemos reemplazar el módulo SIMM causante de la falla). El problema es cuando la memoria se encuentra soldada a la misma placa de la tarjeta madre, lo que nos enfrenta a un proceso de extracción y soldadura de componentes de montaje superficial. Otros problemas comunes son los siguientes: un BIOS defectuoso, una batería gastada, algún cortocircuito entre la placa y el chasis, conectores mal colocados, etc. El síntoma más común en estos casos es una máquina que al encenderla produce una serie de "pitidos" y se detiene, sin cargar sistema operativo. Esto implica que la única forma que tenemos para detectar la causa del problema es recurrir a una tarjeta de diagnóstico POST y tratar de corregirla si es posible; aunque en muchas ocasiones lo más recomendable es reemplazar la tarjeta madre completa. Por increíble que parezca, el elemento más complejo e importante de una tarjeta madre, el microprocesador, casi nunca falla, debido al riguroso control de calidad que tienen todas las compañías productoras de estos chips. En caso de encontrar una tarjeta madre dañada, lo más conveniente será reemplazarla, previo rescate de los elementos que sí funcionen para trasladarlos a la nueva tarjeta. Una placa 486 sin procesador ni memoria no cuesta arriba de unos $50; por lo general, los clientes están dispuestos a pagar el precio, siempre y cuando su sistema vuelva a trabajar lo más pronto posible. Claro que ahora, hablar de 486 es como referirnos a dinosaurios, pero los técnicos sabemos que es fácil sacarle el jugo a estas PCs. Por lo general, cuando alguna de las tarjetas controladoras tiene problemas, la máquina se queda completamente bloqueada o se muestra un despliegue completamente inusual en el monitor. En tales casos, lo mejor es contar con una tarjeta de video, una Multi I/O, etc., que estén en buenas condiciones para efectuar un reemplazo directo y chequear si la falla se corrige. De lo contrario, significa que el problema se encuentra en otro punto, lo que a su vez implica un diagnóstico más agresivo con una tarjeta POST o con un programa de diagnóstico independiente del sistema operativo. Incluso, se venden tarjetas especiales con una serie de rutinas de diagnóstico grabadas en una ROM interna, las cuales se comunican directamente con el hardware del sistema y permiten detectar problemas que de otra forma sería prácticamente imposible aislar. *********** Es una publicación de Editorial Quark, compuesta de 15 fascículos, preparada por el Ing. Horacio D. Vallejo, contando con la colaboración de docentes y escritores destacados en el ámbito de la electrónica internacional y artículos extraídos de la revista Electrónica y Servicio de México. Editorial Quark SRL - Herrera 761, (1295), Bs. As. - Argentina - Director: H. D. Vallejo

49 Programas Gratis para Mantenimiento y Reparación en Nuestras Oficinas o en la WEB 4 Los Componentes Electrónicos de la PC EL PROCESO DE ARRANQUE DE LA COMPUTADORA Cómo es una PC por Dentro CON EL AVAL DE SABER ELECTRONICA EDICION ARGENTINA

50 Enciclopedia Visual de Computadoras Indice del Cap tulo 4 4.A LOS COMPONENTES ELECTRÓNICOS DE LA PC Funcionamiento de un transistor...51 Cómo es el transistor...53 Funcionamiento de una memoria RAM...53 Cómo se escriben los datos en una RAM...53 Cómo se leen los datos desde una RAM...55 Cómo funciona un microprocesador...55 El microprocesador...56 Los procesadores RISC y CISC...57 El CISC (computación por conjunto complejo de instrucciones)...57 Computación por conjunto reducido de instrucciones (RISC) B CÓMO ARRANCA UNA COMPUTADORA Rutinas de arranque...59 Verificación de los equipos instalados...60 Carga del sistema operativo...61 Los archivos CONFIG.SYS, COMMAND.COM y AUTOEXEC.BAT...62 La importancia de los archivos de arranque...63 Cupón Nº 4 de Todo sobre Computadoras Guarde este cupón: al juntar 3 de éstos, podrá adquirir uno de los videos de la colección por sólo $5 Nombre: para hacer el canje, fotocopie este cupón y entréguelo con otros dos.

51 Los Componentes Electrónicos de la PC Capítulo 4 Una computadora actual posee chips electrónicos que poseen cientos de miles de transistores (diminutos componentes activos que amplifican corriente y son capaces de interpretar señales, conduciéndolas acorde con una configuración circuital dada). Las primeras computadoras usaban componentes llamados válvulas. Si usted no pertenece a la generación de los años cincuenta, probablemente sólo conoce un tipo de válvulas. Ultimamente no se usan en los dispositivos electrónicos, con excepción de las válvulas del monitor de la PC y la pantalla de la TV. Las válvulas funcionaban como llaves electrónicas. Cuando la corriente eléctrica fluía por una parte de ellas, producía tanto calor que los electrones eran emitidos y atraídos por otra parte de la válvula que tenía una carga positiva. Se necesitaba un vacío parcial en el interior de la válvula para que los electrones tuviesen poca resistencia a las moléculas de aire. Cuando los electrones pasaban, la llave estaba conectada; cuando no pasaban, estaba desconectada. Esencialmente, una computadora no es más que un conjunto de llaves "conecta/desconecta"; esto, a simple vista, no parece muy útil. Pero imagine un conjunto muy grande de lámparas -digamos, diez hileras con 50 lámparas-, cada una conectada a una llave. Si usted conecta una combinación determinada de lámparas, podrá escribir su nombre con luces. Las computadoras son semejantes a este conjunto de lámparas, con diferencia importante: una computadora sabrá cuáles lámparas están encendidas y usará esta información para conectar otras llaves. Si el patrón de llaves conectadas escribe JOSE, entonces podrá programarse la computadora para que asocie JOSE con instrucciones tales que al conectar otro conjunto de llaves, escriba HOM- BRE. Si el patrón escribe LUCIA, la computadora programada conectará un grupo diferente de llaves para escribir MUJER. El concepto bilateral de conectado y desconectado combina perfectamente un sistema de numeración binaria, que entrega solamente 0 y 1 para representar todos los números. Al maniobrar en una sala toda llena de válvulas, los primeros ingenieros de computación realizaban cálculos de matemática binaria y al designar caracteres alfanuméricos a ciertos números pudieron manipular textos. El problema con estas computadoras primitivas fue el intenso calor generado por centenares de válvulas, que las volvía poco confiables. El calor deterioraba muchos componentes y consumía enormes cantidades de energía. Sin embargo, no era realmente necesario ese flujo inmenso creado por electrones para que las válvulas se conecten. Con un pequeño flujo se resolvería bien, pero las válvulas eran grandes. Trabajaban en escala humana y observar cada parte exigía un recorrido visual. Eran demasiado rudimentarias como para producir flujos de electrones más leves. Los transistores cambiarían la forma de construir los computadores. Una computadora construida en base a las antiguas válvulas electrónicas sería demasiado grande y demandaría una gran cantidad de energía que la tornaría inútil. Un transistor es en esencia una válvula construida no en escala humana sino en escala microscópica. Al ser tan pequeño requiere menor energía para generar el flujo de electrones. Como usa menos energía, un transistor genera menos calor y vuelve las computadoras más seguras. Y esa escala microscópica de los transistores permite que una computadora que antes ocupaba toda una sala, ahora quepa en un rincón. Todos los microcircuitos -sean microprocesadores, memorias o un circuito integrado especial- son básicamente vastas colecciones de transistores ubicados de diferentes modos para realizar distintas tareas. Actualmente, el número de transitores colocados en un único chip está cerca de los 3,1 millones. La limitación física está causada por la precisión con que los fabricantes consiguen focalizar los rayos de luz para grabar los componentes del transistor en materiales sensibles a la luz. Los fabricantes de chips experimentan con rayos X porque son más precisos que los rayos de luz común. Algún día los transistores alcanzarán un extremo lógico o nivel molecular, en el que la presencia o ausencia de un único electrón indique estado de conexión o desconexión, "conectado/desconecatado". FUNCIONAMIENTO DE UN TRANSISTOR El transistor es un elemento básico de construcción, a partir del cual se hacen todos los microcir- 51

52 Los Componentes Electrónicos de la PC NUMERO DECIMAL cuitos. Un transistor genera solamente información binaria: un 1, si hay corriente, o un 0 en el caso contrario. A partir de los 1 y los 0, llamados bits, un computador crea cualquier número, siempre que posea cantidad suficiente de transistores agrupados para mantener juntos los 1 y los 0 necesarios. Una notación binaria tiene principios bastante simples (fíjese TABLA 1 NUMERO BINARIO en la tabla 1). Las computadoras personales basadas en los microprocesadores Intel 8088 y son PCs de 16 bits. Esto significa que trabajan directamente con números binarios de hasta 16 bits. Traducido, corresponde al número decimal Si una operación necesita de números mayores que éste, la PC primero precisará dividir esos números en componentes menores, realizar una operación en cada uno de los componentes y luego recombinar los resultados en una única respuesta. Las PC más poderosas, basadas en Intel 80386, y Pentium (I, II y III), son computadoras de 32 bits, lo que significa que manejan números binarios de hasta 32 bits, equivalentes en notación decimal a La capacidad para trabajar con 32 bits al mismo tiempo aumenta la velocidad de estas computadoras y las torna más rápidas. Los transistores no se usan sólo para registrar y manejar números. Los bits significan también "verdadero" (1) o "falso" (0) y esto permite a las computadoras tratar la lógica booleana. Las combinacio- Figura 1 52

53 nes de transistores en varias configuraciones se llaman puertas lógicas, que se combinan en grupos llamados sumadores parciales que, a la vez, se combinan en sumadores completos. Se necesitan más de 260 transistores para crear un sumador completo que ejecute operaciones matemáticas para números de 16 bits. Además, los transistores posibilitan que una pequeña corriente eléctrica controle una corriente mucho más intensa. COMO ES EL TRANSISTOR En la figura 1 se da un corte esquemático de un transistor que permite comprender su funcionamiento. En dicha figura podemos hacer las siguientes observaciones: 1) Una pequña carga positiva es enviada por el conducto de aluminio que va hasta el transistor. La carga positiva es transferida a una cámara conductiva de polisilicio recubierta interiormente por dióxido de silicio aislante. 2) La carga positiva atrae electrones cargados negativamente a una base de silicio tipo P (positivo) que separa dos cámaras de silicio tipo N (negativo). 3) El flujo de electrones de silicio tipo P, crea un vacío electrónico que es rellenado por electrones venidos de otro conductor llamado fuente. Además de rellenar el vacío de silicio tipo P, los electrones de fuente también fluyen por un conductor semejante llamado drenador, completa el circuito y conecta el transistor de foma que represente un bit 1. Si una carga negativa es aplicada al polisilicio, los electrones de fuente son repelidos y el transistor se desconecta. 4) Millares de transistores se combinan en una pequeña lámina de silicio. Esta lámina insertada en un soporte plástico se liga a conductores metálicos que amplían el tamaño y posibilitan el contacto del chip a otras partes del circuito del computador. Los conductores llevan las señales hasta el chip y envían señales desde el chip hasta otros componentes del computador. FUNCIONAMIENTO DE UNA MEMORIA RAM Lo que denominamos Memoria de Acceso Aleatorio (RAM) son chips que representan para la computadora lo que una tela en blanco es para un artista. Para que una PC haga cualquier cosa útil, precisa accionar programas de disco hacia la RAM. Los datos contenidos en documentos, planillas, ilustraciones, bancos de datos o cualquier tipo de archivo también deben almacenarse en la RAM, aunque sólo momentáneamente, para que el software use el procesador que maneja estas informaciones. Independientemente del tipo de datos que maneja una computadora, por más complejo que nos parezcan, para la PC esos datos sólo existen como 0 y 1. Los números binarios son la lengua propia de las computadoras porque hasta la mayor y más poderosa computadora es en esencia una colección de llaves: una llave abierta representa un 0, una cerrada representa un 1. Esto es lo que a veces se menciona como "lenguaje de máquina de una computadora". A partir de este sistema numérico, que es el más simple de todos, la computadora construye representaciones de millones de números, cualquier palabra en cualquier idioma y cen- Capítulo 4 tenas de miles de colores y formas. Ya que no todas las personas son expertas en notación binaria, como las computadoras, todos los números binarios aparecen en la pantalla bajo alguna forma comprensible, generalmente como representación alfabética o números decimales. Por ejemplo, cuando digitamos una A mayúscula, el sistema operacional y el software usan una convención llamada AS- CII, en la que a determinados números corresponden ciertas letras. Una computadora es esencialmente un manipulador de números y acorde a su condición de máquina, es más fácil para la computadora manejar números binarios. Pero a los programadores y usuarios en general les es más fácil usar números decimales. La A mayúscula corresponde al número decimal 65, la B al 66, la C al 67 y así sucesivamente. En el corazón de la computadora esos números son almacenados en sus equivalentes binarios. Estas notaciones binarias rellenan los discos y la memoria de la PC. Pero hasta conectar la computadora, la RAM está vacía. La memoria es rellenada con 0 o 1 traídos del disco o creados por el trabajo que hacemos en la computadora. Cuando se desconecta la PC, todo el contenido de la RAM desaparece. Algunos tipos recientes de chips de RAM retienen cargas eléctricas al desconectar la computadora, pero la mayoría de los chips de memoria funcionan solamente conectados a una fuente de electricidad y renuevan continuamente los miles y millones de cargas eléctricas individuales que componen los programas y los datos almacenados en la RAM. COMO SE ESCRIBEN LOS DATOS EN UNA RAM En la figura 2 se ejemplifica la escritura de datos en una RAM. La 53

54 Los Componentes Electrónicos de la PC Figura 2 secuencia de pasos es la siguiente: 1) El software, en combinación con el sistema operacional, envía un pulso de electricidad a través de una línea de dirección, que es un trozo microcóspico de material eléctricamente conductivo, grabado en un chip de RAM. Este pulso identifica dónde registrar los datos entre muchas líneas de dirección en el chip de la RAM. 2) En todas las posiciones de memoria en un chip de RAM donde los datos sean almacenados, el pulso eléctrico conecta (o cierra) un transistor que está conectado a una línea de datos. Un transitor es esencialmente una llave eléctrica microscópica. 3) Mientras los transistores están conectándose, el software envía pulsos de electricidad por líneas de datos seleccionadas. Cada pulso representa un bit (un 1 o un 0), en el lenguaje propio de los procesadores: la menor unidad de información que maneja una computadora. 4) Cuando el pulso eléctrico estimula una línea de dirección a la que un transistor está conectado, el pulso fluye a través del transistor conectado y carga un capacitor Figura 3 54

55 (dispositivo electrónico que almacena electricidad). Este proceso se repite continuamente para renovar la carga del capacitor, caso contrario se descargaría. Cuando se desconecta la computadora, todos los capacitores pierden sus cargas. A lo largo de la línea de dirección, cada capacitor cargado representa un bit 1. Un capacitor descargado representa un bit 0. La PC usa bits 1 y 0 como números binarios para almacenar y manejar las informaciones. Como una computadora trabaja solamente con números binarios, una A mayúscula se almacenará en la RAM y en el disco rígido como el número binario (que es la codificación de dicha letra A). La B mayúscula como Esto ilustra que la letra A mayúscula se almacena como un byte en un chip de RAM. El primero de estos ocho capacitores a lo largo de la línea de dirección no contiene carga alguna, el segundo capacitor está cargado, los cinco siguientes no tienen carga y el octavo capacitor está cargado. COMO SE LEEN LOS DATOS DESDE UNA RAM En la figura 3 se grafica la forma en que se leen los datos desde una memoria RAM. Para tal proceso, se cumple la siguiente secuencia: 1) Cuando el software debe leer datos almacenados en RAM, envía otro pulso eléctrico por la línea de dirección, una vez cerrados los transistores conectados a ella. 2) A lo largo de la línea de dirección, cuando haya un capacitor cargado, se descargará a través del circuito creado por los transistores cerrados y enviará pulsos eléctricos por las líneas de datos. 3) El software reconoce las líneas de datos; en las que vienen pulsos, interpreta cada pulso como un 1 y en las que no se ha enviado pulso, interpreta cada falta como un 0. La combinación de 1 y 0 de estas líneas de datos forma un único byte de datos. COMO FUNCIONA UN MICROPROCESADOR El microprocesador que compone la unidad central de procesamiento de la computadora, o CPU, es su cerebro, su mensajero, su maestro y su comandante. Todos los demás componentes (la RAM, el disco rígido, el monitor, etc.) están solamente para establecer el contacto entre el procesador y el usuario. Reciben sus datos, los pasan al procesador para su manipulación y luego se presentan los resultados. En la mayoría de las PC actuales, la CPU no es el único microprocesador ya que existen coprocesadores en placas aceleradoras de video para Windows y placas de sonido, que preparan los datos que se deben mostrar y los datos de sonido para aliviar a la CPU de parte de su carga. También hay procesadores especiales, como los del interior del teclado, que tratan señales procedentes de una secuencia de teclas presionadas, realizan tareas especializadas para abastecer de datos a la CPU u obtenerlos desde ella, etc. En esta nota, veremos como realmente funciona el microprocesador. El procesador de alto desempeño comúnmente utilizado en la actualidad es el chip Pentium (la versión III es la más empleada) de Intel. Capítulo 4 En un chip de silicio de aproximadamente una pulgada cuadrada (un cuadrado de aproximadamente 2,5cm de lado), el Pentium encierra 3,1 millones de transistores o diminutas llaves electrónicas. Todas las operaciones del Pentium se realizan por señales que conectan o desconectan diferentes combinaciones de estas llaves. En las computadoras, los transistores se usan para representar 0 y 1, los dos números que pertenecen al sistema de numeración binaria. Estos 0 y 1 se conocen comúnmente como bits. Varios grupos de estos transistores forman los subcomponentes del Pentium. La mayoría de los componentes del Pentium están proyectados para mover rápidamente datos dentro y fuera del chip y asegurar que las partes del Pentium no queden inactivas porque aguardan más datos o instrucciones. Estos componentes reciben el flujo de datos y de instrucciones para el procesador, interpretan las instrucciones de manera que el procesador pueda ejecutarlas y devuelven los resultados a la memoria de la PC. Lo ideal es que el procesador ejecute una instrucción con cada oscilación de reloj del computador, que regula la velocidad con que el sistema funciona. El Pentium ostenta evoluciones, comparado con su antecesor, el procesador de Intel, que garantizan que los movimientos de datos y de instrucciones a través del Pentium se harán lo más rápidamente posible. Una de las modificaciones más importantes está en la Unidad Lógico-Aritmética (ULA). Imagine a ULA como un tipo de cerebro dentro del cerebro. La ULA realiza todos el tratamiento de datos que contengan enteros, o sea: números enteros como 1, 23, 610,234 o El Pentium es el primer procesador de Intel que tiene dos ULA, de manera que procesa dos conjuntos 55

56 Los Componentes Electrónicos de la PC Figura 4 de números al mismo tiempo. Como el 486, el Pentium posee una unidad de cálculo por separado, optimizada para tratar número en punto fluctuante, es decir: números con fracciones decimales como 1,2; 35,8942; 0,317 o -93,2. Otra diferencia significativa sobre el 486 es que el Pentium recibe datos a 64 bits por vez, mientras que la vía de datos del 486 es de 32 bits. En tanto el 486 posee una área de almacenamiento llamada de cache, que contiene 8 kilobytes de, el Pentium posee dos memorias caches de 8k. Una para los datos y otra para los códigos de las instrucciones, ambas proyectadas para gantizar que la ULA esté constantemente abastecida con los datos de las instrucciones que precisa para hacer sus tareas. En muchas operaciones, el Pentium ejecuta un programa dos veces más rápidamente que el 486. Pero el potencial completo del Pentium no se aprovecha en su totalidad, a menos que el programa se haya creado especialmente para usar las características del procesador Pentium. 56 EL MICROPROCESADOR Damos a continuación, las referencias correspondientes a la figura 4. 1) Una parte del Pentium, llamada unidad de interface con el bus o barra (BIU), recibe los datos y los códigos de instrucciones de memoria de acceso aleatorio (RAM) de la computadora. El procesador está conectado a la RAM a través de los circuitos de la placa madre de la PC, conocidos como bus, palabra de origen inglés. Los datos se trasladan hacia el procesador a 64 bits por vez. 2) La unidad que actúa de interface con el bus envía datos y códigos por dos vías separadas que reciben, cada una, 64 bits por vez. Una vía conduce la unidad de almacenamiento de 8k, o cache, usados para los datos. La otra vía conduce una cache idéntica, usada exclusivamente para el código que indica al procesador lo que hará con los datos. Los códigos y datos permanecen en las dos caches hasta que el procesador los precise. 3) Mientras el código aguarda en su cache, otra parte de la CPU, llamada unidad de previsión de desvío inspecciona las instrucciones y determina cuál de las dos unidades lógico-aritméticas (ULA) los tratará más eficazmente. Esta inspección garantiza que una de las ULA no quede esperando mientras la otra termina de ejecutar una instrucción. 4) El almacenamiento temporario de prebúsqueda de instrucciones recupera el código identificado por la unidad de presión y la unidad de decodificación traduce el código de programa como instrucciones que la ULA entenderá. 5) Si es preciso procesar números de punto fluctuante -números con fracciones decimales, como 23,7- pasarán a un procesador interno especializado, llamado unidad de punto fluctuante. 6) En el interior de la unidad de ejecución, dos unidades lógicoaritméticas procesan exclusivamente todos los datos de enteros. Cada ULA recibe instrucciones de hasta 32 bits cada vez de la unidad de decodificación.

57 Cada ULA procesa sus propias instrucciones y usa simultáneamente datos levantados del cache de datos, desde una especie de borrador electrónico llamado de registros. 7) Las dos unidades lógicoaritméticas y la unidad de punto fluctuante envían los resultados de su procesamiento para el cache de datos. El cache de datos envía los resultados hacia la unidad de interface con el bus que, a su vez, envía los resultados a la RAM. LOS PROCESADORES RISC Y CISC Durante gran parte de la historia de las computadoras personales, los modelos predominantes de microprocesadores han sido de Intel Corp. El primer procesador de IBM PC fue el Intel Las generaciones de procesadores Intel que siguieron pertenecen a la familia '86, los 8086, 80286, 80386, Todas ellas, versiones más elaboradas del 8088 original, con mejor desempeño por alguna de estas dos cualidades: operación más rápida o tratamiento simultáneo de muchos datos. El 8088 operaba a 4,7MHz (4,7 millones de oscilaciones por segundo) mientras que algunos chips del Pentium llegan hasta 900MHz. El 8088 registraba 8 bits de datos por vez, en tanto que el lo hace con 32 bits. Pese a estas alteraciones, los procesadores Intel, incluido el 80486, están basados en una filosofía de proyecto denominada CISC, del inglés complex instruction set computing: computación por conjunto complejo de instrucciones. El proyecto CISC emplea comandos que incorporan muchas pequeñas instrucciones para realizar una única operación. En algún sentido, es una herramienta de cortar y empalmar datos y códigos. Se puede comparar su funcionamiento al de un bísturí: corta pedazos más pequeños y delicados de datos y códigos para alternarlos (cambiarlos según una sucesión) en un proyecto. Ese bisturí se llama, en inglés, reduced instruction set computing: RISC, computación por conjunto reducido de instrucciones). Los proyectos RISC se encuentran en procesadores nuevos como el Alpha de DEC, RISC6000 de IBM, el procesador Power PC y, en cierto grado, los procesadores Pentium de Intel. El RISC es un programa poco complicado que utiliza diversas instrucciones simples para ejecutar en menos tiempo una operación comparable a la realizada por un único procesador CISC al ejecutar un comando grande y complicado. Los chips RISC son físicamente más chicos que los chips CISC. Como tienen menos transistores, generalmente su producción es más barata y están menos propensos al calentamiento. Se prevé que en el futuro los procesadores tendrán un programa RISC, lo que probablemente es correcto, pero no hay un movimiento de grandes ventas de RISC por dos razones, la más importante es mantener la compatibilidad con un gran número de programas aplicativos, escritos para funcionar con los anteriores procesadores CISC de Intel. Otra razón es que no se obtiene un beneficio completo de la arquitectura RISC sino se está usando un sistema operacional y programas que hayan sido escritos y compilados específicamente para aprovechar totalmente las operaciones RISC. Es una situación clásica del huevo y la gallina. Algunos fabricantes de compu- Capítulo 4 tadoras ofrecen procesadores RISC como forma de proyectarse hacia una tecnología de punta. Ejecutan antiguos programas CISC a través de emulación de procesadores CISC, esto anula las ventajas del RISC. Además, la mayoría de los fabricantes regulan sus proyectos según convenga a sus inversiones y, al mismo tiempo, los creadores de software son reacios a convertir sus programas a versiones compiladas para RISC, ya que no hay muchas personas que posean PC basadas en RISC. Lo probable es que los procesadores evolucionen por la vía que Intel experimente como más segura. En algún momento, acabaremos usando arquitectura RISC, aunque la mayoría de los usuarios ni se enterará en qué momento sus computadoras cruzaron la línea divisoria entre los dos proyectos. EL CISC (COMPUTACION POR CONJUNTO COMPLEJO DE INSTRUCCIONES) Este componente se muestra en la figura 5, las referencias son las siguientes: 1) Construido en el interior de la memoria de sólo lectura de un microprocesador CISC hay un conjunto grande de comandos que contienen diversos subcomandos necesarios para completar una única operación, como una multiplicación de dos números o el movimiento de una cadena de texto hacia otra posición en la memoria. Siempre que el sistema operacional o el programa aplicativo solicita que el procesador realice una tarea, el programa envía hasta el procesador el nombre del comando junto con cuantas otras informaciones precise, como las localizaciones en la RAM de los dos números a multiplicar. 2) Como los comandos CISC no tienen todos el mismo tamaño, 57

58 Los Componentes Electrónicos de la PC Figura 5 el microprocesador examina el comando para saber cuántos bytes de espacio de procesamiento necesita e inmediatamente reserva esa cantidad en la memoria interna. Como hay diversas formas de carga y almacenamiento, el procesador precisa determinar cuál es la más correcta para cada uno de los comandos. Estas dos tareas preliminares disminuyen el tiempo de ejecución de la máquina. 3) El procesador envía el comando solicitado por el programa hasta la unidad de decodificación, que traduce el comando complejo en un microcódigo, serie de instrucciones menores ejecutadas por el nanoprocesador, que es como un procesador dentro del procesador. 4) Como una instrucción depende de los resultados de otra instrucción, las instrucciones son ejecutadas de una por vez. Todas las demás instrucciones quedan enfiladas hasta que la ins- Figura 6 58

59 trucción corriente se complete. 5) El nanoprocesador ejecuta cada una de las instrucciones del microcódigo a través de circuitos complejos porque las instrucciones necesitan completar diversos pasos antes de estar totalmente ejecutadas. El movimiento a través de circuitos complejos exige más tiempo. Los procesadores CISC necesitan típicamente entre cuatro a diez ciclos de reloj para ejecutar una única instrucción. En un caso extremo, un usará hasta 43 ciclos de reloj para ejecutar una única operación matemática. COMPUTACION POR CONJUNTO REDUCIDO DE INSTRUCCIONES (RISC) Vea la figura 6. 1) Las funciones de comando construidas en un procesador RISC constan de diversas instrucciones pequeñas e individuales que realizan una única tarea. El programa aplicativo, que precisa ser recompilado especialmente para un procesador RISC, realiza la tarea de instruir el procesador sobre cuál combinación de sus comandos menores debe ejecutar para completar una operación mayor. 2) Todos los comandos RISC son del mismo tamaño y se cargan y almacenan de una única forma. Según esto, como cada comando es una forma de microcódigo, los procesadores RISC no precisan que las instrucciones por una unidad de decodificación para traducir los comandos complejos en microcódigo más simples. Por consecuencia, los comandos RISC se cargan para ejecución mucho más rápidamente que los comandos CISC. 3) Durante la compilación del programa específico para un chip Capítulo 4 RISC, un compilador determina cuáles comandos no dependen de los resultados de otros comandos. Como estos comandos no tienen que esperar otros comandos, el procesador ejecuta simultáneamente hasta 10 comandos paralelos. 4) Como el procesador RISC trabaja con comandos más simples, sus circuitos también se simplifican. Los comandos RISC tienen menor número de transistores en circuitos más cortos, de tal forma que se ejecutan más rápidamente. Como consecuencia, los procesadores RISC emplean usualmente un ciclo de reloj de la CPU por instrucción. El número de ciclos necesario para interpretar y ejecutar instrucciones RISC es bastante menor que el tiempo necesario para cargar y decodificar un comando CISC complejo y luego ejecutar cada uno de sus componentes. El Proceso de Arranque de la Computadora RUTINAS QUE SE EJECUTAN DURANTE EL ARRANQUE Ya hemos mencionado el papel que juega el sistema operativo en el control de hardware de una computadora, pero no ahondamos en el tema. Ahora explicaremos detalladamente el proceso que se lleva a cabo al ser encendida la máquina, justamente cuando el sistema operativo verifica el hardware existente y toma su control. Cuando se enciende la computadora, automáticamente se ejecutan varias rutinas que permiten poner en marcha la computadora y revisar la fiabilidad del sistema. Estas pruebas corresponden a pequeños programas grabados en una memoria llamada ROM-BIOS, cuyas tareas específicas son las siguientes: 1) Se encargan de poner en funcionamiento o despertar a la computadora. Para tal efecto, al recibir el voltaje de alimentación en el encendido, el microprocesador busca y ejecuta la instrucción que se encuentra en la localidad 0000h del bus de direcciones, la cual corresponde al inicio del programa de arranque almacenado en la ROM-BIOS. Esta rutina le indica al CPU los elementos periféricos que tiene conectados, así como la forma en que va a mantener su comunicación con ellos, de ahí el nombre de BIOS o Sistema Básico de Entradas y Salidas. 2) Comprueban si los elementos del hardware declarado en el sistema están listos para trabajar (rutinas POST, entre las que se incluyen la comprobación del CMOS setup y, dependiendo del tipo de RAM usada en la máquina, verificación de la paridad de memoria). 3) Permiten al microprocesador mantener la comunicación con todos los periféricos. 4) Actúan como interface en- 59

60 El Proceso de Arranque de la Computadora 60 tre la máquina y el sistema operativo y, a través de este último, con los programas de aplicación. Dichas rutinas se encuentran grabadas en uno o dos circuitos de memoria que van alojados en la tarjeta madre, a los cuales se les llama ROM-BIOS. Como su nombre lo indica, tales circuitos son chips de memoria ROM - pueden ser EEPROM, UV- PROM u otro tipo de memoria con propiedades de escritura bajo ciertas condiciones-, aunque para realizar sus funciones tienen que consultar la información grabada en un pequeño bloque de memoria RAM, la cual por lo general está incorporada en un circuito auxiliar (el reloj de tiempo real). En el segmento de ROM se almacenan todas las rutinas básicas de comunicación entre los componentes principales de la máquina: microprocesador, memoria, chipset, periféricos, etc. Y en el bloque de RAM se graban los datos específicos del hardware de un sistema en particular. Expliquemos cómo el BIOS toma control de la computadora durante el encendido y cómo le transfiere el control de flujo de programa al sistema operativo, para llevar a cabo la administración del equipo durante su operación con los programas de aplicación (aunque el encargado final de establecer la comunicación con el hardware sigue siendo el BIOS). Figura 1 Verificación del hardware Una vez que se enciende la computadora, se ejecuta un programa de verificación automática del estado general del sistema, llamado POST (Power- On Self Test). Entre los elementos de hardware que se revisan durante el arranque, están la misma ROM-BIOS, el microprocesador, los controladores de interrupciones, los accesos directos a la memoria RAM (llamados DMAs), el coprocesador matemático (si se encuentra) y todos los demás elementos contenidos en la tarjeta principal (figura 1). También se revisa la presencia de elementos externos indispensables para el encendido, como la tarjeta de video, la memoria RAM, las controladoras de disquetes y discos duros, etc. Cuando finalmente se han comprobado todos los componentes necesarios en la operación del sistema, en la pantalla del monitor se despliega un recuadro que indica al usuario una lista de los recursos de que dispone la máquina (figura 2), entonces se inicia el proceso de arranque desde el punto de vista del sistema operativo. Comprobada la Figura 2 integridad del sistema, en la misma rutina grabada en la ROM-BIOS aparece una orden para que el microprocesador busque un sistema operativo

61 Figura 3 en el sector de arranque del disco flexible identificado como A; en caso de no detectarlo, pasa a la unidad de disco identificada como C (el disco duro), donde igualmente en el sector de arranque busca las órdenes de sistema operativo. Carga del sistema operativo Como referencia de las explicaciones subsecuentes, tome en cuenta los procesos indicados en la figura 3. Concluida la verificación del hardware, la ROM-BIOS busca en el sector de arranque de las unidades A o C una serie de instrucciones que servirán como complemento a las rutinas básicas de entrada y salida grabadas en la BIOS. El archivo correspondiente se llama IO.SYS y debe estar presente en cualquier disco capaz de arrancar la computadora (también conocido como disco sistema ). A continuación, la máquina busca un segundo archivo, denominado MSDOS.SYS, el cual junto con el anterior constituyen en sí el sistema operativo, conde van contenidas todas las instrucciones para el manejo tanto del hardware como del software que se ejecute sobre él. Estos archivos se encuentran en el directorio raíz de la unidad de arranque, aunque tienen atributos de oculto y sistema, por lo que no se despliegan en pantalla cuando se da la orden DIR. Sin embargo, si retira los atributos de sólo lectura, sistema y oculto de dichos archivos -mediante el comando ATTRIB-R, -S, - H*.SYS- y escribe DIR*.SYS en el cursor del sistema, aparecerán entonces ambos archivos. No es conveniente dejar tales archivos sin sus atributos, así que cuando haya comprobado su existencia, puede volver a colocarlos con la orden ATTRIB +R, +S, +H, IO.SYS, repitiéndola para MS- DOS.SYS. Si es usuario del viejo Windows 3.1 (porque su computadora es vieja), vaya al administrador de archivos, indique que despliegue el directorio raíz de C, seleccione el menú VER, elija la línea de POR TIPO DE ARCHIVO y active el recuadro: mostrar archivos ocultos/sistema. Cuando regrese a la pantalla anterior, notará que habrán aparecido los ar- Capítulo 4 chivos IO.SYS y MSDOS.SYS. Un método similar se sigue en Windows 95 y 98, pero aquí se utiliza el EX- PLORADOR DE WIN- DOWS en vez del administrador de archivos (figura 4). El sistema operativo contenido en los archivos IO.SYS y MSDOS.SYS es muy básico, pues es la base de la arquitectura original de la PC (estructura y parámetros válidos en la creación de archivos, estructura de directorios y subdirectorios, etc.). Por opción predeterminada, únicamente se maneja en forma directa dos unidades de disquete, uno o dos discos duros, un teclado, un monitor en modo texto e incluso una impresora. Sin embargo, con la constante aparición de nuevos aditamentos -no presentes en todas las máquinas instaladas-, fue necesario que pudiera personalizarse cada computadora, indicándole al sistema operativo que algún elemento no estándar está conectado a la máquina, sin necesidad de tener que modificar los archivos de arranque. Por ello, una vez que se han leído los archivos IO.SYS y MS- DOS.SYS el sistema operativo busca y, en caso de encontrarlo, ejecuta un archivo denominado Figura 4 61

62 El Proceso de Arranque de la Computadora Figura 5 MAND.COM, el cual enseguida se explica. CONFIG.SYS, cuya función es indicar las particularidades que tendrá el propio sistema operativo y la existencia de algún elemento externo que se vaya a utilizar de ahí en adelante, como sería un lector de CD-ROM, memoria por encima de 1MB, algún tipo de monitor especial, etc. EL ARCHIVO CONFIG.SYS Cuando surgió la plataforma PC, los diseñadores de IBM consideraron que un pequeño altavoz interno (conocido como beeper) sería suficiente para que la máquina emitiera avisos audibles al usuario, como serían la serie de pitidos y el sonido que se escucha cada vez que se arranca la máquina. Conforme avanzaron las aplicaciones, en especial los juegos de computadora, se requirió de un sistema de sonido mejorado, por lo que se agregó una tarjeta de sonido. Como estos elementos no formaban parte de la estructura original de la PC, se tenían que dar de alta en algún punto del arranque, de modo que a partir de ese momento, el sistema supiera que ya tenía incorporado este nuevo periférico y, por consiguiente, los programas que lo solicitaran tuvieran acceso a él. Para dar de alta una tarjeta de sonido es necesario introducir algunas instrucciones en el archivo CONFIG.SYS; lo mismo se puede decir, por ejemplo, de la unidad lectora de CD-ROM, de algunos tipos de escáners, etc. A estas instrucciones especiales se les denomina conductores o drivers; son proporcionados por el fabricante del hardware respectivo y, en la mayoría de los casos, se configuran automáticamente durante el proceso de instalación vía software. Con el archivo CON- FIG.SYS es posible indicarle al sistema operativo no sólo de la presencia del hardware fuera de los estándares originales de la plataforma PC, sino también de algunos parámetros que facilitan las tareas cotidianas con la computadora (figura 5). Por ejemplo, el número de archivos a mantener abiertos en un momento determinado, la cantidad de memoria reservada para la realización de ciertas tareas, etc. En este archivo igualmente se puede indicar al sistema si se va a utilizar un intérprete de comandos distinto al COM- EL ARCHIVO COMMAND.COM Ya sabemos que una computadora trabaja con números digitales llamados bits, esto es, con 1 s y 0 s. Cada combinación de 8, 16 ó 32 bits le indica al microprocesador una orden distinta, que puede ser desde una simple lectura de memoria hasta complejas operaciones de multiplicación y transformación de variables. Si el usuario tuviera que aprender todas las órdenes binarias necesarias para el manejo de los diversos programas, la computación personal simple y sencillamente no habría sido posible. Para evitar esa situación, en todos los sistemas operativos modernos se incluye una interface cuyo objetivo es servir de intérprete entre una serie de órdenes sencillas impartidas por el usuario y las complejas instrucciones binarias indispensables para el trabajo del microprocesador (figura 6). Figura 6 62

63 En casi todos los sistemas operativos de disco para PC (de la familia DOS), el intérprete de comandos recibe el nombre de COMMAND.COM, el cual contiene los comandos internos de DOS, tales como DIR, COPY, TYPE, etc. Se puede decir que más de la mitad de las computadoras instaladas en el mundo hace uso exclusivo de dicha interface, que no es más que el símbolo de cursor que todos conocemos. No obstante, algunos usuarios avanzados prefieren las comodidades y comandos adicionales que ofrecen determinadas interfaces alternativas, como puede ser el NDOS de Norton o el Quarter- Desk de Qualitas; incluso, hay un intérprete de comandos tipo shareware que ofrece múltiples ventajas sobre el convencional COMMAND.COM: el 4DOS de JP Software, interface que ha convencido a un gran número de usuarios. Aprovechando que el CON- FIG.SYS es un archivo que se lee antes que el COMMAND.COM, en él se puede indicar al sistema operativo que se va a utilizar un shell distinto, para que de ahí en adelante el sistema tome en cuenta que las órdenes primarias no deben provenir del COM- MAND.COM, sino del intérprete alternativo. EL ARCHIVO AUTOEXEC.BAT Independientemente del intérprete de comandos que se esté utilizando, el último archivo que se lee durante el arranque es el AUTOEXEC.BAT. Este es un archivo de proceso por lotes (conocido como del tipo batch) que reúne una serie de órdenes que el usuario requiere que el sistema ejecute cada vez que se enciende la máquina (figura 7). Por ejemplo, si se tiene un mause (ratón) instalado, sería muy conveniente que estuviera disponible siempre que arranque el sistema. Pues bien, por medio de una orden dada en el AUTOEXEC-.BAT se activa este periférico cada vez que se enciende la PC; lo mismo la disposición de teclado, el entorno del sistema, cualquier programa que se quiera tener residente en memoria (como serían las vacunas antivirus), las rutinas que terminarán de dar de alta elementos nuevos de hardware, como la tarjeta de sonido y el CD- ROM, etc. Una vez ejecutado el archivo AUTOEXEC.BAT, por fin aparece el símbolo de sistema, lo que indica que la máquina está lista para comenzar a recibir órdenes. Es decir, a partir de ese momento ya es posible ejecutar los programas de aplicaciones. LA IMPORTANCIA DE LOS ARCHIVOS DE ARRANQUE Precisamente porque en los archivos de arranque está descrita la forma como trabajará el sistema operativo, una buena administración de tales archivos es indispensable para que la computadora no presente conflictos durante su operación. Hay que aclarar que las explicaciones anteriores se refieren específicamente a los sistemas operativos de Microsoft, como el MS-DOS, el Windows 95 y el Windows 98. Sin embargo, el proceso de arranque de cualquier máquina compatible con PC es virtualmente idéntico, lo unico que llega a cambiar es el nombre de algunos de los archivos de arranque, dependiendo del fabricante; por ejemplo, los archivos de arranque en el PC-DOS de IBM se llaman IBMBIO.SYS, IBMDOS.COM y COM- MAND.COM, pero su objetivo a final de cuentas es el mismo. Conforme vayamos desarrollando diversos puntos de esta obra -por ejemplo, cuando veamos la instalación de equipo multimedia o la administración de memoria-, comentaremos aspectos cruciales en la configuración de los archivos de arranque. Pero además, más adelante, dedicamos apartados específicos a este tema tan importante. WINDOWS 95 Y 98 Capítulo 4 Figura 7 Un hecho que resulta sorprendente, es que no obstante la naturaleza gráfica del sistema operativo Windows, la organización lógica que sigue la computadora al trabajar es básicamente la misma. De hecho, como mencionamos anteriormente, con el EXPLO- RADOR DE WINDOWS -disponible en el menú de PRO- GRAMAS del botón INICIO-, usted puede observar los archivos de arranque IO.SYS, MS- 63

64 El Proceso de Arranque de la Computadora Figura 8 modo DOS (es decir, el DOS aún se puede ejecutar sin Windows 95). Otra prueba que puede hacer es entrar normalmente a Windows 95, solicitar la salida de la interface gráfica y, cuando aparezca la pantalla indicando que ya puede apagar la máquina, teclee la orden MODE DOS.SYS, CONFIG.SYS, COMMAND.COM y AUTOE- XEC.BAT (indique visualización de archivos ocultos). En efecto, la presencia de estos archivos podría hacernos pensar que la estructura DOS + Windows que conocemos desde que se popularizó este subsistema operativo permanece prácticamente intacta en Windows 95, sólo que ahora el DOS 7.0 (versión no oficial) se ejecuta siempre por debajo de la interface gráfica, pero aún permanece ahí (figura 8), aunque sin sus limitaciones por la serie de recursos de programación que Microsoft ha puesto en juego. Sólo como prueba, cuando encienda la máquina y aparezca por primera vez el letrero Iniciando Windows 95, presione la tecla F8: advertirá que aparece un menú con diversas opciones, entre las que cuenta un arranque en CO80 <Enter>. Descubrirá que ha regresado al símbolo del cursor y que puede seguir trabajando normalmente en modo DOS. En Windows (95, 98 o Milenium), desde el MSDOS.SYS puede dar la orden WIN.COM para que empiece la carga del ambiente gráfico. Durante la carga se leeen los archivos SYSTEM-.DAT y USERDAT los cuales (en conjunto) se denominan RE- GISTRY o registro de Windows. Por razones de compatibilidad con programas anteriores, aún existen los archivos de configuración de Windows 3.1, el WIN.I- NI, el SYSTEM.INI y el PRO- TOCOL.INI. Los archivos SYSTEM.DAT y USER.DAT determinan el correcto arranque del sistema gráfico ya que almacenan todos los detalles de configuración de los elementos de la computadora como ser el modem, el lector de CD- ROM, la tarjeta de video, etc. Desde que apareció el sistema Windows 95, se ha tratado de minimizar el papel del DOS tradicional. Muchos elementos que antes se daban de alta en el CON- FIG.SYS y el REGISTRY, así como muchos componentes que se han optimizado para trabajar con Windows, ni siquiera buscan los primeros archivos, dado que se configuran automáticamente en Windows. Sin embargo, el DOS no ha desaparecido, tal como lo afirma MICROSOFT y tampoco es verdad que muchos programas escritos para Windows 3.1 corren perfectamente en Windows 98, ya que a veces requieren del DOS para operar correctamente. Programas Gratuitos para Coleccionistas de Todo Sobre Computadoras Ud. puede bajar de nuestra página WEB: sin cargo alguno, algunos utilitarios para mantenimiento y reparación de computadoras, para ello, debe dijitar la contraseña aiwa15 Si desea adquirir un CD-ROM con más de 100 programas útiles para el técnico, contáctese con el representante de su localidad. Es una publicación de Editorial Quark, compuesta de 15 fascículos, preparada por el Ing. Horacio D. Vallejo, contando con la colaboración de docentes y escritores destacados en el ámbito de la electrónica internacional y artículos extraídos de la revista Electrónica y Servicio de México. Editorial Quark SRL - Herrera 761, (1295), Bs. As. - Argentina - Director: H. D. Vallejo

65 Arme un Seguidor de Señales para Reparación de Computadoras 5 Cómo se Comunican los Periféricos con la PC CÓMO SE REALIZA EL MANTENIMIENTO DE COMPUTADORAS Reparación de Computadoras CON EL AVAL DE SABER ELECTRONICA EDICION ARGENTINA

66 Enciclopedia Visual de Computadoras Indice del Cap tulo 5 5.A CÓMO SE COMUNICAN LOS PERIFÉRICOS CON LA PC La barra de direcciones...67 Placas de expansión de 8 bits, ISA, MCA, EISA...68 Placa de bus local VESA...70 Placa de bus local PCI...70 Bus local VESA y PCI B PASOS INCIALES PARA UN BUEN MANTENIMIENTO El trabajo práctico...71 Cómo obtener información del sistema...72 El uso de utilitarios de información del sistema...72 La opción de monitorear el arranque del sistema...73 Diagnóstico del sistema...74 Tarjeta madre (Placa madre)...75 Tarjeta de video y controladora...76 Unidades de disquete...76 Disco duro...77 Puertos de entrada/salida...77 Impresora...77 Módem...77 Teclado y ratón (mouse) C ARME UN SEGUIDOR DE SEÑALES PARA REPARACIÓN DE COMPUTADORAS Descripción...77 Sobre las computadoras...79 Cupón Nº 5 de Todo sobre Computadoras Guarde este cupón: al juntar 3 de éstos, podrá adquirir uno de los videos de la colección por sólo $5 Nombre: para hacer el canje, fotocopie este cupón y entréguelo con otros dos.

67 Cómo se Comunican los Periféricos con la PC Capítulo 5 Todas las maravillosas tareas que una computadora personal es capaz de realizar serían inútiles si no hubiese alguna forma de comunicación entre la PC y el mundo entero. Las primeras computadoras personales, como la Altar, usaban un método de comunicación tan primitivo que es difícil entender cómo los pioneros de la computación pudieron imaginar que estos engendros serían útiles en el mundo real. Las instrucciones de programación y los datos quedaban almacenados en la computadora por acción de llaves eléctricas, no las llaves miniaturizadas en forma de transistores, sino llaves manuales de tamaño normal. Los resultados de una computarización eran presentados en forma de un patrón aparentemente aleatorio de pequeñas luces encendidas en un panel. Actualmente, las formas en que nos comunicamos con una PC engloban dispositivos que ni los pioneros más imaginativos vislumbraron. Teclados y tubos de rayos catódicos (o CRTs, los tubos de imagen de los monitores, también llamados TRCs) son tan comunes que no conseguimos imaginar una PC sin ellos. Además de esto, contamos con módem, digitalizadores, mouse y cámaras digitales, que nos ayudan a obtener informaciones e instrucciones del mundo externo. Fuera del CRT común, hay una amplia variedad de displays modernos a los que tratamos casi como personas -algo que nos oye y responde-, no como trataríamos cualquier otro conjunto de microcircuitos de electrónica. Estrictamente hablando, la mayoría de los dispositivos además del propio microprocesador -la mayor parte de una PC, en otras palabras- son dispositivos o de entrada o de salida. Cada acción de leer o grabar datos en una unidad de disco o en la memoria emplea los servicios del BIOS (Sistema Básico de Entrada/Salida, del inglés Basic Input/Output System). Sin embargo, tendemos a asociar entrada y salida solamente con los dispositivos, como el teclado, el monitor o el mouse, a los que podemos ver y tocar. Esa visión miope sobre todo lo que incluyen los dispositivos de entrada y salida es comprensible, porque sin éstos hasta la PC más poderosa que imaginemos no pasaría de una complicada herramienta para especialistas y una curiosidad para el resto. LA BARRA DE DIRECCIONES DE LA PC Normalmente entendemos los conceptos entrada y salida como formas de comunicarnos con las computadoras. Esto es correcto desde nuestro punto de vista, pero en relación a las PC, hay mucho más para preocuparse y conocer sobre E/S. Millones de bits de informaciones fluyen constantemente por entre los componentes de la PC hasta cuando pensamos que sólo está esperando. Varios guardias de tránsito, denominados controladores de entrada/salida, trabajan con el procesador para garantizar que toda esta circulación de datos no provoque un embotellamiento (embrollo o atascamiento de datos) o, lo que es peor, un accidente. El BUS (traducido del inglés: ómnibus, transporte) es el lugar de entrada de estos datos. El bus transporta datos entre el procesador y otros componentes. No existe una parte precisa de la placa madre de la PC que se identifique como el bus, porque es un complejo conglomerado de circuitos eléctricos llamados trazos. Los trazos son impresos en la parte superior e inferior de la placa madre, que es la principal placa de circuitos de la PC. El bus también incluye diversos microcircuitos y las ranuras en que conectamos las placas de expansión, frecuentemente llamadas adaptadores o tarjetas de expansión. Algunas veces el bus es llamado bus de expansión y las ranuras alineadas con decenas de contactos metálicos se denominan ranuras de expansión o de adaptadores. La idea de incorporar ranuras en las que se conectan placas de circuito que funcionan como la placa madre representa uno de los mejores aspectos de las computadoras personales. Sin las ranuras, estaríamos limitados a los circuitos de video, controlador de disco y otros que, con suerte, estuviesen permanentemente montados en la placa madre. Por ejemplo, las ranuras de expansión permiten remover una placa que controla el monitor de video y cambiarla por una nueva placa que sea más rápida para trabajar con los gráficos del Windows. También posibilitan el agregado de placas de circuitos, como placas de sonido, ni siquiera imaginadas cuando se crearon las PC. Hoy hay una tendencia a colocar algunos componentes, como las ports (puertas) paralelos y series de controladores de video, como parte de la placa madre. Pero en el caso, por ejemplo, de un con- 67

68 Cómo se Comunican los Periféricos con la PC trolador de video integrado, lo deshabilitaremos si deseamos instalar una placa de expansión que controle mejor el video. El concepto básico del BUS introducido por IBM PC en 1981 era tan bueno y versátil que por años tuvo pocas alteraciones. Pero actualmente hay media docena de tipos de bus de PC. Todos presentan mejoras para un movimiento cada vez más rápido de los datos entre los componentes. La primera alteración del bus original de las PC buscó aumentar su capacidad de transportar 8 bits de datos por vez. Cuando la IBM introdujo la computadora IBM AT en 1984, el nuevo sistema incluía ranuras de expansión con más conectores para enviar 16 bits de datos por vez, el doble de información que para el bus original. Este bus, denominado ISA, del inglés Industry Standar Architecture: arquitectura industrial estándar, es el más común, no obstante la aparición de las actuales PC, y se lo usa en combinación con otros tipos de ranuras de expansión. Las ranuras de expansión ISA tienen la ventaja de permitir que se les conecten adaptadores antiguos de 8 bits. Las placas anteriores simplemente utilizan un número menor de conectores para ranuras. Pero en 1987, la IBM introdujo la computadora PS/2, con un bus de tipo diametralmente diferente, al que denominó de Microchannel Architecture (arquitectura en microcanal) o MCA. Trabaja con 32 bits por vez y tiene inteligencia incipiente que permite el ajuste automático con el resto del sistema. Ayuda a eliminar conflictos provocados cuando dos componentes desean utilizar los mismos recursos del sistema, como la localización, el direccionamiento o la memoria. El MCA fue una buena idea, pero no se sostuvo por dos razones: primero, no recibía las antiguas placas de expansión de 8 bits e ISA de 16 bits, y a los propietarios de PC no les tentaba la idea de tener que abandonar adaptadores que funcionaban perfectamente. En segundo lugar, inicialmente, IBM no permitió que otras compañías reprodujesen el bus como lo había permitido con los bus de proyectos anteriores. Sin el apoyo de otras compañías, el MCA no sólo se debilitó sino que provocó una respuesta de siete empresas competidoras y, lideradas por la Compaq. Estas rivales introdujeron, en 1988, el bus EISA (del inglés: Estended Industry Standard Architecture = arquitectura extendida industrial estandarizada). Proporcionaba una transferencia más rápida de datos de 32 bits con la configuración de MCA y además, un inteligente proyecto de ranuras permitía el empleo de las placas ISA. Pero el EISA resultó complejo y caro y no llegó a tener un uso corriente, excepto en sistemas más sofisticados en los que toda ganancia de velocidad es importante. En 1992 los fabricantes de computadoras vieron otra novedad en proyecto de bus. Antes estaban concentrados en lograr que los bus transportaran más bits de datos por vez -de 8 a 16, de 16 a 32-, pero igualmente EISA y MCA operaban a 8,22 y 10 megahertz (MHz) pese a la introducción de nuevos procesadores capaces de triturar datos a 33MHz o más. Para que el bus alcanzara esta velocidad se creó el bus local. Local hace referencia a las líneas de bus usadas por el procesador (imagine las líneas de bus ubicadas en las inmediaciones del procesador, para comprender el sentido del término local ). Algunas de estas líneas de bus local van hacia las ranuras de expansión y dan a esas ranuras acceso local, o directo, al procesador. La ventaja del bus local está en que teóricamente se comunica con el procesador a la velocidad propia de éste. En realidad, aunque la velocidad es menor que la deseada, representa una mejoría increíble sobre el ISA. Las ranuras de expansión del bus local persisten junto con las ranuras ISA y se usan en componentes como el video y las placas controladoras de disco, que afectan fuertemente el desempeño global de la computadora por las enormes cantidades de datos que mueven. Hay dos versiones de bus local. La versión Video Electronics Standards Association (VESA, o asociación electrónica de video estandarizada) que es una alianza entre fabricantes de PC que desarrollan el bus local VESA, o BL-Bus, para acelerar los monitores de video con velocidades de trabajo de hasta 50MHz. Intel Corporation y otras importantes compañías de PC desarrollaron el bus local PCI (Peripheral Component Interconnect = componentes periféricos interconectados). Aunque PCI permite sólo velocidades de hasta 33MHz, el bus local PCI abarca un proyecto más ambicioso: incorporar la configuración Plug and Play (conecte y use). Pese a su baja velocidad de bus, actualmente es capaz de transportar un máximo de 132 megabytes por segundo, lo que lo vuelve muy interesante, comparado con la tasa de transmisión de VESA de 107MB/seg y con el ISA de 8MB por segundo. Ambos, VESA y PCI, están siendo perfeccionados, pero lo más probable es que el PCI se convertirá en la herramienta de bus estándar. PLACAS DE EXPANSIÓN DE 8 BITS La transmisión de datos entre las ranuras de expansión y otros componentes del bus se realiza solamente a través de 8 líneas de da- 68

69 Capítulo 5 Figura 1 Figura 4 tos paralelas. Las líneas de datos emplean apenas una parte de los 31 pares de conectores que se encajan en las ranuras de expansión. Como son siempre los mismos sobre placas nuevas, los demás conectores abastecen energía, instrucciones y direcciones para localización de datos, sea en las placas de expansión o sea en memoria (figura 1). PLACA DE 16 BITS O PLACA ISA Con más de 18 pares de conectores, la placa ISA (Industry Standard Architecture o arquitectura industrial estandarizada) transmite datos por 16 líneas; comparada con una placa de 8 bits, duplica la cantidad de información movida. Este es el tipo más común de placa de expansión y los PC con bus más veloces y nuevas ranuras de bus local poseen también ranuras de expansión ISA. Una placa de 16 bits es suficientemente podero- Figura 2 sa para componentes tales como teclados, puertas paralelas y series y modems internos que no manejan las enormes cantidades de datos transmitidas por las placas controladoras de video, red y disco (figura 2). PLACA MCA DE 32 BITS Figura 3 La placa del Microchannel IBM (MCA) emplea 32 de sus 93 líneas para enviar y recibir datos. También incluye circuitos especiales que, como la tecnología Plug and Play (conecte y use, vea el Capítulo 3), vuelven la placa fácil de instalar. La ranura de expansión MCA, que IBM impidió durante mucho tiempo que otros reprodujesen, no acepta placas adaptadoras de 8 bits o ISA (figura 3). PLACA EISA DE 32 BITS El proyecto de Extended Industry Standar Architecture, arquitectura extendida industrial estandarizada, (EISA) usa placas de expansión diseñadas específicamente para trabajar con los 97 conectores de la ranura divididos en dos niveles. 69

70 Cómo se Comunican los Periféricos con la PC Figura 5 Figura 6 and Play, son fáciles de instalar. Además las ranuras EI- SA también aceptan placas de 8 y de 16 bits. Elementos plásticos permiten que las antiguas placas se encajen solamente hasta las ranuras que hacen contacto con el primer nivel de conectores, que funcionan de la misma forma que los conectores ISA. Pero las placas construidas específicamente para las ranuras EISA se encajan más profundamente y alinean sus conectores con la hilera inferior de conectores que trazan las señales basados en las especificaciones EISA (figura 4). Estas placas específicas para EISA transmiten 32 bits de datos por vez y, como el MCA y Plug Figura 7 PLACA DE BUS LOCAL VESA (VL-BUS) DE 32 BITS Las placas proyectadas para ranuras de bus de Video Electronics Standards Association (VESA o Sociedad de Electrónica Estandarizada de Video) están divididas en un conjunto de conectores basados en la ranura ISA y otro conjunto separado de 36 pares adicionales de conectores menores que cargan las informaciones del bus local. Las placas VL-Bus funcionan con datos de 32 bits (figura 5). PLACA DE BUS LOCAL PCI Los adaptadores para el bus local PCI (Peripheral Component Interconnect o Interconexión de Componentes Periféricos) tienen conectores semejantes a los de las placas MCA y EISA. Todas emplean 32 bits por vez, son más pequeñas y más densamente acondicionadas que las conexiones ISA. Pero las ranuras PCI no aceptan placas ISA o placas de 8 bits (figura 6). BUS LOCAL VESA 70 Damos a continuación, una serie de indicaciones referentes a la barra local tipo VESA de la figura 7. 1) Las señales del microprocesador se envían primeramente a un

71 Figura 8 controlador de E/S (Entrada/Salida) que trata las operaciones del VL-bus. Las señales incluyen cierto código que establece una dirección como destino prefijado para el resto de las señales. 2) El controlador decodifica las señales de dirección del procesador para determinar si las señales son para cualquiera de los dos adaptadores del bus local. 3) Las señales que no se dirigen hacia los adaptadores del bus local pasan hacia el controlador de E/S ISA, que normalmente trata las operaciones que no son del bus local, a 16 bits por vez y a una velociadad cercana a 8MHz. 4) Cuando el controlador VL detecta señales destinadas a una ranura del bus local, envía una señal de control hacia el adaptador de esa ranura y ordena la ejecución de la operación solicitada por las señales. 5) Una vez que la operación se inicia, el controlador VL permite que los datos usados en esta operación pasen directamente del procesador hacia la ranura del bus local por un camino de 32 bits de datos, movidos a velocidades de hasta 50MHz. BUS LOCAL PCI Capítulo 5 Damos a continuación, una serie de indicaciones referentes a la barra local tipo PCI de la figura 8. 1) Las señales del microprocesador van a un controlador de E/S (Entrada/Salida) hacia las operaciones del bus local PCI. El controlador está entre el procesador y el controlador ISA normal. 2) El controlador PCI examina todas las señales del microprocesador para determinar si la dirección indicada para las señales es un adaptador de bus local o un adaptador para bus no-local. 3) El controlador PCI encamina todas las señales destinadas al adaptador de bus no local hacia un segundo controlador, que puede ser un controlador de bus MCA o EISA. Esta parte del bus mueve los datos a 16 bits por vez, si se trata de circuitos ISA, o a 32 bits por vez, en caso de circuitos EISA o MCA. La velocidad de estas señales está cercana a los 8-10MHz. 4) El controlador encamina todas las señales generadas hacia los componentes del bus local a través del camino en que se ubican las ranuras de los adaptadores del bus local. Los datos viajan en este camino a 32 bits por vez y a velocidades de hasta 33MHz. Pasos Iniciales para el Mantenimiento de Computadoras EL TRABAJO PRÁCTICO Una vez que tiene el conocimiento de los conceptos fundamentales de la arquitectura de la PC, así como de las principales herramientas y utilitarios para el servicio (para lo cual debe estudiar los fascículos 1 a 3), se puede iniciar con el trabajo práctico en esta obra. Antes conviene recordar que el servicio a la PC se divide en cuatro tipos. Mantenimiento Reparación Protección de la información Actualización Es importante que sepa diferenciar entre una y otra tarea del servicio, pues ello le permitirá emplear las herramientas apropiadas y tomar las medidas respectivas. En consecuencia, es fundamental que aprenda a realizar un diagnóstico certero acerca de qué tipo de medida de servicio requiere un 71

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