intel core i7 RepaRación de pc: cómo RealizaR el diagnóstico de una computadora con

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1 Artículo de tapaapa RepaRación de pc: cómo RealizaR el diagnóstico de una computadora con intel core i7 Desde la aparición de las PC de escritorio, a comienzo de los 80, la tecnología a avanzado a pasos agigantados pero la concepción de estos equipos sigue siendo la misma a tal punto que sus componentes básicos siguen siendo los mismos, aunque de menor tamaño y mejores prestaciones, gracias al avance de las técnicas de integración. Una computadora de escritorio sigue teniendo una CPU, una pantalla, un teclado y un ratón (mouse); el corazón del equipo se encuentra dentro de la CPU y es la denominada placa madre, placa base o motherborad y mucho ha cambiado en cuanto a lo que puede hacer desde las primeras computadoras con microprocesador 8086 hasta las modernas tarjetas con Intel i7, sin embargo en las placas madre que alojan a estos chip hay una memoria de programa, una memoria de datos, una BIOS, puertos para comunicarse con el exterior, etc. El primer libro editado por Quark sobre reparación de computadoras data de 1989 y, desde entonces, son varios los libros, artículos, cursos y videos producidos sobre este tema ya que en la medida que aparecen equipos con nuevas tecnologías es necesario explicarle al técnico diferentes técnicas para poder realizar un diagnóstico apropiado cada vez que una PC presenta una falla. Hoy encontramos PCs de escritorio todo en uno donde la placa madre está en el mismo gabinete donde se encuentra la pantalla, también existen notebooks de todo tipo y hasta tablets con pantalla touch que emplean sistemas operativos que permiten su manejo sin necesidad de teclado externo. El último artículo publicado sobre estos temas fue en Saber Electrónica 317 y debido a las preguntas de nuestros lectores decidimos preparar este informe que lo complementa y en el que analizaremos cómo son las placas madre comerciales de última generación y de altas prestaciones, cuáles son sus principales componentes, cómo se realiza su diagnóstico y cuáles son los problemas más frecuentes. Coordinación: Ing. Luis Horacio Rodríguez - llr@webelectronica.com.ar

2 Artículo de tapa DesCripCión De una placa MaDre CoMerCial De ÚltiMa GeneraCión Tal como describimos en el Artículo de Tapa de Saber Electrónica Nº 316, la placa base de una computadora se usa para interconectar los dispositivos de un ordenador o PC entre sí y controlarlos de forma adecuada e incluye componentes electrónicos necesarios para el funcionamiento de dichos componentes. Conectados a ella podemos encontrar, entre otros: El microprocesador, La memoria RAM, Conexiones para USB, Disco duro, Ranuras para tarjetas, Puertos SATA, Puntos de alimentación, Tarjeta de sonido integrada, Etc. El cerebro de una computadora u ordenador es el microprocesador (en adelante µp), que va insertado en la placa base, suele ser uno de los componentes imprescindibles más caros o incluso el más caro (actualmente existen hasta por 1500 dólares, de 6 núcleos) que podemos encontrar en un ordenador. Su misión principal es procesar información y, al contrario que un microcontrolador, por sí solo no puede funcionar. Generalmente la gente se fija básicamente en la frecuencia del µp para determinar la potencia de un equipo pero no sólo hay que fijarse en eso, hay muchas otras cosas que influyen en la potencia que dependen del uso que se le vaya a dar a la PC, como ser la capacidad de procesamiento gráfico (necesidad de una tarjeta gráfica aparte), la memoria RAM (no sólo la cantidad sino también el tipo de memoria), los tipos de ranuras de expansión de la placa base para tarjetas que se quieran añadir, el disco duro (igual que en la RAM no sólo hay que fijarse en la cantidad de memoria sino también en la velocidad), etc. Se suele pensar que todos los dispositivos tienen conexión con el microprocesador, pero nada más lejos de la realidad; tan sólo unos pocos elementos se conectan directamente a él, la mayoría de los dispositivos son controlados por un chip que hace de hub o centro de operaciones. El procesador (cpu) es un chip que se vale de otros chips que hacen la comunicación con la memoria, los discos duros, los puertos de impresora, video, audio, los CDs, etc. El chipset es el nombre de identificación de los chips que indican la marca y versión que se está empleando en una tarjeta madre en especifico. Existen chipset de marca Intel, o Nvidia, VIA, SIS, etc., todos son de diferentes características y confiabilidad, se sabe que a mejores características y Figura 1

3 cómo realizar el diagnóstico de una computadora con Intel core i7 Figura 2 estabilidad hacen más caras las tarjetas madres que los llevan. El "chipset" es el conjunto (set) de chips que se encargan de controlar determinadas funciones del ordenador, como la forma en que interacciona el microprocesador con la memoria o la caché, o el control de los puertos y ranuras de expansión. Antiguamente estas funciones eran relativamente sencillas de realizar y el chipset apenas influía en el rendimiento de la computadora, por lo que el chipset era el último elemento al que se concedía importancia a la hora de comprar una tarjeta madre. Pero los nuevos y muy complejos microprocesadores, junto con un muy amplio abanico de tecnologías en materia de memorias, caché y periféricos, han hecho que la importancia del chipset crezca enormemente. Del tipo de chipset dependerá el tipo de memoria, la gama de procesadores que la tarjeta soportará, el número máximo de discos, el número de puertos USB, y su velocidad. Como ejemplo, en la figura 1 tenemos el esquema de la placa DZ68BC que usa el chipset Z68 como controlador de toda la placa. Como se puede observar, excepto la RAM, PCIe x16- x8, HDMI y DP (conexiones que demandan mucha capacidad de procesamiento), todo lo demás Figura 3 está centralizado en el chip

4 Artículo de tapa Z68. Recordemos también que la función de un µp es, como su nombre indica, procesar información y no controlar. En a figura 2 se tiene una imagen de la placa base Intel DZ68BC. Comenzando a ver en más detalle algunas de las partes más interesantes de la placa, empezamos por el zócalo del µp, figura 3. Hay que tener en cuenta que existen varios tipos de zócalos, cada uno con una forma o tamaño diferentes por lo que, a la hora de elegir un microprocesador o una placa, hay que tenerlo en cuenta. En este caso se trata de un LGA1155, que sirve perfectamente para un microprocesador i7. En la figura 3, sobre el zócalo está situada una tapa de color negro que sirve para proteger la zona de golpes, roces y polvo. Para insertar el µp hay que quitar dicha tapa. En la fgura 4 se puede ver el zócalo o base sin dicha tapa. La RAM se inserta en las ranuras que se ven en la imagen de la figura 5. En ellas no se puede instalar cualquier tipo de RAM, por ello que es otro punto a tener en cuenta a la hora de elegir una placa o una memoria RAM. Incluso para memorias que físicamente se pueden insertar en estas ranuras, internamente la placa puede no ser compatible con ellas así que hay que tener mucho cuidado y leer bien las hojas técnicas de cada una. En mi este caso son Figura 4 Figura 5 Figura 6

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6 Artículo de tapa conexiones para memorias RAM DDR3. De nuevo, por si alguien se pregunta por qué dos son de un color y las otras dos de otro, lo especificaré más adelante. A continuación, en la figura 6, se puede ver una imagen del lugar donde está el chip Z68 del que hablé antes, justo debajo de ese pequeño radiador azul disipador de temperatura. Si desea añadir una tarjeta de red (si no viene integrada en la placa o queremos una mejor), una tarjeta gráfica, una placa de sonido, una tarjeta Wi- Fi, etc. debemos insertarlas en las ranuras PCI (Interconexión de Componentes Periféricos) que están en la placa. Hay diferentes variantes que se diferencian a grandes rasgos en el número de pines y velocidad de transferencia de datos. En la figura 7 se puede ver una foto de varios zócalos (bases) junto a su denominación. Para conectar más periféricos, como discos duros Figura 8 internos o unidades de CD/DVD/Blu-Ray, entre otros, actualmente se usa una interfaz SATA. Al contrario que la interfaz PATA, la que se usaba hace años, los dispositivos no necesitan configurarse como esclavos o maestros. En la figura 8 se pueden apreciar un total de ocho conexiones SATA. El hecho de que estén agrupadas por color obedece a que tienen diferentes velocidades de transferencia de datos o están conectados a diferentes controladores (para este caso particular). La placa que estamos analizando también Figura 7 Figura 9 posee otros puertos para comunicarse con el exterior que corresponde a las entradas y salidas de audio y vídeo, conexiones de red, etc. Estos zócalos o conectores son accesibles desde el exterior de la PC y para la placa madre

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8 Artículo de tapa que estamos analizando se muestran en la figura 9, de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo, tenemos: Figura 10 Primera columna: USB 2.0 (amarillo) P1394 (negro) esata (rojo) Segunda columna: USB 2.0 (negro) Tercera columna RJ45 hembra (para conexiones de red) USB 3.0 (azul) Cuarta columna (en vertical) HDMI Quinta columna DVI-I (azul) Display Port Figura 11 Sexta columna Entradas y salidas de audio (micrófono, línea, altavoces, etc.). el MiCroproCesaDor y el Cooler Centrándome en el µp, cuando se lo compra, viene con un ventilador para colocarlo justo encima de él (también llamado cooler). Este elemento es necesario para la correcta refrigeración del µp para que no se recaliente ni se queme, aunque los hay que son capaces de disminuir su funcionamiento si falla el ventilador para Figura 12 Figura 13

9 cómo realizar el diagnóstico de una computadora con Intel core i7 que no se queme. En la figura 10 podemos ver una foto del ventilador del Intel Core i7 2600k visto desde arriba. La figura 11 muestra la parte que va en contacto con el µp para que éste transmita el calor al radiador que, junto a la ayuda del ventilador, disipará todo el calor generado. Lo que se ve justo en el centro, esas tres rayas de color gris oscuro, es pasta térmica (viene de fábrica). El microprocesador se muestra en las figura 12 y 13. la MeMoria ram La memoria RAM (Random Access Memory Memoria de acceso aleatorio) es un tipo de memoria que almacena aquella información (instrucciones o datos) que esté usando el sistema en un momento dado, incluida información del Sistema Operativo. Dicha información no se carga por completo, sino que de forma estratégica (existen métodos bien descriptos) se carga sólo aquella información que se está usando o aquella que se va a usar pronto ya que la capacidad disponible no es infinita. Sirve de puente de intercambio de información entre el microprocesador y el disco duro y se las usa debido a sus tiempos de lectura/escritura que son mucho más rápidos que los de un disco duro (generalmente sus tiempos se miden en nanosegundos y los del disco duro en milisegundos). La RAM tampoco está directamente conectada al microprocesador sino que puede haber varios niveles de memoria caché entre ella y el µp. Dicho esto, cualquiera podría pensar: y si aún le metemos la RAM entre el disco duro y el µp e, incluso, si complicamos más y ponemos varios Figura 14 niveles de memoria caché entre la RAM y el µp, no debería hacerse lenta la transferencia de información? La respuesta es un no rotundo. Otra de las características especiales que la diferencian de los discos duros, por ejemplo, es que el tiempo de acceso a cada posición de memoria siempre es el mismo, se accede directamente, da igual que sea la primera posición que la última. En un disco duro no, depende de la posición del cabezal de lectura y del plato en el momento de tener que proceder a realizar una lectura. La última característica, de interés para este artículo, es la volatilidad de la información: si se va la corriente, se pierde todo lo que tenga almacenado la RAM (cosa que no pasa en un disco duro). Existen varios tipos que han ido apareciendo a lo largo de los años, si alguien quiere profundizar le recomiendo consultar Wikipedia, pero las que son más comunes actualmente son las DDR2 SDRAM y DDR3 SDRAM, figura 14, siendo ésta última la que soporta velocidades de transferencia más rápidas y la que se está imponiendo a la otra. A parte de la velocidad a la que pueda funcionar cada tipo de RAM es interesante destacar que hay placas que permiten el uso de dos o más canales de comunicación con la memoria, es decir, para un sistema de doble canal se podría escribir / leer a la vez en dos memorias, duplicando (en la teoría) la velocidad de transferencia. En las ranuras que mostraba en el apartado de la placa base, el color diferente indica en cuáles se deben insertar primero las memorias para aprovechar la característica de doble canal, es decir, cada par de dos colores indica un canal, por lo tanto, si quisiese añadir dos memorias tendría que ponerlas primero en el color azul oscuro (quedaría una situada en cada canal) y luego el resto en las del azul claro. Algo a tener en cuenta es que las memorias tienen que ser del mismo tipo dentro de un mismo canal si no el bus usará la velocidad menor de las dos. Restricciones (las más comunes): No se puede insertar cualquier tipo de RAM en cualquier placa. Cada placa base tiene unas ranuras para un tipo concreto de RAM (físicamente ya no se podría insertar una memoria en una ranura que no le corresponde). Si quieres añadirle más memoria a tu PC, antes de comprarla debes saber qué tipo soporta para luego no llevar sorpresas desagradables. Incluso siendo del mismo tipo, por ejemplo DDR3, puede que tenga algunas características (como por ejemplo ECC) que la placa

10 Artículo de tapa no soporte y, aunque la memoria se pueda insertar en la ranura correspondiente, no funcionará y la placa base se quejará. Además, existe un límite de memoria RAM que puede soportar un sistema operativo y la propia placa base, por lo que de nuevo habrá que informarse. Por ejemplo, los sistemas de 32 bits sólo pueden tener como máximo 4GB de memoria, los de 64 bits mucha más. Y por qué estos límites? por capricho? No, realmente es una limitación por el ancho de palabra que usa el sistema y el microprocesador. Por ejemplo, en la teoría, con 32 bits sólo se podría direccionar un total de: 2³² posiciones de memoria, es decir, 2³² = 4,294,967,296 Bytes 4GB. Con 64 muchísimos más, saldría un churro de números con 2⁶⁴, pero aún así las placas tienen un límite físico que hay que consultar (la que he mostrado en el apartado de placa base soporta hasta 32GB, pero las hay de muchos más como pueden ser aquellas dedicadas a servidores o súper computadoras). Si consulta con un programa la velocidad a la que esté trabajando el bus de la RAM y ve que la cifra que aparece es justo la mitad a la que debería funcionar, significa que todo va a la perfección. Es exactamente la velocidad a la que realmente está funcionando el sistema ya que estas memorias (DDR Double Data Rate), en cada ciclo envían dos datos, lo que se traduce en duplicar la velocidad de transferencia en la práctica. Otra cosa es que, por ejemplo, tenga una memoria de 1600MHz en una placa que lo soporta, pero luego muestra una velocidad para una de 1333MHz (indicaría 667MHz más o menos); eso puede ser debido a que por defecto algunas placas, aunque les pongas una memoria de 1600MHz, no la autodetectan y las hacen funcionar a la velocidad estándar de 1333MHz. Para hacerla funcionar a 1600MHz habría que configurar el dato en la BIOS.

11 cómo realizar el diagnóstico de una computadora con Intel core i7 intel Core i7 3770K Actualmente encontrará placas madre con microprocesadores Intel Core i con la nueva arquitectura Ivy Bridge. Aunque se trata principalmente de una actualización de la arquitectura Sandy Bridge, estos procesadores presentan cambios en su modo de funcionamiento. Además el proceso de fabricación se redujo a 22 nanómetros en esta generación. Los procesadores Intel Core i de tercera generación, son los primeros en utilizar la tecnología Tri-Gate Transistors o mejor conocida como tecnología de Transistores 3D. Esta nueva implementación implica un gran cambio en la forma que se transmiten los datos dentro del microprocesador, la cual explicaremos más detalladamente conforme avanza este análisis. Por otro lado el cambio en el proceso de fabricación de 32nm a 22nm atrae la atención de muchos, ya que se traduce en un menor consumo de energía y en mayor facilidad para aumentar la frecuencia en estos chips (Overclock). En el caso del procesador Intel Core i7 3770K, como consecuencia de esta transición le permitió a Intel ajustarlo a una frecuencia superior a la de los procesadores Core i7 2600K pero con la ventaja de tener un TDP menor, el cual es de 77 Watt. Con estos cambios, sobretodo el uso de Tri- Gate Transistors, Intel permite que la ley de Moore continúe vigente. Figura 15 Pero aun con estas nuevas implementaciones, será esta tecnología capaz de superar en rendimiento a los procesadores Sandy Bridge? es verdad que su principal cambio en rendimiento esta orientado al apartado grafico? presenta esta nueva arquitectura la oportunidad de crear equipos móviles con mejores prestaciones? Eso y más lo trataremos más adelante. Debajo De la tapa De ivy bridge Como lo mencionamos en la introducción a este análisis, Ivy Bridge es una renovación de la arquitectura Sandy Bridge, lo que implica que teóricamente de acuerdo al reloj de lanzamiento de tecnologías de Intel, esto seria un Tick, es decir un cambio en lo que respecta al proceso de manufactura de 32 a 22 nm, pero esto no quedo ahí, ya que Intel se planteo el uso de una nueva tecnología llamada Tri-Gate Transistors y mejoro el GPU con mas unidades de ejecución. Lo que dio como resultado lo que llamo Intel un Tick+, un Tick especial. Cabe destacar que un Tock significa un cambio significativo en su arquitectura como lo fue el cambio de Westmere a Sandy Bridge, figura 15. En los procesadores Ivy Bridge podemos encontrar 1.4 billones de transistores en una superficie de tan solo 160 mm cuadrados, esto se debe principalmente al uso de la tecnología Tri-Gate Transitors, que permite introducir mas transistores en una superficie de menor tamaño, figura 16. Pero como funcionan los Tri-Gate Transistors? Los transistores planos son transistores de 2 dimensiones, están constituidos de conductores que sobresalen mínimamente del sustrato de silicio, los cuales tienen una única puerta de control. En cambio los transistores Tri-Gate o 3D presentan un crecimiento vertical más significativo lo que permite utilizar 3 dimensiones de la superficie del conductor para

12 Artículo de tapa Figura 16 Figura 17 transportar los electrones y de esta manera el contacto en la puerta mejora bastante y permite controlar mas eficientemente el paso de electrones y como efecto se reduce la pérdida de energía significativamente, figura 17. Este seria el principal cambio en esta nueva arquitectura pero también encontramos otros cambios importantes, como lo es el aumento de las unidades de ejecución en el GPU. Sandy Bridge contiene 12 unidades e Ivy Bridge pasó a tener 16 unidades de ejecución. Otros cambios presentes en el GPU es la adicción de soporte para DirectX 11, OpenGL 3.3, OpenCL 1.1 y DirectCompute. Intel ha mencionado que en el lanzamiento de Sandy Bridge había 50 juegos optimizados para este chip y ahora la lista se ha duplicado a 100 juegos con la salida de Ivy Bridge. También menciona que el rendimiento de Quick Sync fue mejorado considerablemente por lo que ahora podemos convertir videos mas rápido, los resultados de esta prueba se dan a conocer mas adelante en el análisis. En la figura 18 vemos una tabla con los modelos de los procesadores disponibles en el mercado al momento de la redacción de este análisis y los que saldrán pronto. Para el caso de Ivy Bridge, Intel preparo el chipset Z77, que trae mejoras considerables. Pero parece ser que el fabricante escucho los comentarios de los usuarios y decidió mantener la compatibilidad con el socket Este hecho les da la posibilidad a los compradores de experimentar 2 panoramas, según sea su caso, el primer panorama es de las personas que desean actualizar su tarjeta madre para posteriormente actualizar el procesador cuando tengan la posibilidad. El otro panorama es donde los usuarios no encuentran la necesidad de cambiar de tarjeta madre compatible con Sandy Bridge pero quieren cambiar su procesador por uno con arquitectura Ivy Bridge. En este último caso es necesario realizar una actualización en el BIOS para que nuestra tarjeta madre sea compatible con los nuevos procesadores. Evidéntemente hay mucho para hablar de estos componentes, pero son detalles técnicos que no suelen ser muy útiles para el técnico reparador. De todos modos, en haciendo clic en el ícono password e ingresando la clave: reparoconi7 encontrará bibliografía adicional. J bibliografía Figura 18