Componentes de PC: Qué hacen y cómo afectan al rendimiento, la guía definitiva

Si te pregunto qué es un PC estoy seguro de que me responderás que es un ordenador personal, y que PC son, simplemente, sus siglas en inglés (Personal Computer). Tienes toda la razón, pero si enfocamos esa pregunta con una mayor profundidad, ¿sabrías contestarla? No sería especialmente complicado, podríamos definirlo como un conjunto de componentes de hardware trabajan de forma conjunta, y gracias a la concurrencia de un conjunto de elementos que conocemos como software, firmware y drivers.

Podríamos ir más allá y añadir que, para poder interaccionar con un PC, necesitamos una serie de periféricos de diversa índole. Generalmente se agrupan en dos grandes tipos, de entrada y de salida. En el primer grupo encajan sin problema teclados y ratones, por ejemplo, mientras que en el segundo tipo los más populares son el monitor y los altavoces. Su importancia está fuera de toda duda, ya que aunque es cierto que un PC funcionaría sin un monitor, tú no verías ninguna imagen, y por tanto no podrías interactuar de forma real con el equipo.

Los componentes de hardware son la base de cualquier ordenador, eso no admite discusión, ¿pero sabes qué hace cada uno de ellos, qué papel juegan en el rendimiento y cómo pueden interferir entre ellos? Si has respondido con un no, no te preocupes, en este artículo te vamos a explicar, de una manera sencilla pero sustancial, qué hace cada uno de los componentes clave de un PC, cómo afectan al rendimiento y cómo pueden interferir entre ellos.

Espero que esta guía os sea útil, y que os ayude a ampliar vuestros conocimientos a nivel de hardware. No he querido adoptar un enfoque muy avanzado para que no resulte compleja, y para que así pueda llegar a casi todos nuestros lectores. Con todo, si tenéis cualquier duda podéis dejarla en los comentarios y os ayudaremos a resolverla.

Componentes de PC: El procesador

Estamos ante el cerebro de cualquier PC. El procesador es un componente electrónico de tipo semiconductor con un enfoque general, multipropósito y multitarea que se ocupa de interpretar y de trabajar con diferentes instrucciones y procesos que recibe y los convierte, mediante la realización de operaciones matemáticas (de enteros y de coma flotante) en instrucciones y datos que permiten el correcto funcionamiento del sistema operativo, y de sus diferentes operaciones.

Para evitar tener que repetir diferentes operaciones que se realizan con frecuencia, el procesador puede guardar esas operaciones ya resueltas, además de instrucciones importantes, en su propia caché y en la memoria RAM. Por esto son tan importantes los tamaños de las cachés L3 y de la memoria RAM, y su velocidad y latencia. A mayor tamaño, más cantidad de instrucciones y datos podrán quedar almacenados, y a mayor velocidad y menor latencia más rápido podrá acceder el procesador a esos elementos.

Así, cuando abres un juego, por ejemplo, el procesador se encarga de realizar las operaciones más importantes necesarias para que este cargue, y suministra a la tarjeta gráfica las instrucciones y datos que necesita para poder trabajar. Esta es, a diferencia del procesador, un componente específico que carece de ese enfoque general y multipropósito que hemos mencionado.

¿Cómo afecta al rendimiento y cómo interactúa con otros componentes?

El procesador es el pilar central de cualquier PC, ya que al final el rendimiento general del equipo depende en gran medida de él. La simple ejecución del sistema operativo, y cualquier interacción que realicemos, se completa gracias a su papel como intérprete de las señales y peticiones que recibe a nivel de software, y que resuelve mediante la realización de operaciones diversas que pueden ser interpretadas por otros componentes y elementos del sistema.

Puede trabajar con una cantidad determinada de procesos de forma simultánea, dependiendo de la cantidad de núcleos  que integre, y de otras tecnologías como el HT (Intel) o el SMT (AMD), que permite a cada núcleo trabajar con dos hilos. Su rendimiento también dependerá de su IPC (instrucciones por ciclo de reloj) y de la frecuencia de trabajo que alcance, expresada normalmente en MHz.

Como hemos dicho, el procesador es el pilar central del equipo, y de él dependerá directamente el rendimiento de todo el PC. Así, por ejemplo, si tenemos un procesador poco potente, el rendimiento general del equipo se verá seriamente afectado, y como este no será capaz de suministrar datos con la velocidad suficiente a otros componentes, lastrará a estos y les impedirá desarrollar todo su potencial. Esto es lo que se conoce como un cuello de botella, y es muy común cuando utilizamos tarjetas gráficas de alto rendimiento.

Componentes de PC: La placa base

Juega un papel muy importante porque en ella se instalan todos los componentes básicos de un PC, ya sea de forma directa, es decir, mediante conexión directa con cada componente, o mediante cableado. Así, por ejemplo, el procesador, la tarjeta gráfica, la memoria RAM y las unidades SSD M.2 se conectan de forma directa a la placa base mediante las ranuras que trae, mientras que los SSDs SATA en formato de 2,5 pulgadas se conectan mediante un cable SATA.

La placa base determina aspectos tan importantes como la compatibilidad con determinados procesadores, las posibilidades de alimentación de estos, el soporte de ciertos estándares, las posibilidades de aplicación y las diferentes opciones de conectividad que disfrutaremos. Para entenderlo mejor, vamos a ver algunos ejemplos concretos:

• La placa base utiliza un socket concreto, y esto limita su compatibilidad a ciertos procesadores. Por ejemplo, las placas LGA1200 solo son compatibles con procesadores Intel Core 10 e Intel Core 11.
• También cuentan con un chipset determinado. Esto determina aspectos tan importantes como los conectores disponibles y las funciones avanzadas que integra, incluyendo algunas tan relevantes como el overclock y las líneas PCIE disponibles para otros componentes, como unidades SSD PCIE.
• La placa base también determina la cantidad de tarjetas gráficas que podemos instalar, la alimentación máxima que puede ofrecer a un procesador a través de su sistema VRM, la compatibilidad con diferentes tipos de memoria RAM (DDR4 es el estándar actual, pero pronto saltaremos al estándar DDR5) y la cantidad máxima de RAM y de unidades de almacenamiento que podremos instalar.
• Por último, también puede integrar otros elementos importantes, como diversas soluciones de red, y un sistema de sonido completo.

¿Cómo afecta al rendimiento y cómo interactúa con otros componentes?

A través de la placa base se produce la comunicación y la coordinación de todos los elementos que forman un PC, incluyendo desde el procesador que montamos en el socket hasta el teclado que conectamos a un puerto USB de la placa base, así que su  papel como nexo de unión es tan importante que debemos darle el mérito que merece.

Por otro lado, la placa base también limitará las posibilidades de nuestro PC, tanto en sentido cualitativo como cuantitativo. Así, si utilizamos una placa base con un VRM de poca potencia, no podremos montar procesadores de alto rendimiento, ya que estos podrían dar problemas debido a la incapacidad de la placa para alimentarlos correctamente. Tampoco podremos montar más memoria de la que admita nuestra placa, ni utilizar unidades SSD o tarjetas gráficas de alto rendimiento compatibles con estándares de última generación si nuestra placa base no es compatible con ellos.

La placa base puede limitar en gran medida el rendimiento de ciertos componentes, y también puede impedirnos disfrutar de prestaciones avanzadas como el overclock, ya que no todos los modelos soportan esa función, así que debemos tenerlo muy en cuenta. Por otro lado, si no es compatible con estándares avanzados, puede limitar el rendimiento de otros componentes. Así, por ejemplo, una placa base con una ranura PCIE Gen3 x16 limitará el ancho de banda de una tarjeta gráfica que utilice PCIE Gen4 x8, como las Radeon RX 6600 XT y RX 6600.

Componentes de PC: La tarjeta gráfica

Es un componente que también ha adquirido una gran popularidad con el paso de los años, aunque su concepto ha ido evolucionando de forma notable. Con la introducción de la tecnología T&L, siglas en ingles de transformación e iluminación, su importancia despegó, ya que pasó a ocuparse de cargas de trabajo asociadas a la geometría, y a la transformación de la misma, que anteriormente estaban relegadas a la CPU.

Una tarjeta gráfica es un componente cuyo corazón está formado por la GPU, una unidad de procesamiento gráfico que se encarga de realizar todas las tareas asociadas a dicha especialidad. La GPU es, por tanto, un componente especializado en cargas gráficas, tanto 2D como 3D, que está capacitada para realizar una enorme cantidad de operaciones de coma flotante por segundo, y que dispone de una alta capacidad de paralelizado, gracias a su enorme cantidad de núcleos diminutos.

Para entender mejor esto basta con recordar que un procesador actual de consumo general, y alto rendimiento, puede tener hasta 16 núcleos y 32 hilos, mientras que una RTX 3090 tiene 10.496 shaders o núcleos CUDA.

La GPU se ocupa de todo lo relacionado con las tareas gráficas del sistema, puede convertir información y datos en elementos visibles por el usuario (la señal que llega al monitor), y también es capaz de realizar operaciones de computación avanzada que requieran de la ejecución de una gran cantidad de operaciones concurrentes en paralelo, lo que la convierte en mucho más que un simple componente para juegos.  Este componente tiene una alta dependencia del procesador de cualquier PC, ya que recibe datos e instrucciones de este que necesita para poder sacar adelante sus diferentes cargas de trabajo.

La tarjeta gráfica también integra otros elementos importantes, como su propio sistema de alimentación y su subsistema de memoria. Siguiendo con el ejemplo anterior, la RTX 3090 tiene un bus de 384 bits, y cuenta con 24 GB de memoria gráfica GDDR6X a 19,5 GHz, lo que le permite ofrecer un ancho de banda de 936 GB/s. Esto quiere decir que cuenta con su propia memoria para guardar determinados elementos (geometría, texturas, shaders y otros), de la misma manera que el procesador hace con la memoria RAM, y puede acceder a esos elementos cuando lo necesita, sin tener que repetir ciclos de trabajo.

¿Cómo afecta al rendimiento y cómo interactúa con otros componentes?

El rendimiento gráfico de nuestro PC dependerá directamente de la tarjeta gráfica, y en sentido amplio. No debemos caer en el engaño de los TFLOPs, ya que el rendimiento de este componente depende, hoy más que nunca, de muchos otros factores que determinan su desempeño real en juegos y en distintas aplicaciones profesionales, incluyendo desde el sistema de memoria hasta las particularidades de cada arquitectura, y como no, la presencia de núcleos especializados en diversas tareas (núcleos para trazado de rayos y para inteligencia artificial).

Ya hemos dicho que la tarjeta gráfica tiene una enorme dependencia del procesador del PC, y esto se debe a que, como hemos dicho, necesita que este le suministre los datos e instrucciones que necesita para poder trabajar a plena potencia. Podemos hacer una analogía sencilla para entender mejor esta relación, imagina que estás secando los platos que te pasa un compañero que los está fregando. Tú eres la tarjeta gráfica, y tu compañero es el procesador, si tu compañero no friega con suficiente rapidez, tú tendrás que estar esperando sin hacer nada durante largos periodos de tiempo.

Pero esto no es todo, como hemos dicho al hablar de la placa base, la tarjeta gráfica también puede verse afectada por la interfaz que utilicemos, y por la fuente de alimentación. Si conectamos una tarjeta gráfica en una ranura PCIe que limita su ancho de banda, como por ejemplo una Radeon RX 6600 XT que utiliza PCIe Gen4 x8 en un conector PCIe Gen3 x16, su rendimiento se verá reducido y tendremos un cuello de botella generado por dicho conector. Por otro lado, si utilizamos una fuente de alimentación que no tiene potencia, o amperaje, suficiente para alimentarla de forma óptima, también podríamos tener problemas.

La tarjeta gráfica interactúa con muchos componentes, como la placa base, el procesador y la fuente de alimentación, y también con periféricos tan importantes como el monitor.

Componentes de PC: La memoria RAM

Este componente trabaja de una manera muy similar a la memoria gráfica, pero en vez de estar vinculada a la GPU, o tarjeta gráfica, está asociada a la CPU, o procesador. Juega un papel básico, ya que puede limitarnos hasta tal punto que, si no contamos con una cantidad determinada, directamente no podremos ejecutar diversas aplicaciones y juegos, y en situaciones extremas tampoco podremos utilizar sistemas operativos concretos.

Cuando hablamos de memoria RAM estamos haciendo referencia a la memoria de acceso aleatorio que se instala directamente en la placa base, utilizando para ello módulos que utilizan un estándar concreto, que trabajan a una velocidad determinada con unas latencias concretas, y que tienen una capacidad de almacenamiento fija.

Ya os hemos adelantado, cuando hemos hablado del procesador, cómo funciona la memoria RAM. Este componente se utiliza para almacenar datos e instrucciones que han sido generadas por las operaciones del procesador. Ahí quedan almacenadas para que este pueda recurrir a ellas de forma directa, lo que evita que tenga que volver a realizar operaciones determinadas.

Dado que la memoria RAM y el procesador están profundamente vinculados, y que este necesita utilizarla tanto para almacenar nuevos datos e instrucciones como para acceder a los que ya están almacenados, su impacto a nivel de rendimiento puede ser considerable, y en ciertos escenarios tiene un peso mayor de lo que podríamos imaginar.

¿Cómo afecta al rendimiento y cómo interactúa con otros componentes?

La memoria RAM gira en torno a tres grandes claves: la capacidad, la velocidad y la latencia. La capacidad es la cantidad de memoria total que tenemos disponible, y esto determina la cantidad de instrucciones y de datos que podremos almacenar. Cada aplicación, juego y sistema operativo necesita de una capacidad mínima para funcionar, y tiene fijado un valor recomendado que es recomendable cumplir.

Por ejemplo, DOOM Eternal necesita 8 GB de RAM para funcionar, pero recomienda contar con 16 GB de memoria. Cumplir el mínimo garantiza que el juego funcionará, y lo mismo ocurrirá si extrapolamos el ejemplo a otras aplicaciones y sistemas operativos, pero si no llegamos al nivel recomendado puede que nos encontremos con microtirones o con interrupciones derivadas del procesado de descarga y carga que se irá producido en la memoria RAM, como consecuencia de que no tenemos capacidad suficiente para mantener almacenadas, de forma simultánea, todas las instrucciones y elementos necesarios.

La velocidad determina, junto con el bus de datos, el ancho de banda, es decir, la velocidad a la que se realizarán las comunicaciones entre la memoria RAM y el procesador de nuestro PC. A esto debemos añadir la GPU integrada, si es que tenemos una, ya que esta utiliza la RAM como memoria gráfica. A mayor velocidad, y mayor bus de datos, mayor velocidad en las comunicaciones y en las trasferencias de datos, y mayor rendimiento. Sin embargo, debemos añadir a la ecuación la latencia, que determina los tiempos de acceso (en nanosegundos) a las diferencias celdas de memoria. Si las latencias son muy altas, se generarán retrasos que afectarán negativamente al rendimiento.

Actualmente, lo ideal es configurar la memoria RAM en doble canal, utilizando para ello un mínimo de dos módulos colocados en las ranuras correspondientes. Esto nos dará un bus de 128 bits, mientras que en canal único tendríamos 64 bits. Como ya hemos comentado anteriormente, la memoria RAM puede afectar de forma notable al rendimiento del procesador, ya que este accede de forma constante a los datos almacenados. Si la memoria RAM es lenta, o tiene latencias elevadas, el procesador se verá lastrado por aquella, y lo mismo aplica a la GPU integrada que la utiliza como memoria gráfica.

Por otro lado, hay que tener en cuenta que, por mucho que tengamos un procesador de última generación o una tarjeta gráfica muy potente, si no tenemos suficiente memoria RAM para ejecutar determinadas aplicaciones, estas simplemente no funcionarán.

Componentes de PC: La unidad de almacenamiento

Ya no podemos hablar únicamente de discos duros, y es que, con la democratización de los SSDs, las unidades de almacenamiento que utiliza un PC se han diversificado considerablemente. Así muchos usuarios optan cada vez más por limitarse al SSD, pero otros recurren también a los HDD para utilizarlos, principalmente, como unidades secundarias de almacenamiento.

La unidad de almacenamiento tiene un papel muy importante, ya que en ella se produce la instalación del sistema operativo, de los programas, juegos y aplicaciones que queramos utilizar, y también de todos los archivos que queramos conservar, y en sentido amplio, es decir, incluyendo desde documentos y fotos hasta vídeos y otros contenidos multimedia.

Tanto los SSD como las unidades HDD se conectan a la placa base, y esta hace de «puente» para que pueda interactuar con otros componentes, como el procesador, por ejemplo, que no solo se ocupará de realizar las operaciones necesarias para ejecutar programas o aplicaciones instalados en la unidad de almacenamiento, sino que además juega un papel importante a la hora de sacar adelante los ciclos de trabajo asociados a la compresión y descompresión de datos almacenados. Esto supone una carga considerable que, sin embargo, muy pronto podría ser trasladada a la CPU, gracias a la llegada de DirectStorage.

La unidad de almacenamiento tiene un impacto mayor de lo que pensamos en el rendimiento, y como hemos comentado en el párrafo anterior interactúa profundamente con la CPU. También se puede utilizar como sistema de memoria virtual, de tal manera que, si contamos con poca memoria RAM, una parte de la unidad de almacenamiento se puede emplear como «falsa memoria RAM».

¿Cómo afecta al rendimiento y cómo interactúa con otros componentes?

Pues depende, ya que unidades SSD y discos duros tienen diferencias importantes entre sí. Ambas parten de la misma base, ya que son unidades de memoria no volátil, lo que significa que pueden mantener los datos y todo su contenido tras apagar el equipo, pero son muy distintas. La unidad de almacenamiento interactúa, principalmente, con el procesador, como hemos comentado, y también con la placa base, ya que se conecta a esta.

Las unidades SSD son la mejor opción para un PC en términos de rendimiento, incluso en sus variantes SATA, ya que utilizan chips de memoria distribuidos sobre un PC y carecen de piezas mecánicas. Esto significa que tienen unos tiempos de acceso menores (el retraso que se produce desde que abrimos un archivo o programa y la unidad de almacenamiento lo encuentra), alcanzan velocidades de lectura (leer archivos y programas) y escritura (grabación de datos, como por ejemplo al instalar un programa o copiar una película) mucho mayores y tienen, en general, una resistencia mayor a sacudidas y vibraciones.

El rendimiento de las unidades SSD puede variar en función de muchos factores, como el tipo de memoria que utilicen, el estándar y el protocolo que utilicen y también de la caché que monten, pero incluso los modelos SATA III más modestos son muy superiores a los discos duros, ya que pueden alcanzar los 550 MB/s en lectura y escritura secuencial, y tienen tiempos de acceso mínimos porque no tienen que buscar los datos en diferentes platos. Las unidades más potentes, basadas en el estándar PCIE Gen4 x4, pueden alcanzar sin problemas los 7.000 MB/s en lectura y escritura secuencial.

Los discos duros, por contra, utilizan piezas mecánicas. Combinan una cantidad determinada de platos con un cabezal que se ocupa de escribir y de leer los datos contenidos en esos platos. En este caso, cuando se requiere el acceso a un archivo, el tiempo de acceso es mayor y se genera normalmente un retraso, que puede ser muy marcado si ese archivo se ha fragmentado (dividido) en diferentes trozos ubicados en diferentes zonas de un mismo plato. Su rendimiento es, además, notablemente inferior, ya que no suelen superar los 200 MB/s en lectura y escritura secuencial.

La velocidad y los tiempos de acceso determinan aspectos tan importantes como los tiempos de encendido y apagado del sistema operativo, los tiempos de espera que se producen al abrir un programa, juego o archivo, y también afectan a los tiempos de carga de numerosas aplicaciones, tanto de ocio como profesionales. No debemos olvidar que, además, la capacidad de la unidad de almacenamiento, expresada en gigabytes o en terabytes, determinará la cantidad de programas que podemos tener instalados. Así, si un juego ocupa 100 GB y solo tenemos libres 50 GB, no podremos instalarlo.

Componentes de PC: La unidad de almacenamiento

Nos lanzamos a por el último de esos componentes clave que forman un PC. La fuente de alimentación es, como su propio nombre indica, la encargada de suministrar energía a todos los componentes de un PC, y cuando digo a todos, son todos, incluida la placa base. Para realizar esa tarea, cuenta con una interfaz de cables determinados que se utilizan para fines concretos, y en cada uno de ellos utiliza una potencia y un amperaje determinado.

Por ejemplo, el conector de 24 pines que va a la placa base cumple una función concreta y distinta de los conectores de 8 pines para la CPU, o de los conectores de 6+2 pines PCIE o de los conectores de alimentación SATA. Cada cable tiene una función concreta, y se emplea para alimentar componentes distintos.

Así, para alimentar el VRM de la placa base, que se ocupa de suministrar energía al procesador, tenemos los conectores de 8 pines CPU, mientras que para alimentar a la tarjeta gráfica se utilizan los conectores de 6+2 pines PCIE. Las unidades de almacenamiento SATA, y numerosos periféricos y accesorios, como los kits de refrigeración líquida AIO con iluminación LED RGB que vienen con dispositivos de gestión y de control, suelen utilizar un conector SATA para la alimentación, y lo mismo ocurre con los discos duros y los SSDs en formato de 2,5 y 3,5 pulgadas.

La placa base actúa, en muchos casos, como nexo de unión entre la fuente de alimentación y algunos componentes, como el procesador, por ejemplo, aunque hay algunos componentes que conectan directa con la fuente, como la tarjeta gráfica que utiliza conectores de alimentación adicionales, y también las unidades de almacenamiento SATA.

¿Cómo afecta al rendimiento y cómo interactúa con otros componentes?

La fuente de alimentación juega un papel muy importante porque es la encargada de suministrar la energía que necesita cada componente para funcionar, en tiempo real y con la intensidad necesaria. Una GPU no requiere de la misma potencia de alimentación en todo momento, y un procesador tampoco.

Cuando ambos trabajan con una carga media, su consumo es moderado, pero cuando trabajan a plena carga este puede dispararse. Pues bien, la fuente de alimentación debe ser capaz de cubrir las necesidades de esos componentes en cualquier situación.

Esta pieza interactúa con todos los componentes de un PC porque, como hemos dicho, los alimenta. Si la fuente de alimentación falla, el PC no funcionará, o puede hacerlo de forma errática durante un tiempo considerable antes de acabar fallando de forma catastrófica, así que debemos tener mucho cuidado.

Por otro lado, también hay que tener presente que si una fuente de alimentación no es capaz de suministrar la potencia, o la intensidad, que necesita un PC determinado, este podría funcionar de forma relativamente normal, pero el rendimiento de los componentes podría verse limitado seriamente porque no reciben la alimentación que necesita. También podríamos sufrir problemas de estabilidad, bloqueos inexplicables y reinicios.

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