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Curso online sencillo FUNDAMENTOS DE HARDWARE.








PARTE 2

PLACAS BASE 1

La Placa Base es una tarjeta de circuito impreso que alberga el procesador, Chipset, Memoria y puertos de expansión, sirve de nexo de unión de todos los dispositivos que componen un ordenador.
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PLACAS BASE 2

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ZOCALOS PARA PROCESADOR

El Zócalo es el lugar donde se inserta el Microprocesador y han evolucionado a lo largo del tiempo.

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EL CHIPSET

El Chipset es un conjunto de chips que se encargan de controlar determinadas funciones del ordenador, comunican el procesador con los diferentes dispositivos (Memoria, discos duros, Puertos, Tarjeta gráfica y buses.
En la actualidad el chipset se compone de 2 chip, el Northbridge (Puente Norte) que se encarga de la Memoria RAM, Bus AGP o PCI Express y comunicación con la CPU y Southbridge y el Southbridge (Puente sur) que controla el Bus PCI, Bus ISA, IDE/Sata, USB/Firewire, BIOS, Sonido y disquetera y comunicación con el Northbridge.

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Hay multitud de modelos y familias de chipset dependiendo de en que placa base vayan montados y las prestaciones de la misma, marcas como Intel, AMD, SIS, VIA, ALL, ATI y nVidea fabrican diferentes modelos, al ser un componente importante de la placa base a parte del microprocesador es importante elegir bien el modelo adecuado a nuestras necesidades.

ZOCALOS DE MEMORIA

Los zócalos de memoria es el lugar donde va colocada la memoria principal, a lo largo del tiempo han ido variando en formato y capacidad, desde los SIMM de los 386, hasta los actuales DIMM de las memorias DDR3.

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MICROPROCESADORES Y MEMORIAS

El Microprocesador es el cerebro del ordenador, también se le llama CPU y es un chip con forma cuadrada que contiene en su interior millones de transistores.
La memoria es donde se guarda de forma temporal los datos e instrucciones que se ejecutan en el procesador.

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Partes de una Placa Base Moderna

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Partes de una Placa Base antigua

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INTERFAZ IDE (EIDE/PATA)

La primera Interfaz IDE (Integrated device Electronics) fue desarrollada por Western Digital con la colaboración de Control Data Corporation,la controladora estaba integrada en el disco duro, no admitía la conexión de unidades de CD/DVD y estaba limitada a un máximo de 2 unidades IDE en el sistema, ademas de una capacidad que no superaba los 528MB.
Posteriormente y para solventar las limitaciones que tenia IDE, se desarrollo el interfaz EIDE (Enhanced IDE), con el que se aumento el limite de unidades a 4 en 2 canales (cada canal tiene una unidad Maestra y otra Esclava), se habilito el soporte para unidades de CD/DVD y se aumento la capacidad soportada hasta los 8,4GB (esta capacidad se aumento posteriormente mediante el uso de sistemas de traducción de los parámetros físicos de la unidad como son CHS y LBA).
Esta interfaz usa protocolo de transferencia de datos en paralelo, en su primera versión el ancho de banda era de 16MB/s (ATA-1), actualmente los Discos duros tienen un ancho de banda típico de 100MB/s o 133MB/s, siendo el máximo de esta interfaz en la actualidad de 166MB/s (ATA-8 o Ultra ATA/166), actualmente el nombre que se le da a este interfaz es PATA (Parallel ATA) y ha sido sustituido por el interfaz SATA (Serial ATA).

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En la imagen de la izquierda se puede observar la parte trasera de un Disco duro IDE, a la izquierda el conector de la interfaz IDE, en el centro la zona de jumper para la configuración en Maestro o Esclavo y a la derecha el conector de alimentación.
En la imagen de la derecha podemos ver una controladora IDE para insertar en un slot PCI y dispone de 2 canales IDE para poder conectar 2 dispositivos.
NOTA: Esta interfaz no permite la conexión/desconexion en caliente, es necesario apagar el ordenador para sustituir el Disco duro o CD/DVD.

INTERFAZ SATA

Serial ATA o SATA (acrónimo de Serial Advanced Technology Attachment) es una interfaz de transferencia de datos entre la placa base y algunos dispositivos de almacenamiento, como puede ser el disco duro, lectores y regrabadores de CD/DVD/BR, es el sustituto de la interfaz PATA (IDE/EIDE), proporciona mayores velocidades.
SATA es una arquitectura "punto a punto". Es decir, la conexión entre puerto y dispositivo es directa, cada dispositivo se conecta directamente a un controlador SATA, así, cada dispositivo disfruta la totalidad del ancho de banda, de la conexión, sin que exista la sobrecarga inherente a los mecanismos de arbitraje y detección de colisiones como sucedía en los viejos PATA que las interfaces se segmentaban en maestras y esclavas.
La primera generación especifica la velocidad en transferencias de 150 MB por segundo, también conocida por SATA 150 MB/s o Serial ATA-150. Actualmente se comercializan dispositivos SATA II, a 300 MB/s, también conocida como Serial ATA-300 y los SATA III con tasas de transferencias de hasta 600 MB/s.
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En la imagen se puede observar la parte trasera de un Disco duro SATA, a la izquierda el conector de la interfaz SATA y a la derecha el conector de alimentación.
NOTA: Esta interfaz permite la conexión/desconectar en caliente de los dispositivos, sin necesidad de apagar el ordenador.

INTERFAZ SCSI

La interfaz SCSI (Small Computer System Interface), se diseño para conectar todo tipo de dispositivos, la transferencia de datos es en paralelo, desde discos duros hasta escaneres pasando por Unidades de Backup etc., lo normal es que no haya un conector en la placa base y haya que poner una controladora, permite la conexión en cadena de hasta 15 dispositivos, el cable de conexión puede ser de 50 o 68 hilos.
Es un interfaz popular en entornos de altas prestaciones como Servidores y estaciones de trabajo, con el SCSI Ultra-5 se consiguen transferencias de hasta 640MB/s.
En la imagen se puede apreciar a la izquierda una controladora SCSI con tomas para conexión de dispositivos internos como por ejemplo Discos duros y conectores externos para dispositivos como por ejemplo Impresoras.
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Esta interfaz permite la conexión de hasta 15 dispositivos en cadena, el cable de conexión puede ser de 50 o 68 hilos dependido de la velocidad y tipo. El sucesor del SCSI es SAS que transfiere los datos en serie y alcanza mayores velocidades y prestaciones.

INTERFAZ SAS

Serial Attached SCSI o SAS, es una interfaz de transferencia de datos en serie, sucesor del SCSI (Small Computer System Interface) paralelo, aunque sigue utilizando comandos SCSI para interaccionar con los dispositivos SAS. Aumenta la velocidad y permite la conexión y desconexión de forma rápida.
Es un interfaz popular en entornos de altas prestaciones como Servidores y estaciones de trabajo. La evolución de versiones ha sido: SAS 300, con un ancho de banda de 3Gb/s. SAS 600 con una velocidad de hasta 6Gb/s y SAS 1200 con una velocidad de 12Gb/s.
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Esta interfaz termina con la limitación de 15 dispositivos en cadena, puede manejar la friolera de 16.384 dispositivos (128 puertos y 128 dispositivos por puerto).
Usa un cable de conexión compatible con los dispositivos SATA, lo que quiere decir que admite discos duros Sata (sin embargo la interfaz Sata no reconoce Discos duros SAS).

DISCO DURO (1)

Un Disco duro (Hard Disk Drive) es un dispositivo de almacenamiento de datos no volátil, la información se graba de forma magnética en unos platos o discos rígidos, constituyen la unidad de almacenamiento principal de un ordenador, donde se almacenan permanentemente gran cantidad de datos y programas.

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Partes Físicas de un Disco Duro:

-Discos: Parte principal que también se llama plato, están apilados uno sobre otro en el interior de una carcasa impermeable, son de aluminio y están recubiertos de una película plástica sobre la que se ha depositado un fino polvo de oxido de hierro o cobalto como material magnético.

-Cabezas: Son las piezas móviles que leen y escriben la información de forma magnética sobre las caras de los discos, cada disco tiene 2 caras y cada una de estas una cabeza de lectura/escritura.

-Eje: Es el soporte de los Discos y sobre el que giran.

-Impulsor de cabeza: Es el mecanismo que mueve las cabezas de lectura/escritura radialmente por la superficie de los discos, todas las cabezas se desplazan a la vez.

Partes Lógicas de un Disco Duro:

-Pistas: Son los anillos concentricos invisibles por los que se graba la información de forma magnética.

-Sectores: Son las partes en las que se divide cada pista, oscila entre los 15 sectores de los discos antiguos hasta los 63 o mas de los actuales.

-Cilindro: Es el conjunto de pistas a las que el sistema operativo puede acceder simultáneamente en cada posición de las cabezas, en un disco duro de 2 platos, el cilindro se compone de 4 pistas

-Cluster: Es la longitud de la pista en unidad de proceso o lo que es lo mismo el conjunto de 4 u 8 sectores contiguos.

DISCO DURO (2)

Algunas de las características mas importantes en un Disco duro son:

-Tiempo de acceso: Es el tiempo medio que tarda la cabeza del disco en acceder a los datos, cuanto menor sea este, mas parido se accederá a los datos.

-Velocidad de rotación: La velocidad a la que giran los discos, medida en rpm (revoluciones por minuto), a mayor velocidad de rotación mas alta sera la transferencia de los datos, pero también mayor el ruido y el calor generado (5.400rpm, 7.200rpm y 10.000rpm son velocidades típicas).

-Tamaño del Buffer (memoria cache): Memoria incluida en la controladora interna del Disco duro, de tal manera que todos los datos que se leen y escriben se almacenan previamente en ella, 8, 16, 32 y 64MBytes son valores típicos

-Velocidad de transferencia: Indica la cantidad de datos que un disco puede leer o escribir en un periodo de 1 segundo, se mide en Mbytes/s.

-Tamaño físico: Es el diámetro de los platos expresado en pulgadas, así hay Discos duros de 3'5”, 2'5” y 1'8” (físicamente los Discos duros son algo mayores, hay que contar lo que ocupa la carcasa).

-Capacidad: La capacidad de almacenamiento es la cantidad de información que se puede grabar, se mide en MB (Megabytes), GB (Gigabytes) y Terabytes (TB).

-Interfaz: Es el método de conexión con el ordenador y puede ser IDE, SCSI, SATA y SAS.

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En la imagen un Disco duro con interfaz IDE (a la izquierda) y un Disco duro con interfaz SATA ( a la derecha).

SSD

Una unidad de estado sólido o SSD (Solid-state drive), es un dispositivo de almacenamiento que usa memoria no volátil para el almacenamiento de datos, a diferencia de un disco duro convencional (mecánico) no tiene partes móviles, por lo tanto es mucho mas rápido en el acceso a datos y es inmune a las vibraciones, lo que que lo hace ideal para los equipos portátiles.

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Al principio se construían con una memoria volátil DRAM para más adelante empezar a fabricarse con una memoria no volátil NAND flash:

Basados en DRAM: Consisten en módulos de memoria similares a los usados para la memoria RAM del equipo, tienen una velocidad de acceso alta y como es memoria volátil llevan una batería o sistema de alimentación para mantener los datos (menos usados).

Basados en NAND Flash: Consisten en memorias no volátiles y la información se almacena en celdas, estas celdas pueden ser SLC (Celda de nivel individual) o MLC (Celda de nivel múltiple), en el caso del tipo SLC solo se almacena 1 bit por celda, pero en contrapartida son mas rápidas, tienen menor consumo y mas durabilidad, como parte negativa son mas caras, las de tipo MLC almacenan 2 bit por celda lo que los hace mas económicos, en contrapartida es menos fiable y rápido que las SLC.
Se comercializan en tamaños de 3'5”, 2'5” y 1'8”, también hay SSD en formato tarjeta de expansión, para su conexión usan la interfaz SATA.

Un SSD se compone de:

Controladora: Se trata de un procesador que administra, gestiona y une los módulos de memoria NAND con los conectores de entrada y salida.

Cache: Se trata de una memoria DRAM similar a la cache de los discos duros.

Condensador: Es necesario para mantener la de los datos de la memoria cache (si se interrumpe la energía eléctrica) el tiempo suficiente para que puedan ser enviados los datos retenidos a la memoria no volátil

- Ventajas: Arranque mas rápido, Mayor velocidad escritura/lectura, Baja latencia de escritura/lectura, Menor consumo, Sin ruido, Mejorado el tiempo medio entre fallos, El rendimiento no se deteriora mientras se llena (desfragmentacion), menor peso, Resistente.
- Limitaciones: Precio mas caro, Menor recuperación, Menor capacidad, Numero de ciclos de lectura/escritura.

Comparativa Interfaces IDE/SATA/SCSI/SAS
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INTERFAZ PCI-Express

PCI Express (anteriormente conocido por las siglas 3GIO, en el caso de las "Entradas/Salidas de Tercera Generación", en inglés: 3rd Generation In/Out) es un nuevo desarrollo del bus PCI que usa los conceptos de programación y los estándares de comunicación existentes, pero se basa en un sistema de comunicación serie mucho más rápido.
Este bus está estructurado como carriles punto a punto, full-duplex, trabajando en serie. En PCIe 1.1 (el más común en 2007) cada carril transporta 250 MB/s en cada dirección. PCIe 2.0 dobla esta tasa a 500 MB/s y PCIe 3.0 la dobla de nuevo (1 GB/s por carril).
Cada ranura de expansión lleva uno, dos, cuatro, ocho o dieciséis carriles de datos entre la placa base y las tarjetas conectadas. El número de carriles se escribe con una x de prefijo (x1 para un carril simple y x16 para una tarjeta con dieciséis carriles).
PCI Express está pensado para ser usado sólo como bus local, aunque existen extensores capaces de conectar múltiples placas base mediante cables de cobre o incluso fibra óptica.

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Aunque el uso mayoritario sea para tarjetas gráficas, también se usa para otros usos, como por ejemplo Tarjeta de Red wifi, Expansion de puertos IDE, Sata, eSata e incluso para proveer de puertos serie a los equipos que no los tenga, de echo todas los tipos de tarjeta que se hacían para slot PCI y AGP se pueden implementar en slot PCI-E.

CONTROLADORA RAID (1)

RAID (del inglés Redundant Array of Independent Disks), «conjunto redundante de discos independientes», hace referencia a un sistema de almacenamiento que usa múltiples discos duros o SSD entre los que se distribuyen o replican los datos.
Dependiendo de su configuración (a la que suele llamarse «nivel»), los beneficios de un RAID respecto a un único disco son uno o varios de los siguientes: mayor integridad, mayor tolerancia a fallos, mayor throughput (rendimiento) y mayor capacidad.

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Un RAID 0+1 (también llamado RAID 01, que no debe confundirse con RAID 1) es un RAID usado para replicar y compartir datos entre varios discos. La diferencia entre un RAID 0+1 y un RAID 1+0 es la localización de cada nivel RAID dentro del conjunto final: un RAID 0+1 es un espejo de divisiones.
Como puede verse en el diagrama, primero se crean dos conjuntos RAID 0 (dividiendo los datos en discos) y luego, sobre los anteriores, se crea un conjunto RAID 1 (realizando un espejo de los anteriores). La ventaja de un RAID 0+1 es que cuando un disco duro falla, los datos perdidos pueden ser copiados del otro conjunto de nivel 0 para reconstruir el conjunto global.
Un RAID 1+0, a veces llamado RAID 10, es parecido a un RAID 0+1 con la excepción de que los niveles RAID que lo forman se invierte: el RAID 10 es una división de espejos.2
En cada división RAID 1 pueden fallar todos los discos salvo uno sin que se pierdan datos. Sin embargo, si los discos que han fallado no se reemplazan, el restante pasa a ser un punto único de fallo para todo el conjunto. Si ese disco falla entonces, se perderán todos los datos del conjunto completo. Como en el caso del RAID 0+1, si un disco que ha fallado no se reemplaza, entonces un solo error de medio irrecuperable que ocurra en el disco espejado resultaría en pérdida de datos.

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CONTROLADORA RAID (1)

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Circulación de aire en un Ordenador

Se trata de colocar adecuadamente los ventiladores de que se compone un ordenador para que el flujo de aire enfrié eficazmente los componentes del mismo.

Primero veamos una imagen de como debiera ser la circulación de aire:
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Como se aprecia en la imagen el aire entra por la derecha y sale por la izquierda, creando un único flujo de aire, destacar que el aire que sacamos debe ser como mínimo el mismo que introducimos (en caso de haber un ventilador en el frontal), la cantidad de aire en circulación dentro de la caja debe ser suficiente para refrigerar los diferentes componentes y en todo caso a mayor cantidad de aire en circulación mejor sera la refrigeración (para evitar ruidos molestos por altas velocidades de los ventiladores se puede optar por ventiladores de 120cm en vez de 80cm que mueven mas cantidad de aire con menos revoluciones y por tanto menos ruido).

Ahora veamos como esta implementada la circulación de aire en un ordenador del Taller:
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Parte trasera de la caja, de los 2 ventiladores que puede llevar tiene colocado uno, de 80cm. En esta imagen se indica la dirección del aire según el giro de los ventiladores de caja y Fuente:
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Anclaje Disipador CPU

Sistema de anclaje del disipador al soporte de la CPU.

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Se coge el disipador y se alinean los 4 fijadores con los agujeros de la Placa base, una vez presentado el disipado encima del procesador y con la parte inferior de los fijadores insertada en los agujeros de la placa, se presionan estos hacia abajo, hasta que hacen tope y quedan asegurados, comprobar que ninguno de los 4 ha quedado flojo y que el disipador apoya completamente sobre la CPU.
Para el desmontaje del disipador, se coge un destornillador de punta plana y se giran los cabezales de los fijadores 90o (observase que tienen una ranura en la parte superior para este cometido) en sentido contrario a las manecillas del reloj, luego se empujan los cabezales hacia arriba para desengancharlos y sacar el disipador hacia arriba.

SAI/UPS

Un SAI (Sistema de alimentación ininterrumpida y en ingles UPS, Uninterruptible Power Supply), es un equipo provisto de Baterías que básicamente proporciona alimentación al ordenador y otros aparatos conectados, en caso de fallo de la Red.
Ademas dispone de protecciones contra variaciones y picos de tensión.

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Tipos de SAI:

UPS de continua (activo)
Son los que suministran alimentación continua a los equipos conectados a partir de una tensión alterna de Red, ademas cuentan con Baterías de respaldo en el caso de un corte en el suministro eléctrico de corriente alterna.

UPS de corriente alterna (pasivo)
Son los que entregan una tensión alterna a su salida, obtenida de la transformación de una tensión continua suministrada por unas baterías, mediante un circuito inversor.

SAI en estado de espera (Stand-by Power Systems)
Este tipo de SAI aparte de llevar un inversor para convertir una tensión continua (proporcionada por baterías) en alterna, lleva un circuito conmutador, de tal manera que en funcionamiento normal la tensión de salida que entrega es la propia tensión de Red y si esta falla el circuito de conmutación conmuta al circuito inversor para que entregue la tensión de Red requerida. De ahí su nombre de Stand-by, permanece a la espera y solo entra en funcionamiento en caso de fallo de Red, independientemente de que la alimentación alterna de salida se suministre por el inversor o directamente de la toma de Red, las salidas tienen protecciones de Sobretension.

SAI en linea (on-line)
Este tipo de SAI se caracteriza por suministrar permanentemente la tensión de salida proporcionada por el inversor, de tal manera que la respuesta ante fallos es inmediata, ademas de proporcionar un tensión alterna perfectamente filtrada y estabilizada (la tensión de Red alterna de entrada es convertida a continua y de nuevo convertida a alterna), como también dispone de Baterías, si falla la tensión de Red, son estas las encargadas de proporcionar la alimentación necesaria para que el inversor proporcione la tensión de salida alterna necesaria.

Potencia:
La potencia de un SAI se mide en VA (Voltiamperio), es la potencia aparente o en vatios (W), que es la potencia eficaz consumida por el sistema.
Para calcular la potencia que debe tener un SAI en función a los equipos que alimentara, se puede hacer de dos maneras:

- Si se conoce la potencia máxima en vatios se multiplica por 1,4 y se sacan los VA.
- Si se conoce tensión y corriente máxima, se multiplican los dos parámetros y se obtienen los VA.

Ejemplo:
Si el equipo a alimentar es de 300w el SAI deberá ser como mínimo de 300 x 1,4 = 420VA.
Si el equipo es de 220V y consume 3A entonces 220 x 2 = 440VA.
Si son varios equipos, se hará el calculo con cada uno y se sumaran los resultados para obtener el total.

A tener en cuenta que este sistema proporciona alimentación por un periodo de tiempo breve, máximo 20 minutos de forma genérica (puede haber equipos de gran potencia que aguantes mas tiempo), por lo que se deberá proceder al apagado controlado de los sistemas informáticos ante un corte de Red y antes de que el SAI deje de suministrar alimentación.

Que equipos se conectan al SAI:
Por ejemplo en un sistema informático compuesto por un Ordenador, monitor, impresora y modem ADSL, se conectaría a las tomas protegidas contra cortes de Red, el Ordenador y monitor, opcionalmente también el modem ADSL y a la toma no protegida contra cortes de Red la impresora.

Un equipo SAI ademas de proteger contra cortes de tensión puede proteger ante las siguientes situaciones:
- Ruido eléctrico.
- Sobretension (cuando la tensión de red supera un valor prefijado, normalmente en un 10% de su valor)
- Picos de tensión.
- Caídas de tensión.

Imagen de las tomas de un SAI y como tiene tomas protegidas contra cortes de tensión (Batery Backup) y tomas que solo están protegidas contra picos de tensión por ejemplo.

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Fallos en el Arranque del ordenador

Protocolo de arranque y comprobación:

1. Si el ordenador no se inicia ni hace pitidos.
- Comprobar alimentación de Red, conexión del cable de Red al enchufe, Tensión de red en el enchufe, magnetotermicos del cuadro de Red, etc.
- Conexiones de alimentación a la placa base, revisar tensiones conector P1 de la Fuente, conexionado panel frontal, pulsadores etc., si el pulsador de encendido no esta conectado correctamente a la placa, no activara la fuente de alimentación, hay una forma de probar la fuente de alimentación sin conectarla a la placa base:

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1o- Para hacer funcionar la fuente de alimentación sin conectarla a la placa, se coge el conector P1 ATX de 20-24 pines y se une el cable verde (Power on) con un cable de masa de color negro (GND), haciendo un puente con un cablecillo (como se marca en el esquema).
2o- Con un tester se comprueban las tensiones presentes en el conector P1 (el de la imagen), en los conectores molex de alimentación de dispositivos tiene que haber +5v entre el rojo y negro y +12v entre el amarillo y negro.
3o - De esta manera podemos comprobar si la fuente esta bien.

2. Si el primer chequeo de hardware que hace la BIOS es correcto hará un Beep en el arranque, si no lo hace o da mas de un Beep es que hay un problema con el Hardware del ordenador (principalmente RAM y Gráfica).
- Revisar Memoria RAM, que este bien insertada y en los slot adecuados, comprobar que es del tipo y capacidad soportado por la placa base.
- Revisar Tarjeta gráfica, que este bien insertada, si se dispone de otra cambiarla y comprobar.
- Revisar que el procesador es compatible con la placa base, este correctamente colocado y anclado el disipador, comprobar que se ha puesto pasta térmica entre cpu y disipador.
- Para descartar que sea otro dispositivo el que bloquea el encendido, desconectar/retirar todos los dispositivos/tarjetas, a excepción de Memoria y tarjeta gráfica (Si tiene gráfica integrada, retirar la externa), si no arranca el problema estará centrado en la Placa base, CPU, Memoria o Gráfica.

2. Una vez pasado el chequeo Hardware, si no arranca el sistema operativo (SO), puede ser por:
- Donde busca el SO no esta instalado o esta instalado pero la partición no esta activa.
- Revisar particiones del disco duro, etiquetas, cual es la activa, capacidad de cada partición, etc.
- En el caso de windows, revisar el Boot.ini

3. Herramientas como el HirenBoot son útiles para las comprobaciones y recuperación, se puede arrancar con un life-CD y chequear el Disco duro.

4. Hacer imagen de la instalación para recuperar el sistema rápidamente en caso de fallo.
- Imagen sistema
- Punto restauración
- Copia seguridad

5. Guardar los datos en otra partición diferente a la del SO.



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