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LA CAJA NEGRA DE LAS COMPUTADORAS PERSONALES

Gustavo Lorenzo García López∗

I. INTRODUCCIÓN

Este documento es en gran parte resultado de las solicitudes recibidas por el au-tor, para exponer en diversos cursos o experiencias educativas en especial del área del conocimiento administrativo, las características de las computadoras per-sonales (PC) que deben de ser identificadas para realizar adquisiciones acordes con los objetivos de uso establecidos. En mi experiencia con las PC, la ausencia de cultura informática tanto de usuarios como de técnicos es muchas veces una de las limitantes más severas que se presentan cuando se trata de integrar equipos de trabajo para el desarrollo tanto de software como de hardware. Por tales motivos presento, algunos conceptos básicos que creo necesario mencionar; posteriormente, comento algunas características de los componentes que integran la caja negra o gabinete de una PC; por último expreso algunas con-clusiones respecto a la importancia de conocer esta información para decidir la adquisición de las mismas.

II. CONCEPTOS BÁSICOS

Actualmente, de acuerdo a las características de sistemas abiertos o propietarios, se pueden encontrar en el mercado diferentes tipos de computadoras. Se consi-deran sistemas abiertos, los equipos cuyos componentes principales son compati-bles con partes de diferentes fabricantes, aunque existen entre ellos, los conoci-dos por una marca en particular como pueden ser: Compaq, IBM, Hewlett Packard y Dell, por mencionar algunas de las más conocidas. Las computadoras cuyos sistemas se consideran propietarios son aquellas que solamente pueden integrarse por componentes fabricados por ellos mismos. Entre ellas se encuentran la Apple Macintosh del fabricante Macintosh y la SUN (Sparc Station). Estas últimas no pueden ser llamadas PC. Dentro del primer grupo, sistemas abiertos, se encuentra la Computadora Personal también conocida como PC1, por sus siglas en inglés (Personal Compu-ter). La PC, tiene como antecedente la primera máquina lanzada por IBM en 1981, con un procesador 8088 a 4.77 Megahertz de velocidad con arquitectura x86 de-

∗ Académico de la Facultad de Arquitectura de la Universidad Veracruzana. 1 Básicamente para que una computadora sea considerada PC, debe de trabajar con un procesador con arquitectura x86

de monoproceso desarrollado inicialmente por Intel. Actualmente existen en el mercado los procesadores de INTEL y los de AMD.

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sarrollada por Intel2 y que trabajaba con 16 Megabytes de espacio en memoria RAM (Random Access Memory). Entre las computadoras antes mencionadas también se pueden encontrar los denominados clones o ensambles con características similares a las de una PC de marca, pero que se integran de partes ofertadas por diferentes fabricantes y por lo tanto carecen de marca propia.

Es importante aclarar que aunque existen PC de marca, muchas veces los componentes son idénticos a los de los clones o ensambles, es decir que las par-tes pueden ser las mismas. La diferencia radica en el control de calidad y de com-patibilidad de las partes que se lleva a cabo en las PC de marca y que posterior-mente los ensambladores retoman para ensamblar sus clones. Otra diferencia importante entre las PC de marca y los clones radica en la garantía que se da so-bre los equipos. Es necesario iniciar este trabajo, señalando que en una PC, los dos grupos elementales que la integran son: 1) las partes físicas o tangible denominadas HARDWARE cuyas características son el motivo de este ensayo particularmente el contenido del gabinete y; 2) las partes lógicas e intangibles llamadas SOFTWARE de las cuales destaca el sistema operativo que es el software básico para operar una computadora y del cual se pueden mencionar a: MS-DOS, Microsoft Win-dows, Linux, Unix, Solaris, OS/2 como los más conocidos. Las partes físicas que pueden visualizarse en una computadora personal, se pueden clasificar en: dispositivos de salida como el audio o el video (monitor); dispositivos de entrada como el teclado o el mouse y el gabinete (al que he llama-do la caja negra) que contiene a la Unidad Central de Proceso o CPU (ver Figura 1).

Figura 1. Partes físicas de una computadora personal

Teclado Mouse

video

Gabinete conteniendo la CPU

Audio

Dispositivos de salida

Dispositivos de entrada

Teclado Mouse

video

Gabinete conteniendo la CPU

Audio

Dispositivos de salida

Dispositivos de entrada Fuente: Aopen, 2004.

2 Marca de fabricante.

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III. LA CAJA NEGRA DE UNA PC

Como he mencionado anteriormente, el motivo del presente trabajo es ofrecer información de las partes físicas de una PC, particularmente de lo que he denomi-nado como la caja negra o gabinete, cuyo contenido e importancia es muchas ve-ces desconocido ya que no es visible al usuario.

III.1 Gabinete

Los gabinetes son cajones generalmente de metal y/o plástico cuyo contenido no es visible pero que en su exterior se muestran diferentes aditamentos que permi-ten acceder a las partes físicas que se encuentran dentro de ellos. Por su forma física, los gabinetes pueden ser horizontales (conocidos co-mo de escritorio o desktop) o verticales (conocidos como torres, media torre y mini torres).

Figura 2. Gabinetes horizontales y verticales

Fuente: Aopen, 2004.

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Como se muestra en la figura 3, los gabinetes generalmente tienen al frente: 1) El botón de encendido. 2) Reset o reiniciado de sistema. 3 y 4) Indicadores de poder, acceso al disco duro y velocidad de operación. 5 y 6) Unidad de disco flexible de 3 ½”. 7 y 8) Unidad de CD. 9) Bahía de 3 ½” libre.

Figura 3.Componentes de un gabinete en su parte frontal

Fuente: Jaime Díaz, 2003. Pág. 10.

De acuerdo al manejo que se hace de la energía, los gabinetes pueden ser de dos tipos: AT (Advanced Technology)(figura 4) y ATX (Advanced Technology EXtended)( (figura 5). La diferencia, radica en que cuentan con distintos tipos de conectores de la fuente de poder a la tarjeta madre.

Figura 4.Gabinete AT

Fuente: elaboración propia.

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Figura 5. Gabinete ATX

USB

Teclado Mouse PS/2

Paralelo(LPT1)

Seriales(Com1 y Com2)

MIDI / JoistickAudio

USB

Teclado Mouse PS/2

Paralelo(LPT1)

Seriales(Com1 y Com2)

MIDI / JoistickAudio

Fuente: Jaime Díaz, 2003. Pág. 11-Elaboración propia.

El gabinete tipo ATX es el mas reciente y entre sus principales característi-cas está el estándar de la posición y el color de la conexión de dispositivos, como: monitor (se encuentra integrado en la tarjeta madre), teclado, mouse, puertos USB3 (Universal Serial Bus), puertos paralelos para impresoras, puertos seriales, audio y juegos (ver figura 5). Además, los gabinetes ATX tienen mayores presta-ciones, como por ejemplo el apagado automático de la computadora después de cerrar el sistema operativo, entre otras. Otro aspecto importante a considerar de los gabinetes se refiere a la poten-cia de la fuente de poder integrada a los mismos, ya que la cantidad de dispositi-vos o ampliaciones que se pueden adicionar al equipo depende de la misma. Un síntoma que presenta la computadora cuando la fuente de poder no es adecuada para la cantidad de dispositivos instalados, es que se apaga sola al estar traba-jando, lo que significa que se esta usando la capacidad máxima de la fuente poder y se apaga por no poder suministrar energía a todos los dispositivos.

3 Tipo de conector que puede soportar hasta 126 periféricos externos, con un ancho de banda a compartir de 1,5 MB/s, lo

que lo hace especialmente indicado para ratones, impresoras, joysticks o módems.

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III.2 La Motherboard o Tarjeta madre

La tarjeta madre es el centro del procesamiento de una computadora personal y tiene entre sus partes: las conexiones necesarias para activar el procesador cen-tral, la memoria, el disco duro y las unidades de almacenamiento. Cabe destacar entre los componentes de la motherboard, al BIOS (Basic Input Ouput System) que contiene la información básica sobre los componentes que se encuentran conectados (contenido en memoria ROM o Flash), el CMOS4 Setup, referido a la configuración del BIOS y el Plug & Play, que es la tecnología que permite la detección automática de dispositivos y que también se encuentra integrada en el BIOS. El Chipset, otro de sus componentes principales, es un conjunto de chips que controlan la interacción del procesador central con la memoria y con la cache, así como el control de los puertos y slots: ISA (Industry Standard Architecture), PCI, AGP (Advanced Graphics Port) o USB que se describen mas adelante. En la figura 6 se muestran las principales características de una motherboard para gabinete ATX.

Figura 6. Partes de la Motherboard o tarjeta madre

Fuente: Jaime Díaz. Pág. 30.

4 Complementary Metal Oxide Semiconductor. Tipo de memoria que se caracteriza por consumir muy poca energía eléctri-

ca, lo que la hace idónea para almacenar datos de la BIOS.

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Figura 7. Ranuras de expansión de la motherboard

PCIAGP

EISA ISA

PCIAGP

EISA ISA

Fuente: Bricolaje en Pasalascanutas, 2002.

Otro aspecto que no hay que perder de vista, es que actualmente las tarje-tas madres se diseñan para procesadores específicos por lo que el socket deberá de corresponder al tipo de procesador que se va a instalar. Los zócalos de memoria son importantes y deben de tomarse en cuenta cuando se adquiere un equipo porque dependiendo de ellos son las posibilidades de expansión de la memoria de la máquina. Con relación a ello, debe revisarse la capacidad máxima de memoria que puede administrar la tarjeta madre. La motherboard también incluye ranuras para conectar nuevos dispositivos. Dichas ranuras, dependiendo de su tecnología se pueden clasificar en; EISA, ISA, PCI y AGP. En la figura 7 se muestran ejemplos de cada una de ellas y como pue-de observarse son diferentes en sus características y forma.

Figura 8. Diferentes tarjetas de expansión

EISA

ISA

PCIAGP

EISA

ISA

PCIAGP

Fuente: elaboración propia.

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En este caso, es importante conocer la tecnología requerida para el disposi-tivo que se desee adicionar puesto que de acuerdo con la existencia del tipo de conexión será posible instalarlo o no. Por tanto estos elementos son determinan-tes para las posibilidades de ampliación de nuevos dispositivos (ver figura 8).

Por ultimo, las motherboard con componentes Onboard, son las que inte-gran componentes adicionales como video, sonido, modem y red en la misma tar-jeta principal o tarjeta madre. Los componentes Onboard pueden ser una desven-taja en algunos casos, por ejemplo, cuando la tarjeta madre trae integrada una tarjeta de video que no cumple con los requerimientos o necesidades del trabajo que se asignará al equipo, por lo que se tendrá que deshabilitar la tarjeta de video Onboard y agregar a la PC una nueva tarjeta de video que cumpla con los reque-rimientos, representando con ello un desembolso adicional de dinero, dicho de otra manera, se tendrán dos tarjetas de video instaladas y sólo una operando.

III.3 Procesador

Desde el nacimiento de la computadora personal, los procesadores han pasado de la primera generación 8086 y 8088 en 1978, a la octava generación en 2003 de Athlon 64 / Prescott. En la tabla 1 se muestran las diferentes generaciones de procesadores desarrolladas en dicho período de tiempo.

Tabla 1. Generaciones de procesadores

Año Generación CPUs Transistores 1978-81 1ª 8086, 8088 29,000 1984 2ª 80286 134,000 1987-88 3ª 80386DX 275,000 1990-92 4ª 80486SX, 486DX 1,200,000 1993-95 5ª Pentium / AMD K5 3,100,000 1995-98 6ª Pentium Pro / AMD K6 5,500,000 1999-2000 7ª AMD K7 / Pentium 4 22,000,000 2003 8ª Athlon 64 / Prescott 100,000,000

Fuente: Jaime Díaz, 2003. Pág. 27

En la tabla 2, se presentan algunos de los procesadores que se pueden

encontrar en el mercado actualmente. Es necesario señalar que las familias de procesadores K6 y Athlon son fabricados por AMD5 y tanto los procesadores Pen-tium como Celeron son de la marca INTEL.

A continuación, se describen las características más relevantes de los pro-cesadores que en mi opinión es necesario considerar al momento de seleccionar-los.

5 Marca de fabricante.

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Tabla 2. Tipos de Procesadores

Procesador Velocidad (MHz)

Cache L1

(KB)

Cache L2 (KB)

Bus (FSB) (MHz)

Genera-ción

K6-2 300/550 64 En mother

100 VI

K6-3 400/450 64 256 100 VI Pentium II 266/400 32 512 100 VI Pentium III Coppermine 600/1.4 GHz 32 256 100/133 VI Celeron (Pentium III) 400/900 32 128 66 VI Athlon 500/1 GHz 128 512 200 VII Athlon Thunderbird 700/1.4GHz 128 256 200/266 VII

Fuente: Trabajar con la PC 06, Toda la PC por dentro. Pág. 22

La velocidad interna de trabajo de un procesador se mide en Megahertz (MHz) (millones de ciclos por segundo). El procesador ejecuta una instrucción por cada ciclo. La memoria cache de nivel 1 (L1) y nivel 2 (L2) son memorias, en la mayo-ría de los casos, integradas al mismo procesador y de alto rendimiento que son utilizadas para almacenar ciertos datos necesarios para ejecutar las instrucciones que realiza el procesador y que no tiene que ir a buscar a la memoria RAM. Este tipo de memoria integrada al procesador apareció con los procesadores Intel 486SX2 y permitió duplicar la velocidad del procesador. (ver figura 9)

Figura 9. Procesador Intel Pentium 4 con su chipset

Fuente: Intel, 2004

El Bus de datos o FSB (Front Side Bus) es el camino por el que se comuni-ca el procesador con el resto de componentes de la computadora. Es importante remarcar que si el Bus de la tarjeta madre es menor en velocidad al Bus del pro-cesador, el procesador tendrá tiempos de espera (Wait State). Dicho de otra ma-nera, dos procesadores que ejecuten las instrucciones a la misma velocidad inter-na pueden tener distinto desempeño si su comunicación o FSB con la tarjeta ma-dre es diferente.

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La importancia del procesador reside básicamente en la velocidad a la que puede procesar información, sin embargo, no debe perderse de vista que los pro-cesos los guarda en algún dispositivo de almacenamiento, motivo por el cual tam-bién es importante identificar las posibilidades tanto de almacenamiento como de velocidad para grabar y reproducir la información que ofrecen estos últimos, a fin de determinar la compatibilidad entre ellos.

III.4 Memoria

La memoria de una computadora es algo similar a la memoria de los seres huma-nos, la diferencia se encuentra en que en la PC es un aditamento o elemento físi-co (fierro) que puede ser reemplazado para aumentar su capacidad. Existen dos tipos básicos de memoria en las PC: la memoria Random Acces Memory mejor conocida como RAM y la Read Only Memory denominada ROM. La memoria RAM tiene como característica principal que es volátil, lo que significa que una vez que se apaga el equipo lo que se encuentra guardado en ella desaparece. De este tipo de memoria, se tienen: SRAM (Static RAM) la cual no requiere ser actualizada, por lo que es más rápida y más cara y la DRAM (Di-namic RAM) que requiere ser actualizada. Por otra parte, la memoria ROM es permanente y en ella se encuentran almacenados los programas que permiten que las máquinas arranquen y puedan iniciarse los trabajos con el usuario, de aquí su importancia ya que sin ella las PC no funcionarían. Las memorias RAM varían en su velocidad y capacidad de almacenamiento y se adquieren en componentes físicos denominados SIMM o DIMM dependiendo de la posición de las ranuras y la cantidad de pines que tienen para conectarse a los zócalos de la tarjeta madre (ver figura 10).

Figura 10. Memoria de una computadora personal

Fuente: Bricolaje en Pasarlascanutas, 2002.

Zócalos para la memoria RAM

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En la tabla 3, se muestran algunas características de las memorias a partir de su encapsulado o presentación física.

Tabla 3. Memoria RAM según su encapsulamiento

Memoria Capacidad Tamaño 30 pin – 8.5 cm SIMM (Single In line Memory Module) 32 bits 72 pin – 10.5 cm

DIMM (Dual In line Memory Module) 64 bits 168 pin -13 cm

SODIMM (Small Outline DIMM) 64 bits 144 pin – 5 cm

RIMM (Rambus in-Line Memory Module) 64 bits 168 pin

Fuente: Elaboración propia.

Identificar las características en cuanto a tamaño y número de pines de los zócalos disponibles en la tarjeta madre para las memorias, permite conocer las posibilidades de crecimiento en la capacidad de almacenamiento de este compo-nente para la PC, ya que ambas deben ser compatibles para poder instalarlas en la máquina (ver figura 11). Lo anterior, significa que si la ranura de expansión de la tarjeta madre cuenta con las particularidades de una tarjeta de memoria DIMM, solamente este tipo de memoria y por tanto la capacidad de almacenamiento aso-ciada a ella es la posibilidad de ampliación disponible para el equipo.

Figura 11. Diferencias físicas entre las tarjetas de las memorias DIMM y SIMM

DIMM

SIMM

Fuente: Kingston, 2004-Elaboración propia.

Pines Ranuras

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De acuerdo a la tecnología de la memoria RAM, ésta se puede clasificar de la acuerdo con los datos de la tabla 4.

Tabla 4. Tipos de memoria RAM de acuerdo a su tecnología

Tipo Ancho de banda (Gb/seg)

Cantidad de pines

Capacidad máxi-ma por módulo

EDO (Extended Data Out) 0.26 72 128 MB PC 133 SDRAM (Synchronous DRAM) 1.1 168 256 MB DDR (Double Data Rate) 266 2.1 184 256 MB DDR (Double Data Rate) 400 3.2 184 256 MB RDRAM (Rambus SDRAM) PC 800 1.6 168 256 MB – 1 GB DDR (Double Data Rate) II 533 4.3 232 256 MB Fuente: Jaime Díaz, 2003. Pág. 36

III.5 Unidades de almacenamiento

Las unidades de almacenamiento se refieren a dispositivos físicos en los cuales puede mantenerse permanentemente información. Cada uno de ellos, cuenta con diferentes características: de espacio o capacidad de almacenamiento, de veloci-dad de grabación de información y de intefaz o tipo de controlador. Este último dispositivo determina las especificaciones del número de los dos primeros que pueden ser instalados ya que se refieren a la forma en la cual pueden conectarse los dispositivos. Los tipos de interfaz más comunes son el IDE y el SCSI. La interfaz IDE (Integrated Device Electronic) permite hasta 4 dispositivos como máximo y viene integrada en la Motherboard. (ver figura 12) La interfaz SCSI (Small Component System Interface) permite conectar hasta 7 dispositivos, pero requiere agregar una placa. Este tipo de controlador permite conectar discos de hasta 180 Gb. Al adquirir una PC, es necesario identificar el tipo de interfaz disponible a fin de conocer si el equipo tiene posibilidades de crecimiento en términos de unida-des de almacenamiento adicionales y por tanto de velocidad y de espacio para guardar información.

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Figura 12. Interfaz IDE

Fuente: elaboración propia

Entre los diferentes aditamentos físicos de almacenamiento se pueden en-contrar los internos que se encuentran dentro del gabinete y los externos, que se encuentran fuera de éste. La unidad de disco duro, es una de las unidades de almacenamiento más importante de la caja negra y generalmente viene incluida al adquirir una PC den-tro del gabinete (ver figura 13). Sus características generales pueden ser: Tipo de controladora IDE o SCSI Capacidad de almacenamiento común de 80 GB Velocidad de rotación 5400, 7200, 10000, 15000 hasta 20000 Tiempo de acceso entre 2 y 20 milisegundos Memoria cache hasta 8 Mb

Conector IDE (disco duro, CD, DVD,

Cable

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Figura 13. Unidad de disco duro y su interfaz

Disco duro IDE

Cable IDE40 u 80 pin

Fuente: elaboración propia.

Otras unidades internas de almacenamiento que pueden ser o no incluidas en la PC son: el drive de 31/2“, la lectora de CD o lectora-grabadora de CD; la lectora de DVD o lectora-grabadora de DVD. Las unidades de almacenamiento externas pueden ser discos rígidos o du-ros, unidades zip, memory stick, DVD, etc. A continuación, en la tabla 5 se presenta información acerca de las unida-des de almacenamiento y sus principales capacidades.

Tabla 5. Unidades de almacenamiento y su capacidad

Dispositivo Capacidad de almacenamiento Disquette 1.44 Mb Zip 100 Mb / 250 Mb Superdisk 120 Mb / 240 Mb Memory Stick 16 Mb / 512 Mb CompactFlash 512 Mb / 4Gb CD 650 Mb / 800 Mb MemoryStick Pro 1 Gb Jaz 1 Gb / 2 Gb DVD 4.7 Gb Disco duro 20 Gb / 160 Gb

Fuente: Jaime Dpiaz, 2003. Pág. 53

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Por ultimo, la tabla 6 muestra las velocidades indicadas con x de acuerdo a la primera unidad de CD que se libero al mercado y la capacidad de transferencia asociada a cada una de ellas.

Tabla 6. Velocidad de una lectora de CD

Velocidad Capacidad de transferencia (en Kb por segundo) 1x 150 8x 1,200 32x 4,800 48x 7,200 52x 7,800 100x 15,000

Fuente: Jaime Díaz, 2003. Pág. 47

III.6 Video

El dispositivo de salida más importante en la computadora es el video. De dicho dispositivo se deben considerar para su adquisición, tres elementos principales: la tarjeta de video, la memoria de video y el monitor. La tarjeta de video puede estar integrada en la tarjeta madre como un dis-positivo Onboard o estar independiente en una de las ranuras de expansión de la tarjeta madre. Lo más recomendable es que sea independiente a la tarjeta madre, ya que así es posible definir previamente sus particularidades de acuerdo con las necesidades del usuario. Con relación a la memoria de video y al monitor, los aspectos relacionados son: la resolución y la cantidad de colores que se pueden visualizar. La resolución se refiere a la cantidad de puntos (también llamados píxeles) que se pueden des-plegar en el monitor, así como el tamaño del mismo. Se indican de acuerdo con los que se pueden desplegar horizontal y verticalmente. Entre mayor es el número de píxeles, la nitidez de lo que despliega el monitor es mejor pero también requie-re de mayor memoria para soportar la cantidad de colores que se muestran con una mayor resolución.

Tabla 7. Resolución y tamaño

Tamaño Resolu-ción

Calidad Tareas recomendadas

13 pulg. 640x480 Mediana Escribir y trabajar con números. 14 y 15 pulg.

800x600 Buena Escribir y trabajar con números. Realizar dibujos simples y navegar en Internet

17 pulg. 1024x768 Muy bue-na

Diseñar, dibujar y pintar; juegos 3D.

21 pulg. 1280x1024 Excelente Diseños complejos y dibujos con amplia gama de tonali-dades

Fuente: Trabajar con la PC 06, Toda la PC por dentro. Pág. 60

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Tabla 8. Resolución de video

Resolución Cantidad de colores Cantidad de memoria 640x480 65,000 600 KB 640x480 16 millones 900 KB 800x600 65,000 937 KB 800x600 16 millones 1,406 KB 1024x768 65,000 1,536 KB 1024x768 16 millones 2,304 KB 1280x1024 65,000 2,560 KB 1280x1024 16 millones 3,840 KB 1600x1200 65,000 3,750 KB 1600x1200 16 millones 7,500 KB

Fuente: Trabajar con la PC 06, Toda la PC por dentro. Pág. 64

Las tablas 6, y 7 ofrecen información para orientar la selección de la tarjeta de video y su memoria, así como el monitor. Estos tres elementos trabajan en conjunto para lograr la resolución y la cantidad de colores a desplegar para la vi-sualización de información en el monitor, están muy relacionados y es necesario identificarlos para tomar decisiones acordes con las necesidades del trabajo que será desarrollado en la PC.

IV. CONCLUSIONES

Considerando que no es lo mismo adquirir un equipo de cómputo para diseño grá-fico que para uso administrativo o secretarial, en este escrito traté de hacer notar al usuario de computadoras personales que al comprarlas, debe contar con infor-mación acerca de los componentes físicos que las integran con la finalidad de to-mar decisiones más adecuadas y acordes con las necesidades para el manejo de información. Un inicio para conocer las PC, es identificando el contenido del gabinete al cual he llamado caja negra porque las partes dentro del mismo no son visibles al usuario y son sumamente importantes. En este documento solamente comento brevemente y de manera general algunos de los elementos más relevantes que conforman la caja negra, destacando que en su interior hay una serie de dispositi-vos que trabajan en conjunto, y que si alguno de ellos no opera correctamente, se estarán subutilizando los componentes de la PC o bien, generando mayores cos-tos en la adquisición. Creo necesario señalar que la información relacionada con las característi-cas del hardware no es lo único importante para decidir adquisiciones de compu-tadoras personales, ya que el objetivo de uso del equipo así como el software con el que se va a trabajar, son determinantes para establecer y decidir las particulari-dades del equipo de cómputo que debe ser seleccionado.

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