Tema 3. Ordenadores personales:
Principales averías, mensajes de error de la BIOS.
Sustitución y detección de averías:
Disco duros, memorias, tarjetas gráficas, tarjetas de red.
Pruebas de rendimiento Benchmark: Tipos.
1. Principales averías, mensajes de error de la BIOS
1.1 La fuente de alimentación
Es una de las partes más importantes y esencial de nuestro ordenador y es también una a la que menos atención prestamos, las averías pueden ser de dos tipos:
– La fuente de alimentación deja de funcionar. Este tipo de avería es la más fácil de localizar, ya que nuestro ordenador, simplemente, no va a encenderse y no emite ningún tipo de sonido.
– Dejar de suministrar las tensiones correctas. Esto último es más difícil de detectar y sobre todo muchísimo más peligroso, ya que no solo se avería la fuente de alimentación, sino que como consecuencia de esto se pueden estropear otros componentes del ordenador, en especial la placa base, la memoria y otros componentes como (disco duro, unidades ópticas y lectores de medios).
Para revisar esto lo más sencillo sería revisar en BIOS los voltajes que da la fuente (Normalmente se encuentra en la opción PC Heath Status o Hardware Monitor), normalmente el margen de error admisible es de un 5% como máximo (Lógicamente cuanto más próximos estén los voltajes al valor de referencia mayor estabilidad tendrá en sistema), es decir, que para los railes de:
+3,3v oscilaría entre 3,13v y 3,46v para el 5% de diferencia (Una diferencia del 10% supondría entre 2,97v y 3,63v).
+5v oscilaría entre 4,75 y 5,25v para el 5% de diferencia (Una diferencia del 10% supondría entre 4,5 y 5,5v).
+12v oscilaría entre 11,4 y 12,6v para el 5% de diferencia (Una diferencia del 10% supondría entre 10,8 y 13,2).
Podemos detectar estas averías por una serie de problemas que empieza a darnos, como errores de lectura, bloqueos sin motivo aparente, dispositivos que fallan estando en perfecto estado, problemas de encendido, etc. Este tipo de avería, como ya hemos dicho, son muy peligrosas, por lo que si tenemos indicios de que pueden estar ocurriendo debemos chequear lo antes posible la fuente o sustituirla por otra ya que es un elemento con un coste bastante bajo.
Existen programas de testeo que nos pueden dar los valores de estos voltajes si nuestra BIOS no los proporciona, como por ejemplo Everest, que nos indican los voltajes exactos que le están entrando a la placa base.
Es conveniente que de vez en cuando perdamos 5 o 10 minutos observando si las tensiones suministradas son correctas y, sobre todo, estables.
Debemos tener en cuenta que la fuente de alimentación es la primera barrera que tiene el ordenador para defenderse de problemas relacionados con sobretensiones, por lo que es el primer elemento en caer (y afortunadamente el único en la mayoría de los casos) cuando esta sobretensión se produce.
Las principales causas de avería de una fuente de alimentación son la sobretensión y el exceso de temperatura.
1.2 Microprocesador:
Los problemas que puede acarrear este componente suelen ser irreversibles.
El ordenador no arranca pero el micro se calienta.
El ordenador no arranca y el microprocesador no se calienta.
El ordenador se bloquea con frecuencia.
El ordenador arranca, pero se apaga porque se calienta el microprocesador en exceso.
Dos posibles causas:
– El ventilador del microprocesador no funciona correctamente (avería, anclaje mal o exceso de suciedad). Solución: Revisar anclajes del ventilador, limpiar
o sustituir el ventilador.
– La pasta térmica entre microprocesador y placa no está en buenas condiciones y no se disipa el calor correctamente. Solución: Eliminar pasta vieja y poner de nuevo una fina capa de pasta térmica.
1.3 Placa Base:
Suelen ser peores que los del microprocesador, en el 90% de los casos una avería en la placa base supone cambiarla entera.
En ocasiones se pueden detectar un problema en la placa base porque algunos de los condensadores de ésta se empiezan a abombar.
Agotamiento de la pila o batería.
Normalmente detectamos que hay problemas en la pila de la placa base cuando el sistema nos da un mensaje de error en el arranque indicándonos que la fecha de sistema no es correcta, o cuando tras estar un ordenador mucho tiempo apagado en el sistema operativo se aprecia también que se ha perdido la fecha actual.
1.4 Memoria RAM:
Pueden deberse principalmente a tres motivos:
– La memoria está dañada. Existen programas para el chequeo de la memoria RAM que nos pueden ayudar a detectar si ésta se encuentra en malas condiciones como Memtest (Gratuito)
– Instalación Incorrecta (Bastante frecuente). En ocasiones con quitar los módulos y volverlos a poner se solucionan problemas de mala conexión.
– Placa o zócalo están dañados. En este caso sólo podemos sustituir el módulo dañado por otro.
1.5 Tarjeta de sonido:
Nos podemos encontrar diversos problemas con el sonido.
– Avería en altavoces
– Mala configuración o instalación en el sistema operativo
– Comprobar controles de volumen
Una opción muy efectiva para comprobar si un dispositivo hardware no funciona por una avería del mismo o por un fallo del controlador o del sistema operativo es arrancar el sistema con un sistema operativo LiveCd o LiveUSB y así podremos comprobar si el fallo es de hardware.
1.6 Disco Duro
Podemos encontrar diversos tipos de errores o averías en los discos duros, algunos de ellos los solventará el propio sistema operativo automáticamente,
estas con programas de auto chequeo y corrección del propio sistema, estas averías se denominan averías lógicas, pero en ocasiones se hace necesaria
nuestra intervención puesto que la parte afectada de los discos es irrecuperable mediante software sin perder toda la información contenida en el disco duro porque la zona de nuestro disco duro afectada contiene datos esenciales para el arranque del sistema operativo.
En estos casos lo que suele hacer es arrancar con una versión LIVE y hacer copia de respaldo de toda la información relevante que necesitemos y posteriormente proceder a formatear el disco duro y reinstalar todo el sistema.
Las averías lógicas más comunes son:
– Tabla de particiones defectuosa o borrada / Sistema de ficheros corruptos.
– Formateo, borrado de archivos… intencionado o fortuito.
– Errores de usuario, manipulación y espionaje.
Si en un corto plazo se nos volviera a reproducir un error de estas características es un indicativo inequívoco de que el disco duro debe ser sustituido.
Por otra parte están las Averías Físicas, este tipo de averías nos conducen irremediablemente a sustituir el disco y pueden ser de muchos tipos:
– Averías físicas Cabezal Lector
– Averías físicas Electrónica
– Averías físicas Firmware
– Averías físicas Motor del disco
– Averías físicas en Platos
1.7 Mensajes de error de la BIOS
Cuando encendemos el ordenador, nuestra placa base hace una especie de escaneo a todo el sistema para comprobar si todo está en regla y continuar cargando. Los pasos que realiza la misma para ello son los siguientes:
1. Pulsamos el botón de encendido y llega el voltaje a placa base
2. Seguidamente alimenta a los dispositivos de almacenamiento (discos duros, etc…)
3. El microprocesador, resetea todos los contadores y registros para partir de 0.
4. Busca una dirección de BIOS para testear la máquina, y también busca el test (Comprobación de dispositivos conectados)
5. POST ( Power On Self Test): Son un conjunto de rutinas y programas que chequean el hardware.
Aquí es donde se producen los pitidos que indican el estado del ordenador
1. La BIOS envía al micro señales y asigna canales DMA e IRQ
2. Inicializa la BIOS de la VGA
3. Testeo y cuenta de memoria
4. Habilita los led’s del teclado y genera las entradas
5. Busca el sector de arranque
6. Carga el boot manager (utilería que reside en el sector de inicio maestro del disco duro — master boot record o MBR) y cede el control al sistema operativo.
Errores en pantalla
Otras veces, no oímos ningún pitido pero, sin embargo, aparecen en la pantalla alguno de estos errores. Estos errores no dependen del tipo de BIOS. Y son comunes a todos ellos.
– BIOS ROM checksun error -system halted: el código de control de la BIOS es incorrecto, lo que indica que puede estar corrupta. En caso de reiniciar y repetir el mensaje, tendremos que reemplazar la BIOS.
– CMOS battery failed: la pila de la placa base que alimenta la memoria CMOS ha dejado de suministrar corriente. Es necesario cambiar la pila inmediatamente.
– CMOS checksum error – Defaults loaded: el código de control de la CMOS no es correcto, por lo que se procede a cargar los parámetros de la BIOS por defecto. Este error se produce por que la información almacenada en la CMOS es incorrecta, lo que puede indicar que la pila está empezando a fallar. Cambiaremos la pila de la misma.
– Display switch is set incorrectly: el tipo de pantalla especificada en la BIOS es incorrecta. Esto puede ocurrir si hemos seleccionado la existencia de un adaptador monocromo cuando tenemos uno en color, o al contrario. Bastará con poner bien este parámetro para solucionar el problema.
– Floppy disk(s) Fail ( code 40/38/48 dependiendo de la antigüedad de la bios): Disquetera mal conectada, verificamos todos los cables de conexión.
– Hard disk install failure: la BIOS no es capaz de inicializar o encontrar el disco duro de manera correcta. Debemos estar seguros de que todos los discos se encuentren bien conectados y correctamente configurados.
– Keyboard error or no keyboard present: no es posible inicializar el teclado. Puede ser debido a que no se encuentre conectado, este estropeado e incluso porque mantenemos pulsada alguna tecla durante el proceso de arranque.
– Keyboard error is locked out – Unlock the key: este mensaje solo aparece en muy pocas BIOS, cuando alguna tecla ha quedado presionada.
– Memory Test Fail: el chequeo de memoria RAM ha fallado debido probablemente, a errores en los módulos de memoria. En caso de que nos aparezca este mensaje, hemos de tener mucha precaución con el equipo, se puede volver inestable y tener perdidas de datos. Comprobaremos las memorias usando MemTest y cambiaremos la memoria defectuosa por otra nueva.
– Override enabled – Defaults loaded: si el sistema no puede iniciarse con los valores almacenados en la CMOS, la BIOS puede optar por sustituir estos por otros genéricos diseñados para que todo funcione de manera estable, aunque sin obtener las mayores prestaciones.
– Primary master hard diskfail: el proceso de arranque ha detectado un fallo al iniciar el disco colocado como maestro en el controlador IDE primario. Para solucionar comprobaremos las conexiones del disco y la configuración de la BIOS.
PITIDOS DE LA BIOS
Cada vez que encendemos nuestro PC, el modo que tiene la placa base de transmitir el estado del sistema es por medio de pitidos.
– Ningún pitido: No hay suministro eléctrico o el speaker (dispositivo dentro de la torre que emite los pitidos) está estropeado. Probablemente el cable está sin enchufar. Si aún así sigue fallando, probamos cambiando el cable por otro similar (se puede encontrar cables de alimentación en cualquier tienda de informática).
– Tono continuo: Error en el suministro eléctrico. Por tanto la corriente está llegando mal.
– Tonos cortos constantes: La placa madre está defectuosa y por ello deberemos cambiarla por otra nueva.
– Un tono largo: Error de memoria RAM. Puede deberse a que esté mal colocada, en cuyo caso nos cercioraremos de que la misma se encuentra correctamente puesta. En caso de que el problema persista, puede que la memoria esté defectuosa, por lo que pasaremos el programa MemTest para comprobar si la misma está defectuosa.
– Un tono largo y otro corto: Error en la placa base o en la ROM. Es un error común en las placas base antiguas.
– Un tono largo y dos cortos: Error en la tarjeta gráfica. Puede que el puerto falle, por lo que no habría más que cambiarla de puerto. Si el problema persiste, puede ser que la tarjeta gráfica sea defectuosa.
– Dos tonos largos y uno corto: Error en la sincronización de las imágenes. Seguramente sea un problema de la tarjeta gráfica.
– Dos tonos cortos: Error de la paridad de la memoria. Esto ocurre sobre todo en ordenadores viejos que llevaban la memoria de dos módulos en dos módulos. Esto significaría que uno de los módulos falla, o que no disponemos de un número par de módulos de memoria.
– Tres tonos cortos: Esto nos indica que hay un error en los primeros 64Kb de la memoria RAM.
– Cuatro tonos cortos: Error en el contador.
– Cinco tonos cortos: Esto nos indica que el procesador o la tarjeta gráfica se encuentran bloqueados. Suele ocurrir por sobrecalentamiento.
– Seis tonos cortos: Error en el teclado. Si ocurre esto probaremos a conectar otro teclado. Si aun así no funciona se trata del puerto receptor del teclado
– Siete tonos cortos: Modo virtual de procesador AT activo.
– Ocho tonos cortos: Error en la escritura de la video RAM (todas las formas que usa la RAM para guardar datos de imágenes para presentarlas en pantalla)
– Nueve tonos cortos: Error en la cuenta de la BIOS RAM.
2. SUSTITUCIÓN Y DETECCIÓN DE AVERÍAS
En el punto anterior hemos visto como detectar en la mayoría de los casos que componente hardware está fallando en nuestro ordenador. Una vez hecho y llegado el caso llega el momento de sustituirlo por otro nuevo o que funcione correctamente. Para ello tendremos que tener en cuenta siempre las siguientes cosas:
Para todos los casos el suministro eléctrico del ordenador debe estar desconectado, para no producir errores irreparables en los nuevos componentes y evitar posibles descargas eléctricas.
1. Sustitución de la Placa Base.
1. Desconectar todos el cableado de la placa base (fuente de alimentación, cables de control de leds, botón de encendido, altavoz,… cables IDE o SATA de discos duros y unidades de discos ópticos,…)
2. Desatornillar todos los tornillos de sujeción de la misma al chasis del ordenador
3. Retirar con extrema precaución el microprocesador para ponerlo en la nueva placa.
4. Retirar la placa y poner la nueva en su lugar procediendo al conexionado a la inversa del punto 1, teniendo en cuenta el manual de conexionado de la placa, (cuidado con apoyar la nueva placa sobre algún componente metálico puesto que la energía estática puede producir que la nueva placa sufra una descarga averiándose).
2. Sustitución de dispositivos IDE (Discos duros o unidades ópticas)
Consideraciones Previas:
No sobrecarguemos la fuente de alimentación. Si tenemos una fuente de menos de 400 W no debemos abusar de los cables divisores (divisores en Y). No utilizar un cable divisor para alimentar dos unidades ópticas (el láser y los mecanismos del motor como un CD-RW o un DVD regrabable necesitan mucha más energía que un disco duro). Se puede dividir la energía entre un disco duro y una unidad óptica o entre una unidad y un ventilador. Pero lo aconsejable es hacerse con una fuente de alimentación más potente y con suficientes conectores para unidades y ventiladores.
En los canales IDE las unidades comparten canal de modo que el trabajo se hace de forma alternativa, los dos dispositivos pueden trabajar a la vez pero se tendrán que esperar el uno al otro.
Si vamos a poner dos dispositivos debemos poner como Master el dispositivo que requiera mayor atención. Por ejemplo, en el caso de dos unidades ópticas, poner como maestra la DVD regrabable de doble capa y como esclava la lectora grabadora de CD-ROM.
Si vamos a poner dos discos duros debemos poner como Maestro el disco en el que vamos a instalar el Sistema Principal denominado como disco local o C:
En el caso de ocupar los dos canales IDE (Primario y Secundario) debemos utilizar el Primario o IDE 1 para los discos duros, o disco principal y una Lectora.
Y el Secundario suele estar destinado a las ópticas, aunque también podemos conectar discos duros en el Secundario.
Como consejo debemos tener clara la configuración de los dispositivos para un rendimiento óptimo de las unidades.
Pasos:
1- Desconectamos el ordenador de la corriente eléctrica, y nos descargamos de la posible estática acumulada en nuestro cuerpo tocando por dos veces el chasis o algo metálico como un grifo, por ejemplo.
2- Retiramos la tapa del ordenador. Esto dependerá del modelo de gabinete así que habría que consultar el manual del PC en cada caso, en algunos por ejemplo, hay que retirar primero el panel frontal.
3- Observamos el interior buscando una bahía libre de 3,1/2″ que son las que se usan para discos duros. También se pueden poner en horizontal y con la tarjeta lógica siempre hacia abajo
4- Configuración de Jumpers. Antes de introducir el disco en la bahía debemos tener claro como queremos que trabaje, si como maestro o esclavo. Esto lo hacemos mediante la configuración de los jumpers por medio de puentes.
Un puente (jumper) es un conector de plástico que conecta eléctricamente dos patillas para definir una configuración concreta. Todas las unidades IDE llevan una pegatina en la que se muestra cómo configurar estos puentes y varía según el fabricante.
• Maestro: Una unidad puenteada como maestra (MA) será la unidad principal del cable Ide y deberá ser conectada al conector del extremo del cable (conector negro). Si en el canal primario tenemos una unidad de disco duro y una unidad óptica, la unidad de disco duro será puenteada como maestra y conectada en el canal primario o conector Ide 1 de la placa base.
Con esta configuración nos podrá valer como unidad de arranque del sistema principal o disco
• Esclavo: Una unidad puenteada como esclava (SL) o Slave será la unidad secundaria del cable IDE. Será la configuración adecuada cuando queramos añadir un segundo disco duro en el mismo cable donde tenemos un disco maestro, en cuyo caso lo conectamos en el conector central del cable.
• Cable Select: o selección por cable. Si puenteamos en Cable Select, la posición de la unidad en el cable va a determinar qué unidad será maestra y cual esclava (extremo-maestro, centro-esclavo).
Cable Select exige un cable Ultra Ata de 80 hilos en la mayoría de los casos y que todas las unidades del cable vayan como Cable Select.
Existen otras configuraciones de jumpers, y dependiendo del uso que deseamos para nuestro disco duro, y de los diferentes fabricantes y modelos tendremos que leer la pegatina atentamente, donde podemos encontrar estas otras configuraciones añadidas:
Single: Si queremos que nuestro disco duro vaya solo en el cable IDE (sin esclavo)
Master with a non-ATA-compatible slave: Como la configuración anterior, es decir para una unidad maestra sola.
Limit capacity to 32 GB: Ojo con este jumper, si lo usamos reduciremos la capacidad del disco duro a solo 32 GB. Sirve para adaptar el funcionamiento del disco duro en placas base que no soportan discos duros de gran capacidad.
5- Ahora conectamos el cable de a nuestra unidad de disco duro, el cual tiene que coincidir con el pin 1 del conector trasero de la unidad. Se recomienda cables IDE de 80 hilos para todos las unidades, los cuales favorecen una mejor transferencia y vienen marcados de forma que es casi imposible conectarlos al revés.
Posteriormente conectamos el cable de alimentación o Molex (conector blanco de 4 pines) al conector de alimentación trasero de la unidad.
6- Deslizamos la unidad en la bahía haciendo coincidir los orificios de la unidad con los espacios destinados a los tornillos de sujeción y atornillamos con cuidado de que quede sujeta la unidad pero sin apretar en exceso los tornillos ya que una presión excesiva puede llegar a deformar la unidad.
7- Por último conectamos el extremo del cable IDE primario a la placa base.
8- En este punto y antes de cerrar la torre, se recomienda encender el PC, entrar en el Setup y comprobar si la nueva unidad ha sido detectada correctamente y poner la configuración de la misma en «Auto», por si hubiera algún problema y tuviera que revisar de nuevo las configuraciones.
Si la unidad es detectada correctamente, apagamos el PC desconectando de la fuente de alimentación y por último cerramos la torre.
3. Sustitución de dispositivos SATA
En este caso es mucho mas sencillo, porque cada dispositivo sata solo lleva un conector de corriente y otro para el cable sata, además por su forma no se pueden conectar de manera equivocada. Así es que solo es necesario abrir el PC, desatornillar el componente de la caja y reemplazarlo por el otro volviendo a poner los cables y los tornillos de anclaje.
4. Sustitución de Memoria
Si queremos agregar mas memoria dejando el modulo original, debemos comprar un modulo a ser posible de la misma marca y de los mismos MHz o superior, pero nunca de menoS MHz.
– Si vamos a cambiar todos los módulos, entonces compramos módulos de la misma marca y de igual características, que vengan juntos en el mismo blister, de esta manera nos aseguramos su compatibilidad total.
– Colocar memorias de mayor Gb y/o de mayor MHz a la soportada por nuestra placa, no afecta absolutamente en nada, ya que la placa base toma solo los Gb y MHz soportados, el excedente no lo utiliza y no es perjudicial. Eso si, gastaremos mas dinero.
5. Sustitución de Tarjeta Gráfica.
Pasos 1 y 2 de la sustitución IDE.
3. Buscar el Slot de conexión.
4. Retirar el tornillo de sujeción de la tarjeta gráfica al chasis del ordenador, y desconectar la tarjeta gráfica tirando hacia fuera de ella cuidadosamente y reemplazar por la nueva ajustando de nuevo el tornillo de sujeción
6. Detección de error y Sustitución de tarjeta de Red
Hay que tener en cuenta que en la actualidad los conectores de red en los ordenadores personales vienen integrados en la propia placa base, por lo que en caso de avería en la mayoría de los casos se procederá a añadir una tarjeta de red con el tipo de conexionado PCI, antes que proceder a la sustitución de la placa base.
Para Diagnosticar problemas en la tarjeta de red, lo mas sencillo es atender a los leds que la mayoría incluyen.
Por lo general, una tarjeta de red posee dos luces indicadoras (LED):
• La luz verde corresponde a la alimentación eléctrica;
• La luz naranja (10 Mb/s) o roja (100 Mb/s) indica actividad en la red (envío o recepción de datos).
Si una vez conectado un cable de red (testado que funciona) la luz de link o alimentación eléctrica no enciende, podemos pensar con alta probabilidad de acierto que tenemos una avería en la misma y procederemos a la sustitución.
Pasos 1 y 2 de la sustitución IDE.
3. Buscar un slot libre de conexión PCI si voy a añadir una tarjeta de red procediendo a su conexionado y poner su tornillo de sujeción correspondiente.
En la mayoría de los casos las tarjetas de red son reconocidas automáticamente por el S.O., de no ser así habría que instalar los drivers correspondientes para su funcionamiento.
3. Benchmark. Tipos
Los benchmarks son parte esencial de nuestros análisis de hardware diario, nos permiten ofreceros una medición científicamente comparable entre diferentes componentes como CPUs, tarjetas gráficas, unidades de almacenamiento, etc.
Hoy vamos a dedicar algunas lineas a su historia, a sus tipos, como funcionan, que miden, cuales son las medidas mas habituales y también os daremos algunos consejos de como realizaros y de cuales debemos fiarnos.
Lo que conocemos hoy en el mundo del PC o de los móviles como benchmarks son técnicas heredadas del entorno industrial que han permitido, desde el inicio de esta revolución, la toma de decisiones en base a datos comparables en un entorno controlado.
El mundo de la informática moderna aplica estas técnicas a casi cualquiera de sus muchos y diferentes ámbitos y los usuarios domésticos también los hemos adoptado como una forma fiable de conocer el rendimiento y las capacidades de nuestros sistemas así como un punto importante de información a la hora de tomar decisiones importantes, como la compra de nuestro nuevo ordenador, teléfono móvil, tarjeta gráfica, etc.
Historia
El benchmark o sistema de medición aplica un entorno controlado y medidas reconocibles que sean comparables y contrastables de forma científica y lleva coexistiendo con el mundo del ordenador desde que este existe.
El benchmark, como tal, se ha democratizado hasta el punto de que se ha perdido parte de su esencia fundamental que es que pueda ser auditable y verificable por terceros. Ahora lo usamos más a modo de comparativa rápida de rendimiento, pero ciertamente se ha perdido en buena medida la capacidad de trazabilidad de su veracidad por terceros.
Los métodos más clásicos de benchmark siempre se han referido a la capacidad de computo de la CPU del sistema, aunque en los últimos tiempos ha variado entre diferentes componentes según estos han ganado preponderancia e importancia dentro de un ordenador.
Las dos unidades de medida más clásicas, que se siguen aplicando son los Whetstones y los Dhrystones.
Ambos se han convertido, de alguna forma, en la base de todos los benchmarks sintéticos que conocemos hoy en día.
El más antiguo es Whetstones (una localidad del reino unido donde se localizaba la división de energía atómica de la empresa eléctrica estatal del Reino Unido) y Dhrystone surgió después jugando con el nombre del primero (húmedo y seco).
El primero se diseñó en los años 70 y el segundo es ya de los años 80 y ambos son la base de comparativa de rendimiento que hemos tenido en sucesivos años.
Whetstones, simplificando, ofrecía una visión de la potencia de cálculo del procesador en operaciones con coma flotante, operaciones con gran número de decimales.
El Dhrystone es su contrapartida puesto que se dedica a instrucciones básicas sin decimales, ambos daban una imagen clara del rendimiento de un procesador desde dos aproximaciones completamente diferentes, pero complementarias.
El Whetstones y el Dhrystone derivaron en dos conceptos que usamos de forma mucho más habitual hoy en día, el MIPS y el FLOP.
Después de estas medidas llegaron otras como el FLOP (Floating-point Arithmetic – Aritmética de coma flotante) que es, en buena medida, mas importante ahora en un ordenador que lo que ha sido jamás porque es la base de cálculo avanzado en muchas técnicas modernas como algoritmos de inteligencia artificial, médicos, previsión meteorológica, lógica difusa, encriptación, etc.
El FLOP es a día de hoy la unidad de medida de rendimiento más requerida en la industria, pero siempre se ha combinado con los MIPS (Millones de instrucciones por segundo) que es una medida interesante de medición, ya que nos da el número de instrucciones básicas de aritmética que un procesador puede realizar por segundo, pero que depende más de la arquitectura del procesador (ARM, RISC, x86, etc.) y del lenguaje de programación que otras unidades de medida.
Según ha avanzado el rendimiento los multiplicadores se han sucedido.
Ahora medimos el rendimiento de CPUs domesticas en GIPS y GFLOPS. La base sigue siendo la misma, operaciones aritméticas clásicas.
Sisoft Sandra nos sigue ofreciendo este tipo de medidas en algunos de sus benchmarks sintéticos.
El MIPS ha quedado también más relegado a la CPU como elemento clásico y el FLOP se ha extendido a otros ámbitos pujantes como la capacidad de proceso o calculo general de antes procesadores muy orientados a tareas concretas como las GPU que montamos todos en nuestros procesadores o en nuestras tarjetas de ampliación dedicada.
A estos conceptos básicos el tiempo ha ido añadiendo nuevas unidades de medida tanto o más importantes que estas en un ordenador o superordenador moderno.
El tránsito de datos es una de estas medidas que han cobrado gran importancia y que medimos actualmente en lOPs (operaciones de entrada y salida por segundo) y también en otras formas como medidas de almacenamiento MB/GB/TB comparadas con el tiempo que tardan en realizar el tránsito de un punto a otro (MBps – Megabytes por segundo).
Actualmente también usamos la medida transfer, en sus diferentes multiplicadores, como forma de interpretar la velocidad de transito de información entre dos puntos cuando para emitir cierta información en realidad tenemos que haber generado algo más de información.
Esto depende, del protocolo que se use para la transferencia de información.
Un ejemplo claro, y que usamos mucho, es en el interfaz PCI Express.
Bajo este protocolo, por cada 8 bits de información que queremos mover (0 o l) tenemos que generar lOBits de información ya que esa información extra es de control de la comunicación que se envía para corrección de errores, integridad de los datos, etc..
Otros protocolos muy conocidos que introducen también está «perdida» de información real es el IP, el que estas usando para leer este articulo y que hace que tu conexión de 300MT/s en realidad ofrezca algo menos de 300mbps de velocidad.
Usamos, por tanto, el Gigatransfer o el transfer cuando nos referimos a información bruta enviada por el interfaz, y no a la información que realmente se procesa en el receptor.
Un Bus de datos PCI Express 3.0 de 8GT/s en realidad está enviando 6.4GBps de información por cada línea conectada entre los puntos.
El Transfer ha tomado mucha importancia con la integración del protocolo PCI Express en todos los buses principales de un ordenador doméstico y profesionales.
En los últimos tiempos también empezamos a combinar medidas como forma de relacionar la potencia de proceso con otros factores muy importantes en la informática moderna siendo el consumo una de estas medidas que se introducen como baremo comparador entre el rendimiento de dos sistemas.
La eficiencia energética es tanto o más importante a día de hoy que la potencia de proceso y por eso es fácil ver benchmarks que comparan la potencia de proceso según los vatios de consumo del elemento en medición.
De hecho, una de las grandes listas de supercomputadores no hace referencia tanto a la potencia bruta del ordenador entre todos sus nodos de computación sino en el desarrollo de esa potencia en base a los vatios o energía consumida por todo el sistema.
La lista Green500 (FLOPS per watt – FLOPS por vatio) es un claro ejemplo de como el consumo ahora es básico para cualquier benchmark comparativo que se precie, aunque sin duda todos seguimos fijándonos mucho en la lista TQP500 que no tiene este factor como condicionante.
3.1 TIPOS DE BENCHMARKS
Dentro de los puntos de referencia puedes encontrar varios tipos según las características:
Programa real: son los preferidos cuando se trata de medir el rendimiento real de un sistema, ya que se trata del software que usa el usuario. Por ejemplo, puede usarse una app para comprimir, un software de codificación de vídeo, un simulador, un procesador de textos, un software CAD, etc. Por ejemplo, se puede hacer con videojuegos midiendo el FPS, con 7-Zip, Blender, GIMP, Handbrake, etc.
Microbenchmark: son fragmentos de código pequeños y específicos para medir el rendimiento de componentes básicos, con ellos prueban detalles como la latencia núcleo-núcleo, la latencia caché-DRAM, y rampa de frecuencia para el escalado.
Core: suelen ser códigos muy concretos, generalmente sacados de un programa real. Algunos ejemplos son LINPACK o el bucle Livermore.
Sintéticos: fueron los primeros benchmarks en usarse, como Dhrystone o Whetstone. Son pruebas sintéticas al ser programas específicos para medir prestaciones del sistema, pero no suelen tener demasiado que ver con el mundo real. Es decir, están en el otro extremo de los programas reales. Ejemplos son PassMark, 3DMark, PCMark, etc.
Puntos de referencia de E/S: son específicos para medir prestaciones del sistema de entrada y salida.
Puntos de referencia de base de datos: específicos para bases de datos.
Puntos de referencia paralelos: usados en máquinas con gran paralelismo.
Por cierto, durante el diseño de algunos procesadores también se emplea software para anticipar el rendimiento que tendría el sistema en fases tempranas de su creación. Por ejemplo, los simuladores de rendimiento (Trace-Driven y Execution-Driven).
Consideraciones a la hora de realizar un benchmark:
Para que un benchmark sea útil y efectivo tenemos que tener en cuenta ciertos factores que son realmente importantes. Comparar entre plataformas y arquitecturas diferentes introduce un factor de incertidumbre importante por lo que este tipo de benchmarks que se otorgan la capacidad para comparar teléfonos móviles iOS con ordenadores x86 con Windows, por poner un ejemplo, hay que cogerlos con pinzas puesto que no solo cambia el kernel del sistema operativo, sino que las arquitecturas de los procesadores son muy diferentes.
Los desarrolladores de este tipo de benchmarks (por ejemplo, Geekbench) introducen factores de corrección entre sus diferentes versiones que difícilmente son controlables.
Por tanto, la primera clave para que un benchmark sea comparable entre diferente hardware es que el ecosistema de la prueba sea lo más similar posible a nivel de plataforma, sistema operativo, controladores y versión de software del benchmark.
Ciertamente habrá elementos aquí que no podamos controlar homogeneizar, como el controlador de gráficos si probamos gráficas AMD contra gráficas Nvidia, pero el resto tenemos que intentar tenerlo lo más estable posible.
En este caso también incluiríamos hardware puesto que para comparar tarjetas gráficas lo suyo es usar el mismo sistema operativo, el mismo procesador, las mismas memorias y todos los parámetros de funcionamiento mantenerlos igual, incluidos los parámetros de calidad, resolución y prueba en el benchmark.
Cuanto más estable sea nuestro ecosistema de prueba, más fiables y comparables serán nuestros resultados.
Otra cosa que tenemos que tener en cuenta es que normalmente las pruebas de benchmark tienen un factor de estrés sobre el hardware que vamos a probar y normalmente someten a este hardware a situaciones que no se darán habitualmente en el uso normal del sistema.
Cada benchmark que sacamos de nuestro disco duro, tarjeta gráfica o procesador, los somete a situaciones que pueden ser peligrosas para el hardware por lo que debemos establecer las medidas adecuadas para que el punto de estrés no se convierta en un punto de fractura o también en un elemento de reducción de rendimiento puesto que muchos componentes tienen sistemas de protección con los que reducen su rendimiento en caso, por ejemplo, de temperaturas fuera de su rango de uso.
Refrigeración adecuada, periodos de reposo entre pruebas, alimentación correcta de los componentes en prueba….todo debe estar en una situación ideal para que la prueba se realice sin problemas.
Por otro lado también usamos precisamente este tipo de benchmarks a modo de someter al sistema a estrés para ver la estabilidad del mismo en este tipo de situaciones, es una forma diferente de aplicar un benchmark puesto que no solo se busca conocer el rendimiento sino también si el sistema es estable y aun mas, si el sistema rinde como debe en estas situaciones de estrés.
Características esenciales de los benchmark
Un benchmark, o prueba de referencia, debería tener unas características básicas que se deben respetar para considerarlo apto:
Relevancia: debe medir datos relevantes.
Representatividad: las métricas deben ser realmente representativas.
Equidad: no deben diseñar para favorecer a unos u otros productos, sino que se deben comportar de manera justa.
Repetitiviad: deben permitir repetir los resultados de las pruebas comparativas y verificar que los datos son ciertos.
Rentabilidad: deben ser económicos.
Escalabilidad: deberían funcionar en equipos con pocos recursos y en los que tengan una gran cantidad de ellos.
Transparencia: se necesita que sean fáciles de interpretar y entender.
Conclusión
Para los que nos dedicamos a probar hardware de ordenador profesionalmente el benchmark es una herramienta de trabajo y gracias a ella los usuarios tenemos una forma científica y contrastable de poder comparar o conocer el rendimiento de nuestro próximo ordenador en cada uno de sus subsistemas con una precisión comparable con las herramientas que se usan a nivel industrial.
Pero como toda prueba de «laboratorio» para que esta sea fiable tienen que darse las condiciones adecuadas para su consecución y más aún para que esta sea comparable entre diferentes sistemas.