Placa Base: componentes

LA
PLACA BASE
Informática
Índice de contenidos
Introducción.......................................... Pág. 3
Partes fundamentales.................................. Pág. 4
El chipset............................................ Pág. 7
Los zócalos de memoria................................ Pág. 7
Los jumpers........................................... Pág. 8
Los microinterruptores................................ Pág. 8
El microprocesador.................................... Pág. 9
Overclocking.......................................... Pág. 10
El conector de alimentación........................... Pág. 11
Conectores para botones y LEDs........................ Pág. 11
1
Conectores de teclado y ratón......................... Pág. 12
Controladoras de disco................................ Pág. 12
Slots de expansión.................................... Pág. 14
Puertos............................................... Pág. 16
Averías de la pila.................................... Pág. 18
Introducción
Podemos considerar a la placa base (también llamada tarjeta madre) la pieza fundamental del ordenador, ya
que a ella (de uno u otro modo) se conectan todos los periféricos y componentes de nuestro ordenador.
Mediante la placa base, todos los componentes del ordenador van a poder comunicarse entre ellos, por lo que
se puede decir que la placa base es el nexo de unión entre todas las partes que integran el ordenador.
Desde el punto de vista físico, la placa base no es más que un circuito impreso formado por un conglomerado
de resina o baquelita (materiales clave para la fabricación de los chips), donde se sitúan distintos circuitos
eléctricos, que forman líneas de conexión entre los distintos elementos de la placa base, y que integran los
buses de datos.
Pero la placa base no sólo está compuesta por pistas que van formando un circuito impreso, sino que en su
superficie se encuentran los distintos elementos que controlan y determinan el funcionamiento de ésta, como
son el zócalo para el microprocesador, zócalos de memoria RAM, chipset, ranuras de expansión, etc.
Partes fundamentales
Todas las placas base suelen llevar una serie de elementos comunes que dependen del tipo de microprocesador
para el que hayan sido diseñadas, pero prácticamente será el chipset el encargado de determinar el resto de
prestaciones de la placa. A continuación, vamos a estudiar una placa base diseñada para AMD K6−II (las
únicas variaciones notables entre las placas para AMD e INTEL está en la marca del chipset y en el tipo de
zócalo donde se integra el microprocesador). Primero vamos a ver una imagen real a escala de la placa base, y
a continuación, un esquema simbólico, para a continuación, ir analizando más detalladamente los
componentes fundamentales:
2
Placa base K6XV3+/66 de la compañía DFI
Las partes más significativas de esta placa base son:
· Chipset
· Zócalo para microprocesador
· 3 Zócalos de memoria
· Conector de alimentación ATX
· Ranura de expansión AGP
· 4 ranuras de expansión PCI
· 3 ranuras de expansión ISA
· Reloj
· Memoria ROM / BIOS
· Batería
· Controladores IDE
· Controlador disquete
· Jumpers
3
· Microinterruptores
· 1 puerto paralelo (LTP1)
· 2 puertos serie (COM1 / COM2)
· 2 puertos PS/2
· 2 puertos USB
· Conectores botón POWER / RESET
· Conectores para LED
En el esquema anterior, existen algunas denominaciones en inglés, que ahora traducimos (el manual de la
placa base usada para demostración estaba en inglés ):
· CN1 y CN5 son los puertos PS/2 para teclado y ratón
· CN4 (USB0 y USB1) son los puertos USB
· CN6 es el puerto paralelo para la impresora
· CN2 y CN3 son los puertos serie
· AGP Slot es la ranura AGP para tarjeta gráfica
· PCI Slot # son las ranuras de expansión PCI
· ISA Slot # son las ranuras de expansión ISA
· Floppy es el controlador de disquete
· Secondary IDE es el controlador secundario IDE
· Primary IDE es el controlador primario IDE
· Battery es la batería o pila
· J# son los jumpers
· SW# son los Microinterruptores (switches)
· DM1, DM2 y DM3 son los zócalos de memoria SDRAM
· ATX Power es el conector para la fuente de alimentación
· VIA 82C598AT es el chipset (marca y modelo)
· I/O chip es controlador de encendido / apagado
4
Una cosa muy importante a la hora de configurar la placa base es el reloj que marca la frecuencia a la que va a
trabajar el microprocesador. Dependiendo del microprocesador, deberemos configurar de una forma u otra la
velocidad de reloj, que está determinada por dos factores: la frecuencia base y el factor multiplicador. Por
ejemplo, si queremos configurar la placa base para utilizarla con un AMD K6−2 500 MHz (nuestro caso),
tendremos que usar 100 Mhz como frecuencia base y 5x como multiplicador (100x5 = 500). Esta
configuración se puede alterar mediante un conjunto de microinterruptores (en nuestro caso, la frecuencia
base se altera con los 3 primeros microinterruptores de SW2, y el factor multiplicador, con los otros 3
restantes.
El chipset
El chipset es un chip, formado a su vez por un conjunto de circuitos integrados, que en su conjunto actúan de
interconexión entre el microprocesador y el resto de los elementos. Estos circuitos ayudan al microprocesador
a acceder a la memoria, slots de expansión, discos, etc.
El chipset controla el sistema y sus capacidades, y de éste depende la cantidad de memoria RAM que puede
conectarse al ordenador, además de la memoria caché de la que se podrá disponer, entre otros factores.
Existe una amplia gama de chipsets para cada tipo de microprocesador y bus, pero los dos fabricantes más
conocidos por su expansión en el mercado son INTEL (que fabrica chipsets para las placas bases diseñadas
para procesadores del mismo nombre) y VIA (fabrica chipsets para procesadores AMD)
Los zócalos de memoria
Como su propio nombre indica, son como los slots de expansión a las tarjetas controladoras. Los módulos de
memoria (SDRAM, en nuestro caso) se insertan en estos zócalos para quedar conectados a la placa base.
Los jumpers
Son unos puentes que sirven, entre otras cosas, para configurar la velocidad de microprocesador, al igual que
la de otros componentes de la placa base. Están formados por simples piececitas de plástico que puentean o
unen varias patillas de un conector. La configuración para dichos jumpers viene reflejada en el manual de la
placa base.
En nuestro caso, los distintos jumpers serían JP8 (para la velocidad de reloj), JP5 (para el voltaje), JP1 (para
borrar la CMOS), JP4 (para el reloj SDRAM), etc.
Los microinterruptores
De la misma forma que los jumpers, sirven para configurar parámetros como la velocidad de algunos
componentes de la placa, y se basan, como su propio nombre indica, en unos pequeños interruptores que
pueden estar en posición ON u OFF según nuestros intereses. Al igual que los jumpers, necesitamos el manual
de nuestra placa base para configurarlos correctamente.
5
Dos ejemplos de microinterruptores en nuestra placa base son SW1 (para el voltaje) y SW2 (para la velocidad
de reloj). Es importante configurar de forma adecuada estos interruptores, pues la simple decisión de un ON o
un OFF en uno de los microinterruptores podría quemarnos el microprocesador. Por ejemplo, con esta
configuración, le indicaríamos al reloj que funcionase a 400 MHz (100x4) en un AMD K6−III:
Mientras que cambiando un solo microinterruptor (el 5, en este caso), estaríamos forzando al procesador a que
trabajara a una velocidad de 450 MHz (100x4,5), con los posibles daños derivados del calentamiento
inadecuado del procesador que ello conllevaría:
El microprocesador
Es el chip más importante del ordenador, y se encarga de procesar las instrucciones, llevar a cabo los cálculos
y manejar el flujo de información. Hay varios tipos de microprocesadores, desde los antiguos 286, 386, 486 y
Pentium hasta llegar a los más actuales Pentium II, Pentium III y el más reciente Pentium 4 de Intel, además
de los K6, K6−II, K6−III, K7 y K8 de AMD, así como los procesadores fabricados por IBM y Cyrix, que son
menos conocidos.
En cuanto a la relación física establecida entre el microprocesador y la placa base, éste puede unirse a la placa
de distintas maneras:
• Soldado o integrado: unión antigua y utilizada hasta la aparición del 486
• Socket 7: sistema de unión entre el microprocesador y la placa mediante una palanca
• Slot 1: una especie de ranura de expansión, donde se encaja en microprocesador, como si se tratara de
una tarjeta controladora más.
Remontándonos al apartado de la frecuencia base y el multiplicador, cabe destacar que los microprocesadores
constan de dos velocidades. La velocidad interna es la velocidad real a la que funciona el microprocesador,
mientras que la velocidad externa o de bus, es la velocidad con la que se comunican el microprocesador y la
placa base.
La cifra por la que se multiplica la velocidad externa para dar la interna es el multiplicador, como ya dijimos
antes.
Overclocking
Vamos a hacer un apartado para el overclocking ya que está íntimamente ligado a la relación placa
base−microprocesador.
El overclocking es una técnica que consiste en forzar el microprocesador más allá de las condiciones para las
que fue diseñado. Por ejemplo, conseguir que un microprocesador de 400 MHz trabaje con una frecuencia de
reloj de 450 MHz. Aunque utilizar esta técnica con el microprocesador es la práctica más extendida, cabe
destacar que se puede realizar con cualquier dispositivo cuya base de funcionamiento sean los ciclos de reloj
6
del sistema.
Debemos decir que no todos los microprocesadores soportan esta técnica, ya que algunos fabricantes se han
cuidado para que esto no sea posible. Otras veces es la arquitectura del propio microprocesador la que no
permite realizar el overclocking. Si alguna vez decidimos llevar a cabo esta operación, debemos tener en
cuenta que estamos forzando el rendimiento del microprocesador más allá de los límites de fabricación, por lo
que su perfecto funcionamiento después del overclocking no está garantizado, y corremos el riesgo de quemar
el microprocesador.
No vamos a entrar de lleno en la técnica del overclocking, pero sí vamos a decir que está basada en cambiar la
frecuencia multiplicadora, mediante los microinterruptores de la placa base (o desde el SETUP en algunos
casos). Por ejemplo, si tenemos un microprocesador que funciona a 500 MHz (100x5), podemos alterar la
frecuencia multiplicadora para que éste trabaje a 550 MHz (100x5,5).
El conector de alimentación
En nuestro caso particular, el conector de alimentación sería el conector indicado en el esquema como ATX
Power. Sirve para que la fuente de alimentación pueda suministrar energía a la placa base, y de ahí, a todos los
demás componentes de nuestro ordenador.
Conectores para botones y LEDs
Son un conjunto de conectores desde los cuáles se alimentan eléctricamente componentes que no necesitan
mucha electricidad, como son el altavoz interno del sistema, la luz de disco duro, la luz de encendido, el botón
de encendido, etc (SPEAKER, HD−LED, G−LED, G
Conectores de teclado y ratón
Aunque antiguamente existían dos tipos de conexiones de teclado, en la actualidad sólo existe un tipo en el
mercado actual, la conexión de tipo MINI−DIN, al igual que el ratón, por lo que hay que tener cuidado y
cerciorarse de que las posiciones de teclado y ratón son correctas a la hora de la conexión.
Controladoras de disco
Las controladoras de disco (Floppy y Primary / Secondary IDE en nuestro esquema) son las que nos permiten
conectar dispositivos de almacenamiento (o de lectura) a la placa base, como puede ser un disco duro, una
disquetera, un lector de CD−ROM, etc. Las interfaces de disco han sido varios en la historia, entre los cuales
cabe destacar:
• ST − 506 (1979) Seagate
• ESDI (1983) Maxtor
• SMD
• ATA (1983)
• SCSI
• Wide SCSI
Pero las placas bases actuales suelen incluir un conector para disquete (floppy) y dos Enhanced IDE, también
7
denominados Ultra−ATA. La propia interfaz ATA ha sufrido modificaciones desde su primera edición, y
como es la que más nos incumbe en el caso de nuestra placa base, vamos a citar brevemente su historia:
• ATA: Velocidades de 8,3 Mb/s
• ATA−2: Trabaja con PCI / Más unidades / Mayor velocidad
• ATA−3: Fiabilidad mejorada / Contraseñas / Gestión de energía
• ATAPI: Interfaz ATA especialmente diseñada para los dispositivos CD−ROM
• ATA−4: Se unen el ATA−3 y el ATAPI / Mayor velocidad
• ULTRA−ATA: Es el puente entre el ATA−3 y el ATA−4
Slots de expansión
Los distintos dispositivos electrónicos de la placa base, así como las tarjetas controladoras (tarjeta gráfica,
módem, etc) se comunican a través de los buses, que son una serie de hilos que permiten conectar uno o más
componentes entre sí. Se puede decir que los slots o ranuras de expansión son el final de los buses, es decir,
donde se conectan las tarjetas. En la actualidad, existen tres tipos fundamentales de buses, que son los que se
usan en las placas base que podemos encontrar en el mercado. Son el ISA (condenado a desaparecer), el PCI
(marca la pauta del mercado), el USB (el más nuevo y rápido) y el AGP (para gráficos).
Bus XT / ISA
Apareció en el mercado hace bastante tiempo, y tiene un bus de datos de 16 bits, aunque es compatible con su
antecesor (XT de IBM) de 8 bits, con la única diferencia de que el bus XT era síncrono, por lo tanto, las viejas
tarjetas de 8 bits pueden funcionar en buses ISA de 16 bits sin ningún problema. De todas formas, las tarjetas
de 16 bits son considerablemente más rápidas que las otras, ya que transfieren la misma cantidad de datos que
las de 8 bits, pero en la mitad de tiempo. Además de ampliarse el bus de datos de 8 bits a 16 bits también se
amplió el bus de direcciones a 24 bits y se aumentó la velocidad de cada una de las señales de frecuencia. Este
bus tiene 62 (XT) o 98 (ISA) contactos.
Bus PCI (Peripheral Component Interconnect)
Es un bus que fue desarrollado por Intel y que fue creado especialmente para el procesador Pentium, además,
es compatible con el estándar Plug&Play y tiene una anchura de bus de 64 bits. Este bus es independiente de
la CPU, ya que depende de un controlador de bus PCI, lo que facilita en gran medida el trabajo de los
diseñadores de placas base. Por ello es posible instalarlo en sistemas que no estén basados en el procesador
Intel (AMD, Macintosh, etc). Las tarjetas de expansión PCI trabajan eficientemente en todos los sistemas, por
lo que pueden ser intercambiadas a gusto del usuario. A pesar de que el bus PCI es el presente, por llamarlo de
alguna manera, sigue habiendo buses y tarjetas de expansión ISA, ya que no todas las tarjetas necesitan los
ratios de transferencia que ofrece PCI; sin embargo, las tarjetas SCSI, tarjetas de red, módems internos, etc. se
han decantado cada vez más fuertemente hacia el bus PCI. Este bus consta de 124 contactos (32 bits) o de 188
contactos (64 bits).
Bus AGP (Accelerated Graphics Port)
La tecnología AGP, creada por Intel, y de reciente aparición, tiene como objetivo fundamental el nacimiento
de un nuevo tipo de PC, en el que se preste especial atención a dos facetas: gráficos y conectividad. La
especificación AGP se basa en la PCI 2.1 de 66 MHz, y añade tres características nuevas a ésta para
8
incrementar su rendimiento: nueva tecnología de lectura / escritura, demultiplexado de datos y direcciones en
el propio bus e incremento de la velocidad hasta los 100 MHz (lo que supondría unos ratios de transferencia
de unos 800 Mb/s, 4 veces mayores que los alcanzados por PCI). Además, como el bus AGP es exclusivo para
el apartado gráfico, no tiene que compartir su ancho de banda con otros componentes, como sí sucede en el
caso del PCI.
Los puertos
Los puertos constituyen, por así decirlo, el vínculo del ordenador con el mundo exterior. Hablando algo más
técnicamente, se puede decir que son los intermediarios que se encargan de facilitar el intercambio de
información entre el ordenador y los periféricos externos. Actualmente los puertos vienen integrados en la
placa base, pero en las algunos casos de placas base anteriores a Pentium, esto no sucedía así, y los puertos
venían en tarjetas que se conectaban a los slots de expansión.
Puerto serie (COM)
Actualmente permiten velocidades de 115.200 bits por segundo. El uso más común del puerto serie es el ratón
(sólo en casos antiguos) y el módem, aunque se tiende cada vez más a su desuso. Las placas base actuales
disponen de dos puertos COM que salen al exterior a través de un conector para 9 pines.
Puerto paralelo (LPT)
Este puerto puede enviar hasta 8 bits de información en paralelo simultáneamente. Las placas base suelen
llevar un puerto paralelo para un conector con 25 pines, donde pueden alcanzarse velocidades de transmisión
de hasta 500 Kb por segundo. El puerto paralelo puede configurarse de cuatro modos, según las necesidades
del usuario:
• SPP (Standard Parallel Port): puerto estándar / 500 Kb por segundo
• EPP (Enhanced Parallel Port): puerto extendido / 2 Mb por segundo
• ECP (Extended Capabilities Port): capacidades extendidas / 2,4 Mb por segundo
• ECP+EPP: como su nombre indica, la unión de ambos
Puerto USB (Universal Serial Bus)
Es un bus de cuatro hilos que puede transmitir y recibir datos a velocidades de hasta 12 Megabits por segundo
y cuyas características más importantes son:
• Velocidades entre 1,5 Mbps y 12 Mbps
• Se pueden conectar hasta 127 dispositivos en línea
• Cada segmento de cable puede tener hasta 5 metros de longitud
• Utiliza un cable de 4 hilos (dos de alimentación y dos de señal)
• Se utiliza para dispositivos de baja velocidad (ratón, módem, webcam...)
• Son compatibles con Plug&Play
• Existen dispositivos HUB para conectar varios USB a una salida
Puerto IRDA
Se definió en 1994 para conectar un periférico de infrarrojos al ordenador. Basta conectar el periférico en
línea con el puerto a una distancia menor a un metro. Aunque su velocidad máxima es de unos 4 Mbps
9
bidireccional, emula a un puerto serie con una velocidad de 115.200 bps.
Averías de la pila
Aunque la pila o batería para guardar la información de la BIOS en la memoria ROM es de larga duración, no
es duradera, por lo que cuando se agote, aparecerá en pantalla un mensaje parecido a CMOS Cheksum Error.
Tendremos que cambiar la pila y a continuación, volver a definir la configuración del ordenador a través del
SETUP, donde volveremos a configurar adecuadamente factores como la hora y fecha, contraseñas, hardware,
etc. Si después de esto, y al reiniciar el ordenador, el mensaje persiste, el problema será de la BIOS, por lo que
habrá que sustituir el chip.
10
11