Placa base

Motherboard
(placa base, placa principal,
placa madre y main board)
¿Qué es?
Definicion:
El motherboard (o plaqueta madre) es el componente clave de la computadora.
En sus ranuras van fijados todos los demás componentes y su calidad influirá
sustancialmente en la velocidad del equipo, además de las posibilidades del
equipo.
Físicamente, se trata de una "oblea" de material sintético, sobre la cual existe un
circuito electrónico que conecta diversos elementos que se encuentran anclados
sobre ella; los principales son:
–
–
–
–
el microprocesador, "pinchado" en un elemento llamado zócalo;
la memoria, generalmente en forma de módulos;
los slots de expansión donde se conectan las tarjetas;
diversos chips de control, entre ellos la BIOS.
debemos comprender como funciona y como está distribuida a fin de diagnosticar
acertadamente los problemas que se derivan de ella
Una placa base moderna y típica ofrece un aspecto similar al siguiente:
FUNCIONAMIENTO :
El esquema funcional de una placa base moderna
COMPONENTES GENERALES:
Zócalo del microprocesador:
Es el lugar donde se inserta el "cerebro" del ordenador. Los tipos más
comunes de zócalo:
PGA: son el modelo clásico, usado en el 386 y el 486; consiste en un
cuadrado
de conectores en forma de agujero donde se insertan las
patitas del chip por pura
presión. Según el chip, tiene más o menos
agujeritos
ZIF: Zero Insertion Force (socket), es decir, zócalo de fuerza de
inserción nula. Tiene un sistema mecánico que permite introducir el micro
sin necesidad de
fuerza alguna, con lo que el peligro de cargarnos
el chip por romperle una patita.
distintas versiones :
Socket 7 "Super 7": variante del Socket 7 que se caracteriza por
poder usar velocidades de bus de hasta 100 MHz, es el que
utilizan los micros AMD K6-2.
Socket 370 o PGA370: físicamente similar al anterior, pero
incompatible con él por utilizar un bus distinto, es el que incorporan
los micros Intel Celeron Mendocino de última generación.
Slot 1: es una especie de conector alargado como los ISA o PCI;
técnicamente, y no tiene muchas ventajas frente a los ZIF o PGA
(e incluso puede que al estar los conectores en forma de "peine"
den lugar a más interferencias).De intel
Slot A: la respuesta de AMD al Slot 1; físicamente ambos "slots" son
idénticos, pero lógica y eléctricamente son totalmente
incompatibles
Ranuras de memoria
Son las ranuras donde van conectados los modulos de memoria RAM de nuestro ordenador. Se encuentran dos tipos:
SIMM’s: Single In.line Memory Module, con 30 0 72 contactos.Los de 30 contactos pueden manejar 8 bits
cada vez, mientras que los de 72 contactos,más modernos, manejan 32 bits. Ambos en desuso.
DIMM’s: Dual In-line Memory Module, mas alargados (unos 13 cm), con 168 ó 184 contactos y en zócalos
generalmente negros.Pueden manejar 64 bits de una vez. Las placas actuales llevan este tipo.
Chipset de control
El "chipset" es el conjunto (set) de chips que se encargan de controlar determinadas
funciones del ordenador, como la forma en que interacciona el microprocesador con
la memoria o la caché, o el control de puertos PCI, AGP, USB...
Clasificacion:
chipsets de Intel para Pentium ("Tritones"):
430 FX, 430 HX , 430 VX , 430 TX
chipsets de VIA para Pentium ("Apollos"): unos chipsets bastante buenos, se caracterizan por tener soporte
para casi todo lo imaginable (memorias SDRAM o BEDO, UltraDMA, USB...); su pelea está en la gama del
HX o TX, aunque suelen ser algo más lentos que éstos con micros Intel (y es que el Pentium lo inventó Intel,
y tenía que notarse...)
chipsets de SiS, ALI, VLSI y ETEQ para Pentium: como los anteriores, sus capacidades son avanzadas,
aunque su velocidad sea en ocasiones algo más reducida si los usamos con micros Intel.
chipsets de Intel para Pentium II
440 FX, 440 LX , 440 BX , 440 EX , 440 ZX
La BIOS
La BIOS es un programa que se encarga de dar soporte para
manejar ciertos dispositivos denominados de entrada-salida (InputOutput). Físicamente se localiza en un chip que suele tener forma
rectangular, como el de la imagen.
Además, la BIOS conserva ciertos parámetros como el tipo de
disco duro, la fecha y hora del sistema, etc., los cuales guarda en
una memoria del tipo CMOS, de muy bajo consumo y que es
mantenida con una pila cuando el ordenador está desconectado.
Slots para tarjetas de expansión
Son unas ranuras de plástico con conectores eléctricos (slots) donde se introducen las tarjetas de expansión (tarjeta
de vídeo, de sonido, de red...).
Las placas actuales tienden a tener los más conectores PCI posibles, manteniendo uno o dos conectores ISA por
motivos de compatibilidad con tarjetas antiguas y usando AGP para el vídeo.
OPCIONES DEL MOTHERBOARD
Motherboard viejos:
En el motherboard existe una serie de switches, (pequeños interruptores) y
Jumpers (puentecitos metálicos que se pueden sacar y poner). En la mayoría de los
casos, no es necesario meterse con los jumpers éstos ya vienen configurados por el
fabricante.
Los switches de opciones son otra historia; estos le dicen al motherboard que
tipo de accesorios tiene conectados al mismo, y cuanta memoria tiene instalada. Los
switches están localizados en un pequeño banco, denominado DIP (por Dual In-Line
Package). El conjunto de switches DIP tiene ocho pequeños controles en un algunos
motherboards. Se pueden mover con la punta de una lapicera o cualquier otro
instrumento de punta.
Motherboards actuales:
En los motherboards actuales la configuración no esta dada por los switches,
sino por un pequeño programa de setup. Este programa esta disponible en discos de
utilidades embalados junto con la maquina o insertos dentro del sistema y siempre
disponibles. Este programa de setup es accedido por muchos motherboards
presionando la tecla Delete mientras la maquina esta booteando (recién arrancada).
Los cambios que usted realiza en el programa de setup son almacenados en
un tipo especial de memoria denominado CMOS (los circuitos integrados CMOS con
conocidos por su poco consumo de energía). El contenido de esta memoria no se
pierde al apagar la maquina gracias a una pequeña batería conectada al
motherboard.
Aunque se usa el programa de setup, también hay una serie de switches para
setear las opciones, muchos motherboards tienen al menos dos o tres conjuntos del
tipo de chips RAM y ROM que se tengan instalados.
Formatos de Tarjeta o Placa
Madre(Form factors)
Hay muchos formatos de tarjetas madre. El formato se refiere a las
dimensiones físicas y al tamaño de la tarjeta madre, y dictamina que tipo de
case es el que se debe comprar. Los tipos de formatos (form Factor) que
generalmente se encuentran son:
Sistema de plano posterior
Full AT
Baby AT
LPX
ATX
NLX
 Sistema de plano posterior
En algunos sistemas, los componentes que por lo regular se encuentran en
una tarjeta madre, se ubican en una tarjeta adaptadora de expansión conectada a
una ranura.
En estos sistemas, la tarjeta con las ranuras se denomina plano posterior, en
vez de tarjeta madre. A los sistemas que usan este tipo de construcción se les llama
sistema de plano posterior.
Un plano posterior activo significa que la tarjeta principal del plano posterior
contiene el control del bus y además, por lo regular, otros circuitos.
 Full AT:
Es llamada así porque es igual al diseño de la tarjeta madre IBM AT original.
Esto permite a tarjetas de hasta 12 pulgadas de ancho y 13.8 pulgadas de
profundidad.
El conector de teclado y los conectores de los slots deben estar colocados en
los lugares especificados por los requerimientos para que correspondan con los
agujeros en el case.
Baby AT:
Características:
generalmente de 9 pulgadas de
ancho y 10 pulgadas de alto, que
apareció en 1989.
el microprocesador esta colocado
en la parte de enfrente de la tarjeta
madre ; de manera si se quiere
quitar el microprocesador es
necesario quitar algunas tarjetas
para enfriar el microprocesador se
necesita un ventilador en el
microprocesador.
que incluye un conector para
voltajes de solo 12v y 5 v
Ejemplo:
Las placas Baby-AT
encajan en todo tipo de
carcasas excepto en las
de perfil bajo o
extrafinas.
ATX:
Características:
tamaño es generalmente 12 pulgadas
de ancho y 9.6 pulgadas de alto, esto
deja colocar 1 slot AGP, 2 PCI, 1 PCI o
ISA y 3 slots ISA, también existe la
versión mini-ATX que tiene un tamaño
de pulgadas por 9.6 de largo lo que
permite colocar 1 slot AGP, 2 PCI, 1
PCI o ISA.
actualizar fácilmente el
microprocesador , tiene cerca el
ventilador
Características
Beneficios
Doble alto flexible
panel de
entrada/salida
que permite
alta integración
Sistemas de bajo costo
Pocos cables
Mejora la confiabilidad
Menor tiempo de
ensamblado
Soporte para conectividad y
estándar I/O, tal como USB,
TV in/out, ISDN, etc.
Permite integrar gráficos y
uso de frame buffer
architecture
Relocalización de
unidades I/O lo
que significa
cables mas
cortos
Reducción del costo
Soporte para unidades
rápidas tales como PIO
Mode 4/5 IDE
Enfriamiento del
sistema un
simple
ventilador en la
fuente de poder
Reducción del costo
Más ergonómico (Reducción
de ruido)
Confiabilidad mejora
Relocalización del
procesador y la
memoria
Largo completo del slot de
expansión
Fácil de usar, actualizando
el procesador
Fácil de usar, actualizando
la memoria
Fácil de usar, Agregando
tarjetas
LPX:
los slots para las tarjetas de
expansión no se encuentran sobre la
placa base, sino en un conector
especial en el que están pinchadas, la
riser card.
problema viene de que la riser card no
suele tener más de dos o tres slots
el rise card al centro de la tarjeta evita
el flujo de aire y requiere mayor
ventilación, es difícil quitar la tarjeta
madre
NLX:
Aparece en1997 diseñado por Intel en
colaboración por IBM, es un diseño nuevo de
tarjeta madre que incluye:
– Las mejoras y ventajas del ATX los
conectores del puerto serie, paralelo,
teclado, ratón etc. están colocados en la
parte posterior de la tarjeta madre.
– Soporte para las nuevas tecnologías
tales como AGP, USB
– Permitir fácil acceso a los componentes.
– Esta diseñado para facilitar el
mantenimiento típicamente de 8.8 por
13 pulgadas.
– Tiene un conector tipo Riser en el lateral
de la Placa Base donde se conecta una
tarjeta con los slots de expansión. De
esta forma las tarjetas quedan paralelas
a la Placa Base.
Historia:
MOTHERBOARDS 386SX
El 386sx es un microprocesador que tiene un bus de datos externo (del micro
hacia afuera) de 16 bits
Pero internamente (del micro hacia adentro) trabaja con un bus de datos de 32 bits
Tenia dos velocidades de 16 y 20 Mhz, y luego se agregó un modelo de 25
Mhz (por Intel); pero AMD introdujo una velocidad de 25 Mhz y más tarde lanzó otra
de 33 Mhz.
MOTHERBOARDS 386DX
Era provisto por: Intel (25 y 33 Mhz), AMD (25, 33 y 40 Mhz) y Chips &
Technologies (33 Mhz).
MOTHERBOARDS 486
Básicamente la arquitectura del microprocesador 486 integra en un solo chip el
microprocesador propiamente dicho, el coprocesador matemático y la memoria
caché.
MOTHERBOARDS PENTIUM
Es el estandar, donde se destaca la funcion conjunta de los componentes
esenciales de la placa base como: Zocalo VRM, memoria EDO, M. cache, chipset y
puertos.
586IEM PENTIUM MAINBOARD:
Incluye 4 slots ISA y 4 PCI, permitiendo montar hasta un Pentium a 133 Mhz ,
un micro Cyrix 686, cache del tipo Burst Pipeline de 256 Kb que se inserta en el
zócalo CELP, Incluye chipset Tritón, y soporta memoria EDO hasta 128 Mbytes , la
controladora EIDE soportando hasta el modo PIO 4, la BIOS (Plug’n’Play, marca
Award) viene en formato FLASH, drivers IDE .
Proporciona diferentes posiciones de los jumpers, para cada tipo de
microprocesador. No lleva zócalo VRM.
586 sEM PENTIUM MAINBOARD:
La cache es SRAM síncrona en chips, zócalo CELP para cache Burst Pipeline,
el chipset es el SIS. La diferencia de cache y chipset la hace descender en
rendimiento. variedad de drivers IDE.
EXPERTBOARD 8551:
Implementar 256 K de cache Burst Pipeline en dos chips soldados en placa.
Posee 4 slots ISA y 4 PCI, y cuatro zócalos SIMM que admiten hasta un total de 128
MB, con la posibilidad de emplear memorias EDO, gestiona hasta un Pentium a 166
Mhz y hasta un Cyrix 686 a 150 Mhz, controladora EIDE, incluyendo puertos COM y
LPT de alta velocidad, mini-din para teclados PS/2, BIOS incluida es una AMI WinBios
(flash).
WIN MP058:
4 slots PCI e ISA, y los zocalos SIMM EDO hasta 128 Mb. Incluye chipset
Triton y admite hasta un Pentium a 133 Mhz o un Ciryx 686 a 166 Mhz, incluye el
zocalo VRM para soportar futuros micros Pentium de hasta 200 Mhz y el proximo
P55C, implementa zocalo Celp para modulos cache Burst Pipeline, zocalos vacios
para chips cache SRAM .
La Bios incluida es una Award Plug and Play, y no es Flash. Se desenvuelve
mejor en el trabajo con el video, y dando un resultado discreto en el apartado de
memoria y disco.
INTEL ATLANTIS
Tiene innovaciones como incluir chips de sonido e incluso de graficos .
Implementa 3 slots ISA y 4 PCI, incluye puertos EIDE y de comunicaciones de alta
velocidad , zocalo CELP para cache Burts Pipeline , La Bios fabricada por AMI
permitiendo definir el orden de arranque del sistema, soporta Pentium 133 y
superiores, aunque no lleva zovalo VRM, y por supuesto no incluye el chipset Triton,
lo que le hace implementar soporte para memorias EDO.
La tarjeta de sonido es un Crystal CS4232 compatible con Sound Blaster,
Windows Sound System y Midi MPU 401, incluyendo puerto de joystick.
Conectores Externos
Se trata de los conectores para periféricos
externos: teclado, ratón, impresora... En
las placas Baby-AT lo único que está en
contacto con la placa son unos cables que
la unen con los conectores en sí, que se
sitúan en la carcasa, excepto el de teclado
que sí está adherido a la propia placa. En
las ATX los conectores están todos
agrupados entorno al de teclado y
soldados a la placa base.
Los principales conectores
son:
Teclado
Bien para clavija DIN ancha, propio de las placas Baby-AT, o miniDIN en placas ATX y muchos diseños propietarios.
Puerto paralelo
(LPT1)
En los pocos casos en los que existe más de uno, el segundo sería
LPT2. Es un conector hembra de unos 38 mm, con 25 pines
agrupados en 2 hileras.
Puertos
serie
(COM
o
RS232)
Suelen ser dos, uno estrecho de unos 17 mm, con 9 pines
(habitualmente "COM1"), y otro ancho de unos 38 mm, con
25 pines (generalmente "COM2"), como el paralelo pero
macho, con los pines hacia fuera. Internamente son iguales,
sólo cambia el conector exterior; en las placas ATX suelen
ser ambos de 9 pines.
Puerto para ratón
PS/2
En realidad, un conector mini-DIN como el de teclado; el nombre
proviene de su uso en los ordenadores PS/2 de IBM.
Puerto de juegos
O puerto para joystick o teclado midi. De tamaño algo mayor que el
puerto serie estrecho, de unos 25 mm, con 15 pines
agrupados en 2 hileras.
Puerto VGA
Incluyendo las modernas SVGA, XGA... pero no las CGA o EGA.
Aunque lo normal es que no esté integrada en la placa base
sino en una tarjeta de expansión, vamos a describirlo para
evitar confusiones: de unos 17 mm, con 15 pines agrupados
en 3 hileras.
USB
En las placas más modernas (ni siquiera en todas las ATX); de
forma estrecha y rectangular, inconfundible pero de poca
utilidad por ahora.
Conectores internos
Bajo esta denominación englobamos a los conectores
para dispositivos internos, como puedan ser la
disquetera, el disco duro, el CD-ROM o el altavoz
interno, e incluso para los puertos serie, paralelo y de
joystick si la placa no es de formato ATX.
En las placas base antiguas el soporte para estos
elementos se realizaba mediante una tarjeta auxiliar,
llamada de Input/Output o simplemente de I/O; pero ya
desde la época de los 486 se hizo común integrar los
chips controladores de estos dispositivos en la placa
base, o al menos los correspondientes a discos duros y
disquetera
La disquetera; tiene 34 pines, y equivale al de
menor tamaño de la foto del comienzo de este
apartado; el siguiente es el de disco duro, que
en las placas actuales es doble (uno para cada
canal IDE); tiene 40 pines (a veces sólo 39, ya
que el pin 20 carece de utilidad).
El resto de conectores (para puertos serie,
paralelo y joystick) pueden ser directamente
externos (caso de las placas ATX) o bien
internos para conectar un cable que termina en
el adaptador correspondiente, que es el que
asoma al exterior (caso de las placas Baby-AT o
aquellas que usan tarjetas de I/O como la de la
foto).
BUSES
EI bus representa básicamente una serie de
cables mediante los cuales pueden cargarse
datos en la memoria y desde allí transportarse a
la CPU. Por así decirlo es la autopista de los
datos dentro del PC ya que comunica todos los
componentes del ordenador con el
microprocesador. El bus se controla y maneja
desde la CPU.
El objetivo de conectar una tarjeta a un bus de
expansión es que ésta funcione como si
estuviera directamente conectada al procesador
El
Bus
XT
1980
Funcionaba a la misma velocidad que los
microprocesadores de la época, los 8086 y
8088, a 4.77 MHz; y su amplitud de banda
era de 8 bits. De aquí que con el 8088 se
compenetraran perfectamente, pero con el
8086 (ancho de banda de 16 bits) ya no había
tanta compenetración y surgió el concepto y
el hecho de los "cuellos de botella".
Bus ISA (AT)
Industrial Standard Arquitecture (1984)
El bus de datos tenía 16 bits , pero que
era compatible con su antecesor. La única
diferencia fue que el bus XT era síncrono
y el nuevo AT era asíncrono. La capacidad
máxima de transferencia es
aproximadamente de 8.3 MB/s . Las
tarjetas de 16 bits son considerablemente
más rápidas, ya que transfieren la misma
cantidad de datos en comparación con las
tarjetas de 8 bits en la mitad de tiempo
VESA
Vídeo Electronic Standard Association
Con los procesadores 80486 se empieza
a utilizar también un nuevo estándar que
lleva el nombre de la institución que le
diera origen, el bus local VESA,
desarrollado por la Asociación de Video
Electrónico Estándar. Que fuera
desarrollado a partir del ISA, ampliando el
canal a 32 bits y elevando su velocidad a
40 MHz teóricos, lo que ampliaría su
velocidad de transferencia a 40 MB/seg.
MCA
Micro Channel
Arquitecture (1988)
El diseño MCA (Micro Channel Arquitecture)
permitía una ruta de datos de 32 bits, más
ancha, y una velocidad de reloj ligeramente
más elevada de 10 Mhz, con una velocidad de
transferencia máxima de 20 Mbps
La aportación más interesante que trajo esta
evolución fue una nueva modalidad gráfica
denominada VGA ( Video Graphics Array ) con
16 colores y 640 por 480 puntos, que adelante
se convertiría el nuevo estándar de la industria.
EISA
Extended Industry
Standard
Architecture (1988)
Extensión del primitivo bus ISA o AT. Tal y
como hacía el MCA, su bus de direcciones era
de 32 bits basándose en la idea de controlar
un bus desde el microprocesador. Mantuvo la
compatibilidad con las tarjetas de expansión de
su antecesor ISA, motivo por el cual tuvo que
adoptar la velocidad de éste (8.33 MHz).
La capacidad máxima de transferencia es
aproximadamente de 33 MB/s
LOCAL BUS
Transporte Local de Datos
Vistos los resultados de los intentos fallidos para
renovar y sustituir al bus ISA, surgió este nuevo
tipo de bus con un concepto de bus diferente a
todos los otros existentes, su mayor
consolidación y aprovechamiento lo tuvo en el
área de las tarjetas gráficas, que eran las que
más desfavorecidas quedaron con los anteriores
buses y velocidades.
Fueron y son todavía las tarjetas gráficas
quienes sufren la menor velocidad del bus AT
Vesa Local Bus
Funciona a 32 bits pero podía realizar operaciones de 16
bits. El comité VESA presentó la primera versión del VLBUS en agosto del 1992, y dado su completa integración y
compenetración con el procesador 80486 se extendió
rápidamente por el mercado.
Al presentar Intel su nuevo procesador Pentium de 64
bits, VESA empezó a trabajar en la nueva versión de su
bus, el VL-BUS 2.0.
Esta nueva especificación comprende los 64 bits
posibles direccionables del procesador, y compatibilidad
con la anterior versión, su velocidad y la cantidad de
ranuras de expansión se aumentó y se estableció en tres
ranuras funcionando a 40 MHz, y dos a 50 MHz.
PCI
Peripheral Components Interconnect (1992)
Este modelo que hoy en día rige en los ordenadores
convencionales, y es el más extendido de todos, lo
inventó Intel y significa: interconexión de los
componentes periféricos. Es independiente de la CPU,
puesto que entre estos dos dispositivos siempre habrá
un controlador del bus PCI, y da la posibilidad de poder
instalarlo a sistemas no basados en procesadores Intel.
El conector empleado es estilo Micro Channel de 124
pines (128 en caso de trabajar con 64 bits)
El actual PCI opera con una frecuencia de 20 a 33.3
MHz.
Una de las ventajas es su escalabilidad, es decir que
es capaz de adaptarse a los avances en el diseño del
hardware.
En mayo de 1993 se da a conocer el bus PCI 2.0 que
da soporte al procesador Pentium con un tamaño de
datos de 64 bits, aunque también soporta 32 bits.
Dependiendo de la velocidad puede obtener una
capacidad de transferencia de 264 MB/s (a 33 Mhz.)
o de 528 MB/s (a 66 Mhz).
Los procesadores iban aumentando su frecuencia
llegando hasta los 500 Mhz, con lo cual los
multiplicadores (reductores de la velocidad del
procesador) iban en aumento para no sobrecargar el
bus PCI por encima de los 66 Mhz. Esto obligó la
aparición del bus PCI 2.1 a 100 Mhz .
SCSI
Small Computer System Interface
Se origina a principios de los años ochenta cuando
el fabricante de discos desarrolló su propio sistema
de E/S nominada SASI (Shugart Asociates System
Interface) que dado su éxito y su gran aceptación
comercial fue aprobado por ANSI al 1986.
SCSI no se conecta directamente a la CPU sino
que utiliza de puente uno de los buses
anteriormente mencionados. Se podría definir como
un subsistema de E/S inteligente, cumplido y
bidireccional. Un solo adaptador host SCSI puede
controlar hasta 7 dispositivos SCSI conectados con
él
Una de las ventajas del
SCSI en frente a otros es
que los dispositivos se
direccionan lógicamente
en vez de físicamente,
este sistema es útil por
dos razones:
1. Elimina cualquier limitación que el conjunto PCBios pueda imponer a las unidades de disco.
2. El direccionamiento lógico elimina la sobrecarga
que podría tener el host al maniobrar los aspectos
físicos del dispositivo, el controlador SCSI lo
controla.
AGP
Accelerated Graphics Port
Se trata de un bus independiente del bus general
constituido por un slot específico para tarjetas
gráficas. Es un bus de 32 bits que trabaja a 66 MHz,
pero tiene la posibilidad de doblar o cuadruplicar las
características básicas, hasta una tasa de transferencia
máxima de 1064 Mbits por segundo. En su caso, como
es un bus especialmente dedicado a los gráficos, no tiene
que compartir con otros dispositivos el ancho de banda;
otra característica de esta estructura es la de que
posibilita la compartición de la memoria principal por parte
de la tarjeta gráfica mediante un modelo denominado por
Intel como DIME ( ejecución directa a memoria), la cual
hace posible la obtención de mejores texturas en
aplicaciones 3D, al almacenar estas en la RAM del
sistema y transferirlas cuando las pidan otros dispositivos.