Placa Base
La placa
base, placa madre, tarjeta madre o Board (en inglés motherboard,
mainboard ) es la tarjeta de circuitos impresos que sirve como
medio de conexión entre el microprocesador, los circuitos electrónicos de
soporte, las ranuras para conectar parte o toda la RAM del sistema, la ROM y
las ranuras especiales (slots) que permiten la conexión de tarjetas adaptadoras
adicionales. Estas tarjetas de expansión suelen realizar funciones de control de
periféricos tales como monitores, impresoras, unidades
de disco, etc...
Se
diseña básicamente para realizar tareas específicas vitales para el
funcionamiento de la computadora, como por ejemplo las de:
Conexión
física.
Administración,
control y distribución de energía eléctrica.
Comunicación
de datos.
Temporización.
Sincronismo.
Control y
monitoreo.
Para
que la placa base cumpla con su cometido, lleva instalado un software muy
básico denominado BIOS.
Socket
- Zócalo de memoria
- Conector ATX
- Conector ATX 2.0
Conector
ATX12V
Panel
frontal
- Pila
PS/2 (mouse y teclado)
- USB
- LPT1
- GAME
- GAMEII
MAIN BOARD,
MOTHER BOARD, BOARD O TARJETA PRINCIPAL
La
Tarjeta Madre, también conocida como Tarjeta Principal, Mainboard, Motherboard,
etc. es el principal y esencial componente de toda computadora, ya que allí
donde se conectan los demás componentes y dispositivos del computador.
La
Tarjeta Madre contiene los componentes fundamentales de un sistema de
computación. Esta placa contiene el microprocesador o chip, la memoria
principal, la circuitería y el controlador y conector de bus.
Además,
se alojan los conectores de tarjetas de expansión (zócalos de expansión), que
pueden ser de diversos tipos, como, PCI, SCSI y AGP, entre otros. En ellos se
pueden insertar tarjetas de expansión, como las de red, vídeo, audio u otras.
Aunque
no se les considere explícitamente elementos esenciales de una placa base,
también es bastante habitual que en ella se alojen componentes adicionales como
chips y conectores para entrada y salida de vídeo y de sonido, conectores USB,
puertos COM, LPT y conectores PS/2 para ratón y teclado, entre los más
importantes.
Físicamente,
se trata de una placa de material sintético, sobre la cual existe un circuito
electrónico que conecta diversos componentes que se encuentran insertados o
montados sobre la misma, los principales son:
Microprocesador
o Procesador: (CPU – Unidad de Procesamiento Central) el cerebro del computador
montado sobre una pieza llamada zócalo o slot
Memoria
principal temporal: (RAM – Memoria de acceso aleatorio) montados sobre las
ranuras de memoria llamados generalmente bancos de memoria.
Las ranuras de expansión: o slots donde se conectan
las demás tarjetas que utilizará el computador como por ejemplo la tarjeta de
video, sonido, modem, red, etc.
Chips: como
puede ser la BIOS, los Chipsets o controladores.
Ejemplo de una tarjeta Madre o Principal:
Tipos
de Tarjetas
Las
tarjetas madres o principales existen en varias formas y con diversos
conectores para dispositivos, periféricos, etc. Los tipos más comunes de
tarjetas son:
AT Son las
más comunes y difundidas en el mercado, se puede decir que se están
convirtiendo en un estándar y pueden llegar a ser las únicas en el mercado
informático. Sus principales diferencias con las AT son las de más fácil
ventilación y menos enredo de cables, debido a la colocación de los conectores
ya que el microprocesador suele colocarse cerca del ventilador de la fuente de
alimentación y los conectores para discos cerca de los extremos de la placa.
Además, reciben la electricidad mediante un conector formado por una sola
pieza.
AT ó
Baby-AT
Baby AT:
Fue el estándar durante años, formato reducido del AT, y es incluso más
habitual que el AT por adaptarse con mayor facilidad a cualquier caja, pero los
componentes están más juntos, lo que hace que algunas veces las tarjetas de
expansión largas tengan problemas. Poseían un conector eléctrico dividido en
dos piezas a diferencias de las ATX que está formado por una sola pieza
mencionado anteriormente.
Conector
de board AT
Diseños
propietarios
Pese a
la existencia de estos típicos y estándares modelos, los grandes fabricantes de
ordenadores como IBM, Compaq, Dell, Hewlett-Packard, Sun Microsystems, etc.
Sacan al mercado placas de tamaños y formas diferentes, ya sea por originalidad
o simplemente porque los diseños existentes no se adaptan a sus necesidades. De
cualquier modo, hasta los grandes de la informática usan cada vez menos estas
particulares placas,sobre todo desde la llegada de las placas ATX.
Ranuras
de Memoria
Son los
conectores donde se inserta la memoria principal de la PC, llamada RAM.
Estos
conectores han ido variando en tamaño, capacidad y forma de conectarse, Este
proceso ha seguido hasta llegar a los actuales módulos DIMM y RIMM de 168/184
contactos.
Chip BIOS
/ CMOS
La BIOS
(Basic Input Output System – Sistema básico de entrada / salida) es un chip que
incorpora un programa que se encarga de dar soporte al manejo de algunos
dispositivos de entrada y salida. Físicamente es de forma rectangular y su
conector de muy sensible.
Además,
el BIOS conserva ciertos parámetros como el tipo de algunos discos duros, 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 sistema sin energía.
Este programa puede actualizarse, mediante la extracción y sustitución del chip
que es un método muy delicado o bien mediante software, aunque sólo en el caso
de las llamadas Flash-BIOS.
Ranuras
de expansión:
Son las
ranuras donde se insertan las tarjetas de otros dispositivos como por ejemplo
tarjetas de vídeo, sonido, módem, etc. Dependiendo la tecnología en que se
basen presentan un aspecto externo diferente, con diferente tamaño e incluso en
distinto color.
PCI: es el estándar actual. Pueden dar hasta 132 MB/s a 33
MHz, lo que es suficiente para casi todo, excepto quizá para algunas tarjetas
de vídeo 3D. Miden unos 8,5
cm y casi siempre son blancas.
AGP: actualmente se utiliza exclusivamente para conectar tarjetas de vídeo 3D, por lo que sólo suele haber una. Según el modo de funcionamiento puede ofrecer 264 MB/s o incluso 528 MB/s. Mide unos 8 cm, se encuentra a un lado de las ranuras PCI, casi en la mitad de la tarjeta madre o principal.
La
mayoría de las tarjetas madres o principales tienen más ranuras PCI, entre 5 y
6, excepto algunas tarjetas madre que tienen Una ya que manejan el sonido,
video, módem y fax de forma integrada mediante chips. Generalmente tienen una
ranura ISA por cuestiones de compatibilidad o emergencia y una ranura AGP.
Algunas cuentan con una ranura adicional para el caché externo muy similar a
las ranuras de AGP.
Conectores
más comunes:
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Conectores Externos
Son
conectores para dispositivos periféricos externos como el teclado, ratón,
impresora, módem externo, cámaras web, cámaras digitales, scanner, tablas
digitalizadoras, entre otras. En las tarjetas AT lo único que está en
contacto con la tarjeta son unos cables que la unen con los conectores en sí,
excepto el de teclado que sí está soldado a la propia tarjeta. En las
tarjetas ATX los conectores están todos concentrados y soldados a la placa
base.
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Conectores Internos
Para
este tipo de conectores es necesario identificar el PIN número 1 que
corresponde al color Rojo sólido o punteado y orienta la conexión al PIN 1
del conector de la tarjeta principal.
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Conectores Electricos
En
estos conectores es donde se le da vida a la computadora, ya que es allí
donde se le proporciona la energía desde la fuente de poder a la tarjeta
madre o principal. En la tarjeta madre AT el conector interno tiene una serie
de pines metálicos salientes y para conectarse se debe tomar en cuenta que
consta de cuatro cables negros (dos por cable), que son de polo a tierra y
deben estar alienados al centro. En las tarjetas ATX, estos conectores tiene
un sistema de seguridad en su conector plástico, para evitar que se conecte
de una forma no adecuada; puede ser una curva o una esquina en ángulo.Una de
las ventajas de las fuentes ATX es que permiten el apagado del sistema por
software; es decir, que al pulsar “Apagar el sistema” en Windows el sistema
se apaga solo.
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Pila
del computador
La pila permite suministrar la energía necesaria al
Chip CMOS para que el BIOS se mantenga actualizado con los datos configurados.
Esta pila puede durar entre 2 a
5 años y tiene voltaje de 3.5 V y es muy similar a las del reloj solo que un
poco más grande. La forma de conectarse es muy fácil, ya que las mayorías de
las tarjetas madre incorporan un pequeño conector para ella en donde ajusta a
presión.
PLACA BASE: COMPONENTES Y FUNCIONES DE ESTOS.
Es un componente que se encuentra en continua
evolución, y poco tiene que ver una placa base actual, como la que podemos ver
en la imagen superior, para Pentium 4, y la que podemos ver en la imagen inferior,
para Pentium III, aunque muchos elementos se mantienen.
En este tutorial trataremos de explicar un poco los
principales componentes de una placa base, así como su función.
Cuando elegimos nuestra placa base (también llamada
Placa Madre, MainBoard o MotherBoard) nos encontramos con infinidad de marcas y
modelos (sin tener en cuenta, además, los diferentes sockets). Pero… ¿son
iguales una a otra? ¿Es mejor la más cara? ¿Son iguales todas las marcas?. La
respuesta a estas dudas no es tan sencilla. En principio seria NO. En las
placas base sí que hay una escala de precios que se corresponde con calidades y
rendimientos.
Usando un viejo refrán español, nadie da duros
a cuatro pesetas. Este refrán es totalmente aplicable al tema que nos
ocupa.
El formato actual de las placas base es el ATX,
en sus dos versiones más extendidas. ATX (de 305 mm x 244 mm) y Mini ATX (de
284 mm x 208 mm), aunque hay más versiones, dependiendo de las medidas.
Ambos formatos tienen un panel trasero de formato
estandarizado de 158.75 mm x 44.45 mm, en el que se concentran los conectores
para los componentes I/O de la placa base (teclado, ratón, puertos USB, puertos
RS-232, puerto paralelo, etc.). También sigue un patrón en la colocación de los
elementos tales como micro, memorias, conectores IDE, etc. que hace que queda
más despejada una vez montada que los formatos anteriores, siendo mucho más
fácil acceder a los mismos que en una placa AT.
El formato AT (ya en desuso) tenía
dos conectores de corriente de 6 pines cada uno para alimentar a la placa base,
en los que se distribuían la siguiente toma:
1 de +12v, 1 de -12v, 5 de +5v, 1 de -5v y 4 de
masa.
La propia placa la encargada de suministrar las
tensiones inferiores (3.3v, 1.5v, etc.). Este formato no permitía otro sistema
de encendido y apagado del ordenador que no fuera mediante un interruptor que
conectara y desconectara la fuente de alimentación.
El formato ATX (Advanced
Technology Extended) fue introducido por INTEL en 1.995 y supuso un gran
avance con respecto al formato AT. Este formato tiene una toma de corriente de
20 pines, que se distribuyen de la siguiente forma:
4 de +5vdc, 1 de -5vdc, 1 de +12vdc, 1 de -12vdc, 3 de
+3.3vdc y 7 de masa. Además, para las funciones ATX, tiene 1 de +5vsb, que
suministra continuamente 5 voltios a la placa base (esté el ordenador encendido
o apagado), 1 de PS_ON (que es el que controla el apagado y el encendido) y
otro de PWR_ON, que es el que comunica a la fuente en qué estado se encendido el
ordenador.
Estos tres pines son los que permiten el encendido y
apagado mediante pulsador en vez de interruptor, así como mediante medios
externos, como tarjeta de red, teléfono, teclado, etc. También permiten el
apagado mediante software.
Además tienen otra toma de corriente de 4 pines, 2 de
12v y otros 2 de masa, y en la última versión de ATX (la 2.2), el conector es
de 24 pines en vez de 20 pines, añadiendo dos pines más de 12v y otros dos de
masa.
La placa base está formada por una serie de elementos que veremos a
continuación:
BASE:
La base propiamente dicha es una plancha de material sintético en la que están incrustados los circuitos en varias capas y a la que se conectan los demás elementos que conforman la placa base.
La base propiamente dicha es una plancha de material sintético en la que están incrustados los circuitos en varias capas y a la que se conectan los demás elementos que conforman la placa base.
Es una parte muy importante de la placa base, y de la
calidad de sus elementos va a depender en gran medida la vida de nuestro
ordenador. Está formado por una serie de elementos (condensadores,
transformadores, diodos, estabilizadores, etc.) y es la encargada de asegurar
el suministro justo de tensión a cada parte integrante de la placa base. Esa
tensión cubre un amplio abanico de voltajes, y va desde los 0.25v a los
5v.
Es una de las partes que más diferencia la calidad
dentro de una placa base.
BIOS
Chip de BIOS Award.
Chip de BIOS Award.
El BIOS puede ser modificado (actualizado) por
el usuario mediante unos programas especiales. Tanto estos programas como los
ficheros de actualización deben ser suministrados por el fabricante de la placa
base.
Esta memoria no se borra si se queda sin corriente,
por lo que el BIOS siempre está en el ordenador. Algunos virus atacan el BIOS
y, además, este se puede corromper por otras causas, por lo que algunas placas
base de gama alta incorporan dos EEPROM conteniendo el BIOS, uno se puede
modificar, pero el otro contiene el BIOS original de la placa base, a fin
de poder restaurarlo fácilmente, y no se puede modificar.
Su función es la de chequear los distintos componentes
en el arranque, dar manejo al teclado y hacer posible la salida de datos por
pantalla.
También emite por el altavoz del sistema una serie
pitidos codificados, caso de que ocurra algún error en el chequeo de los
componentes.
Al encender el equipo, se carga en la RAM (aunque
también se puede ejecutar directamente). Una vez realizado el chequeo
de los componentes (POST – Power On Seft Test), busca el
código de inicio del sistema operativo, lo carga en la memoria y transfiere el
control del ordenador a este. Una vez realizada esta transferencia, ya ha
cumplido su función hasta la próxima vez que encendamos el ordenador.
Imagen del Setup de una placa base.
En el mismo chip que contiene el BIOS se almacena un
programa de configuración (éste si modificable por el usuario dentro de una
serie de opciones ya programadas) llamado SETUP o
también CMOS - SETUP, que es el encargado de comunicar al BIOS los
elementos que tenemos activados en nuestra placa base y su configuración básica.Entre
los datos
guardados en el SETUP se encuentran la fecha y la hora, la configuración de los dispositivos de entrada, como discos duros, lectores de cd, DVD, tipo y cantidad de memoria, orden en el que la BIOS debe buscar el código de inicio del sistema operativo, configuración básica de algunos componentes de la placa base, disponibilidad de los mismos, etc.
guardados en el SETUP se encuentran la fecha y la hora, la configuración de los dispositivos de entrada, como discos duros, lectores de cd, DVD, tipo y cantidad de memoria, orden en el que la BIOS debe buscar el código de inicio del sistema operativo, configuración básica de algunos componentes de la placa base, disponibilidad de los mismos, etc.
Los datos de este programa sí se borran si la placa
base se queda sin corriente, y es por ello por lo que las placas base llevan
una pequeña pila tipo botón, cuya única misión es la de mantener la corriente
necesaria para que no se borren estos datos cuando el ordenador esta
desconectado de la corriente. En la mayoría de las placas, los condensadores se
encargan también de mantener la tensión necesaria durante unos minutos en el
caso de que necesitemos sustituir dicha pila.
Entre las principales marcas de BIOS se encuentran American Megatrade (AMI), Phoenix Technologies y Award Software Internacional.
CHIPSET:
Si definimos el microprocesador como el cerebro de un ordenador, el chipset es su corazón.
Si definimos el microprocesador como el cerebro de un ordenador, el chipset es su corazón.
Es el conjunto de chips encargados de controlar las
funciones de la placa base, así como de interconectar los demás elementos de la
misma.
Hay varios fabricantes de chipset, siendo los
principales INTEL, VIA y SiS.
También NVidia está desarrollando chipset NorthBridge
de altas prestaciones en el manejo de la gráfica SLI y gráficas integradas en
placa base, sobre todo para placas base de gama alta.
Los principales elementos del chipset son:
Northbridge:
Northbridge en placa Gigabyte. Observese el disipador.
Northbridge en placa Gigabyte. Observese el disipador.
Aparecido junto con las placas ATX (las placas AT
carecían de este chip), debe su nombre a la colocación inicial del mismo, en la
parte norte (superior) de la placa base. Es el chip más importante, encargado
de controlar y comunicar el microprocesador, la comunicación con la tarjeta
gráfica AGP y la memoria RAM, estando a su vez conectado con el SouthBridge.
AMD ha desarrollado en sus procesadores una función que controla la memoria directamente
desde el éste, descargando de este trabajo al NorthBridge y aumentando
significativamente el rendimiento de la memoria.
Actualmente tienen un bus de datos de 64 bit y unas
frecuencias de entre 400 Mhz y 1333 Mhz. Dado este alto rendimiento,
Generan una alta temperatura, por lo que suelen tener
un disipador y en muchos casos un ventilador.
SouthbridgeImagen del Southbridge. En este caso, un Intel.
VIA ha desarrollado en colaboración con AMD interfaces
mejorados de transmisión de datos entre el SouthBridge y el NorthBridge, como
el HYPER TRANSPORT, que son interfaces de alto rendimiento, de entre 200 Mhz y
1400 Mhz (el bus PCI trabaja entre 33 Mhz y 66 Mhz), con bus DDR, lo que
permite una doble tasa de transferencia de datos, es decir, transferir datos
por dos canales simultáneamente por cada ciclo de reloj, evitando con ello el
cuello de botella que se forma en este tipo de comunicaciones, y en
colaboración con INTEL el sistema V-Link, que permite la transmisión de datos
entre el SouthBridge y el NorthBridge a 1333 Mhz.
Memoria Caché:
Chip de memoria Caché en placa base.
SLOT Y SOCKET
Socket
Es el slot donde se inserta el microprocesador.
Es el slot donde se inserta el microprocesador.
Dependiendo de para qué procesador esté diseñada la
placa base, estos slot son de los siguientes tipos:
Socket LGA 775
Socket 775 para Intel (P-4 y Celeron).
Para la gama INTEL (Celaron y P4), del tipo 775, con
775 contactos. Este socket tuene la particularidad de conectar con el
procesador mediante contactos, en vez de mediante pines, que era lo normal
hasta ese momento.
Socket 939
Para AMD con memorias DDR, del tipo 939, con 939
pines. Este socket está ya prácticamente extinguido.
Socket AM2
Socket AM2 para procesadores AMD.
Para AMD con memorias DDR2, del tipo AM2, con 940
pines. Es el socket utilizado actualmente por los procesadores AMD.
Existen otros tipos de socket para procesadores de
servidores:
Los procesadores Intel Xeon utilizan también un socket
propio, denominado LGA-771.
Otros socket, como el 478 de Intel o
el 754 de AMD están ya descatalogados, aunque hay fabricantes
de placas base, como Asrock, que aun fabrican algunas placas para
procesadores que utilizan estos tipos de sockets.
Bancos de memoria:
Bancos de memoria. Los colores indican las posiciones de Dual channel.
Son los bancos donde van insertados los módulos de
memoria. Su número varía entre 2 y 6 bancos y pueden ser del tipo DDR, de 184
contactos o DDR2, de 240 contactos. Ya se están vendiendo placas base con bamcos
para memorias DDR3, también de 240 contactos, pero incompatibles con los bancos
para DDR2.
En muchas placas se emplea la tecnología Dual Chanel,
que consiste en un segundo controlador de memoria en el NorthBrige, lo que
permite acceder a dos bancos de memoria a la vez, incrementando notablemente la
velocidad de comunicación de la memoria. Para que esto funcione, además de
estar implementados en la placa base, los módulos deben ser iguales, tanto en
capacidad como en diseño y a ser posible en marca. Se distinguen porque, para 4
slot, dos son del mismo color y los otros dos de otro color, debiéndose cubrir
los bancos del mismo color. Una particularidad de las placas con Dual Channel
es que, a pesar de tener 4 bancos, se pueden ocupar uno, dos o los cuatro bancos,
pero no tres bancos.
Los procesadores AMD 64 están diseñados para hacer un
aprovexamiento máximo de esta tecnoñogía.
Slot de expansión ISA
Son los utilizados para colocar placas de expansión.
Pueden ser de varios tipos.
Slot para tarjetas gráficas.
Estos slot van conectados al NorthBrige, pudiendo ser
de dos tipos diferentes:
AGP
Puerto AGP para gráfica.
AGP
Puerto AGP para gráfica.
Ya en desuso. Con una tasa de transferencia de hasta 2
Gbps (8x) y 533 Mhz, ha sido hasta ahora el estándar para la comunicación de las
tarjetas gráficas con el NorthBridge.
PCIe
Puertos PCIe para gráfica. En este caso vemos que hay dos, para poder montar un sistema SLI.
Puertos PCIe para gráfica. En este caso vemos que hay dos, para poder montar un sistema SLI.
Que es el estándar actual de comunicación con
las tarjetas gráficas. Con una tasa de transferencia de 4 Gbps en cada
dirección y 2128 Mhz en su versión 16x, que es la empleada para este
desempeño.
Cada vez hay más placas en el mercado que incorporan la tecnología SLI, desarrollada por NVidia, que consiste en dos slot de video PCIe, lo que permite conectar dos tarjetas gráficas para trabajar simultáneamente, bien con un monitor o con un máximo de hasta 4 monitores simultáneamente. Esta tecnología es muy útil para trabajar con software implementado para usarla, ya que supone trabajar con dos GPU simultáneamente, pero encarece bastante el costo de las placas base (pueden llegar al doble, en comparación con otra placa de las mismas características, pero sin SLI).
Por su parte, ATI ha desarrollado una tecnología
prácticamente igual, denominada CrossFire.
Slot de expansión de tarjetas:
Los slot de expansión para tarjetas pueden ser de tres
tipos diferentes:
Slot PCI
Slot PCI.
PCI Los PCI (Periferical Componet Interconect)
usados en la actualidad son los PCI 3.0, con una tasa de transferencia de 503
Mbps a 66 Mhz y soporte de 5v. Su número varia, dependiendo del tipo de placa,
normalmente entre 5 slot (ATX) y 2 slot (Mini ATX).
Slot PCIe. Observese que los hay de varios tamaños. El slot que vemos en la parte inferior es un PCI estándar.
Estándar que poco a poco se va imponiendo, con
una tasa de transferencia de 250 Mbs por canal, con un máximo actual de 16
canales (utilizadas para VGA). Suelen tener 1 ó 2 slot de este tipo, lo que no
quiere decir que todas las placas base que traen dos slot PCIe 16x sirvan para
SLI o CroosFire (la placa base debe ser específica`para estos sistemas).
Hay slot PCIe de 1x, 4x, 8x y 16x. Los slot varian de
tamaño según la velocidad máxima que soporten, como se puede ver en la
imagen.
PCIx
Utilizados sobre todo en placas para servidores, a
base de incrementar la frecuencia llegan hasta una transferencia de 2035 Mbs
(PCIx 2.0), con una frecuencia de 266 Mhz. Un problema que presentan los PCIx
es que dividen tanto la velocidad como el ancho de banda entre los slot montados,
por lo que se suele montar uno solo, generalmente pensado para la conexión de
placas RAID de alto rendimiento. No debemos confundir PCIx con PCIe.
CONECTORES:
SATA
Detalle de conectores SATA.
SATA
Detalle de conectores SATA.
Es una conexión de alta velocidad para discos duros
(aunque ya están saliendo al mercado otros periféricos con esta conexión, como
grabadoras de DVD). Hay dos tipos de SATA:
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