LA PLACA BASE (MOTHERBOARD)
La placa base, también conocida como placa madre o placa principal (en
inglés motherboard o mainboard)
es una tarjeta decircuito impreso a la que se conectan los componentes
que constituyen la computadora.
Es una parte fundamental para armar cualquier computadora personal de escritorio o portátil. Tiene instalados una serie de circuitos integrados, entre los que se
encuentra el circuito integrado
auxiliar (chipset), que sirve como centro de
conexión entre el microprocesador (CPU), la memoria de acceso aleatorio (RAM), las ranuras de expansión y otros dispositivos.
Va instalada dentro de
una carcasa o
gabinete que por lo general está hecha de chapa y tiene un panel para conectar
dispositivos externos y muchos conectores internos y zócalos para instalar
componentes internos.
La placa madre, además
incluye un firmware llamado BIOS, que le
permite realizar las funcionalidades básicas, como pruebas de los dispositivos,
vídeo y manejo del teclado, reconocimiento de dispositivos y carga
del sistema operativo.
Componentes de la placa base:
Una placa base típica admite los siguientes componentes:
·
Conectores de alimentación de energía eléctrica.
·
Zócalo/s de CPU (monoprocesador o multiprocesador).
·
Ranuras de RAM.
Conectores
de alimentación
Por uno o varios de
estos conectores de alimentación, una alimentación eléctrica proporciona a la
placa base los diferentes voltajes e intensidades necesarios para su
funcionamiento.
Zócalo
de CPU
El zócalo de CPU es un receptáculo que encastra el microprocesador y lo conecta con el resto de
componentes a través del bus frontal de
la placa base.
Si la placa madre
dispone de un único zócalo para microprocesador, se denomina monoprocesador. En
cambio, si dispone de dos o más zócalos, se denomina placa multiprocesador.
Ranuras
de RAM
Las placas bases constan
de ranuras de memoria de acceso aleatorio, su número es
de 2 a 6
ranuras en una misma placa base común. En ellas se insertan dichas memorias del
tipo conveniente dependiendo de la velocidad, capacidad y fabricante requeridos
según la compatibilidad de cada placa base y la CPU.
Chipset
El chipset es una serie de circuitos
electrónicos, que gestionan las transferencias de datos entre los
diferentes componentes de la computadora (procesador, memoria, tarjeta gráfica, unidad de almacenamiento secundario, etcétera).
El chipset,
se divide en dos secciones, el puente norte (northbridge) y el puente sur (southbridge). El primero gestiona la interconexión entre el
microprocesador, la memoria RAM y la unidad de procesamiento gráfico; y el
segundo entre los periféricos y los dispositivos de almacenamiento, como los discos duros o las unidades de disco óptico. Las nuevas líneas de
procesadores de escritorio tienden a integrar el propio controlador de memoria
en el interior del procesador además de que estas tardan en degradarse
aproximadamente de 100 a
200 años.
Otros
componentes importantes
- El reloj: regula la velocidad de ejecución de las instrucciones
del microprocesador y de los periféricos internos.
- La CMOS: una pequeña
memoria que preserva cierta información importante (como la configuración del
equipo, fecha y hora), mientras el equipo no está alimentado por electricidad.
- La pila de
la CMOS: proporciona la electricidad necesaria para operar el circuito
constantemente y que éste último no se apague perdiendo la serie de
configuraciones guardadas.
- El BIOS:
un programa registrado
en una memoria no volátil (antiguamente en memorias ROM, pero
desde hace tiempo se emplean memorias flash).
Este programa es específico de la placa base y se encarga de la interfaz de
bajo nivel entre el microprocesador y algunos periféricos. Recupera, y después ejecuta, las
instrucciones del MBR (Master Boot Record),
o registradas en un disco duro o un dispositivo de estado sólido, cuando
arranca el sistema operativo.
- Actualmente, las computadoras modernas sustituyen el MBR por la GPT y el BIOS por Extensible Firmware Interface.
- El bus frontal (en inglés front-side
bus o FSB,
también llamado bus interno): conecta el microprocesador al chipset.
Está cayendo en desuso frente a HyperTransport yQuickpath.
- El bus de memoria conecta el chipset a la memoria temporal.
- El bus de expansión (también llamado bus E/S): une el
microprocesador a los conectores de entrada/salida y a las ranuras de
expansión.
- Los conectores de entrada/salida que cumplen normalmente con la
norma PC 99; estos
conectores incluyen:
- Los puertos serie,
para conectar dispositivos antiguos.
- Los puertos paralelos,
para la conexión de impresoras antiguas.
- Los puertos PS/2 para conectar teclado y ratón; estas
interfaces tienden a ser sustituidas por USB.
- Los puertos USB (en inglés Universal
Serial Bus), por ejemplo, para conectar diferentes periféricos, como por
ejemplo: mouse, teclado, memoria USB, teléfonos inteligentes, impresoras.
- Los conectores RJ-45, para conectarse a
una red informática.
- Los conectores VGA, DVI, HDMI o DisplayPort para la conexión del monitor de computadora o proyector de vídeo.
- Los conectores IDE o Serial ATA,
para conectar dispositivos de almacenamiento, tales como discos duros (HDD), dispositivos de estado sólido (SDD) y unidades de disco óptico.
- Los conectores jacks de audio, para conectar dispositivos
de audio, por ejemplo: altavoces y auriculares (código de color:
verde), y micrófonos (código de color: rosado).
- Las ranuras de expansión: se trata de receptáculos que pueden
acoger tarjetas de expansión (estas tarjetas se utilizan para
agregar características o aumentar el rendimiento de la computadora; por
ejemplo, una tarjeta gráfica se puede añadir para mejorar el
rendimiento 3D). Estos puertos pueden ser puertos ISA (interfaz antigua),PCI (en inglés Peripheral
Component Interconnect), AGP (en inglés Accelerated
Graphics Port) y, los más recientes, PCI-Express.
Con la evolución de las
computadoras, más y más características se han integrado en la placa base,
tales como circuitos electrónicos para la gestión del vídeo IGP (en
inglésIntegrated Graphic Processor),
de sonido o de redes ((10/100 Mbit/s)/(1 Gbit/s)),
evitando así la adición de tarjetas de expansión.
En la placa también
existen distintos conjuntos de pines, llamados jumpers o puentes, que sirven para configurar
otros dispositivos:
·
JMDM1: Sirve para conectar un módem por el cual se puede encender
el sistema cuando este recibe una señal.
· JIR2: Este conector permite conectar módulos de infrarrojos IrDA,
teniendo que configurar la BIOS.
· JBAT1: Se utiliza para poder borrar todas las configuraciones que
como usuario podemos modificar y restablecer las configuraciones que vienen de
fábrica.
·
JP20: Permite conectar audio en el panel frontal.
· JFP1 Y JFP2: Se utiliza para la conexión de los interruptores del
panel frontal y los ledes.
·
JUSB1 Y JUSB3: Es para conectar puertos USB del panel frontal.
Tipos
de bus
Los buses son
espacios físicos que permiten el transporte de información y energía entre dos
puntos de la computadora.
Los buses generales son
cinco.
Bus
de datos
Los buses de datos son
las líneas de comunicación por donde circulan los datos externos e internos del
microprocesador.
Bus
de dirección
El bus de dirección es
la línea de comunicación por donde viaja la información específica sobre la
localización de la dirección de memoria del dato o dispositivo al que se hace
referencia.
Bus
de control
El bus de control es la
línea de comunicación por donde se controla el intercambio de información con
un módulo de la unidad central y los periféricos.
Bus
de expansión
Los buses de expansión
son el conjunto de líneas de comunicación encargado de llevar el bus de datos,
el bus de dirección y el de control a la tarjeta de interfaz (entrada, salida)
que se agrega a la placa principal.
Bus
del sistema
Todos los componentes de
la placa madre se vinculan a través del bus del sistema, mediante distintos
tipos de datos del microprocesador y de la memoria principal, que también
involucra a la memoria caché de nivel 2. La velocidad de transferencia del bus
de sistema está determinada por la frecuencia del bus y el ancho del mínimo.
Formatos
de la placa madre:
Las tarjetas madre
necesitan tener dimensiones compatibles con las cajas que las contienen, de
manera que desde los primeros computadores personales se han establecido
características mecánicas, llamadas factor de forma.
Definen la distribución de diversos componentes y las dimensiones físicas, como
por ejemplo el largo y ancho de la tarjeta, la posición de agujeros de sujeción
y las características de los conectores.
Con los años, varias normas se fueron imponiendo.
XT
1983: XT (sigla en inglés de eXtended
Technology, «tecnología extendida») es el formato de la placa base de la
computadoraIBM PC XT (modelo
5160), lanzado en 1983. En este factor de forma se definió un tamaño
exactamente igual al de una hoja de papel tamaño carta y un único conector
externo para el teclado.
AT
1984: AT (Advanced Technology, «tecnología avanzada») es uno de los
formatos más grandes de toda la historia de la PC (305
× 279–330 mm), definió un conector de potencia formado por dos partes. Fue
usado de manera extensa de 1985
a 1995.
·
AT: 305 × 305 mm
(IBM)
·
Baby-AT:
216 × 330 mm
ATX
1995: ATX (Advanced Technology eXtended, «tecnología avanzada extendida»)
fue creado por un grupo liderado por Intel,
en 1995 introdujo las conexiones exteriores en la forma de un panel E/S y
definió un conector de 20 pines para la energía. Se usa en la actualidad en la
forma de algunas variantes, que incluyen conectores de energía extra o
reducciones en el tamaño.
·
ATX: 305 × 244
mm (Intel)
·
FlexATX: 229 × 191
mm
·
MiniATX: 284 × 208
mm
ITX
2001: ITX (Integrated Technology eXtended), con rasgos procedentes de las
especificaciones microATX y FlexATX de Intel, el diseño de VIA se centra en la
integración en placa base del mayor número posible de componentes, además de la
inclusión del hardware gráfico en el propio chipset del equipo, siendo
innecesaria la instalación de una tarjeta gráfica en la ranura AGP.
·
Mini-ITX:
170 × 170 mm
·
Nano-ITX:
120 × 120 mm
·
Pico-ITX:
100 × 72 mm
BTX
2005: BTX fue retirada en muy poco tiempo por la
falta de aceptación, resultó prácticamente incompatible con ATX, salvo en la
fuente de alimentación. Fue creada para intentar solventar los problemas de
ruido y refrigeración, como evolución de la ATX.
·
BTX: 325 × 267
mm (Intel)
·
Micro BTX: 264 × 267
mm
·
Pico BTX: 203 × 267
mm
·
Regular BTX: 325 × 267
mm
DTX
2007: DTX eran
destinadas a las PC de pequeño formato. Hacen uso de un conector de energía de
24 pines y de un conector adicional de 2x2.
·
DTX: 248 × 203
mm (AMD)
·
Mini DTX: 170 × 203
mm
·
Full DTX: 243 × 203
mm
Formatos
propietarios
Durante la existencia de
la PC, muchas marcas han intentado mantener un esquema cerrado de hardware,
denominado formato propietario, fabricando tarjetas madre
incompatibles físicamente con los factores de forma con dimensiones,
distribución de elementos o conectores que son atípicos. Entre las marcas más persistentes
está Dell, que rara vez fabrica
equipos diseñados con factores de forma de la industria.
Fabricantes de placa base:
Varios fabricantes se
reparten el mercado de placas base, tales como: Abit, Albatron, Aopen, ASUS, AsRock, Biostar, Chaintech, Dell, DFI, ECS EliteGroup, Epox, Foxconn,
Gigabyte Technology, Intel, MSI, Pc Chips, QDI, Sapphire Technology, Soltek, Super Micro, Tyan, VIA, XFX, Zotac.
Algunos diseñan y
fabrican uno o más componentes de la placa base, mientras que otros ensamblan
los componentes que terceros han diseñado y fabricado.
Tipos de placas principales:
La mayoría de las placas
de PC fabricadas
después de 2001 se pueden clasificar en dos grupos:
·
Las placas base para microprocesadores AMD:
·
Socket 940: Opteron y Athlon 64 FX
·
Socket F:
Opteron
·
Las placas base para microprocesadores Intel:
·
Socket 370: Pentium III, Celeron
·
Socket 478: Pentium 4, Celeron
·
Socket 775:
Pentium 4, Celeron, Pentium D (doble núcleo), Core 2 Dúo, Core 2 Quad, Core 2 Extreme, Xeon
·
Socket 603: Xeon
·
Socket 604: Xeon
·
Socket 771: Xeon
Placa multiprocesador:
Este tipo de placa base
puede acoger a varios procesadores (generalmente de 2, 4, 8 o más). Estas
placas base multiprocesador tienen varios zócalos,
lo que les permite conectar varios microprocesadores físicamente distintos (a
diferencia de los de procesador de doble núcleo).
Cuando hay dos
procesadores en una placa base, hay dos formas de manejarlos:
·
El modo asimétrico, donde a cada procesador se
le asigna una tarea diferente. Este método no acelera el tratamiento, pero
puede asignar una tarea a una unidad central de procesamiento, mientras
que la otra lleva a cabo a una tarea diferente.
·
El modo simétrico, llamado multiprocesamiento simétrico, donde cada
tarea se distribuye de forma simétrica entre los dos procesadores.
Linux fue el primer sistema operativo en
gestionar la arquitectura de doble procesador en x86 Sin embargo, la gestión de varios
procesadores existía ya antes en otras plataformas y otros sistemas
operativos. Linux 2.6.x maneja multiprocesadores simétricos, y las arquitecturas de
memoria no uniformemente distribuida.
Algunos fabricantes
proveen placas base que pueden acoger hasta 8 procesadores (en el caso de socket 939 para procesadores AMD Opteron y
sobre socket 604 para
procesadores Intel Xeon).
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