La placa base

Introducción

 

La placa base es un gran circuito impreso en el que van incrustados todos los componentes del ordenador, desde el microprocesador a los puertos USB, pasando por los módulos de memoria RAM.
Es el componente más importante del ordenador, pues de él dependen todos los demás.
Pasamos a describir más concretamente sus funciones, tipos y características básicas.

 

Función de la placa base

Su función es contener los zócalos para albergar el microprocesador, memoria ROM, memoria RAM, zócalos para tarjetas, así como contener la circuitería necesaria para el correcto funcionamiento del ordenador.

 

Tipos de placa base

 

Según el formato

• XT. Extended Technology. Fue inventado por IBM y usado en su primer ordenador. Pronto se convirtió en un estandar para los llamados PC's.
• AT. Advanced Technology. Sucesor del anterior, Era un poco más grande que éste. Los conectores pasan de 8 a 16 bits, añadiendo más circuitería.
• Baby-AT. Pronto se convirtió en un estándar. Con posiciones determinadas para los diferentes slots. Su vida transcurrió desde los 80286 hasta los primeros Pentium. No obstante, su problemas de ventilación llevaron a su desaparición casi definitiva.
• ATX. Es actualmente la placa base más usada, con mejor ventilación que sus predecesores. Incluye gran número de nuevos conectores como USB, HDMI, etc. La electricidad la reciben de la fuente de alimentación con un sólo conector llamado P1, que en principio era de 20 pines y ahora es de 24.

Placa base GigaByte tipo ATX

• Otros tipos. Existen gran cantidad de placas base aparte de las aquí ya nombradas, variando la colocación de los componentes de la misma y su tamaño. Ejemplos típicos pueden ser BTX, ITX, ETX, UTX, formatos propietarios....

Según el zócalo del procesador

Este zócalo es el lugar donde se inserta la pieza más importante del ordenador: el procesador. Normalmente es rectangular o cuadrado, pero han aparecido zócalos de tipo slot para procesadores Pentium II. Actualmente estos slots están en desuso y se ha vuelto a la forma tradicional. Es de resaltar que en los primeros ordenadores no existía tal zócalo y el procesador iba soldado a la placa base.

• PGA. Usados antiguamente en los 386 y 486, e insertados por presión. Son cuadrados y totalmente en desuso.
• ZIF. Misma tecnología que el anterior pero se añade un componente mecánico para insertar el procesador sin forzarlo, impidiendo que se rompan las patillas. Perduró hasta el Pentium II.
• Slot. Inventado por Intel para los Pentium II, convirtiéndolo en un diseño propietario, evitando así la competencia, sobre todo, de AMD. Esta compañía reaccionó ante este evento y lanzó su propio slot, pero ambos resultaban totalmente incompatibles.
• LGA. Esta tecnología engloba a diversos tipos de sockets que han ido apareciendo recientemente. Su característica principal es que los pines ya no van en el procesador, si no que van integrados en el propio zócalo. De esta forma tanto Intel como AMD, que son los dos grandes gigantes en la fabricación de procesadores traspasan responsabilidades sobre roturas a los fabricantes del zócalo. El primero de estos fue el Socket T (775), que aún es muy usado en computadores no muy antiguos. Actualmente está en el mercado el Socket H con diversas variantes: 1155, 1156, 1366... para procesadores Intel i3, i5 o i7. La incompatibilidad entre marcas sigue existiendo.

 

 

Componentes de la placa base

 

Chipset

Conjunto de componentes que gestionan el correcto funcionamiento del ordenador, la conexión entre los distintos componentes, y sobre todo, el modo en que el microprocesador se comunica con ellos.

Antiguamente los chipsets llevaba los controladores individualmente en tarjetas, pero el desarrollo de los procesadores hizo cambiar esta filosofía de pensamiento.

Actualmente todos los componentes de la placa base dependen en mayor o menor medida del correcto funcionamiento del chipset.

Posee dos componentes principales el northbridge y el soudtbridge.

• Northbridge o puente norte. El circuito integrado más importante de todos los de la placa. Encargado de controlar la E/S del microprocesador, memoria RAM y los slots de la tarjeta gráfica (AGP o PCI-e). Controla el tipo de procesador, velocidad, número de procesadores... También controla el funcionamiento de la RAM. su velocidad, modo de funcionamiento, máximo soportado por la placa... Así como todo el control de vídeo en las placas base con tarjeta de vídeo integrada.

Northbridge con disipador

• Soudhbrige o puente sur. También llamado Hub Controlador de entrada-salida. Se comunica con la CPU mediante el puente norte. Entres sus funciones destacan: Controla la BIOS, controla los slots ISA, PCI, SATA, Control de USB y FireWire. Control de los puertos serie o paralelo, teclado, ratón, sonido, Plug & Play, DMA, etc... En definitiva su función está casi siempre relacionada con los periféricos de E/S.

 

 

Zócalos

 

Ranuras donde se insertan diferentes componentes como la memoria o el microprocesador.

Zócalos de memoria

Estos zócalos fueron evolucionando pasando por diferentes fases. Antiguamente eran colocados uno a uno sobre la placa. Esto a ido evolucionado, pasando por diversas configuraciones como SIMM, DIMM o RIMM.

• Módulos SIMM. Totalmente en desuso, Fueron usados en los 386 y 486 con 30 contactos. Posteriormente aparecieron los de 72 contactos en los primeros Pentium.
• Módulos DIMM. Tiempo de respuesta mucho menor que los anteriores, unos 10 nanosegundos. Cuentan con 168, 184 o 240 contactos. Existen varios tipos: SDRAM, DDR, DDR2 y DDR3. Las primeras usan módulos de 168 contactos, las DDR de 184, y las DDR2 y DDR3 de 240. El voltaje necesario para su funcionamiento va disminuyendo según va aumentando la calidad de los mismos.
• Módulos RIMM. Se usan para memorias de tipo RAMBUS. Este tipo de memorias exige pago de royalties lo que hace q no sean muy utilizadas.
• Dual channel. Aumenta el rendimiento, accediendo simultáneamente a dos módulos de memoria, con los que se consiguen transferencias a doble de velocidad. Para conseguir eso el northbridge debe tener doble controlador de memoria implementado, y tener colocados dos módulos de memoria de igual velocidad, capacidad y tipo DDRx incrustados en dos zócalos de igual color, es decir, deben dejar un zócalo libre en medio. Son muy útiles cuando la tarjeta de vídeo viene integrada en placa base, pues este tipo de tarjetas no tiene memoria dedicada y necesita de la RAM para funcionar correctamente.
• Tri channel. Exactamente igual q las anteriores pero aplicadas a tres módulos de memoria.
 

Zócalos para procesador

Existen diversidad de zócalos en el mercado, principalmente debido a la competencia entre marcas. En un principio, en los primeros PC no existían estos zócalos que iban integrados en placa base.

Debido a la gran variedad de los mismos vamos a intentar nombrar sólo los más importantes.

• Socket 486.  Para procesadores Intel 486 DX, AMD 133, o Cyrix 120, contiene 168 pines.
• Socket 1. Válido prácticamente para los mismos procesadores que el anterior, contiene 169 pines.
• Socket 5. Para AMD K5, K6, K62... varios Cyrix del tipo 6x86 y también para varios tipos de Intel, como el 75 o el MMX. Tiene 296 o 320 pines.
• Slot 1. Usado por Intel Celeron, Pentium II o Pentium III, con 242 contactos. Era el competidor directo del Slot A desarrollado por AMD.
• Socket 478. Desarrollado para uso de varios tipos de Pentium 4, como Celeron o Extreme. Posee 478 pines.
• Socket 775 o Socket T. Usado en Intel Pentium 4, con 775 pines. Este socket fue usado masivamente y aún es muy abundante en la actualidad.

Socket 775 o Socket T

• Socket AM2. Desarrollado por AMD para sus modelos Athlon, competidor directo del 775 de Intel.
• Socket 1156 o Socket H. Sustituye al 755 de Intel. Soportado por procesadores Intel Core i3, i5 o i7, también por Celeron y Xeon. Se trata de un nuevo concepto de socket, ya que las funciones del northbridge se integran en él.
• PAC 611. Usado en servidores para la gama Intel Itanium. Gobernado por chipset Intel o IBM.

 

 

Los buses

 

El bus es el canal de comunicación entre dos o más dispositivos. Está caracterizado por el número de bits y la velocidad con que estos pueden circular.

Un bus que sólo permite la comunicación entre dos dispositivos se denomina puerto.

La cantidad máxima de información que puede circular por un bus en un segundo es lo que se denomina "ancho de banda". Por ejemplo un bus de 16 bits, con una velocidad de 33,33 MHz tendría un ancho de banda de 66,66 Mbytes/segundo (Megabytes por segundo).

Tipos de buses

• XT. Primer bus comercial. Con un ancho de 8 bits a 4.77 MHZ. Enseguida empezaron los problemas con los buses de 16 bits.
• ISA o AT. Bus de datos de 16 bits, y de direcciones de 24 bits, con velocidad de 8.33 MHz.
• EISA (Extended ISA). Sucesor directo de las ISA, mantuvo cierta compatibilidad con las anteriores, como la velocidad las tarjetas de expansión. Tenía un bus de direcciones de 32 bits y fue el primer bus capaz de operar en multiproceso. Por contra tenía la desventaja del precio, por lo que no llegó a sustituir a los anteriores de forma total.
• Local bus. Un nuevo concepto de bus, dedicándose principalmente al mejor rendimiento de las tarjetas gráficas. El Vesa Local Bus (VLB) no sustuyó al anterior ISA, si no que lo complementó, coexistiendo los dos y trabajando independientemente.Tuvo una rápida expansión. Con la aparición de los Pentium de 64 bits, VLB buscó compatibilidad con ambos procesadores, pudiendo trabajar tanto a 32 como a 64 bits.
• PCI (Peripheral Components Interconnect). Totalmente automático en todos los procesos. Interconecta los periféricos, permitiendo E/S por DMA, control de interrupciones y direccionamientos. Aunque fue inventado por Intel puede instalarse en otros sistemas. Es independiente de la CPU por lo que puede instalarse en cualquier sistema, y su velocidad no depende de esta. Existen versiones de 124 pines para 32 bits o de 128 para 64 bits, aunque muchos de ellos están libres. Tuvo gran éxito debido a su velocidad y a que ésta se podía adaptar a la frecuencia de la CPU.
• PCI Express. Sucesor del anterior. Sustituye tanto a PCI como a AGP (para gráficas). Posee una alta velocidad, pudiendo llegar a los 4GB/seg en el PCIEx16. Su comunicación es en serie y bidireccional. Ha pasado por varias versiones, la actual es la 3.0.  Incluye grandes novedades, aparte de las ya mencionadas, como conexión/desconexión en caliente y el manejo de datos punto a punto desde un host, permitiendo un entorno de red que evita que los datos tengan que pasar a través de memoria, por ejemplo, desde una cámara de vídeo a la tarjeta gráfica. Al realizar transferencia en serie sólo necesita un cable para los datos, frente al PCI que necesita 32 para el paralelo.Su primera finalidad estaba orientada hacia las tarjetas gráficas, pero actualmente se está aplicando a todo tipo de dispositivos.

Slots PCI-Express de varios tipos

•  AGP (Accelerated Graphics Port). Basada en PCI mejoraba su rendimiento y fue usada para tarjetas gráficas.  Usaba pipeline para lectura/escritura, así como una mayor velocidad (hasta cinco veces la PCI), y también multiplexación de datos y direcciones. Inició su andadura con los Pentium II o los AMD K6, que pertenecen a la misma época. Hay varias versiones, la 1x, 2x, 4x y 8x, dependiendo de las transferencias por ciclo realizadas. Según estas velocidades existen varios tipos de slots:
• AGP. Para 1x ó 2x, a 1.5 V y 3.3 V, respectivamente.
• AGP PRO. Para 4x ú 8x, a 3.3 V.
• AGP PRO 100. Para 4x ú 8x, con consumo de 100 W y 1.5 V.
• Slots de comunicaciones. A lo largo de los años han ido surgiendo diversos slots que permitían el uso de módem, audio o redes inalámbricas. Principalmente las AMR, CNR y ACR. Actualmente en desuso.

 

 

Controladores

 

• Controladores internos 
• Floppy.  Controla la disquetera. Antiguamente no venía integrado en placa base, debiendo colocar el controlador en un slot de expansión.
• IDE.Usada para conectar discos duros y grabadoras o lectoras CD/DVD, poseen un alto rendimiento. Normalmente todas las placas traen integradas dos controladores de este tipo, pudiendo instalar dos dispositivos por cada uno de ellos. El cable debe ser de 40 ú 80 hilos.

Conectores IDE integrados en placa base

• SCSI. Creado para conectar todo tipo de dispositivos, a diferencia del IDE que sólo sirve para unidades de almacenamiento.Este sistema es usado por los Macintosh, aunque también es soportado por los PC. Admite un número mucho mayor de dispositivos, hasta 15 por controladora. Tiene una alta velocidad, permitiendo tanto la conexión de dispositivos internos como externos. Los cables son de 50 o 68 hilos.
• SATA. Los Serial ATA sustituyen a los anteriores PATA (Pararell ATA), usados principalmente para interconexión de disco duro. Actualmente todos los sistemas operativos lo soportan.

Cable SATA en ángulo para facilitar la conexión

• SAS. Sustituto de los SCSI, pero funcionando en paralelo. Tienen una velocidad muy superior a los anteriores, permitiendo conexión/desconexión en caliente. Actualmente alcanzan velocidades de hasta 12 GB/seg. El formato de conector es igual al SATA. Se pueden conectar discos SATA en conectores SAS, pero es imposible hacerlo al contrario. Los conectores rojos son para SATA y los morados para SAS.

• Controladores externos 
• Tarjetas gráficas VGA. Existen muchos tipos dependiendo de su calidad. En los primeros tiempos se conectaban a los slots PCI, pasando después por los AGP, y actualmente se conectan a los PCI-Express. Normalmente las placas traen chipsets integrados de cualquiera de los dos últimos tipos, con lo que no es necesario conectar una tarjeta gráfica, excepto que necesitemos imágenes y resoluciones de alta calidad. Los conectores más habituales de gráfica integrados son el VGA, DVI y el HDMI (que también contiene señal de audio).

Tarjeta gráfica Asus GForce con 1 GB de memoria dedicada

• Tarjetas de sonido. Transforman las señales de salida de digital a analógico para los altavoces, y viceversa para las entradas, como puede ser un micrófono. La calidad de la señal está basada en la cantidad de muestras que se toman por segundo. Lógicamente, a más muestras mayor calidad. Suelen venir integradas en placa base, con varios conectores para altavoces, micrófono, entradas de equipos de alta fidelidad, etc. Usan conectores jack de 3.5 mm.
• Tarjetas de red. Hace posible la comunicación entre el ordenador y su exterior, bien sea de forma local o remota. Suelen venir incorporados en placa base, pero suelen dar bastantes problemas y deben ser sustituidos por una tarjeta PCI. Existen varios tipos de conectores, pero el más habitual es el RJ45.
• Puerto paralelo. Transmisión de datos en paralelo, generalmente de 8 bits, aunque necesita más cables para controles. Normalmente son de tipo DB 25, usados para conectar impresoras antiguas. Exiten tres tipos:
• Standard Pararell Port (SPP). Sólo preparados para transmiitir datos al exterior. La BIOS no estaba configurada para la recepción de datos en paralelo.
• Enhanced Paralell Port (EPP). Inventado por IBM, permite comunicación bidireccional. Permite conectar tanto impresoras como escáneres o unidades de disco. Suele venir incluido en placa base.
• Extended Capabilities Port (ECP). Creado conjuntamente por HP y Microsoft. Dispone de DMA(Direct Memory Access). Conecta dispositivos como impresoras, escáner, grabadoras... Puede usar hasta tres puertos paralelo. Como desventaja presenta la corta distancia a que puede transmitir, como mucho 5 m, debiendo usar amplificadores de señal para mayores distancias.

Conector DB 25 para E/S en paralelo

• Puerto serie. Puerto de E/S, normalmente usado para ratón, aunque también para módem. Transmite en modo full duplex, simultáneamente en ambas direcciones. Existen dos tipos de conectores: los DB 9, usados para ratón, y los DB 25, ambos macho para otros periféricos. Usa bits de paridad para detectar errores, y bits de stop que indican el final de la transmisión.
• Joystick. Puede usar dos joysticks para juegos en modo analógico. Los conectores son de tipo DB 15 y color amarillo. También es utilizado este puerto para dispositivos MIDI.
• USB (Universal Serial Bus).  Sale al mercado con el fin de unificar la gran variedad de puertos de E/S existentes, con una mayor velocidad, evitando tarjetas especiales para conseguir estas velocidades. Con este tipo de puerto pueden conectarse hasta 127 dispositivos en red. Sirve para todo tipo de dispositivos, como teclado, ratón, módem, escáner, plotters, monitores, pasando por un largo etcétera. El uso de este dispositivo permitirá la desaparición de todos los tipos existentes hasta el momento, con el consiguiente ahorro en coste y espacio. Cuenta además con PnP (Plug & Play) y conexión/desconexión en caliente. Dispone de varias velocidades de funcionamiento según el dispositivo. Funcionan en modo hub, pudiendo interconectar varios dispositivos, por ejemplo, algunos teclados incluyen un puerto de este tipo para conectar el ratón. También permite suministrar energía a dispositivos de bajo consumo, como teclado o ratón. Para dispositivos de mayor consumo éstos deberán tener una entrada de corriente independiente, con su corrrespondiente fuente de alimentación.

Conectores USB

• eSATA. El funcionamiento es idéntico al USB, pero este tipo de puertos es usado para dispositivos de alta velocidad, consiguiendo un mejor rendimiento.
• IEEE 1394 (FireWire). Su funcionamiento es similar al USB, excepto la velocidad. Pueden conectarse multitud de dispositivos, aunque están mas bien orientados a videocámaras, cámaras digitales, TV Hi-Fi, o aquellos q requieran una alta resolución y velocidad.

IEEE 1394 hembra de 6 pines

 

BIOS (Basic Input-Output System)

 

Es un chip de la placa base que trae incorporado un software que almacena la información básica del ordenador, como tipo y cantidad de discos duros, disquetera, puertos USB, tipo y volumen de memoria RAM, etc. Estos datos pueden ser alterados para habilitar o deshabilitar dispositivos, cambiar la hora del sistema, etc. Tienen un bajo consumo por lo que su información puede ser mantenida por la pila del sistema. 

Bios Phoenix