Motherboard

Motherboard 

La placa madre o tarjeta madre es una tarjeta de circuito impreso a la que se conectan los componentes que constituyen la computadora. Es una parte fundamental a la hora de armar una PC de escritorio o portátil. Tiene instalados una serie de circuitos integrados, entre los que se encuentra el circuito integrado auxiliar, que sirve como centro de conexión entre el microprocesador la memoria de acceso aleatorio, las ranuras de expansion y otros dispositivos.

Va instalada dentro de una caja 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 dentro de la caja.

La placa base, 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.

 Principales tipos de placa madre

1.- AT:  El factor de forma AT es el formato de placa base empleado por el IBM AT y sus clones en formato sobremesa completo y torre completo. Su tamaño es de 12 pulgadas de ancho x 11-13 pulgadas de profundo. Este formato fue el primer intento exitoso de estandarización para las formas de placas base; antes de él, cada fabricante producía sus PC de formas diferentes haciendo casi imposible realizar intercambios de partes, actualizaciones de hardware y otras operaciones que hoy son comunes.

2.- ATX: El estándar ATX se desarrolló como una evolución del factor de forma de Baby-AT, para mejorar la funcionalidad de los actuales E/S y reducir el costo total del sistema. Fue el primer cambio importante en muchos años en el que las especificaciones técnicas fueron publicadas por Intel en 1995 y actualizadas varias veces desde esa época, la versión más reciente es la 2.2 publicada en 2004.

Una placa ATX tiene un tamaño de 305 mm x 244 mm. Esto permite que en algunas cajas ATX quepan también placas Boza microATX.

Otra de las características de las placas ATX es el tipo de conector a la fuente de alimentación, el cual es de 24 (20+4) contactos que permiten una única forma de conexión y evitan errores como con las fuentes AT y otro conector adicional llamado P4, de 4 contactos.

3.-BTX: El estándar BTX (Balanced Technology Extended) fue creado por Intel, como evolución del ATX en 2004 para intentar solventar los problemas de refrigeracion que tenian algunos procesadores.

El formato BTX es prácticamente incompatible con el ATX, salvo en la fuente de alimentación. 

     Motivos del cambio:

Las CPUs y las tarjetas gráficas consumen cada vez más y más potencia, y esto resulta en una mayor disipación térmica. Por otro lado, los usuarios reclaman cada vez más PC que sean silenciosos. Las actuales cajas y placas madre ATX no fueron diseñadas para los increíbles niveles de calor que se producen en ellas. Así comienza la necesidad de un nuevo formato. 

La placa base BTX tuvo muy poca aceptacion por parte de fabricantes y usuarios y por lo cual fue abolida en muy poco tiempo

Subtipos de placas madres

- Micro ATX

- Mini ATX

- Flex ATX

- Mini TX

- Nano ITX

- Pico ITX

- Micro BTX

- Pico BTX

- Regular BTX

- Mini-DTX

- Full-DTX

puertos PCI(Peripheral Component Interconnect)

PERIPHERAL COMPONENT INTERCONNECT

Un Peripheral Component Interconnect PCI, es un bus de ordenador estándar para conectar dispositivos periféricos directamente a su placa base. Estos dispositivos pueden ser circuitos integrados ajustados en ésta  o tarjetas de expansión que se ajustan en conectores. Es común en PC, donde ha desplazado al ISA como bus estándar, pero también se emplea en otro tipo de ordenadores.
En diferencia de los buses ISA, el bus PCI permite configuración dinámica de un dispositivo periférico. En el tiempo de arranque del sistema, las tarjetas PCI y el BIOS interactúan y negocian los recursos solicitados por la tarjeta PCI. Esto permite asignación de IRQs y direcciones del puerto por medio de un proceso dinámico diferente del bus ISA, donde las IRQs tienen que ser configuradas manualmente usando jumpers externos. Las últimas revisiones de ISA y el bus MCA de IBM ya incorporaron tecnologías que automatizaban todo el proceso de configuración de las tarjetas, pero el bus PCI demostró una mayor eficacia en tecnología "plug and play". Aparte de esto, el bus PCI proporciona una descripción detallada de todos los dispositivos PCI conectados a través del espacio de configuración PCI.
La especificación PCI cubre el tamaño físico del bus, características eléctricas, cronómetro del bus y sus protocolos. El grupo de interés especial de PCI.

AUTO CONFIGURACION

El PCI tiene 2 espacios de dirección separados de 32-bit y 64-bit correspondientes a la memoria y puerto de dirección de entrada/salida de la familia de procesadores de X86. El direccionamiento es asignado por el software. Un tercer espacio de dirección llamado PCI Configuration Space, el cual utiliza un esquema de direccionamiento corregido que permite al software determinar la cantidad de memoria y espacio de direcciones entrada/salida necesitado por cada dispositivo. Cada dispositivo que conectas puede solicitar hasta seis áreas de espacio de memoria o espacios de puerto entrada/salida a través de su registro de espacio de configuración.

En el típico sistema el Firmware consulta todos los PCI al inicio para averiguar que dispositivos están presentes y que recursos y dice a cada dispositivo cual es su alojamiento. El espacio de configuración de PCI también contiene una pequeña cantidad de información de cada dispositivo el cual, ayuda al sistema operativo a elegir sus drivers o al menos tener un diálogo acerca de la configuración del sistema.

Los dispositivos pueden tener una ROM que contiene códigos ejecutables para los x86 o procesadores PA-RISC, un driver Open Firmware o un driver EFI. Estos son típicamente necesarios para dispositivos usados durante el inicio del sistema, antes de que sus drivers sean cargados por el sistema operativo.

Además están los PCI Latency Timers que son mecanismos para que los dispositivo PCI Bus-mastering compartan el bus PCI de manera más justa. Donde ‘justa’ en este caso significa que los dispositivos no usarán una porción tan grande del ancho de banda del bus PCI disponible tal que otros dispositivos no sean capaces de realizar su trabajo. Nota: esto no se aplica al PCI Express.

El modo de funcionamiento de esto es porque cada dispositivo PCI puede operar en modo bus-master que es requerido para implementar un reloj, llamado reloj de latencia que limita el tiempo que cada dispositivo puede ocupar el bus PCI. Cuando el contador alcanza el 0 el dispositivo es solicitado para abandonar el bus. Si no hay ningún otro dispositivo esperando la propiedad del bus puede simplemente volver a obtenerlo y transferir más datos.

ESPECIFICACIONES HARDWARE

Estas especificaciones representan a la versión de PCI más comúnmente usada en los PC

• Reloj de 33,33 MHz con transferencias síncronas
• Ancho de bus de 32 bits o 64 bits
• Tasa de transferencia máxima de 133 MB por segundo en el bus de 32 bits (33,33 MHz × 32 bits ÷ 8 bits/byte = 133 MB/s)
• Tasa de transferencia máxima de 266 MB/s en el bus de 64 bits.
• Espacio de dirección de 32 bits (4 GB)
• Espacio de puertos I/O de 32 bits (actualmente obsoleto)
• 256 bytes de espacio de configuración.
• 3,3 V o 5 V, dependiendo del dispositivo

Memoria de acceso aleatorio

La memoria de acceso aleatorio, se utiliza como memoria de trabajo para el sistema operativo, los programas y la mayoría del software. Es allí donde se cargan todas las instrucciones que ejecutan el procesador y otras unidades de cómputo. Se denominan "de acceso aleatorio" porque se puede leer o escribir en una posición de memoria con un tiempo de espera igual para cualquier posición, no siendo necesario seguir un orden para acceder a la información de la manera más rápida posible. Durante el encendido del computador, la rutina POST verifica que los módulos de memoria RAM estén conectados de manera correcta. En el caso que no existan o no se detecten los módulos, la mayoría de tarjetas madres emiten una serie de pitidos que indican la ausencia de memoria principal. Terminado ese proceso, la memoria BIOS puede realizar un test básico sobre la memoria RAM indicando fallos mayores en la misma.

Nomenclatura

La expresión memoria RAM se utiliza frecuentemente para describir a los módulos de memoria utilizados en los computadores personales y servidores. En el sentido estricto, esta memoria es solo una variedad de la memoria de acceso aleatorio: las ROM, memorias Flash, caché (SRAM), los registros en procesadores y otras unidades de procesamiento también poseen la cualidad de presentar retardos de acceso iguales para cualquier posición. Los módulos de RAM son la presentación comercial de este tipo de memoria, que se compone de circuitos integrados soldados sobre un circuito impreso independiente, en otros dispositivos como las consolas de videojuegos, la RAM va soldada directamente sobre la placa principal.

• FPM-RAM (Fast Page Mode RAM)

Inspirado en técnicas como el "Burst Mode" usado en procesadores como el Intel 486,3 se implantó un modo direccionamiento en el que el controlador de memoria envía una sola dirección y recibe a cambio esa y varias consecutivas sin necesidad de generar todas las direcciones. Esto supone un ahorro de tiempos ya que ciertas operaciones son repetitivas cuando se desea acceder a muchas posiciones consecutivas. Funciona como si deseáramos visitar todas las casas en una calle: después de la primera vez no seria necesario decir el número de la calle únicamente seguir la misma. Se fabricaban con tiempos de acceso de 70 ó 60 ns y fueron muy populares en sistemas basados en el 486 y los primeros Pentium.

• EDO-RAM (Extended Data Output RAM)

Lanzada en 1995 y con tiempos de accesos de 40 o 30 ns suponía una mejora sobre su antecesora la FPM. La EDO, también es capaz de enviar direcciones contiguas pero direcciona la columna que va utilizar mientras que se lee la información de la columna anterior, dando como resultado una eliminación de estados de espera, manteniendo activo el búffer de salida hasta que comienza el próximo ciclo de lectura.

• BEDO-RAM (Burst Extended Data Output RAM)

Fue la evolución de la EDO RAM y competidora de la SDRAM, fue presentada en 1997. Era un tipo de memoria que usaba generadores internos de direcciones y accedía a más de una posición de memoria en cada ciclo de reloj, de manera que lograba un desempeño un 50% mejor que la EDO. Nunca salió al mercado, dado que Intel y otros fabricantes se decidieron por esquemas de memoria sincrónicos que si bien tenían mucho del direccionamiento MOSTEK, agregan funcionalidades distintas como señales de reloj.

Tecnologías de Memoria

La tecnología de memoria actual usa una señal de sincronización para realizar las funciones de lectura-escritura de manera que siempre esta sincronizada con un reloj del bus de memoria, a diferencia de las antiguas memorias FPM y EDO que eran asíncronas. Hace más de una década toda la industria se decantó por las tecnologías síncronas, ya que permiten construir integrados que funcionen a una frecuencia superior a 66 MHz.

Tipos de DIMMs según su cantidad de Contactos o Pines:

• 72-pin SO-DIMM (no el mismo que un 72-pin SIMM), usados por FPM DRAM y EDO DRAM
• 100-pin DIMM, usados por printer SDRAM
• 144-pin SO-DIMM, usados por SDR SDRAM
• 168-pin DIMM, usados por SDR SDRAM (menos frecuente para FPM/EDO DRAM en áreas de trabajo y/o                       servidores)
• 172-pin MicroDIMM, usados por DDR SDRAM
• 184-pin DIMM, usados por DDR SDRAM
• 200-pin SO-DIMM, usados por DDR SDRAM y DDR2 SDRAM
• 204-pin SO-DIMM, usados por DDR3 SDRAM
• 240-pin DIMM, usados por DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM y FB-DIMM DRAM
• 244-pin MiniDIMM, usados por DDR2 SDRAM

SDR SDRAM

Memoria síncrona, con tiempos de acceso de entre 25 y 10 ns y que se presentan en módulos DIMM de 168 contactos. Fue utilizada en los Pentium II y en los Pentium III , así como en los AMD K6, AMD Athlon K7 y Duron. Está muy extendida la creencia de que se llama SDRAM a secas, y que la denominación SDR SDRAM es para diferenciarla de la memoria DDR, pero no es así, simplemente se extendió muy rápido la denominación incorrecta. El nombre correcto es SDR SDRAM ya que ambas (tanto la SDR como la DDR) son memorias síncronas dinámicas.

 Los tipos disponibles son:

• PC66: SDR SDRAM, funciona a un máx de 66,6 MHz.
• PC100: SDR SDRAM, funciona a un máx de 100 MHz.
• PC133: SDR SDRAM, funciona a un máx de 133,3 MHz.

RDRAM

Se presentan en módulos RIMM de 184 contactos. Fue utilizada en los Pentium IV . Era la memoria más rápida en su tiempo, pero por su elevado costo fue rápidamente cambiada por la económica DDR.

 Los tipos disponibles son:

• PC600: RIMM RDRAM, funciona a un máximo de 300 MHz.
• PC700: RIMM RDRAM, funciona a un máximo de 356 MHz.
• PC800: RIMM RDRAM, funciona a un máximo de 400 MHz.
• PC1066: RIMM RDRAM, funciona a un máximo de 533 MHz.

DDR SDRAM

Memoria síncrona, envía los datos dos veces por cada ciclo de reloj. De este modo trabaja al doble de velocidad del bus del sistema, sin necesidad de aumentar la frecuencia de reloj. Se presenta en módulos DIMM de 184 contactos en el caso de ordenador de escritorio y en módulos de 144 contactos para los ordenadores portátiles.

 Los tipos disponibles son:

• PC1600 o DDR 200: funciona a un máx de 200 MHz.
• PC2100 o DDR 266: funciona a un máx de 266,6 MHz.
• PC2700 o DDR 333: funciona a un máx de 333,3 MHz.
• PC3200 o DDR 400: funciona a un máx de 400 MHz.
• PC4500 o DR4 400: funciona a una máx de 500 MHz

DDR2 SDRAM 

Las memorias DDR 2 son una mejora de las memorias DDR (Double Data Rate), que permiten que los búferes de entrada/salida trabajen al doble de la frecuencia del núcleo, permitiendo que durante cada ciclo de reloj se realicen cuatro transferencias. Se presentan en módulos DIMM de 240 contactos.

 Los tipos disponibles son:

PC2-4200 o DDR2-533: funciona a un máx de 533,3 MHz.

PC2-5300 o DDR2-667: funciona a un máx de 666,6 MHz.

PC2-6400 o DDR2-800: funciona a un máx de 800 MHz.

PC2-8600 o DDR2-1066: funciona a un máx de 1066,6 MHz.

PC2-9000 o DDR2-1200: funciona a un máx de 1200 MHz

DDR3 SDRAM

Las memorias DDR 3 son una mejora de las memorias DDR 2, proporcionan significantes mejoras en el rendimiento en niveles de bajo voltaje, lo que lleva consigo una disminución del gasto global de consumo. Los módulos DIMM DDR 3 tienen 240 pines, el mismo número que DDR 2; sin embargo, los DIMMs son físicamente incompatibles, debido a una ubicación diferente de la muesca.

 Los tipos disponibles son:

• PC3-6400 o DDR3-800: funciona a un máx de 800 MHz.
• PC3-8500 o DDR3-1066: funciona a un máx de 1066,6 MHz.
• PC3-10600 o DDR3-1333: funciona a un máx de 1333,3 MHz.
• PC3-12800 o DDR3-1600: funciona a un máx de 1600 MHz.
• PC3-14900 o DDR3-1866: funciona a un máx de 1866,6 MHz.
• PC3-17000 o DDR3-2133: funciona a un máx de 2133,3 MHz.
• PC3-19200 o DDR3-2400: funciona a un máx de 2400 MHz.
• PC3-21300 o DD3-2666: funciona a un máx de 2666,6 MHz.

Chipsets

Chipset

Un chipset es el conjunto de circuitos integrados auxiliar diseñados con base a la arquitectura de un procesador permitiendo que ese tipo de procesadores funcionen en una placa base. Sirven de puente de comunicación con el resto de componentes de la placa, como son la memoria, las tarjetas de expansión, los puertos usb, ratón, teclado, etc.

Las placas base modernas suelen incluir dos integrados, denominados puente norte y puente sur, y suelen ser los circuitos integrados más grandes después de la GPU y el microprocesador. Las últimas placa base carecen de Puente Norte ya que los procesadores de última generación lo llevan integrado.

Puente norte

El Northbridge (traducido como: "puente norte" en español) era el circuito integrado más importante del conjunto de chips (Chipset) que constituía el corazón de la placa base. Recibía el nombre por situarse en la parte superior de las placas base con formato ATX y por tanto no es un término utilizado antes de la aparición de este formato para computadoras de escritorio. También es conocido como MCH (concentrador controlador de memoria) en sistemas Intel y GMCH si incluye el controlador del sistema gráfico.

Es el chip que controla las funciones de acceso desde y hasta microprocesador, memoria RAM, vídeo integrado (dependiendo de la placa) y Southbridge. Su función principal es la de controlar el funcionamiento del bus del procesador, la memoria y el puerto AGP o PCI-Express. De esa forma, sirve de conexión entre la placa madre y los principales componentes de la PC: microprocesador, memoria RAM y tarjeta de vídeo AGP o PCI Express. Generalmente, las grandes innovaciones tecnológicas, como el soporte de memoria DDR o nuevos FSB, se implementan en este chip. Es decir, el soporte que tenga una placa madre para determinado tipo de microprocesadores, memorias RAM o placas AGP estará limitado por las capacidades del Northbridge de que disponga.

La tecnología de fabricación de un Northbridge es muy avanzada, y su complejidad, comparable a la de un microprocesador moderno. Por ejemplo, en un Chipset, el Northbridge debe encargarse de soportar el bus frontal de alta velocidad que lo conecta con el procesador. Si pensamos en el bus de 400 MHz utilizado por ejemplo en el último Athlon XP, y el de 800 MHz del Intel Prescott, nos damos cuenta de que es una tarea bastante exigente. Además en algunas placas tienen un adaptador de vídeo integrado lo que le añade trabajo al sistema. Debido a esto, la mayoría de los fabricantes de placas madres colocan un disipador (a veces con un ventilador) encima del Northbridge para mantenerlo bien refrigerado.

Los Northbridges tienen un bus de datos de 64 bit en la arquitectura X86 y funcionan en frecuencias que van desde los 66MHz de las primeras placas que lo integraban en 1998 hasta 1GHz de los modelos actuales de SiS para procesadores AMD64.

Puente sur

El Southbridge (traducido como: "puente sur" en español) es un circuito integrado que se encarga de coordinar los diferentes dispositivos de entrada y salida y algunas otras funcionalidades de baja velocidad dentro de la placa base. El puente sur no está conectado a la unidad central de procesamiento, sino que se comunica con ella indirectamente a través del puente norte.

La funcionalidad encontrada en los puentes sur actuales incluye soporte para:

• Peripheral Component Interconnect
• Bus ISA
• Bus SPI
• System Management Bus
• Controlador para el acceso directo a memoria
• Controlador de Interrupcciones
• Controlador para Integrated Drive Electronics (SATA o PATA)
• Puente LPC
• Reloj en Tiempo Real - Real Time Clock
• Administración de potencia eléctrica APM y ACPI
• BIOS
• Interfaz de sonido AC97 o HD Audio.

Puente sur VIA.

Adicionalmente el southbridge puede incluir soporte para Ethernet, RAID, USB y Codec de Audio. El southbridge algunas veces incluye soporte para el teclado, el ratón y los puertos seriales, sin embargo, aún en el 2007 las computadoras personales gestionaban esos recursos por medio de otro dispositivo conocido como Super I/O.

El Southbridge integra cada vez mayor número de dispositivos a conectar y comunicar por lo que fabricantes como AMD o VIA Technologies han desarrollado tecnologías como HyperTransport o Ultra V-Link respectivamente para evitar el efecto cuello de botella que se producía al usar como puente el bus PCI.

Actualmente el soutbridge es el único elemento del chipset en la placa base, pues los procesadores heredan todas las características del antiguo Northbridge. El soutbridge actual se le conoce como PCH

                                                               

Zocalo de la CPU

¿Que ES?

El zócalo es un sistema electromecánico de soporte y conexión eléctrica, instalado en la placa base, que se usa para fijar y conectar un microprocesador. Se utiliza en equipos de arquitectura abierta, donde se busca que haya variedad de componentes permitiendo el cambio de la tarjeta o el integrado. En los equipos de arquitectura propietaria, los integrados se añaden sobre la placa base soldandolo, como sucede en las videoconsolas.

Existen variantes desde 40 conexiones para integrados pequeños, hasta más de 1300 para microprocesadores, los mecanismos de retención del integrado y de conexión dependen de cada tipo de zócalo, aunque en la actualidad predomina el uso de zócalo ZIF (pines) o LGA (contactos).

Funcionamiento: El zócalo va soldado sobre la placa base de manera que tiene conexión eléctrica con los circuitos del circuito impreso. El procesador se monta de acuerdo a unos puntos de guía (borde de plástico, indicadores gráficos, pines o agujeros restantes) de manera que cada pin o contacto quede alineado con el respectivo punto del zócalo. Alrededor del área del zócalo, se definen espacios libres, se instalan elementos de sujeción y agujeros, que permiten la instalación de dispositivos de disipación de calor, de manera que el procesador quede entre el zócalo y esos disipadores

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En los últimos años el número de pines ha aumentado de manera substancial debido al aumento en el consumo de energía y a la reducción de voltaje de operación. En los últimos 15 años, los procesadores han pasado de voltajes de 5 V a algo más de 1 V y de potencias de 20 vatios, a un promedio de 80 vatios.

Para trasmitir la misma potencia a un voltaje menor, deben llegar más amperios al procesador lo que requiere conductores más anchos o su equivalente: más pines dedicados a la alimentación. No es extraño encontrar procesadores que requieren de 80 a 120 amperios de corriente para funcionar cuando están a plena carga, lo que resulta en cientos de pines dedicados a la alimentación. En un procesador Socket 775, aproximadamente la mitad de contactos son para la corriente de alimentación.

Tipos De Zocalo

AMD

Socket 462

Socket F

Socket 939

Socket 940

Socket AM2

Socket AM2+

Socket AM3

Socket FM1

Socket AM3+

Intel

Socket 423

Socket 370

Socket 478

Socket 775

Socket 1155

Socket 1156

Socket 1366

Socket 2011