PLACA BASE
Definición
La placa base, también conocida como placa madre o
tarjeta madre (del inglés motherboard o mainboard) es una tarjeta de circuito
impreso a la que se conectan los componentes que constituyen la computadora u
ordenador. 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 chipset, que sirve como centro de conexión entre
el
microprocesador, la memoria de acceso aleatorio (RAM), las ranuras de expansión
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.
Imagen
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 los siguientes:
Bus de datos: son las líneas de comunicación por
donde circulan los datos externos e internos del microprocesador.
Bus de dirección: 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: línea de comunicación por donde se
controla el intercambio de información con un módulo de la unidad central y los
periféricos.
Bus de expansión: 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 tarjeta principal.
Bus del sistema: todos los componentes de la CPU se
vinculan a través del bus de sistema, mediante distintos tipos de datos el
microprocesador y 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.
Tipos De Placa Base
La mayoría de las placas de PC vendidas después de 2001 se
pueden clasificar en dos grupos:
Las placas base para procesadores AMD
Slot A
Duron, Athlon
Socket A
Duron, Athlon, Athlon XP, Sempron
Socket 754
Athlon 64, Mobile Athlon 64, Sempron, Turion
Socket 939
Athlon 64, Athlon FX , Athlon X2, Sempron, Opteron
Socket 940
Opteron y Athlon 64 FX
Socket AM2
Athlon 64, Athlon FX, Athlon X2, Sempron, Phenom
Socket F
Opteron
Socket AM2
+ Athlon 64, Athlon FX, Athlon X2, Sempron, Phenom
Socket AM3
Phenom II X2/X3/X4/x6.
Socket AM3+
Sempron, Athlon II X2/X3/X4, Phenom II X2/X3/X4/X6, FX X4/X6/X8
Las placas base para procesadores Intel
Socket 7:
Pentium I, Pentium MMX
Slot 1:
Pentium II, Pentium III, Celeron
Socket 370:
Pentium III, Celeron
Socket 423:
Pentium 4
Socket 478:
Pentium 4, Celeron
Socket 775:
Pentium 4, Celeron, Pentium D (doble núcleo), Core 2 Duo, Core 2 Quad, Core 2
Extreme,
Xeon
Socket 603
Xeon
Socket 604
Xeon
Socket 771
Xeon
LGA1366
Intel Core i7, Xeon (Nehalem)
LGA 1156
Intel Core i3, Intel Core i5, Intel Core i7 (Nehalem)
LGA 2011
Intel Core i7 (Sandy Bridge)
LGA 1155
Intel Core i7, Intel Core i5 y Intel Core i3 (Sandy Bridge)
Formatos O Factores de Forma
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: Es el formato de la placa base del PC de IBM
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.
1984 AT 305 ×
305 mm ( IBM)
Baby AT: 216 ×
330 mm
AT: Uno de los formatos más grandes de toda la
historia del PC (305 × 279–330 mm), definió un conector de potencia formado por
dos partes. Fue usado de manera extensa de 1985 a 1995.
1995 ATX 305 × 244 mm (Intel)
MicroATX: 244 ×
244 mm
FlexATX: 229 ×
191 mm
MiniATX: 284 ×
208 mm
ATX: Creado por un grupo liderado por Intel, en 1995
introdujo las conexiones exteriores en la forma de un panel I/O 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.
2001 ITX 215 × 195 mm (VIA)
MiniITX: 170 × 170 mm
NanoITX: 120 × 120 mm
PicoITX: 100 × 72 mm
ITX: 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.
2005 [BTX] 325 × 267 mm (Intel)
Micro bTX: 264 × 267 mm
PicoBTX: 203 × 267 mm
RegularBTX: 325 × 267 mm
BTX: 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.
2007 DTX 248 ×
203 mm ( AMD)
Mini-DTX: 170 ×
203 mm
Full-DTX: 243 ×
203 mm
DTX: destinadas a PCs de pequeño formato. Hacen uso
de un conector de energía de 24 pines y de un conector adicional de 2x2.
Formato propietario: durante la existencia del PC,
mucha marcas han intentado mantener un esquema cerrado de hardware, 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.
Socket
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.
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.
La distribución de funciones de los pines, hace
parte de las especificaciones de un zócalo y por lo general cuando hay un
cambio substancial en las funciones de los puertos de entrada de un procesador
(cambio en los buses o alimentación entre otros), se prefiere la formulación de
un nuevo estándar de zócalo, de manera que se evita la instalación de procesadores
con tarjetas incompatibles.
En algunos casos a pesar de las diferencias entre
unos zócalos y otros, por lo general existe retrocompatibilidad (las placas
bases aceptan procesadores más antiguos). En algunos casos, si bien no existe
compatibilidad mecánica y puede que tampoco de voltajes de alimentación, sí en
las demás señales.
En el mercado se encuentran adaptadores que permiten montar
procesadores en placas con zócalos diferentes, de manera que se monta el
procesador sobre el adaptador y éste a su vez sobre el zócalo.
Chipset
El Chipset es el que hace posible que la placa base
funcione como eje del sistema, dando soporte a varios componentes e
interconectándolos de forma que se comuniquen entre ellos haciendo uso de
diversos buses.
Es uno de los pocos elementos que tiene conexión directa con el
procesador, gestiona la mayor parte de la información que entra y sale por el
bus principal del procesador, del sistema de vídeo y muchas veces de la memoria
RAM.
En el caso de los computadores PC, es un esquema de
arquitectura abierta que establece modularidad: el Chipset debe tener
interfaces estándar para los demás dispositivos. Esto permite escoger entre
varios dispositivos estándar, por ejemplo en el caso de los buses de expansión,
algunas tarjetas madre pueden tener bus PCI-Express y soportar diversos tipos
de tarjetas con de distintos anchos de bus (1x, 8x, 16x).
En el caso de equipos portátiles o de marca, el chipset
puede ser diseñado a la medida y aunque no soporte gran variedad de
tecnologías, presentará alguna interfaz de dispositivo.
La terminología de los integrados ha cambiado desde
que se creó el concepto del chipset a principio de los años 90, pero todavía
existe equivalencia haciendo algunas aclaraciones:
El NorthBridge, puente norte, MCH (Memory Controller
Hub), GMCH (Graphic MCH), se usa como puente de enlace entre el microprocesador
y la memoria. Controla las funciones de acceso hacia y entre el microprocesador,
la memoria RAM, el puerto gráfico AGP o el PCI-Express de gráficos, y las
comunicaciones con el puente sur. Al principio tenía también el control de PCI,
pero esa funcionalidad ha pasado al puente sur.
El SouthBridge o puente sur, ICH (Input Controller
Hub), controla los dispositivos asociados como son la controladora de discos
IDE, puertos USB, FireWire, SATA, RAID, ranuras PCI, ranura AMR, ranura CNR,
puertos infrarrojos, disquetera, LAN, PCI-Express 1x y una larga lista de todos
los elementos que podamos imaginar integrados en la placa madre. Es el
encargado de comunicar el procesador con el resto de los periféricos.
En la actualidad los principales fabricantes de
chipsets son AMD, ATI Technologies (comprada en 2006 por AMD), Intel, NVIDIA,
Silicon Integrated Systems y VIA Technologies
Ranuras Presentes En La Placa Base
Una placa base típica admite los siguientes componentes:
Uno o varios conectores de alimentación: por estos conectores, una alimentación eléctrica proporciona a la placa base los diferentes voltajes e intensidades necesarios para su funcionamiento.
El zócalo de CPU es un receptáculo que recibe el microprocesador y lo conecta con el resto de componentes a través de la placa base.
Las ranuras de memoria RAM, en número de 2 a 6 en las placas base comunes.
El chipset: 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, etc.).
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 dregadarse aproximadamente de 100 a 200 años.
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.
La 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 SSD, cuando arranca el sistema operativo. Actualmente los ordenadores modernos sustituyen el MBR por el GPT y la BIOS por
Extensible Firmware Interface.
El bus (también llamado bus interno o en inglés front-side bus'): conecta el microprocesador al chipset, está cayendo en desuso frente a HyperTransport y Quickpath.
El bus de memoria conecta el chipset a la memoria temporal.
El bus de expansión (también llamado bus I/O): une el microprocesador a los conectores 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 PS2 para conectar el teclado o el ratón, estas interfaces tienden a desaparecer a favor del USB
Los puertos serie, por ejemplo para conectar dispositivos antiguos.
Los puertos paralelos, por ejemplo para la conexión de antiguas impresoras.
Los puertos USB (en inglés Universal Serial Bus), por ejemplo para conectar periféricos recientes.
Los conectores RJ45, para conectarse a una red informática.
Los conectores VGA, DVI, HDMI o Displayport para la conexión del monitor de la computadora.
Los conectores IDE o Serial ATA, para conectar dispositivos de almacenamiento, tales como discos duros, unidades de estado sólido y unidades de disco óptico.
Los conectores de audio, para conectar dispositivos de audio, tales como altavoces o micrófonos.
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 un ordenador; por ejemplo, un tarjeta gráfica se puede añadir a un ordenador 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 inglés Integrated Graphic Processor), de sonido o de redes (10/100 Mbps/1 Gbps), evitando así la adición de tarjetas de expansión.
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