Trabajo hardware - Tarik Curto

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PLACAS BASE

1- LA PLACA

La placa base, también conocida como mainboard o motherboard, es el elementos principal de un ordenador sobre el que se conectan el resto de dispositivos que lo forman. La placa base es una tarjeta de circuito impreso que tiene instalado una serie de circuitos integrados, entre los que se encuentra el chipset, que sirve como centro de conexión entre el procesador, la memoria RAM, los buses de expansión y otros dispositivos.Los elementos principales de una placa base son:

■ el microprocesador, conectado a través de un elemento denominado zócalo.■ la memoria que se encuentra en forma de módulos.■ los slots o ranuras de expansión donde se conectan la tarjeta gráfica, sonido, etc.■ Chips de control, entre ellos la BIOS.


2- FORMATOS DE LA PLACA

Una de las características de las placas bases es su forma. Dependiendo de su forma incluirá unos conectores u otros y unos agujeros situados en determinados lugares para para ser adaptada a la caja. Aun así, existen definidos una serie de estándares que buscan la reducción de costes y permitir que los dispositivos informáticos puedan intercambiarse entre diferentes placas. Estos estándares definen el tamaño y la disposición de los elementos en las placas base.Los formatos o tipos de placa más comunes son los siguientes:

■ ATX (Advanced Technology Extended), introducidas en 1995 tienen un tamaño de 305x244mm. Incluyen un tipo de conector a la Fuente de alimentación de 24 (20+4) contactos (pines) que permiten una única forma de conexión y otro conector adicional llamado P4, de 4 contactos. Algunas de las ventajas de este tipo de placas son:

■ Integración de los puertos E/S en la propia placa base.■ La rotación de 90º de los formatos anteriores.■ El procesador está en paralelo con los slots de memoria.■ Los slots AGP, PCI, PCI-e, están situados horizontalmente con el procesador.■ Tiene mejor refrigeración.


■ microATX o µATX, El tamaño máximo de una placa microATX es de 244 mm × 244 mm, diseñadas inicialmente para ser compatibles con las placas ATX. Las placas microATX suelen tener tres puertos de expansión por cinco las ATX. Para evitar la ocupación de puertos y ahorrar espacio en la caja, las placas microATX incluyen algunos componentes (como por ejemplo la tarjeta gráfica) integrados en la propia placa base, lo que facilita su utilización en equipos de reducido tamaño como los centros multimedia.


■ BTX (Balanced Technology Extended) introducidas en 2004, presentan una evolución sobre las placas ATX. Las CPUs y las tarjetas gráficas consumen cada vez más potencia, lo que hace que se desprenda mayor calor. Las placas ATX no fueron diseñadas para esos niveles de calor, lo que hacía que se generasen algunos errores. Por ello fue necesario la aparición de otro tipo de placas, en este caso, las placas BTX. A pesar de que los factores de forma de las placas ATX y BTX son incompatibles entre sí, la fuente de alimentación puede ser la misma al utilizarse el mismo conector. Existen varios factores derivados de BTX, como son la microBTX (264x266mm) y la picoBTX (203x266mm).


■ DTX, las placas bases DTX tienen una serie de ventajas que permiten reducir costes en la producción. Fueron diseñadas para caber sin problemas en un chásis ATX convencional. La especificación DTX es ligeramente más grande (200mm x 244mm) que el formato miniATX, pero incluye dos ranuras de expansión que pueden ser PCI o PCI-Express. Las placas DTX utilizan un conector de corriente de 24 pines y un conector adicional de 2×2.

■ Con el tamaño de una placa normal, se podrían construir hasta cuatro placas DTX.■ Las placas base DTX se pueden fabricar en cuatro capas de cableado reduciendo los

costes de la producción de la placa base


3- COMPONENTES DE LA PLACA BASE

La placa base está compuesta por un circuito impreso sobre el que se conectan los dispositivos que componen el ordenador. Los componentes que se conectan a una placa base suelen ser similares, independientemente del tipo de formato que sea. Los principales componentes son:

ZÓCALO DEL MICROPROCESADORTambién denominado socket, el zócalo del microprocesador es el lugar donde se inserta el microprocesador. Cada microprocesador tiene su propio tipo de socket. El zócalo va soldado sobre la placa base de manera que tiene conexión eléctrica con los circuitos del circuito impreso. En los últimos años el número de pines ha aumentado de manera sustancial 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 5V a algo más de 1 V. Cada fabricante de microprocesadores suele tener sus propios sockets. Algunos tipos de sockets son:

■ PGA■ ZIF■ Socket AM3■ Socket 423

RANURAS DE MEMORIAEs la zona donde se pinchan los módulos de memoria RAM. La cantidad y el tipo de zócalos depende de la placa.Hace unos años podíamos ver diferentes tipos de ranuras, dependiendo también del tipo de memoria que quisiéramos utilizar (SIMM o DIMM).Actualmente el formato de zócalo utilizado para la memoria RAM es el DIMM. Dentro de este formato también nos podemos encontrar tres tipos de zócalos:

■ DIMM 240 contactos: para memorias DDR2 y DDR3.■ DIMM 184 contactos: para memoria DDR.■ DIMM 168 contactos: para memoria SDR.

En los ordenadores portátiles nos encontramos con otro tipo de zócalos DIMM denominados SO-DIMM. Su tamaño es aproximadamente la mitad de un zócalo DIMM convencional.

CHIPSETEl chipset es un conjunto de circuitos integrados (chips) que actúa como interconexión entre el procesador y el resto de los elementos de la placa base. Sirve como medio de comunicación entre el procesador y los otros componentes de la placa base, proporcionando el medio a través del cual circula la electricidad necesaria y las señales de control.Dentro de los circuitos que integran el chipset destacan el puente norte (North bridge) y el puente sur (Southbridge).


■ Puente norte: Es el circuito más importante del chipset, situado en la parte superior de la placa muy próximo al microprocesador. Se encarga de comunicar los dispositivos de alta velocidad, como la memoria RAM, el microprocesador, etc.

■ Puente sur: Se encarga de comunicar los dispositivos de entrada/salida que trabajan a baja velocidad. El puente sur se conecta indirectamente con el microprocesador a través del puente norte. Su ubicación es variable, aunque suele encontrarse en el extremo opuesto donde se encuentra el microprocesador, junto a los slots de expansión. Algunos de los dispositivos que se controlan a través del puente sur son las unidades de almacenamiento, la tarjeta de sonido, la tarjeta de sonido, etc.

El chipset determina algunas características del PC como son la cantidad de memoria RAM que se puede soportar, cantidad de puertos USB, número de discos soportados, velocidad de comunicación, calidad del acelerador gráfico, buses PCI y el grado de administración remota que permite el ordenador.

En ocasiones habíamos dicho que el microprocesador equivaldría al cerebro de las personas, capaz de controlar todas las operaciones internas. En este caso, el chipset funcionará como la columna vertebral, a través del cual se comunicarán todas las operaciones al resto del cuerpo.

BIOS


La BIOS (Basic Input output System) es el elemento fundamental en el arranque del ordenador. Se trata de una pequeña memoria que contiene un programa capaz de controlar a más bajo nivel los elementos hardware del ordenador. La BIOS se encarga de comprobar los dispositivos conectados a la placa a la hora de encender el ordenador y de localizar e iniciar el arranque del sistema operativo para pasarle el control posteriormente al microprocesador. Su ubicación dentro de la placa es variable, aunque suele identificarse fácilmente gracias a una pegatina plateada del fabricante que indica el tipo de BIOS utilizada.

Slots de expansiónLos componentes del ordenador se comunican a través de buses. Un bus no es más que un conjunto de hilos que conectan dos o más dispositivos. Existen diferentes tipos de buses: datos, direcciones y control. Las ranuras o slots de expansión son conectores que nos permiten conectar dispositivos adicionales a la placa base, por ejemplo la tarjeta gráfica. Los principales tipos de ranuras o slots son:

■ PCI (Peripheral Component Interconnect, en español, "Interconexión de Componentes Periféricos". Es un bus estándar que permite conectar dispositivos periféricos directamente a la placa base. Las ranuras PCI son comunes en los ordenadores modernos, desplazando a las anteriormente utilizadas ISA y VESA; sin embargo, PCI será próximamente reemplazado por PCI Express, que ya es estándar en la mayoría de los nuevos ordenadores.

■ PCI fue desarrollado por Intel y trabaja a una frecuencia de reloj de hasta 133MHz. Permite la configuración automática o plug and play de las tarjetas de expansión conectadas. PCI es independiente del procesador y requiere un controlador de bus PCI. Es capaz de soportar hasta 10 periféricos conectados (5 en tarjetas y 5 integrados en la placa base).

Dependiendo del número de bits y del voltaje utilizado nos encontramos con varios estándares. El más utilizado hoy día es el PCI 3.0 que usa 32 bits y funciona a 3.3 V.

PCI-X


(PCI eXtended) es un tipo de bus y estándar de tarjetas de expansión que fue desarrollado como evolución del bus PCI. PCI-X posee un mayor ancho de banda que PCI y es capaz hasta cuadruplicar la velocidad de reloj. Su desarrollo fue necesario ya que algunos dispositivos saturaban por completo el ancho de banda del bus PCI (de sólo 133 MHz). PCI-X normalmente es compatible hacia atrás con la mayoría de tarjetas basadas en el estándar PCI, dando lugar a que una tarjeta PCI se pueda instalar en una ranura PCI-X.

PCI-EXPRESS


(anteriormente conocido por las siglas 3GIO, 3rd Generation I/O) es un nuevo desarrollo del bus PCI. PCI-Express no tiene nada que ver con PCI-X, y es capaz de aumentar el ancho de banda mediante el incremento de la frecuencia, llegando a ser 32 veces más rápido que el PCI normal. La velocidad de PCI-X es mayor que PCI-Express, pero presenta el inconveniente de que al instalar más de un dispositivo la frecuencia base se reduce y pierde velocidad de transmisión. Cada slot de expansión lleva uno, dos, cuatro, ocho, dieciséis o treinta y dos enlaces de datos entre la placa base y las tarjetas conectadas.

El número de enlaces se escribe con una x de prefijo (x1 para un enlace simple y x16 para una tarjeta con 16 enlaces. 32 de 250MB/s dan el máximo ancho de banda, 8 GB/s (250 MB/s x 32). En el uso más común (x16) proporciona un ancho de banda de 4 GB/s (250 MB/s x 16).

■ En la siguiente fotografía se muestran varios slots PCI Express; de arriba a abajo: x4, x16, x1 y x16, mientras que el que está más abajo es un slot tradicional PCI de 32 bits.

■ La variante de PCI para aspectos gráficos son las ranuras AGP. Estos slots funcionan a 32 bits pero incluyen mejoras orientadas a mejorar el rendimiento de la tarjeta gráfica. Su velocidad base es de 66MHz, aunque suelen encontrarse factores multiplicadores de hasta x1, x2, x4 o x8. Estas versiones no se distinguen físicamente. Las diferencias físicas tienen más relevancia con los modelos y los voltajes que utilizan, como se muestra en esta figura.


Debido a sus características sólo es posible disponer de un slot AGP por placa, identificándose claramente por ser de color marrón. Existen placas que no disponen de estos slots ya que han ido siendo reemplazados por los PCI-Express


CONECTORES INTERNOSSi observamos la placa base, podemos identificar otro tipo de conectores

Conectores internosTambién denominado conector de corriente ATX en alusión al modelo de fuente de alimentación. Este conector es de 20 pines aunque en las placas más modernas, con mayores requerimientos eléctricos, se suele encontrar un conector de 24 pines o bien, una extensión de 4 pines que proporcionan 12V en lugar de los 5 genéricos.

Otro conector de corriente necesario es el del ventilador. Dentro del equipo suelen alcanzarse temperaturas altas, lo que supone una bajada en el rendimiento del equipo. Por ello, es necesario una buena refrigeración dentro del equipo para lo cual las placas más modernas suelen incorporar tres o más conectores para ventiladores.


Interfaz IDE y SATALas interfaces son las encargadas de transmitir los datos entre los distintos componentes y periféricos de nuestro sistema. Estas interfaces son importantes de cara al rendimiento de nuestro ordenador, ya que aunque tengamos el procesador más potente, si la interfaz no tiene la velocidad suficiente para enviarle los datos que necesita, habrá que que esperar y por tanto el rendimiento del sistema bajará notablemente.La interfaz IDE (Integrated Drive Electronics, electrónica de unidades integradas) también denominada ATA paralelo o simplemente PATA, se utiliza para conectar discos duros, grabadoras o lectores de CD/DVD. Se caracteriza por su bajo coste y por su alto rendimiento; equiparable al de las unidades SCSI, que poseen un coste superior. La mayoría de las unidades de disco actuales utilizan este interfaz debido a su bajo precio y a la facilidad de instalación, ya que no es necesario añadir ninguna tarjeta adicional a nuestro ordenador. Para la conexión de estos dispositivos es necesario un cable IDE

Normalmente las placas han incorporado dos modelos de puertos IDE: el puerto IDE de 34 pines para la disquetera (FDD) y el puerto IDE de 40 pines para el resto de unidades.Esta interfaz trabaja a 16bits y llega a alcanzar velocidades de 133 MBps (como un slot PCI de 32 bits).La interfaz SATA (Serial Advanced Technology Attachment) ha sido diseñada para sobrepasar los límites de la actual interfaz IDE. La interfaz Serial ATA (SATA) es compatible con todos los sistemas operativos y poco a poco irá sustituyendo a la interfaz IDE. Cabe destacar que las placas bases actuales soportan ambos tipos de interfaces.

Gracias a esta interfaz, podremos obtener mayores velocidades, crear discos duros de mayor capacidad y reducir el consumo eléctrico de las unidades. Además, el cable mediante el cual la unidad se conecta a la placa base es mucho más pequeño (7 conectores), lo que ayuda a mejorar la ventilación dentro del ordenador.


Esta interfaz ha evolucionado dando lugar al SATA-2 y al SATA-3. Con este último, se llegan a alcanzar velocidades de hasta 6GBps.


Conectores frontalesLa placa base también suele incorporar una serie de conectores correspondientes a elementos externos a la placa que se encuentran en el panel frontal del ordenador (en la torre). Estos conectores suelen corresponderse con los siguientes elementos:■ Botón de encendido.■ Botón de reset.■ LED de encendido■ LED de actividad del disco duro■ Altavoz interno■ USB frontales

La conexión de estos conectores varía de una placa a otra por lo que es necesario consultar el manual de la placa para realizar la conexión correcta. No obstante, en las placas actuales los conectores se diferencian por colores y por su descripción impresa al lado del jumper que le corresponde.


Jumpers de configuraciónUn jumper es un elemento que permite unir dos terminales permitiendo cerrar el circuito eléctrico del que forma parte. Estos elementos permiten configurar el hardware o dispositivos que se conectan al ordenador. Un uso muy común es en la configuración de discos duros y lectoras de CD/DVD del tipo IDE.

Los jumpers permiten utilizar diferentes configuraciones (maestro, esclavo...) según la posición en la que se encuentren. Son utilizados para definir el voltaje y la velocidad del microprocesador de forma mecánica, aunque esta característica ha quedada obsoleta. Actualmente estos parámetros son determinados a través de software.Actualmente, para configurar el voltaje de alimentación del procesador, la velocidad del reloj, la velocidad del bus, etc. hay una tendencia de hacer las placas "jumperless", es decir, sin jumpers, totalmente configurables por software.Es más, en la nueva interfaz SATA ya no son necesarios los jumpers.


La pilaLa pila del ordenador, o más correctamente el acumulador, se encarga de conservar los parámetros de la BIOS cuando el ordenador está apagado. Sin ella, cada vez que entendiéramos tendríamos que introducir las características del disco duro, del chipset, la fecha, la hora, etc.Se trata de un acumulador que se recarga cuando el ordenador está encendido. La pila, con el paso de los años, va perdiendo poco a poco su capacidad (como todas las baterías recargables) y llega un momento en que hay que cambiarla. Esto, que ocurre entre 4 y 6 años después de la compra del ordenador, puede vaticinarse observando si la hora del ordenador se retrasa más de lo normal.Para cambiarla es importante apuntar todos los parámetros de la BIOS para reescribirlos posteriormente. Basta sacar la pila, y reemplazarla por otra igual.

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