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EN EL AULA CAPÍTULO II

CURSO DE HARDWARE PC Página 22

a estructura y la circuitería electrónica de un PC descansa sobre la Placa Base, también llamada Placa Madre o Motherboard. Curiosamente, a pesar de ser el principal elemento de un ordenador,

es muy común no prestarle la importancia debida a este componente y lo que es peor, incluso pretendemos disminuir el coste total del ordenador adquiriendo una placa de menor calidad. Grave error porque los cimientos de la arquitectura modular del PC parten de la placa base, pieza clave del hardware, a la que se conectan todos los componentes y los periféricos del ordenador.

Físicamente, la placa base es una placa de circuito impreso que recoge los distintos circuitos eléctricos que forman las líneas de conexión que intercomunican todos sus

La Placa Base (Motherboard)

L La columna vertebral

LA PLACA BASE CAPÍTULO II


elementos. Esto es una forma muy rimbombante de denominar a los buses. Ya sabes, esas autopistas para que los datos viajen de un lugar a otro: desde el disco hasta la memoria, desde la memoria hasta el microprocesador, desde el microprocesador hasta el monitor, etc...

Pero además, en la superficie de la placa base encontraremos también infinidad de elementos y componentes electrónicos que gestionan su funcionamiento, como el zócalo en el que se ubicará el microprocesador, las ranuras para los módulos de memoria, el chipset o los conectores de expansión para periféricos, entre otros.

Conocer a fondo la placa base te ayudará a entender las posibilidades de ampliación e instalación de nuevos componentes y a fijar los límites del rendimiento del ordenador. Una mala placa base puede condicionar las posibilidades de ampliación y crecimiento de tu ordenador en el futuro. Además, como en todo, existen calidades. Si la placa base es buena, el PC irá como la seda. Sin embargo, si pones una de menor calidad, aunque lleve los mismos componentes, el rendimiento será inferior y puede ser la causa de que el ordenador se muestre inestable

¿Qué elementos son los más representativos cuando hablamos de una placa base? Hay que tener en cuenta algunas particularidades que marcarán la diferencia en cuanto a los dispositivos que puede controlar o que se le puedan añadir más adelante a la propia placa. Y es que los componentes de la placa base determinan sus prestaciones.

Son aspectos a no perder de vista en una placa base:

o El Zócalo del microprocesador. o El Chipset. o La frecuencia del FSB. o Los Zócalos de memoria. o Las Ranuras de expansión. o Los Dispositivos integrados. o Los Puertos. o El Factor de fabricación. o La BIOS.

Características de la placa

base



Los microprocesadores suelen estar encapsulados en un chip cuadrado o rectangular con pines (pequeñas patillas metálicas que sirven de conexión eléctrica) que sobresalen del recubrimiento de plástico o de cerámica.

Para soportar estos chips, las placas

incorporan un conector en el que se insertan dichos pines, es el zócalo del microprocesador. A este tipo de conector se le denomina técnicamente Socket, existiendo diversas variantes.

Dependiendo de las

especificaciones y estándares de tamaño y número de patillas de este zócalo, en la placa base se podrán

instalar unos u otros tipos de microprocesadores.

Estos zócalos son del tipo ZIF

(Zero Insertion Force, Fuerza de Inserción Nula), pues así permiten, por medio de una palanquita, sacar y meter el microprocesador sin riesgo de romper alguna de sus patillas.

El zócalo más habitual era el

Socket-7, utilizado por los procesadores Pentium I y Pentium MMX de Intel, además de por casi todos los micros de AMD y Cyrix. Intel desarrolló también un nuevo zócalo para el Pentium Pro, lo llamó Socket-8.

Por razones comerciales, para no

facilitar las cosas a la competencia que se aprovechaba de sus diseños, Intel adoptó para sus nuevos micros un formato más grande, como un cartucho,

que se conecta mediante patillas parecidas a las de las tarjetas de expansión. Los conectores donde se introducen estos nuevos microprocesadores se denominan Slots.

El zócalo del ìP



También existen varios tipos. Intel registró, por

ejemplo, el llamado Slot-1 (que se niega a licenciar a cualquiera de sus competidores) que utiliza para sus procesadores Pentium II, Celeron y las primeras versiones del Pentium III.

En respuesta a

Intel, por su parte, AMD desarrolló el Slot-A, para dar también soporte a sus nuevos micros. Físicamente es muy parecido al Slot-1 de Intel, pero eléctricamente es incompatible. De ahí que no podemos colocar un uP AMD en un Slot-1, ni podemos colocar un Pentium III en un Slot-A, por ejemplo.

Por razones de precio, la tendencia actual en los nuevos

microprocesadores es utilizar de nuevo el formato socket en sus múltiples variantes y número de pines.

Aunque ya se comentó en el capítulo anterior, no está de más recordar que el chipset es un conjunto de circuitos electrónicos montados en la placa madre que contienen los controladores y rutinas que ponen en comunicación al procesador con las diferentes partes funcionales del

ordenador. O sea, que el chipset viene integrado en la propia placa base y es una de esas cosas que no podrás cambiar ni ampliar por separado. El nivel actual de integración ha permitido reducir toda su circuitería electrónica a tan sólo dos circuitos integrados, que se han dado en llamar: North Bridge y South Bridge. Cada uno gestiona aspectos distintos de la placa base. Así, el primero se encarga de la gestión del

El Chipset



microprocesador, memoria RAM y tarjeta gráfica, y el segundo de la gestión de las tarjetas de ampliación (PCI, ISA1) y otros puertos disponibles.

El chipset es un

componente fundamental que define características tan importantes como la cantidad máxima de memoria RAM, el número de procesadores que se pueden emplear en paralelo en una misma placa base, la velocidad del bus del sistema (FSB) o la posibilidad de utilizar

puertos USB, tarjetas gráficas AGP o discos duros Ultra DMA1. Así que cada placa base viene con su propio chipset y cada chipset se suele diseñar para una familia de microprocesadores en concreto. Así encontrarás chipset específicos para el AMD Athlon, o para el Intel Pentium 4, por ejemplo.

Acabamos de hacer mención a que el chipset marca la

velocidad del bus del sistema (FSB), pues es quien gestiona la frecuencia del reloj que marca el ritmo de funcionamiento de todos los elementos del PC. O sea, que nos indica a qué velocidad pueden llegar a comunicarse los distintos componentes del ordenador. Por ejemplo, si la frecuencia de trabajo del FSB fuera de 133 MHz, el µP leerá y escribirá en la memoria datos a esa velocidad, pues recordarás del capítulo anterior que estos dos elementos se comunican a través del FSB.

Pero como ya sabes, la frecuencia de trabajo interna de los uP actuales está muy por encima de este valor. ¿Es que los uP necesitan de otro reloj distinto que oscile a mayores frecuencias que el resto del equipo? No, para alcanzar la frecuencia del microprocesador, la placa base usa un factor multiplicador que aplica a la frecuencia del bus del sistema y 1 Algunos de estos conceptos te resultarán novedosos, no te preocupes. Serán tratados en capítulos posteriores.

La frecuencia del Frontal Side Bus

(FSB)



luego traslada al µP. Así, un microprocesador de 800 MHz, que cuenta con una frecuencia de FSB de 133 MHz, ha de aplicársele un factor de multiplicación de 800/133 = 6.

Ahora bien, si quisiéramos colocar a esta misma placa

base un nuevo procesador de mayor frecuencia de trabajo, pongamos por ejemplo de 1 GHz, necesitaríamos aumentar el factor de multiplicación a 1000/133 = 7,5. Tendríamos que revisar el manual de la placa para comprobar si hay posibilidad de configurarle este nuevo factor multiplicador.

Tanto la frecuencia de funcionamiento del FSB como

el factor de multiplicación, son valores configurables por el usuario desde la placa base. Aunque ya vienen ajustados al comprar el ordenador y resulta peligrosa su manipulación por parte de manos inexpertas, hay quien les saca partido forzando un poco sus valores. Esta técnica se denomina Overclocking y no está exenta de riesgos.

La configuración de estos valores, dependiendo del

tipo, marca y modelo de la placa base, se puede hacer mediante unos jumpers o a través de la BIOS.

Los jumpers son unas

pequeñas piezas a modo de puente que se colocan o retiran en unos terminales de conexión al efecto y sirven para establecer o eliminar un contacto eléctrico, según convenga.

La BIOS (Basic Input Output System), que

seguramente conocerás de oídas, (volveremos a ella más adelante), es un conjunto de pequeños programas orientados a controlar y configurar el funcionamiento de la placa base en el momento del arranque del ordenador. Vienen grabados en un pequeño chip (una memoria EEPROM2) independiente que se ubica separadamente en la placa base. 2 La EEPROM mantiene su información aunque se apague el ordenador.



La placa madre dispondrá de varias ranuras o zócalos (llamados también bancos) para introducir módulos de memoria. El número y el tipo de estos zócalos es fundamental de cara a ampliar la memoria del ordenador. Sin embargo, cada placa base tiene un límite para la cantidad de memoria que es capaz de manejar.

Acabamos de decir que los bancos son las ranuras o zócalos, pero no siempre es así. Repasemos los conceptos.

El módulo hace mención a la plaquita de circuito impreso que incorpora los chips de memoria. El banco hace mención al conjunto de módulos que hay que asociar para obtener el ancho de datos del microprocesador. Así, si se usan módulos de 32 bits en un sistema con un microprocesador Pentium (capaz de procesar 64 bits), hay que asociar dos zócalos para obtener un ancho de 64 bits; en este caso el banco lo formarían dos zócalos (y es obligatorio completarlos). Hoy en día, al fabricarse módulos de mayor ancho de datos y disponer de zócalos con mayor número de pines, el módulo suele coincidir con un banco de memoria.

Dedicaremos un capítulo entero a profundizar en la memoria y sus posibilidades, pero te adelantamos que actualmente se manejan tres formatos básicos de encapsulado:

o el formato SIMM (Single In-line Memory

Module, Módulo de memoria de conexión simple) en 30 y 72 contactos. Un SIMM de 30 pines soporta información de 8 bits, mientras que un SIMM de 72 pines soporta información de 32 bits.

o el formato DIMM (Dual In-Line Memory Module, Módulo de Memoria de conexión dual) en 168 contactos. Soporta información de 64 bits de ancho.

Zócalos de memoria



o y el formato RIMM (Rambus Inline Memory Module). De 184 contactos, la emplean los ordenadores basados en el microprocesador Intel Pentium 4. Por supuesto, maneja datos de 64 bits de ancho.

Aunque no trataremos en este curso los temas referentes a los ordenadores portátiles, sería injusto no mencionar en este momento el formato SODIMM (Small Outline Dual In-Line Memory Module - Módulo de Memoria Dual en Línea de Contorno Pequeño). Este módulo normalmente es de 144 contactos.

Las memorias SIMM deben estar conectadas en número par, mientras que las DIMM y las RIMM pueden instalarse de manera individual.

El formato SIMM ya no se utiliza en los ordenadores actuales, puedes encontrarlo en ordenadores de hace ya algunos años. Muchos de estos ordenadores tienen los dos formatos aunque no son compatibles, no puedes combinar memorias de un formato con memorias del otro en el mismo ordenador.

Las ranuras de expansión permiten conectar dispositivos internos a la placa madre del ordenador. Es decir, que podremos conectar o ‘pinchar’ una tarjeta directamente a uno de los distintos buses de datos que incorpora nuestro PC.

Cada uno de estos buses tiene un tipo de conector específico que permite evitar errores en la conexión de las tarjetas o módulos de expansión.

Las ranuras de expansión son el sitio donde podemos colocar, por ejemplo, una nueva tarjeta de sonido o el último grito en tarjeta gráfica 3-D que necesitamos para que funcione nuestro juego preferido.

Ranuras de expansión



En cualquier PC de hoy en día es normal encontrar ranuras de expansión del tipo ISA, PCI y AGP, aunque las ranuras ISA han empezado a desaparecer de las placas modernas, dado que este bus presenta un ancho de banda (16 MB/s) que se ha visto muy superado por el del bus PCI (132 MB/s) o el bus AGP (233 MB/s, en su especificación x1).

Últimamente, algunas placas base comienzan a incorporar ranuras CNR (Communications and Network Riser), versión mejorada del antiguo AMR (Audio-Modem-Riser). Se trata de conexiones orientadas a reducir los costes de fabricación de diversas gamas de equipos que partirán de una sola plataforma común, lo que al final beneficiará tanto a los consumidores como a los fabricantes de sistemas. El principal objetivo de estas especificaciones es definir una conexión que permita a los fabricantes de PC compatibles implementar una conexión que puedan utilizar para añadir al sistema sonido multicanal, módem o una tarjeta de red local sin tener que variar el resto de la configuración del equipo. Requiere soporte por parte del chipset de la placa base. Empiezan a verse en las nuevas placas, las ranuras ACR (Advanced Conmunication Riser), que es otra evolución del CNR.

Algunos dispositivos, por su universalidad, han sido

integrados directamente en la placa base. Es el caso, por ejemplo, de las Controladoras de discos. Estas son unos circuitos electrónicos encargados de permitir la conexión entre los discos de almacenamiento (bien sean discos duros o discos flexibles) y el resto del sistema. La parte visible son unos conectores en los que se enchufa unos cables planos que van desde las unidades de discos hasta la propia placa base.

Suelen disponer de dos conectores con el estándar de conexión IDE (40 pines) y por eso se les llama canales IDE,

Dispositivos integrados



donde se pueden enchufar desde discos duros, hasta un DVD, pasando por el lector de CD-ROM. En total se pueden conectar hasta cuatro dispositivos IDE, dos en cada conector.

Y también incluye un conector (34 pines) para enchufar la disquetera (o Floppy) (hasta dos disqueteras en el mismo cable).

Últimamente es normal encontrarse con placas base

que integran también la tarjeta de sonido y/o la tarjeta de vídeo (en menor medida). No son de prestaciones espectaculares, pero suelen ser de suficiente calidad para realizar las tareas ordinarias. Además abaratan el precio final del equipo.

Todas las placas que se venden en la actualidad, incorporan una serie de conexiones al exterior (los puertos), para enchufar los dispositivos de entrada y salida estándar. El número de puertos es básico a la hora de conectar módems, impresoras y otros periféricos.

Los puertos



Así tendremos uno o dos puertos serie y un puerto paralelo.

Si lleva integrada la tarjeta de sonido,

tendremos conexiones para el micrófono, altavoces o el joystick de juegos, entre otros.

Hoy en día ya es normal encontrar dos

puertos USB, en los que se podrán conectar una amplia gama de dispositivos compatibles con esta tecnología: teclados, ratones, altavoces, escáneres, impresoras, monitores, cámaras digitales, etc... y, por supuesto, conectores para el teclado y el ratón.

Con la aparición de las cámaras de vídeo y fotografía digitales, y otros componentes con gran consumo de ancho de banda, empieza a incorporarse un nuevo estándar de conexión. Se trata del puerto FireWire, de alta velocidad y 400 Mbs de transferencia, también conocido como estándar IEEE 1394, e iLink.

El Factor de fabricación (Form factor) hace mención al estándar que define las proporciones de la placa, la distribución de los distintos componentes y otras

Factor de fabricación



características, como el tipo y tamaño de la caja que se puede utilizar. Las placas madre más antiguas siguen el estándar Baby-AT:

Su nombre es debido a que corresponde al diseño de la motherboard original del ordenador IBM AT, aunque con algunas reducciones de tamaño. Cualquier ordenador de hace más de tres o cuatro años tendrá este formato. Estas motherboards tienen también una posición especifica del conector del teclado y de los conectores de las ranuras de expansión para alinearse con las aperturas posteriores de la caja.

Pero hoy en día casi todas las placas base son ATX. El

estándar ATX define también una posición exacta de los componentes para una actualización más fácil (por ejemplo, para añadir memoria). Además, estas placas tienen integrados los conectores de los puertos serie, paralelo, teclado y ratón.

El factor de forma ATX es en esencia una placa madre

Baby-AT girada de lado en el chasis, junto con una nueva ubicación del conector de la fuente de alimentación que es físicamente incompatible con diseños anteriores. En otras palabras, se requiere de una caja y de una



fuente de alimentación diferentes.

Además dispone de una única posición, lo que evita su conexión equivocada y, por tanto, la inmediata destrucción de la placa base.

La especificación oficial ATX fue liberada de royalties por Intel en julio de 1995, lo que benefició su expansión dado que la mayoría de fabricantes de placas base asumieron este formato para sus diseños y se ha convertido en el más usado.

Hoy en día, Intel utiliza una versión reducida de este formato, que ha dado en llamar Micro ATX.

Por otro lado, el estándar NLX, desarrollado recientemente también por Intel, facilita aún más la actualización y el cambio de componentes. Las placas NLX se sujetan a la caja mediante un mecanismo de fácil apertura, lo que permite cambiar rápidamente una placa madre por otra. Además, las ranuras de expansión (E/S: Entrada/Salida) están dispuestas en una placa independiente que se conecta a su vez a la placa madre, lo que permite reducir el tamaño de la caja.

La belleza de NLX es que la especificación dicta que la tarjeta madre se deslice, por los lados sobre los rieles de una guía plástica, hacia dentro y afuera del chasis con muy poca complicación. Las actualizaciones de memoria y del µP se reducen a menos de cinco minutos y la sustitución de la tarjeta madre, para propósitos de actualización, requerirá poco más que eso.



La BIOS (Basic Input Output System, Sistema de entrada/salida básico), como ya señalamos anteriormente, es un chip de memoria que contiene las rutinas de más bajo nivel, aquellas que chequean el sistema (¿no te acuerdas de la cantidad de información que sale en pantalla cuando enciendes el ordenador?) y hacen posible que el ordenador pueda arrancar, controlar el teclado, el disco duro y/o la disquetera y que finalmente permiten pasar el control al sistema operativo instalado en el ordenador.

Sin esta memoria, el ordenador no sería capaz de arrancar, pues no tendría las instrucciones (firmware) para

hacerlo. De ahí que sea imperativo que esa memoria sea permanente, no debe perder los datos cuando se apague el equipo y debe estar dispuesta para el próximo arranque. Esta es la razón por la que se emplea una memoria del tipo ROM (que sólo la graba el fabricante, pero no pierde nunca más su información), o últimamente del tipo EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, evolución de la ROM que permite ser borrada y

regrabada por el usuario, se las denomina también FLASH BIOS).

La BIOS se apoya en otra memoria, la CMOS (llamada así porque suele estar hecha con esta tecnología de fabricación), que almacena todos los datos propios de la configuración del ordenador, como pueden ser los discos duros que tenemos instalados, si tenemos o no lector de CD-ROM, el número y tipo de disqueteras, la fecha, hora, etc..., así como otros parámetros necesarios para el correcto funcionamiento del ordenador. La existencia de la CMOS se justifica porque el fabricante de la placa base no sabe qué elementos pondrá finalmente el usuario en su ordenador, que puede ir creciendo con el tiempo al incorporarle algunos dispositivos que inicialmente no tenía. Recuérdese que

La BIOS



hablamos siempre de un ordenador personal y cada uno es libre de instalar o quitar lo que quiera.

Esta memoria CMOS, que pierde su información si le quitas la corriente, es la culpable de que las placas base incorporen una pila de tipo botón, la cual tiene una duración de unos 4 ó 5 años (aunque esto puede ser muy variable), y es muy fácil de reemplazar. Antiguamente, las placas traían una pila corriente soldada en la propia placa, lo que dificultaba muchísimo el cambio, además de otros problemas como que la pila tuviera pérdidas del ácido y se sulfataran: la propia pila, los componentes próximos y/o la propia placa base.

Si ves que tu ordenador pierde la fecha o la hora, o no recuerda que tiene disco duro, vete pensando en cambiar la pila.

Además, la BIOS contiene el programa de configuración, es decir, los menús y pantallas que aparecen cuando accedemos a los parámetros del sistema, pulsando una secuencia de teclas durante el proceso de inicialización de la máquina. Ya estudiaremos esto con más calma.

Actualmente el programa de gestión de los parámetros de la BIOS interface es mucho mas amigable, pues permiten el uso de ventanas y el manejo del ratón, dando muchas facilidades, como la autodetección de discos duros, por ejemplo.



En consecuencia, al término de este intenso y extenso capítulo, podemos aferrarnos a la idea de que no es oro todo lo que reluce.

En la placa base del ordenador, auténtico soporte del equipo, confluyen una serie de elementos que, juntos, forman una cadena que determina las prestaciones generales del equipo informático. Y es el eslabón más débil de esta cadena el que establece los límites.

Así que, en la adquisición de un equipo informático, no debemos olvidar el importante papel que juega este elemento.

Conclusiones

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