Mainboard, Supercomputadores y Memorias

7/25/2019 Mainboard, Supercomputadores y Memorias

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Mainboard, Chipset, Supercompotadoras yMemorias.

David Moscoso Montenegro, Pablo Guamán Novillo; [email protected], [email protected] Politécnica Salesiana, Sede Cuenca.

Sistemas Microprocesados - Grupo 2.

Resumen—(Abstract)– Este documento presenta una breveinvestigación acerca de sistemas electrónicos que se implementanen diferentes dispositivos y que se utilizan en el diario vivir deuna persona, en un trabajo y en el estudio. La investigacióncontiene algunos temas como son la tarjeta madre, chipset,supercomputadoras y memorias. En ésta última se habla tambiénde las diferentes tecnologías que se utilizan en las memorias.

Index Terms—(Index terms)–Chipset, Mainboard, Memorias,Supercomputadora.

I. MARCO TEÓRICO

I-A. MAINBOARD

I-B. Introducción

La historia de las tarjetas madres comienza en 1947 cuandoWilliam Shockley, Walter Brattain y John Bardeen, científicosde los laboratorios Bell, muestran su invento, el transistoramplificador de punto-contacto, iniciando el desarrollo de laminiaturización de circuitos electrónicos. Dummer, un británi-co que en 1952 presentó sobre la utilización de un bloque

de material sólido que puede ser utilizado para conectarcomponentes electrónicos sin cables de conexión. En 1961cuando Fairchild Semiconductor anuncia el primer circuitointegrado. Con estos inventos se comienza a trabajar en lacomputadora con una tarjeta [1].

I-C. Función

I-C1. Definición 1: Una tarjeta madre es la tarjeta decircuito central o primaria de un sistema de computo u otrosistema electrónico complejo. Una computadora típica estácompuesta por microprocesador, memoria principal, y otros

componentes básicos. Otros componentes de la computadoratal como almacenamiento externo, circuitos de control paravideo, sonido y periféricos son unidos a la tarjeta madre víaconectores o cables de alguna clase. La tarjeta madre es elcomponente principal de un computador personal. [2]

I-C2. Definición 2: La mainboard también conocido comomotherboard, placa madre o base es uno de los componentesbásicos por no decir el más relevante en una PC. Su función esvital y gran parte de la calidad del funcionamiento general estádeterminada por este componente. Su función es administrarel cpu e interconectar los distintos periféricos. Así como elCPU es el cerebro, la placa madre es el sistema nervioso [3].

Figura 1. Muestra una tarjeta madre.[1]

I-D. Partes

Una computadora típica con el microprocesador, memoriaprincipal y otros son componentes básicos de la tarjeta madre.Otros componentes de la computadora tal como almacena-miento externo, circuitos de control para video-sonido y dispo-sitivos periféricos son unidos a la tarjeta madre vía conectoreso cables de alguna clase [2].

Figura 2. Presenta una tarjeta madre y sus partes [2].



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I-D1. BIOS : Basic Input Output System, sistema básicode entrada-salida. Programa incorporado en un chip de latarjeta madre que se encarga de realizar las funciones básicasde manejo y configuración del ordenador.

I-D2. Ranuras PCI: Pueden dar hasta 132 MB/s a 33MHz, lo que es suficiente para casi todo, excepto quizápara algunas tarjetas de vídeo 3D. Miden unos 8,5 cm ygeneralmente son blancas.

I-D3. Caché : Es un tipo de memoria del ordenador; portanto, en ella se guardarán datos que el ordenador necesita paratrabajar. La memoria cache forma parte de la tarjeta madrey del procesador y se utiliza para acceder rápidamente a lainformación que utiliza el procesador. Existen cache primario(L1) y cache secundario (L2). El cache primario esta definidopor el procesador y no lo podemos quitar o poner. En cambioel cache secundario se puede añadir a la tarjeta madre. La reglade mano es que si se tienen 8 Megabytes (Mb) de memoriaRAM se debe tener 128 Kilobytes (Kb) de cache. Si se tiene16 Mb son 256 Kb y si se tiene 32 Mb son 512 Kb. Parece queen adelante no se observa mucha mejoría al ir aumentando el

tamaño del cache. Los Pentium II tienen el cache secundarioincluido en el procesador y este es normalmente de 512 Kb. I-D4. Chipset : Es el conjunto de chips que se encargan

de controlar determinadas funciones del ordenador I-D5. Conectores USB : Conectores usados para insertar

dispositivos transportables I-D6. Zócalo ZIP: Es el lugar donde se aloja el procesa-

dor. I-D7. Ranuras DIMM : Son ranuras de 168 contactos y

13 cm. de color negro I-D8. Ranuras SIMM : Tienen 30 conectores, y meden

8,5 cm. En 486 aparecieron los de 72 contactos, más largos:unos 10,5 cm de color blanco.

I-D9. Zócalo ZIF: Es el lugar donde se aloja el procesa-dor. I-D10. Slot de Expansión: Son ranuras de plástico con

conectores eléctricos (slots) donde se introducen las tarjetasde expansión

I-D11. Ranuras PCI: : Peripheral Component Intercon-nect ("Interconexión de Componentes Periféricos") General-mente son de color blanco, miden 8.5 cm es de hasta 132MB/s a 33 MHz, no es compatible para alguna tarjetas devídeo 3D.

I-D12. Ranuras AGP: : Se dedica exclusivamente a co-nectar tarjetas de vídeo 3D, ofrece 264 MB/s o incluso 528MB/s. Mide aproxiamdamente 8 cm.

I-D13. Ranuras ISA: : Son las más antiguas. Funcionancon 8 MHz-16MB/s sirve para conectar un módem o unatarjeta de sonido , Miden unos 14 cm y su color suele sernegro.

I-D14. Pila: : Se encarga de conservar los parámetros dela BIOS como la fecha y hora.

I-D15. Otros: Conector EIDE (disco duro), Conector dis-quetera, Conector disquetera, Conector electrónico.

I-E. Tipos

I-E1. Micro atx: La micro atx es una tarjeta madre intro-ducido por intel como un paso evolutivo del atx para sistemas

más pequeños y menos costosos. Presenta compatibilidadhacia otras con el factor de forma atx y puede ser empleadoen gabinetes atx de tamaño normal. El tamaño máximo de latarjeta micro atx es de 244mm x 244mm. Es posible diseñartarjetas madre más pequeñas, respetando la ubicación de losagujeros de montaje, la posición de los conectores definidospor el estándar. Los buses externos como usb 10/100 ethernety, opcionalmente, scsi proporcionan expansión adicional. Elmicro-atx incluye un conector agp y 3 conectores pci [4].

Figura 3. Muestra la mainboard micro atx[3]

I-E2. Atx: El diseño atx fue la primera parte de unanotable evolución de las mejores características de los diseñosbaby at y lpx con varias mejoras significativas. El factorde forma atx es, esencialmente, una tarjeta madre baby atdispuesta lateralmente en el chasis y con otra disposiciónde fuente de poder y conectores. Los conectores ide estánubicados cerca de los discos. Los componentes de la placamadre están dispuestos en paralelo. Actualmente, es el factorde forma más popular en sistemas nuevos, es actualizabledurante muchos años [4].

-La posición trasera de la tarjeta madre incluye un área deconectores ampliados, permite ubicar las conectores externosdirectamente en la tarjeta y enviar la necesidad de cables que

vayan en los conectores internos a la parte trasera del gabinete[4].-El procesador de los módulos de memoria tiene nuevas

posiciones, de manera en que no interfieran con el bus paratarjeta de expansión [4].

-El procesador y la memoria se ubican muy cerca de lafuente de poder y del ventilador principal del sistema [4].

-La especificación atx elimina el enredo de los cables de losconectores de puertos externos de adiciones, o de regularidadesde voltaje [4].

Figura 4. Presenta la mainboard atx[3]



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I-E3. Flex atx: Intel publico el complemento flex atx. Estatarjeta mide solo 229mm x 191mm es decir, la mas pequeña dela familia atx. una diferencia importante entre factor de formaflex atx y micro atx, es que flex atx admite solo procesadoresde socket. Ofrece a su vez una mayor flexibilidad para losfabricantes a la hora de diseñar sus ordenadores. Incluye unconector agp y 2 conectores pci [4].

Figura 5. Presenta la mainboard flex atx[3]

I-E4. Baby at: El factor de forma baby-at es en esenciael mismo de la tarjeta madre de la ibm xt original, conmodificaciones en las posiciones de los orificios de tornillospara ajustarse en un gabinete de tipo at. Estas tarjetas madretienen también una posición específica del conector del tecladoy de los conectores de ranuras para alinearse con las aperturasdel gabinete. La tarjeta madre baby-at se ajustara a cualquiertipo de gabinete con excepción de los de perfil bajo y líneaesbelta. Debido a su flexibilidad, este es ahora el factor máspopular [4].

Figura 6. Presenta la mainboard baby at[3]

I-E5. Wtx: Es una nueva tarjeta madre y un nuevo factorde forma desarrollado para el mercado de estaciones de trabajomedianas. Esta va más allá de atx. Wtx está diseñado paraaceptar: futuras tecnologías de procesador compatibles conintel de 32 y 64 bits [4].

-Es una tarjeta madre para doble para doble procesador.-Tecnologías futuras de memoria.-Tecnologías futuras para gráfico.-Tarjetas de e/s flex slot (pci de doble ancho).-Fácil acceso a memoria y ranuras de expansión.

-Fuentes de poder de alta capacidad.-Wtx presenta una nueva ranura llanada flex slot, la cual

es, una ranura pci de doble ancho diseñada para permitir lainsertacion de tarjetas mas grandes (tarjetas e/s removibles).

-Mediante el empleo le la flex slot, las señales de e/s sonalejadas de procesador, esto permite un mejor rendimiento deinterferencia electromagnética.

Figura 7. Muestra la mainboard wtx[3]

I-E6. Ipx: Otros factores que se utilizan en las tarjetasmadre son el lpx y el mini-lpx. Este factor fue desarrolladoprimero por western digital para algunas de sus tarjetas ma-dre. Las tarjetas lpx se distinguen por varias característicasparticulares. La más notable, las ranuras de expansión estánmontadas sobre una tarjeta de bus vertical que se conecta en latarjeta madre. Las tarjetas de expansión deben conectarse enforma lateral en la tarjeta vertical. Esta colocación permite eldiseño de gabinete de perfil bajo. Las ranuras se colocan a unoo ambos lados de la tarjeta vertical dependiendo del sistema y

diseño del gabinete. Ptra característica distintiva del diseño lpxes la colocación estándar de conectores en la parte posteriorde la tarjeta. Una tarjeta lpx tiene una fila de conectores paravídeo (vga de 14 pins), paralelo (de 25 pins), dos puertosseríales (cada uno de 9 pins) y conectores de ratón y tecladode tipo mini-din ps/2 [4].

Figura 8. Muestra la mainboard ipx[3]

I-E7. Nlx: La reciente tecnología de tarjetas madre podríaconvertirse en el factor de forma de elección en el futuro.Se trata de un factor de forma de factor bajo, similar en



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apariencia al lpx, con varias mejoras diseñadas para permitiruna integración total de las ultimas tecnologías [4].

Mientras que la principal limitante de las tarjetas lpxcomprende la incapacidad de manejar el tamaño físico de losnuevos procesadores. Las ventajas específicas que ofrece elfactor de forma nlx [4]:

- manejo de tecnologías de procesadores actuales.- flexibilidad ante el rápido cambio de tecnologías de

procesadores.- manejo de otras tecnologías emergentes.

Figura 9. Muestra la mainboard nlx[3]

I-E8. Itx: El formato itx (tecnología de información ex-tendida), respaldado por via, es un formato muy compactodiseñado para configuraciones en miniatura como lo son lasmini-pc [4].

- cpu: support dual channel ddrii533/667 memory, hasta 2gb.- chipset: intel 945gc+ich7 chipset.- fsb: support 533/800/1066.- memory: support intel lga775 core 2 duo, pentium dual-

core, celeron 400, celeron de procesadores.

- graphic card: onboard gma950 graphic core, supportdx9.0c.- socket: 1*pci express 16x, 2*sataii 300mb/s.- usb connector: 4*usb2.0.- audio card: integrated 6 sound channel audio chip.- lan card: onboard 1000m lan.

Figura 10. Muestra la mainboard itx[3]

I-F. Chipset:

Un chipset (traducido como circuito integrado auxiliar) esel conjunto de circuitos integrados diseñados con base en laarquitectura de un procesador (en algunos casos, diseñadoscomo parte integral de esa arquitectura), permitiendo que ese

tipo de procesadores funcionen en una placa base. Sirven depuente de comunicación con el resto de componentes de laplaca, como son la memoria, las tarjetas de expansión, lospuertos USB, ratón, teclado, etc [5].

Las placas base modernas suelen incluir dos integrados,denominados puente norte y puente sur, y suelen ser loscircuitos integrados más grandes después de la GPU y elmicroprocesador. Las últimas placa base carecen de puentenorte, ya que los procesadores de última generación lo llevanintegrado. El chipset determina muchas de las característicasde una placa madre y por lo general la referencia de la mismaestá relacionada con la del chipset.

A diferencia del microcontrolador, el procesador no tienemayor funcionalidad sin el soporte de un chipset: la impor-tancia del mismo ha sido relegada a un segundo plano por lasestrategias de mercadotecnia [5].

Figura 11. Muestra un chipset AMD.

I-G. Supercomputadoras

Una supercomputadora o un superordenador es aquella concapacidades de cálculo muy superiores a las computadorascomunes y de escritorio y que son usadas con fines específicos.Hoy día los términos de supercomputadora y superordenadorestán siendo reemplazados por computadora de alto rendimien-to y ambiente de cómputo de alto rendimiento, ya que lassupercomputadoras son un conjunto de poderosos ordenado-res unidos entre sí para aumentar su potencia de trabajo yrendimiento. Al año 2011, los superordenadores más rápidosfuncionaban en aproximadamente más de 1 petaflops (que enla jerga de la computación significa que realizan más de 1000billones de operaciones por segundo) [6].

Hoy en día el diseño de Supercomputadoras se sustenta en4 importantes tecnologías [7]:

- La tecnología de registros vectoriales, creada por Cray,considerado el padre de la Supercomputación, quien inventóy patentó diversas tecnologías que condujeron a la creaciónde máquinas de computación ultra-rápidas. Esta tecnologíapermite la ejecución de innumerables operaciones aritméticasen paralelo [7].

- El sistema conocido como M.P.P. por las siglas deMassively Parallel Processors o Procesadores MasivamenteParalelos, que consiste en la utilización de cientos y a vecesmiles de microprocesadores estrechamente coordinados [7].



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- La tecnología de computación distribuida: los clusters decomputadoras de uso general y relativo bajo costo, interco-nectados por redes locales de baja latencia y el gran ancho debanda [7].

- Cuasi-Supercómputo: Recientemente, con la populariza-ción de la Internet, han surgido proyectos de computacióndistribuida en los que software especiales aprovechan el tiem-po ocioso de miles de ordenadores personales para realizargrandes tareas por un bajo costo. A diferencia de las tresúltimas categorías, el software que corre en estas plataformasdebe ser capaz de dividir las tareas en bloques de cálculoindependientes que no se ensamblaran ni comunicarán porvarias horas [7].

I-G1. Tareas::

Las supercomputadoras se utilizan para modelar explo-siones nucleares, limitando la necesidad de verdaderaspruebas nucleares [7].Mediante el uso de supercomputadoras, los investigado-res modelan el clima pasado y el clima actual y predicenel clima futuro [7].

Los científicos usan supercomputadoras para simular dequé manera un tsunami podría afectar una determinadacosta o ciudad [7].Las supercomputadoras se utilizan para simular explosio-nes de supernovas en el espacio [7].

I-G2. Supercomputadora más potente: Actualmente Kcomputer con sus más de 700 000 núcleos en los procesadoresSPARC64 VIIIfx 2.0GHz que la componen y ubicada en elInstituto RIKEN de Investigacones Avanzadas en Cienciasde la Computación (AICS) de Japón y bajo la firma deFujitsu ocupa el primer lugar en la lista de los 500 (Top500)superordenadores más potentes a nivel mundial [8].

La supercomputadora Tianhe-1A ubicada en el National

Supercomputer Center en Tianjin, China, y presentada en laconferencia HPC China 2010, ocupaba hasta hace unos mesesatrás el primer lugar entre las supercomputadoras más velo-ces del mundo, mostrando sus impresionantes 2,5 petaflopsmedidos por el estándar de comparación LINPACK [8].

- Petaflops: FLoating point OPerations per Second, el indi-cador de rendimiento de computadoras. La supercomputadoraChina destronó a Estados Unidos, y a su potente Cray XT5Jaguar que estuvo cómoda en el primer lugar por dos añosen la lista de las 500 más potentes, pero que en comparaciónalcanza velocidades es un 40% más bajas que la novedadchina [8].

II. CONCLUSIONES

La tarjeta madre es la parte principal de una computadoraque sirve para el alojamiento de otros componentes permi-tiendo que interactúen entre estos y hacer procesos correspon-dientes. Una tarjeta madre debe ser elegida según el trabajo arealizar, aplicación o necesidades.

El chipset permite facilitar las tareas al microcontroladorrealizando las conexiones hacia otros dispositivos y periféri-cos.

Una supercomputadora son equipos de grandes dimensionesy prestaciones usadas para el estudio en áreas avanzadas donde

las computadoras personales no llegan. Las supercomputado-ras pueden llegar a manejar billones de instrucciones porsegundo, manejar miles de usuarios y almacenar grandescantidades de información.

REFERENCIAS

[1] Gloria Veliz, “MAINBOARD”, Resurso web disponible en: http:// gloriaveliz2007.galeon.com/

[2] Sergio Daniel Naredo, “MainBoard”, Resurso web disponible en: http: //www.monografias.com/trabajos14/motherboards/motherboards.shtml

[3] Monografías, “La tarjeta madre o mainboard”, Recurso web disponibleen: http://www.monografias.com/trabajos14/tarjeta-madre/tarjeta-madre.shtml

[4] Bligoo, “Diferentes tipos de Mainboard”, Resurso web disponible en:http://lastics.bligoo.ec/diferentes-tipos-de-mainboard#.VhKlEfl_Oko

[5] Coloboradores de wikipedia, “Chipset”, Recurso web disponible en: https: //es.wikipedia.org/w/index.php?title=Chipset&oldid=85587440

[6] Coloboradores de wikipedia, "Supercomputadoras", Recurso web dis-ponible en: http://www.monografias.com/trabajos65/supercomputadoras/ supercomputadoras.shtml

[7] Efren Estrella, "Supercomputadoras", Recurso web disponibleen: http://www.monografias.com/trabajos65/supercomputadoras/ supercomputadoras.shtml

[8] Ecured, "Supercomputadoras", Recurso web disponible en: http://www.ecured.cu/index.php/Supercomputadoras

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