EXTRA 5: Componentes Internos: Tarjeta Madre

La tarjeta madre (en inglés motherboard) es una tarjeta de circuito impreso que da soporte de las demás partes de la computadora. Con una serie de circuitos integrados, la tarjeta madre sirve para llevar una conexión entre esos dispositivos internos (procesador, memorias, etc.) que hacen posible el correcto funcionamiento del ordenador. Todas las tarjetas madres tienen un software denominado BIOS que es el que se asegura que esta cumpla con el objetivo de gestión de todos estos dispositivos.

Componentes:

1. BASE:

La base propiamente dicha es una plancha de material sintético en la que están incrustados los circuitos en varias capas y a la que se conectan los demás elementos que forman la placa base.

2. PARTE ELECTRICA:

Es una parte muy importante de la placa base, y de la calidad de sus elementos va a depender en gran medida la vida de nuestro ordenador. Está formado por una serie de elementos (condensadores, transformadores, diodos, estabilizadores, etc.) y es la encargada de asegurar el suministro justo de tensión a cada parte integrante de la placa base.

3. BIOS:

Se conoce como la BIOS al módulo de memoria tipo ROM (Read Only Memory – Memoria de solo lectura), que actualmente suele ser una EEPROM o una FLASH, en el que está grabado el BIOS, que es un software muy básico de comunicación de bajo nivel, normalmente programado en lenguaje ensamblador (es como el firmware de la placa base).

El BIOS puede ser modificado (actualizado) por el usuario mediante unos programas especiales. Tanto estos programas como los ficheros de actualización deben ser suministrados por el fabricante de la placa base.

Esta memoria no se borra si se queda sin corriente, por lo que el BIOS siempre está en el ordenador. Algunos virus atacan el BIOS y, además, este se puede corromper por otras causas, por lo que algunas placas base de gama alta incorporan dos EEPROM conteniendo el BIOS, uno se puede modificar, pero el otro contiene el BIOS original de la placa base, a fin de poder restaurarlo fácilmente, y no se puede modificar. 

Su función es la de chequear los distintos componentes en el arranque, dar manejo al teclado y hacer posible la salida de datos por pantalla. También emite por el altavoz del sistema una serie pitidos codificados, caso de que ocurra algún error en el chequeo de los componentes.

Al encender el equipo, se carga en la RAM (aunque también se puede ejecutar directamente). Una vez realizado el chequeo de los componentes (POST – Power On Seft Test), busca el código de inicio del sistema operativo, lo carga en la memoria y transfiere el control del ordenador a este. Una vez realizada esta transferencia, ya ha cumplido su función hasta la próxima vez que encendamos el ordenador. 

4. CHIPSET:

Si definimos el microprocesador como el cerebro de un ordenador, el chipset es su corazón.

Es el conjunto de chips encargados de controlar las funciones de la placa base, así como de interconectar los demás elementos de la misma.

Hay varios fabricantes de chipset, siendo los principales INTEL, VIA y SiS.

También NVidia está desarrollando chipset NorthBridge de altas prestaciones en el manejo de la gráfica SLI y gráficas integradas en placa base, sobre todo para placas base de gama alta.

Los principales elementos del chipset son:

A. Northbridge:

Aparecido junto con las placas ATX (las placas AT carecían de este chip), debe su nombre a la colocación inicial del mismo, en la parte norte (superior) de la placa base. Es el chip más importante, encargado de controlar y comunicar el microprocesador, la comunicación con la tarjeta gráfica AGP y la memoria RAM, estando a su vez conectado con el SouthBridge. AMD ha desarrollado en sus procesadores una función que controla la memoria directamente desde el éste, descargando de este trabajo al NorthBridge y aumentando significativamente el rendimiento de la memoria.

B. Southbridge:

Es el encargado de conectar y controlar los dispositivos de Entrada/Salida, tales como los slot PCI, teclado, ratón, discos duros, lectores de DVD, lectores de tarjetas, puertos USB, etc. Se conecta con el microprocesador a través de NorthBridge.

C. Memoria Caché:

Es una memoria tipo L2, ultrarrápida, en la que se almacenan los comandos más usados por el procesador, con el fin de agilizar el acceso a estos. Las placas base actuales no suelen llevar memoria caché, ya que ésta está integrada en los propios procesadores, sistema por el que trabaja de una forma más rápida y eficiente.

5. SOCKET:

Es el slot donde se inserta el microprocesador. Dependiendo de para qué procesador esté diseñada la placa base, estos slot son de los siguientes tipos:

Actualmente los zócalos a menudo se nombran de acuerdo al número de pins en el PGA. Los zócalos más comúnmente usados son:

Socket 478 - para procesadores más viejos de Pentium y Celeron

Socket 754 - para AMD Sempron y algunos procesadores Athlon AMD

Socket 775 - para procesadores Celeron D, Core 2 Duo, etc.

Socket 939 - para procesadores más nuevos y más rápidos de AMD Athlon

Socket A - para  procesadores más viejos de AMD Athlon

NOTA: PARA MAYOR REFERENCIA DE SOCKET VISITA LA SIGUIENTE DIRECCION:
http://www.duiops.net/hardware/micros/sockets.htm

6. SLOT DE MEMORIA:

Son los bancos donde van insertados los módulos de memoria. Su número varía entre 2 y 6 bancos y pueden ser del tipo DDR, de 184 contactos o DDR2, de 240 contactos. Ya se están vendiendo placas base con bancos para memorias DDR3, también de 240 contactos, pero incompatibles con los bancos para DDR2.

7. SLOT DE EXPANSIÓN: 

Son los utilizados para colocar placas de expansión. Pueden ser de varios tipos.

AGP

Ya en desuso. Con una tasa de transferencia de hasta 2 Gbps (8x) y 533 Mhz, ha sido hasta ahora el estándar para la comunicación de las tarjetas gráficas con el NorthBridge.

PCIe

Puertos PCIe para gráfica. En este caso vemos que hay dos, para poder montar un sistema SLI.

Que es el estándar actual de comunicación con las tarjetas gráficas. Con una tasa de transferencia de 4 Gbps en cada dirección y 2128 Mhz en su versión 16x, que es la empleada para este desempeño.

Cada vez hay más placas en el mercado que incorporan la tecnología SLI, desarrollada por NVidia, que consiste en dos slot de video PCIe, lo que permite conectar dos tarjetas gráficas para trabajar simultáneamente, bien con un monitor o con un máximo de hasta 4 monitores simultáneamente. Esta tecnología es muy útil para trabajar con software implementado para usarla, ya que supone trabajar con dos GPU simultáneamente, pero encarece bastante el costo de las placas base (pueden llegar al doble, en comparación con otra placa de las mismas características, pero sin SLI).

Por su parte, ATI ha desarrollado una tecnología prácticamente igual, denominada CrossFire.

PCI

Los PCI (Periferical Componet Interconect) usados en la actualidad son los PCI 3.0, con una tasa de transferencia de 503 Mbps a 66 Mhz y soporte de 5v. Su número varia, dependiendo del tipo de placa, normalmente entre 5 slot (ATX) y 2 slot (Mini ATX).

 

8. CONECTORES:

SATA

Es una conexión de alta velocidad para discos duros y grabadoras de DVD. Hay dos tipos de SATA:

A. SATA1,

Con una tasa de transferencia de 1.5 Gbps (150GB/s)

B. SATA2,

Con una tasa de transferencia de 3 Gbps (300GB/s)

En la actualidad el estándar SATA1 no se monta en prácticamente ninguna placa.

IDE

Es la conexión utilizada para los discos duros, con una tasa de transferencia máxima de 133 Mbps, lectores de CD, de DVD, regrabadoras de DVD y algún que otro periférico, como los lectores IOMEGA ZIP. Consisten en unos slot con 40 pines (normalmente 39 más uno libre de control de posición de la faja) en los que se insertan las fajas que comunican la placa base con estos periféricos. Admiten sólo dos periféricos por conector, teniendo que estar estos configurados uno como Master o maestro y otro como Slave o esclavo, aunque también permiten que ambas unidades estén comfiguradas como CS (Cable Select), en cuyo caso la relación maestro/esclavo la determina la posición en la faja (el conector marcado System a la placa base, el conector intermedio se reconoce como esclavo y el conector del extremo como maestro).

Para esta configuración, las unidades que se conectan a estos slot tienen unos pines con puentes de configuración.

FDD

Slot con 34 pines (normalmente 33 pines más uno libre de control de posición de la faja), que es el utilizado mediante una faja para conectar la disquetera.

USB

Consiste en una conexión de cuatro pines (aunque suelen ir por pares) para conectar dispositivos de expansión por USB a la placa base, tales como placas adicionales de USB, lectores de tarjetas, puertos USB frontales, etc.  Las placas base cada vez traen más conectores USB, siendo ya habitual que tengan cuatro puertos traseros y otros cuatro conectores internos. Las placas actuales incorporan USB 2.0, con una tasa de transferencia de hasta 480 Mbps (teóricos, en la práctica raramente se pasan de 300 Mbps). Actualmente hay una amplísima gama de periféricos conectados por USB, que van desde teclados y ratones hasta modem, cámaras Web, lectores de memoria, MP3, discos y dvd externos, impresoras, etc (prácticamente cualquier cosa que se pueda conectar al ordenador).

9. CONEXIONES I/O:

Las conexiones I/O (Input/Output) son las encargadas de comunicar el PC con el usuario a través de los llamados periféricos de interfaz humana (teclado y ratón), así como con algunos periféricos externos.

Situadas en la parte superior trasera de la placa base (en el panel trasero que comentábamos en la descripción física de la placa base), la posición de estos en cuanto a situación con respecto al resto de la placa base y medidas totales del soporte está estandarizada, salvo en aquillas placas diseñadas para equipos muy concretos de algún fabricante (HP, Sony, Dell...).

Estos conectores, en el formato estándar, son:

A. PS/2

Dos conectores del tipo PS2, de 6 pines, uno para el teclado y otro para el ratón, normalmente diferenciados por colores (verde para ratón y malva para teclado).

B. USB

Suelen llevar cuatro conectores USB 2.0 En muchoS casos traen otros dos en una plaquita que se conecta a los USB internos de la placa.

C. RS-232

Conocidos también como puertos serie. Suelen traer uno o dos (aunque cada vez son más las placas que traen solo uno e incluso ninguno, relegando este tipo de puerto a un conector interno y una plaquita para instalar sólo en caso de que lo necesitemos), ya que es un dispositivo que cada vez se utiliza menos).

D. PARALELO

Es un puerto cuya principal misión es la conexión de impresoras. Dado que las impresoras vienen con puerto USB cada vez se utiliza menos, habiendo ya algunas placas que carecen de este puerto.

E. ETHERNET

Es un conector para redes en formato RJ-45. Actualmente todas las placas base vienen con tarjeta de red tipo Ethernet, con velocidades 10/100, llegando a 10/100/1000 en las placas de gama media-alta y alta. Algunos modelos de gama alta incorporan dos tarjetas Ethernet.

F. SONIDO

Igual que en el caso anterior. La calidad del sonido en placa base es cada vez mejor, lo que ha hecho que los principales fabricantes de tarjetas de sonido abandonen las gamas bajas de estas, centrándose en gamas media-alta y alta. El sonido que incorporan las placas base va desde el 5.1 de las placas de gama baja hasta las 8.1 de algunas de gama media-alta y alta. Utilizan el estándar AC97 (Audio Codec 97) de alta calidad y 16 ó 20 bit. Muchas de ellas incorporan salida digital.

Los principales fabricantes de chip de sonido son Intel, Realtech, Via, SiS y Creative.

10. OTROS ELEMENTOS:

En la actualidad hay otras conexiones que suelen venir con las placas base, dependiendo del modelo y gama de éstas.

A. IEEE 1394 (FIREWIRE)

Introducido por Appel en colaboración con Sony (Sony los denomina i.Link ).

De uso común en las placas de gama alta y algunas de gama media-alta, es un puerto diseñado para comunicaciones de alta velocidad mantenida, sobre todo para periféricos de multimedia digital y discos duros externos. Su velocidad de transferencia es de 400 Mbps reales a una distancia de 4.5 m, pudiéndose conectar un máximo de 63 periféricos. Si bien en teoría un USB 2.0 tiene una tasa de transferencia mayor (480 Mbps), en la práctica no es así, existiendo además otros inconvenientes con USB que hacen que para comunicaciones con cámaras de video digitales el estándar de conexión sea IEEE 1394.

Suelen tener una conexión exterior y una toma interior, de aspecto similar a las USB.

B. WIFI 802.11b/g

Algunas placas de gama alta, además de la tarjeta de red ethernet, tienen otra tarjeta de red WIFI que cumple los estándar 802.11b/g.

C. VGA

Las placas Mini ATX suelen llevar incorporada la tarjeta gráfica en placa base. Esto se hace para adaptar estas placas a ordenadores de pequeño tamaño y de bajo coste. Estas gráficas pueden llegar a los 256 Mb, pero se debe tener en cuenta que, al contrario de lo que ocurre con las tarjetas gráficas no integradas, utilizan la memoria la de la RAM del ordenador en forma reservada (en casi todas las placas base actuales que llevan la gráfica incorporada se configura en el SETUP la cantidad de memoria que queremos usar como gráfica), por lo que un ordenador con 1Gb de RAM y VGA integrada de 128MB solo dispone de 896MB de RAM para el sistema.

Estas gráficas suelen ser de bajas prestaciones, aunque están saliendo al mercado unas series de gráficas integradas con memoria incorporada y unas prestaciones superiores, que incorporan incluso salidas DVI (como la que se ve en la imagen del inicio de esta sección).

D. SATA

Cada vez son más las placas base que incorporan un conector SATA en el panel posterior (recordemos que SATA permite conexión en caliente.

Para más claridad un video que ayudara a visualizar todo: