ELEMENTOS DE COMPUTACIONLABORATORIO

ALUMNOSANCHEZ CLAUDIO MARCELO

Placa Base

Historia La historia de la tarjeta madre, como se conoce actualmente inicia en

1947 cuando William Shockley, Walter Brattain y John Bardeen, científicos de los laboratorios Bell, muestran su invento, el transistor amplificador de punto-contacto, iniciando con esto el desarrollo de la miniaturización de circuitos electrónicos; este es el invento que eventualmente dividiría la historia de las computadoras de la primera y segunda generación.

Otro invento que contribuyó de manera decisiva a la reacción de la tarjeta madre fue el de G. W. Dummer, un experto en radar del Radar Real Británico, que en 1952 presentó una proposición sobre la utilización de un bloque de material sólido que puede ser utilizado para conectar componentes electrónicos sin cables de conexión.

Fue hasta 1961 cuando Fairchild Semiconductor anuncia el primer circuito integrado comercialmente disponible, iniciando con esto la competencia por la alta integración de componentes en espacios cada vez más reducidos; la miniaturización, y con esto la búsqueda de la computadora en una pastilla.

Con estos inventos se comienza a trabajar en la computadora en una tarjeta.

MYCRO 1

En 1975 se fabrica la primera microcomputadora "de tarjeta única" en Oslo, Noruega en una empresa llamada Norsk Data Industri. Contaba con un microprocesador  Intel 8080 y utilizaba el sistema operativo MYCROP, creado por la misma empresa.Esta computadora fue sucedida por la Mycron 3, que ya utilizaba CP/M; la Mycron 1000 que contaba con un microprocesador Zilog Z80 y utilizaba MP/M; y finalmente en 1980 llega al mercado la Mycron 2000, que fue la primera en albergar un microprocesador Intel 8086, y utilizaba inicialmente el sistema operativo CP/M-86 y eventualmente el MP/M-86.

KIM-1

En 1976 MOS Technology presenta la computadora en una sola tarjeta KIM-1. Cuenta con un microprocesador 6501/02* a 1 MHz; 1 kilobyte en RAM, ROM, teclado hexagecimal, pantalla numérica con LEDs, 15 puertos bidireccionales de entrada / salida y una interfaz para casete compacto (casete de audio). Esta computadora fue vendida armada, aunque carecía de fuente de poder.La KIM-1 fue producida hasta 1981, convirtiéndose en el primer producto de cómputo de Cómmodore.

XT

En 1981 IBM lanzó al mercado la primera computadora personal comercialmente exitosa, la IBM 5150, desde entonces el paso de la evolución que ha llevado este mundo de la Informática, ha sido vertiginoso, siempre buscando mayor velocidad y capacidad, al mismo tiempo que se reducían los costes de fabricación, los precios.Con la aparición del primer PC, sale al mercado la primera placa base estándar, la XT, que fuera substituida en poco tiempo, en 1984, apareciendo la AT, que son las siglas en inglés para Tecnología Avanzada, Advanced Technology. Cuyo estándar y configuración siguió vigente hasta principios del presente siglo (XXI) , comenzando su declinación en el 2000, frente al exitoso estándar ATX.

AT

El AT, basado en el estándar IBM PC-AT, fue estándar absoluto durante años, desde los primeros microprocesadores Intel 80286 hasta los primeros Pentium II y equivalentes incluidos.Estas tarjetas madre, en sus primeras versiones son de diseño y características elementales; carecen de accesorios integrados limitándose únicamente a los circuitos, componentes y pastillas básicos para su funcionamiento, al igual que las XT.Usualmente cuentan únicamente con un conector del teclado DIN de tipo ancho, así como algunas ranuras tipo ISA de 8 y / o 16 bits y en el caso de los modelos más recientes, algunas EISA, VESA y PCI en las que se tenían que insertar las tarjetas de expansión para controlar discos duros, puertos, sonido, etc.

ATX y variantes

El formato ATX, promovido por INTEL e introducido al mercado en 1996 comenzó su historia con una serie de debates sobre su utilidad debido principalmente al requerimiento de nuevos diseños de fuente de poder y gabinete.El cumplimiento de los estándares ATX permite la colocación de la UCP de forma que no moleste en el posicionamiento de las tarjetas de expansión, por largas que estas sean y está colocada al lado de la fuente de alimentación para recibir aire fresco del ventilador de esta. Se descubren exteriormente porque tiene más conectores, los cuales están agrupados y los conectores de teclado y ratón son tipo PS/2.Para 1997, con la llegada al mercado del AGP y el USB, estas tecnologías se incorporaron rápidamente en este estándar.Debido las amplias características del ATX salieron al mercado diversas alternativas basadas en el mismo estándar, como el micro ATX, que es una versión reducida en tamaño, y el mini ITX, una versión todavía más compacta y de características de expansión limitadas.

  COMPONENTES DE UNA PLACA BASE

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. 

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. Esa tensión cubre un amplio abanico de voltajes, y va desde los 0.25v a los 5v.

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). En el mismo chip que contiene el BIOS se almacena un programa de configuración (éste si modificable por el usuario dentro de una serie de opciones ya programadas) llamado SETUP o también CMOS - SETUP, que es el encargado de comunicar al BIOS los elementos que tenemos activados en nuestra placa base y su configuración básica.

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:

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 mas 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.

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.

Setup de la bios:

El setup de la bios (basic input output system) es el software básico que se encarga tras encender el ordenador de que este se ponga en funcionamiento sirve de comunicación entre el sistema operativo el hardware del ordenador este programa esta incorporado en un chip de la placa base y en el se encuentran principalmente datos sobre periféricos elementos instalados en el ordenador.

CMOS:

La BIOS, conocida como CMOS, es un pequeño chip de memoria que puedes ver en tu ordenador, actualmente se usan memorias de tipo FLASH. El nombre CMOS se origina por el tipo de chip empleado inicialmente (hace muchos años): Complementary Metal Oxide Semiconductor = CMOS. Actualmente es común que los fabricantes de mainboards (placas base) ofrezcan aplicativos o utilidades de actualización de CMOS por medio de Internet, pero para decidirse a actualizar la CMOS hay que saber hacerlo y saber por qué hacerlo.

Microprocesador:

El microprocesador (o simplemente procesador) es el circuito integrado central y más complejo de un sistema informático; a modo de ilustración, se le suele asociar por analogía como el «cerebro» de un computador. Es un circuito integrado constituido por millones de componentes electrónicos.

Memoria RAM:

La memoria de acceso aleatorio es la memoria desde donde el procesador recibe las instrucciones y guarda los resultados.

Memoria ROM:

La memoria de solo lectura, conocida también como ROM es la memoria de solo lectura, conocida también como ROM es un medio de almacenamiento utilizado en ordenadores y dispositivos electrónicos, que permite solo la lectura de la información y no su escritura, memoria cache: La caché de CPU, es una caché usada por la unidad central de procesamiento de una computadora para reducir el tiempo de acceso a la memoria. La caché es una memoria más pequeña y rápida, la cual almacena copias de datos ubicados en la memoria principal que se utilizan con más frecuencia.

SLOT Y SOCKET: 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: - Socket LGA 775: Para la gama INTEL (Celaron y P4), del tipo 775, con 775

contactos. Este socket tuene la particularidad de conectar con el procesador mediante contactos, en vez de mediante pines, que era lo normal hasta ese momento.

- Socket 939: Para AMD con memorias DDR, del tipo 939, con 939 pines. Este socket está ya prácticamente extinguido.

- Socket AM2: Para AMD con memorias DDR2, del tipo AM2, con 940 pines. Es el socket utilizado actualmente por los procesadores AMD.

Existen otros tipos de socket para procesadores de servidores:Para AMD Opteron, del tipo 940, con 940 pines y memorias DDR. Estas placas no son compatibles con AM2, ya que la distribución de los pines es diferente y están desarrolladas para memoria DDR, no para memoria DDR2. Los procesadores Intel Xeon utilizan también un socket propio, denominado LGA-771.Otros socket, como el 478 de Intel o el 754 de AMD están ya descatalogados, aunque hay fabricantes de placas base, como Asrock, que aun fabrican algunas placas para procesadores que utilizan estos tipos de sockets.

Bancos 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.

En muchas placas se emplea la tecnología Dual Channel, que consiste en un segundo controlador de memoria en el NorthBrige, lo que permite acceder a dos bancos de memoria a la vez, incrementando notablemente la velocidad de comunicación de la memoria. Para que esto funcione, además de estar implementados en la placa base, los módulos deben ser iguales, tanto en capacidad como en diseño y a ser posible en marca. Se distinguen porque, para 4 slot, dos son del mismo color y los otros dos de otro color, debiéndose cubrir los bancos del mismo color. Una particularidad de las placas con Dual Channel es que, a pesar de tener 4 bancos, se pueden ocupar uno, dos o los cuatro bancos, pero no tres bancos.

Slot de expansión:

Una ranura de expansión (también llamada slot de expansión) es un elemento de la placa base de un ordenador que permite conectar a ésta una tarjeta adicional o de expansión, la cual suele realizar funciones de control de dispositivos periféricos adicionales. Son los utilizados para colocar placas de expansión. Pueden ser de varios tipos.

Slot para tarjetas gráficas: Estos slot van conectados al NorthBrige, pudiendo ser de dos tipos diferentes: - 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: 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.

Slot de expansión de tarjetas: Los slot de expansión para tarjetas pueden ser de tres tipos diferentes:

- 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).

- PCIe: Estándar que poco a poco se va imponiendo, con una tasa de transferencia de 250 Mbs por canal, con un máximo actual de 16 canales (utilizadas para VGA). Suelen tener 1 ó 2 slot de este tipo, lo que no quiere decir que todas las placas base que traen dos slot PCIe 16x sirvan para SLI o CroosFire (la placa base debe ser específica para estos sistemas).

Hay slot PCIe de 1x, 4x, 8x y 16x. Los slot varían de tamaño según la velocidad máxima que soporten, como se puede ver en la imagen.

- PCIx: Utilizados sobre todo en placas para servidores, a base de incrementar la frecuencia llegan hasta una transferencia de 2035 Mbs (PCIx 2.0), con una frecuencia de 266 Mhz. Un problema que presentan los PCIx es que dividen tanto la velocidad como el ancho de banda entre los slot montados, por lo que se suele montar uno solo, generalmente pensado para la conexión de placas RAID de alto rendimiento. No debemos confundir PCIx con PCIe.

CONECTORES: SATA: Es una conexión de alta velocidad para discos duros (aunque ya están saliendo al mercado otros periféricos con esta conexión, como grabadoras de DVD). Hay dos tipos de SATA:

- SATA1: con una tasa de transferencia de 1.5 Gbps (150GB/s)

- SATA2: con una tasa de transferencia de 3 Gbps (300GB/s)

Conectores para ventiladores (FAN): Son unos conectores, normalmente de 3 pines, aunque en el caso del CPU_FAN (conector del ventilador del procesador) están viniendo con cuatro pines), encargados de suministrar corriente a los ventiladores, tanto del disipador del microprocesador como ventiladores auxiliares de la caja. Suelen traer tres conectores, CPU_FAN, CHASIS_FAN y un tercero para otro ventilador. Además de suministrar corriente para los ventiladores, también controlan las rpm de estos, permitiendo a la placa base (cuando cuenta con esta tecnología) ajustar la velocidad del ventilador en función de las necesidades de refrigeración del momento.

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 aquellas placas diseñadas para equipos muy concretos de algún fabricante (HP, Sony, Dell...).

Estos conectores, en el formato estándar, son:

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).

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.

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). Normalmente son gráficas basadas en chip Intel o SiS, aunque en la gama alta también podemos encontrar también chips ATI o NVidia.

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