Placa base

Arquitectura de equipos y sistemas informáticos. Hardware. Memoria. Microprocesadores. Jumpers. Chip de control. BIOS. Precios

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¿Qué es la placa base?

La placa base (maindboard) o placa madre (motherboard), es el elemento principal de toda computadora, en el que se encuentran o se conectan todos los demas aparatos y dispositivos.

Vista fisicamente es una gran tarjeta que contiene muchos circuitos, en la cual se encuentran los siguientes elementos:

  • el lugar donde se encuentra el microprocesador, llamado zocalo.

  • la memoria, generalmente en forma de modulos.

  • los slots o ranuras de expansion donde se conectan las distintas targetas.

  • diversos chips de control, entre ellos la BIOS y demas elementos integrados.

De placas base existen de diferentes formas y con diversos conectores perifericos. Para abaratar costes permitiendo la intercambiabilidad entre placas base, los fabricantes han ido fabricando varios estandares que tienen recomendaciones sobre su tamaño y la disposicion de los elementos sobre ellas.

Que una placa base pertenezca a una u otra categoria no tiene nada que ver, al menos, con sus prestaciones y calidad.

Las mas comunes son:

ATX

Cada vez mas comunes.

El microprocesador debe conectarse cerca de la fuente de alimentacion para recibir aire fresco de su ventilador y los conectores para discos cerca de los extremos de la placa.

Los conectores para los dispositivos IDE y disqueteras quedan mas cerca, reduciendo la longitud de los cables y estorbando menos la circulación del aire en el interior de la caja y asi favorecer la refrigeracion.

La diferencia con las placas AT se encuentra en sus conectores, que suelen ser (con USB o con FireWire), estan agrupados y tienen el teclado y raton en clavijas mini-DIN. Reciben la electricidad mediante un conector formado por una sola pieza.

Baby-AT

Fue el estandar absoluto durante años,es una placa de unos 220x330mm, con unas posiciones determinadas para el conector de teclado, los slots de expansion y de los agujeros de ancaje a la caja, asi como un conector electrico dividido en dos piezas.

Estas placas son las tipicas de las computadoras “clonicos” desde el 286 hasta los primeros Pentium.

Con la demanda de perifericos (tarjeta de sonido, CD-ROM, discos extraibles)

salieron a la luz sus principales carencias:

  • mala circulacion de aire en las cajas (uno de los motivos de la aparicion de disipadores y ventiladores de chip).

  • una gran cantidad de cableado que impide acceder a la placa sin desmontar algun cable.

Para saber si una placa es Baby-AT, lo mejor es observar el conector de teclado, que casi seguro es una clavija DIN ancha,o sino mirar el conector que suministra la electricidad a la placa,que debera estar dividido en dos piezas, cada uno con 6 cables, con 4 cables negros (2 de cada una) en el centro.

El diseño de la Baby-AT dificulta la integracion de componentes adicionales, como controladora grafica, controladora de sonido o soporte para red local.

LPX

Estas placas son de tamaño similar a las Baby-AT, aunque con la peculiaridad de que los slots para las targetas de expansion no se encuentran sobre la placa base, sino en un conector especial (bus vertical) en el que estan pinchadas,la riser card.

Pese a la existencia de estos estandares, los grandes fabricantes de ordenadores (IBM, Compaq, Hewlett-Packard..) suelen sacar al mercado placas de tamaños y formas distintas.

De todas formas, esta placa esta en desuso, sobretodo despues de la llegada de las placas ATX.

Componentes de la placa base

Microprocesador o micro, es el cerebro del ordenador. Es un chip, un tipo de componente electrico en cuyo interior existen miles de elementos llamados transistores, cuya combinacion es capaz de interpretar y ejecutar un conjunto secuencial de instrucciones (programa). Los circuitos electronicos que contiene realizan operaciones aritmeticas, logicas y de control.Los micros suelen tener forma de cuadrado o rectangulo negro, y van sobre un elemento llamado zocalo (socket), o soldados en la placa base. La velocidad de un micro se mide en Mhz.

Partes del microprocesador:

-el encapsulado es lo que le rodea, para darle consistencia, impedir su deterioro y permitir en enlace con los conectores externos que lo acoplaran a su zocalo o a la placa base. -la memoria cache , una memoria ultrarapida que sirve al micro para tener a mano ciertos datos que puedan ser utilizados en las siguientes operaciones sin tener que acudir a la memoria RAM, reduciendo el tiempo de espera. -el coprocesador automatico, o la FPU (Floating Point Unit, Unidad de coma Flotante).Hay parte del micro especializada en esa clase de calculos matematicos, puede estar en el exterior de micro, o en otr chip. -el resto del micro que tiene varias partes (unidad de enteros,registros,etc..)

Jumpers (Puentes) son unos puentes que sirven para configurar la velocidad del microprocesador al igual que la de otros componentes de la placa base, la configuración de dichos jumpers viene en el libro de la placa base.

Placa base

Zocalo del microprocesador es el lugar donde se inserta la CPU del ordenador. Durante más de 10 años consistió en un rectángulo o cuadrado donde el "micro", una pastilla de plástico negro con patas se introducía.La aparición de los Pentium II cambió un poco esto, introduciendo los conectores en forma de ranura (slot).

Tipos más comunes de zócalo, o socket:

-PGA son el modelo clásico, usado en el 386 y muchos 486, consiste en un cuadrado de conectores en forma de agujero donde se insertan las patas del chip por presión. Segun el chip, tiene mas o menos agujeros.

-ZIF Zero Insertion Force (socket), o zócalo de fuerza de inserción nula. Eléctricamente es como un PGA, aunque gracias a un sistema mecanico permite introducir el micro sin necesidad de fuerza alguna, con lo que no hay peligro de estropear el chip por romperle una pata.

- Socket 7 "Super 7": variante del Socket 7 que se caracteriza por poder usar velocidades de bus de hasta 100 MHz, es el que utilizan los micros AMD K6-2.

- Socket 370 o PGA370: físicamente similar al anterior, pero incompatible con el por utilizar un bus distinto. Dos versiones: PPGA (la mas antigua, solo para micros Intel Celeron Mendocino) y FC-PGA (para Celeron y los más recientes Pentium III).

- Socket A (462): utilizado unicamente por los mas recientes AMD K7 Athlon y por los AMD Duron.

Socket 423: utilizado únicamente por los Pentium 4.

-Slot 1 fue un invento de Intel para los Pentium II y asi dejar fuera a su competencia, AMD y Cyrix.

No se parece a nada de lo anterior, en vez de un rectangulo con agujeros para las patas del chip, es una ranura (slot), una especie de conector alargado como los ISA o PCI.No tiene muchas ventajas frente a los ZIF.

-Slot A es la respuesta de AMD al Slot 1, físicamente ambos slots son iguales, pero logica y electricamente son incompatibles por los motivos indicados antes. Es utilizado unicamente por los primeros AMD K7 Athlon.

-Otros tambien puede ser que no exista zocalo, sino que el chip esta soldado a la placa, en este caso a veces cuesta de reconocer. Es el caso de muchos 8086, 286 y 386SX.
O bien se trata de chips antiguos (8086 o 286), que tienen forma rectangular alargada (parecida al chip de BIOS) y patas planas en vez de redondas, en este caso, el zocalo es rectangular.

Ranuras de memoria son los conectores de la memoria principal del ordenador, la RAM. Antes los chips de RAM se colocaban uno a uno sobre la placa, de la forma en que aun se hace en las tarjetas de vídeo, eso no era buena idea porque se necesitaban muchos chips, por eso se agruparon varios chips de memoria soldados a una plaquita, dando lugar a lo que se conoce como modulo. Estos modulos han ido variando en tamaño, capacidad y forma de conectarse; al comienzo los habia que se conectaban a la placa mediante unas patas muy delicadas, esto desaparecio hacia el 386 por los llamados modulos SIMM, que tienen los conectores sobre el borde del modulo. Los SIMMs originales tenian 30 conectores (30 contactos), y median unos 8,5 cm. Hacia finales del 486 aparecieron los de 72 contactos, mas largos, unos 10,5 cm. Este proceso ha seguido los actuales modulos DIMM, de 168 contactos y 13 cm.

Chip Set El Chipset de la placa base es la pieza fundamental a la hora de definir las caracteristicas de un sistema. Los chipset son un conjunto de chips que actuan de interconexion entre el microprocesador y el resto de los elementos y da nombre a la placa base.

Estos circuitos ayudan al microprocesador a acceder a la memoria, slots de expansión, discos...

Su función principal es de servir como medio de comunicación entre el microprocesador y el resto de componentes de la placa base.

Estos chips vienen soldados a la placa base. En el mercado hay distintas marcas de fabricantes de Chipset, pero el principal fabricante es Intel. Existe una amplia gama de chipset para cada tipo de micro y de bus.

Esquema de como funciona un Chip Set :

La BIOS (Basic Input Output System, Sistema Básico de Entrada y Salida) es una especie de programa grabado en un chip de la placa base que el ordenador ejecuta nada más encenderse para dar paso después a la carga del sistema operativo. Pero para poder lograr cargar con éxito el sistema operativo, antes ha de conocer la cantidad de RAM instalada, los discos duros conectados,teclado,disqueteras... para lo cual la BIOS chequea el sistema y localiza estos componentes.

La BIOS realiza el POST (Power-On Self Test, Test Automatico de Encendido), un pequeño test que comprueba que todo este conectado correctamente y que no haya ningun problema en los dispositivos. Si todo esta correcto, dara paso a cargar el sistema operativo, en caso contrario, nos mostrara un mensaje de error o nos informara de algun fallo mediante una serie de pitidos o por voz si nuestra placa base incorpora esta funcion.

La BIOS debe ser modificada para indicar correctamente que disco duro tenemos, establecer la hora del sistema,... Para eso, incorpora una memoria conocida como CMOS que almacena todos los datos necesarios para el arranque del ordenador. Esta memoria se encuentra continuamente alimentada gracias a una pila que incorpora la placa base, ya que si la CMOS se borrara cada vez que apagásemos el ordenador, tendríamos que estar continuamente configurando la BIOS.

La Bios puede actualizarse mediente la extraccion y sustitucion del chip, o bien con software, aunque solo en las llamadas Flash-Bios.

Esta memoria esta alimentada constantemente por una pila, para que una vez apaguemos el ordenador no se pierdan todos esos datos que nuestro ordenador necesita para funcionar.
Actualmente todas las placas vienen con una pila tipo boton, la cual tiene una duración de unos 4 o 5 años (aproximadamente)

Slots para tarjetas de expansion son unas ranuras de plastico con conectores electricos (slots) donde se introducen las targetas de expansion (tarjeta de video, de sonido, de red..) según la tecnologia en que se basen presentan un aspecto diferente, de distinto tamaño y a veces de distinto color.Pueden ser:

-Ranuras ISA: son las mas antiguas, de cuando los primeros pc. Funcionan a unos 8Mhz y dan un maximo de 16Mb/s.

-Ranuras Vesa Local Bus: un modelo en desuso, se empezo a usar en los 486 y se dejo de usar en los primero tiempos del Pentium.Son un desarrollo de las ISA, que funcionan a 40Mhz y dan unos 160MB/s.

-Ranuras PCI (Peripheral Component Interconnect): es el estandar actual.Pueden dar hasta 132Mb/s a 33Mhz.Es suficiente para todo,exceptuando algunas targetas de video 3D.

-Ranura AGP(Accelerated Graphics Port): es exclusivamente para conectar targetas de video 3D, por lo que solo hay una ranura.Segun su funcionamiento puede dar 264MB/s o inclusio 528MB/s.

Las placas actuales tienden a tener el mayor numero de conectores PCI posibles, teniendo uno o dos conectores ISA por motivos de compatibillidad

con targetas antiguas y la AGP se usa para el video.

Memorias

RAM (Random Acces Memory, memoria de acceso aleatorio)

Memoria de almacenamiento primario. Almacena temporalmente instrucciones de programa y datos. El ordenador divide un chip de RAM en varias localidades de igual tamaño. Estas localidades de memoria tienen una direccion unica, de manera que el ordenador pueda distinguirlas cuando se le ordena que guarde o recupere información. Puede almacenarse un trozo de información en cualquier localidad de la RAM tomada al azar y el ordenador puede recuperarlo rapidamente si se le indica.

Es una memoria volatil, ya que la información que contiene no se conserva de manera permanente. Si se interrumpe la alimentacion, dicha informacion se pierde. La RAM no tiene partes moviles, al no tener un movimiento se puede tener acceso a los datos de la RAM a velocidades muy altas o aproximadas a la velocidad de la luz. La RAM ofrece al procesador un almacenamiento temporal para programas y datos.

Todos los programas y datos se deben transferir a la RAM desde un dispositivo de entrada o del almacenamiento antes de que se puedan ejecutar los programas o procesar los datos.EL espacio de la RAM es siempre escaso por eso despues de que se haya utlilizado un rpograma se libera.

CACHE sirve para facilitar una transferencia mas rapida de instrucciones y datos al procesador. Igual que la RAM, el cache es un área de almacenamiento de alta velocidad para las instrucciones de los programas y los datos, pero es 10 veces mas rapida que la RAM y mucho mas cara. Con solo una fraccion de la capacidad de la RAM, la memoria caché sólo contiene las instrucciones y los datos que es probable que el procesador necesite enseguida.

Tambien se conoce como cache externa, secundaria o de segundo nivel

Puede ir a la placa con varios chips o en un unico chip, soldada en la placa base o en un zocalo especial, hasta puede ser que no este en la placa base sino que pertenezca al microprocesador.

ROM (Read Only Memory, memoria solo de lectura)

Es una memoria no volatil, porque el ordenador puede leer información de ella pero nunca escribir información nueva. Todos los ordenadores cuentan con dispositivos de ROM que contienen las instrucciones de arranque y otra informacion. La información en la ROM se graba permanentemente cuando se hace el ordenador, pero no hay manera de reemplazarla a menos que se cambie el chip de ROM.

PROM (Programmable read only memory, memoria de solo lectura programable)

Es la ROM en la que el usuario puede cargar programas y datos de solo lectura que una vez cargados rara vez o nunca se cambian.

EPROM es la ROM que se puede borrar mediante luz. Es electricamente programable pero no borrable.

Es de una sola grabación como la PROM.

EEPROM es la ROM electricamente programable y borrable. Se puede regrabar infinitamente. Es como la FLASH.

FLASH es un tipo de PROM que el usuario puede regrabar y alterar facilmente a su informacion.

Modulos de memoria:

La DRAM no se compra en CHIPS, sino en modulos de memoria empaquetados en dos formatos estandar SIMM y DIMM que contienen 8, 16, 32, 64 o 128 MB cada uno. Estos modulos se introducen es ranuras (slots) en la placa base.

Memoria SIMM (Single in line Memory Module)

Normalmente son ocho o nueve chips fabricados con tecnologia DRAM y soldados en una tarjeta pequeña de circuito impreso.

Memoria DIM (Dual In line Memory Module)

Es posible combinar modulos SIMM y DIMM en una placa madre, pero bajo ciertas condiciones especiales.

Unas de SIMM deberan estar instalados en la ranura (slot) 2 y un DIMM de la misma velocidad en su ranura correspondiente, el voltaje tendra que ser de 3.3 V y no 5 V como se usa normalmente en los SIMM

Conectores Externos son los conectores para perifericos externos: teclado, impresora, raton..En las placas Baby-Atlo unico que esta en contacto con la placa son unos cables que la unen con los conectores, que se situan cerca de la carcasa, menos el teclado que si esta junto a la placa. En las ATX los conectores estan todos agrupados entorno al de teclado y soldados en la placa base.

Los teclados y ratones tieneden actualmente hacia el mini-DIN o PS/2, se cree que en el futuro casi todo se conectara al USB, en una cadena de perifericos conectados al mismo cable

Tipos de conectores:

Teclado

Placa base

Placa base

para clavija DIN ancha, propio de las Baby-AT, o mini-DIN en las placas ATX

Puerto Paralelo LPT1

Placa base

el segundo seria LPT2.conector hembra de 38mm,25pines en 2 hileras

Puertos

Serie COM

Placa base

Placa base

uno de 17 mm, con 9 pines (COM1), y otro de 38 mm,con 25 pines (COM2), como el paralelo pero macho, con los pines hacia fuera.Internamente son guales.En placa ATX son de 9 pines.

Puerto para

Raton PS/2

Placa base

Es un conector mini-DIN, como el del teclado.

Puero de

juegos

Placa base

para joystick o teclado midi.Mayor que el puerto serie,25mm,15 pines en 2 hileras

Puerto VGA

Placa base

lo nomral es que no este en la placa base sino en una tarjeta de expansion.17mm,15 pines en 3 hileras

USB

Placa base

Esta en las placas mas modernas, de forma estrecha y rectangular.

Puertos serie COM1 y COM2

Permiten velocidades de hasta 115.200 bits/s.

El uso mas comun del puerto serie es el raton o el modem, devido a que un puerto serie no es un modo eficiente de transmitir, ya que la información la envia en serie, un bit de información tras de otro, este tipo de transferencia tan lenta esta bien para dispositivos de baja velocidad hasta los 115.200 bits/s.

Puerto Paralelo LPT

Puede enviar hasta 8 bits de informacion en paralelo a la vez. Las placas base o en el caso de tarjetas controladoras suelen llevar un puerto paralelo, donde pueden llegar a velocidades de transmision de hasta 500 Kbytes/s.

Puerto USB (bus serie universal)

Es un bus de cuatro hilos y puede trasmitir/recibir a velocidades de hasta 12 Mbits/s y sus características mas importantes son:

  • Velocidades de hasta 1´5 Mbps y hasta 12 Mbps.

  • Se pueden conectar hasta 127 dispositivos.

  • Utiliza un cable de 4 hilos: dos de alimentación y dos de señal.

  • Se utiliza para dispositivos de baja velocidad: teclado, ratón, impresora y módem.

  • Son completamente Plug&Play, en el caso de Windows 98 no es necesario reiniciar el equipo, solo hay que conectarlo y reconoce el dispositivo.

  • Existen dispositivos HUB para conectar varios USB a una salida.

Conectores internos aqui tambien entran los conectores para dispositivos internos, como peda ser la disquetera, el disco duro, el CD-ROM, el altavoz interno, o incluso los puertos serie, paralelo y joystcick si no placa no es ATX.

En las placas base antiguas el soporte de estos elementos se hacia mediante una tarjeta auxiliar, llamada Input/Outpout, pero desde el 486 se integran los chips controladores de estos dispositivos en la placa base,o en el correspondiente disco duro y disquetera.

-conector disquetera, 34 pines

-conector disco duro, en las placas actuales es doble (uno para cada canal IDE), tiene 40pines (el pin 20 no tiene utilidad)

El resto de conectores (puertos serie,paralelo,joystick) pueden ser externos (en las ATX) o internos para conectar un cable hasta el adaptador que es el que esta en el exterior (en las Baby-AT o las que usen targetas I/O).

El altavoz interno, los leds para el disco duro, el indicador de incendido, los interruptores de reset se conectan todos con cables finos de colores a una serie de jumpers donde la posicion y el voltaje vendra dado por el fabricante ya sea en un manual o impreso en la placa.

Conector Electrico es donde se conectan los cables para que la placa base reciba la corriente de la fuente de alimentacion.En las placas Baby-AT los conectores son dos, uno al lado del otro, pero en las ATX el conector solo es uno.

Los conectores Baby-AT deben disponerse de manera que los cuatro cables negros (2 de cada conector), que son las tierras, queden en el centro.

El conector ATX tiene formas rectangulares o trapezoides alternadas en algunos de los pines de manera que sea imposible su mala conexión.

Placa Base ATX

Placa base

A - Conector de entrada telefonica P - Interface PCI - IDE
B - Conector Wave Table Q - Regulador de voltaje
C - Conector de CD-Audio R - Conector Floppy
D - 256kB Pipe Line Burst nivel 2 S - Conector E/S
E - Puerto audio y joystick T- Conector de video
F - Conector VGA U - Controlador gráfico S3 Trio PCI
G - Raton y teclado PS/2 V - Banco de memoria de vídeo
H - Puerto serie W - Jumper de configuración
I - Zocalo para Pentium X - Controlador National PC87306 I/O
J- Zocalo VRM Y - Controlador ventilador auxiliar
K - 82437FX Controlador de sistema (TSC) Z - Pila del reloj
L - Conector de alimentacion primario AA - Acelerador 82371FB PCI ISA/IDE (PIIX)
M - 82438FX Data Path (TDP) BB - 4 slots PCI CC - 3 slots ISA
N - Bancos de memoria SIMM DD - Crystal CS4232 audio, OPL3 synthesizer
O - Regulador de voltaje CPU 3.3v

Placa base

Placa Base Baby-AT

Placa base

A - Interfaces PCI IDE N - 82371FB PCI ISA/IDE Accelerator (PIIX)

B - Controlador National 87306 I/O O - Battery for the Real-time clock

C - Conector de alimentacion primario P - Four ISA expansion connectors

D - Banco de memoria SIMM Q - BIOS recovery boot jumper

E - 82438FX Data Path (TDP) R - Flash EEPROM for system BIOS

F - Puerto paralelo S - Three PCI expansion connectors

G - Conector disquetera T - 3.3 volt power connector for PCI

H - 256KB cache secundaria U - Serial port connectors

I - 82437FX controlador de sistema (TSC) V - AT Keyboard Connector

J - Zocalo para pentium

K- Regulador de voltaje CPU

L - Conectores de E/S

M - Conector Auxiliar

Bibliografia

La informacion ha sido sacada de las siguientes paginas web:

www.duiops.net/hardware

www.fullhardware.com

www.conozcasuhardware.com

www.abcdatos.com/tutoriales

www.pmx-shop.com

www.idg.es/pcworld

www.cibor.com/placas_base

www.kibutz.com

www.pchardware.org

http://personal.redestb.es/juanhr/act99h.htm

http://www.premiernet.com/PRODUCTOS/placas_base.htm

http://www.galiciacity.com/servicios/hardware/chmb.htm

Listado de algunas placas base y sus precios

Asus

P.B. Asus A7V333 VIA KT333 Socket A 97 €

P.B. Asus A7V333 VIA KT333 Socket A RAID 115 €

P.B. Asus A7V8X VIA KT400 Socket A 106 €

P.B. Asus A7V8X VIA KT400 Socket A RAID 136 €

P.B. Asus P4B-266 i845D Pentium 4 Socket 478 DDR 92 €

P.B. Asus P4B i845E Pentium 4 Socket 478 DDR 120 €

P.B. Asus P4B i845E Pentium 4 Socket 478 DDR RAID 167 €

P.B. Asus P4PE i845PE Pentium 4 Socket 478 DDR 333 177 €

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P.B. Asus P4T533-C i850E Pentium 4 AGP4 RIMM1066 156 €

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Puertos: Serie, paralelo, Ps/2, joystick.

Slots de

Expansión.

Chipset 1

Microprocesador.

Unidades o discos de almacenamiento

Bus AGP

Memoria

Chipset 2