Placa base

Informática. Computación. Historia. Memorias. Puertos. Buses. Formatos. Componentes

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La placa base como su propio nombre indica, es la “base” de todos los componentes del ordenador. Una primera distinción la tenemos en el formato de la placa, es decir, en sus propiedades físicas. Dicho parámetro está directamente relacionado con la caja, o sea, la carcasa del ordenador. Hay dos grandes estándares: ATX y Baby AT.

Formato ATX

Las nuevas placas ATX tienen un tamaño de 305 x 244 milímetros, es decir, que una de sus principales innovaciones lo constituye la relación de forma, lo que permitiría la instalación de más componentes de cara a ampliar las posibilidades de los equipos, permitiendo incluso una doble capa de puertos de expansión si fuera necesario

A - Conector de entrada telefónica
B - Conector Wave Table
C - Conector de CD-Audio
D - 256kB Pipe Line Burst nivel 2
E - Puerto audio y joystick
F - Conector VGA
G - Ratón y teclado PS/2
H - Puerto serie
I - Zócalo para Pentium
J- Zócalo VRM
K - 82437FX Controlador de sistema (TSC)
L - Conector de alimentación primario
M - 82438FX Data Path (TDP)
N - Bancos de memoria SIMM
O - Regulador de voltaje CPU 3.3v
P - Interface PCI - IDE
Q - Regulador de voltaje
R - Conector Floppy

S - Conector E/S
T- Conector de video
U - Controlador gráfico S3 Trío PCI
V - Banco de memoria de vídeo
W - Jumper de configuración
X - Controlador National PC87306 I/O
Y - Controlador ventilador auxiliar
Z - Pila del reloj
AA - Acelerador 82371FB PCI ISA/IDE (PIIX)
BB - 4 slots PCI CC - 3 slots ISA
DD - Crystal CS4232 audio, OPL3 synthesizer

El formato ATX se ha pensado (al igual que el Baby-AT) para que los conectores de expansión se sitúen sobre la propia placa, con lo que los equipos seguirán teniendo un tamaño similar al de los actuales, aunque para discos más compactos también se ha definido una versión más reducida denominada mini-ATX (de unos 280 por 204 milímetros).

Eso en cualquiera de ambos se permite la utilización de hasta 7 ranuras de expansión de tipo ISA o PCI, localizadas en la parte izquierda de la placa, mientras que el zócalo del procesador se ha desplazado a la parte posterior derecha junto a la fuente de alimentación (que también se ha visto renovada).
De esta forma los elementos de refrigeración dejan de ser un obstáculo, al mismo tiempo que el micro se beneficia del flujo de aire adicional que representa el ventilador de la fuente.

El nuevo formato también permite que elementos como los zócalos de memoria queden ahora más accesibles, al tiempo que reduce la cantidad de cables presentes en interior del equipo, al situar los conectores de las controladoras de disco justo debajo de las unidades de almacenamiento.
Esto tiene la ventaja añadida de eliminar el peligro de interferencias, algo que será más probable a medida que aumenten las frecuencias de funcionamiento de los nuevos micros.

Uno de los cambios mas visibles en el diseño ATX es el cambio de dos conectores de alimentación por uno, influenciado por el nuevo diseño de las fuentes de alimentación.

'Placa base'

Formato Baby-AT

La especificación Baby-AT es esencialmente la misma que la de la placa del IBM XT, con modificaciones en la posición de los agujeros de los tornillos para poder encajar en una carcasa de tipo AT. Virtualmente todas las placas AT y Baby-AT usan el mismo conector para el teclado (DIN de 5 pins). Las placas Baby-AT encajan en todo tipo de carcasas excepto en las de perfil bajo o extrafinas.

'Placa base'

Diseño placa Baby-AT

Este formato debe su éxito a la flexibilidad de su diseño, aunque dicha flexibilidad sea así mismo su principal fuente de problemas, por ejemplo, las ranuras de expansión se sitúan generalmente en la parte posterior izquierda de la placa colocando el microprocesador justo frente a las mismas. Esto era perfectamente válido cuando los chips aún eran lentos y disipaban poco calor, pero el aumento de velocidad de los mismos obligó posteriormente a la incorporación de componentes capaces de refrigerarlos en lo posible. Tales componentes suelen dificultar la instalación de las tarjetas de expansión más largas, bloqueando algunos de los slots.

O peor aún. El mantenimiento o actualización de determinados componentes se convierte poco menos que en un castigo cuando es preciso desmontar medio ordenador hasta que se puede llegar a ellos con holgura. Es lo que sucede, generalmente, con los zócalos de memoria, que se encuentran tapados por una maraña de cables y fajas o, incluso, por las propias unidades de almacenamiento (disqueteras o discos duros)

A - Interfaces PCI IDE

B - Controlador National 87306 I/O

C - Conector de alimentación primario

D - Banco de memoria SIMM

E - 82438FX Data Path (TDP)

F - Puerto paralelo

G - Conector disquetera

H - 256KB cache secundaria

I - 82437FX controlador de sistema (TSC)
J - Zócalo para Pentium
K- Regulador de voltaje CPU
L - Conectores de E/S
M - Conector Auxiliar
N - 82371FB PCI ISA/IDE Accelerator (PIIX)
O - Battery for the Real-time clock
P - Four ISA expansion connectors
Q - BIOS recovery boot jumper
R - Flash EEPROM for system BIOS
S - Three PCI expansion connectors
T - 3.3 volt power connector for PCI
U - Serial port connectors
V - AT Keyboard Connector

Por si esto no fuera suficiente, el propio diseño Baby-AT dificulta la integración de componentes adicionales, como controladora gráfica, controladora de sonido o soporte para red local, aunque en los últimos tiempos los fabricantes parecen haberse enfrentado con éxito a dicho problema, si bien en algunas ocasiones nos encontramos con placas que dan extraños errores de comportamiento frente a determinados programas o sistemas operativos.

La segunda distinción la haremos por el zócalo de la CPU, así como los tipos de procesador que soporte y

Procesadores mas actuales.

Gama Pentium: Classic, MMX, Pro, PII, Celeron, Xeon, PIII, PIV.

K5, K6, K6-II, K6-III, K/, Athlon.  

6x86, 6x86MX, MII, Media GX

Winchip C6, Winchip2, Winchip3

la cantidad de ellos. Tenemos el estándar Tipo 4 o 5 para Pentium, el tipo 7 para Pentium y MMX, el Super 7 para los nuevos procesadores con bus a 100 Mhz, el tipo 8 para Pentium Pro, el Slot 1  para el Pentium II y el Celeron, y el Slot 2 para los Xeon. Estos son los más conocidos.

La siguiente distinción la haremos a partir del chipset que utilicen:

Los más populares son los de Intel. Estos están directamente relacionados con los procesadores que soportan, así tenemos que para el Pentium están los modelos FX, HX, VX y TX. Para Pentium PRO los GX, KX y FX. Para Pentium II y sus derivados, además del FX, los LX, BX, EX,  GX y NX. Para Pentium MMX se recomienda el TX, aunque es soportado por los del Pentium 'Classic'.

También existen placas que usan como chipset el de otros fabricantes como VIA, SiS, UMC o Ali (Acer).

El siguiente parámetro es el tipo de bus. Hoy en día el auténtico protagonista es el estándar PCI de 32 bits en su revisión 2.1, pero también es importante contar con alguna ranura ISA de 16 bits, pues algunos dispositivos como módems internos y tarjetas de sonido todavía no se han adaptado a este estándar, debido básicamente a que no aprovechan las posibilidades de ancho de banda que éste posee. También existe un PCI de 64 bits, aunque de momento no está muy visto en el mundo PC.

Otros tipos de bus son el ISA de 8 bits, no usado ya por ser compatible con el de 16 bits, el EISA, usado en algunas máquinas servidoras sobre todo de Compaq, el VL-Bus, de moda en casi todos los 486, o el MCA, el famoso bus microcanal en sus versiones de 16 y 32 bits patrocinado por IBM en sus modelos PS/2.

Otra característica importante es el formato y cantidad de zócalos de memoria que admite. En parte viene determinado por el chipset que utiliza. La más recomendable es la DIMM en formato SDRAM y como mínimo 3 zócalos. En el caso de módulos SIMM de 72 contactos el mínimo es de 6 (recordad que van de 2 en 2).

Memorias'Placa base'

Hemos de distinguir entre la memoria principal, la memoria caché, y la memoria de video. La primera se emplea para poder ejecutar mayores y más programas al mismo tiempo, la segunda para acelerar los procesos de la C.P.U, y la tercera nos permite visualizar modos de mayor resolución y con más colores en el monitor, así como almacenar más texturas en tarjetas 3D.

Memoria principal:

La primera distinción que debemos realizar es el formato físico, cuyo parámetro más importante es el número de contactos (ó pins).

Hoy en día podemos encontrarlas de 30 contactos (8 bits) y que miden unos 9 cm., 72 (32 bits) y con una longitud de casi 11cm., y 168 (64 bits) y casi 13 cm. Las dos primeras reciben el nombre de SIMM y funcionan a 5V, y la última es conocida como DIMM y puede trabajar a 3,3V ó a 5V, dependiendo del tipo.

La siguiente distinción por orden de importancia sería el tipo, en orden a su antigüedad, esta puede ser DRAM, Fast Page (o FPM), EDO ó SDRAM. Es importante consultar el manual de la placa base para saber que tipos soporta.

El tipo SDRAM sólo se encuentra en formato DIMM, y es la que más dolores de cabeza nos puede causar, ya que puede ser Buffered o Unbuffered, y trabajar a 3,3 o a 5V. Además, no todas las placas base soportan todas estas combinaciones, algunas por ejemplo sólo soportan módulos de 3,3V. Afortunadamente, hay una muesca en estas memorias que impide conectar un módulo en un zócalo para el que no ha sido diseñado.

Otra característica importante es la paridad, esta característica actualmente está en desuso, pero puede ser fuente de problemas, ya que algunas placas no soportan esta característica, mientras otras (pocas) sólo funcionan con ella. Saber si un módulo posee o no paridad es relativamente fácil, basta con contar el número de chips (circuitos integrados) que hay en el circuito impreso. Si es impar entonces es memoria con paridad.

Por último nos queda comentar el tiempo de acceso, éste cuanto más pequeño sea, mejor.
Si hablamos de módulos SIMM, dependiendo de su antigüedad, son normales tiempos de 80, 70, 60 ó incluso 50 ns. En las memorias DIMM SDRAM, suelen ser habituales tiempos de alrededor de 10 ns.

También es importante señalar la máxima frecuencia a la que pueden trabajar. En este aspecto se debe recordar que el único diseño capaz de trabajar a 100 Mhz es el tipo SDRAM.

En cuanto a capacidades las más habituales son las de 256Kb, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 y 128Mb, aunque no todas pueden estar soportadas por nuestra placa base, por ejemplo los módulos de 2 Mb no suelen ser habituales, y los de 256Kb y 1Mb sólo están en formato de 30 pins., y los módulos DIMM empiezan a partir de 16 Mb.

También hay que entender que el bus de datos del procesador debe coincidir con el de la memoria, y en el caso de que no sea así, esta se organizará en bancos, habiendo de tener cada banco la cantidad necesaria de módulos hasta llegar al ancho buscado.
Por tanto el ordenador sólo trabaja con bancos completos, y éstos sólo pueden componerse de módulos del mismo tipo y capacidad.

Módulos por banco

Procesador

bus de datos

SIMM 30 pins (8 bits)

SIMM 72 pins (32 bits)

DIMM (64 bits)

386/486

32 bits

4 (4 x 8 = 32)

1

N/A*

Pentium/P.Pro

64 bits

N/A*

2 (2 x 32 = 64)

1

* No Aplicable

Por último, en las placas basadas en socket 7 y super 7, también debemos tener en cuenta la memoria caché. Normalmente está directamente soldada a la placa base y en cantidades de 512 o 1024 Kb. Para saber más sobre ella acuda a la sección de memorias.

Memoria caché:

La memoria caché de segundo nivel (L2) es una memoria muy rápida llamada SRAM (RAM estática) que se coloca entre la memoria principal y la CPU y que almacena los últimos datos transferidos. El procesador, como en los casos de caché de disco, primero consulta a dicha memoria intermedia para ver si la información que busca está allí, en caso afirmativo podemos trabajar con ella sin tener que esperar a la más lenta memoria principal.

Dicha memoria solo se usa como caché debido a que su fabricación es muy cara y se emplea en módulos de poca capacidad como 256 ó 512 Kb. No hay que confundir nunca la memoria de segundo nivel con la de primer nivel (L1) ya que esta suele ir integrada dentro del procesador, y suele ser de menor capacidad, aunque evidentemente dispone de un acceso mucho más rápido por parte de la CPU.

Su implementación en la placa base puede ser o bien colocar los chips directamente en ella, mediante zócalos o con soldadura directa, o en unos módulos parecidos a los SIMM's llamados COAST, de más fácil actualización.

ATX:

El estándar ATX es el más moderno y el que mayores ventajas ofrece. Está promovido por Intel, aunque es una especificación abierta, que puede ser usada por cualquier fabricante sin necesidad de pagar royalties. La versión utilizada actualmente es la 2.01.

Entre las ventajas de la placa cabe mencionar una mejor disposición de sus componentes, conseguida básicamente girándola 90 grados. Permite que la colocación de la CPU no moleste a las tarjetas de expansión, por largas que sean. Otra ventaja es un sólo conector de alimentación, que además no se puede montar al revés.

La memoria está colocada en un lugar más accesible.

La CPU está colocada al lado de la F.A. (Fuente de Alimentación) para recibir aire fresco de su ventilador.

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

Además de todas estas ventajas dicho estándar nos da la posibilidad de integrar en la placa base dispositivos como la tarjeta de video o la tarjeta de sonido, pero sacando los conectores directamente de la placa, dándonos un diseño más compacto, y sin necesidad de perder ranuras de expansión.

Así podemos tener integrados los conectores para teclado y ratón tipo PS/2, serie, paralelo o USB que son habituales en estas placas, pero también para VGA, altavoces, micrófono, etc... sin apenas sacrificar espacio.

'Placa base'
U.S.B.

Desde que nació el PC de la mano de IBM., por motivos de compatibilidad, algunas de sus características han permanecido inalterables al paso del tiempo.

Conectores como el de la salida paralelo (o Centronics), la salida serie (RS-232) o el conector del teclado han sufrido muy pocas variaciones.

Si bien es cierto que estos conectores todavía hoy cumplen su función correctamente en casos como la conexión de un teclado, un ratón o un modem, se han quedado ya desfasados cuando tratamos de conectar dispositivos más rápidos como por ejemplo  una cámara de video digital.

USB nace como un estándar de entrada / salida de velocidad media-alta que va a permitir conectar dispositivos que hasta ahora requerían de una tarjeta especial para sacarles todo el rendimiento, lo que ocasionaba un encarecimiento del producto además de ser productos propietarios ya que obligaban a adquirir una tarjeta para cada dispositivo.

Pero además, USB nos proporciona un único conector para solventar casi todos los problemas de comunicación con el exterior, pudiéndose formar una auténtica red de periféricos de hasta 127 elementos.

Mediante un par de conectores USB que ya hoy en día son estándar en todas las placas base, y en el espacio que hoy ocupa un sólo conector serie de 9 pines nos va a permitir conectar todos los dispositivos que tengamos, desde el teclado al modem, pasando por ratones, impresoras, altavoces, monitores, scaners, cámaras digitales, de video, plotters, etc... sin necesidad de que nuestro PC disponga de un conector dedicado para cada uno de estos elementos, permitiendo ahorrar espacio y dinero.

Al igual que las tarjeta ISA tienden a desaparecer, todos los conectores anteriormente citados también desaparecerán de nuestro ordenador, eliminando además la necesidad de contar en la placa base o en una tarjeta de expansión los correspondientes controladores para dispositivos serie, paralelo, ratón PS/2, joystick, etc...

Como se puede ver, realmente es un estándar que es necesario para facilitarnos la vida, ya que además cuenta con la famosa característica PnP (Plug and Play) y la facilidad de conexión "en caliente", es decir, que se pueden conectar y desconectar los periféricos sin necesidad de reiniciar el ordenador.

Otras características que también deberemos saber son:

Dos velocidades de acceso, una baja de 1,5 Mbps para dispositivos lentos como pueden ser joysticks o teclados y otra alta de 12 Mbps para los dispositivos que necesiten mayor ancho de banda.

Topología en estrella, lo que implica la necesidad de dispositivos tipo "hub" que centralicen las conexiones, aunque en algunos dispositivos como teclados y monitores ya se implementa esta característica, lo que permite tener un sólo conector al PC, y desde estos dispositivos sacar conexiones adicionales.
Por ejemplo en los teclados USB se suele implementar una conexión adicional para el ratón, o incluso otras para joystick, etc.. y en los monitores varias salidas para el modem, los altavoces...

Permite suministrar energía eléctrica a dispositivos que no tengan un alto consumo y que no estén a más de 5 metros, lo que elimina la necesidad de conectar dichos periféricos a la red eléctrica, con sus correspondientes fuentes de alimentación, como ahora ocurre por ejemplo con los módems externos.

En los ordenadores Mac más modernos (como el iMAC) también están  implementados dichos conectores, lo que da una idea de su estandarización, y redundará en favor de una mayor gama de productos y mejor competitividad.

Si trabajamos bajo Windows necesitaremos como mínimo la versión OSR 2.1 del Windows 95 para que reconozca los dispositivos.

Baby AT:

Este formato está basado en el original del IBM PC-AT, pero de dimensiones más reducidas gracias a la mayor integración en los componentes de hoy en día, pero físicamente compatible con aquel.

Aún hoy en día es el más extendido. En este tipo de placas es habitual el conector para el teclado 'gordo'

Entre sus ventajas cabe destacar el mejor precio tanto de éstas como de las cajas que las soportan, aunque esta ventaja desaparecerá a medida que se vaya popularizando su contrincante.

Leyendo las ventajas de las placas ATX se pueden entrever los inconvenientes de dicha arquitectura.

Las placas base constan de un gran número de componentes, a continuación definiré los componentes comunes a la mayoría de ellas anteriormente comentados de forma superficial.

LA BIOS

Las siglas BIOS corresponden a (Basic Input Output System, Sistema de entrada / salida básico).

Es una memoria ROM, EPROM o FLASH la cual contiene las rutinas de más bajo nivel que hace posible que el ordenador pueda arrancar, controlando el teclado, el disco y la disquetera permite pasar el control al sistema operativo.

Además, la BIOS se apoya en otra memoria, la CMOS (llamada así porque suele estar hecha con esta tecnología), que almacena todos los datos propios de la configuración del ordenador, como pueden ser los discos duros que tenemos instalados, número de cabezas, cilindros, número y tipo de disqueteras, la fecha, hora, etc..., así como otros parámetros necesarios para el correcto funcionamiento del ordenador.

Además, la BIOS contiene el programa de configuración, es decir, los menús y pantallas que aparecen cuando accedemos a los parámetros del sistema.

Hay muchos tipos de BIOS y podemos encontrar de diferentes números de pins (24, 28, 32).

Pila de la BIOS: Esta memoria está alimentada constantemente por una batería, de modo 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 botón, la cual tiene una duración de unos 4 ó 5 años (aproximadamente), y es muy fácil de reemplazar.

reloj / OSCILADOR

El microprocesador está conectado a una oscilador que genera impulsos (señales eléctricas) igualmente espaciados en el tiempo (a intervalos constantes de tiempo), y que se suele conocer como reloj. Estos impulsos forman una señal, que permite regular los instantes exactos en los que debe comenzar y finalizar el trabajo de un componente.. Esta será emitida por el reloj a una determinada frecuencia base. La frecuencia se mide en megahercios (MHz o millones de ciclos por segundo). El microprocesador recibe dicha señal y la divide para obtener otra señal con la frecuencia a la que el microprocesador es capaz de trabajar. Esta nuevas señal marca el ritmo con el cual se ejecutan todas las tareas.

Por ejemplo, el 8088 funciona a 4,77 Mhz, que es un tercio de la frecuencia base del reloj que usa, que es de 14,31818 Mhz.

Los más modernos microprocesadores alcanzan velocidades de cientos de MHz (300 Mhz alcanza el Pentium II, es decir, 300x106 Hz, lo que significa que el reloj genera 300 millón de pulsos por segundo, lo que suponiendo que cada instrucción a realizar por el microprocesador necesitara un ciclo de reloj, se podrían realizar 300 millones de instrucciones por segundo).

JUMPERS (PUENTES)

Como su nombre indica 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'

CONECTOR DE ALIMENTACIÓN

Sirve para que la fuente de alimentación pueda suministrar energía a la placa base, y de ahí, a todos los demás componentes de nuestro ordenador.

CHIPSET

El Chipset de la placa base es la pieza fundamental a la hora de definir las características de un sistema. Los chipset son un conjunto de chips que actúan de interconexión 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.

Aquí tenemos un esquema de cómo funcionarían los chipset.

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.

ZÓCALO

El zócalo para el microprocesador es la ubicación situada en la placa base para fijar a este. Podemos encontrar tres tipos básicos de zócalos:

  • Para la clase 486 y overdrive tanto en formato zif como no zif.

  • Zif para Pentium y Pentium MMX denominado socket 7, y el zif para Pentium pro denominado Socket 8.

  • Zócalo slot 1 para Pentium 2 y Pentium 3.

MICROPROCESADOR

El microprocesador, o simplemente el micro, es el cerebro del ordenador. Es un chip, un tipo de componente electrónico en cuyo interior existen miles (o millones) de elementos llamados transistores, cuya combinación permite realizar el trabajo que tenga encomendado el chip, estos suelen tener forma de cuadrado o rectángulo negro, y como se ha dicho anteriormente, va en su zócalo correspondiente según el modelo del microprocesador o soldados en la placa base.

La velocidad del micro se mide en megahercios aunque esto es solo una medida de la fuerza bruta del micro. Debido a la dificultad de fabricar componentes electrónicos que funciones a inmensas velocidades a megahercios es muy complejo, todos los micros tienen dos velocidades:

  • Velocidad interna: la velocidad a la que funciona el micro internamente(300, 450, 500 Mhz...)

  • Velocidad externa o de bus: o también “FBS”, la velocidad con la que se comunica el micro y la placa base.

La cifra por la que se multiplica la velocidad externa o de la placa para dar la interna o del micro es el multiplicador; por ejemplo, un Pentium III a 450 MHz utiliza una velocidad de bus de 100 MHz y un multiplicador 4,5x.

Partes de un microprocesador

  • El encapsulado: es el plástico que rodea a la oblea de silicio en si, para protegerla para que no se deteriore y permitir el enlace con los componentes externos que lo acoplarán a su zócalo.

  • La memoria caché: una memoria ultrarrápida que sirve al micro para tener a mano ciertos datos que previsiblemente serán utilizados en las siguientes operaciones sin tener que acudir a la memoria RAM, reduciendo el tiempo de espera.
    Es lo que se conoce como caché de primer nivel; es decir, la que está más cerca del micro, tanto que está encapsulada junto a él. Todos los micros tipo Intel desde el 486 tienen esta memoria, también llamada caché interna.

  • El coprocesador matemático: o, más correctamente, la FPU (Floating Point Unit, Unidad de coma Flotante). Parte del micro especializada en esa clase de cálculos matemáticos; también puede estar en el exterior del micro, en otro chip.

ZÓCALOS DE MEMORIA

Como su propio nombre indica, son como los slots de expansión a las tarjetas controladoras. Los módulos de memoria se insertan en estas ranuras para quedar conectados a la placa base.

MEMORIAS

'Placa base'

RAM (Random Acces Memory, memoria de acceso aleatorio):

Memoria de almacenamiento primario. Almacena temporalmente instrucciones de programa y datos. El computador divide un chip de RAM en varias localidades de igual tamaño. Estas localidades de memoria tienen una dirección única, de manera que el computador 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 computador puede recuperarlo rápidamente si se le indica hacerlo. De ahí proviene el nombre de memoria de acceso aleatorio. La información almacenada en la RAM no es más que un patrón de corriente eléctrica que fluye por circuitos microscópicos en chips de silicio. Es una memoria volátil, ya que la información que contiene no se conserva de manera permanente. Si se interrumpe la energía, dicha información se pierde. La RAM no tiene partes móviles; al no tener un movimiento mecánico, se puede tener acceso a los datos de la RAM a velocidades electrónicas o aproximadamente a la velocidad de la luz. La RAM ofrece al procesador un almacenamiento temporal para programas y datos.

'Placa base'

Todos los programas y datos se deben transferir a la RAM desde un dispositivo de entrada o del almacenamiento secundario antes de que se puedan ejecutar los programas o procesar los datos. El

espacio de la RAM es siempre escaso, por eso, después de que se haya ejecutado un programa, se libera.

Tipos básicos de módulos de memoria:

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

Memoria SIMM (Single in line Memory Module)

Usualmente son ocho o nueve, chips DIP fabricados con tecnología DRAM y soldados en una tarjeta pequeña de circuito impreso.

El borde inferior de esta tarjeta posee contactos, que encajan perfectamente en zócalos (slots) especialmente diseñados para este tipo de módulos ubicados sobre la placa madre.

En las primeras PC se usaban SIMM de 32 pines que proporcionaban cada uno 8 bits, por lo que debían ser usadas en pares en las PC de 16 bits (hasta 386SX) y en grupos de a cuatro en las de 32 bits (4 x 8 = 32 bits), pero con las 486 desaparecieron, en favor de los módulos de 72.

Memoria DIM(Dual In line Memory Module)

Tienen 168 pines y en las Pentium se pueden usar de solos porque tienen 32 bits.

Es posible combinar módulos SIMM y DIMM en una placa madre, pero bajo ciertas condiciones especiales. Un par de SIMM de 72 pines iguales (es decir de 8, 16 o 32 MB) deberán estar instalados en la ranura (slot) 2 y un DIMM de la misma velocidad en su ranura respectiva, además el voltaje deberá ser de 3.3 V y no 5 V como se usa normalmente en los SIMM.

ROM (Read Only Memory, memoria sólo de lectura):

Es una memoria no volátil, porque el computador puede leer información de ella pero nunca escribir información nueva. Todas las computadoras cuentan con dispositivos de ROM que contienen las instrucciones de arranque y otra información crítica. La información en la ROM se graba permanentemente cuando nace el computador, pero no hay manera de reemplazarla a menos que se reemplace el chip de ROM.

Memoria PROM (Programmable read only memory, memoria de sólo 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.

Memoria EPROM:

Es la ROM que se puede borrar mediante luz. Eléctricamente programable pero no eléctricamente borrable.

Podríamos decir que es de una sola grabación como la PROM.

Memoria EEPROM:

Es la ROM eléctricamente programable y eléctricamente borrable. Se puede regrabar infinitamente.

Es como la FLASH.

Memoria FLASH:

Es un tipo de PROM que el usuario puede regrabar y alterar fácilmente a su criterio.

Memoria CACHÉ:

Se usa para facilitar una transferencia aún más rápida de instrucciones y datos al procesador; es decir que se usa para mejorar el caudal de proceso (velocidad con que un sistema de computación puede realizar el trabajo). Al igual que la RAM, el caché es un área de almacenamiento de alta velocidad para las instrucciones de los programas y los datos, pero es 10 veces más rápida que la RAM y mucho más cara. Con sólo una fracción de la capacidad de la RAM, la memoria caché sólo contiene las instrucciones y los datos que es probable que el procesador requiera enseguida.

SLOTS/BUSES

Los distintos dispositivos electrónicos de la placa base, así como las tarjetas controladoras (tarjeta gráfica, módem, etc) se comunican a través de los buses, que son una serie de hilos que permiten conectar uno o más componentes entre sí. Se puede decir que los slots o ranuras de expansión son el final de los buses, es decir, donde se conectan las tarjetas. En la actualidad, existen varios tipos fundamentales de buses, que son los que se usan en las placas base que podemos encontrar en el mercado. Son el ISA (cada vez más desfasado), el PCI (marca la pauta del mercado), el USB (el más nuevo y rápido) y el AGP (para gráficos).

Bus ISA

Apareció en el mercado hace bastante tiempo, y tiene un bus de datos de 16 bits, aunque es compatible con su antecesor de 8 bits, con la única diferencia de que el bus ISA de 8 bits era síncrono, por lo tanto, las viejas tarjetas de 8 bits pueden funcionar en buses ISA de 16 bits sin ningún problema. De todas formas, las tarjetas de 16 bits son considerablemente más rápidas que las otras, ya que transfieren la misma cantidad de datos que las de 8 bits, pero en la mitad de tiempo. Además de ampliarse el bus de datos de 8 bits a 16 bits también se amplió el bus de direcciones a 24 bits y se aumentó la velocidad de cada una de las señales de frecuencia. Este bus tiene 62 contactos (8 bits) o 98 contactos (16 bits).

Bus VESA

Es un bus desarrollado por un organismo de estandarización de dispositivos de vídeo quién lo presentó como el primer tipo de bus local. Se le llamo VESA LOCAL BUS (VLB). Este tipo de bus revolucionó el mercado ya que permitía una velocidad de 33 Mhz pudiéndose alcanzar una máxima de 50 Mhz y su ancho de banda es de 32 bits (aunque en su especificación 2.0 se alcanzan los 64 bits).

En el año 1992 se presentó un nuevo bus local el PCI, que aunque no mejoró el rendimiento del VLB, superó las carencias que presentaba este bus que estaba orientado al diseño de los procesadores 80486.

Bus PCI (Peripheral Component Interconnect)

Es un bus que fue desarrollado por Intel y que fue creado especialmente para el procesador Pentium, además, es compatible con el estándar Plug&Play y tiene una anchura de bus de 64 bits. Este bus es independiente de la CPU, ya que depende de un controlador de bus PCI. Por ello es posible instalarlo en sistemas que no estén basados en el procesador Intel (AMD, Macintosh, etc). Las tarjetas de expansión PCI trabajan eficientemente en todos los sistemas, por lo que pueden ser intercambiadas a gusto del usuario. A pesar de que el bus PCI es el “presente”, por llamarlo de alguna manera, sigue habiendo buses y tarjetas de expansión ISA, ya que no todas las tarjetas necesitan los ratios de transferencia que ofrece PCI; sin embargo, las tarjetas SCSI, tarjetas de red, módems internos, etc. se han decantado cada vez más fuertemente hacia el bus PCI. Este bus consta de 124 contactos (32 bits) o de 188 contactos (64 bits).

Bus AGP (Accelerated Graphics Port)

La tecnología AGP, creada por Intel, y de reciente aparición, tiene como objetivo fundamental el nacimiento de un nuevo tipo de PC, en el que se preste especial atención a dos facetas: gráficos y conectividad. La especificación AGP se basa en la PCI 2.1 de 66 MHz, y añade tres características nuevas a ésta para incrementar su rendimiento: nueva tecnología de lectura / escritura, demultiplexado de datos y direcciones en el propio bus e incremento de la velocidad hasta los 100 MHz (lo que supondría unos ratios de transferencia de unos 800 Mb/s, 4 veces mayores que los alcanzados por PCI). Además, como el bus AGP es exclusivo para el apartado gráfico, no tiene que compartir su ancho de banda con otros componentes, como sí sucede en el caso del PCI.

PUERTOS

Los puertos son la relación del ordenador con el exterior, se encargan de facilitar el intercambio de información entre el ordenador y la periferia. Su función consiste en posibilitar la transmisión de datos entre dos sistemas distintos.

Los puertos los podemos tener ya integrados en la placa base como ya vienen actualmente, pero en las placas ase anteriores a Pentium o los últimos 486, no venían integrados en la placa base.

Los puertos serie COM1 y COM2

Permiten velocidades de hasta 115.200 bits/s.

El uso más común del puerto serie es el ratón o el módem, la razón de esto es porque un puerto serie no es un modo eficiente de transmitir, ya que la información la envía en serie, un bit de información tras de otro, este tipo de transferencia tan lenta está bien para dispositivos de baja velocidad hasta los 115.200 bits/s.

El ordenador dispone de dos puertos serie, uno de 9 pines (COM1) y otro de 25 pines (COM2) en el caso de placas AT, y dos COM1 en el caso de placas ATX, que salen al exterior a través de un conector de 9 y 25 pines respectivamente.

Puerto Paralelo LPT

Puede enviar hasta 8 bits de información en paralelo simultáneamente. Las placas base o en el caso de tarjetas controladoras suelen llevar un puerto paralelo, que es un conector hembra de 25 agujeros, donde pueden alcanzarse velocidades de transmisión de hasta 500 Kbytes por segundo.

'Placa base'

'Placa base'

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 más relevantes son:

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

  • Se pueden conectar hasta 127 dispositivos.

  • Cada segmento de cable puede tener hasta 5 metros.

  • 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.

'Placa base'

El puerto IRDA

Se definió en 1994, para conectar un periférico de infrarrojos basta en colocarlo en línea con el puerto IRDA a una distancia menor a un metro, así se comunicarán los equipos sin necesidad de cables. La velocidad máxima es de unos 4 Mbytes/s bidireccional, aunque emula a un puerto serie teniendo una velocidad de 115.200 bits/s.

DISCO DURO

'Placa base'

Los discos duros constituyen la unidad de almacenamiento principal del ordenador, donde se almacenan permanentemente una gran cantidad de datos y programas. Constituyen la memoria de almacenamiento masivo.

Esta información que almacena no puede ser procesada directamente por el microprocesador sino que, en un paso previo, deben transferirse a la memoria centrar (RAM) donde pueden manejarse.

Las unidades de los discos duros contienen 2 o más discos (platillos) apilados sobre un eje central y aislados completamente del exterior. Las primeras y antiguas unidades almacenaban del orden de 10 a 20 Mbytes y las actuales pues cada vez aumentan más pero no bajan de los 4 Gbytes.

Todo disco duro esta compuesto por uno o varios discos magnéticos (también llamados platos magnéticos), una o varias cabezas lectoras/grabadoras, un motor de giro y una circuitería interna que manipula estos elementos.

Suponiendo que los discos duros solamente tuviesen un solo disco magnético y dos cabezas, su funcionamiento sería similar al de un disquete. Al encender el equipo, la corriente de 12 voltios que le suministra la fuente de alimentación del PC hace girar el motor de giro del plato magnético y posiciona las cabezas justo al principio de éste. Es básicamente igual que cuando colocamos un disco en el tocadiscos de la cadena de música y colocamos la aguja en el comienzo de su superficie. En el momento en el que el PC necesitar realizar cualquier operación de lectura o escritura, envía la orden a la circuitería del disco duro, la cual mueve las cabezas al lugar exacto donde se encuentra la información a recuperar o, en caso de tener que grabar algo, mueve las cabezas al lugar del disco duro donde hay espacio libre disponible.

DISQUETERA

Refiriéndonos exclusivamente al mundo del PC, en las unidades de disquete sólo han existido dos formatos físicos considerados como estándar el de 5 1/4 y el de 3 1/2.

En formato de 5 1/4, el IBM PC original sólo contaba con unidades de 160 Kb., esto era debido a que dichas unidades sólo aprovechaban una cara de los disquetes. Luego, con la incorporación del PC XT vinieron las unidades de doble cara con una capacidad de 360 Kb.(DD o doble densidad), y más tarde, con el AT, la unidad de alta densidad (HD) y 1,2 Mb.

El formato de 3 1/2 IBM lo impuso en sus modelos PS/2. Para la gama 8086 las de 720 Kb. (DD o doble densidad) y para el resto las de 1,44 Mb. (HD o alta densidad) que son las que hoy todavía perduran.

En este mismo formato, también surgió un nuevo modelo de 2,88 Mb. (EHD o Extra alta densidad), pero no consiguió cuajar.

Estos son los más comunes y baratos, cuyas características se describen en la siguiente tabla:

 TIPO DE DISCO

DOBLE DENSIDAD Kb

ALTA DENSIDAD Mb

'Placa base'
5 ¼"

 

360

 

1.2

 

'Placa base'
3 ½"

 

720

 

1.4

LECTOR DE CD

'Placa base'

El disco compacto digital, llamado CD-ROM en informática, por aquello de que su información esta memorizada para lectura solamente (Read Only Memory), es un dispositivo metálico recubierto de plástico transparente, de 12 centímetros de diámetro, usado para reproducir música y datos de computador por medio de un fino rayo de luz láser. Aunque musicalmente se utiliza para almacenar una pocas canciones, para un total de 72 minutos de reproducción, la verdad es que en dicho disco se puede almacenar muchísima mas información, tanto como el equivalente a una enciclopedia de mas de 26 tomos, con texto, fotos, voces, etc.

Un disco CD-ROM puede almacenar 650 MB de datos digitales (aproximadamente 450 disquetes de 1,44 MB) y hasta mas del doble si comprimimos la información. En CD-ROM se consiguen actualmente los programas para computador que son muy extensos, además de juegos animados, bases de datos medicas, etc.

También se consiguen discos CD en blanco para ser grabados por el usuario con cualquier tipo de información, incluyendo música. Para ello se requiere tener un aparato grabador de CD´s, el cual se conecta al computador. Es muy similar al lector de CD, pero lo que varia es el precio. 

 

El microprocesador que decodifica los impulsos eléctricos es la diferencia principal entre los reproductores de compactos de música y datos. Los CD´s de audio convierten la información digital que esta guardada en el disco en señales analógicas para que las procese un amplificador estéreo. En este esquema se permite algo de imprecisión, debido a que seria virtualmente imposible oírla en la música. Sin embargo, los CD-ROM no pueden tolerar ninguna imprecisión. Cada bit de datos debe ser leído exactamente como esta. Por ésta razón, los CD-ROM tienen una gran cantidad de información ECC adicional escrita en el disco. El ECC puede usarse para detectar y corregir la mayoría de los errores pequeños, mejorando la confiabilidad y precisión a niveles que son aceptables para el almacenamiento de datos.

Las unidades de CD-ROM trabajan de la siguiente manera:

 

1. El diodo láser emite un rayo infrarrojo de baja energía hacia un espejo.

 

2. El servomotor, bajo el mando del microprocesador, coloca al rayo en la pista correcta del CD-ROM moviendo el espejo.

 

3. Cuando el rayo llega al disco, la luz refractada es recolectada y enfocada por medio del primer lente que esta bajo el plato, es reflejada en el espejo y enviada hacia el divisor de rayo.

 

4. El divisor de rayo dirige la luz láser que regresa hacia otro lente de enfoque.

 

5. El ultimo lente dirige el rayo de luz hacia un foto detector que convierte la luz en impulsos eléctricos.

 

6. Estos impulsos son decodificados por el microprocesador y enviados a la computadora como datos.

 

Los huecos que fueron grabados en el CD-ROM varían en longitud. El rayo de luz reflejado cambia de intensidad cuando cruza de una área de valle a un área de hueco. La señal eléctrica correspondiente del foto detector varia con la intensidad de la luz reflejada. Los bits de datos son leídos como las transiciones entre señales altas y bajas, que son grabadas físicamente al inicio ya la final de cada área de hueco.

Debido a que un solo error de bit puede ser desastroso en un archivo de programas o de datos, se utilizaban amplio algoritmos de detección y corrección de errores. Estas rutinas permiten que la probabilidad de un error no detectado sea menor de 1 en 1025. En términos más físicos, esto significa que podría haber solo un error no detectado en 2 cuatrillones de discos.

TARJETAS DE SONIDO

'Placa base'

En un principio, las tarjetas de sonido en el mercado se utilizaban solo para juegos. Diversas compañías incluyendo AdLib y Creative Labs introdujeron productos finales de los ochenta. En 1989, Creative Labs presentó el Game Blaster, que proporcionaba sonido estéreo a unos cuantos juegos de computadora. La pregunta de muchos era "¿Por qué pagar 100 dólares por una tarjeta que agrega sonido a un juego de 50?" Y más importante aun, como en ese tiempo no existían estándares de sonido, una tarjeta de sonido determinada podía ser inútil para otros juegos.

Unos meses después de liberar Game Blaster, Creative Labs anunció la tarjeta de sonido Sound Blaster. Esta tarjeta era compatible con la tarjeta de sonido AdLib y con la propia tarjeta Game Blaster de Creative Labs. Incluía una entrada para micrófono y una interfaz MIDI para conectar un sintetizador a la PC. Por fin, la tarjeta de sonido tenia usos distintos a los de los juegos.

Se demostró que la tarjeta de sonido tenia muchos usos, de los cuales se mencionan:

 

*Agregar sonido estéreo a programas de entretenimiento (juegos).

*Aumentar la efectividad del software educativo, en particular para los niños pequeños.

*Incorporar efectos de sonido a presentaciones de negocios y software de capacitación.

*Crear música por medio de hardware y software especializado.

*Agregar anotaciones de voz en los archivos.

*Agregar efectos de sonido a eventos del sistema operativos

*Habilitar una PC para que lea.

*Habilitar el uso de la PC por individuos discapacitados.

*Reproducir CD´s.

Aunque las dos funciones principales de estas tarjetas son la generación o reproducción de sonido y la entrada o grabación del mismo. Para reproducir sonidos, las tarjetas incluyen un chip sintetizador que genera ondas musicales. Este sintetizador solía emplear la tecnología FM, que emula el sonido de instrumentos reales mediante pura programación; sin embargo, una técnica relativamente reciente ha eclipsado a la síntesis FM, y es la síntesis por tabla de ondas (WaveTable). En WaveTable se usan grabaciones de instrumentos reales, produciéndose un gran salto en calidad de la reproducción, ya que se pasa de simular artificialmente un sonido a emitir uno real. Las tarjetas que usan esta técnica suelen incluir una memoria ROM donde almacenan dichos "samples"; normalmente se incluyen zócalos SIMM para añadir memoria a la tarjeta, de modo que se nos permita incorporar más instrumentos a la misma.

Una buena tarjeta de sonido, además de incluir la tecnología WaveTable, debe permitir que se añada la mayor cantidad posible de memoria. Algunos modelos admiten hasta 28 Megas de RAM (cuanta más, mejor).

Efectos:

Una tarjeta de sonido también es capaz de manipular las formas de onda definidas; para ello emplea un chip DSP (Digital Signal Processor, Procesador Digital de Señales), que le permite obtener efectos de eco, reverberación, coros, etc. Las más avanzadas incluyen funciones ASP (Advanced Signal Processor, Procesador de Señal Avanzado), que amplía considerablemente la complejidad de los efectos. Por lo que a mayor variedad de efectos, más posibilidades ofrecerá la tarjeta.

TARJETAS GRÁFICAS

 'Placa base'

Una tarjeta de video proporciona las señales que operan tu monitor. Con los sistemas PS/2 introducidos en 1987, IBM desarrolló nuevos estándares de video que han superado a los antiguos en cuanto a popularidad y soporte.

Las tarjetas de video siguen algunos de los diferentes estándares de la industria:

 

*MDA: Adaptador de pantalla monocromática.

*CGA: Adaptador de gráficos a color.

*MCGA: Arreglo grafico multicolor.

*EGA: Adaptador de gráficos ampliado.

*VGA: Matriz de gráficos de video.

*XGA: Arreglo de gráficos extendido.

*Aceleradores 3D: Acelerador de gráficos a tercera dimensión.

 

Estos adaptadores y estándares de video son manejados por prácticamente todos los computadores. También se están desarrollando otros sistemas dentro de los estándares de facto. Por ejemplo, el SVGA ofrece diferentes resoluciones de distintos distribuidores, aunque la resolución de 1.024 x 768 se esta convirtiendo en la resolución estándar para realizar trabajo detallado. Para trabajar con esta resolución se debe tener un monitor con tamaño mínimo de 14´(pulgadas).

La mayoría de los monitores de microcomputadores manejan por lo menos un estándar de video, permitiéndole operarlos con tarjetas de video y software que sean compatibles con el estándar. Por ejemplo, un monitor que maneja VGA podría operar con tarjetas de video y software VGA.

  Memoria de video:

Una tarjeta de video depende de la memoria para dibujar la pantalla. A menudo puedes seccionar cuanta memoria deseas en tu tarjeta de video. La mayoría de las tarjetas de video vienen por lo menos 4 MB y por lo regular tienen 8 MB. Agregar más memoria no acelera tu tarjeta de video; en vez de ello, permite que la tarjeta genere más colores y resoluciones más altas.

Historia de las placas base.

Las placas bases cambian para adaptarse a los nuevos procesadores, nuevos buses, nuevos tipos de memoria, nuevos tipos de discos duros... resumiendo cada vez que uno de los componentes del ordenador sufre alguna mejora, el cambio debe ser reflejado en la placa base. Es por esta razón que los chipsets se van modernizando.

Evolución de las placas por componentes:

BUSES

Bus

Año

Clock

Ciclos Datos

ISA-16

1984

8 Mhz

2

Microchannel

1987

10 Mhz

1

PCI

1992

33 Mhz

1

PCMCIA

10 Mhz

1

VLB

1991

33 Mhz

1

AGP 2X

1996

66 Mhz (Dual Clocked)

1

AGP 4X

66 Mhz (Quad Clocked)

1

USB

Bus

Ancho

Máximo ancho de banda teórico

Chipsets que lo soportan

ISA-16

16 bit

8 Mb/Seg

Todos

Microchannel

32 bit

40 Mb/Seg

Algunos IBM antiguos

PCI

32 bit

132 Mb/Seg

FX, VX, HX, TX, LX, BX, serie i8XX, Via-KX, Via-KT, Via-Apollo...

PCMCIA

16 bit

20 Mb/Seg

Portátiles

VLB

16 bit

132 Mb/Seg

Destinados a i486

AGP 2X

32 bit

528 Mb/Seg

LX (1x), BX (2x) en adelante

AGP 4X

32 bit

1056 Mb/Seg

Serie i8XX, Apollo Pro, KX, KT,...

USB

1 bit

1,5 Mb/Seg

Para el futuro nos esperan las placas bi-procesador, con la llegada de chipsets como el 760 de AMD. La introducción de la memoria DDR-SDRAM que duplica el ancho de banda de la memoria SDRAM también aportará movimiento en el mundo de la RAM, de hecho las tarjetas gráficas son el campo de prueba para la memoria RAM y las GeForce 1 ó 2 llevan memoria DDR en sus versiones más potentes. En el apartado de discos duros también llegarán novedades como el Serial-ATA. También llegarán chipsets con cada vez más funciones integradas como el sonido, la VGA...

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Chipset 2

Memoria

Bus AGP

Unidades o discos de almacenamiento

Microprocesador.

Chipset 1

Slots de

Expansión.

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

Aspecto de jumper puenteado y forma de introducir un jumper

'Placa base'

'Placa base'

'Placa base'

'Placa base'