placa base
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PLACA BASE
Placa base formato MicroATX para PC de sobremesa (desnuda, sin ningún
componente enchufado).La placa base, también conocida como placa
madre o tarjeta madre (del inglés motherboard o mainboard) es una placa
de circuito impreso a la que se conectan los componentes que constituyen
la computadora u ordenador. Es una parte fundamental a la hora de armar un pc
de escritorio u portátil. Tiene instalados una serie de circuitos integrados, entre los
que se encuentra el chipset, que sirve como centro de conexión entre
el microprocesador, la memoria de acceso aleatorio (RAM), las ranuras de
expansión y otros dispositivos. Va instalada dentro de una caja o gabinete que por
lo general está hecha de chapa y tiene un panel para conectar dispositivos
externos y muchos conectores internos y zócalos para instalar componentes
dentro de la caja. La placa base, además, incluye un firmware llamado BIOS, que
le permite realizar las funcionalidades básicas, como pruebas de los dispositivos,
vídeo y manejo del teclado, reconocimiento de dispositivos y carga del sistema
operativo.
COMPONENTES DE LA PLACA BASE
Una placa base típica admite los siguientes componentes:
Uno o varios conectores de alimentación: por estos conectores, una
alimentación eléctrica proporciona a la placa base los diferentes voltajes e
intensidades necesarios para su funcionamiento.
El zócalo de CPU es un receptáculo que recibe el microprocesador y lo
conecta con el resto de componentes a través de la placa base.
Las ranuras de memoria RAM, en número de 2 a 6 en las placas base
comunes.
El chipset: una serie de circuitos electrónicos, que gestionan las transferencias
de datos entre los diferentes componentes de la computadora (procesador,
memoria, tarjeta gráfica, unidad de almacenamiento secundario, etc.).
Se divide en dos secciones, el puente norte (northbridge) y el puente
sur (southbridge). El primero gestiona la interconexión entre el microprocesador, la
memoria RAM y la unidad de procesamiento gráfico; y el segundo entre los
periféricos y los dispositivos de almacenamiento, como los discos duros o
las unidades de disco óptico. Las nuevas líneas de procesadores de escritorio
tienden a integrar el propio controlador de memoria en el interior del procesador
además de que estas tardan en degradarse aproximadamente de 100 a 200 años.
Un reloj: regula la velocidad de ejecución de las instrucciones
del microprocesador y de los periféricos internos.
La CMOS: una pequeña memoria que preserva cierta información importante
(como la configuración del equipo, fecha y hora), mientras el equipo no está
alimentado por electricidad.
La pila de la CMOS: proporciona la electricidad necesaria para operar el
circuito constantemente y que éste último no se apague perdiendo la serie de
configuraciones guardadas.
La BIOS: un programa registrado en una memoria no volátil (antiguamente en
memorias ROM, pero desde hace tiempo se emplean memorias flash). Este
programa es específico de la placa base y se encarga de la interfaz de bajo
nivel entre el microprocesador y algunos periféricos. Recupera, y después
ejecuta, las instrucciones del MBR (Master Boot Record), o registradas en
un disco duro o SSD, cuando arranca el sistema operativo. Actualmente los
ordenadores modernos sustituyen el MBR por el GPT y la BIOS por Extensible
Firmware Interface.
El bus (también llamado bus interno o en inglés front-side bus'): conecta el
microprocesador al chipset, está cayendo en desuso frente a HyperTransport y
Quickpath.
El bus de memoria conecta el chipset a la memoria temporal.
El bus de expansión (también llamado bus I/O): une el microprocesador a los
conectores entrada/salida y a las ranuras de expansión.
Los conectores de entrada/salida que cumplen normalmente con la norma PC 99: estos conectores incluyen:
Los puertos PS2: para conectar el teclado o el ratón, estas interfaces tienden
a desaparecer a favor del USB , El conector PS/2 o puerto PS/2 toma su
nombre de la serie de ordenadores y empleada para conectar teclados y ratones.
Muchos de los adelantos presentados fueron inmediatamente adoptados por el
mercado del PC, siendo este conector uno de los primeros. La comunicación en
ambos casos es serial (bidireccional en el caso del teclado), y controlada por micro
controladores situados en la placa madre. No han sido diseñados para ser
intercambiados en caliente, y el hecho de que al hacerlo no suela ocurrir nada es
más debido a que los microcontroladores modernos son mucho más resistentes a
cortocircuitos en sus líneas de entrada/salida.
Aunque idéntico eléctricamente al conector de teclado AT DIN 5 (con un sencillo
adaptador puede usarse uno en otro), por su pequeño tamaño permite que en
donde antes sólo entraba el conector de teclado lo hagan ahora el de teclado
y ratón, liberando además el puerto RS-232 usado entonces mayoritariamente
para los ratones.
Los puertos serie : Un puerto serie o puerto serial es una interfaz de
comunicaciones de datos digitales, frecuentemente utilizado por computadoras y
periféricos, donde la información es transmitida bit a bit enviando un solo bit a la
vez, en contraste con el puerto paralelo que envía varios bits simultáneamente. La
comparación entre la transmisión en serie y en paralelo se puede explicar usando
una analogía con las carreteras. Una carretera tradicional de un sólo carril por
sentido sería como la transmisión en serie y una autovía con varios carriles por
sentido sería la transmisión en paralelo, siendo los vehículos los bits que circulan
por el cable.
Los puertos paralelos: Un puerto paralelo es una interfaz entre
una computadora y un periférico, cuya principal característica es que los bits de datos
viajan juntos, enviando un paquete de byte a la vez. Es decir, se implementa un cable o
una vía física para cada bit de datos formando un bus. Mediante el puerto paralelo podemos
controlar también periféricos como focos, motores entre otros dispositivos,
adecuados para automatización.
El cable paralelo es el conector físico entre el puerto paralelo y el dispositivo
periférico. En un puerto paralelo habrá una serie de bits de control en vías aparte
que irán en ambos sentidos por caminos distintos.
En contraposición al puerto paralelo está el puerto serie, que envía los datos bit a
bit por el mismo hilo.
Los puertos USB: El Universal Serial Bus (bus universal en serie),
abreviado comúnmente USB, es un puerto que sirve para conectar periféricos a un
ordenador. Fue creado en 1996 por siete empresas (que actualmente forman el
consejo directivo): IBM, Intel, Northern Telecom, COMPAQ, Microsoft, Digital
Equipment Corporation y NEC.1
El USB puede conectar varios tipos de dispositivos como pueden
ser: mouse, teclados, escáneres, cámaras digitales, teléfonos móviles,
reproductores multimedia, impresoras, discos duros externos entre otros ejemplos,
tarjetas de sonido, sistemas de adquisición de datos y componentes de red. Para
dispositivos multimedia como escáneres y cámaras digitales, el USB se ha
convertido en el método estándar de conexión. Para impresoras, el USB ha
crecido tanto en popularidad que ha desplazado a un segundo plano a los puertos
paralelos porque el USB hace mucho más sencillo el poder agregar más de una
impresora.
Los conectores RJ45: RJ-45 (registered Jack 45) es una interfaz
física comúnmente usada para conectar redes de cableado estructurado,
(categorías 4, 5, 5e, 6 y 6a). Es parte del Código Federal de Regulaciones
de Estados Unidos. Posee ocho pines o conexiones eléctricas, que normalmente
se usan como extremos de cables de par trenzado.Es utilizada comúnmente con
estándares como TIA/EIA-568-B, que define la disposición de los pines
o wiring pinout.
Una aplicación común es su uso en cables de red Ethernet, donde suelen usarse 8
pines (4 pares). Otras aplicaciones incluyen terminaciones de teléfonos (4 pines o
2 pares) por ejemplo en Francia y Alemania, otros servicios
de red como RDSI y T1 e incluso RS-232.
Los conectores VGA, DVI, HDMI o Displayport: para la
conexión del monitor de la computadora.
VGA: Un Video Graphics Array (VGA) es una fila de tres de 15 pines DE-15 de
conexión. El conector VGA de 15 pines se encuentra en muchas tarjetas de vídeo,
monitores de ordenador, y algunos de televisión de alta definición establecen. En los
ordenadores portátiles u otros dispositivos pequeños, un mini-VGA puerto se utiliza a
veces en lugar del conector VGA de tamaño completo.
DE-15 también se ha convenido en llamar el conector RGB, D-sub 15, sub mini-D15, D15
mini, DB-15, HDB-15, HD-15 o HD15 (de alta densidad, para distinguirlo de los mayores y
menos flexible DE- 9 conector utilizado en las antiguas tarjetas VGA, que tiene el tamaño
mismo Shell, pero sólo dos filas de pines).
DVI: La interfaz visual digital o más comúnmente DVI (Digital Visual Interface)
es una interfaz de vídeo diseñada para obtener la máxima calidad de visualización
posible en pantallas digitales, tales como los monitores de cristal
líquido de pantalla plana y los proyectores digitales. Fue desarrollada por
el consorcio industrial Digital Display Working Group. Por extensión del lenguaje,
al conector de dicha interfaz se le llama conector tipo DVI.
HDMI o Displayport: El conector DisplayPort soporta de 1 a 4 pares de
datos en un Enlace Principal que también incluye señales de audio y reloj, cada
una con una relación de transferencia de 1,62 o 2,7 gigabits por segundo (Gbit/s).
La ruta de señal de Vídeo soporta de 6 a 16 bit por canal de color. Un canal
auxiliar bi-direccional corre a una velocidad constante de 1 megabit por segundo, y
sirve como gestor del Enlace Principal y dispositivo de control usando
estándares EDID VESA y MCCS VESA. La señal de Vídeo no es compatible
con DVI o HDMI, pero la especificación permitirá el paso de estas señales.
Los conectores IDE o Serial ATA: En el interfaz ATA se permite
conectar dos dispositivos por BUS. Para ello, de los dos dispositivos, uno tiene
que estar como esclavo y el otro como maestro para que la controladora sepa a
qué dispositivo enviar los datos y de qué dispositivo recibirlos. El orden de los
dispositivos será maestro, esclavo. Es decir, el maestro será el primer dispositivo y
el esclavo, el segundo. La configuración se realiza mediante jumpers. Por lo tanto,
el dispositivo se puede conectar como:
Como Maestro ('Master'). Si es el único dispositivo en el cable, debe tener esta
configuración, aunque a veces también funciona si está como esclavo. Si hay
otro dispositivo, el otro debe estar como esclavo.
Como Esclavo ('Slave'). Funcionará conjuntamente con el maestro. Debe haber
otro dispositivo que sea maestro.
Los conectores de audio: Llamamos conector a la conexión que
tenemos en los extremos de los cables; piezas metálicas (a veces recubiertas de
plástico) que son las que formarán parte de lo que queramos interconectar.
Existen en el mercado multitud de conectores, destacando el XLR como estrella
del catálogo seguido por los conectores TRS (Jack). para conectar dispositivos de
audio, tales como altavoces o micrófonos.
Las ranuras de expansión: se trata de receptáculos que pueden
acoger tarjetas de expansión (estas tarjetas se utilizan para agregar
características o aumentar el rendimiento de un ordenador; por ejemplo, una
tarjeta gráfica se puede añadir a un ordenador para mejorar el rendimiento 3D).
Estos puertos pueden ser puertos ISA (interfaz antigua), PCI (en inglés Peripheral
Component Interconnect) y, los más recientes, PCI Express.
Tipos de busLos buses son espacios físicos que permiten el transporte de información y
energía entre dos puntos de la computadora.
Los buses generales son los siguientes:
Bus de datos: son las líneas de comunicación por donde circulan los
datos externos e internos del microprocesador.es un dispositivo mediante el
cual al interior de la computadora se transportan datos e información
relevante.
Bus de dirección: línea de comunicación por donde viaja la
información específica sobre la localización de la dirección de memoria del
dato o dispositivo al que se hace referencia. El bus de dirección consiste en el
conjunto de líneas eléctricas necesarias para establecer una dirección. La
capacidad de la memoria que se puede direccionar depende de la cantidad de
bits que conforman el bus de direcciones, siendo 2n (dos elevado a la ene) el
tamaño máximo en bytes del banco de memoria que se podrá direccionar con
n líneas. Por ejemplo, para direccionar una memoria de 256 bytes, son
necesarias al menos 8 líneas, pues 28 = 256. Adicionalmente pueden ser
necesarias líneas de control para señalar cuando la dirección está disponible
en el bus. Esto depende del diseño del propio bus.
Bus de control: línea de comunicación por donde se controla el
intercambio de información con un módulo de la unidad central y los
periféricos. gobierna el uso y acceso a las líneas de datos y de direcciones.
Como estas líneas están compartidas por todos los componentes, tiene que
proveerse de determinados mecanismos que controlen su utilización. Las
señales de control transmiten tanto órdenes como información de
temporización entre los módulos. Mejor dicho, es el que permite que no haya
colisión de información en el sistema.
Bus de expansión: conjunto de líneas de comunicación
encargado de llevar el bus de datos, el bus de dirección y el de control a la
tarjeta de interfaz (entrada, salida) que se agrega a la tarjeta principal. Las
ranuras de expansión, slots en inglés, son conectores de la placa principal
en los que se insertan las tarjetas que sirven de interface entre el
microprocesador y los dispositivos periféricos. Como su nombre lo expresa,
sirven para la expansión de funciones de la computadora.
Bus del sistema: todos los componentes de la CPU se vinculan a
través del bus de sistema, mediante distintos tipos de datos el microprocesador
y la memoria principal, que también involucra a la memoria caché de nivel 2. La
velocidad de transferencia del bus de sistema está determinada por la
frecuencia del bus y el ancho del mínimo.
Placa multiprocesador
Este tipo de placa base puede acoger a varios procesadores (generalmente de 2,
4, 8 o más). Estas placas base multiprocesador tienen varios zócalos de
microprocesador, lo que les permite conectar varios microprocesadores
físicamente distintos (a diferencia de los de procesador de doble núcleo).
Cuando hay dos procesadores en una placa base, hay dos formas de manejarlos:
El modo asimétrico, donde a cada procesador se le asigna una
tarea diferente. Este método no acelera el tratamiento, pero puede asignar una
tarea a una unidad central de procesamiento, mientras que la otra lleva a cabo
a una tarea diferente.
El modo simétrico, llamado multiprocesamiento simétrico, donde
cada tarea se distribuye de forma simétrica entre los dos procesadores.
Linux fue el primer sistema operativo en gestionar la arquitectura de doble
procesador en x86.[cita requerida] Sin embargo, la gestión de varios procesadores
existía ya antes en otras plataformas y otros sistemas operativos. Linux 2.6.x
maneja multiprocesadores simétricos, y las arquitecturas de memoria no
uniformemente distribuida
Algunos fabricantes proveen placas base que pueden acoger hasta 8
procesadores (en el caso de socket 939 para procesadores AMD Opteron y
sobre socket 604 para procesadores Intel Xeon).
Tipos
La mayoría de las placas de PC vendidas después de 2001 se pueden clasificar
en dos grupos:
Las placas base para procesadores AMD
Slot A Duron, Athlon
Socket A Duron, Athlon, Athlon XP, Sempron
Socket 754 Athlon 64, Mobile Athlon 64, Sempron, Turion
Socket 939 Athlon 64, Athlon FX , Athlon X2, Sempron, Opteron
Socket 940 Opteron y Athlon 64 FX
Socket AM2 Athlon 64, Athlon FX, Athlon X2, Sempron, Phenom
Socket F Opteron
Socket AM2 + Athlon 64, Athlon FX, Athlon X2, Sempron, Phenom
Socket AM3 Phenom II X2/X3/X4.
Socket AM4 Phenom III X3/X4/X5
Las placas base para procesadores Intel
Socket 7: Pentium I, Pentium MMX
Slot 1: Pentium II, Pentium III, Celeron
Socket 370: Pentium III, Celeron
Socket 423: Pentium 4
Socket 478: Pentium 4, Celeron
Socket 775: Pentium 4, Celeron, Pentium D (doble núcleo), Core
2 Duo, Core 2 Quad, Core 2 Extreme, Xeon
Socket 603 Xeon
Socket 604 Xeon
Socket 771 Xeon
LGA1366 Intel Core i7, Xeon (Nehalem)
LGA 1156 Intel Core i3, Intel Core i5, Intel Core i7 (Nehalem)
LGA 2011 Intel Core i7 (Sandy Bridge)
LGA 1155 Intel Core i7, Intel Core i5 y Intel Core i3 (Sandy Bridge)
Formato
Las tarjetas madre necesitan tener dimensiones compatibles con las cajas que las
contienen, de manera que desde los primeros computadores personales se han
establecido características mecánicas, llamadas factor de forma. Definen la
distribución de diversos componentes y las dimensiones físicas, como por ejemplo
el largo y ancho de la tarjeta, la posición de agujeros de sujeción y las
características de los conectores.
Con los años, varias normas se fueron imponiendo:
XT: es el formato de la placa base del PC de IBM modelo 5160, lanzado en
1983. En este factor de forma se definió un tamaño exactamente igual al de
una hoja de papel tamaño carta y un único conector externo para el teclado.
1984 AT 305 × 305 mm ( IBM)
Baby AT: 216 × 330 mm
AT: uno de los formatos más grandes de toda la historia del PC (305 × 279–
330 mm), definió un conector de potencia formado por dos partes. Fue usado
de manera extensa de 1985 a 1995.
1995 ATX 305 × 244 mm (Intel)
MicroATX: 244 × 244 mm
FlexATX: 229 × 191 mm
MiniATX: 284 × 208 mm
ATX: creado por un grupo liderado por Intel, en 1995 introdujo las conexiones
exteriores en la forma de un panel I/O y definió un conector de 20 pines para la
energía. Se usa en la actualidad en la forma de algunas variantes, que incluyen
conectores de energía extra o reducciones en el tamaño.
2001 ITX 215 × 195 mm (VIA)
MiniITX: 170 × 170 mm
NanoITX: 120 × 120 mm
PicoITX: 100 × 72 mm
ITX: con rasgos procedentes de las especificaciones microATX y FlexATX de
Intel, el diseño de VIA se centra en la integración en placa base del mayor
número posible de componentes, además de la inclusión del hardware gráfico
en el propio chipset del equipo, siendo innecesaria la instalación de una tarjeta
gráfica en la ranura AGP.
2005 [BTX] 325 × 267 mm (Intel)
Micro bTX: 264 × 267 mm
PicoBTX: 203 × 267 mm
RegularBTX: 325 × 267 mm
BTX: retirada en muy poco tiempo por la falta de aceptación, resultó
prácticamente incompatible con ATX, salvo en la fuente de alimentación. Fue
creada para intentar solventar los problemas de ruido y refrigeración, como
evolución de la ATX.
2007 DTX 248 × 203 mm ( AMD)
Mini-DTX: 170 × 203 mm
Full-DTX: 243 × 203 mm
DTX: destinadas a PCs de pequeño formato. Hacen uso de un conector de
energía de 24 pines y de un conector adicional de 2x2.
Formato propietario: durante la existencia del PC, mucha marcas han intentado
mantener un esquema cerrado de hardware, fabricando tarjetas madre
incompatibles físicamente con los factores de forma con dimensiones,
distribución de elementos o conectores que son atípicos. Entre las marcas más
persistentes está Dell, que rara vez fábrica equipos diseñados con factores de
forma de la industria.
Escalabilidad
Hasta la mitad de la década de 1990, los PC fueron equipados con una placa en la que se
soldó el microprocesador (CPU). Luego vinieron las placas base equipadas con zócalo de
microprocesador «libre», que permitía acoger el microprocesador de elección (de acuerdo
a sus necesidades y presupuesto). Con este sistema (que pronto se hizo más
generalizado y no ha sido discutido), es teóricamente posible equipar el PC con una CPU
más potente, sin sustituir la placa base, pero a menor costo.
De hecho, esta flexibilidad tiene sus límites porque los microprocesadores son cada vez
más eficientes, e invariablemente requieren placas madre más eficaces (por ejemplo,
capaces de manejar flujos de datos cada vez más importantes).
Fabricantes
Varios fabricantes se reparten el mercado de placas base, tales
como Abit, Albatron, Aopen, ASUS, ASRock, Biostar, Chaintech, Dell, DFI, ECS
EliteGroup, Epox, Foxconn, Gigabyte Technology, Intel, MSI, QDI, Sapphire
Technology, Soltek, Súper Micro, Tyan, VIA, XFX, Pc Chips, Zotac.
Algunos diseñan y fabrican uno o más componentes de la placa base, mientras que otros
ensamblan los componentes que terceros han diseñado y fabricado.