Placa Base (Motherboard)

La placa base, también conocida como placa madre o tarjeta madre (del inglés motherboard o mainboard) es una tarjeta 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 una PC de escritorio o portátil. Tiene instalados una serie de circuitos integrados, entre los que se encuentra el circuito integrado auxiliar, 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.

• ·         El 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

Los puertos serie, por ejemplo para conectar dispositivos antiguos.

Los puertos paralelos, por ejemplo para la conexión de antiguas impresoras.

·         Los puertos USB (en inglés Universal Serial Bus), por ejemplo para conectar periféricos recientes.

·         Los conectores RJ-45, para conectarse a una red informática.

·         Los conectores VGA, DVI, HDMI o DisplayPort para la conexión del monitor de la computadora.

·         Los conectores IDE o Serial ATA, para conectar dispositivos de almacenamiento, tales como discos duros, unidades de estado sólido y unidades de disco óptico.

·         Los conectores de audio, 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), AGP (en inglés Accelerated Graphics Port) y, los más recientes, PCI-Express.

Con la evolución de las computadoras, más y más características se han integrado en la placa base, tales como circuitos electrónicos para la gestión del vídeo IGP (en inglés Integrated Graphic Processor), de sonido o de redes ((10/100 Mbit/s)/(1 Gbit/s)), evitando así la adición de tarjetas de expansión.

En la placa también existen distintos conjuntos de pines que sirven para configurar otros dispositivos:

JMDM1: Sirve para conectar un modem por el cual se puede encender el sistema cuando este recibe una señal.

JIR2: Este conector permite conectar módulos de infrarrojos IrDA, teniendo que configurar la BIOS.

JBAT1: Se utiliza para poder borrar todas las configuraciones que como usuario podemos modificar y restablecer las configuraciones que vienen de fábrica.

JP20: Permite conectar audio en el panel frontal.

JFP1 Y JFP2: Se utiliza para la conexión de los interruptores del panel frontal y los LEDs.

JUSB1 Y JUSB3: Es para conectar puertos USB del panel frontal.

Tipos de bus

Los 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.

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.

• ·         Bus de control: línea de comunicación por donde se controla el intercambio de información con un módulo de la unidad central y los periféricos.

• ·         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.

• ·         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).

RAM-CMOS

RAM-CMOS es un tipo de memoria que contiene información sobre la configuración del sistema, por ejemplo la elección de velocidad de buses, overclock del procesador, activación de dispositivos entre otras. Esta información se modifica por medio de una utilidad de la BIOS que es convocada por el usuario durante el arranque del sistema, debido a ello suele confundirse con la propia BIOS, pero es una entidad de memoria diferente.

Esta memoria es una RAM de 64 byte de capacidad, que está vinculada con el reloj de tiempo real del sistema: la tecnología CMOS de bajo consumo de esta memoria permite que sea alimentada por la misma pila del reloj de tiempo real de la placa base. En los primeros PC se usaba una batería recargable, en la actualidad se usan baterías de litio desechables tipo botón.

La información contenida en esta RAM-CMOS es utilizada por el BIOS para establecer la configuración del sistema durante el arranque del ordenador. En ese momento, se comprueba la integridad del contenido del CMOS y si dichos datos son incorrectos, se genera un error y el sistema solicita una respuesta al usuario sobre la acción a seguir: continuar o entrar a la utilidad de configuración.

En algunos casos la información contenida en la RAM-CMOS conduce a una configuración que no permite el arranque normal de la placa base, en ese caso es necesario borrar la información en la misma cortando la alimentación de la pila, para que el sistema se configure con los valores de fábrica, que suele ser una configuración segura. Este fenómeno suele pasar durante el cambio de velocidades de buses o del mismo procesador, cuando el sistema queda configurado con una velocidad que no alcanza a manejar alguno de los integrados.

La memoria CMOS (complementary meta oxide semiconductor memory) es un chip que requiere de muy poca energía para mantener los datos, por lo que puede cargarse con una batería pequeña y recargable que se encuentra integrada en la tarjeta madre; esta batería permite que la memoria CMOS conserve los datos de configuración del sistema aunque se apague la computadora.

Así cuando se modifica la configuración del sistema, por ejemplo, al agregar mayor cantidad de memoria RAM, los datos en la CMOS deben actualizarse; esto se logra manualmente al ejecutar el programa de configuración de CMOS.

Hoy en día la mayoría de los BIOS están almacenados en una memoria flash capaz de ser reescrita, esto es lo que permite que se pueda actualizar. El BIOS se apoya en la memoria CMOS porque se construye con esa tecnología, en ella carga y almacena los valores que necesita y que son susceptibles de ser modificados (cantidad de memoria instalada, numero de discos duros, fecha y hora, etc.). A pesar de que se apague la computadora, los valores de la memoria de BIOS se mantienen intactos, ¿cómo es posible?, pues gracias a una pila que la alimenta. Puesto que el consumo es muy bajo y se recarga al encender la computadora, la pila puede durar varios años.

SETUP

Es un programa de configuración muy importante grabado dentro del Chip del BIOS. Se lo conoce también como el CMOS-SETUP. A diferencia de las instrucciones de control propias del BIOS que son inmodificables por el operador, el Setup permite CAMBIAR modos de transmisión y el reconocimiento o no de dispositivos en el PC.

El setup se activa en el 90% de los casos en los equipos clónicos pulsando la tecla DEL, DELETE, SUPRIMIR o SUPR cuando el PC está arrancando y mientras el BIOS hace su inspección. Otras combinaciones usuales son: CTRL-ALT-ESC y F2. Algunas placas motherboards muestran claramente en pantalla la opción para abrir el Setup (como: pulse SPACEBAR para entrar al Setup, etc.).

Ante la pregunta de 'por qué el Setup tiene tantos menús y opciones', hemos de responder que se debe a una medida abierta de los fabricantes para permitir la unión de diferentes dispositivos en un solo equipo.

Si tenemos en cuenta que hay cientos de marcas, categorías, especificaciones, etc., la versatilidad del Setup es necesaria para coordinar el ensamble y funcionamiento de esos componentes.

La mayor parte de los programas cuenta con algún tipo de setup, gracias al cual el usuario puede adecuar el software a su hardware y configurar todo lo referente al uso que pretende dar a la herramienta informática. Hasta mediados de los años 90, dada la constante evolución de los ordenadores, que en cuestión de meses volvía obsoleto un componente hasta entonces considerado de última tecnología, la configuración de una aplicación antes de usarla era un paso esencial, y debía hacerse de forma manual.

En una época en la cual contar con una tarjeta gráfica o de sonido era un lujo que unos pocos podían darse, resultaba imprescindible establecer esta información para que el programa aprovechase los recursos disponibles de la mejor manera posible. Las diferencias entre la experiencia que ofrecía un ordenador básico y uno con placas especializadas para el renderizado de las imágenes y el procesamiento de la música eran abismales.

SetupAún en la actualidad los desarrolladores deben enfrentarse e un número potencialmente infinito de combinaciones entre las diferentes piezas de hardware que ofrece el mercado; si bien suelen establecer una lista de requisitos mínimos para la ejecución de una aplicación, los ordenadores se caracterizan por ofrecer un alto grado de personalización a sus usuarios, permitiendo modificar la resolución (1920×1080, 1280×720, 1024×768) y la relación de aspecto (16:9, 4:3), activar o desactivar ciertos efectos gráficos (sombras, reflejos, partículas), escoger el tipo de tecnología de sonido (Dolby, LPCM) y la cantidad de altavoces que usará (2.0, 5.1, 7.1), así como la ubicación de los elementos en pantalla y las acciones que realizará cada tecla.

Como consecuencia de tantas posibilidades, resulta imposible conseguir que una misma aplicación se visualice del mismo modo en todos los dispositivos. Entre los puntos en los que difiere la ejecución se encuentra la fluidez, que se mide en frames (cuadros) por segundo, el porcentaje del programa que se ve simultáneamente en pantalla, que está directamente ligado a la relación de aspecto, y la complejidad y nitidez de los elementos, sobre todo si se trata de un videojuego con modelos tridimensionales.

El hardware, por su parte, se configura a través del setup que está presente en su software y que suele incluirse en un CD. Sin embargo, es muy común que los drivers (código que hace de intermediario entre el ordenador y cada uno de sus componentes, enseñándole cómo comunicarse con ellos) se actualicen con frecuencia, por lo que resulta más aconsejable dirigirse al sitio Web de los fabricantes y descargar la versión más reciente, incluso ignorando la incluida en el embalaje.

Setup también se utiliza como sinónimo de BIOS (Basic Input-Output System). Este es el Sistema Básico de Entrada-Salida, un software que reconoce los dispositivos necesarios para cargar el sistema operativo en la memoria ROM de la computadora. El BIOS está instalado en un chip de la placa base.

Puede decirse que la configuración básica de un ordenador se encuentra en el BIOS y, por ese motivo, también se lo conoce con el nombre de setup. Este programa comprueba el hardware, inicializa los circuitos, manipula los periféricos y dispositivos a bajo nivel y carga el sistema de arranque para inicializar el sistema operativo.