De esta manera surgieron los llamados clases de PC sin ninguna marca específica, y cuyos componentes proceden de diferentes fabricantes, algunos de ellos especializado sólo en alguno de los componentes.
El motherboard también llamado mainboard (placa madre, placa principal es un circuito impreso que consiste en un material aislante (fibra de vidrio, pertinax, etc.) sobre el cual los conductores son trazas de cobre que conectan entre sí a los componentes (circuitos integrados, diodos, transistores, capacitores, inductores, conectores, etc.) que serán soldados sobre ella.
Elementos de un Motherboard
1) ConectoresLos motherboard que respetan la forma ATX disponen de una serie de conectores que permiten la conexión de diversos componentes.
- Mouse y Teclado
- Puerto Paralelo (Centronics)
- Puerto RS 232 (Serie)
- USB (Universal Serial Bus)
- Conector RJ45 (Red Ethernet)
- Audio
- VGA
- HDMI
- DVI
2) Zócalo del microprocesador (socket)
Aquí se conecta el microprocesador. Su tamaño, tipo y disposición de conectores depende de la marca y modelo del microprocesador En muchos casos también posee los anclajes para el cooler (disipador y ventilador).
Zócalo de Intel
Zócalo de AMD.
3) Conectores (slot para la memoria RAM)
Aquí se colocan los módulos de memoria RAM dinámicas llamados SIMM, DIMM, y RIMM.
Módulo SIMM
Zócalo SIMM
Módulo DIMM
Zócalo DIMM
Módulo RIMM
4) Conectores IDE/ATA
Aquí se conectan los discos rígidos y las unidades lectoras, grabadoras de CD y DVD. Estos conectores están cayendo en desuso siendo reemplazados por los SATA, que son más veloces. Habitualmente existían dos conectores en cada motherboard que permitían conectar dos unidades por conector.
Cable IDE
Zócalo IDE
5) Conectores SATA
Estos conectores reemplazan a los IDE siendo hasta cuatro veces más rápidos.
Conector SATA
6) Conector de alimentación
Mediante este conector se suministran al motherboard las diferentes tensiones de alimentación provenientes de la fuente. Antiguamente eran conectores tipo AT, hoy en día se usan conectores ATX.
Conector AT
Conector ATX
7) BIOS (Basic Input Output System)
Este chip alberga el software básico del motherboard que le permite al sistema operativo comunicarse con el hardware. Entre otras cosas, el BIOS controla la forma en que el motherboard maneja la memoria, los discos rígidos y mantiene el reloj en hora. La BIOS contiene dos tipos de memoria: una memoria ROM (memoria de lectura solamente, Read Only Memory, actualmente tipo Flash), y una memoria RAM, llamada Setup (que es mantenida por una pila) a la que se accede cuando la máquina arranca (comunmente apretando F2, o Supr durante el inicio).
8) Chipset Northbridge (Puente Norte)
Es un circuito integrado encargado de controlar el bus de datos, la memoria RAM y antiguamente controlaba el bus AGP.
Circuito Integrado Northbridge
9) Conectores al Gabinete
Aquí se conectan los cables corrrespondientes a los botones e indicadores que se encuentran en el frente del gabinete:
* Led de encendido
* Botón de encendido
* Led de acceso de datos al disco rígido
* Botón de Reset
* etc
Conectores al Gabinete
10) Chipset Southbridge (Puente Sur)
Es la parte del chipset encargada de brindar conectividad. Controla los discos dígidos, el bus PCI y los puertos USB.
11) Pila
Mantiene los datos del setup. Es del tipo CR2032.
12) Slot PCI
En estas ranuras se insertan las placas de sonido, sintonizadoras de TV, capturadoras de video, etc. Las placas de video se conectan actualmente a los slots PCI-Express.
12) Slot AGP ya en desuso
Factor de Forma (Form Factor)
Atendiendo a la estructura modular o arquitectura abierta los fabricantes del motherboard deben atenerse al cumplimiento de los estándares y normas de la industria del hardware. Además, cuando surge un nuevo dispositivo (por ejemplo, cuando surgieron los puertos USB), los fabricantes deben cumplir con las normas dispuestas para el nuevo hardware.
El factor de forma indica las dimensiones, los puntos de anclaje y la distribución de los principales componentes (zócalo del microprocesador, conectores PCI, conectores para la memoria RAM, etc.).
Formatos obsoletos: AT, Baby-AT
Actuales: ATX, microATX, ATX Flex
Motherboard AT
Motherboard Baby-AT
Motherboard ATX
Motherboard MicroATX
Motherboard ATX Flex
Puente Norte (Northbridge)
El puente norte se encarga de soportar al microprocesador en el manejo de los BUSES y la memoria. Justamente sirve de conexión entre el Motherboard y el microprocesador y la memoria, por eso recibe el nombre de "Puente". Generalmente las innovaciones tecnológicas como el soporte de memoria DDR y el BUS frontal FSB (front side BUS) son soportados por este chip. La tecnología de fabricación es muy avanzada y es comparable con la fabricación del microprocesador. Por ejemplo: cuando se encarga de controlar el BUS frontal llega a velocidades de entre 400 y 800 Mhz.
En muchos casos este chip suele llevar un disipador y hasta un ventilador.
Puente Sur (Southbridge)
El puente sur o southbridge es el segundo chip de importancia y controla los BUSES de entrada y salida de datos para periféricos y también determina el tipo de soporte IDE, la cantidad de puertos USB y el BUS PCI. También controla los puertos SATA y el audio de hasta seis canales.
La conexión entre los puentes norte y sur, se realizaba a través del BUS PCI, pero actualmente los fabricantes han empezado a usar BUSES especiales y dedicados que permiten una transferencia de datos directa y sin interferencia entre los dos puentes. El problema es que la vieja conexión PCI tiene un ancho de banda de solamente 133Mbs que quedó insuficiente para la velocidad de los dispositivos actuales. Solamente teniendo en cuenta que los discos rígidos rondan los 100Mbs y si le agregamos las transferencias de las placas que estén colocadas en los slot PCI y los puertos USB 2.0 vemos que el BUS PCI se encuentra congestionado. La mejor solución fue conectar los puentes con un BUS dedicado. Por ejemplo: el chipset INTEL I810 incorpora un BUS de 8 bits (1 byte) entre ambos puentes.
BUSES
Los BUSES constituyen físicamente pistas/trazas de cobre de los circuitos impresos (motherboard) que intercomunican eléctricamente los dispositivos montados sobre el motherboard (microprocesador, memoria RAM, BIOS, puertos, etc.).
Los BUSES de un motherboard se dividen en BUS de datos, BUS de direcciones y BUS de sistema.
Parámetros del BUS
Ancho: Es la cantidad de líneas conductoras que constituyen el BUS. Se mide en bits.
Velocidad de Transferencia: Se mide en bps (bits por segundo).
Frecuencia del clock: Se mide en ciclos por segundo o hertz.
Cantidad máxima de dispositivos permitidos: Se mide en cantidad (número de dispositivos).
El BUS de datos transporta datos e instrucciones en forma de pulsos eléctricos desde y hacia el microprocesador. Dependiendo del sistema éste BUS tendrá una cantidad de líneas llamada ancho de BUS. Las primeras PC tenían BUSES de 8 bits y en la actualidad llegan a 64 bits.
El BUS de direcciones determina cuál es el origen y el destino de los datos. Cada dispositivo y cada posición de memoria tiene una dirección dentro de lo que se llama el "Mapa de Memoria". Las direcciones no se pueden repetir.
Lo descrito anteriormente se refiere a los elementos que están efectivamente montados sobre la placa.
El sistema puede componerse además por dispositivos que se conectan a la placa mediante puertos o ranuras de expansión (slots) que también deben interconectarse. Entonces parte de los contactos de las placas de expansión que se conectan en estas ranuras se integran al sistema. Cada tipo de ranura de expansión se conecta a un BUS particular con características propias. Por ejemplo los slots PCI, AGP y PCI-e (en las PC modenas sólo se mantienen los slots PCI y PCI-e).
Buscar una tabla con los diferentes BUSES (PCI, PCI-e, SATA I II III, IDE, USB II III, RS232) que muestre los parámetros del BUS.
BUS PCI
Posee un conector (slot) blanco de aproximadamente 8,5 cm de largo. Este conector posee una ranura que impide conectar las placas al revés. Este BUS fue desarrollado por INTEL y puesto a disposición de la industria que lo adoptó como standard.
Actualmente en este BUS se conectan placas de expansión como placas de red, placas de sonido, modem telefónico, sintonizacdoras de TV, placas de ampliación de puertos USB, etc.
Ancho del BUS: 32 ó 64 bit (seleccionable)
Cantidad Máxima de dispositivos: 10
Velocidad del Clock: 33MHz
Velocidad de Transferencia: 133MBs (32 bit) y 266 MBs (64 bit)
BUS ISA (Industry Standard Architecture)
Este BUS es obsoleto y algunas de sus características eran:
Ancho del BUS: 32 bit
Velocidad del Clock: 8 MHz
Velocidad de Transferencia: 16 Mbs
BUS PCI-e
Comenzó a desarrollarse entre 1999 y 2001. Durante su desarrollo tuvo varios nombres, System I/O, Inifiband, 3GIO, Arapahoe. Finalmente el desarrollo terminó en manos del grupo PCI-SIG (Special Interest Group) que es una organización sin fines de lucro que tiene como asociados a las empresas productoras de hardware.
El BUS PCI-e presenta mejores características de flexibilidad y velocidad como son la transmisión en serie y el sistema de conexión punto a punto.
La transmisión en serie es una de las interfaces más antiguas de las PCs que nació con una interfaz serie llamada RS232 que servía inicialmente para comunicar dos máquinas entre sí y con el desarrollo del Microsoft Windows fue el primer conector que se usó para conectar el mouse.
La transmisión de datos en el BUS PCI-e justamente se realiza en serie, es decir que los datos van pasando bit a bit uno detrás del otro mientras que en las interfaces en paralelo los datos viajan por varios cables a la vez. Actualmente se privilegia el uso de interfaces serie porque utilizan menos tensión, generan menos interferencias eléctricas y permiten alcanzar mayores velocidades sin pérdida de información, además son más simples lo que permite un diseño más compacto. La conexión punto a punto quiere decir que la comunicación entre un dispositivo y otro es directa, lo que permite un aprovechamiento total del ancho de banda puesto que cada placa tendrá su ancho de banda en particular y se comunicará con otra sin que nada interfiera en su camino. Por ejemplo: dijimos que el puerto PCI standard tiene todos los conectores conectados en paralelo por lo que comparten el ancho de banda del BUS. En el sistema PCI-e la conexión de los conectores de expansión (slot) se realiza directamente con el chipset mediante un módulo llamado switch (muchas veces este switch está incluido en el southbridge).
Podemos comparar el BUS PCI y el PCI-e haciendo una analogía con los concentradores de red: el Switch y el Hub. En un Hub los datos que quieren pasar de una máquina a otra, deben pasar por todas las que estén entre un puerto y otro hasta que encuentren el destino correcto, mientras que en un switch hay una "INTELigencia" que le permite saber la dirección de cada máquina conectada y envía los datos directamente desde una hacia la otra sin pasar por ningún otro puerto.
La conexión básica PCI-e (X1) tiene cuatro conductores, dos para enviar datos y dos para recibir; cada uno de ellos traba a una frecuencia de 2GHz, lo que brinda una transferencia de datos de 2Gbs que equivalen a 256 MBs. Debemos considerar que esos 256 MBs se transmiten en un sólo sentido y que si contamos también el otro sentido, alcanzamos 512MBs que es una cifra bastante superior a los 133MBs del BUS PCI.
Gracias a esta característica de contar simplemente con cuatro cables es que ahora los diseños de motherboard son más sencillos y compactos.
La ranura PCI-e X4 tiene cuatro pares de conductores y la PCI-e X16 tiene 16 pares de conductores.
Diferencias entre los PCI
Distintas Ranuras
Placa de video con conexión PCI-e (Radeon HD 7950 XFX)
SSD (Solid State Drive). Disco de estado sólido de conexión PCI-e
Placa de expansión para añadir a través de un puerto PCI-e dos puertos USB (Universal Serial BUS)
Actualmente se conectan al BUS PCI-e nó solamente placas de video sino otros dispositivos tales como SSD (Solid State Drive), placas con puertos USB 3.0.
BUS Frontal (Front Side BUS - FSB)
Antiguamente solo existía un BUS de datos y el microprocesador accedía a la memoria RAM y a la memoria Cache a través de él. Para optimizar el desempeño INTEL introdujo el DIB (Dual Independent BUS) que dividió el acceso en dos BUSES, el BackSide BUS para la memoria Cache y el FrontSide BUS para la memoria RAM. Reglarmente la velocidad del microprocesador se determina aplicando un factor de multiplicación a la frecuencia del FSB. Por ejemplo: si aplicamos un factor de multiplicación de 5 a un FSB que está trabajando a 100MHz se obtiene una velocidad del microprocesador de 500MHz. Éste proceso se conoce como OverClocking (OC). Antiguamente se realizaba cambiando un puente (jumper) en el motherboard. Hoy en día se realiza desde el setup.
Parámetros
|
PCI
|
PCI Express
|
SATA I
|
SATA
II
|
SATA
III
|
IDE
|
USB
II
|
USB
III
|
RS232
|
Ancho
|
32/64
bits
|
4 bit
(x1)
|
1 bit
|
1 bit
|
1 bit
|
40 bits
|
1 bit
|
1 bit
|
1 bit
|
Velocidad de transferencia
|
133 Mb/seg para PCI 2.1(32 bits) o anteriores, 533 Mb/seg para PCI 2.2
y posteriores,
266 Mb/s
para PCI de 64 bits
|
PCI Express 1x: 250 Mb/s.
PCI Express 2x: 500 Mb/s.
PCI Express 4x: 1000 Mb/s
PCI Express 16x: 4000 Mb/s
PCI Express 32x: 8000 Mb/s
|
150 MB/s
|
300 MB/s
|
600 MB/s
|
Depende del modo de transferencia
3,3 MB/s (el mas bajo)
166.6MB/s
(el más alto)
|
60 MB/s
|
600 MB/s
|
20 Kb/s
|
Frecuencia del clock
|
33 MHz
66 MHz en su
versión PCI pro
|
2GHz
|
1500 MHz
|
3000 MHz
|
6000 MHz
|
Varia según el modo de transferencia.
De 3,3 MHz a 166,6MHz
|
480 MHz
|
600MHz
|
20 KHz
|
Cantidad máxima
de dispositivos permitidos
|
10 dispositivos
|
1
dispositivo
|
Generalmente
4 u 8 dispositivos
(1 por línea)
|
1 dispositivo por cada línea
|
1 dispositivo por cada línea
|
Permite conectar
hasta 127 dispositivos
|
Permite conectar
hasta 127 dispositivos
|
Permite conectar
hasta 127 dispositivos
|
1 dispositivo
|
