organizacion de computadoras: agosto 2013

1 . El MotherBoard

El motherboard también llamado "mainboard", placa madre, placa principal, etc. Es un circuito impreso que consiste en un material aislante (fibra de vidrio, pertinax, etc) cubierta por un material semiconductor con el cual se dibujan las pistas (conductores), que unirán los distintos componentes y los contactos a donde iran soldados. Con la tecnologia actual se construyen circuitos impresos que pueden tener varias capas. Si analizamos la pc desde el punto de vista de su funcionamiento y aplicaciones no quedaran dudas de que el elemento central es el microprocesador, pero si analizamos la computadora como concepto, el componente a destacar es el motherboard.

Los PC nacieron con un concepto de arquitectura modular y quiere decir que cualquier fabricante puede producir sus partes si se respeta las normas y protocolos para cada una de ellas. Por lo tanto los motherboard también gozaron de esta arquitectura modular o tecnología abierta, lo que posibilita incorporar o intercambiar elementos de la PC. Esto permite mejorar (UPGRADES) y dejan la puerta abierta para que terceros produscan elementos que se puedan incorporar al equipo (placas de vídeo y sonido, modem, placas de Red, sincronizadoras y capturadoras de TV, etc). De esta manera surgieron los llamados clones de PC sin marcas especificas cuyos componentes proceden de diferentes fabricantes, algunas de ellos especializados en un solo tipo de componente, por ejemplo: placas de vídeo, placas de red, placas de sonido.

Elementos de un Motherboard:

1-) Los motherboard que respetan las normas ATX (ADUANCE TECHNOLOGY EXTENDER) incorporan un grupo de conectores estándar:

RS32 , teclado y mouse ps/2 , puerto USB , también se agrega los conectores de audio ( microfono , parlante , entrada de linea y salida de parlantes ) y el conector RJ45 que es la entrada de red ,
Pines adentro mandan tensión , Pines fuera reciben tensión

2 . Socalo ( Socket )

Aquí se coloca el microprocesador , la medida y la cantidad de contactos varia segun la marca y el modelo del microprocesador usado.

Posee ademas los anclajes , para el disipador y el ventilador ( Cooler )

3 . Conectores de memoria

Aquí se colocan los modulos de memoria RAM dinámica

( Random Access Memory )

Memoria ROM ( Read Only Memory )

Los modulos de memoria dan nombre a los socalos , los socalos reciben el nombre de las memorias (SIMM/DIMM O RIMM)

SIMM (siglas de Single In-line Memory Module), Es un formato para módulos de memoria RAM que consisten en placas de circuito impreso sobre las que se montan los integrados de memoria DRAM. Estos módulos se inserta en zócalos sobre la placa base. Los contactos en ambas caras están interconectados, esta es la mayor diferencia respecto de sus sucesores los DIMMs. Fueron muy populares desde principios de los 80 hasta finales de los 90, el formato fue estandarizado por JEDEC bajo el número JESD-21C.

Los DIMM (sigla en inglés de dual in-line memory module, traducido como «módulo de memoria en línea doble») son módulos de memoria RAM utilizados en las computadoras personales. Se trata de un pequeño circuito impreso que contiene circuitos integrados de memoria, y se conecta directamente en ranuras de la placa base. Los módulos DIMM son reconocibles externamente por poseer sus contactos (o pines) separados en ambos lados, a diferencia de los SIMM que poseen los contactos de modo que los de un lado están unidos con los del otro.

RIMM, acrónimo de Rambus Inline Memory Module (Módulo de Memoria en Línea Rambus), designa a los módulos de memoria RAM que utilizan una tecnología denominada RDRAM, desarrollada por Rambus Inc. a mediados de losaños 1990 con el fin de introducir un módulo de memoria con niveles de rendimiento muy superiores a los módulos de memoria SDRAM de 100 MHz y 133 MHz disponibles en aquellos años.

4. Conectores IDE

En estos conectores se conectan los cables planos para los discos rigidos ( hasta 2 discos o unidades de CD-ROM por conector )

5. Conectores SATA

Los conectores SATA son los que se usan actualmente , para conectar discos rígidos , y unidades de compac-disk.

6. Conector de alimentación a través de este conector el motherboard recibe las diferentes tensiones de alimentación para su correcto funcionamiento. En los motherboard más viejos era del TIPO AT y en los motherboard son del modelo ATX

7. Bios

Este circuito integrado alberga el software basico del motherboard

8. Chipset Puente Norte: Es el encargado de controlar el buss de datos del microprocesador y la memoria. Antiguamente tambien administraba el bus AGT.

9. Conectores al gabinete

Aquì se conectan los comandos e indicadores que se encuentran en el frente del gabinete , led de encencido , led que indica el acceso a datos del disco rigido , boton de encendido , boton de reset , etc.

10. Chipset Fuente Sur (south bridge) encargada de brindar conectividad , controla lo discos rígidos , el buss PCI y los puertos USB.

11. Pila - Esta pila mantiene el setup. En los viejos motherboards iba soldada, actualmente es del tipo CR-2032

12. Slot PCI En este slot , se conectan placas de expansión , como por ejemplo placas de red , sintonizadores de TV , Modem Telefónico , etc.

• Cada slot de este tipo va conectada va conectada a una serie de conectores llamadas busses.

13. Slot AGP en un tiempo se conectaban aquí las placas de vídeo. Actualmente es obsoleto.

Todas las partes :

Factor de forma (form factor)

Atendiendo a la estructura modular o arquitectura abierta los fabricantes de motherboard deben a tenerse al cumplimiento de los estandares y normas de la industrias del hardware , ademas cuando surge un elemento nuevo , como por ejemplo el puerto USB , todos los fabricantes , deberan cumplir con las normas y caracteristicas constructivas de este puerto para no quedar afuera , del negocio del hardware.

OBSOLETOS : AT y BABY "AT"

EN USO : ATX , MICRO ATX , ATX FLEX

El factor de forma me indican las dimensiones de la placa que la vinculan con un gabinete especifico también establece la posición de los anclajes y la distribución de los componentes (slot de expansión) , ubicación de los bancos de memoria , socalo del microprocesador , etc.

El Puente norte (north bridge)

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 el microprocesador y la memoria por eso su nombre de puente .Ademas muchas innovaciones tecnológicas como el soporte de memoria DDR y el bus Frontal (FSB Fronth Side Bus ) son soportados por este chip.La tecnología de fabricación del north bridge es muy avanzada y compatible con la del propio microprocesador .Por ejemplo :Cuando se encarga del bus frontal deberá manejar frecuencias comprendidas entre 400 y 800 MHZ por eso este chip o circuito integrado suele llevar

un disipador y en algunos casos también un ventilador (cooler)

El puente sur (south bridge)

El puente sur es el segundo chip de importancia , controla los buses para entrada y salida de datos para periféricos,es decir controla los buses IDE y/o SATA (discos rigidos),los puertos USB y PCI.

La conexion entre los puretos nortes y sur se realizaba antiguamente , atravez del BUS -PCI .

Pero recientemente ,algunos fabricantes de motherboard han empezado a usar buses especiales dedicados que permiten una transferencia de fatos directo y sin interferencia entre los dos puentes

el problema es que la vieja conexión PCI tiene un ancho de banda de so,lo 133 MB/S que quedo insuficiente para la velocidad de los dispositivos actuales .Solamente teniendo en cuenta que los discos rígidos rondan los 100 MB/S y si le agregamos una transferencia de las placas están colocadas en los slot PCI y lo que este conectado a los puertos USB vemos que el BUS PCI se encuentra congestionado .La mejor solución fue entonces colocar un BUS dedicado para interconectar los puentes .Por ejemplo el chipset i810 de INTEL tiene un BUS de 8 Bits a una frecuencia de 266 MHZ .

BUSES:

Los Buses constituyen físicamente pistas de cobre de los circuitos impresos que intercomunican ,

electricamente,los dispositivos montados sobre el motherboard (Memoria ,ram ,microprocesador ,puertos, bios , etc)

parámetros de los buses:

Velocidad maxima de la trasferencia de datos:se mide en bits por segundo o byte por segundo

Frecuencia del Clock:Se mide en Hertz (HZ) Ciclos/segundos

Cantidad maximad dispositivos permitidos: se mide en cantidad

Bus PCI (Peripheral Component Interconnect)

El bus PCI posee un un conector (SLOT) blanco de aproximadamente 8,5 centímetros de largo. Tiene una ranura para la correcta colocación de las placas. Este bus fue desarrollado por Intel, sometido al consenso del resto de la industria que lo adoptó como estándar. Es uno de los más utilizados en la actualidad y posee las siguientes características:

-Cantidad máxima de dispositivos: 10

-Ancho de bus: seleccionable 32 ó 64 bits

Frecuencia de clock: 33 MHz

-Velocidad de transferencia máxima de datos:

133 MB/Seg a 32 bits

266 MB/Seg a 64 bits

Actualmente en este bus se conectan placas de expansión como: placas de red, placas de sonido, sintonizadoras de TV, modem telefónico, placas de adquision de datos, placas de ampliacion de puertos USB, etc

Bus frontal: Front-side Bus

Antiguamente sólo existía un bus de datos, y el microprocesador accedía a la RAM y a la memoria caché a través de él. Para optimizar el desempeño, Intel introdujo el DIB (Dual Independent Bus) donde el microprocesador accedía a la memoria caché L2 por el backside bus y a la RAM por el front side bus.

Regularmente, 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 100 MHz, se obtiene una velocidad del microprocesador de 500 MHz, este procedimiento se conoce como overclocking.

En las viejas máquinas, se realizaba cambiando de posición un puente (Jumper) en el motherboard. Actualmente se hace desde el setup.

Bus PCI-Express (X-Press)

El bus PCI-Express se desarrolló entre los años 1999 y 2001. Durante su desarrollo tuvo varios nombres como System I/O, Infiniband, 3GIO (Third Generation Input Output) y ARAPAHOE. Finalmente, el desarrollo terminó en manos del PCI-SIG . (Peripherical Connection Interconnect – Special Interest Group).que es una organización sin fines de lucro que tiene como asociados a empresas fabricantes de hardware

El bus PCI-Express presenta mejores característica 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 PC (RS232) que sigue presente en los motherboard actuales, aunque está prácticamente en desuso frente a interfaces externas superiores como la USB. La transmisión de datos en el bus PCI-Express 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 en particular y se comunicará con otra sin que nada interfiera su camino.

Por ejemplo, dijimos que el puerto PCI estándar o convencional tiene todas los conectores conectados en paralelo por lo que comparten el ancho de banda del bus (133MB/s).

En el sistema PCI-Express la conexión de los conectores de expansión con el chipset se realiza mediante un módulo llamado switch (Muchas veces incluido en el puente sur del chipset).

Podemos comparar el bus PCI-Express y el PCI haciendo una analogía con los concentradores de red: Switch y 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 un Switch tiene 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-Express (x1) consta solamente de 4 cables, dos para la transmisión de datos en un sentido y dos para el otro. Cada uno de ellos trabaja a una frecuencia de 2 GHz, lo que brinda una tasa de transferencia de datos de 2Gbps (256MB/s). Debemos considerar que esos 256MB/s se transmiten en un solo sentido y que si contamos también el otro, alcanzamos los 512 MB/s, una cifra nada despreciable teniendo en cuenta los 133MB/s del puerto PCI.

Gracias a esta característica de contar simplemente con cuatro cables es que ahora los diseños del motherboard son más sencillos y compactos.

La ranura PCI-Express x4 tiene cuatro pares de conductores , la PCIExpress x 8, 8 pares y la PCI-Express x16 tiene 16 pares de conductores .

Actualmente en el SLOT PCI express se conectan además de placas de video otros dispositivos que requieren alta velocidad de transferencia como discos SSD, puertos USB 3.0, etc.