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Mainboard, Chipset, Supercompotadoras y Memorias. David Moscoso Montenegro, Pablo Guamán Novillo;
[email protected],
[email protected] Universidad Politécnica Salesiana, Sede Cuenca. Sistemas Microprocesados - Grupo 2.
—(Abstract ract)– )– Este Este docume documento nto presen presenta ta una breve breve Resumen—(Abst investigac investigación ión acerca de sistemas sistemas electrónicos electrónicos que se implementan implementan en diferentes dispositivos y que se utilizan en el diario vivir de una persona, persona, en un trabaj trabajo o y en el estudi estudio. o. La inves investiga tigación ción contien contienee alguno algunoss temas temas como son la tarjeta tarjeta madre, madre, chipse chipset, t, supercomputadoras y memorias. En ésta última se habla también de las diferentes tecnologías que se utilizan en las memorias. —(Index terms)–Chips terms)–Chipset, et, Mainboard, Mainboard, Memorias, Memorias, Index Terms—(Index Supercomputadora.
I. M ARCO T EÓRICO I-A.
MAINBOARD MAINBOARD
I-B.
Introducción Introducción
La historia de las tarjetas madres comienza en 1947 cuando William Shockley, Walter Brattain y John Bardeen, científicos de los laboratorios Bell, muestran su invento, el transistor amplificador de punto-contacto, iniciando el desarrollo de la miniaturización de circuitos electrónicos. Dummer, un britániFigura 1. Muestra Muestra una tarjet tarjetaa madre.[1] madre.[1] co que en 1952 presentó sobre la utilización de un bloque Figura de materi material al sólido sólido que puede puede ser utili utilizad zadoo para para conect conectar ar componentes electrónicos sin cables de conexión. En 1961 I-D. Partes cuando cuando Fairchil Fairchildd Semicondu Semiconductor ctor anuncia anuncia el primer primer circuito circuito Una computadora típica con el microprocesador, memoria integrado. Con estos inventos se comienza a trabajar en la principal y otros son componentes básicos de la tarjeta madre. computadora con una tarjeta [1]. Otros componentes de la computadora tal como almacenamiento externo, circuitos de control para video-sonido y dispositivos periféricos son unidos a la tarjeta madre vía conectores I-C. Función o cables de alguna clase [2]. I-C1. Definición 1: Una tarjeta madre es la tarjeta de circuito central o primaria de un sistema de computo u otro sistema sistema electrón electrónico ico complejo complejo.. Una computador computadoraa típi típica ca está compuesta por microprocesador, memoria principal, y otros componentes básicos. Otros componentes de la computadora tal como almacenamiento externo, circuitos de control para video, sonido y periféricos son unidos a la tarjeta madre vía conectores o cables de alguna clase. La tarjeta madre es el componente principal de un computador personal. [2] I-C2. Definición 2: La mainboard también conocido como motherboard, placa madre o base es uno de los componentes básicos por no decir el más relevante en una PC. Su función es vital y gran parte de la calidad del funcionamiento general está determinada por este componente. Su función es administrar el cpu e interconectar los distintos periféricos. Así como el Figura 2. Presenta Presenta una tarjeta tarjeta madre madre y sus partes partes [2]. CPU es el cerebro, la placa madre es el sistema nervioso [3]. Figura
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Input Output System, sistema básico de entrada-salida. Programa incorporado en un chip de la tarjeta madre que se encarga de realizar las funciones básicas de manejo y configuración del ordenador. I-D2. Ranuras PCI: Pueden dar hasta 132 MB/s a 33 MHz, lo que es suficiente para casi todo, excepto quizá para algunas tarjetas de vídeo 3D. Miden unos 8,5 cm y generalmente son blancas. I-D3. Caché : Es un tipo de memoria del ordenador; por tanto, en ella se guardarán datos que el ordenador necesita para trabajar. La memoria cache forma parte de la tarjeta madre y del procesador y se utiliza para acceder rápidamente a la información que utiliza el procesador. Existen cache primario (L1) y cache secundario (L2). El cache primario esta definido por el procesador y no lo podemos quitar o poner. En cambio el cache secundario se puede añadir a la tarjeta madre. La regla de mano es que si se tienen 8 Megabytes (Mb) de memoria RAM se debe tener 128 Kilobytes (Kb) de cache. Si se tiene 16 Mb son 256 Kb y si se tiene 32 Mb son 512 Kb. Parece que en adelante no se observa mucha mejoría al ir aumentando el tamaño del cache. Los Pentium II tienen el cache secundario incluido en el procesador y este es normalmente de 512 Kb. I-D4. Chipset : Es el conjunto de chips que se encargan de controlar determinadas funciones del ordenador I-D5. Conectores USB : Conectores usados para insertar dispositivos transportables I-D6. Zócalo ZIP: Es el lugar donde se aloja el procesador. I-D7. Ranuras DIMM : Son ranuras de 168 contactos y 13 cm. de color negro I-D8. Ranuras SIMM : Tienen 30 conectores, y meden 8,5 cm. En 486 aparecieron los de 72 contactos, más largos: unos 10,5 cm de color blanco. I-D9. Zócalo ZIF: Es el lugar donde se aloja el procesador. I-D10. Slot de Expansión: Son ranuras de plástico con conectores eléctricos (slots) donde se introducen las tarjetas de expansión I-D11. Ranuras PCI: : Peripheral Component Interconnect ("Interconexión de Componentes Periféricos") Generalmente son de color blanco, miden 8.5 cm es de hasta 132 MB/s a 33 MHz, no es compatible para alguna tarjetas de vídeo 3D. I-D12. Ranuras AGP: : Se dedica exclusivamente a conectar tarjetas de vídeo 3D, ofrece 264 MB/s o incluso 528 MB/s. Mide aproxiamdamente 8 cm. I-D13. Ranuras ISA: : Son las más antiguas. Funcionan con 8 MHz-16MB/s sirve para conectar un módem o una tarjeta de sonido , Miden unos 14 cm y su color suele ser negro. I-D14. Pila: : Se encarga de conservar los parámetros de la BIOS como la fecha y hora. I-D15. Otros: Conector EIDE (disco duro), Conector disquetera, Conector disquetera, Conector electrónico. I-D1.
I-E.
BIOS : Basic
más pequeños y menos costosos. Presenta compatibilidad hacia otras con el factor de forma atx y puede ser empleado en gabinetes atx de tamaño normal. El tamaño máximo de la tarjeta micro atx es de 244mm x 244mm. Es posible diseñar tarjetas madre más pequeñas, respetando la ubicación de los agujeros de montaje, la posición de los conectores definidos por el estándar. Los buses externos como usb 10/100 ethernet y, opcionalmente, scsi proporcionan expansión adicional. El micro-atx incluye un conector agp y 3 conectores pci [4].
Figura 3. Muestra la mainboard micro atx[3] I-E2. Atx: El diseño atx fue la primera parte de una notable evolución de las mejores características de los diseños baby at y lpx con varias mejoras significativas. El factor de forma atx es, esencialmente, una tarjeta madre baby at dispuesta lateralmente en el chasis y con otra disposición de fuente de poder y conectores. Los conectores ide están ubicados cerca de los discos. Los componentes de la placa madre están dispuestos en paralelo. Actualmente, es el factor de forma más popular en sistemas nuevos, es actualizable durante muchos años [4]. -La posición trasera de la tarjeta madre incluye un área de conectores ampliados, permite ubicar las conectores externos directamente en la tarjeta y enviar la necesidad de cables que vayan en los conectores internos a la parte trasera del gabinete [4]. -El procesador de los módulos de memoria tiene nuevas posiciones, de manera en que no interfieran con el bus para tarjeta de expansión [4]. -El procesador y la memoria se ubican muy cerca de la fuente de poder y del ventilador principal del sistema [4]. -La especificación atx elimina el enredo de los cables de los conectores de puertos externos de adiciones, o de regularidades de voltaje [4].
Tipos
micro atx es una tarjeta madre introducido por intel como un paso evolutivo del atx para sistemas I-E1.
Micro atx: La
Figura 4. Presenta la mainboard atx[3]
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I-E3.
Flex atx: Intel publico el complemento flex atx. Esta
tarjeta mide solo 229mm x 191mm es decir, la mas pequeña de la familia atx. una diferencia importante entre factor de forma flex atx y micro atx, es que flex atx admite solo procesadores de socket. Ofrece a su vez una mayor flexibilidad para los fabricantes a la hora de diseñar sus ordenadores. Incluye un conector agp y 2 conectores pci [4].
-Fuentes de poder de alta capacidad. -Wtx presenta una nueva ranura llanada flex slot, la cual es, una ranura pci de doble ancho diseñada para permitir la insertacion de tarjetas mas grandes (tarjetas e/s removibles). -Mediante el empleo le la flex slot, las señales de e/s son alejadas de procesador, esto permite un mejor rendimiento de interferencia electromagnética.
Figura 5. Presenta la mainboard flex atx[3]
factor de forma baby-at es en esencia el mismo de la tarjeta madre de la ibm xt original, con modificaciones en las posiciones de los orificios de tornillos para ajustarse en un gabinete de tipo at. Estas tarjetas madre tienen también una posición específica del conector del teclado y de los conectores de ranuras para alinearse con las aperturas del gabinete. La tarjeta madre baby-at se ajustara a cualquier tipo de gabinete con excepción de los de perfil bajo y línea esbelta. Debido a su flexibilidad, este es ahora el factor más popular [4]. I-E4.
Baby at: El
Figura 7. Muestra la mainboard wtx[3] I-E6. Ipx: Otros factores que se utilizan en las tarjetas madre son el lpx y el mini-lpx. Este factor fue desarrollado primero por western digital para algunas de sus tarjetas madre. Las tarjetas lpx se distinguen por varias características particulares. La más notable, las ranuras de expansión están montadas sobre una tarjeta de bus vertical que se conecta en la tarjeta madre. Las tarjetas de expansión deben conectarse en forma lateral en la tarjeta vertical. Esta colocación permite el diseño de gabinete de perfil bajo. Las ranuras se colocan a uno o ambos lados de la tarjeta vertical dependiendo del sistema y diseño del gabinete. Ptra característica distintiva del diseño lpx es la colocación estándar de conectores en la parte posterior de la tarjeta. Una tarjeta lpx tiene una fila de conectores para vídeo (vga de 14 pins), paralelo (de 25 pins), dos puertos seríales (cada uno de 9 pins) y conectores de ratón y teclado de tipo mini-din ps/2 [4].
Figura 6. Presenta la mainboard baby at[3]
una nueva tarjeta madre y un nuevo factor de forma desarrollado para el mercado de estaciones de trabajo medianas. Esta va más allá de atx. Wtx está diseñado para aceptar: futuras tecnologías de procesador compatibles con intel de 32 y 64 bits [4]. -Es una tarjeta madre para doble para doble procesador. -Tecnologías futuras de memoria. -Tecnologías futuras para gráfico. -Tarjetas de e/s flex slot (pci de doble ancho). -Fácil acceso a memoria y ranuras de expansión. I-E5.
Wtx: Es
Figura 8. Muestra la mainboard ipx[3] I-E7.
Nlx: La reciente tecnología de tarjetas madre podría
convertirse en el factor de forma de elección en el futuro. Se trata de un factor de forma de factor bajo, similar en
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apariencia al lpx, con varias mejoras diseñadas para permitir una integración total de las ultimas tecnologías [4]. Mientras que la principal limitante de las tarjetas lpx comprende la incapacidad de manejar el tamaño físico de los nuevos procesadores. Las ventajas específicas que ofrece el factor de forma nlx [4]: - manejo de tecnologías de procesadores actuales. - flexibilidad ante el rápido cambio de tecnologías de procesadores. - manejo de otras tecnologías emergentes.
tipo de procesadores funcionen en una placa base. Sirven de puente de comunicación con el resto de componentes de la placa, como son la memoria, las tarjetas de expansión, los puertos USB, ratón, teclado, etc [5]. Las placas base modernas suelen incluir dos integrados, denominados puente norte y puente sur, y suelen ser los circuitos integrados más grandes después de la GPU y el microprocesador. Las últimas placa base carecen de puente norte, ya que los procesadores de última generación lo llevan integrado. El chipset determina muchas de las características de una placa madre y por lo general la referencia de la misma está relacionada con la del chipset. A diferencia del microcontrolador, el procesador no tiene mayor funcionalidad sin el soporte de un chipset: la importancia del mismo ha sido relegada a un segundo plano por las estrategias de mercadotecnia [5].
Figura 9. Muestra la mainboard nlx[3] I-E8. Itx: El formato itx (tecnología de información extendida), respaldado por via, es un formato muy compacto diseñado para configuraciones en miniatura como lo son las mini-pc [4]. - cpu: support dual channel ddrii533/667 memory, hasta 2gb. - chipset: intel 945gc+ich7 chipset. Figura 11. Muestra un chipset AMD. - fsb: support 533/800/1066. - memory: support intel lga775 core 2 duo, pentium dualcore, celeron 400, celeron de procesadores. - graphic card: onboard gma950 graphic core, support I-G. Supercomputadoras dx9.0c. Una supercomputadora o un superordenador es aquella con - socket: 1*pci express 16x, 2*sataii 300mb/s. capacidades de cálculo muy superiores a las computadoras - usb connector: 4*usb2.0. comunes y de escritorio y que son usadas con fines específicos. - audio card: integrated 6 sound channel audio chip. Hoy día los términos de supercomputadora y superordenador - lan card: onboard 1000m lan. están siendo reemplazados por computadora de alto rendimiento y ambiente de cómputo de alto rendimiento, ya que las supercomputadoras son un conjunto de poderosos ordenadores unidos entre sí para aumentar su potencia de trabajo y rendimiento. Al año 2011, los superordenadores más rápidos funcionaban en aproximadamente más de 1 petaflops (que en la jerga de la computación significa que realizan más de 1000 billones de operaciones por segundo) [6]. Hoy en día el diseño de Supercomputadoras se sustenta en 4 importantes tecnologías [7]: - La tecnología de registros vectoriales, creada por Cray, considerado el padre de la Supercomputación, quien inventó y patentó diversas tecnologías que condujeron a la creación Figura 10. Muestra la mainboard itx[3] de máquinas de computación ultra-rápidas. Esta tecnología permite la ejecución de innumerables operaciones aritméticas I-F. Chipset: en paralelo [7]. Un chipset (traducido como circuito integrado auxiliar) es - El sistema conocido como M.P.P. por las siglas de el conjunto de circuitos integrados diseñados con base en la Massively Parallel Processors o Procesadores Masivamente arquitectura de un procesador (en algunos casos, diseñados Paralelos, que consiste en la utilización de cientos y a veces como parte integral de esa arquitectura), permitiendo que ese miles de microprocesadores estrechamente coordinados [7].
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- La tecnología de computación distribuida: los clusters de computadoras de uso general y relativo bajo costo, interconectados por redes locales de baja latencia y el gran ancho de banda [7]. - Cuasi-Supercómputo: Recientemente, con la popularización de la Internet, han surgido proyectos de computación distribuida en los que software especiales aprovechan el tiempo ocioso de miles de ordenadores personales para realizar grandes tareas por un bajo costo. A diferencia de las tres últimas categorías, el software que corre en estas plataformas debe ser capaz de dividir las tareas en bloques de cálculo independientes que no se ensamblaran ni comunicarán por varias horas [7]. I-G1.
Tareas::
Las supercomputadoras se utilizan para modelar explosiones nucleares, limitando la necesidad de verdaderas pruebas nucleares [7]. Mediante el uso de supercomputadoras, los investigadores modelan el clima pasado y el clima actual y predicen el clima futuro [7]. Los científicos usan supercomputadoras para simular de qué manera un tsunami podría afectar una determinada costa o ciudad [7]. Las supercomputadoras se utilizan para simular explosiones de supernovas en el espacio [7]. I-G2. Supercomputadora más potente: Actualmente K computer con sus más de 700 000 núcleos en los procesadores SPARC64 VIIIfx 2.0GHz que la componen y ubicada en el Instituto RIKEN de Investigacones Avanzadas en Ciencias de la Computación (AICS) de Japón y bajo la firma de Fujitsu ocupa el primer lugar en la lista de los 500 (Top500) superordenadores más potentes a nivel mundial [8]. La supercomputadora Tianhe-1A ubicada en el National Supercomputer Center en Tianjin, China, y presentada en la conferencia HPC China 2010, ocupaba hasta hace unos meses atrás el primer lugar entre las supercomputadoras más veloces del mundo, mostrando sus impresionantes 2,5 petaflops medidos por el estándar de comparación LINPACK [8]. - Petaflops: FLoating point OPerations per Second, el indicador de rendimiento de computadoras. La supercomputadora China destronó a Estados Unidos, y a su potente Cray XT5 Jaguar que estuvo cómoda en el primer lugar por dos años en la lista de las 500 más potentes, pero que en comparación alcanza velocidades es un 40% más bajas que la novedad china [8]. II. C ONCLUSIONES La tarjeta madre es la parte principal de una computadora que sirve para el alojamiento de otros componentes permitiendo que interactúen entre estos y hacer procesos correspondientes. Una tarjeta madre debe ser elegida según el trabajo a realizar, aplicación o necesidades. El chipset permite facilitar las tareas al microcontrolador realizando las conexiones hacia otros dispositivos y periféricos. Una supercomputadora son equipos de grandes dimensiones y prestaciones usadas para el estudio en áreas avanzadas donde
las computadoras personales no llegan. Las supercomputadoras pueden llegar a manejar billones de instrucciones por segundo, manejar miles de usuarios y almacenar grandes cantidades de información. R EFERENCIAS [1] Gloria Veliz, “MAINBOARD”, Resurso web disponible en: http:// gloriaveliz2007.galeon.com/ [2] Sergio Daniel Naredo, “MainBoard”, Resurso web disponible en: http: //www.monografias.com/trabajos14/motherboards/motherboards.shtml [3] Monografías, “La tarjeta madre o mainboard”, Recurso web disponible en: http://www.monografias.com/trabajos14/tarjeta-madre/tarjeta-madre. shtml [4] Bligoo, “Diferentes tipos de Mainboard”, Resurso web disponible en: http://lastics.bligoo.ec/diferentes-tipos-de-mainboard#.VhKlEfl_Oko [5] Coloboradores de wikipedia, “Chipset”, Recurso web disponible en: https: //es.wikipedia.org/w/index.php?title=Chipset&oldid=85587440 [6] Coloboradores de wikipedia, "Supercomputadoras", Recurso web disponible en: http://www.monografias.com/trabajos65/supercomputadoras/ supercomputadoras.shtml [7] Efren Estrella, "Supercomputadoras", Recurso web disponible en: http://www.monografias.com/trabajos65/supercomputadoras/ supercomputadoras.shtml [8] Ecured, "Supercomputadoras", Recurso web disponible en: http://www. ecured.cu/index.php/Supercomputadoras
