PONTIFICA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL ECUADOR Nivel: 3 Paralelo: 1 Fecha: 01-12-2011 Nombre: Nombre: Santiago García Título: Mainboards y Buses de datos
Objetivo: Entender el funcionamiento de la tarjeta principal del computador Obtener información sobre los componentes de una PC Completar la información recibida en clase
Definición de tarjeta principal Motherboard
significa tarjeta madre y en la práctica se trata de la tarjeta principal de la
computadora. Es una serie de placas plásticas fabricadas a base de un material llamado "pertinax", el cuál es insensible al calor y muy resistente. En estas placas se encuentran una gran cantidad de líneas eléctricas (Buses), que interconectan diferentes tipos de conectores soldados a las mismas. A esta placa se conectan todos los demás dispositivos necesarios para el correcto funcionamiento del equipo (tarjetas de expansión, unidades de disco duro, unidades ópticas, suministro eléctrico, eléctrico, el microprocesador, microprocesador, etc.).
Figura 1. Tarjeta principal marca PCChips®, modelo 825G, con audio, video y red intergrado, para procesador AMD® Athlon. Funciones
de la tarjeta principal
Interconectar todos los dispositivos internos, tales como discos duros, unidades ópticas, disqueteras, etc. Por medio de puertos, permitir la entrada y salida de información con distintos dispositivos externos. Permitir la extensión de capacidades de la computadora por medio de ranuras especiales para tarjetas de expansión. Albergar al cerebro cerebro de la computadora: el microprocesador, microprocesador, en un conector espacial para el.
Adecuarse con la velocidad del microprocesador por medio de un circuito integrado especial llamado "Chipset" el cuál viene soldado también a la placa. Opcionalmente integrar ciertos dispositivos de video, audio y red en la placa y evitar el uso de tarjetas de expansión. Distribuir electricidad adecuada a sus distintos elementos montados en ella (chipset, puertos, memorias RAM, etc.). Soportar la inserción memoria RA M y memoria caché en ranuras especiales para ellas. Otros nombres utilizados El nombre correcto es " Mainboard" ó tarjeta principal, pero se le llama tarjeta madre, "Motherbord", placa madre, placa base. etc. Medidas básicas de las tarjetas p rincipales Los formatos más utilizados son los siguientes: Formato
ATX ("Advanced Tecnology eXtended"): es el estándar más utilizado
actualmente, mide 24.58 cm. de largo X 30.72 cm. de ancho. Integra ciertos puertos ya integrados en la placa por lo que evita el uso de cables extras y utilizan fuente de alimentación ATX. Formato
"Baby AT ("Baby Advanced Tecnology"):es una placa que busca solucionar el
problema del tamaño del AT, es de menores dimensiones, 33.28 cm. de largo por 21.76 de ancho. Integra solamente el conector para el teclado (PS/1) y utilizan conector para fuente AT. Formato
AT ("Advanced Tecnology"): es de las más antiguas, es una placa que mide
33.28 cm. de largo X 30.72 de ancho, por lo que es muy grande y dificulta la inserción y manipulación de elementos internos y utilizan fuente AT de alimentación. Puede ó no integrar puertos en la placa. La memoria ROM y el BIOS Memoria
ROM ("Read Only
Memory"):
almacena las características básicas del equipo en el
que está instalado, así como el software para reconocer algunos otros que no vienen integrados en la tarjeta principal como el teclado, el monitor CRT, la pantalla LCD, disqueteras, la memoria RAM, etc. Esta memoria se encuentra alimentada de manera constante por una batería que se encuentra instalada en la tarjeta principal. BIOS proviene de las siglas ("Basic Input Output System") ó sistema básico de entrada y salida: se le llama así al conjunto de rutinas que se realizan desde la memoria ROM al encender la computadora, permite reconocer los periféricos de entrada y salida básicos con que cuenta la computadora así como inicializar un sistema operativo desde alguna unidad de disco o desde la red.
Figura 2. Memoria ROM M919, con el software AMIBIOS 486PCI-ISA de American Megatrends®, ubicada en una tarjeta principal ("Motherboard ") marca P&Q®, modelo L-9645-8 ML-1 94V-0. El
zócalo para el microprocesador
El microprocesador es el dispositivo que se encarga de procesar todos los datos que ingresan y se envían desde el equipo. Cuenta con un conector especial que también se le l lama "Socket" ó zócalo, en el se conectará el microprocesador específico para el tipo de tarjeta, por lo que cuenta con una posición específica para ello, y evitar que se coloquen otros tipos de microprocesadores no compatibles. Básicamente serán microprocesadores de las firmas AMD®, Intel® ó Via®.
Figura 3. Zócalo 754 para insertar el microprocesador AMD® Sempron 754.
Ranuras para memoria RAM y caché Memoria RAM: es una memoria basada en capacitores, por lo que es relativamente lenta. Se encarga de almacenar de manera temporal la información que el sistema necesite guardar para su correcto funcionamiento. La más moderna ranura es DDR3 y soporte de capacidad instalada de hasta 32 Gb.
Figura 4. Memoria RAM, tipo DDR, marca Kingston®, modelo KVR266, velocidad de 266,MHz, 128 MB.
TIPO
DE RANURA
IMAGE N
DDR 3 DDR2 R IMM (se usan en algunos servidores básicamente)
DDR (Actualmente descontinuado)
DIMM (Actualmente descontinuado) SIMM
(Actualmente descontinuado) SIP
(Actualmente descontinuado) TSOP
(Actualmente descontinuado)
Memoria Caché: es una memoria usada opcionalmente, basada en transistores, por lo que es sumamente veloz. Esta almacena instrucciones y datos usados frecuentemente y evita acceder a la memoria RAM, ya que el microprocesador primero buscará en ella. Algunas tarjetas contaban con ella pero es muy raro utilizarla, ya que este tipo de memoria es cara. Las ranuras de expansión integradas Se utilizan para insertar tarjetas de expansión de capacidades (tarjetas de video, tarjetas de sonido, tarjetas de red, etc.).Se muestra en la tabla siguiente los diferentes tipos básicos de ranura de expansión, comenzando por los más modernos:
Ranura de expansión 1) PCI-Express 1X, 2X, 4X, 16X 2) AGP 8X/4X 3)
PCI (Actualmente descontinuado)
Imagen
4) ISA-8/16 (Actualmente descontinuado)
Tipos
de fuente soportada
La fuente es la encargada de suministrar de electricidad a la tarjeta principal. Son 2 tipos, comenzando por el más moderno.
Conector
Imagen
1) ATX (" Advanced Tecnology extended ")
2) AT (" Advanced Tecnology ") (Actualmente descontinuado)
Conectores para unidades de almacenamiento Estos conectores se encargan de enviar y recibir datos entre los dispositivos de almacenamiento masivo internos (discos duros, disqueteras, lectoras de tarjetas digitales, etc.). Se muestran los conectores básicos que pueden estar presentes en las tarjetas principales:
Conector SATA (Descontinuado)/ SATA II / SATA
Características Conector de 7 terminales para discos duros, unidades ópticas y puertos eSATA.
III
IDE
FD
/ ATAPI
(Disquetera) Panel USB interno
Conector de 40 terminales para discos duros, unidades ZIP y unidades ópticas. Conector de 34 terminales para disqueteras. Conector de 9 terminales para conectar lectoras de tarjetas digitales ó extensión de puertos.
Imagen
Conectividad inalámbrica en la Motherboard Debido al auge de los dispositivos inalámbricos, basados en tecnología Wi- Fi (Wireless Fidelity),
como teléfonos celulares de última generación, dispositivos PDA, etc.; se ha
integrado en la estructura de la
Motherboard
un emisor-receptor para redes inalámbricas,
basados en el estándar 802.11n con ello se evita la compra de tarjetas de red inalámbricas y/o adaptadores USB para redes inalámbricas, soportando una transmisión de datos de hasta 300 Mbps.
Otra incorporación es el emisor-receptor de Bluetooth, con lo que el equipo tiene la capacidad de enviar y recibir datos desde dispositivos como teléfonos inalámbricos, equipos Netbook, PDA, etc. para compartir básicamente música, fotos y videos entre equipos a corta distancia. Tecnologías
SLI y CrossFire-XFire
Se trata de tecnología desarrollada e integrada para que la tarjeta principal pueda trabajar simultáneamente con 2 tarjetas aceleradoras de gráficos de cierta marca, esto es, a la par, y por ende se aumentan las capacidades al tener dos procesadores de gráficos (GPU) trabajado al mismo tiempo. La tecnología SLI es desarrollada por la empresa fabricante de GPU´s NVidia® y solo es compatible con tarjetas de la empresa, mientras que la tecnología Cross Fire/XFire son de la empresa ATI Radeon®, por supuesto aplica solo para tarjetas que tengan GPU de la misma marca. Ambas tecnologías se encuentran enfocadas a ser utilizadas en los equipos de alto rendimiento utilizados por jugadores de videojuegos (Gamers) ó para aplicaciones de diseño. Estas tecnologías, requieren un alto consumo de energía eléctrica, por lo que la placa ya no es un medio efectivo para alimentarlas, por ello se han integrado conexiones directas entre la fuente ATX y las tarjetas de video que se basen en estos estándares. Tarjetas
con Sandy Bridge
La tecnología "Sandy Bridge", se refiere procesadores de la firma Intel® que integran dentro de su arquitectura, un procesador especializado totalmente en el manejo de gráficos (GPU) independientemente del número de núcleos; este GPU puede alcanzar una frecuencia de hasta 850 MHz, es importante mencionar que para el aprovechamiento de esta tecnología, la tarjeta principal ( Motherboard), debe de ser compatible y generalmente esta deberá tener una alta capacidad de memoria RAM (hasta 32 Gb). Ejemplo: Tarjeta principal marca Gigabyte
H67M-UD2H,
zócalo 155, para procesadores Intel®
i5-i7, Sandy Bridge, soporte RAM DDR3, 32 Gb. Puertos y tarjetas integradas Estos conectores se encargan de recibir información procedente de dispositivos externos como memorias USB, discos duros externos, la red de área local (LAN - red de computadoras cercanas entre sí, señal de Internet, etc.). Puede tener una gran diversidad de puertos integrados; algunos son:
Puertos USB / USB 3.0
eS ATA
FireWire
Usos Conectar teclados, cámaras digitales, impresoras, etc. y las nuevas tecnologías basadas en la versión USB 3.0. Conexión de diversos dispositivos, principalmente adaptadores para unidades de estado sólido y/o discos duros externos Conexión de diversos dispositivos para captura de video y discos duros de escritorio
Optical S/PDIF / RCA S/PD IF
Permiten la conexión de cable especializado que transmite sonido por medio de cable de fibra óptica y el conector S/PDIF interno, pudiendo ser de tipo RCA ó totalmente óptico RJ45 Para la red de área local (tarjeta de red integrada), soportando hasta 1000 Mbps / 1 Gbps) Jack 3.5 Para conectar bocinas y audífonos (tarjeta de sonido integrada). mm. DisplayPort Para la conexión de pantallas de nueva generación HDMI
DVI VGA
COM
LPT
PS/2
PS/1
Conectar proyectores, pantallas LCD, (tarjeta de video integrada). Conectar proyectores, pantallas LCD, (tarjeta de video integrada). Conectar proyectores, monitores CRT y pantallas LCD, (tarjeta de video integrada). Conectar módem externo, ratón (Mouse), Dispositivos PDA, etc. Conectar impresoras y ciertos tipos de unidades de disco externas (paulatinamente se han dejado de integrar en las MB). Conexión para ratón y teclado (paulatinamente se han dejado de integrar en las MB). Conexión para teclados (ya no se integran en las MB)
Imagen
Otros conectores y "Jumpers" Tiene conectores adicionales como los pines para conectar los ventiladores, para señal digital para unidades ópticas, un panel de pines para los botones de encendido y reset, para los LED indicadores de encendido y disco duro, etc. Los Jumpers ó puentes son pequeños elementos plásticos que se conectan entre 2 pines para configurar ciertas características del sistema, un compartimiento especial para la batería que alimenta a la memoria RO M, entre otros.
Figura. 5. Panel de pines y Jumper (gris)
El
FSB de la tarjeta principal
Es una de las variables más importantes ya que determina que velocidad máxima soporta de parte de la memoria RAM y que velocidad soporta de microprocesador. Su unidad de medida son los MegaHertz (MHz) y es la velocidad máxima de trabajo de la tarjeta principal. Ejemplo, las placas vienen con la especificación siguiente:
Motherboard
PCCHips 925G, DDR,
FSB
333*, AVF, P/Athlon 1.33 GHz. * La
especificación FSB 333 se refiere a que tiene la capacidad de soportar como máximo otros dispositivos que funcionen con velocidades de Bus 333 MegaHertz, pero también soporta menores como 266 MHz.
EL BUS DE DATOS
Un bus de datos es un conjunto cableado que sirve para que los dispositivos hardware puedan comunicarse entre sí. Son rutas compartidas por todos los dispositivos y les permiten transmitir información de unos a otros, son, en definitiva, las autopistas de la información interna, las que permiten las transferencias de toda la información manejada por el sistema. En un bus, todos los nodos conectados a él reciben los datos que se vuelcan, pero sólo aquél dispositivo al que va dirigida la información es quien la toma y la procesa, el resto la ignora. Los conductores eléctricos de un bus pueden ser tanto en paralelo como en serie. El bus de datos de los discos duros IDE (ATA) es paralelo (varios cables); en cambio, en los discos Serial ATA, el bus es serie (una sola vía de datos). Existen varios tipos: Bus de direcciones Bus de control Bus de datos El FSB, que es un bus de datos y se suele manipular en la práctica del Overclocking. En las arquitecturas de ordenadores personales, el procesador (CPU), que es el que controla y procesa todas las operaciones, debe comunicarse con el resto de dispositivos (y algunos entre ellos también) para poder recibir la información, transmitirla procesada, así como mandar órdenes a otros dispositivos. Por ese motivo está conectado al chip Northbridge mediante un bus de datos fundamental: el FSB.
En esta imagen tenemos una representación de la arquitectura Northbridge/Southbridge. Las flechas indican buses de datos que comunican los diferentes dispositivos de un ordenador. El chipset de una placa base, formado básicamente por el Northbridge (controlador de puente norte) y el Southbridge (controlador de puente sur), se encarga de gobernar las comunicaciones en los buses, de la misma manera que los semáforos regulan el tráfico en las calles de una ciudad. El Northbridge es el chip más importante, el núcleo de la placa base; tiene la función de controlar las comunicaciones entre procesador, memoria RA M, tarjeta gráfica y el Southbridge, y servir de conexión central entre los dispositivos mencionados. El Southbridge es un chip que controla los dispositivos de entrada/salida del sistema (periféricos como disco duro, teclado, ratón, puertos PCI...), se comunica con el resto del sistema mediante el chip principal: Northbridge. Uno de los buses de datos más importante es el que conecta al procesador (CPU) con el resto del sistema a través del Northbridge, se le conoce como FSB (bus frontal), y transmite toda la información del procesador al resto de dispositivos y viceversa. La frecuencia de un procesador se expresa en términos de la frecuencia del FSB multiplicado por un valor predeterminado por el fabricante, por eso conocer bien el FSB es vital en la práctica del Overclocking (forzar un procesador a trabajar a una velocidad mayor que la de serie). El resto de buses no tienen un nombre concreto y se les conoce por el dispositivo con el que conectan. El bus de memoria conecta la memoria RA M al sistema mediante el Northbridge (en algunas arquitecturas, como H yperTransport, la memoria RAM se comunica directamente con el procesador sin pasar por el Northbridge), el bus AGP (o PCI-Express) conecta la tarjeta gráfica con el Northbridge. También existe un bus especial que conecta el Northbridge con el Southbridge, ya que estos chips deben pasarse grandes cantidades de datos debido a la naturaleza de los dispositivos que controlan.
En la siguiente imagen mostramos una variación de la arquitectura mencionada anteriormente, aunque sus fundamentos son muy similares. En este caso la memoria se conecta a la CPU directamente mediante un controlador independiente, el resto es similar cambiando algunos nombres. Las flechas y barras de color verde (y negro) indican buses de datos. Por lo tanto, el bus de datos y las interconexiones de la placa base, así como su chipset, son esenciales para la eficiencia. De nada serviría un procesador extremadamente rápido, si las tuberías que le abastecen y a través de las cuales debe mandar la información son lentas. De ahí que una buena placa base, con un chipset potente y unas conexiones internas rápidas, sea extremadamente importante al comprar un ordenador a fin de mantener estabilidad y equilibrio entre los componentes.
BUS 8-bit ISA 16-bit ISA EISA VLB PCI 64-bit PCI 2. 1 AGP AGP (x2) AGP (x4)
Ancho (bits)
Frecuencia (MHz)
Ancho de Banda (MBytes/seg)
8 16 32 32 32 64 32 32 32
8.3 8.3 8.3 33 33 66 66 66x2 66x4
7.9 15.9 31.8 127.2 127.2 508.6 254.3 508.6 1,017.3
CONCLUSIONES: La tecnología siempre está en constante cambio, aquí pude ver que algunos puertos, ya fueron descontinuados. La
Mainboard
está conectada por los buses de datos, que juegan un papel
fundamental en el funcionamiento. El procesador a través de los buses de datos, comunica los componentes que lo rodean con él o entre los que sean necesarios. Bibliografía: http://www.informaticamoderna.com/Motherboard.htm fecha de acceso: 30/11/2011 http://www.configurarequipos.com/doc401.html fecha de acceso: 30/11/2011 http://www.monografias.com/trabajos14/motherboards/motherboards.shtml acceso: 30/11/2011
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