LA PLACA MADRE

Introducción:

La placa madre es el componente principal de un sistema de computador personal. En ella se encuentran los circuitos principales, el procesador, y es la que determina la velocidad, confiabilidad y estabilidad del sistema.
A lo largo del tiempo, han evolucionado desde simples tarjetas de circuitos impresos con pocos chips controladores de soporte al procesador, a tarjetas complejas, con soporte a varios procesadores, interfaces incluídas y circuitos de alto rendimiento. Junto con el procesador, es el componente de mayor influencia en el desempeño final del sistema.

Componentes:

En la placa madre se encuentran:

Elfactor de forma de la placa: Está relacionado con el gabinete en el cual será instalada. Así como existen varios tipos de gabinete, habrán placas madre con las medidas adecuadas tales que quepan en ellos.
Los factores de forma son: Tipo torre, Tipo mini torre, y ATX. Esto es válido para máquinas clónicas, no así para computadoras de marca, que casi siempre tienen medidas aproximadas, pero no iguales.Los factores de forma del gabinete y de la placa deben ser equivalente.
Hoy en día la placa tipo ATX es en la práctica la única que existe, por tanto hay que tener en cuenta sus medidas a la hora de instalarla en un gabinete diferente. Es posible que quepa en el mini torre, pero mejor verificar antes. Es decir, la placa debe caber, y también los agujeros para los tornillos deben coincidir.
El factor de forma ATX fue especificado por Intel, y tiene las siguientes ventajas:

  • Mejor distribución de ventilación en la placa.
  • Redistribución de los componentes para economizar espacio.
  • Conector de fuente ampliado, que permite el voltaje 3.3V y on/off por software.
  • Reubicación de la interface IDE integrada, que facilita la conexión de discos duros y disketera.
  • Relocalización de las ranuras para memoria RAM, para mayor comodidad.


Placa ATX
Placa madre tipo ATX

Ranuras de expansión

A pesar de la creciente tendencia a integrar la mayor cantidad posible de componentes dentro de la placa madre, lo que redunda en reducción de costos, siempre tendrán ranuras de expansión, para que el usuario pueda colocar la tarjeta acorde a sus necesidades.
Las ranuras de expansión son los conectores disponibles para instalar tarjetas para comunicar la placa madre con el periférico, según la necesidad del usuario. Por ejemplo, allí se insertan las tarjetas de video, tarjeta de sonido, capturadoras de audio, de video, interfaces especiales, entre otras. En fin todas aquellas que no estén ya integradas en la placa madre. Se le conoce también como bus de I/O. Un bus es un conjunto común de conductores que se utilizan para transportar señales digitales entre los diferentes componentes del sistema. La computadora tiene varios buses, uno de los cuales es el de Entrada/Salida (I/O en inglés Input/Output). Generalmente cuando se dice Bus, se confunde con las ranuras de expansión. Otros buses son el bus del procesador. Es el conjunto de "cables" o más bien pistas de cobre, que comunican al procesador con el chipset. El chipset es conjunto de chips que controla la comunicación entre el procesador y los demás componentes de la placa madre.
El bus de memoria, que es el que comunica el procesador con la memoria principal. Normalmente, es bastante menor que la velocidad del bus del procesador.
El bus de direcciones es el que transporta los valores de direcciones de memoria a los cuales se desea acceder. Los buses de Entrada/Salida se distinguen por: Ancho del bus (cuántos bits tiene de capacidad), Velocidad (a cuántos Megahertz funciona), Cantidad de dispositivos (cuantas tarjetas pueden haber conectadas en la misma placa), capacidad de bus mastering (si dispositivos en el bus pueden tomar control del mismo). Entonces, en lo que se refiere a las ranuras de expansión, tenemos, (en el orden en que fueron apareciendo)

ISA

Apareció con las primeras computadoras, en los primeros años de la década del 80.
Tiene 16 bits de ancho, y corre a 8 Mhz, que era la mayor velocidad de procesamiento en la época. Más tarde, los procesadores se fueron haciendo más rápidos, pero por razones de compatibilidad, el bus ISA se quedó en esa velocidad.
No es un bus rápido, pero es suficiente para algunas aplicaciones, como puertos seriales, puertos paralelos, modems.
Va camino a la obsolescencia, ya que no es un bus inteligente, y tiene numerosos conflictos con otros dispositivos en el mismo, que deben ser solucionados manualmente.

EISA

De 32 bits, compatible con el ISA. Soporta plug and play. Obsoleto

VESA LOCAL BUS

Introdujo el concepto de bus local, que es un canal de comunicación directo con el procesador. Lla razón principal de su introducción fue mejorar el rendimiento de la tarjeta de video.
Es de 32 bits, y su bus es una extensión del bus del procesador 486. Es una ranura ISA con una extensión más fina. Corre a 33 Mhz. Se limitaba como máximo a tres dispositivos. Normalmente se podían utilizar hasta dos sin problemas, pero le agregabas una tercera tarjeta Vesa y la máquina reseteaba, etc.
Es considerado obsoleto, ya que estaba optimizado para el procesador 486.

PCI

Es el más popular actualmente. El PCI (Peripheral Component Interconnect) fue presentado por Intel en 1993.
Es un bus de 32 bits que corre normalmente a 33 Mhz, pero puede llegar a 66 Mhz, y alcanzar 64 bits.. Es controlado por un circuito especial en el chipset que está diseñado para manejarlo.
Es el de mayor desempeño.Entr otros, sus características resaltantes son:
Modo Burst (ráfaga): después de darle una dirección de inicio, se transmite a través de él todo un bloque de datos, sin interrupción.
Bus Mastering: mejora el rendimiento, ya que puede tomar control del bus y realizar transferencias de datos. Puede hacer que varios dispositivos hagan transferencias directas simultáneamente, sin bloquear el bus. Además, si nadie está usandolo, el que lo ocupa puede usar todo el ancho de banda disponible. Es como una red en la placa madre.
Gran ancho de banda: La norma permite hasta 66 Mhz, 64 bits.
No limita la cantidad de dispositivos conectados.
Maneja internamente en forma inteligente las interrupciones, teniendo muy pocos conflictos.
Soporta plug and play, identifica las tarjetas insertadas y en conjunto con el sistema operativo, le asigna los recursos necesarios.

AGP

El mayor consumidor de ancho de banda en el bus siempre fue el subsistema de video. Para mejorar esto, fue desarrollado el AGP (Acelerated Graphics Port). Fue presentada por Intel en 1997. Éste es más bien un puerto antes que un bus, ya que solamente puede haber una ranura de este tipo.
A medida que el software evoluciona va pidiendo más y más al subsistema de video. En las condiciones actuales, esto estaba llevando a la saturación al bus PCI, y pidiendo cada vez más memoria RAM.
El sistema AGP es una interface de alta velocidad, dedicada exclusivamente a la tarjeta de video.
Físicamente luce similar al PCI.
Es de 32 bits, y corre a la misma velocidad que el bus de memoria de Intel, 66 Mhz, lo que da un ancho de banda de aprox. 250 MB por segundo. Tiene un modo 2X, que duplica este ancho de banda, y en el modo 4X, llega hasta a 1GB por segundo.
Puede utilizar la memoria RAM del sistema como memoria de video, si fuera necesario. Incluso, versiones económicas de tarjetas de video vienen sin memoria dedicada, utilizando directamente la RAM del sistema como memoria de video.
El AGP es soportado por el Windows 98 y el Windows 95 v.2.

IEEE 1394 Firewire

Para conectar dispositivos externos a gran velocidad, fue desarrollada la norma por el IEEE. Tiene tres velocidades: 100 Mb/seg, 200 Mb/seg. y 400 Mb/seg. Los periféricos se conectan en cascada (como el SCSI).
Actualmente las cámaras de video digitales tienen este tipo de interface, y si la máquina PC está equipada con ésta, se podrán transferir imágenes en forma digital sin pérdida de calidad.

Bus serial Universal (USB)

Es similar al Firewire, pero solamente llega hasta 12 Mb/segundo. Se van encadenando secuencialmente los dispositivos, como webcam, cámaras digitales, teclados, mouses, etc. Se pueden conectar "en caliente", y son detectados automáticamente por el W98.

Procesadores

Arquitectura interna
El procesador se divide internamente en varios bloques que realizan diferentes funciones. Ellos son:
Registros: posiciones internas de memoria que almacenan datos que están siendo utilizados por el procesador.
Interface con el bus: es la parte del procesador que se comunica con el mundo exterior.
Unidad de control: Es el circuito que controla el flujo de información dentro del procesador.
Unidad de ejecución: ejecuta las operaciones en formato de números enteros.
Unidad de punto flotante: ejecuta las operaciones matemáticas en formato de punto flotante.
Cache interna (Level 1): La memoria cache almacena las posiciones de memoria recientemente utilizadas. La cache Level 1 es la que se encuentra internamente al procesador.
Caché externa (Nivel 2): es externa al procesador.
Conjunto de instrucciones: son las instrucciones que el procesador es capaz de ejecutar.