El motherboard, también llamado placa principal (mainboard)
es un circuito impreso que consiste en un material aislante (fibra de vidrio,
pertinax, etc.) sobre el cual se hayan los conductores de cobre que permiten la
interconexión de los diversos componentes electrónicos necesarios para el
funcionamiento de la PC.
Por la tecnología pueden producirse circuitos impresos con
varias capas.
Las PC nacieron con el concepto de arquitectura modular, que
quiere decir que cualquier fabricante puede producir sus partes si respeta
ciertas normas y estándares.
Por lo tanto, los mother también gozaron de la arquitectura
modular, lo que posibilita no solo usar partes de diversos fabricantes, sino
también mejoras.
Dejan la puerta abierta, para que terceros produzcan partes
que se puedan incorporar a la PC(placas de video, de sonido, sintonizadores y
capturadores de TV, de red, etc.). De esta manera surgieron los llamados “clones
de PC” sin marca especifica cuyos componentes provenían de diferentes
fabricantes (algunos de ellos especializado solamente en un solo componente,
por ej: paca de video)
Mother-board N°1: Conectores
Todos los motherboard con factor de forma ATX
poseen un panel trasero con conectores: Para mouse y teclado (Puertos USB)
Impresora-centronics (Conector paralelo), Red ethernet (Conector RJ45) Puerto
de audio (conector VGA, DVI, HDMI) Mic, línea, auriculares, parlantes (RS232)
Mother-board N°2: Socket(zocalo del microprocesador)
Aquí se coloca el
microprocesador. Su tamaño, forma y cantidad de pines depende de la marca y
modelo del microprocesador. En algunos casos posee los anclajes para el cooler
(disipador y ventilador)
Mother-board N°3: Zócalos de memoria RAM: SIMM, DIMM, RIMM.
CONECTORES:
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| SIMM |
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| DIMM |
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| RIMM |
Mother-board N°4: Conectores IDE
En estos conectores se conectan los
discos rígidos y las unidades de lectura y escritura de CDs y DVDs. Permite
conectar hasta 2 unidades por conector y están siendo reemplazados actualmente
por los conectores SATA.
Mother-board N°5:Conectores SATA
Son los usados actualmente en lugar de
los IDE. Permiten velocidades de transferencia 4 veces más rápido.
Velocidad de transferencia tipicas:
IDE- 133mb/s
SATA- 160mb/s
SATA 2- 300mb/s
SATA 3- 600mb/s
Mother-board N°6: Conector de alimentación
Mediante este conector se
suministran al motherboard las diferentes tensiones de alimentación
provenientes de la fuente. Antes eran AT, ahora son ATX.
Mother-board N°7: BIOS
Este chip alberga el software básico del motherboard
que le permite al SO comunicarse con el hardware. Entre otras cosas el BIOS
controla la forma en que el motherboard maneja la memoria, los discos duros y
mantiene el reloj en hora. El BIOS contiene 2 tipos de memoria: Una ROM y una
memoria RAM.
Mother-board N°8: Chipset Northbridge(Puente norte)
Es un circuito
integrado que se encarga del control del bus de datos y la memoria. Justamente
sirve de conexión entre el motherboard, el microprocesador y la memoria. Por
eso su nombre de puente. La tecnología de fabricación del north bridge es muy
avanzada y es comparable a la del propio microprocesador. Por ejemplo: Si debe
encargarse del bus frontal de alta velocidad deberá manejar frecuencias de 400
a 800 Mhz. Por eso este chip suele llevar un disipador y en algunos casos
también un ventilador.
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| cobertura de punte norte |
Mother-board N°9: Conectores al gabinete
Aquí se conectan los comandos e
indicadores que se encuentran en el frente del gabinete: Led de encendido,
Botón de encendido, botón de Reset, led que indica el acceso a datos en el
disco rígido, etc.
Puente sur: es la parte del chip-set que se encarga de brindar conectividad, controla los discos rígidos, el Bus PCI y los puertos USB
Mother-board N°11: Pila (Tipo CR2032)
Mantiene el set up
Mother-board N°12: Slot PCI
En esta ranura se
conectan actualmente algunas placas como por ejemplo sintonizadoras de TV, capturadoras de vídeo, puertos USB 2.0 placas de adquisición de datos, etc.
Mother-board N°13: Slot AGP
Antiguamente se
conectaba en esta ranura la placa de vídeo. Hoy en día, está en desuso y se
utiliza el slot PCI express.
Mother-board N°14: Form Factor
BUS FRONTAL (Front Side Bus-FSB)
Antiguamente, sólo existía un bus de datos y el micro procesador accedía a la RAM y a la memoria caché a través de él. Para optimizar el desempeño, intel introdujo el DIB (Dual Independet Bus) que permite que el microprocesador acceda a la memoria caché a través del Backside Bus y a los datos de la memoria RAM a través del Frontside Bus. Regularmente, la velocidad del microprocesador de determina aplicando un factor de multiplicación a la frecuencia del micro FSB. Por ejemplo, si aplicamos un factor de multiplicación de 5 a un FSB que está trabajando a 100 MHz, de obtiene una velocidad de micro procesamiento de 500 MHz. Este procedimiento se conoce como OVERCLOKING. En algunos mother-board esto se hacía cambiando la posición de un puente (jumper) y hoy en día se hace desde el Set Up.
FACTOR DE FORMA (form factor)
Atendiendo a la estructura modular o arquitectura abierta
los fabricantes de motherboard deben atenerse a los estándares y normas de la
industria del hardware. Además, cuando surge un elemento nuevo, como por ejemplo,
el puerto USB, todos los fabricantes deben cumplir con las normas y
características constructivas de este puerto para no quedar afuera de negocio
del hardware.
El factor de forma indica las intenciones y el tamaño de
la placa, lo que se vincula con el gabinete específico. También establece la
posición de los anclajes y la distribución de los componentes (slot de
expansión, del zócalo del microprocesador, etc.)
Los formatos obsoletos y los formatos en uso el ATX,
MICROATX, ETX FLEX.
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| ATX |
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| Micro ATX |
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| ATX FLEX |
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| AT |
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| BABY AT |
Mother-Board N°15: North Bridge
Se encarga de soportar al microprocesador
en el manejo de los buses y la memoria. Justamente sirve de conexión entre el Mother-Board, el microprocesador y la memoria. Generalmente las innovaciones tecnológicas
como soporte de memoria DDR y el Bus FSB son soportados por este chip.
La tecnología de fabricación del North Bridge es
muy avanzada y es comparable a la del propio microprocesador. Por ejemplo, si
debe encargarse del bus frontal de alta velocidad deberá manejar frecuencias de 400 MHz a
800 MHz (1 ciclo x segundo = 1 Hz). Por eso, este chip suele llevar un
disipador y en algunos casos, también un ventilador.
Mother-Board N°16: South Bridge
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 ID, la cantidad de puertos USB y el bus PCI.
También controla los puertos Serial
ATA (SATA)
La conexión entre los puentes norte y sur se realizaba a
través del bus PCI, pero recientemente, los fabricantes de motherboard han
empezado a usar buses especialmente 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 solo 133 Mb/seg y quedo
insuficiente para la velocidad de los dispositivos actuales. Solamente teniendo
en cuenta que los discos rígido actuales rondan los 100 Mb/seg y si le
agregamos las transferencias de las placas que están colocadas en los slots PCI
y los puertos USB 2.0 vemos que el bus PCI se encuentra congestionado. Por
ejemplo el chipset y 810 de Intel incorporó un pequeño bus de 8 bit (1 byte)
para interconectar ambos puentes.
La transmisión en serie es una de las interfaces más antiguas de la PC (RS232), que sigue presente en los mother-board actuales. La interfaz RS232 ha sido reemplazada por una superior como la USD. 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 y permiten un diseño más compacto. La conexión punto a punto quiere decir que la comunicación entre un dispositivo y otro es directa, lo que perite un aprovechamiento total del ancho de banda, puesto que cada dispositivo se comunicará con otro sin que nada interfiera en su camino.Por ejemplo, dijimos que el puerto PCI estándar tiene todos los conectores conectados en paralelo, por lo que comparten el ancho de banda del bus (133Mbps).
En el sistema PCI express la conexión de los conectores de expansión con el chip-set se realiza mediante un módulo llamado switch (muchas veces incluido en el puente sur).
Podemos comparar el bus PCI express y el PCI haciendo una analogía con los concertadores de red. En un Had 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 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 cuerpo. La conexión básica PCI express(x1) consta de solamente cuatro 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 permite una transferencia de datos de 2Gbs, lo que equivale a 256 Mbps.
Debemos considerar que esos 256 Mbps se transmiten en un sólo sentido y que si contamos también el otro sentido, alcanzamos los 512 Mbps, que es una cifra nada despreciable comparada con los 133 Mbps del puerto PCI.
Gracias a esta característica de contar simplemente con cuatro cables es que ahora los diseños del mother-board son más sencillos y compactos. La ranura PCI Express x4 tiene cuatro pares de conectores y la PCI Express x16 tiene dieciséis pares de conductores.
Mother-Board N°17: Buses
Los buses constituyen físicamente vistas de cobre de los
circuitos impresos que intercomunican eléctricamente los dispositivos montados
sobre el motherboard (microprocesador, RAM, BIOS, puertos, etc.).
Los buses de un motherboard se pueden dividir en:
Bus de datos, bus de direcciones y bus de control.
El bus de datos, transporta los datos o instrucciones en
forma de pulsos eléctricos desde y hacia el microprocesador. Dependiendo del
sistema y del microprocesador este bus tendrá una cantidad de líneas llamada
ancho del bus. Las primeras PC tenían buses de 8 bits (8 líneas) y en la
actualidad puede llegar a 64 bits
El ancho del bus es la cantidad de líneas por las que
circulan los datos. Se mide en 8 bits
Velocidad maxima de transferencia: se mide en
Bits/segundo BPS
Frecuencia del clock: se mide en ciclos/segundo = HERTZ
Cantidad máxima de dispositivos permitidos: se mide en
cantidad
PCI
USB 1.1 – 2.0 – 3.0
ISA IDE
SATA I – II – III
PCI EXPRESS
El bus de direcciones determina
cual es el origen y destino de los datos. Cada dispositivo y cada posición de
memoria dentro de lo que se llama el mapa de memoria. Las direcciones no se
pueden repetir. Lo descripto 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 zócalos o ranuras
de expansión que también deben interconectarse. Entonces las placas de
expansión que se conectan a estas ranuras se integran al sistema. Cada tipo de
ranura de expansión se conecta a un bus particular con características propias.
Por ejemplo: 2 slot PCI, PCI EXPRESS y AGP.
Bus PCI (Peripherical Component Interface)
El bus PCI posee un conector
blanco de aprox. 8,5 cm de largo. Tiene una ranura para la correcta colocación
de las placas. Fue desarrollado por Intel y luego adoptado por la industria.
Actualmente en este slot se conectan placas de expansión, como: placas de red,
placas de audio, modem telefónico, sintonizadora de tv, placas de adquisición
de datos, placas de ampliación de puertos USB.
Cantidad máxima de dispositivos: 10
Ancho del bus: 32 o 64 bits (seleccionable)
Frecuencia del clock: 33mhz.
Velocidad de transferencia 133mb – 32bit
266mb – 64bit
Cantidad máxima de dispositivos: 10
Ancho del bus: 32 o 64 bits (seleccionable)
Frecuencia del clock: 33mhz.
Velocidad de transferencia 133mb – 32bit
266mb – 64bit
Bus PCI EXPRESS
El bus PCI EXPRESS se comenzó a
desarrollar entre los años 1999 y 2001. Durante su desarrollo tuvo varios
nombres: SYSTEM I/O, INFINIBAND, 3GIO,
ARAPHAOE. Su desarrollo terminó en manos de un grupo denominado PCI-SIG (Peripherical Component Interface – Special
Interest Group) que es una organización sin fines de lucro que tiene como
asociados a empresas fabricantes de hardware.
El bus PCI 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 la PC (RS232), que sigue presente en los mother-board actuales. La interfaz RS232 ha sido reemplazada por una superior como la USD. 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 y permiten un diseño más compacto. La conexión punto a punto quiere decir que la comunicación entre un dispositivo y otro es directa, lo que perite un aprovechamiento total del ancho de banda, puesto que cada dispositivo se comunicará con otro sin que nada interfiera en su camino.Por ejemplo, dijimos que el puerto PCI estándar tiene todos los conectores conectados en paralelo, por lo que comparten el ancho de banda del bus (133Mbps).
En el sistema PCI express la conexión de los conectores de expansión con el chip-set se realiza mediante un módulo llamado switch (muchas veces incluido en el puente sur).
Podemos comparar el bus PCI express y el PCI haciendo una analogía con los concertadores de red. En un Had 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 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 cuerpo. La conexión básica PCI express(x1) consta de solamente cuatro 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 permite una transferencia de datos de 2Gbs, lo que equivale a 256 Mbps.
Debemos considerar que esos 256 Mbps se transmiten en un sólo sentido y que si contamos también el otro sentido, alcanzamos los 512 Mbps, que es una cifra nada despreciable comparada con los 133 Mbps del puerto PCI.
Gracias a esta característica de contar simplemente con cuatro cables es que ahora los diseños del mother-board son más sencillos y compactos. La ranura PCI Express x4 tiene cuatro pares de conectores y la PCI Express x16 tiene dieciséis pares de conductores.
SSD:
USB:
Placa de video:
BUS FRONTAL (Front Side Bus-FSB)
Antiguamente, sólo existía un bus de datos y el micro procesador accedía a la RAM y a la memoria caché a través de él. Para optimizar el desempeño, intel introdujo el DIB (Dual Independet Bus) que permite que el microprocesador acceda a la memoria caché a través del Backside Bus y a los datos de la memoria RAM a través del Frontside Bus. Regularmente, la velocidad del microprocesador de determina aplicando un factor de multiplicación a la frecuencia del micro FSB. Por ejemplo, si aplicamos un factor de multiplicación de 5 a un FSB que está trabajando a 100 MHz, de obtiene una velocidad de micro procesamiento de 500 MHz. Este procedimiento se conoce como OVERCLOKING. En algunos mother-board esto se hacía cambiando la posición de un puente (jumper) y hoy en día se hace desde el Set Up.
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