El motherboard tambien 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 uniran 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 moduiar 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 tambien gozaron de esta arquitectura modular o tecnologia 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 video 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 video, 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 estandar:
Conectores para mouse y teclado PS/2, conector paralelo (centronies), conector RS/232, puerto USB, tambien se agrega los conectores de audio (microfono, parlante, entrada de linea), y el conector RJ45 que es la entrada de Red
2-) Socalo (socket) del micropocesador: aqui 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: Aqui se colocan los modulos de memoria RAM dinamica que reciben los modulos de memoria dan nombre a los zocalos
Los zocalos reciben los nombres de las memorias (SIM, DIMM, o RIM)
MEMORIAS SIMM; DIMM; RIMM
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 conectare discos rigidos y unidades de compact disk
6-) Conector de Alimentacion: A traves de este conector el motherboard recibe las diferentes tensiones de alimentacion para su correcto funcionamiento. En los motherboard mas viejos era del tipo AT y en los motherboard mas modernos son los ATX.
Conector AT
Conector ATX
7-) BIOS:
Este circuito integrado alberga el software básico del motherboard que le permite al sistema operativo 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 memoria ROM (Memoria de Lectura Solamente, actualmente tipo flash) y una memoria RAM
8-) Chipser 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:
Aqui se conectan los comandos e indicadores que se encuentran en el frente del gabinete:
- Led de encendido
- Led que indica el acceso a datos del disco rigido
- El boton de encendido
- El boton de reset, Etc.
10-) Chipset puente sur (South Bridge):
Es la parte del chipset encargada de brindar conectivida. Controla los discos rigidos, el BUS PCI y los puertos USB
11-) Pila:
Esta pila mantiene el setup. En los viejos motherboard iba soldada, actualmente es del tipo CR2032
12-) Slot PCI:
En este slot se conectan placas de expansion como por ejemplo: placas de red, sintonizadoras de TV, Modem telefonico, etc
13-) Slot AGP:
En un tiempo se conectaban aqui las placas de video. Actualmente es obsoleto
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IMAGEN:
FACTOR DE FORMA:
Atendiendo a la esctructura o arquitectura abierta los fabricantes de motherboard deben atenerse al cumplimiento de los estandares y normas de la industria 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 punto para no quedar afuera del negocio del hardware.
Factor de Forma Obsoletos: AT y Baby AT
Factor de Forma en Uso: ATX , MICROATX, ATX FLEX
ATX FLEX
ATX
El factor de forma indica las dimensiones de la placa que la vinculan con un gabinete especifico. Tambien establece la posicion de los anclajes y la distribucion de los componentes (slot de expansion, ubicacion de los bancos de memoria, socalos de 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 conexion entre el motherboard, el microprocesador y la memoria, por eso su nombre de puente. Ademas muchas inovaciones tecnologicas como el soporte de memoria DDR y el BUS FRONTAL (FSB) son soportados por este chip.
La tecnologia de fabricacion del north bridge es muy avanzada y compatible con la del propio microprocesador. Por ejemplo: cuando se encarga del BUS FRONTAL debera manejar frecuencias comprendidas entre 400 y 800 MHz. Por eso este chip o circuito integrado suele llevar un disipador, que en algunos casos tambien un ventilador.
EL PUENTE SUR (SOUTH BRIDGE):
El puente sur es el segundo chip de importancia, controla los buses de entrada y salida de datos para perifericos, es decir controla los buses IDE y / o SATA para discos rigidos, los puertos USB y PCI.
La conexion entre los puertos norte y sur se realizaban antiguamente a traves del BUS PCI pero recientemente algunos fabricantes de motherboard han empezado a usar BUSES especiales dedicados que permiten una transferencia de datos directa y sin interferencia entre los dos puentes
El problema es que la vieja conexion PCI tiene un ancho de banda de solo 133 MB/S que quedo insuficiente para la velocidad de los dispositivos actuales. Solamente teniendo en cuenta que lo discos rigidos rondan los 100 MB/S y si le agregamos la transferencias de las placas estan colocadas en los slot PCI y lo que este conectado a los puertos USB vemos que el BUS PCI se encuentra congestionado. La mejor solucion 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 fisicamente pistas de cobre de los circuitos impresos que intercomunican electricamente los dispositivos montados sobre el motherboard (microprocesador, memoria RAM, puertos, bios, etc.)
PARAMETROS DE LOS BUSES:
Ancho: Se mide en Bits. Se refiere a la cantidad de lineas
Velocidad maxima de transferencia de datos: Se mide en bits por segundo o byte por segundo
Frecuncia del Clock: Se mide en Hertz (Hz) Ciclos/ segundos
Cantidad maxima de dispositivos permitidos: se mide en cantidad
UNA TABLA QUE DE TODO LOS PARAMETROS:
PCI:
PCI EXPRESS:
USB :
SATA ---- IDE
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 ISA (Industry Standart Architecture)
Este bus es obsoleto. Algunas de sus características son:
-Ancho de bus: 32 bits
-Velocidad máxima de transferencia: 16 MB/seg
-Frecuencia de clock 8 MHz
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
