13. La placa base
El primer componente de un ordenador es la placa
madre (también denominada "placa base"). La placa
madre es el concentrador que se utiliza para conectar todos los componentes
esenciales del ordenador.
Como su nombre lo indica, la placa madre funciona como una placa
"materna", que toma la forma de un gran circuito impreso con
conectores para tarjetas de expansión, módulos de memoria, el procesador,
etc.
Características
Existen muchas maneras de describir una placa madre, en
especial las siguientes:
- el
factor de forma;
- el
chipset;
- el
tipo de socket para procesador utilizado;
- los
conectores de entrada y salida.
Factor de forma de la placa madre
El término factor de forma (en inglés
<em>form factor</em>) normalmente se utiliza para hacer referencia
a la geometría, las dimensiones, la disposición y los requisitos eléctricos de
la placa madre. Para fabricar placas madres que se puedan utilizar en
diferentes carcasas de marcas diversas, se han desarrollado algunos estándares:
- AT
miniatura/AT tamaño completo es un formato que utilizaban los
primeros ordenadores con procesadores 386 y 486. Este formato fue
reemplazado por el formato ATX, cuya forma favorecía una mejor circulación
de aire y facilitaba a la vez el acceso a los componentes.
- ATX:
El formato ATX es una actualización del AT miniatura. Estaba diseñado para
mejorar la facilidad de uso. La unidad de conexión de las placas madre ATX
está diseñada para facilitar la conexión de periféricos (por ejemplo, los
conectores IDE están ubicados cerca de los discos). De esta manera, los
componentes de la placa madre están dispuestos en paralelo. Esta
disposición garantiza una mejor refrigeración.
- ATX
estándar: Tradicionalmente, el formato del estándar ATX es de 305 x
244 mm. Incluye un conector AGP y 6 conectores PCI.
- micro-ATX:
El formato microATX resulta una actualización de ATX, que posee las
mismas ventajas en un formato más pequeño (244 x 244 mm), a un menor
costo. El Micro-ATX incluye un conector AGP y 3 conectores PCI.
- Flex-ATX:
FlexATX es una expansión del microATX, que 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.
- mini-ATX:
El miniATX surge como una alternativa compacta al formato microATX (284 x
208 mm) e incluye a su vez, un conector AGP y 4 conectoresPCI en lugar de
los 3 del microATX. Fue diseñado principalmente para mini-PC (ordenadores
barebone).
- BTX:
El formato BTX (Tecnología Balanceada Extendida), respaldado por la
marca Intel, es un formato diseñado para mejorar tanto la disposición de
componentes como la circulación de aire, la acústica y la disipación del
calor. Los distintos conectores (ranuras de memoria, ranuras de expansión)
se hallan distribuidos en paralelo, en el sentido de la circulación del
aire. De esta manera, el microprocesador está ubicado al final de la
carcasa, cerca de la entrada de aeración, donde el aire resulta más
fresco. El cable de alimentación del BTX es el mismo que el de la fuente
de alimentación del ATX. El estándar BTX define tres formatos:
- BTX
estándar, con dimensiones estándar de 325 x 267 mm;
- micro-BTX,
con dimensiones reducidas (264 x 267 mm);
- pico-BTX,
con dimensiones extremadamente reducidas (203 x 267 mm).
- ITX:
el formato ITX (Tecnología de Información Extendida), respaldado
por Vía, es un formato muy compacto diseñado para configuraciones en
miniatura como lo son las mini-PC. Existen dos tipos de formatos ITX
principales:
- mini-ITX,
con dimensiones pequeñas (170 x 170 mm) y una ranura PCI;
- nano-ITX,
con dimensiones muy pequeñas (120 x 120 mm) y una ranura miniPCI. Por
esta razón, la elección de la placa madre y su factor de forma dependen
de la elección de la carcasa. La tabla que se muestra a continuación
resume las características de los distintos factores de forma.
|
Factor de forma
|
Dimensiones
|
Ranuras
|
|
ATX
|
305 x 244 mm
|
AGP/6 PCI
|
|
microATX
|
305 x 244 mm
|
AGP/3 PCI
|
|
FlexATX
|
229 x 191 mm
|
AGP/2 PCI
|
|
Mini ATX
|
284 x 208 mm
|
AGP/4 PCI
|
|
Mini ITX
|
170 x 244 mm
|
1 PCI
|
|
Nano ITX
|
120 x 244 mm
|
1 MiniPCI
|
|
BTX
|
325 x 267 mm
|
7
|
|
microBTX
|
264 x 267 mm
|
4
|
|
picoBTX
|
203 x 267 mm
|
1
|
Componentes integrados
La placa madre contiene un cierto número de componentes
integrados, lo que significa a su vez que éstos se hallan integrados a su
circuito impreso:
- el
chipset, un circuito que controla la mayoría de los recursos (incluso la
interfaz de bus con el procesador, la memoria oculta y la memoria de
acceso aleatorio, las tarjetas de expansión, etc.),
- el
reloj y la pila CMOS,
- el
BIOS,
- el
bus del sistema y el bus de expansión.
De esta manera, las placas madre recientes incluyen, por lo
general, numerosos dispositivos multimedia y de red integrados que pueden ser
desactivados si es necesario:
- tarjeta
de red integrada;
- tarjeta
gráfica integrada;
- tarjeta
de sonido integrada;
- controladores
de discos duros actualizados.
El chipset
El chipset es un circuito electrónico cuya
función consiste en coordinar la transferencia de datos entre los distintos
componentes del ordenador (incluso el procesador y la memoria). Teniendo en cuenta
que el chipset está integrado a la placa madre, resulta de suma importancia
elegir una placa madre que incluya un chipset reciente para maximizar la
capacidad de actualización del ordenador.
Algunos chipsets pueden incluir un chip de gráficos o de audio,
lo que significa que no es necesario instalar una tarjeta gráfica o de sonido.
Sin embargo, en algunos casos se recomienda desactivarlas (cuando esto sea
posible) en la configuración del BIOS e instalar tarjetas de
expansión de alta calidad en las ranuras apropiadas.
El reloj y la pila CMOS
El reloj en tiempo real (o RTC)
es un circuito cuya función es la de sincronizar las señales del sistema. Está
constituido por un cristal que, cuando vibra, emite pulsos (denominados pulsos
de temporizador) para mantener los elementos del sistema funcionando al
mismo tiempo. La frecuencia del temporizador (expresada
en MHz) no es más que el número de veces que el cristal vibra por
segundo, es decir, el número depulsos de temporizador por segundo.
Cuanto más alta sea la frecuencia, mayor será la cantidad de información que el
sistema pueda procesar.
Cuando se apaga el ordenador, la fuente de alimentación deja
inmediatamente de proporcionar electricidad a la placa madre. Al encender
nuevamente el ordenador, el sistema continúa en hora. Un circuito electrónico
denominado CMOS (Semiconductor de óxido metálico
complementario), también llamado BIOS CMOS, conserva algunos
datos del sistema, como la hora, la fecha del sistema y algunas configuraciones
esenciales del sistema.
El CMOS se alimenta de manera continua gracias a una pila (pila
tipo botón) o bien a una pila ubicada en la placa madre. La información
sobre el hardware en el ordenador (como el número de pistas o sectores en cada
disco duro) se almacena directamente en el CMOS. Como el CMOS es un tipo de
almacenamiento lento, en algunos casos, ciertos sistemas suelen proceder al
copiado del contenido del CMOS en la memoria RAM (almacenamiento rápido); el
término "memoria shadow" se utiliza para describir este
proceso de copiado de información en la memoria RAM.
El "semiconductor de óxido metálico complementario"
es una tecnología de fabricación de transistores, la última de una extensa
lista que incluye a su vez la TTL (lógica
transistor-transistor), el TTLS (lógica transistor-transistor
Schottky) (más rápido) o el NMOSSemiconductor de óxido metálico de canal
negativo) y el PMOS (Semiconductor de óxido metálico de
canal positivo). (
El CMOS permite la ejecución de numerosos canales
complementarios en un solo chip. A diferencia de TTL o TTLS, el CMOS es mucho
más lento, pero reduce notoriamente el consumo de energía; esta es la razón por
la que se utiliza como reloj de ordenadores alimentados a pilas. A veces, el
término CMOS se utiliza erróneamente para hacer referencia a los relojes de
ordenadores.
Cuando la hora del ordenador se reinicia de manera continua
o si el reloj se atrasa, generalmente sólo debe cambiarse la pila.
Socket del procesador
El procesador (también denominado microprocesador)
no es más que el cerebro del ordenador. Ejecuta programas a partir de un
conjunto de instrucciones. El procesador se caracteriza por su frecuencia, es
decir la velocidad con la cual ejecuta las distintas instrucciones. Esto
significa que un procesador de 800 MHz puede realizar 800 millones de
operaciones por segundo.
La placa madre posee una ranura (a veces tiene varias en las
placas madre de multiprocesadores) en la cual se inserta el procesador y que se
denomina socket del procesador o ranura.
- Ranura:
Se trata de un conector rectangular en el que se inserta un procesador de
manera vertical.
- Socket:
Además de resultar un término general, también se refiere más
específicamente a un conector cuadrado con muchos conectores pequeños en
los que se inserta directamente el procesador.
Dentro de estos dos grandes grupos, se utilizan diferentes
versiones, según del tipo de procesador. Más allá del tipo de socket o ranura
que se utilice, es esencial que el procesador se inerte con suavidad para que
no se doble ninguna clavija (existen cientos de ellas). Para insertarlos con
mayor facilidad, se ha creado un concepto llamado ZIF(Fuerza de
inserción nula). Los sockets ZIF poseen una pequeña palanca que, cuando se
levanta, permite insertar el procesador sin aplicar presión. Al bajarse, ésta
mantiene el procesador en su lugar.
Por lo general, el procesador posee algún tipo de
dispositivo infalible con la forma de una esquina con muescas o marcas
coloridas, que deben ser alineadas con las marcas respectivas del socket.
Dado que el procesador emite calor, se hace necesario
disiparlo afín de evitar que los circuitos se derritan. Esta es la razón por la
que generalmente se monta sobre un
disipador térmico ventilador o
radiador),
hecho de un metal conductor del calor (cobre o aluminio) a fin de ampliar la
superficie de transferencia de temperatura del procesador. El disipador térmico
incluye una base en contacto con el procesador y aletas para aumentar la
superficie de transferencia de calor. Por lo general, el enfriador está
acompañado de un ventilador para mejorar la circulación de aire y la
transferencia de calor. La unidad también incluye un ventilador que expulsa el
aire caliente de la carcasa, dejando entrar el aire fresco del exterior.
(También llamado
Conectores de la RAM
La RAM (Memoria de acceso aleatorio) se utiliza para
almacenar datos mientras se ejecuta el ordenador; sin embargo, los contenidos
se eliminan al apagarse o reiniciarse el ordenador, a diferencia de los
dispositivos de almacenamiento masivo como los discos duros, que mantienen la
información de manera segura, incluso cuando el ordenador se encuentra apagado.
Esta es la razón por la que la memoria RAM se conoce como "volátil".
Entonces, ¿por qué debería uno utilizar la RAM, cuando los
discos duros cuestan menos y posen una capacidad de almacenamiento similar? La
respuesta es que la RAM es extremadamente rápida a comparación de los
dispositivos de almacenamiento masivo como los discos duros. Tiene un tiempo de
respuesta de alrededor de unas docenas de nanosegundos (cerca de 70 por DRAM,
60 por EDO RAM y 10 por SDRAM; sólo 6 ns por DDR SDRAM) a diferencia de unos
pocos milisegundos en los discos duros.
La memoria RAM se presenta en forma de módulos que se
conectan en los conectores de la placa madre.
Ranuras de expansión
Las Ranuras de expansión son
compartimientos en los que se puede insertar tarjetas de expansión. Éstas son
tarjetas que ofrecen nuevas capacidades o mejoras en el rendimiento del
ordenador. Existen varios tipos de ranuras:
- Ranuras
ISA (Arquitectura estándar industrial): permiten insertar ranuras
ISA. Las más lentas las de 16 bits.
- Ranuras
VLB (Bus Local Vesa): este bus se utilizaba para instalar tarjetas
gráficas.
- Ranuras
PCI (Interconexión de componentes periféricos): se utilizan para
conectar tarjetas PCI, que son mucho más rápidas que las tarjetas ISA y se
ejecutan a 32 bits.
- Ranura
AGP (Puerto gráfico acelerado): es un puerto rápido para tarjetas
gráficas.
- Ranuras
PCI Express (Interconexión de componentes periféricos rápida): es
una arquitectura de bus más rápida que los buses AGP y PCI.
- Ranura
AMR (Elevador de audio/módem): este tipo de ranuras se utiliza para
conectar tarjetas miniatura construidas para PC.
Los conectores de entrada y salida.
La placa madre contiene un cierto número de conectores de
entrada/salida reagrupados en el panel trasero.
La mayoría de las placas madre tienen los siguientes
conectores:
- Un
puerto serial que permite conectar periféricos antiguos;
- Un
puerto paralelo para conectar impresoras antiguas;
- Puertos
USB (1.1 de baja velocidad o 2.0 de alta velocidad) que permiten conectar
periféricos más recientes;
- Conector
RJ45 (denominado LAN o puerto Ethernet)
que permiten conectar el ordenador a una red. Corresponde a una tarjeta de
red integrada a la placa madre;
- Conector
VGA (denominado SUB-D15) que permiten conectar el
monitor. Este conector interactúa con la tarjeta gráfica integrada;
- Conectores
de audio (línea de entrada, línea de salida y micrófono),
que permiten conectar altavoces, o bien un sistema de sonido de alta
fidelidad o un micrófono. Este conector interactúa con la tarjeta de
sonido integrada.
