Mainboard

2. Microprocesador
3. Memoria ROM
4. Bancos de
   memoria
5. Chipset
6. Factores de
   Forma
7. ATX
8. Notas

Introducción:

El mainboard
también conocido como motherboard, placa madre o base es
uno de los componentes básicos por no decir el más
relevante en una PC. Su función es
vital y gran parte de la calidad del
funcionamiento general está determinada por este
componente. Su función es administrar el cpu e
interconectar los distintos periféricos.

Así como el CPU es el cerebro, la placa
madre es el sistema
nervioso.

Componentes
básicos:

• Zócalo para Microprocesador.
• Memoria ROM (BIOS).
• Bancos de memoria.
• Chips de soporte o "Chipset": Puente norte y sur,
  "placas" onboard.
• Buses internos: de control, de
  direcciones, de datos
• Buses externos: los denominados bancos,
  zócalos o "slots"
• Conexión con una fuente de alimentación y
  estándares de fabricación (factor de
  forma).

Microprocesador:

En el pasado estaban ensamblados en el mismo mother
(formato BGA) y carecían de lo que ahora se denomina
zócalos de CPU.

En otros casos eran en formato PGA, hoy es muy
común en pequeños integrados.

A partir de las 486 en adelante las placas madre
ofrecían una posibilidad más de expansión
que era la de colocar distintas unidades de CPU ofreciendo
capacidades de procesamiento diferentes.

Obviamente existen ciertos límites,
es así que es común tener una placa base y que
ambas tengan una CPU de frecuencias bastantes dispares pero
siempre conservando las misma características (socket, FSB) con la
única excepción del clock y multiplicador del CPU.
El chipset va a determinar automáticamente el clock y
multiplicador del CPU (en algunos casos se puede hacer en forma
manual
permitiendo el overclocking).

Una placa base de Pentium 3 no es
compatible con un Pentium 2, pero una placa base de Pentium 3
puede soportar tanto uno de 500 MHz como otro de 800 MHz por
ejemplo.

Actualmente por razones de costo alguna
placas madre económicas ofrecen los procesadores
ensamblados en la misma placa pero en realidad es el cpu soldado
al zócalo de expansión.

Zócalos de CPU
posibles:

• PGA: son el modelo
  clásico, usado en el 386 y muchos 486; consiste en un
  cuadrado de conectores en forma de agujero donde se insertan
  las patitas del chip por pura presión.
  Según el chip, tiene más o menos
  agujeritos.
• Socket, con mecanismo ZIF (Zero
  Insertion Force). En ellas el procesador se
  inserta y se retire sin necesidad de ejercer alguna
  presión sobre él. Al levantar la palanquita que
  hay al lado se libera el microprocesador, siendo extremadamente
  sencilla su extracción. Estos zócalos aseguran la
  actualización del microprocesador.

Hay de diferentes tipos:

• Socket  423 y 478. En ellos se insertan los
  nuevos Pentium 4 de Intel. El primero hace referencia al modelo
  de 0,18 micras (Willamete) y el segundo al construido
  según la tecnología de 0,13 micras (Northwood).
  También hay algunos de 478 con núcleo
  Willamete.
• Socket 462/Socket A. Ambos son el mismo tipo. Se
  trata donde se insertan los procesadores Athlon en sus
  versiones más nuevas:
• • Athlon Duron
  • Athlon Thunderbird
  • Athlon XP
  • Athlon MP
  • Socket 370 o PPGA. Es el zócalo que
    utilizan los últimos modelos del Pentium III y Celeron de
    Intel.
  • Socket 8. Utilizado por los procesadores
    Pentium Pro.
  • Socket 7. Lo usan los micros Pentium/Pentium
    MMX/K6/K6-2 o K6-3 y muchos otros.
  • Otros socket, como el zócalo ZIF
    Socket-3 permite la inserción de un 486 y de un
    Pentium Overdrive.
  • Socket 754: Utilizado por el Athlon
    64
  • Socket 940: AMD Athlon 64 FX
• Slot A / Slot 1 /Slot 2. Es donde se conectan
  respectivamente los procesadores Athlon antiguos de AMD / los
  procesadores Pentium II y antiguos Pentium III / los
  procesadores Xeon de Intel dedicados a servidores de
  red. Todos
  ellos son cada vez más obsoletos. El modo de insertarlos
  es a similar a una tarjeta gráfica o de sonido,
  ayudándonos de dos guías de plástico
  insertadas en la placa base.

 Memoria
ROM:

Los motherboards poseen una pequeña
porción de memoria ROM donde
se aloja el BIOS (Basic Input / Output System). Antes eran
memorias ROM
estándar donde no permitían ser rescritas, pero
actualmente se usan EPROM del tipo flash que permite
ser rescrita varias veces (proceso
delicado y lento).

Por medio de este BIOS se definen ciertas
características que va a tener el sistema, entre
ellas los clocks que van a tener los diferentes buses y
además sería un pequeño sistema operativo
básico. Los Sistemas
Operativos se comunican con el sistema a través de la
BIOS.

Por diversas razones o por simples errores en la
programación, los fabricantes suelen
ofrecer actualizaciones de la BIOS que son rescritas por medio un
software.

No existen muchos fabricantes de BIOS, podemos
limitarnos casi a 3 que son AMI, Award y Phoenix.

 Zócalos:

ISA (8 bits XT): El bus ISA maneja un bus de
direcciones de 20 bits y un bus de datos de 8 bits. El flujo de
datos viaja igual que la XT 4.77Mhz.

ISA (16 bits AT): La extensión AT maneja
un bus de direcciones de 24 bits y un bus de datos de 16 bits.
Este bus físicamente tiene una parte idéntica y una
extensión. El flujo de datos fue duplicado (8.33
Mhz)

Microchannel®: Permite una ruta de datos de
32 bits, más ancha, y una velocidad de
reloj ligeramente más elevada de 10 Mhz, con una velocidad
de transferencia máxima de 20 Mbps frente a los 8 Mbps del
bus ISA. Su inconveniente fue que era patentado. IBM
intentó poner freno a la competencia que
fabricaba clones.

EISA: Fue la respuesta de la industria a
IBM por su Micro Canal. Pretendía funcionar a 32 bits
manteniendo la compatibilidad con el tipo de bus isa, por lo que
funcionaba a 8.33mhz.

MCA y EISA no fueron adoptadas (muy poco) porque
aumentaba su costo en más de un 50% y en el momento que
fueron creadas su aumento de rendimiento no resultaba
necesario.

VESA Local Bus: Se creó con
fines de procesamiento de video, para
aumentar su rendimiento. Su bus de datos es de 32 Bits y
funcionaba sincrónicamente con el CPU (de ahí el
Local Bus). Irónicamente su buen rendimiento hizo que no
sea adoptado masivamente y perdiera terreno con el PCI, pues al
ser sincrónico, a medida que los CPU aumentaban su
velocidad el VLB iba a ser más caro así como sus
placas fabricadas, además de una falta de compatibilidad
entre generaciones de CPU.

PCI: Se lo denominó CPU independiente ya
que su velocidad no dependía de la frecuencia del CPU como
el VESA. Soporta 32 ó 64 bits en el bus de datos y de
direccionamiento. Puede funcionar a 33, 66 o inclusive 100 Mhz.
Actualmente está funcionando a 32 bits y a 33 mhz por lo
que debería contar todavía de futuro, de toda forma
va a ser mejorado antes que se use en 64 bits. Esta arquitectura es
capaz de auto-configurar las interrupciones, canales de DMA y
puertos que utilizan los periféricos conectados en este
tipo de bus.

AGP: Se creó en base al PCI
con el único fin que para las placas de video (Accelarated
Graphics Port). La idea es que no comparta el bus con otros
dispositivos y además es más rápido. Por no
tener trafico y ser más veloz se logra mayor velocidad en
las imágenes
(especialmente en gráficos 3D). El AGP es administrado
completamente por separado del resto de los bus de datos.
Actualmente hay varias especificaciones distintas (1x, 2x, 4x y
8x) que duplica su velocidad nominal de
transmisión.

Este puerto soporta un modo llamado Fast Writes que
la memoria de
la placa de video puede ser escrita directamente sin pasar los
datos por la memoria principal.

Buses de reciente aparición o por
aparecer:

AMR: Audio/Modem Riser.
Es un bus de un único zócalo. Fue creado para que
se puedan fabricar módems o placas de audio (o ambas) en
una única placa en forma más
económica.

CNR: Communication and Network Riser. Parecido al
AMR, soporta Audio, Módem y Ethernet. Se
suele usarlo en chips onboard.

PCI Express:

Es el bus que va a reemplazar al PCI, si bien el PCI
soporta mayor ancho y velocidad de lo que se está usando
actualmente prefirieron reemplazarlo. Tiene un diseño
para ser utilizado en todo tipo de PC, sea estación de
trabajo, de escritorio, portátil o servidor, no es
únicamente para la PC de escritorio como fue
diseñado el PCI.

Como viene acostumbrando la industria, el PCI Express a
nivel software es compatible completamente con el PCI por lo que
los sistemas
operativos no tendrán problemas en
reconocer este tipo de zócalo y utilizarlo. El cambio es
idéntico del ISA-8 hacia ISA-16, se le agrega un
pequeño modulo al zócalo ya existente.

Sus ventajas es que las placas de este tipo de bus
pueden ser insertadas y removidas en funcionamiento, su
frecuencia es muy superior al PCI estándar y su costo
beneficio es muy bajo.

También existen buses de comunicación entre periféricos
externos a la PC, estos buses o puertos pueden ser USB, paralelo,
serial, PS/2 y FireWire entre otros. Si bien estos puertos no son
propios del mainboard (como lo es el PCI), sino que son placas
que suelen conectarse al mismísimo PCI, resultan casi
imprescindibles y vienen en la mayoría de los casos ya
incorporados (en placas onboard).

Serial: Es de 1 BIT. Se utiliza
básicamente para el Mouse,
módem u algún otro periférico de muy baja
velocidad.

Paralelo: Es de 8 bits, es frecuente su uso en
impresoras y
lectores escáner.
Soportan varios modos (Normal, EPP y/o ECP) que
básicamente cambia la velocidad de lectura
escritura (en
realidad la cantidad de operaciones
disminuye por transacción).

PS/2: Su idea era la de liberar un
puerto serial
para el Mouse y mejorar otros aspectos como el modo vi
direccional. Actualmente los mainboards tienen 2 puertos PS/2 se
utilizan para Mouse y teclado.

 USB: Universal Serial Bus. Como su nombre
lo indica, no fue diseñado para ningún
periférico en específico pudiendo utilizar desde
escáner, impresoras, teclados, Mouse, grabadoras de
CD y un sin
fin de posibilidades.

FireWire: Algo similar al USB pero mucho
más veloz, su idea es la utilizar discos duros,
video-filmadoras digitales. Este tipo de puerto usa el bus PCI
2.1.

Bancos de
memoria:

La forma y tipos de
memoria son un capítulo aparte por su complejidad. En
los mainboards podremos encontrar básicamente (pero no
únicamente) tres tipos de bancos posibles.

Bancos SIMM: Pueden ser de 30 pines (16 bits) o 72 (32
bits).

Bancos DIMM: Son de 168 contactos (64 bits).

Bancos RIMM: Son memoria de arquitectura y diseño
propietaria de Rambus, se usan en muchos Pentium 4.

 Chipset

Es conjunto de varios chips ensamblados en la placa
madre. Se denominan puente norte y puente sur a los 2 más
importantes. El puente sur suele venir acompañado de otros
chips que reemplazan a placas genuinas, a este tipo se los
denomina "placas onboard".

Estos dos chips son vitales, son parte del sistema
elemental de la PC.

Su concepto original
es que el puente norte administre la memoria y el puente sur el
bus de datos (zócalos, serial y paralelo), el puente sur
se comunica con el CPU por medio del puente norte. Sus funciones con el
tiempo
sufrieron algunas modificaciones que iremos viendo.

En la actualidad el puente norte se encarga de
administrar la memoria y el puerto AGP. Se conecta con el CPU por
medio de un bus de datos llamado FSB (Front Side Bus).

Este chipset el encargado de mantener la
sincronización entre los distintos buses del sistema y el
FSB.

El puente norte se conecta por medio de otro bus de
datos (su nombre depende del fabricante) con el chip denominado
puente sur.

El puente sur se va a encargar de administrar
básicamente a todo el bus de datos restante. Todo el
tráfico entrante y saliente es administrado por este
chip.

Su función es algo básica, simplemente
determina que placa hace solicitud del bus (por medio de una IRQ)
e informa al CPU.

No solo están estos 2 únicos chips,
también se ofrecen algunos chips adicionales que se
encargan de gestionar otros servicios de
la PC, tales como audio, video, controladora IDE, serial, PS/2,
USB, entre otros.

Estos chips, no son más que "placas", a
excepción que están montadas sobre la misma
tarjeta madre.
Su ventaja es la economía y comodidad
de tener todo en una sola unidad. Su desventaja es el rendimiento
que no es comparable a los de una placa genuina. Aunque en la
mayoría de los casos (puertos de periféricos e IDE)
no hay diferencias vs. a una placa PCI, en otros como placas de
video la diferencia puede ser gigantesca.

Otro tipo de chipset más económico son los
puentes norte y sur juntos. Por ejemplo es el caso del chip SiS
735 que logró un aumento de rendimiento con respecto a su
competencia y un ahorro en el
costo de fabricación.

Recientemente salió al mercado una
arquitectura nueva denominada AMD-x64, corresponde a AMD siendo
el procesador de nombre Athlon 64. Este tipo de procesadores trae
incorporado un administrador de
memoria, por lo que el puente norte quede relegado
únicamente a administrar el puerto AGP y de interfase con
el puente sur. 

Factores de
Forma:

Los nuevos requerimientos de alimentación,
además de solucionar varios problemas de cableado interno
y de mantener una norma estándar con los gabinetes
produjeron algunos cambios en la forma en que estas placas van a
ser fabricadas así como cambiaron sus respectivos
gabinetes.

A los distintos tipos de alimentación y de
organización del mainboard se lo denomina
Factor de forma.

Existen varios, tales como Sistemas de plano
posterior (LPX), AT de tamaño natural, Baby-AT, NLX y el
más usado actualmente el ATX y sus variantes, mini ATX,
flex ATX y algunas especificas de fabricantes. El ATX está
llegando a su fin, pues va a ser reemplazado por una nueva norma
denominada BTX.

ATX

La versión actual del estándar ATX es la
2.1. con alrededor de 10 años de desarrollo,
puesta en práctica y corrección de errores y
mejoras han hecho del ATX un formato absolutamente extendido.
Para dar forma a todo el PC lo que se hace es definir un formato
de placa base y de esta dependerá todo el resto de la
distribución de componentes.

 Cuando hace 10 años se comenzó a
trabajar sobre el formato ATX se pensó en mejorar la
situación del procesador, que en el formato Baby AT,
quedaba situado entre los slots de ampliación, para
poder dar
cabida a tarjetas de
expansión de mayores dimensiones, se mejoró
también el conector de corriente simplificándolo y
se englobaron todos los conectores integrados de la placa en la
situación que ahora todos conocemos.

Anteriormente la mayoría de los puertos quedaban
situados en slots como ocurre ahora en algunas placas con muchos
conectores Firewire o USB. Esta nueva colocación de los
conectores también dejaba sitio para aumentar el
número de slots PCI que por aquel entonces también
estaba ya en funcionamiento.

Por el estándar ATX han pasado diferentes
revisiones que han afectado no solo a la forma del PC sino
también a su forma de alimentarse. Por ejemplo, muchos
recordarán que con el lanzamiento del Pentium 4 muchas
fuentes de
alimentación debieron ser sustituidas por modelos con
conector auxiliar y de 12v para cumplir los estándares de
Intel y el tamaño de las cajas también se vio
afectado en longitud para dar cabida a placas base más
anchas.
El estándar ATX verá su fin en poco tiempo ya que a
principios de
año que viene comenzará a comercializarse un nuevo
formato denominado BTX.

Dentro de las especificaciones de ATX encontraremos en
la actualidad placas base estándar ATX, MicroATX y
FlexATX. El resto de placas fuera de estas tres grandes ramas son
aplicaciones específicas para entornos

específicos.

Si bien puede existir gabinetes de distintos
tamaños el ATX define un mínimo y una
ubicación especifica de cada componente ensamblado en la
placa base.

Norma ATX

Gabinete ATX

Micro ATX

MicroATX nace con la intención de reducir el
tamaño del PC a la vez que se mantienen el mayor
número de posibilidades de ampliación y de integración del componentes. Se diferencia
básicamente en que el máximo de tarjetas de
implicación se reduce a cuatro incluido el AGP.

Flex ATX

Este tipo de placa es lo más reducido que
hallaremos dentro de los parámetros marcados por Intel
dentro del estándar ATX. Suele tratarse de placas base muy
pensadas en la integración total de todo lo necesario para
conseguir PCs baratos, reducidos y para aplicaciones muy
especificas como son las de hacer de ordenador de oficina.
Normalmente este nivel de integración hace que opciones
como el AGP no se conciban para este tipo de PCs.

BTX

BTX es la respuesta de Intel a su intención de no
reducir el consumo de
energía de sus procesadores sino de aumentarlo en los
próximos meses.
Los nuevos procesadores generarán alrededor de 100W de
calor
(más o menos los que genera un procesador 2.4c
overclockeado a 3.6GHz a 1.6v) y necesitarán una fuente de
aire fresco
constante. Para ello en el nuevo formato preparado por Intel para
lanzarse a principio del año que viene, el procesador
estará situado en el lado frontal de la caja con un
ventilador de entrada de aire fresco directamente apuntando en el
procesador. BTX son siglas que responde a Balanced Technology
Extended y basa toda su nueva evolución en el concepto de flujo de aire
en línea.

Con esta nueva estructura se
busca que el procesador y otros componentes principales de la
placa estén situados en la misma línea de
ventilación de la caja en un intento de reducir el numero
de ventiladores que se necesitan actualmente en sistemas
avanzados o muy reducidos y a la vez aumentando las posibilidades
de expansión de puertos tales como SerialATA, USB,
Firewire o los ya muy próximos slots PCI Express. Dentro
de este nuevo formato podremos encontrar tres tamaños
diferentes: BTX, MicroBTX y PicoBTX. Estos tres tamaños
podrán alojar respectivamente 7, 4 y 1 slots del tipo PCI
Express y sus tamaños van desde los 325mm de ancho del BTX
hasta los 203mm del PicoBTX. En el siguiente esquema
veréis la estructura volumétrica del sistema de
ventilación en línea.

La Zona A corresponde a la estructura volumétrica
del procesador y su disipador. En la zona F habrá colocado
un ventilador, normalmente de 8cm, que ventilará
directamente el procesador y otros componentes como el puente
norte de la placa, las memorias, la alimentación de la
placa y dependiendo del modelo de caja, incluso la
VGA.

Norma BTX

Notas:

Autor:

Estudiante en UADE (Universidad
Argentina de
la Empresa).
Este trabajo es para la materia
Arquitectura de computadores de 2do año de Ing. en
Informática.

La idea es que no sea demasiado técnico ni
sencillo, algo que alguien que no sabe nada de motherboards con
su correspondiente explicación más este escrito
sepa su funcionamiento y distintos tipos. Muchos temas se
hablaron en forma oral durante su presentación y no
están aquí.

La nota obtenida por este trabajo fue un 10
(DIEZ).

El trabajo fue oral, pero a su vez debía ser
presentado en soporte físico (e-mail).

Debido a eso carece de índice y bibliografía. La
mayoría del trabajo fue realizado por mí y no fue
un copiar y pegar a excepción de parte (no todo) de los
tipos de zócalos (del tipo ZIF) y sobre los factores de
forma.

Los mismos fueron sacados de Internet de los cuales
lamentablemente no tengo los links. Mis sinceras disculpas a sus
respectivos autores, especialmente al de factores de forma que
tenia muy buena información.

Debido a me ha sido muy difícil buscar cada uno
de las partes de un motherboard y sobre todo que sean datos
verdaderos decidí facilitarles mi trabajo.
Cualquier error o deseo de complementarlo o actualizarlo en su
debido tiempo simplemente pueden escribirme a mi correo.
También aquellas personas que deseen hacerme conocer si
les sirvió (o no) o que quieran decirme algo les dejo mi
correo. No duden en escribirme.

Sergio Daniel Naredo