Curso de armado y reparación de PC en 10 clases (página 2)

CLASE Nº 3 – TRABAJO
PRÁCTICO SOBRE MEDICIONES EN PC

1.- Medición de tensión de
línea:

A. Seleccione en el tester la escala de ACV
(ALTERNA).

B. Elija un rango de tensión máximo
superior al valor de
tensión a medir (110v o 220 v).

C. Conecte ambas puntas del tester a los dos
polos de un tomacorriente (indistintamente cualquier punta a
cualquier polo) para verificar la tensión de la
línea domiciliaria.

D. Anote aquí la tensión medida:
………………… Volts ACV.

2.- Tensiones de salida de una Fuente de Alimentación:

A. Conecte primeramente una carga a la fuente.
Esta puede ser simplemente un disco rígido.

B. asegúrese de que el switch de
encendido de la fuente se encuentre apagado.

C. Conecte la fuente a la línea de
tensión mediante el Power cord de la PC.
Asegúrese de que el rango de tensión elegido para
la fuente sea el correcto (elija 220 v; no sería la
primera vez que se quema una fuente por exceso de
tensión) observando la posición del selector del
panel trasero.

D. Encienda el Power switch para poner en
funcionamiento la Fuente de Alimentación. Si ésta
se encuentra en condiciones, debería comenzar a girar el
disco y el ventilador interno.

E. Elija al menos dos conectores de salida de la
fuente para realizar las mediciones.

E. Seleccione en el tester la escala de DCV
(CONTINUA).

F. Elija un rango de tensión máximo
superior al valor de tensión a medir (Vamos a medir 12v y
5v).

G. Medición de + 5v:

Anote aquí su medición del conector 1 tal
como aparece en el display del tester: ………… v
DCV.

Anote aquí su medición del conector 2 tal
como aparece en el display del tester: ………… v
DCV.

H. Medición de – 5v:

Anote aquí su medición del conector 1 tal
como aparece en el display del tester: ………… v
DCV.

Anote aquí su medición del conector 2 tal
como aparece en el display del tester: ………… v
DCV.

I. Medición de + 12v:

Anote aquí su medición del conector 1 tal
como aparece en el display del tester: ………… v
DCV.

Anote aquí su medición del conector 2 tal
como aparece en el display del tester: ………… v
DCV.

J. Medición de – 12v:

Anote aquí su medición del conector 1 tal
como aparece en el display del tester: ………… v
DCV.

Anote aquí su medición del conector 2 tal
como aparece en el display del tester: ………… v
DCV.

3.- Medición de continuidad en el Power cord o
cable de alimentación principal:

A. Coloque el tester en la escala de
Ohm.

B. Elija el/los rango/s máximo/s
superior/es inmediato/s al valor de resistencia a
medir.

C. Coloque una punta cualquiera del tester en uno
de los polos del conector hembra del cable.

D. Coloque la otra punta del tester en una pata
cualquiera del conector macho del cable.

Anote aquí el estado del
cable medido: …………………….Ohms.

Ayuda: si cumplidos los pasos indicados la
medición indica infinito o un valor constante
de 1, cambie la punta a la otra pata macho del
cable.

E. Repita la medición con el par de patas
restante.

F. Anote aquí el estado del
cable medido: …………………Ohms.

4.- Medición de continuidad del switch de
Reset:

A. Elija en el tester la escala de
Ohm.

B. Elija el rango máximo superior
inmediato al valor de la resistencia a medir. Al medir
continuidad, se espera encontrar un valor cercano a cero
Ohms.

C. Conecte las dos puntas del tester (roja y
negra) al par de patas del Reset switch.

Anote aquí el estado del switch medido al pulsar
y soltar el botón de reset del gabinete: …… Ohms, y
……Ohms.

5.- Medición de Voltaje DC del switch de Reset
en el motherboard:

A. Coloque el tester en el modo DCV: elija un
rango de tensión máximo superior al valor de
tensión a medir (20 v aproximadamente).

B. Conecte las dos puntas del tester (roja y
negra) al par de pins del Reset switch de la placa
madre.

C. Conecte las dos puntas del tester nuevamente
en los pins del Reset switch, pero en forma inversa a la
anterior.

Anote aquí el primer estado del switch medido:
……….v.

Anote aquí el segundo estado del switch medido:
……….v.

6.- Test de
continuidad sonora del switch de Reset:

A. Coloque el tester en el modo "test de
continuidad sonora".

B. A través de este tipo de test esperamos
obtener un ‘beep’ que nos indique que hay
continuidad, es decir que todo está en orden.
(También puede hacerse este test en el Power cord y en los
dos pines de Reset switch sitos en la placa madre).

C. Conecte una punta cualquiera del tester (roja
o negra) a un pin de la motherboard y la otra punta del tester al
pin libre.

D. La máquina puede
‘resetearse’ con esta medición.

Ayuda: si no se escucha ningún sonido, repita la
medición invirtiendo las puntas del tester.

Se escuchó un beep?
…………………….

7.- Verificación de Leds:

A. Elija en el tester la escala de
Ohms.

B. Conecte indistintamente las puntas del tester
a las dos patas del Led. Si éste no enciende,
conéctelo al revés. Si el Led se encuentra en
condiciones, debe encender en una sola
posición.

Anote aquí el estado del Led medido: (ON/OFF)
……………

8) Ejercicio complementario (opcional –
riesgo de
corto circuito si no se conoce bien lo que se hace):
medición de continuidad del Power switch:

A. Ubique en el tester la escala de
Ohm.

B. Elija el rango máximo superior
inmediato al valor de resistencia a medir. Al medir continuidad
se espera encontrar un valor cercano a cero Ohms.

C. Asegúrese de que el switch se encuentra
en la posición APAGADO.

D. Conecte las dos puntas del tester (roja y
negra) a un par de patas del switch, el cual se encuentra
separado del otro par por un tabique plástico.

E. Repita la medición con el par de patas
restante.

Anote aquí el estado del switch
medido:…………. Ohms.

Respuestas:

1) La tensión medida debe ser
aproximadamente ± 220 v. ACV.

2.1) Coloque la punta negra en cualquier polo
negro de los conectores que salen de la fuente. Luego, coloque la
punta roja en cualquier polo rojo de los conectores que salen de
la fuente. El tester deberá marcar aproximadamente
5.00v.

2.2) Ubique la punta roja en cualquier polo negro
de los conectores que salen de la fuente. Luego, coloque la punta
negra en el polo rojo de los conectores que salen de la fuente.
El tester deberá marcar aproximadamente -5.00v.

2.3) Coloque la punta negra en cualquier polo
negro de los conectores que salen de la fuente. Luego, coloque la
punta roja en cualquier polo amarillo de los conectores que salen
de la fuente. El tester deberá marcar aproximadamente
+12.0v. DCV.

2.4) Coloque la punta roja en cualquier polo
negro de los conectores que salen de la fuente. Luego, coloque la
punta negra en el polo amarillo del conector que sale de la
fuente. El tester deberá marcar -12.0v. DCV.

3.1 y 3.2) Si el cable está en buenas
condiciones, la medición debe arrojar aproximadamente 0
Ohms, según la precisión de la escala elegida; en
caso contrario, el cable se encuentra cortado.

4) Al pulsar el switch, la medición
deberá arrojar 0 Ohms, y al soltarlo, infinito ó
1.

5) La tensión medida debe ser
aproximadamente de + 5v DCV en la primera medición y de –
5v DCV en la segunda.

6) En una u otra posición de las puntas
del tester debe escucharse una alerta sonora.

7) En una u otra posición de las puntas
del tester debe encenderse el led rojo del HDD del
gabinete.

8) Al encender el switch, la medición
deberá arrojar 0 Ohms, y al volver a apagarlo, infinito
ó 1.

CLASE Nº 4

Microprocesadores

El microprocesador es el cerebro que
marca el ritmo
de trabajo. Es tan importante como la placa base. A veces es
mejor sacrificar MHz de velocidad en
el procesador a
cambio de
tener unos MB más de memoria
RAM.  Por ejemplo, un Micro de 900 MHz con 64MB de
Ram tiene menor
rendimiento que uno de 800MHz con 256 MB de RAM en procesadores de
igual marca. La marca del micro depende del presupuesto
personal y de
la información que se pueden obtener para
hacer la elección.  La página de
Sysopt,
permite hacer comparaciones simuladas de procesadores con otros
componentes.

El Microprocesador se encuentra encapsulado (es decir,
tiene un recubrimiento para darle consistencia, impedir su
deterioro y permitir su enlace con los componentes externos). Es
un Circuito Integrado (CI) o sea un circuito electrónico
miniaturizado y contenido en una pequeña cápsula de
Plástico o Cerámica de la cual emergen pines para su
conexión.

El micro tiene varias partes constitutivas: el chip
principal, un coprocesador matemático (que realiza
operaciones
con números fraccionarios), la memoria
caché (memoria
ultrarrápida que ayuda al micro en operaciones con
datos que
maneja constantemente). Para identificar un micro dentro de la
PC, veremos los distintos encapsulados que existen.

DIPP (Dual Inline Package): es un encapsulado
rectangular y chato que posee Dos Líneas de Pines en sus
laterales. Hoy está en desuso. Su ancho, largo y espesor
son muy variados. Una marca o punto sobre el chip nos indica la
pata Nº 1 y las restantes se cuentan a partir de ella en
sentido antihorario. La siguiente figura nos muestra una vista
superior:

()

SIP (Single Inline Package): es un encapsulado
alargado con Una Sola Línea de Pines en uno de sus bordes.
Un punto pintado en uno de sus extremos nos indica el pin Nº
1.

PLC (Pin Line Cuadrature): puede ser cuadrado o
rectangular, pero siempre sus pines se encuentran alrededor de
sus cuatro lados. Está soldado a la placa, y
también en este caso el pin 1 se indica con un
pequeño punto pintado o un bajorrelieve o un borde
biselado.

PGA (Pin Grid Array): es un encapsulado de
aparición más reciente. Es siempre cuadrado y
chato. Los pines emergen de la cara inferior, no de los bordes
como en los casos anteriores, y se encuentran organizados en
forma de Grilla.

Sabemos que en la motherboard van conectados todos los
componentes internos de la PC. Como actualmente el micro se puede
cambiar, hay distintos tipos de zócalos: Cuna
(bastante antiguo), PGA (Pin Grid Array) y
ZIF (Zero Insertion Force).

El zócalo ZIF (Fuerza de
Inserción Cero) es igual al PGA, pero agrega una palanca
que permite sacar el micro sin necesidad de pinzas especiales.
Como éste tiene más de 100 "pines", si se saca sin
esta pinza, se corre el riesgo de doblar o romper alguno. Las
mother anteriores al 386 llevaban el micro soldado a la placa, lo
que impedía su sustitución.

Hoy se adoptó el sistema de
zócalos para insertar el micro. Los actuales constan de
esta palanca que al levantarla permite introducir el micro sin
ninguna presión,
luego se baja y el micro queda sujeto a la mother y todas sus
patillas quedan en contacto con la placa.

Existen varios tipos de Socket para ZIF. Por ejemplo,
Socket 3 para 486 y Socket 7 para Pentium ó
586.

Todos los encapsulados de chips poseen su zócalo
correspondiente, que es un conector en el cual calzan sus pines
con sólo hacer presión. Esto permite soldar el
zócalo a las placas y no el chip, para poder
reemplazarlo fácilmente en caso de fallas y no tener que
desoldarlo. Un chip se reconoce por un Código
pintado sobre él, que comienza con una sigla propia del
fabricante seguida de un Código Estándar que
refiere el tipo y modelo exacto,
y luego un número de serie.

Microprocesador – Reconocimiento Físico:
es un microchip capaz de realizar operaciones
aritmético-lógicas de tipo digital y de
transferencia de datos a gran velocidad. Es como una súper
calculadora con capacidades de procesamiento adicional.
Comenzaremos por un reconocimiento físico del micro
mediante los datos que lo caracterizan y que están
pintados en el chip. Ellos son:

Un procesador Intel 486DX4 de 100 Mhz instalado en la
mother, viene encapsulado en formato ZIF:

Los primeros micros de PC se presentaban en encapsulado
DIP (8086 y 8088 de XT). Para cambiar de procesador era necesario
cambiar directamente la placa madre. Luego fueron adoptando
encapsulado PLC (80286),
hasta aparecer el encapsulado PGA (486 y posteriores).

Microprocesador – Estructura
Interna y Funcionamiento

El micro procesa lo que le sea ordenado mediante un
programa en la
memoria RAM. Este programa le da órdenes para que realice
tareas en un "lenguaje"
propio del micro denominado "Set de Instrucciones". El micro
posee tres partes internas:

UNIDAD de CONTROL:
interpreta las instrucciones de programa y controla al resto de
los componentes (Unidad Aritmético-Lógica
y Registros).

UNIDAD ARITMETICO-LÓGICA (ALU): realiza las
operaciones matemáticas que le ordena la Unidad de
Control.

REGISTROS DE ALMACENAMIENTO:
son lugares de almacenamiento temporario de información.
Ellos son:

Contador de Programa: guarda la posición
de Memoria donde está la siguiente Instrucción a
ejecutar.

Registros de Datos: almacenan temporalmente
información.

Datos necesarios para realizar una
operación aritmética o Lógica.

Acumulador: Guarda los resultados de las
operaciones realizadas por la ALU.

Clock: el micro ejecuta una Instrucción
tras otra según se lo dicten las aplicaciones. Es
necesario para ello que el micro reciba una especie de "Pulso
digital" que le marque el ritmo de proceso. Este
es proporcionado por un dispositivo externo denominado Clock. Una
instrucción puede tomar uno o más pulsos de reloj.
La velocidad del reloj en las PC actuales va de 800 MHz a 2 GHz,
o sea de 800 a 2000 millones de pulsos por segundo. A mayor
velocidad de clock, mayor velocidad de procesamiento.

Para poder realizar procesos de
transferencia de información con el Microprocesador, todo
periférico o controlador de periférico debe estar
conectado a los tres buses que conocemos.

El BUS de DATOS: Lleva
información (datos -bytes) desde y hacia el micro, es
"BIDIRECCIONAL". Siempre tiene 8, 16, 32 o 64 hilos, pudiendo
así transportar 1, 2, 4 u 8 bytes al mismo tiempo. Cuanto
más ancho sea este bus, mayor ser la velocidad de la
máquina.

El BUS de DIRECCIONES: permite al micro
seleccionar posiciones de Memoria para lectura o
escritura. La
selección se efectúa mediante una
combinación de pulsos de 0 v y 5 v presentes en dichas
patas. Es un bus "UNIDIRECCIONAL"; las direcciones sólo
salen del micro y son leídas por los periféricos. A más ancho del bus,
mayor será la cantidad de Memoria que se puede
Direccionar.

El BUS de CONTROL: señales individuales
son utilizadas por el micro para controlar los Dispositivos
externos para efectuar transferencias de información. De
estas señales
algunas son entrantes y otras salientes del micro.

Un MICRO se describe en términos de procesamiento
de palabra, velocidad y capacidad de memoria a direccionar (Ej.:
32 bits, 333MHz, 64 MB).

Procesamiento de palabra: es el
número de bits que puede procesar como una unidad.
Normalmente, el tamaño de palabra actual es de 32 bits; es
decir, el bus del sistema puede transmitir 32 bits (4 Bytes de 8
bits) a la vez entre el procesador, la RAM y los
periféricos.

Velocidad del procesador: se mide en
diferentes unidades según el tipo de computadora:

MHZ (MegaHertz): un oscilador de cristal controla
la ejecución de instrucciones dentro del procesador. La
velocidad del procesador se mide por la frecuencia de
oscilación o por los ciclos de su reloj por segundo. Por
ejemplo un procesador de 50 MHz realiza 50 millones de ciclos en
un segundo.

Capacidad de la RAM a direccionar: Se mide en
términos de los Bytes que puede direccionar. Habitualmente
se mide en KB y MB, aunque ya se debe empezar a hablar de
GB.

Hay otras formas de medir la capacidad de un
microprocesador:

MIPS (millones de instrucciones por segundo):
para WS, minis y macro-computadoras.
Por ejemplo, una computadora de 100 MIPS ejecuta 100 millones de
instrucciones por segundo.

FLOPS (operaciones de punto flotante por
segundo): para las supercomputadoras. Las operaciones de punto
flotante incluyen cifras muy pequeñas o muy grandes. Hay
supercomputadoras para las cuales se puede hablar de GFLOPS o
TFLOPS (Gigaflops es 1000 millones de FLOPS; Teraflops, 1
Billón de Flops).

Programación del Display del
gabinete

El display frontal de los gabinetes AT mostraba
la velocidad del microprocesador. Se puede programar, por eso que
no conviene confiar en la velocidad que marca. El display
está dividido en unidades, decenas y centenas y cada
número está dividido en 8 segmentos.

Detrás del display hay conectores y jumpers: cada
sector (A, B, C, etc.), enciende su segmento asignado:

Poniendo cada jumper en su lugar se logra encender el
segmento seleccionado. El display tiene dos estados: Turbo y
Normal. Se debe programar cada segmento para los dos estados.
Según como pongamos el jumper, el segmento se
encenderá: sólo en turbo, sólo en normal,
ambos, o en ninguno.

Para instalar el micro,
la placa debe ser configurada a través de jumpers. Es
necesario el manual de la
placa, ya que rara vez los datos de configuración
están serigrafiados en ella. Hay que especificar el tipo
de microprocesador, su voltaje, la velocidad de trabajo,
etc.

Esta configuración varía según la
placa. Asegúrese de la correcta configuración, ya
que un error en el voltaje ó velocidad puede averiar el
micro. El voltaje de un Pentium 166 puede ser del tipo
estándar (STD) ó del tipo "voltage regulator
enhanced" (VRE). Esto está escrito en el micro: pueden
leerse tres letras juntas que normalmente son "SSS".

La primera sigla indica el tipo de voltaje: "S" es STD.
Si es una "V", es tipo "VRE". Las placas actuales no tienen
jumpers para voltaje. Es automático y el resto se
configura por setup. Disponga los jumpers según indica el
manual de la mother para el micro a colocar. Esto es sencillo,
sólo tienen que insertarse los jumpers en los pins
indicados.

El zócalo del
microprocesador puede presentar distintas formas,
según su tipo y tecnología.

PGA: permite insertar el procesador a
presión. El nº de orificios depende del procesador a
conectar (386, 486, etc).

ZIF SOCKET: es como el PGA, aunque de mayor
tamaño y provisto de una palanca para insertar el
procesador por desplazamiento de una plataforma sin tener que
hacer presión, con lo que se evita doblar las patillas de
conexión de procesador. Apareció en la época
de los procesadores 486 y tiene distinto nº de orificios
según las velocidades del procesador que va a
alojar:

Socket 3 procesadores 486

Socket 5 primeros Pentium y 586

Socket 7 Pentium I, Pentium MMX y AMD

SUPER Socket 7 AMD K6-2/3 de más de 300
Mhz

Socket 8 Pentium Pro

Socket 370 ó PGA370 Intel Celeron actuales
(A) y Pentium III

Socket A AMD K7 y Duron

SLOT 1: Pentium II, III y primeros modelos de
Celeron. No se parece a los otros zócalos. Es una ranura
alargada

SLOT A: AMD. Aunque físicamente es como el
Slot 1, es incompatible, por lo que no podemos instalar
AMD en Slot 1 ni Pentium en Slot A

Instalación física del
microprocesador

Se levanta la palanca del zócalo de la placa
madre, se introduce el micro en la dirección correcta y se baja la palanca. Se
hará coincidir la esquina recortada del micro con la
única esquina del zócalo que difiere de las otras
tres:

Se deberán configurar los jumpers para el tipo de
micro instalado. Una vez colocado el procesador correctamente, se
le puede colocar encima, y con cuidado, grasa
siliconada para disipar el calor.

Zócalo VRM

El Módulo Regulador de Voltage (VRM) es un
zócalo estrecho y alargado, con dos enganches en los
extremos y pines en su interior, que está junto al
zócalo del procesador. Como los micros de Intel con
extensiones multimedia
trabajan a 2,5 v en vez de los 3,3 v habituales, se necesita
regular el voltaje en las mother. Toda placa que permita
cambiar el micro, debe incluir un VRM.

Otros voltajes: un Pentium 1 de 75 hasta 90 MHz
requería de 2.9 v. Un Pentium 133 MHz, de 3.5 v. Se deben
‘setear’ correctamente los jumpers en el mother para
evitar malfuncionamientos o daño al
microprocesador.

Ventilador

Luego, se coloca el fan cooler o
ventilador encima del micro (generalmente es colocado a
presión), de forma que su cable de alimentación no
se enrede en las aspas. El cable de alimentación del
ventilador se conecta a uno de los cables de la fuente de
alimentación. Existe una única posición
correcta. En las nuevas mother, a veces, el ventilador se conecta
a la placa madre.

A medida que mejoraron los procesadores, empezaron a ser
de más consumo y producir más calor. Se
debe instalar un fan cooler (disipador de
calor) para evitar el calentamiento del procesador. Las
mother, de Pentium II  en adelante, tienen un censor
térmico que monitorea temperaturas; este censor trabaja
con el ventilador, de modo que si la temperatura
aumenta, girarán más rápido las aspas del
ventilador.

La máxima temperatura soportada es 60º C. Si
sospechamos que levanta temperatura,  debemos revisar el
cooler. Debemos  tocar el micro y dejar el dedo unos
3 segundos: si la temperatura es muy alta, hay sobretrabajo del
micro. Los procesadores BOX  (en envase original),
vienen con fan cooler; para los OEM hay que comprarlo
aparte.

El Chipset

Es un conjunto de circuitos
integrados en la mother que nos permite saber qué tipo
de micro podemos instalar. La selección de los
chipsets adquiere importancia a partir de los primeros
Pentium, ya que condicionan su forma de trabajo.

Chipset de Intel para Pentium
(Triton):

430 FX, para Pentium I (no MMX) con memoria
EDO.

430 HX (Triton II), es la opción profesional del
anterior.

430 VX, más lento que el anterior, pero admite
memoria SDRAM.

430 TX, para Pentium MMX soporta SDRAM, acceso UltraDMA,
aunque su bus no es de 100Mhz y sin AGP.

Chipset de VIA para Pentium (Apollos):

Tiene soporte paramemorias SDRAM o BEDO, Ultra DMA,
USB. Casi
todas las placas con chipset VIA suelen tener buena
calidad y
tienen zócalo Socket 7, admitiendo buses AGP y a
100Mhz.

Chipset de SiS, ALI, VLSI, ETEQ para
Pentium:

Admiten procesadores como los AMD K6 y el K6-2, o
Cyrix-IBM 6x86MX.

Chipset de Intel para Pentium
II:

440 FX, para el extinto Pentium Pro, no es ideal para
admitir un Pentium II, ni las memorias o
buses actuales.

440 LX, muy eficiente para Pentium II, aunque no trabaja
a 100 Mhz. No admite micros de más de 333 Mhz.

440 EX, trabaja a 100 Mhz, admitiendo así
procesadores más rápidos.

440 ZX, basado en el ‘BX’ pero sólo
para Celeron.

Actualmente han aparecido muchos otros chips para dar
soporte a los nuevos procesadores Pentium III, IV, AMD K7, etc.
de los que no hablaremos, por ser bastante actuales. Se trata
aquí de dar una visión de componentes "un poco
obsoletos" y aprender a distinguir los otros.

Multiplicador

Debemos conseguir el manual de la mother y, en el caso
de que no se haga por el setup del BIOS, configurar
la velocidad del microprocesador teniendo en cuenta la velocidad
del bus (50 MHz, 60, 66, 75, 95, 100) y el multiplicador (1, 1.5,
2, 2.5, 3…). No es lo mismo 50×2 que 66×1.5. El rendimiento es
menor en el primer caso. El manual de la
placa madre suele indicar el ‘jumpeado’ más
efectivo.

De la velocidad de transmisión del bus
interno y del chipset de la mother, como ya dijimos,
depende la selección del microprocesador y la memoria RAM.
Por ejemplo, una placa madre cuyo bus es de 100 MHz, no
admite procesadores Pentium IV ni módulos de memoria que
trabajen en 133 MHz. La expansión de RAM mejora la
capacidad de procesamiento; las aceleradoras de gráficos, tarjetas de
sonido, etc. incrementan la funcionalidad del sistema.

Coprocesador Matemático

Es el encargado de facilitar las operaciones con
números fraccionarios al procesador principal. De acuerdo
al tipo de Microprocesador, le corresponde su Coprocesador
Matemático:

Información adicional sobre
fabricación de microprocesadores

Semiconductores: los circuitos
integrados se fabrican con semiconductores,
que conducen la electricidad de
forma intermedia entre un conductor y un aislante. El silicio es
el material semiconductor más habitual.

El bloque básico de la mayoría de los
dispositivos semiconductores es el diodo, material semiconductor
cuyas propiedades eléctricas fueron alteradas agregando
boro o fósforo.

Transistores: el transistor
empleado en microelectrónica es el MOSFET. Encima del
componente se encuentra una capa delgada con silicio sobre la
cual va otra capa llamada puerta. Se aplica una
‘tensión’ a ésta para que actúe
conectando y desconectando el transistor creando una puerta
lógica que transmite unos y ceros a través del
microprocesador.

Fabricación de
microprocesadores

Los microprocesadores
se fabrican empleando técnicas
similares a las usadas para las memorias. Los primeros tienen una
estructura más compleja que otros chips, y su
fabricación exige técnicas muy precisas.

Sobre la superficie de una oblea de silicio se crean
varios cientos de grupos de
circuitos. El proceso de fabricación es una suerte de
colocar y eliminar capas finísimas de materiales
conductores, aislantes y semiconductores, hasta llegar a un
complejo chip que contiene todos los circuitos requeridos.
Entre las etapas del proceso figuran la creación de
sustrato, la oxidación, la litografía, el grabado,
la implantación iónica y la deposición de
capas.

Se crea una rodaja de silicio en forma de oblea redonda
pulida hasta quedar lisa como un espejo. En la etapa de
oxidación se coloca una capa dieléctrica. Luego
vienen otros procesos.

La fotolitografía, es proyectar sobre la oblea de
silicio una imagen del
circuito deseado. Luego se usa luz ultravioleta
para resolver los detalles más pequeños.
Después de proyectado el circuito sobre la capa
fotosensible la oblea se graba mediante un proceso denominado
grabado húmedo, o exponiéndola a un gas llamado
plasma.

En el siguiente paso del proceso, se introducen en el
silicio boro o fósforo para alterar su
conductividad.

En el último paso del proceso, las capas de
material empleadas para fabricar el micro se depositan mediante
el bombardeo atómico en un plasma, por evaporación,
o por deposición de vapor químico. En todos los
casos, la película debe ser de gran pureza, y su espesor
se controla con gran precisión.

Un microprocesador es tan pequeño y preciso que
una mota de polvo puede destruirle varios circuitos. Las salas de
fabricación de microprocesadores se denominan
‘limpias’, porque el polvo es filtrado constantemente
del ambiente.

Clase Nº 5

Sistema de
Buses en una PC

Un bus es una trayectoria por la cual viajan los datos
en una computadora para comunicar los distintos dispositivos
entre sí. Los principales buses que se encuentran dentro
de una PC son: los Buses del micro-procesador, los
Buses de memoria y los Buses del
sistema.

Buses del microprocesador

El micro es el chip más importante de la
placa madre, es central para el procesamiento de
datos. Actúa como supervisor del hardware del sistema. Muchos
componentes reciben órdenes y son activados directamente
por él, que está equipado con buses de
direcciones, de datos y de control que le
permiten llevar a cabo sus tareas.

El bus del microprocesador es la trayectoria de
comunicaciones
entre la CPU y el
Chipset. Se utiliza para transferir datos entre la CPU y
el bus principal, o entre la CPU y el Caché.

Para realizar procesos de transferencia de
información con el micro, todo periférico o
controlador del mismo debe estar conectado a los tres buses que
mencionaremos a continuación.

– BUS de DATOS: lleva información (Bytes)
desde y hacia el micro, por eso es "BIDIRECCIONAL". Tiene una
cantidad de hilos igual a 8, 16, 32 ó 64, pudiendo
así transportar según su ancho 1, 2, 4 u 8 Bytes al
mismo tiempo. A mayor amplitud de este bus, mayor será la
velocidad de procesamiento.

– BUS de DIRECCIONES: permite al micro
seleccionar posiciones de memoria para
lectura o escritura. Es un bus "UNIDIRECCIONAL", ya que el micro
solicita direcciones que son leídas por los
periféricos. A más amplitud del bus, mayor cantidad
de memoria podrá direccionar el micro.

– BUS de CONTROL: consiste en señales
individuales con las que el micro controla los
dispositivos externos y mediante las cuales se pone de acuerdo
con ellos para realizar transferencias de información.
Algunas de estas señales son entrantes y otras salientes
al micro; por eso, es también "BIDIRECCIONAL".

Buses de memoria

Se utilizan para transferir datos entre el
microprocesador y la memoria RAM. Estos buses pueden formar parte
del bus del procesador, o estar en forma separada, mediante un
conjunto de chips que transfieren información entre el bus
del procesador y el de memoria. Como la memoria RAM trabaja a
menos velocidad que la placa madre, el chipset debe
regular esta velocidad.

Buses del sistema

Son los caminos por los cuales los datos viajan, por
ejemplo del microprocesador al disco rígido, o de la
memoria al disco. Los buses pueden abastecer a una tarjeta de
audio con datos en forma de música desde la
memoria de trabajo liberando al procesador de dicha tarea, como
así también pueden interrumpir sus operaciones si
el sistema encuentra algún error.

La PC fue creada bajo el concepto de
arquitectura abierta, es decir que no está
compuesta por un conjunto fijo de placas. Se pueden colocar los
tipos de placas que uno desee, para adosar los más
variados dispositivos gracias a las ranuras de
expansión o slots. Existen varios tipos de
ranuras, de distinta forma y características.
Consisten en zócalos que permiten conectar a las tarjetas.
Esos slots se llaman buses del sistema. Cada
slot es indistinto para conectar una placa, ya que
están distribuidos en paralelo. Los objetivos de
un bus de sistema son cuatro:

Conectar las placas con el micro, la
RAM, etc. para permitir el intercambio de datos.

Llevar tensión de
alimentación a las placas (+5 v, -5 v. +12 v y -12
v).

Facilitar la instalación o
remoción de las diversas placas.

Ofrecer un estándar de
conexión al sistema, para poder ensamblar en el futuro
cualquier tipo de tarjeta.

NOTA: todo intercambio de placas debe realizarse
siempre con la PC APAGADA, ya que la tecnología de los
buses del sistema es de INTERCAMBIO en FRÍO (es
decir, a máquina desconectada). En la actualidad se
están desarrollando y utilizando buses de INTERCAMBIO en
CALIENTE, que nos permiten retirar o colocar placas con la
máquina encendida.

El bus del sistema es responsable de la
correcta interacción entre los diferentes
componentes de la
computadora. Buena parte de las conexiones de la CPU son
conductos del bus, los cuales son prácticamente la
única vía de contacto del procesador con el
exterior.
El bus del sistema permite a la CPU comunicarse con los
periféricos
de entrada y salida. La mayoría de las PC’s
proporcionan hasta 8 ranuras de expansión ubicadas
en la placa madre.

El bus del sistema, que se encuentra ubicado
fuera del microprocesador, se puede clasificar en:

a) el bus local, compuesto por el bus de
datos, el bus de direcciones y el bus de
control. El bus de datos transfiere datos a los
diferentes componentes de la CPU y el bus de direcciones
da a conocer las posiciones de memoria de aquéllos. El
bus de control se ocupa de evitar colisiones en la
transferencia/recepción de datos y de que toda la
información llegue a destino y sea recibida desde el
exterior sin problemas.

Los conductos destinados al transporte de
datos se denominan buses de datos. No basta con que el
procesador escriba en el bus de datos la
información; también debe establecer su destino.
Esta operación se lleva a cabo a través del bus
de direcciones.

A los dos ya mencionados, se agrega el bus de
control. Su participación es necesaria porque al bus
se conectan otros dispositivos además de la CPU y la
memoria RAM. Si no existiese un control, las operaciones
iniciadas para procesos de escritura, lectura o direccionamiento,
se sumirían en un caos. Para evitarlo, existe el bus de
control.

Este bus identifica si se trata de procesos de escritura
o lectura, llama a algún dispositivo específico,
etc. Sin embargo, un sistema de control compuesto sólo por
cables no podría dirigir tareas de direccionamiento por
sí solo: el controlador de bus es el
auténtico cerebro del sistema de buses y se ocupa
de evitar cualquier colisión y de que toda la
información llegue a destino.

b) el bus de expansión está
constituido por el conjunto de slots o ranuras en donde se
insertan placas de sonido, vídeo, módems, etc.
Existen ranuras de distintos tipos: VESA, que trabaja en 32 bits
(y hoy está en desuso), el actual PCI, ISA, etc. A
través de las ranuras de expansión se tiene
acceso a tarjetas aceleradoras gráficas, tarjetas de sonido o al
controlador del disco rígido, entre otros.

Desde la aparición de la primera PC hasta hoy,
los distintos slots pasaron por varios cambios,
principalmente por la constante demanda de
velocidad que fueron requiriendo las CPU y programas
modernos. Todavía se sigue utilizando la misma ranura
de expansión que presentaba la IBM de 1984. Esto es
más que nada por un tema de compatibilidad. Es posible
identificar los diferentes tipos de buses de E/S por su arquitectura. Las
principales arquitecturas son: ISA – MCA – EISA
– VESA – PCI – AGP.

Slots de Expansión: ISA 8 bits,
ISA 16 bits, VESA 32 bits, PCI 64 bits

Es importante resaltar la diferencia entre el
número de líneas o amplitud de un bus (16,
32, 64) y su frecuencia de trabajo. La
multiplicación de ambos factores nos da el ancho de
banda del bus, que se mide en MB/s.

Los factores clave de desempeño de un bus son, entonces, su
frecuencia o velocidad y su amplitud (número
de conductos o hilos de datos que operan en paralelo). Esta
última es, para las CPU del 286 y del 386SX, de 16 y para
el 386DX y el 486, de 32.

El número de conductos de datos de una CPU es un
parámetro poco modificable. La frecuencia de reloj
del bus, por el contrario, sí lo es. Los Setup del BIOS
(el AMIBIOS de 1984, por ejemplo) permiten variar la velocidad
del bus. El primer AT de IBM (1984) registraba una frecuencia de
bus de 8 MHz, que hoy en día puede mejorarse bastante
mediante tarjetas de expansión.

Un BIOS como el mencionado debería considerar un
aumento de la frecuencia del bus para alcanzar los 10
ó 12 MHz para incrementar, por ejemplo, el rendimiento de
una tarjeta gráfica o del controlador de disco
rígido, pero algunos controladores suelen presentar
errores ocasionales ante estos ajustes. En estos casos, lo que
sólo queda por hacer es recuperar la frecuencia
original.

En la placa madre para una CPU de 32 bits pueden
coexistir slots de 8 o 16 bits que se encuentran en su
parte trasera izquierda. Se trata de las ranuras alargadas y
negras en las que, probablemente, ya se encuentren ubicadas
algunas tarjetas. Las más pequeñas, compuestas de
un solo elemento, son las ranuras de 8 bits; las divididas en dos
partes, son las de 16 bits.

Más adelante se describirán las distintas
clases de ranuras de expansión. La principal
diferencia entre sus tecnologías reside en la cantidad de
datos que pueden transferir (amplitud) y la velocidad a la
que lo hacen (frecuencia de trabajo).
Cualquier arquitectura de bus está conectada a un conjunto
de chips que, a su vez, se conectan al bus del
procesador.

RECURSOS DE
SISTEMA

Los recursos de
sistema son los canales de comunicaciones y direcciones, y otras
señales utilizadas por los dispositivos de hardware para
comunicarse a través del bus del sistema.
Comprenden: Direcciones de Memoria, (IRQ’s) / Canales de
DMA (Acceso Directo a Memoria) y Direcciones de Puertos de
E/S.

Interrupciones o IRQ

Los canales de IRQ son utilizados por los
diversos dispositivos para indicar a la placa madre que se debe
satisfacer una solicitud externa. Estos canales están
representados por conductores en la tarjeta madre
y por sus conectores respectivos en las ranuras.

Al invocar una interrupción, una rutina
especial se hace cargo del sistema para satisfacer ciertas
peticiones. Dependiendo de la interrupción
invocada, se ejecutará el programa correspondiente. Unos
apuntadores señalan la dirección del controlador de
software que
atiende a la tarjeta que generó la
interrupción. Cuando la rutina de software invocada
satisfizo la petición requerida por la tarjeta, el sistema
continúa con las tareas anteriores a la
interrupción. Mediante ella, el sistema responde a
eventos
externos.

Por ejemplo, cada vez que un puerto serie le representa
un Byte al sistema, se genera una interrupción para
asegurar que el sistema lea ese Byte antes de que llegue el
otro.

Las IRQ se priorizan mediante números.
Algunas excepciones de más prioridad tienen los
números más bajos. Las interrupciones de
alta prioridad tienen precedencia sobre las más bajas.
Como resultado, puede ocurrir que en un sistema se presenten
varias interrupciones en forma simultánea. Si
éste se sobrecarga debido a un número excesivo de
aquéllas que se generaron a la vez, pueden ocurrir errores
internos y el sistema puede llegar a detenerse
(‘colgarse’).

IRQ –
Identificación

DMA – Funciones

Direcciones de Puertos de
E/S

Conflictos de Interrupciones
(IRQ’s)

Un conflicto de
IRQ común comprende los puertos serie (COM), cuando se
configuran dos IRQ aparte para dos puertos COM. La IRQ 3 se usa
para COM2 y la IRQ 4 para COM1. El problema aparece cuando hay
más de dos puertos serie en un sistema, dado que la PC
puede manejar hasta 4 puertos COM. La mejor solución es
adquirir una tarjeta multipuerto serie, que permita
compartir interrupciones entre puertos COM.

Canales DMA

Los canales DMA (Acceso Directo a Memoria)
son empleados por los dispositivos que envían y reciben
información a altas velocidades. Un puerto paralelo o
serie no usa canales DMA, pero sí las tarjetas de sonido o
los adaptadores SCSI. Los canales DMA pueden
compartir dispositivos: no operan en forma
simultánea.

Se describen a continuación los diferentes tipos
de buses de expansión.

SLOTS o RANURAS DE
EXPANSIÓN 

El bus de expansión permite el intercambio
de datos con periféricos ubicados en la placa madre o
fuera de la PC. La diferencia entre ellos está en la
cantidad simultánea de información que manejan y en
su velocidad de trabajo.

Slots ISA: (Industry Standard
Architecture) son de color negro, los
hay de 8 y 16 bits (son más lentos). La
especificación ISA es la que por más tiempo
ha perdurado en el mercado y fue
ampliada por la especificación E-ISA (ISA
EXTENDIDA), de forma que una tarjeta ISA podrá
funcionar en un slot E–ISA, ya que la ranura
es idéntica.

BUS ISA x 8 Bits o BUS XT

El Bus XT era un bus de 8 bits que se
utilizó en la PC original que IBM presentó en 1981,
con 8 slots de este tipo. Era capaz de operar a 4,77 MHz y la
transferencia de datos requería entre 2 y 8 ciclos por
segundo, logrando transmitir alrededor de 4 MB/s. La ranura de
expansión ISA poseía 62 contactos, 8 líneas
de datos y 20 líneas de direcciones. En ellas estaban
presentes: los Buses de Datos, de Direcciones y de Control del
micro, todas las tensiones de alimentación de la
Fuentelas IRQ ylos DMA.

Este bus y todas las placas que a él se
conectaban sólo podían realizar transferencias de 8
Bits a la vez. Además, las placas de expansión
dependían en todo del sistema, no podían
comunicarse entre ellas y recaía en el usuario la correcta
instalación de las placas para evitar conflictos de
recursos.

BUS ISA x 16 Bits o BUS AT

Cuando IBM presentó su nueva computadora con el
procesador 286 en 1984, se desarrolló un nuevo tipo de bus
para aprovechar su desempeño, ya que ese micro
poseía un bus de datos de 16 bits. Se podría haber
creado una nueva arquitectura de bus que trabajara a 16 bits,
pero en cambio se modificó al bus ISA de 8 bits
agregándole una ranura "extra" para hacerlo de 16 bits; a
su vez, las placas diseñadas para el Bus XT
podían seguir utilizándose en el nuevo bus. La
ranura ISA de 8 bits quedó tal como estaba; se le
agregaron 36 conectores, para manejar 24 direcciones y 16 bits de
datos.

El 286 podría haber funcionado con el Bus
XT, pero haciendo transferencias de datos en dos ciclos de 8
bits. Para mantener la compatibilidad con las placas anteriores,
sólo se agregó un nuevo conector de 36 contactos
para transferir los 8 bits restantes, que eran necesarios para
las nuevas interfaces de 16 bits. Las características
generales y de velocidad del Bus AT eran las mismas que
las del XT, presentando total compatibilidad con
éste.

Se podían conectar placas de 8 bits en el
slot de 16. Cuando hoy se habla de
estándares industriales, se suele pensar en
el Bus AT. Las ranuras de expansión uniformes del
XT fueron unas de las razones fundamentales para la
masificación de este tipo de computadoras y sus sucesores.
A través de la incorporación de tarjetas de
expansión, habilitaba a la PC para realizar cualquier
clase de
tarea.

En la mayoría de las placas madre encontramos,
junto a los slots de 16 bits, dos o más
slots de 8 bits. Ello se debe a la ambición de
economizar, pues la introducción de tarjetas de 8 bits es
absolutamente posible en los slots de 16 bits.

Con una frecuencia de reloj de 8 MHz, el Bus AT
alcanzaba una velocidad transmisión de datos de 6.5 MB/S,
un valor aprovechado por pocas tarjetas, pero por la creciente
utilización de CPUs de 32 bits, hoy se emplean buses que
alcanzan velocidades de transmisión de datos bastante
más elevadas.

EL BUS E-ISA

Enhanced Industrial Standard Architecture es una
prolongación del Bus AT desarrollada por los
fabricantes de computadoras (excepto IBM), a fin de enfrentar los
retos planteados por los procesadores de 32 bits. E-ISA es
un bus de 32 bits auténtico. Sus 32 conductos de datos de
su CPU están disponibles para ser utilizados.
Además de tener una mejor transferencia de datos, posee
capacidades multiusuario. Esto posibilita el acceso común
de varios procesadores a un mismo bus, con lo cual problemas
tales como la configuración de una computadora en
paralelo a través de tarjetas de CPU, tendrían
fácil solución.

El bus E-ISA proporciona ranuras de
expansión de 32 bits para utilizarse en sistemas 386DX o
superiores. Agrega 90 conexiones (65 señales) nuevas.
Consta de dos filas de conexiones, la primera es igual a la
utilizada en las tarjetas ISA de 16 bits, y la otra se
extiende desde los conectores de 16 bits. Puede manejar hasta 32
bits de datos a una frecuencia de 8,33 MHz. El ancho de banda
máximo en el bus es de 33 MB/s.

Aunque las tarjetas ISA no puedan ser instaladas
en una ranura PCI, no debería renunciarse a su uso. A
menudo se encuentran motherboards con bus PCI y la interfaz
llamada ‘PCI-To-ISA-Bridge’, un chip que se
conecta entre los distintos slots ISA y el controlador del
bus PCI para comunicar ambos buses. De esta manera, se puede
seguir utilizando tarjetas ISA al amparo del bus
PCI.

Hoy sigue habiendo buses y tarjetas ISA, ya que
no todas las tarjetas de expansión requieren de las
relaciones de transferencia que permite el bus PCI. Sin embargo,
las tarjetas gráficas, SCSI y de red se han orientado cada
vez más hacia el PCI. La ventaja de éste es que
puede soportar los incrementos de velocidad de los
procesadores.

BUS MICROCANAL (MCA)

Vistas las limitaciones que tenía el diseño
del bus ISA, IBM trabajó en una nueva tecnología
que comercializó con su línea PS/2. El
diseño MCA (Micro Channel Architecture)
permitía una ruta de datos de 32 bits y una velocidad de
reloj ligeramente mayor a 10 MHz, con una velocidad de
transferencia máxima de 20 MB/s. Pero lo más
importante era el novedoso diseño de bus: se
incluyó un circuito de control a cargo del bus para
operar independientemente de la velocidad y del tipo del
microprocesador del sistema.

Con el surgimiento del micro 386, cuyo bus de datos es
de 32 bits, IBM buscó mejorar el Bus AT. Un micro de 32
bits trabajando con un Bus AT necesitaba dos ciclos para
transferir 16 bits. Esto bajaría la performance del
sistema. Además la brecha entre la velocidad del 386 (33 y
40 MHz) era cada vez más grande. Por otro lado, el antiguo
Bus AT no podía resolver conflictos entre las placas, por
ejemplo a través de software. El usuario debía
solucionar los conflictos apagando la máquina y seteando
nuevamente las placas para resolver los problemas.

Tener un bus donde las placas dependían en todo
de un solo micro, ya se estaba demostrando ineficiente. Mejor
debía ser un sistema con placas de expansión que
contengan CPU propia. Éstas CPU podrían comunicarse
entre sí a través del Bus de Sistema para
transferir información entre ellas, sin usar el micro
principal. Esta característica pasaría a llamarse
"Bus Mastering".

Así, en 1987 IBM lanzó al mercado con el
modelo PS/2 un nuevo Bus de Sistema denominado MCA.
Las características de este nuevo y eficiente Bus de
Sistema eran las siguientes:

– Ofrecía 32 bit de transferencia.

– Operaba de manera asincrónica con el procesador
principal

– Daba soporte a Bus Mastering.

– Permitía configurar las placas mediante
programas y no por jumpers.

– Su velocidad de reloj era ligeramente superior a 10
MHz.

– Su velocidad de transferencia máxima era de 20
MB/s.

Bajo MCA, la CPU era sólo uno de los
posibles dispositivos dominantes del bus a los que se
podía acceder para gestionar transferencias. La
circuitería de control se enlazaba con un proceso
denominado control del bus para determinar y responder a
las prioridades de cada dispositivo del bus.

Pero el progreso tenía su precio: la
nueva arquitectura de IBM era totalmente incompatible con
las tarjetas ISA. Los slots de MCA eran más
pequeños que los de los buses ISA, pero el costo de estas
tarjetas era menor y ofrecía mayor espacio interior en los
pequeños gabinetes. Las señales del bus estaban
reorganizadas de forma que se introducía una señal
de tierra cada 4
conectores para reducir las interferencias.

Pese a sus ventajas, este sistema no pudo implantarse
fuera de la generación IBM PS/2 para la que fue
diseñada debido a su incompatibilidad con las demás
tarjetas existentes. Por consiguiente, si se quería
instalar una placa MICROCANAL, se tenían que
descartar los componentes de que ya se disponía y adquirir
los correspondientes. Y todo esto a un precio superior al que se
estaba acostumbrado. Hasta la más insignificante
ampliación requería de elementos costosos y
complejos para adaptarse a MICROCANAL. Este hecho, junto a
la difícil situación de las patentes, llevo al
resto de fabricantes a desarrollar el estándar
E-ISA.

Al propietario de una IBM PS/2 (excepto el Modelo 30,
que utiliza ISA de 8 bits), lo felicitamos por su sistema de bus
inteligente, pero deseamos que no tenga que efectuar
ampliaciones. Muchas modificaciones en estos equipos (como ser la
instalación de una unidad de disquete de 5 1/4 pulgadas o
de un disco rígido) requerían de inversiones
considerables o la asistencia directa del fabricante.

PCMCIA

Este es un Bus de Sistema creado especialmente
para máquinas
portátiles. Éstas, al principio, no
aceptaban placas adicionales. Los fabricantes japoneses de
hardware, trataron de atacar este problema al final de la
década del ‘80, fundando la asociación
PCMCIA (Personal Computer Memory Card Industry
Association). Lograron así un bus en cuyos slots se
insertan placas de similar tamaño y forma al de una
tarjeta de crédito. Existen varios tipos de ranuras
PCMCIA: tipos 1, 2 y 3. Sus usos más comunes se
detallan a continuación:

Tipo 1: se trata de una tarjeta
que posee 68 contactos. La mayoría son de expansión
de memoria RAM.

Tipo 2: se trata de una tarjeta
que aloja módems internos.

Tipo 3: se trata de una tarjeta
que contiene discos rígidos removibles.

Sus ventajas son: soporte Plug & Play (es el
único modo de operación de estas tarjetas, que
sólo se configuran por software), gran cantidad de
zócalos (mientras cualquier otro bus de sistema posee una
limitada cantidad de slots, generalmente 16, PCMCIA
permite hasta 4.080 ranuras de expansión).

Pero aunque parezca un bus ideal, PCMCIA posee
sus limitaciones: ancho de bus reducido (16 bits) y velocidad
moderada: 40 MHz.

BIOS PLUG & PLAY Y BUS ISA

A partir de la estandarización de la
tecnología PnP, se trasladaron
características de soporte PnP al BIOS. Entonces,
ahora no sólo el bus PCI puede ofrecer soporte a placas de
expansión PnP. También el antiguo Bus AT,
todavía en existencia, puede soportar placas de
características PnP. Las diversas interfaces, de
esta manera, pueden consultar al BIOS acerca de los valores de
seteo (I/O Address, IRQ y DMA) ya que éste lleva un
control de los mismos.

E-ISA

El principal rival del bus MCA fue el bus E-ISA,
también basado en la idea de controlar el bus desde el
microprocesador y ensanchar la ruta de datos a 32 bits. Sin
embargo, E-ISA mantuvo compatibilidad con las tarjetas
anteriores, limitándolo a una velocidad de 8.33 MHz. Esto
estandarizó a esta arquitectura, ya que a los usuarios no
les convenía cambiar sus antiguas tarjetas ISA por
otras nuevas que no se podrían aprovechar al 100%. Su
mayor ventaja con respecto al bus MCA era que E-ISA era un
sistema abierto, desarrollado por varios fabricantes de
clones de PC que no aceptaron el monopolio de
IBM. Estos fabricantes fueron: Compaq, Epson, Hewlett-Packard,
NEC, Tandy, Zenith, entre otros.

Esta arquitectura de bus permite integrar varios buses
dentro del sistema, cada uno con su procesador,
característica más aprovechada por los sistemas
operativos UNIX o
Windows
NT.

En una máquina con E-ISA podía
haber hasta 6 buses principales con diferentes procesadores
centrales y sus correspondientes tarjetas auxiliares. Un chip
(ISP) se encargaba de controlar el tráfico de datos
mediante las reglas de control de la especificación
E-ISA. El motivo por el que ni MCA ni EISA sustituyeron
por completo a ISA es muy sencillo: estas alternativas
aumentaban el costo de la PC en más de un 50% y no
ofrecían grandes mejoras en su rendimiento. Además,
cuando se presentaron estos buses (1987-1988) tales mejoras de
rendimiento no eran tan necesarias. Muy pocos dispositivos
llegaban en esa época a los límites
del rendimiento del Bus ISA ordinario.

Para enfrentar los defectos respecto a los canales DMA
en el bus ISA, los creadores de E-ISA fabricaron un
controlador DMA específico. Incrementaron el número
de líneas de direcciones para incluir al bus de
direcciones completo, permitiendo así transferencias de 8,
16 y 32 bits. Además, cada canal DMA se podía
ajustar por separado para utilizar cualquiera de estos modos de
transferencia de datos:

Compatible: en esta
modalidad de transferencia, todas las tarjetas ISA podían
operar con el sistema E-ISA.

Tipo A: esta
modalidad servía para operar con tarjetas ISA.

Tipo B: con este
método, la
mayoría de las tarjetas E-ISA funcionaban de manera
apropiada.

Tipo C: era el
método más rápido disponible bajo la
especificación E-ISA. Ninguna tarjeta ISA lo
aceptaba.

BUSES LOCALES

Se denomina buses locales a los Buses de Sistema
mejorados, del tipo estándar, logrados por la industria de
las compatibles. Se llaman LOCALES debido a que originalmente
sólo eran utilizados por algunos periféricos que
necesitaban buses rápidos, como ser placas de vídeo
y controladoras de disco. Son ranuras de E/S donde se puede
acceder a una velocidad más rápida del bus del
procesador (similar al caché externo); los dispositivos
externos pueden acceder al bus local mediante una
configuración para evitar incompatibilidades o cuellos de
botella. Los sistemas de bus local son populares por el
hecho de usarse para tarjetas aceleradoras de vídeo de 32
bits. Los buses locales para las PC compatibles son
dos: el VESA y el PCI.

VESA Local Bus

El bus local VESA fue promovido por un fuerte
grupo de
empresas de
hardware asociadas (Video Electronics
Standard Association). Es del año 1992 y cayó
rápidamente en desuso al aparecer el actual PCI,
también de ese año, cuya amplitud es de 64 bits.
Aunque se trataba de un bus mejorado, sólo incluía
32 bits de amplitud y transfería datos a mayor velocidad
(hasta 40 MHz), pero: no daba soporte a Bus Mastering y no
ofrecía la posibilidad de configurar las placas mediante
programas sino sólo a través de jumpers.

Los slots VESA se encuentran a
continuación de los zócalos del Bus AT. Su aspecto
es similar a éstos pero en miniatura; en general no hay
más de tres en una motherboard. Este bus no
resolvía los problemas del ISA. Era como un bus "ISA
más amplio y veloz". Los buses VESA aún
llevan el "lastre" de los puentes de configuración
(jumpers) que delegan en el usuario la responsabilidad de evitar conflictos de
direcciones y recursos. Se utilizaron en mother de 486, hasta
modelos como 486 DX2. En la actualidad, ya no se incluyen en las
mother.

La especificación VL-Bus como tal no
establece límites superiores o inferiores en la velocidad
del reloj, pero una mayor cantidad de conectores reduce su
confiabilidad. VL-Bus no puede superar los 66 MHz. Por
esto, la especificación VESA original recomienda no
emplear más de tres dispositivos en sistemas de velocidad
superior a 33 MHz. A velocidades de bus superiores (40 MHz)
sólo se pueden incorporar dos dispositivos, y a 50 MHz,
uno solo. En la práctica, la mejor combinación de
rendimiento y funciones se da a
33 MHz.

VL-Bus había revolucionado el mercado al
ofrecer una velocidad de 33 MHz, y alcanzaría los 50 MHz;
su amplitud era de 32 bits (aunque en su especificación
2.0 se lo amplió a 64 bits). Tras la presentación
del micro Pentium de 64 bits, VESA comenzó a
trabajar en un nuevo estándar (versión 2.0).
Éste definía una interfaz de 64 bits compatible con
la anterior, aunque revistaba también la cantidad
máxima de ranuras recomendadas permitiendo hasta tres
ranuras en sistemas a 40 MHz de velocidad y dos en sistemas a 50
MHz.

PCI Local Bus

Bus de 32 bits. La tarjeta de vídeo iba siempre
en el primer slot. Permite instalar una amplia variedad de
tarjetas. Es uno de los más modernos buses de sistema, y
de más alto rendimiento. Incluye entre sus
características: amplitud de 64 bits, soporta Bus
Mastering, permite configurar las placas mediante programas y no
jumpers (técnica conocida como Plug & Play, que
significa Conectar y Usar), mayor velocidad de transferencia (33
MHz), lectura y escritura por BURSTING (proceso
asincrónico de lectura o escritura que se realiza por
ráfagas).

Físicamente lo reconocemos fácilmente ya
que sus slots son blancos y se encuentran colocados en
forma paralela a los zócalos del Bus AT. También se
puede comparar, en aspecto, a los zócalos del bus VESA.
Por lo general, en las motherboards vienen cuatro zócalos
PCI y tres ISA. El bus PCI emplea un conector
similar al de Micro Channel de 124 pines (188 en caso de una
implementación de 64 bits), pero sólo 47 de estas
conexiones se emplean en una tarjeta de expansión ó
49 en el caso de un adaptador bus-master; los dos pines
adicionales corresponden a una línea de
alimentación y a otra de tierra.

Cada una de las señales activas del bus
PCI está bien junta o frente a una señal de
alimentación o de tierra, lo que minimiza la influencia de
la radiación.
El límite práctico en la cantidad de
conectores para buses PCI es de tres; como ocurre con el
VESA, más conectores disminuirían la confiabilidad
en las operaciones a máxima velocidad.

A pesar de su rendimiento similar al de un bus
local conectado directamente, PCI es la
eliminación de un paso en el microprocesador. En vez de
disponer de su propio reloj, este bus se adapta al empleado por
el micro y su circuitería; por lo tanto, está
sincronizado con éste. El estándar PCI en sus
comienzos, autorizaba frecuencias de reloj entre 20 y 33
MHz.

BUSES ACTUALES

A continuación, una descripción de las principales
tecnologías actuales de buses de expansión
comenzando por las más relevantes.

BUS PCI

Es el bus local estándar en las motherboards
actuales. Ya se habló bastante acerca de él;
su nombre proviene de Peripheral Component Interconnect y
fue dado a conocer por Intel en 1992. Ese año, la
compañía presentó un nuevo bus local que no
mejoró al VESA, pero PCI se desarrolló como
un bus a futuro. Su velocidad era inicialmente de 20 MHz;
hoy supera los 33 MHz y su amplitud llega hasta 64 bits. Otra de
sus características es que permite conectar tarjetas que
funcionan a distintos voltajes. Si bien es un bus de 64 bits,
trabaja principal-mente en 32, y con frecuencias variadas: 33,
66, 100, 400 MHz, etc. Utiliza las 32 líneas para
transmitir datos y direcciones en forma multiplexada (es decir,
en la misma línea se transmiten datos y
direcciones).

A diferencia de su antecesor (el Bus AT), PCI
utiliza circuitos PCI-Bridge para comunicar al
microprocesador con otros componentes. El número de
dispositivos PCI que pueden conectarse es de 32. No
obstante, la norma admite la jerarquización de
buses incre-mentando la cantidad de dispositivos a conectar.
También realiza control de errores en la
transmisión utilizando bits de control de paridad
(verifica ‘envío – recepción’ entre los
dispo-sitivos). La información del bus se transfiere a 33
MHz a la capacidad de la CPU. Al emplear este bus en una CPU de
32 bits, el ancho de banda es 132 MB/s. Para
calcularlo:

BUS AGP

Accelerated Graphics Port es el bus de color
marrón y se utiliza sólo para placas de
vídeo. Es un 20% más rápido que el PCI. Es
independiente del bus general.  Su amplitud es de 32
bits y trabaja a 66 MHz, pero puede duplicar o
cuadruplicar dicha frecuencia. No es un bus en sentido
estricto, sino más bien una extensión del
PCI, razón por la cual en algunos aspectos es
idéntico a aquél. Actualmente, es sólo para
dispositivos gráficos. AGP es el más veloz
de los buses de expansión. Su ranura actualmente se
utiliza sólo para conectar placas de
vídeo, lo que hace en forma efectiva al tener
para un camino exclusivo por donde pasa la información.
Podemos analizar tres tipos de AGP: AGP – AGP x2 – AGP x4.
La  tasa de transferencia es de 264/528/1064 MB/s. Algunas
mother ATX, si bien pueden tener el bus, no cuentan con
un slot AGP. Se debe conocer esto antes de
elegirla.

Montaje de la motherboard

La placa madre es sensible a la estática.
Se la debe colocar sobre la placa metálica del lateral
derecho del gabi-nete, el cual es desmontable. Evitar
cortocircuitar los elementos de la placa con objetos
metálicos o con la misma placa soporte. Para ello, se
suministran unas piezas de plástico que de un lado son en
punta, y del otro en base, para separar a la mother de la chapa
del gabinete. Acercar la placa madre por arriba a la placa
soporte, de forma que el conector del teclado mire
hacia la parte trasera del soporte. Fijarse en los agujeros de
ambas placas. Aquellos cuya posición coinciden,
llevarán las piezas de separación. Instalar tantas
como sea posible, introduciéndolas en los orificios de la
placa madre, por debajo de ésta.

Del lado de la mother donde está el conector del
teclado, hay uno ó dos agujeros cerca del centro para los
tornillos de fijación. Montar el separador metálico
en la placa soporte (el cual lleva una rosca), y una vez puesta
la mother en su sitio, atornillarla al separador metálico
usando la arandela aislante provista junto con los tornillos. El
dibujo muestra
la placa soporte desplegada y los orificios para los
separadores.

Para enganchar los separadores de plástico a la
placa soporte, éstos se deben deslizar. La imagen detalla
los separadores y la forma de deslizarlos.

Una vez fijada la placa madre al soporte, este lado de
la caja se puede cerrar en los gabinetes ATX, porque en los
antiguos, la tapa era una pieza única. Si se quiere
trabajar con más comodidad, se recomienda instalar el
micro y la memoria RAM luego de
montar la mother en la placa soporte, porque después
habrá menos espacio para hacerlo. Observe también
la posición del display. Según el lado en
que se encuentre, podría ser necesario programarlo con los
jumpers en ese momento, ó más tarde. Asegurarse de
no cerrar el acceso a aquello con lo que se necesite trabajar
después.

Bibliografía General:

– Configuración del BIOS: tutorial que
explica todos los aspectos del BIOS y como configurarlo,
Año 2001, Softdownload Argentina: www.softdownload.com.ar

– Buses: Tutorial bajado de www.evidalia.com

– El Disco
duro: Arquitectura y Teoría
de funcionamiento: http://www.servicioalpc.com

– La memoria principal del PC: http://www.servicioalpc.com

– Historia de la
Computadora Personal: http://www.pchardware.org/historia/index.php

– Los Microprocesadores:
http://orbita.starmedia.com/~osander/los_microprocesadores1.htm

– Instalación Eléctrica /
Protección del PC: http://www.servicioalpc.com

– Taller de Mantenimiento
de PCs, Juan A. Ferreira – Jorge N.
Bouza

– Manual de Reparación y Ensamblaje de
Microcomputadoras, Jonathan Santana, para MundoPC.NET

Autor:

Acerca del Autor: Gustavo C. Boselli, Licenciado en
Sistemas de
Información de las Organizaciones,
Universidad de
Buenos
Aires.