MOTHERBOARD

La placa base es la placa sobre la que se conectan todos los demás elementos que conforman nuestra computadora, y por lo tanto se trata de un elemento fundamental.

Es un componente se que encuentra en continua evolución, y poco tiene que ver una placa base actual, como la que podemos ver en la imagen superior, para Pentium 4, y la que podemos ver en la imagen inferior, para Pentium III, aunque muchos elementos se mantienen.

Estamos ante el elemento más importante, junto con el microprocesador, de una computadora y a la vez ante el que a veces no le damos la importancia que realmente tiene. Cuando configuramos nuestra computadora siempre nos preguntamos ¿Qué procesador pondré? ¿Qué tarjeta gráfica? ¿Qué memoria?, incluso nos preguntamos que gabinete vamos a poner, pero pocas veces nos planteamos la placa base que vamos a montar,  cuando de ella depende en gran medida el rendimiento posterior de nuestra maquina, ya que de nada nos va a servir instalar el procesador más potente, el último modelo de tarjeta gráfica o la memoria más rápida del mercado si luego la calidad de los componentes de la placa base no permiten sacarles al resto de elementos su máximo rendimiento.

En este documento trataremos de explicar un poco los principales componentes de una placa base, así como su función.

Cuando elegimos nuestra placa base (también llamada Placa Madre, MainBoard o MotherBoard) nos encontramos con infinidad de marcas y modelos (sin tener en cuenta, además, los diferentes sockets). Pero… ¿son iguales una a otra? ¿Es mejor la más cara? ¿Son iguales todas las marcas?. La respuesta a estas dudas no es tan sencilla. En principio seria NO. En las placas base sí que hay una escala de precios que se corresponde con calidades y rendimientos.

El formato actual de las placas base es el ATX, en sus dos versiones más extendidas. ATX (de 305 mm x 244 mm) y Mini ATX (de 284 mm x 208 mm), aunque hay más versiones, dependiendo de las medidas.

Ambos formatos tienen un panel trasero de formato estandarizado de 158.75 mm x 44.45 mm, en el que se concentran los conectores para los componentes I/O de la placa base (teclado, ratón, puertos USB, puertos RS-232, puerto paralelo, etc.). También sigue un patrón en la colocación de los elementos tales como micro, memorias, conectores IDE, etc. que hace que queda mas despejada una vez montada que los formatos anteriores, siendo mucho mas fácil acceder a los mismos que en una placa AT.

El formato AT (ya en desuso) tenía dos conectores de corriente de 6 pines cada uno para alimentar a la placa base, en los que se distribuían las siguientes tomas: 1 de +12v, 1 de -12v, 5 de +5v, 1 de -5v y 4 de tierra.

La propia placa la encargada de suministrar las tensiones inferiores (3.3v, 1.5v, etc.). Este formato no permitía otro sistema de encendido y apagado de la maquina que no fuera mediante un interruptor que conectara y desconectara la fuente de alimentación.

El formato ATX (Advanced Technology Extended) fue introducido por INTEL en 1995 y supuso un gran avance con respecto al formato AT. Este formato tiene una toma de corriente de 20 pines, que se distribuyen de la siguiente forma: 4 de +5vdc, 1 de -5vdc, 1 de +12vdc, 1 de -12vdc, 3 de +3.3vdc y 7 de tierra. Además, para las funciones ATX, tiene 1 de +5vsb, que suministra continuamente 5 voltios a la placa base (esté la computadora encendida o apagada), 1 de PS_ON (que es el que controla el apagado y el encendido) y otro de PWR_ON, que es el que comunica a la fuente el estado de encendido de la computadora.

Estos tres pines son los que permiten el encendido y apagado mediante pulsador en vez de interruptor, así como mediante medios externos, como tarjeta de red, teléfono, teclado, etc. También permiten el apagado mediante software.

Además tienen otra toma de corriente de 4 pines, 2 de 12v y otros 2 de masa, y en la última versión de ATX (la 2.2), el conector es de 24 pines en vez de 20 pines, añadiendo dos pines mas de 12v y otros dos de tierra.

La placa base está formada por una serie de elementos que veremos a continuación:

BASE:

La base propiamente dicha es una plancha de material sintético en la que están incrustados los circuitos en varias capas y a la que se conectan los demás elementos que forman la placa base.

PARTE ELECTRICA:

Es una parte muy importante de la placa base, y de la calidad de sus elementos va a depender en gran medida la vida de nuestra computadora. Está formado por una serie de elementos (condensadores, transformadores, diodos, estabilizadores, etc.) y es la encargada de asegurar el suministro justo de tensión a cada parte integrante de la placa base. Esa tensión cubre un amplio abanico de voltajes, y va desde los 0.25v a los 5v. Es una de las partes que más diferencia la calidad dentro de una placa base.

BIOS:

Se conoce como la BIOS al módulo de memoria tipo ROM (Read Only Memory – Memoria de solo lectura), que actualmente suele ser una EEPROM o una FLASH, en el que está grabado el BIOS, que es un software muy básico de comunicación de bajo nivel, normalmente programado en lenguaje ensamblador (es como el firmware de la placa base).

El BIOS puede ser modificado (actualizado) por el usuario mediante unos programas especiales. Tanto estos programas como los archivos de actualización deben ser suministrados por el fabricante de la placa base.

Esta memoria no se borra si se queda sin corriente, Algunos virus atacan el BIOS y, además, este se puede corromper por otras causas, por lo que algunas placas base de gama alta incorporan dos EEPROM conteniendo el BIOS, uno se puede modificar, pero el otro contiene el BIOS  original de la placa base, a fin de poder restaurarlo fácilmente, y no se puede modificar.

Su función es la de chequear los distintos componentes en el arranque, dar manejo al teclado y hacer posible la salida de datos por pantalla. También emite por el altavoz del sistema una serie pitidos codificados en caso de que ocurra algún error en el chequeo de los componentes.
Al encender el equipo, se carga en la RAM (aunque también se puede ejecutar directamente). Una vez realizado el chequeo de
los componentes (POST – Power On Seft Test), busca el código de inicio del sistema operativo, lo carga en la memoria y transfiere el control de la  maquina a este. Una vez realizada esta transferencia, ya ha cumplido su función hasta la próxima vez que encendamos la maquina.

En el mismo chip que contiene el BIOS se almacena un programa de configuración (éste si modificable por el usuario dentro de una serie de opciones ya programadas) llamado SETUP o también CMOS - SETUP, que es el encargado de comunicar al BIOS los elementos que tenemos activados en nuestra placa base y su configuración básica. Entre los datos guardados en el SETUP se encuentran la fecha y la hora, la configuración de los dispositivos de entrada, como discos duros, lectores de cd, dvd, tipo y cantidad de memoria, orden en el que la BIOS debe buscar el código de inicio del sistema operativo, configuración basica de algunos componentes de la placa base, disponibilidad de los mismos, etc. Los datos de este programa sí se borran si la placa base se queda sin corriente, y es por ello por lo que las placas base llevan una pequeña pila tipo botón, cuya única misión es la de mantener la corriente necesaria para que no se borren estos datos cuando la computadora esta desconectada de la corriente. En la mayoría de las placas, los condensadores se encargan también de mantener la corriente necesaria durante unos minutos en el caso de que necesitemos sustituir dicha pila

Entre las principales marcas de BIOS se encuentran American Megatrade (AMI), Phoenix Technologies y Award Software Internacional.

CHIPSET:

Si definimos el microprocesador como el cerebro de un pc, el chipset es su corazón. Es el conjunto de chips encargados de controlar las funciones de la placa base, así como de interconectar los demás elementos de la misma.  Hay varios fabricantes de chipset, siendo los principales INTEL, VIA y SiS.  También NVidia está desarrollando chipset NorthBridge de altas prestaciones en el manejo de la gráfica SLI y gráficas integradas en placa base, sobre todo para placas base de gama alta.

Los principales elementos del chipset son:

-      Northbridge: Aparecido junto con las placas ATX (las placas AT carecían de este chip), debe su nombre a la colocación inicial del mismo, en la parte norte (superior) de la placa base. Es el chip mas importante, encargado de controlar y comunicar el microprocesador, la comunicación con la tarjeta gráfica AGP y la memoria RAM, estando a su vez conectado con el SouthBridge. AMD ha desarrollado en sus procesadores una función que controla la memoria directamente desde el éste, descargando de este trabajo al NorthBridge y aumentando significativamente el rendimiento de la memoria.

Actualmente tienen un bus de datos de 64 bit y unas frecuencias de entre 400 Mhz y 1333 Mhz. Dado este alto rendimiento,
generan una alta temperatura, por lo que suelen tener un disipador y en muchos casos un ventilador.

-      Southbridge: Es el encargado de conectar y controlar los dispositivos de Entrada/Salida, tales como los slot PCI, teclado, ratón, discos duros, lectores de DVD, lectores de tarjetas, puertos USB, etc. Se conecta con el microprocesador a través de NorthBridge.

VIA ha desarrollado en colaboración con AMD interfaces mejorados de transmisión de datos entre el SouthBridge y el NorthBridge, como el HYPER TRANSPORT, que son interfaces de alto rendimiento, de entre 200 Mhz y 1400 Mhz  (el bus PCI trabaja entre 33 Mhz y 66 Mhz), con bus DDR, lo que permite una doble tasa de transferencia de datos, es decir, transferir datos por dos canales simultáneamente por cada ciclo de reloj, evitando con ello el cuello de botella que se forma en este tipo de comunicaciones, y en colaboración con INTEL el sistema V-Link, que permite la transmisión de datos entre el SouthBridge y el NorthBridge a 1333 Mhz.

-      Memoria Caché: Es una memoria tipo L2, ultrarrápida, en la que se almacenan los comandos mas usados por el procesador, con el fin de agilizar el acceso a estos. Las placas base actuales no suelen llevar memoria caché, ya que ésta está integrada en los propios procesadores, sistema por el que trabaja de una forma más rápida y eficiente.

SLOT Y SOCKET:

Socket:

Es el slot donde se inserta el microprocesador. Dependiendo de para qué procesador esté diseñada la placa base, estos slot son de los siguientes tipos:

Para la gama INTEL (Celaron y P4), del tipo 775, con 775 contactos. Este socket tiene la particularidad de conectar con el procesador mediante contactos, en vez de mediante pines, que era lo normal hasta ese momento.

Socket 939 Para AMD con memorias DDR, del tipo 939, con 939 pines. Este socket está ya prácticamente extinguido.

Socket AM2 Socket AM2 para procesadores AMD.

Para AMD con memorias DDR2, del tipo AM2, con 940 pines. Es el socket utilizado actualmente por los procesadores AMD.

Existen otros tipos de socket para procesadores de servidores:

Para AMD Opteron, del tipo 940, con 940 pines y memorias DDR. Estas placas no son compatibles con AM2, ya que la distribución de los pines es diferente y están desarrolladas para memoria DDR, no para memoria DDR2. Los procesadores Intel Xeon utilizan también un socket propio, denominado LGA-771 Otros socket, como el 478 de Intel o el 754 de AMD están ya descontinuados, aunque hay fabricantes de placas base, como Asrock, que aun fabrican algunas placas para procesadores que utilizan estos tipos de sockets.

Slots de memoria:  Son los bancos donde van insertados los módulos de memoria. Su número varía entre 2 y 6 bancos y pueden ser del tipo DDR, de 184 contactos o DDR2, de 240 contactos. Ya se están vendiendo placas base con bancos para memorias DDR3, también de 240 contactos, pero incompatibles con los bancos para DDR2.

En muchas placas se emplea la tecnología Dual Channel, que consiste en un segundo controlador de memoria en el NorthBridge, lo que permite acceder a dos bancos de memoria a la vez, incrementando notablemente la velocidad de comunicación de la memoria. Para que esto funcione, además de estar implementados en la placa base, los módulos deben ser iguales, tanto en capacidad como en diseño y a ser posible en marca. Se distinguen porque, para 4 slot, dos son del mismo color y los otros dos de otro color, debiéndose cubrir los bancos del mismo color. Una particularidad de las placas con Dual Channel es que, a pesar de tener 4 bancos, se pueden ocupar uno, dos o los cuatro bancos, pero no tres bancos.

Los procesadores AMD 64 están diseñados para hacer un aprovechamiento máximo de esta tecnología.

Slot de espansión:  Son los utilizados para colocar placas de expansión. Pueden ser de varios tipos.

- Slot para tarjetas gráficas.  Estos slot van conectados al NorthBridge, pudiendo ser de dos tipos diferentes:

AGP Ya en desuso. Con una tasa de transferencia de hasta 2 Gbps (8x) y 533 Mhz, ha sido hasta ahora el estándar para la comunicación de las tarjetas gráficas con el NorthBridge.

PCIe Que es el estándar actual de comunicación con las tarjetas gráficas. Con una tasa de transferencia de 4 Gbps en cada dirección y 2128 Mhz en su versión 16x, que es la empleada para este desempeño.

Cada vez hay más placas en el mercado que incorporan la tecnología SLI, desarrollada por NVidia, que consiste en dos slot de video PCIe, lo que permite conectar dos tarjetas gráficas para trabajar simultáneamente, bien con un monitor o con un máximo de hasta 4 monitores simultáneamente. Esta tecnología es muy útil para trabajar con software implementado para usarla, ya que supone trabajar con dos GPU simultáneamente, pero encarece bastante el costo de las placas base (pueden llegar al doble, en comparación con otra placa de las mismas características, pero sin SLI).

Por su parte, ATI ha desarrollado una tecnología prácticamente igual, denominada CrossFire.

Slot de expansión de tarjetas:

Los slot de expansión para tarjetas pueden ser de tres tipos diferentes:

- PCI Los PCI (Periferical Componet Interconect) usados en la actualidad son los PCI 3.0, con una tasa de transferencia de 503 Mbps a 66 Mhz y soporte de 5v. Su número varia, dependiendo del tipo de placa, normalmente entre 5 slot (ATX) y 2 slot (Mini ATX).

- PCIe Estándar que poco a poco se va imponiendo, con una tasa de transferencia de 250 Mbs por canal, con un máximo actual de 16 canales (utilizadas para VGA). Suelen tener 1 ó 2 slot de este tipo, lo que no quiere decir que todas las placas base que traen dos slot PCIe 16x sirvan para SLI o CroosFire (la placa base debe ser específica`para estos sistemas).

Hay slot PCIe de 1x, 4x, 8x y 16x. Los slot varian de tamaño según la velocidad máxima que soporten, como se puede ver en la imagen.

- PCIx Utilizados sobre todo en placas para servidores, a base de incrementar la frecuencia llegan hasta una transferencia de 2035 Mbs (PCIx 2.0), con una frecuencia de 266 Mhz. Un problema que presentan los PCIx es que dividen tanto la velocidad como el ancho de banda entre los slot montados, por lo que se suele montar uno solo, generalmente pensado para la conexión de placas RAID de alto rendimiento. No debemos confundir PCIx con PCIe.

CONECTORES:

SATA Es una conexión de alta velocidad para discos duros (aunque ya están saliendo al mercado otros periféricos con esta conexión, como grabadoras de DVD). Hay dos tipos de SATA:

- SATA1,con una tasa de transferencia de 1.5 Gbps (150GB/s)

-SATA2, con una tasa de transferencia de 3 Gbps (300GB/s)

En la actualidad el estándar SATA1 no se monta en prácticamente ninguna placa.

Los discos duros SATA2 suelen llevar un jumper para configurarlos como SATA1. Además, SATA permite una mayor longitud del conector (hasta 1 m), conector mas fino, de 7 hilos y menor voltaje, de 0.25v, frente a los 5v de los discos IDE. Además del aumento de velocidad de transferencia tienen las ventajas añadidas de que al ser mucho más fino el cable de datos permite una mejor refrigeración del equipo.
También tienen la ventaja de que normalmente permiten conexión y desconexión en caliente, es decir, sin necesidad de apagar el equipo

IDE Es la conexión utilizada para los discos duros, con una tasa de transferencia máxima de 133 Mbps, lectores de CD, de DVD, regrabadoras de DVD y algún que otro periférico, como los lectores IOMEGA ZIP. Consisten en unos slot con 40 pines (normalmente 39 más uno libre de control de posición de la faja) en los que se insertan las fajas que comunican la placa base con estos periféricos. Admiten sólo dos periféricos por conector, teniendo que estar estos configurados uno como Master o maestro y otro como Slave o esclavo, aunque también permiten que ambas unidades estén comfiguradas como CS (Cable Select), en cuyo caso la relación maestro/esclavo la determina la posición en la faja (el conector marcado System a la placa base, el conector intermedio se reconoce como esclavo y el conector del extremo como maestro).
Para esta configuración, las unidades que se conectan a estos slot tienen unos pines con puentes de configuración.

Las placas solían llevar dos conectores IDE, pero hay placas que traen tres, siendo dos de ellos exclusivos para discos duros, con función RAID (no soportan dispositivos ATAPI) y el tercero para dispositivos ATAPI (cd, dvd, regrabadoras). Actualmente, salvo placas de gama alta (y no todas), las placas base suelen traer un solo conector IDE.

Las placas base modernas soportan varios tipos de RAID en SATA.

FDD Slot con 34 pines (normalmente 33 pines más uno libre de control de posición del liston), que es el utilizado mediante un liston para conectar la disquetera.

USB Consiste en una conexión de cuatro pines (aunque suelen ir por pares) para conectar dispositivos de expansión por USB a la placa base, tales como placas adicionales de USB, lectores de tarjetas, puertos USB frontales, etc.  Las placas base cada vez traen más conectores USB, siendo ya habitual que tengan cuatro puertos traseros y otros cuatro conectores internos. Las placas actuales incorporan USB 2.0, con una tasa de transferencia de hasta 480 Mbps (teóricos, en la practica raramente se pasan de 300 Mbps). Actualmente hay una amplísima gama de periféricos conectados por USB, que van desde teclados y ratones hasta modem, cámaras Web, lectores de memoria, MP3, discos y dvd externos, impresoras, etc (prácticamente cualquier cosa que se pueda conectar al ordenador).

Es la conexión mas utilizada en la actualidad, siendo pocos los periféricos que no usan o tienen una versión USB.  Una de las grandes ventajas de los puertos USB es que nos permiten conectar y desconectar periféricos en caliente, esto es, sin necesidad de apagar el equipo, además de llevar alimentación (hasta 5v) a éstos.

Conectores para ventiladores (FAN) Son unos conectores, normalmente de 3 pines, aunque en el caso del CPU_FAN (conector del ventilador del procesador) están viniendo con cuatro pines), encargados de suministrar corriente a los ventiladores, tanto del disipador del microprocesador como ventiladores auxiliares del gabinete. Suelen traer tres conectores, CPU_FAN, CHASIS_FAN y un tercero para otro ventilador. Además de suministrar corriente para los ventiladores, también controlan las rpm de estos, permitiendo a la placa base (cuando cuenta con esta tecnología) ajustar la velocidad del ventilador en función de las necesidades de refrigeración del momento.

CONEXIONES I/O: Las conexiones I/O (Input/Output) son las encargadas de comunicar el PC con el usuario a través de los llamados periféricos de interfaz humana (teclado y ratón), así como con algunos periféricos externos.

Situadas en la parte superior trasera de la placa base (en el panel trasero que comentábamos en la descripción física de la placa base), la posición de estos en cuanto a situación con respecto al resto de la placa base y medidas totales del soporte está estandarizada, salvo en aquellas placas diseñadas para equipos muy concretos de algún fabricante (HP, Sony, Dell...).

Estos conectores, en el formato estándar, son:

-      PS/2 Dos conectores del tipo PS2, de 6 pines, uno para el teclado y otro para el ratón, normalmente diferenciados por colores (verde para ratón y malva para teclado).

-      USB Suelen llevar cuatro conectores USB 2.0 En muchos casos traen otros dos en una plaquita que se conecta a los USB internos de la placa.

-       RS-232 Conocidos también como puertos serie. Suelen traer uno o dos (aunque cada vez son mas las placas que traen solo uno e incluso ninguno, relegando este tipo de puerto a un conector interno y una plaquita para instalar sólo en caso de que lo necesitemos), ya que es un dispositivo que cada vez se utiliza menos).

-      PARALELO  Es un puerto cuya principal misión es la conexión de impresoras. Dado que las impresoras vienen con puerto USB cada vez se utiliza menos, habiendo ya algunas placas que carecen de este puerto.

-     Ethernet  Es un conector para redes en formato RJ-45. Actualmente todas las placas base vienen con tarjeta de red tipo Ethernet, con velocidades 10/100, llegando a 10/100/1000 en las placas de gama media-alta y alta. Algunos modelos de gama alta incorporan dos tarjetas Ethernet.

- Sonido Igual que en el caso anterior. La calidad del sonido en placa base es cada vez mejor, lo que ha hecho que los principales fabricantes de tarjetas de sonido abandonen las gamas bajas de estas, centrándose en gamas media-alta y alta. El sonido que incorporan las placas base va desde el 5.1 de las placas de gama baja hasta las 8.1 de algunas de gama media-alta y alta. Utilizan el estándar AC97 (Audio Codec 97) de alta calidad y 16 ó 20 bit. Muchas de ellas incorporan salida digital. Los principales fabricantes de chip de sonido son Intel, Realtech, Via, SiS y Creative.

Tamaños de Motherboards (en mm)