QUE ES UN MOTHERBOADS
El motherboard es un circuito impreso. Este consiste en un material aislante (fibra de vidrio, pertinax, etc.) cubierta con un material conductor con el cual se dibujan las pistas y contactos de los componentes que Irán soldados sobre ella. Con la tecnología actual se construyen circuitos impresos que pueden tener varias capas. Si analizamos la PC desde el punto de vista de su funcionamiento y aplicaciones no quedaran dudas de que el elemento central es el microprocesador pero si analizamos la computadora personal como concepto el componente a destacar es el motherboard.
La característica que siempre tuvieron los motherboard es lo que llamamos arquitectura modular o tecnología abierta que posibilitan incorporar o intercambiar elementos a la PC posteriormente a su compra, mejorar sus características lo que posibilita mejorar sus características y dejar la puerta abierta para que terceros produzcan elementos que se pueda incorporar al equipo (placa de sonido, video, MODEM, placa de red, etc.). De esta manera surgieron los llamados clones de PC sin marca específica, cuyos componentes proceden de diferentes fabricantes, algunos de ellos especializados solo a algunos de esos componentes (marca que se dedican a fabricar placas motherboard, otros que solo producen placas de vídeo, MODEM, etc.)
Elementos de una motherboard:
- Conectores: los MB que respetan la norma ATX incorporan un grupo de conectores estándar: serie, paralelo teclado y mouse PS/2 y puertos USB. También se agrega el sonido (entra de micrófono, salida de parlantes) y el conector de red (RJ45).
- Socket (zócalo): aquí se coloca el micro procesador. La medida y la cantidad de contactos barrían según el tipo del microprocesador usado. Posee a demás los anclajes para el disipador y el ventilador (cooler).
- Zócalos de memoria: aquí se colocan los módulos de memorias RAM y Dinámicas. Los zócalos reciben el mismo nombre que las memorias que alojan (DIMM )
- Conector para la disquetera: ya en desuso.
- Conectores IDE: para discos rígidos, en estos dos conectores se conecta los cables planos que permiten conectar hasta 4 discos rígidos. En las cercanías de estos conectores, en los MB más modernos se encuentran los conectores SATA, que es la interfase que se usa actualmente para los discos rigidos. Velocidad de transferencias típicas (IDE: 133MB/Seg.; SATA 150MB/Seg.; SATA2 +600MB/Seg.)
- Conector a de alimentación: através de este conector tipo ATX se suministran al MB las diferentes tensiones de alimentación provenientes de la fuente de alimentación tipo Switching.
- BIOS (Basic Input Output System): este chip alberga el sofword básico del MB que le permite al sistema operativo comunicarse con el hardware. Entre otras cosas el BIOS controla la forma en que el MB maneja la memoria, el disco duro y mantiene el reloj en hora. Una memoria ROM (una memoria solo de lectura, actualmente tipo Flash) y una memoria RAM llamada Setup que es mantenida por una pila a esa memoria se accede cuando la maquina arranca, en algunas maquinas apretando F2 o Supr durante el arranque.
- Chipset northbridge: es el encargado de controlar el bus de datos del procesador y la memoria también administra el bus AGP.
- Conectores al gabinete: aquí se conectan los comandos e indicadores que se encuentran el frente del gabinete Led de encendido, Led de trabajo del disco rígido, botón de rest, botón de encendido, etc.
- Chipset Southbrbridge: Es la parte del chip se C encargada de controla los disco duros, los PSI y los puerto USB
- Pila: mantiene el Setup
- Slots PCI: en estas ranuras se inserta las placas de sonido, MODEM, etc. Existiendo un SLOTS PSI exprese donde se conecta las placas de video
- SLOTS AGP: especialmente diseñado para colocar placas de video, actualmente en desuso
Las características principales de las placas ATX son:
Conectores de puerto serie, paralelo, USB on board, lo que implica que el gabinete debe tener un lugar donde estos conectoeres calcen justo,
Conectores minidin (PS/c) para el Mouse y teclado.
Conector eléctrico de alimentación para la fuente ATX (este conector reemplaza a los viejos controles de administración P8 y P9). Las fuentes de alimentación ATX permiten su manejo por software, accediéndose así a su apagado encendido o modo suspendido.
SLOT PSI y PSI Express.
(Los slot isa y AJP prácticamente desaparecieron)
Otras de las consideraciones que se tuvieron en cuenta en la norma ATX fue la refrigeración. El conjunto de un mother board y gabinete ATX es mas eficaz térmicamente, ya que hay una mayor circulación de aire entre el gabinete y el exterior
INTEL introdujo una modificación a la norma ATX, la versión 2.03 que agrega un nuevo conector de alimentación eléctrica para los motherboard que utilizan el microprocesador Pentium 4.
Conectores externos conectores eléctricos de un mother board ATX:
çFunción de motherboard
Las tareas dentro del motherboard se distribuyen de la siguiente manera:
La conexión física de los elementos mediante los conectores y las pistas del circuito impreso
Estas conexiones eléctricas se denominan BUSES del sistema
La regulación de las señales eléctricas se realiza mediante el microprocesador y el chipset
El chipset:
Es el componente del motherboard que coordina el intercambio de la información que circula por los BUSES. Es el soporte del microprocesador y su tarea es intercambiar información entre los diferentes componentes del sistema.
Como regla general INTEL y AMD fabrican chipsets para sus propios microprocesadores y hay otras marcas como SIS, como VIA que fabrican chipset que soportan microprocesadores de las dos marcas.
Básicamente un chips et esta conformado por dos chips uno, el mas importante, se denomina puente norte (nortbridge) que suele llevar un disipadote. Su función principal es controlar el funcionamiento y la frecuencia del BUS del procesador, la frecuencia de los buses del procesador, la memoria y el puerto AGP (obsoleto). De esta forma sirve de conexión (por eso se llama puente) entre le motherboard y los principales componentes: procesador, memoria y video. Generalmente las grandes innovaciones tecnológicas como el soporte para memoria DDR se implementan mediante este chip la tecnología de fabricación de un northbridge es muy avanzada y su complejidad comparable a la del microprocesador. Por ejemplo cuando se encarga de manejar el bus frontal de alta velocidad (FSB) debe manejar frecuencias de 400 hasta 800 MHZ. Son estas altas velocidades de procesamiento las que obligan a colocarle un disipador
Puente Sur
El puente sur es el segundo chip de importancia y controla los buses de entrada y salida de datos para periféricos y el soporte IDE, 2 puertos USB y el bus PCI. También controla los puertos serial ATA (SATA) y el audio de 6 canales
La conexión entre los puentes norte y sur se realizaba a través del bus PCI, pero recientemente algunos faltantes han empezado a usar buses especiales dedicados que permiten una transferencia de datos directa y sin interferencia. El problema es que la vieja conexión PCI tiene una velocidad de transferencia (ancho de banda) de 133 Mb/Seg que quedó insuficiente para la velocidad de los dispositivos actuales. Solamente teniendo en cuenta que los discos rígidos rondan los 100 Mb/Seg y si le agregamos las transferencias de las placas que están colocados en los slots PCI y los puertos USB 2.0 vemos que el bus PCI se encuentra congestionado. La mejor solución fue conectar los puentes con un bus dedicado. Por ejemplo, el chipset I810 de Intel incorporó un pequeñobus de 8 Bit a 266 Mb/Seg
El puente sur es el segundo chip de importancia y controla los buses de entrada y salida de datos para periféricos y el soporte IDE, 2 puertos USB y el bus PCI. También controla los puertos serial ATA (SATA) y el audio de 6 canales
La conexión entre los puentes norte y sur se realizaba a través del bus PCI, pero recientemente algunos faltantes han empezado a usar buses especiales dedicados que permiten una transferencia de datos directa y sin interferencia. El problema es que la vieja conexión PCI tiene una velocidad de transferencia (ancho de banda) de 133 Mb/Seg que quedó insuficiente para la velocidad de los dispositivos actuales. Solamente teniendo en cuenta que los discos rígidos rondan los 100 Mb/Seg y si le agregamos las transferencias de las placas que están colocados en los slots PCI y los puertos USB 2.0 vemos que el bus PCI se encuentra congestionado. La mejor solución fue conectar los puentes con un bus dedicado. Por ejemplo, el chipset I810 de Intel incorporó un pequeñobus de 8 Bit a 266 Mb/Seg
Buses
Los buses son básicamente pistas de cobre de los circuitos impresos que interconectan eléctricamente los dispositivos montados sobre el motherboard (microprocesador, memoria RAM, BIOS, puertos, etc.)
Los buses de un motherboard se pueden dividir en:
*Bus de datos
*Bus de direcciones
*Bus de sistema
El bus de datos transporta los datos desde y hacia el microprocesador. Dependiendo del sistema y del microprocesador, éste bus tendra un ancho determinado. Las primeras PCs, tenían buses de 8 Bits y en la actualidad pueden llegar a 64 Bits.
El bus de direcciones determina cual es el origen y el destino de los datos. Éstas direcciones no pueden repetirse para que no halla confusiones.
Los buses de sistema son los que permiten la conexión de los dispositivos que se pueden agregar a la placa (ranuras o slots de expansión PCI, PCI Express, SATA, etc.). Es decir que cada renura de expansión responde a un bus particular con características propias. Por ejemplo los slots PCI, AGP, y PCI Express se conectan mediante los buses del sistema.
En las PCs modernas solo se mantienen los PCI y el PCI Express
Los buses son básicamente pistas de cobre de los circuitos impresos que interconectan eléctricamente los dispositivos montados sobre el motherboard (microprocesador, memoria RAM, BIOS, puertos, etc.)
Los buses de un motherboard se pueden dividir en:
*Bus de datos
*Bus de direcciones
*Bus de sistema
El bus de datos transporta los datos desde y hacia el microprocesador. Dependiendo del sistema y del microprocesador, éste bus tendra un ancho determinado. Las primeras PCs, tenían buses de 8 Bits y en la actualidad pueden llegar a 64 Bits.
El bus de direcciones determina cual es el origen y el destino de los datos. Éstas direcciones no pueden repetirse para que no halla confusiones.
Los buses de sistema son los que permiten la conexión de los dispositivos que se pueden agregar a la placa (ranuras o slots de expansión PCI, PCI Express, SATA, etc.). Es decir que cada renura de expansión responde a un bus particular con características propias. Por ejemplo los slots PCI, AGP, y PCI Express se conectan mediante los buses del sistema.
En las PCs modernas solo se mantienen los PCI y el PCI Express
Buses
Los buses son básicamente pistas de cobre de los circuitos impresos interconectan que eléctricamente los dispositivitos montados sobre el motherboard (microprocesador, memoria RAM, Bios, puertos, ETC.)
Los buses de un motherboard se pueden dividir en: bus de datos, bus de direcciones y bus del sistema.
El bus de datos transporta los datos desde y hacia el microprocesador.
Dependiendo del sistema y del microprocesador, este bus tendrá un ancho determinado. Las primeras PC tenían buses de 8 bits y en la actualidad pueden llegar a 64Bits.
El bus de direcciones determina cual es el origen y el destino de los datos. Estas direcciones no pueden repetirse para que no haya confusiones.
Los buses de sistema son los que permiten la conexión de los dispositivos que se pueden agregar a la placa (ranuras o slots de expansión, PCI, PCI Express, IDE, SATA). Es decir que cada ranura de expansión responde a una bus particular con características propias. Por ejemplo los slots PCI, AGP, y PCI Express se conectan mediante buses del sistema.
En las modernas PC solo se mantiene los pci y los pci Express.
Parámetros de los buses
*Ancho del bus (se mide en Bits)
*Velocidad de transferencia de datos (se mide en Bits/seg.)
*Frecuencia del clock (se mide en Hertz)
Cantidad de dispositivos permitidos
Frontiside Bus
Antiguamente solo existía un bus de datos y el microprocesador accedía ala RAM y a la memoria C de segundo nivel a través de él para optimizar el desempeño de este bus Intel introdujo del DIB (Dual Independent Bus) que permitió el microprocesador acceda a la memoria Caché L2 por el backside bus y a la RAM por el frontside bus.
Regularmente la velocidad del microprocesador Se determina aplicando un factor multiplicador a la frecuencia del FSB (Front Side Bus). Por ejemplo si aplicamos un factor de multiplicacion D5 FSB esta a 100MHz se obtiene una velocidad de microprocesador de 500 Mhz. Este proceso se conoce como Overcloking. Antiguamente esto se realizaba cambiando de lugar un Jumper en la placa mother. Actualmente se hace desde el setup.
BUS PCI (Peripherical component Interconnect)
Algún PCI se lo identifica como un conector blanco de aproximadamente8,5 cm de largo. El conector tiene una muesca para la correcta colocación de las placas.
*Ancho del bus (se mide en Bits)
*Velocidad de transferencia de datos (se mide en Bits/seg.)
*Frecuencia del clock (se mide en Hertz)
Cantidad de dispositivos permitidos
Frontiside Bus
Antiguamente solo existía un bus de datos y el microprocesador accedía a
Regularmente la velocidad del microprocesador Se determina aplicando un factor multiplicador a la frecuencia del FSB (Front Side Bus). Por ejemplo si aplicamos un factor de multiplicacion D5 FSB esta a 100MHz se obtiene una velocidad de microprocesador de 500 Mhz. Este proceso se conoce como Overcloking. Antiguamente esto se realizaba cambiando de lugar un Jumper en la placa mother. Actualmente se hace desde el setup.
BUS PCI (Peripherical component Interconnect)
Algún PCI se lo identifica como un conector blanco de aproximadamente
Este bus fue desarrolado por INTEL y luego el resto de la industria lo adopto como estandar. Es uno de los utilizados en la actualidad por las siguientes caracteriticas:
Cantidad de dispositivos: 10
Ancho del Bus 32 O 64 BITS
Velocidad maxina de tranferencia:
133 Mb/seg a 32 bit y 33Mhz
266 Mb/seg a 64 y 33Mhz
Frecuencia del clock 33 Mhz
BUS ISA(Industrial Standard Arquitecture)
Este bus es obsoleto. Algunas de sus caracteriticas son: ancho del BUS 32 bits
Velocidad maxima de tranferencia: 16 Mb/seg
Frecuencia del clock: 8 Mhz
Cantidad de dispositivos: 10
Ancho del Bus 32 O 64 BITS
Velocidad maxina de tranferencia:
133 Mb/seg a 32 bit y 33Mhz
266 Mb/seg a 64 y 33Mhz
Frecuencia del clock 33 Mhz
BUS ISA(Industrial Standard Arquitecture)
Este bus es obsoleto. Algunas de sus caracteriticas son: ancho del BUS 32 bits
Velocidad maxima de tranferencia: 16 Mb/seg
Frecuencia del clock: 8 Mhz
BUS AGP(Acelerated Graphis Port)
el bus AGP se uso durante unos años para conectar con exclusividad placas de video. Si bien llego a velocidades de tranferencia de 2Gbits/seg fue reemplazado rapidamente por el slot PCI express
el bus AGP se uso durante unos años para conectar con exclusividad placas de video. Si bien llego a velocidades de tranferencia de 2Gbits/seg fue reemplazado rapidamente por el slot PCI express
Ancho de BUS: 32 bits
Frecuencia del clock 66 Mhz
Velocidad de transferencia de datos
AGP: 266 Mb/seg
AGPx2 =533 Mb/seg
AGPx4=1GB/seg
AGPx8=2,1GB/seg
Frecuencia del clock 66 Mhz
Velocidad de transferencia de datos
AGP: 266 Mb/seg
AGPx2 =533 Mb/seg
AGPx4=1GB/seg
AGPx8=2,1GB/seg
en un pci express se desarrollo en los años 1999 y 2001. durante su desarrollo tuvo varios nombres como: x System I/O
x Infiniband
x 3gio (thir generation Input Output)
x Araphoe
Finalmente el desarrollo termino en manos del grupo PCI – SIG (PCI Special Interest Group) que es una organización sin fines de lucro que tiene como asociados a empresas fabricantes de hardware. El BUS PCI express presenta mejores caracteristicas de flexibilidad y velocidad por ejemplo la transmision en serie y el sistema de conezion punto a punto.
La transmision en serie es una de las mas antiguas de las PC (Rs-232 )que sigue presente en los motherboards actuales aunque esta practicamente en desuso frente a interfaces externas superiores comola USB. La transmision de datos en el b us pci express se realiza en serie al igual que las nuevas interfaces de discos serial ATA una transmision de datos en serie quiere decir que los datos van pasando bit a bit uno detrás del otro, en las interfases en paralelo los datos viajan por varios cables a la vez. Se privilegia el uso del de fase serie por que utilizan tenciones menores, generan menos interferencias y permiten alcanzar mayores velocidades sin perdida de informacion, ademas son mas simples lo que permite un diseño mas compacto.
x Infiniband
x 3gio (thir generation Input Output)
x Araphoe
Finalmente el desarrollo termino en manos del grupo PCI – SIG (PCI Special Interest Group) que es una organización sin fines de lucro que tiene como asociados a empresas fabricantes de hardware. El BUS PCI express presenta mejores caracteristicas de flexibilidad y velocidad por ejemplo la transmision en serie y el sistema de conezion punto a punto.
La transmision en serie es una de las mas antiguas de las PC (Rs-232 )que sigue presente en los motherboards actuales aunque esta practicamente en desuso frente a interfaces externas superiores como
La conexion punto a punto quiere decir que la comunicación y otro es directa lo que permite un aprovechamiento toal del ancho de banda puesto que cada placa se comunicara directamente con otra sin que nada interfiera en su camino. Como dijimos en el puerto PCI se pueden conectar hasta 10 dispositivos lo que hace que estos compartan el ancho del banda del BUS (133 Mhz) en el sistema PCI express la conexión de las ranuras de expansion del chipset se ralzia emdiante un modulo llamado Switch (y muchas veces incluido en el puente sur del chipset) podemos comparar el BUS pci expressy el pci haciendo una analogia con los concentradores de red: Hub y Switch. En un Hub los datos que quieren pasar de una maquina a otra deben pasar por todas las que esten entre un puerto y otro hasta que encuentren el destino correcto, mientras que un switch tiene una “Inteligencia”que le permite saber la direccion de cada pagina conectada y envia datos directamente de una hacia la otra sin pasar por ningun puerto.
Una conexión basica express x1 consta de 4 cables, dos para las transmision de datos en un sentido, dos para el otr. Cada uno de ellos trabaja a una frecuencia de 2,5 Ghz loq ue brinda una tasa de transferenciade dos Gbit/seg esto equivale a 256 Gbits/seg. Debemos considerar que esos 256 Mbits/seg se transmiten en solo sentido y que si contamos tambien el otro alcanzamos los 512 Mbit/seg, una cifra nada despreciable teniendo en cuenta los 133 Mbit/seg delantiguo puerto PCI gracias a las caracteriticas de contar simplemente con cuatro cables es que ahora los diseños de motherboard son ams sensillos y compactos. Las ranuras PCI express x 1 tiene entonces un par de conductores para enviar informacion y otro para recibir. La ranura PCI express x4 tiene 4cuatro pares de conductores yla PCI x16 tiene 16 pares de conductores simepre full duplex
Una conexión basica express x1 consta de 4 cables, dos para las transmision de datos en un sentido, dos para el otr. Cada uno de ellos trabaja a una frecuencia de 2,5 Ghz loq ue brinda una tasa de transferenciade dos Gbit/seg esto equivale a 256 Gbits/seg. Debemos considerar que esos 256 Mbits/seg se transmiten en solo sentido y que si contamos tambien el otro alcanzamos los 512 Mbit/seg, una cifra nada despreciable teniendo en cuenta los 133 Mbit/seg delantiguo puerto PCI gracias a las caracteriticas de contar simplemente con cuatro cables es que ahora los diseños de motherboard son ams sensillos y compactos. Las ranuras PCI express x 1 tiene entonces un par de conductores para enviar informacion y otro para recibir. La ranura PCI express x4 tiene 4cuatro pares de conductores y
La interfas para discos rigidos
Actualmente se usa preponderantemente la interfas SERIAL-ATA (sata) que esta reemplazando a la interface IDE (Integral device electronics).
Las interfas IDE se reconoce porque no es un conector tipo ranura sino que es un conector con una doble hilera de pines donde va el conector hembra asociado a un cable plano.
Actualmente se usa preponderantemente la interfas SERIAL-ATA (sata) que esta reemplazando a la interface IDE (Integral device electronics).
Las interfas IDE se reconoce porque no es un conector tipo ranura sino que es un conector con una doble hilera de pines donde va el conector hembra asociado a un cable plano.
Regularmente hay 2 conectores sobre el motherboard juntos, los nombres de IDE 0 e IDE 1. la interfas IDE esta basada en un estandar por IBM llamado ATA (Advance Techonology Attachment). Por eso esta interfas se conoce como IDE/ATA. Esta interfas se mejoro con el tiempo y fue capaz de soportar discos cada vez mas rapidos.
La interfas ATA evoluciono como 1,2,3,4,5 y Fast ATA. En principio esta interfas soportaba solamente discos rigidos, pero mas tarde la interfas ATA se convierte en ATAPI (Advance Technology Attachment Package Interface) y es capaz de soportar CD ROM. Es por esto qu en inicio de una PC conectora se lle el mensaje ATAPI ROM . la evolucion de la norma ATA ESTA directamente relacionada con los odos de tranferencia de los datos PIO y DMA. El modo ams antiguo se llamaba PIO (Programmable Input output) dentro del modo PIO se sucedieron varias evoluciones
Pio 0: 3,3 Mb/seg
Pio 1: 5,2 Mb/seg
Pio 2: 8,3 Mb/seg
Pio 3: 11,1 Mb/seg
Pio 4: 16 Mb/seg
Debido al bajo rendimiento de la interface data por el uso que hacia del microprocesador se introduce la tecnologia de DMA (Direct Memory Acces) de esta forma los discos rigidos pudieron acceder directamente a la memoria sin pasar por el microprocesador. Para ello fue necesario un chip DMA. Esta norma fue mejorando hasta llegar ala UDMA (Ultra DMA) que llega hasta los 133 Mb/seg con la sguiente evolucion.
ATA 3
UDMA 0: 16 Mb/seg
UDMA 1: 25 Mb/seg
UDMA 2: 33 Mb/seg
ATA 66
UDMA 3: 44 Mb/seg
UDMA 4: 66Mb/seg
ATA 100
UDMA 5: 100 Mb/seg
ATA 133
UDMA 6: 133Mb/seg
La interface ATA (paralelo) fue superada en el año 2003 cuando se introdujo la bariante serie SATA
La interfas ATA evoluciono como 1,2,3,4,5 y Fast ATA. En principio esta interfas soportaba solamente discos rigidos, pero mas tarde la interfas ATA se convierte en ATAPI (Advance Technology Attachment Package Interface) y es capaz de soportar CD ROM. Es por esto qu en inicio de una PC conectora se lle el mensaje ATAPI ROM . la evolucion de la norma ATA ESTA directamente relacionada con los odos de tranferencia de los datos PIO y DMA. El modo ams antiguo se llamaba PIO (Programmable Input output) dentro del modo PIO se sucedieron varias evoluciones
Pio 0: 3,3 Mb/seg
Pio 1: 5,2 Mb/seg
Pio 2: 8,3 Mb/seg
Pio 3: 11,1 Mb/seg
Pio 4: 16 Mb/seg
Debido al bajo rendimiento de la interface data por el uso que hacia del microprocesador se introduce la tecnologia de DMA (Direct Memory Acces) de esta forma los discos rigidos pudieron acceder directamente a la memoria sin pasar por el microprocesador. Para ello fue necesario un chip DMA. Esta norma fue mejorando hasta llegar a
ATA 3
UDMA 0: 16 Mb/seg
UDMA 1: 25 Mb/seg
UDMA 2: 33 Mb/seg
ATA 66
UDMA 3: 44 Mb/seg
UDMA 4: 66Mb/seg
ATA 100
UDMA 5: 100 Mb/seg
ATA 133
UDMA 6: 133Mb/seg
La interface ATA (paralelo) fue superada en el año 2003 cuando se introdujo la bariante serie SATA
La interface serial ATA proporciona mayor velocidad de tranferencia y permite mayor longitud del cable actualmente es estandar en todos los motherboards, asi como existe un grupo internacional que desarrola los estandares del BUS PCI express tambien exite una organización llamada SATA IO que es responsable de desarrollar las especificaciones SATA hasta el momento se han desarrolado tres protocolos SATA con las siguientes velocidades de transferencia:
SATA 1: 150Mb/seg
SATA 2: 300 Mb/seg
SATA 3: 600 Mb/seg
SATA 1: 150Mb/seg
SATA 2: 300 Mb/seg
SATA 3: 600 Mb/seg
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