Motherboard ó también Mainboard
La placa
base, también conocida como placa madre o placa principal (en
inglés motherboard o mainboard) es una tarjeta de circuito
impreso a la que se conectan los componentes que constituyen la computadora.
Es una parte fundamental para armar cualquier computadora personal de escritorio o portátil.
Tiene instalados una serie de circuitos integrados, entre los que se
encuentra el circuito integrado auxiliar (chipset), que sirve como
centro de conexión entre el microprocesador (CPU), la memoria de
acceso aleatorio (RAM), las ranuras de expansión y otros
dispositivos.
Va instalada
dentro de una carcasa o gabinete que por lo general está hecha de
chapa y tiene un panel para conectar dispositivos externos y muchos conectores
internos y zócalos para instalar componentes internos.
La placa madre,
además incluye un firmware llamado BIOS, que le permite realizar
las funcionalidades básicas, como pruebas de los dispositivos, vídeo y manejo
del teclado, reconocimiento de dispositivos y carga del sistema
operativo.
Componentes de la placa base
Diagrama de una placa base típica.
Una placa base típica admite los siguientes
componentes:
Conectores de alimentación de energía
eléctrica.
Zócalo/s de CPU (monoprocesador o
multiprocesador).
Ranuras de RAM.
Chipset.
Conectores de alimentación
Por uno o varios de estos conectores de
alimentación, una alimentación eléctrica proporciona a la placa base los
diferentes voltajes e intensidades necesarios para su funcionamiento.
Zócalo de CPU.
El zócalo de CPU es un
receptáculo que encastra el microprocesador y lo conecta con el resto
de componentes a través del bus frontal de la placa base.
Si la placa madre dispone de un único
zócalo para microprocesador, se denomina monoprocesador. En cambio, si dispone
de dos o más zócalos, se denomina placa multiprocesador.
Ranuras de RAM
Las ranuras de memoria de acceso
aleatorio en número de 2 a 6 en las placas base comunes.
Chipset
El chipset es
una serie de circuitos electrónicos, que gestionan las transferencias de
datos entre los diferentes componentes de la computadora (procesador, memoria, tarjeta
gráfica, unidad de almacenamiento secundario, etcétera).
El chipset,
se divide en dos secciones, el puente norte (northbridge) y el puente
sur (southbridge). El primero gestiona la interconexión entre el
microprocesador, la memoria RAM y la unidad de procesamiento gráfico; y el
segundo entre los periféricos y los dispositivos de almacenamiento, como los discos
duros o las unidades de disco óptico. Las nuevas líneas de
procesadores de escritorio tienden a integrar el propio controlador de memoria
en el interior del procesador además de que estas tardan en degradarse
aproximadamente de 100 a 200 años.
Otros
componentes importantes
El reloj: regula
la velocidad de ejecución de las instrucciones del microprocesador y
de los periféricos internos.
La CMOS:
una pequeña memoria que preserva cierta información importante (como la
configuración del equipo, fecha y hora), mientras el equipo no está alimentado
por electricidad.
La pila de
la CMOS: proporciona la electricidad necesaria para operar el circuito
constantemente y que éste último no se apague perdiendo la serie de
configuraciones guardadas.
El BIOS: un programa registrado
en una memoria no volátil (antiguamente en memorias ROM, pero desde
hace tiempo se emplean memorias flash).
Este programa es específico de la
placa base y se encarga de la interfaz de bajo nivel entre el microprocesador y
algunos periféricos. Recupera, y después ejecuta, las instrucciones del
MBR (Master Boot Record), o registradas en un disco duro o un dispositivo
de estado sólido, cuando arranca el sistema operativo.
Actualmente, las
computadoras modernas sustituyen el MBR por la GPT y el BIOS por Extensible
Firmware Interface.
El bus
frontal (en inglés front-side bus o FSB, también llamado
bus interno): conecta el microprocesador al chipset. Está cayendo en
desuso frente a HyperTransport yQuickpath.
El bus de
memoria conecta el chipset a la memoria temporal.
El bus de
expansión (también llamado bus E/S): une el microprocesador a los conectores de
entrada/salida y a las ranuras de expansión.
Los conectores
de entrada/salida que cumplen normalmente con la norma PC 99; estos
conectores incluyen:
Los puertos
serie, para conectar dispositivos antiguos.
Los puertos
paralelos, para la conexión de impresoras antiguas.
Los puertos
PS/2 para conectar teclado y ratón; estas interfaces tienden a ser
sustituidas por USB.
Los puertos USB (en
inglés Universal Serial Bus), por ejemplo, para conectar diferentes
periféricos, como por ejemplo: mouse, teclado, memoria USB, teléfonos
inteligentes, impresoras.
Los conectores RJ-45,
para conectarse a una red informática.
Los conectores VGA, DVI, HDMI o DisplayPort
para la conexión del monitor de computadora o proyector de
vídeo.
Los conectores IDE o Serial
ATA, para conectar dispositivos de almacenamiento, tales como discos duros (HDD), dispositivos
de estado sólido (SDD) y unidades de disco óptico.
Los conectores jacks
de audio, para conectar dispositivos de audio, por ejemplo: altavoces y
auriculares (código de color: verde), y micrófonos (código de color:
rosado).
Las ranuras de
expansión: se trata de receptáculos que pueden acoger tarjetas de
expansión (estas tarjetas se utilizan para agregar características o
aumentar el rendimiento de la computadora; por ejemplo, una tarjeta
gráfica se puede añadir para mejorar el rendimiento 3D).
Estos puertos
pueden ser puertos ISA (interfaz antigua), PCI (en inglésPeripheral
Component Interconnect), AGP (en inglés Accelerated Graphics
Port) y, los más recientes, PCI-Express.
Con la evolución
de las computadoras, más y más características se han integrado en la placa
base, tales como circuitos electrónicos para la gestión del vídeo IGP (en
inglésIntegrated Graphic Processor), de sonido o de redes ((10/100 Mbit/s)/(1 Gbit/s)),
evitando así la adición de tarjetas de expansión.
En la placa
también existen distintos conjuntos de pines, llamados jumper o
puentes, que sirven para configurar otros dispositivos:
JMDM1: Sirve
para conectar un módem por el cual se puede encender el sistema cuando este
recibe una señal.
JIR2: Este
conector permite conectar módulos de infrarrojos IrDA, teniendo que configurar
la BIOS.
JBAT1: Se
utiliza para poder borrar todas las configuraciones que como usuario podemos
modificar y restablecer las configuraciones que vienen de fábrica.
JP20: Permite
conectar audio en el panel frontal.
JFP1 Y JFP2: Se
utiliza para la conexión de los interruptores del panel frontal y los ledes.
JUSB1 Y JUSB3:
Es para conectar puertos USB del panel frontal.
Tipos de bus
Los buses son espacios físicos
que permiten el transporte de información y energía entre dos puntos de la
computadora.
Los buses generales son cinco.
Bus de datos
Los buses de datos son las líneas de
comunicación por donde circulan los datos externos e internos del
microprocesador.
Bus de dirección
El bus de dirección es la línea de
comunicación por donde viaja la información específica sobre la localización de
la dirección de memoria del dato o dispositivo al que se hace referencia.
Bus de control
El bus de control es la línea de
comunicación por donde se controla el intercambio de información con un módulo
de la unidad central y los periféricos.
Bus de expansión
Los buses de expansión son el conjunto de
líneas de comunicación encargado de llevar el bus de datos, el bus de dirección
y el de control a la tarjeta de interfaz (entrada, salida) que se agrega a la
placa principal.
Bus del sistema
Todos los componentes de la placa madre se
vinculan a través del bus del sistema, mediante distintos tipos de datos del
microprocesador y de la memoria principal, que también involucra a la memoria
caché de nivel 2. La velocidad de transferencia del bus de sistema está
determinada por la frecuencia del bus y el ancho del mínimo.
Formatos de placa madre
Las tarjetas madre necesitan tener
dimensiones compatibles con las cajas que las contienen, de manera que desde
los primeros computadores personales se han establecido características
mecánicas, llamadas factor de forma. Definen la distribución de diversos
componentes y las dimensiones físicas, como por ejemplo el largo y ancho de la
tarjeta, la posición de agujeros de sujeción y las características de los
conectores.
Con los años, varias normas se fueron
imponiendo.
XT
1983: XT (sigla en inglés de eXtended
Technology, «tecnología extendida») es el formato de la placa base de la
computadora IBM PC XT (modelo 5160), lanzado en 1983. En este factor
de forma se definió un tamaño exactamente igual al de una hoja de papel tamaño
carta y un único conector externo para el teclado.
AT
1984: AT (Advanced Technology,
«tecnología avanzada») es uno de los formatos más grandes de toda la historia
de la PC (305 × 279–330 mm), definió un conector de potencia formado
por dos partes. Fue usado de manera extensa de 1985 a 1995.
AT: 305 × 305 mm (IBM)
Baby-AT: 216 × 330 mm
ATX
1995: ATX (Advanced Technology
eXtended, «tecnología avanzada extendida») fue creado por un grupo liderado por Intel,
en 1995 introdujo las conexiones exteriores en la forma de un panel E/S y
definió un conector de 20 pines para la energía. Se usa en la actualidad en la
forma de algunas variantes, que incluyen conectores de energía extra o
reducciones en el tamaño.
ATX: 305 × 244 mm (Intel)
microATX: 244 × 244 mm
FlexATX: 229 × 191 mm
MiniATX: 284 × 208 mm
IT
2001: ITX (Integrated Technology
eXtended), con rasgos procedentes de las especificaciones microATX y FlexATX de
Intel, el diseño de VIA se centra en la integración en placa base del mayor
número posible de componentes, además de la inclusión del hardware gráfico en
el propio chipset del equipo, siendo innecesaria la instalación de una tarjeta
gráfica en la ranura AGP.
ITX: 215 × 195 mm (VIA)
Mini-ITX: 170 × 170 mm
Nano-ITX: 120 × 120 mm
Pico-ITX: 100 × 72 mm
BTX
2005: BTX fue retirada en muy
poco tiempo por la falta de aceptación, resultó prácticamente incompatible con
ATX, salvo en la fuente de alimentación. Fue creada para intentar solventar los
problemas de ruido y refrigeración, como evolución de la ATX.
BTX: 325 × 267 mm (Intel)
Micro BTX: 264 × 267 mm
Pico BTX: 203 × 267 mm
Regular BTX: 325 × 267 mm
DTX
2007: DTX eran destinadas a las
PC de pequeño formato. Hacen uso de un conector de energía de 24 pines y de un
conector adicional de 2x2.
DTX: 248 ×
203 mm (AMD)
Mini DTX:
170 × 203 mm
Full DTX:
243 × 203 mm
