1.
La placa base
La placa base o
madre es elemento principal de los ordenadores. A ella se conectan todos los
demás dispositivos, como pueden ser el disco duro, la memoria o el
microprocesador y hace que todos estos componente funciones en equipo
Físicamente es
una formada por circuitos electrónicos,
en la que se encuentran un conjunto de chips, la BIOS, los puertos del ratón y
del teclado, los conectores IDE, l el sócalo del microprocesador, los de
memoria. Factores de forma de la placa base:
Hay una gran variedad
de formas, tamaños y tipos de placa base. El factor de forma determina el
tamaño y orientación de la placa base respecto a la caja, el tipo de fuente de
alimentación necesaria y dicta los periféricos que pueden integrarse en la
placa, los más comunes los estudiamos a continuación:
·
AT y Baby AT: AT, está basada en
el PC AT de IBM. El único periférico integrado en una placa AT, es el conector
de teclado. La placa base baby AT, es más pequeñas que la AT y se llaman así
porque se montan en cajas AT. Son las típicas de los ordenadores clónicos desde
el 286 a los primeros Pentium, en este tipo de placas es habitual el conector
gordo para teclado, entre sus inconvenientes cabe destacar que la actualización
de varios componentes, obliga a desmontar gran parte del ordenador para llegar
·
ATX, mini ATX y micro ATX: las ATX
fueron introducidas por Intel en 1995 y ofrece mayores ventajas que las
anteriores. Ventajas:
Ø Mejor disposición de sus componentes
Ø Mejor colocación de la CPU y de la memoria, lejos de la tarjetas de
expansión y cerca del ventilador de la fuente de alimentación
Ø Los conectores de la fuente de alimentación tienen una sola pieza y un
único conector que además no se puede conectar incorrectamente
Ø Los conectores para los dispositivos IDE y las disqueteras se sitúan
mas cerca reduciendo la longitud de los cables. Las placas mini ATX, son una versión
reducida de las ATX.
·
Las NTX: ESTE FACTOR LO UTILIZA
MUCHOS equipos de marca para sobre mesa. La mayoría de las placas tiene
integrados más periféricos de los habituales como el modem la tarjeta de video,
la de sonido…
·
Los Slots para la tarjetas de
expansión no se encuentran sobre la placa base, sino en un conector especial en
el que están pinchadas llamado riser card. El factor de forma NLX, es similar
al LPX. El objetivo es facilitar la retirada y la sustitución de la placa base,
sin herramientas.
El principal problemas de
estos formatos es su reducida capacidad y la dificultada de refrigerar
microprocesadores potentes
·
BTX: el factor de forma BTX, fue
introducido por Intel a finales de 2004, para intentar solucionar problemas de
refrigeración que tenían algunos procesadores pero tuvo muy poca aceptación por
parte de fabricantes de placas bases y usuarios. Los componentes se colocan de
forma diferente que las ATX, con el fin de mejorar la entrada de aire. La
necesidad de este formato, se debe a los altos niveles de calor, que llega a
alcanzar las placas y las cajas ATX, ya que las CPU actuales y las tarjetas
graficas, consumen cada vez más vatios. La nueva disposición de los componentes,
permite a la CPU, estar justo delante del ventilador y la tarjeta gráfica
también se colocará de forma que aproveche el flujo del aire.
Este formato, no ha triunfado
mucho debido al poco espacio que había.
·
WTX: este factor de forma fue
creado por Intel en 1998 para servidores y estaciones de trabajo con múltiples
CPU y discos duros
La placa base y la caja están estrechamente
relacionadas.
2.
Componentes de la placa base.
Los principales
componentes de una placa base, son: zócalo del microprocesador, conector donde
se inserta el microprocesador o CPU
Ranura de
memoria (banco de memoria): Que son los
conectores donde se instala la memoria
principal del ordenador
Conjunto de
chips, o chipsets: se encarga de controlar muchas de
las funciones que se llevan a cabo en el ordenador, como por ejemplo, las
transferencias de datos entre la memoria y la CPU y los periféricos
La BIOS: sistema básico de E/S, es un pequeño conjunto de programas almacenados
en una memoria EPROM, que permiten que el sistema se comunique con los
dispositivos durante el proceso de arranque.
Ranura de
expansión o Slot: son las ranuras donde se introducen
las tarjetas de expansión
Conectores
externos: permiten que los dispositivos externos se
comuniquen con la CPU como por ejemplo el teclado o el ratón
Conectores
internos: son los conectores para los dispositivos
internos como el disco duro, la unidad de Dvd, etc.
Conectores de
energía: es donde se conectan los cables de la fuente de
alimentación para que la placa base y el resto de componentes, reciban la
electricidad.
La batería: gracia a ella, se puede almacenar la configuración del sistema, usada
durante la secuencia de arranque del ordenador, la BIOS, la hora…
2.1
Zócalo del microprocesador:
Es el conector donde se
inserta el microprocesador.
Los tipos más comunes de
zócalo son:
o
El ZIF: en este tipo de zócalo, el
micro se inserta y se retira sin necesidad de hacer presión, evitando que se
puedan doblar las patillas. Los SIF hay agujeritos.
o
El LGA: los pines están en la
placa base, en lugar de en el micro, mientras que en el micro, hay contactos
planos en su parte inferior lo que permitirá un mejor sistema de distribución
de energía y mayores velocidades de bus.
2.1.1
Ranuras de memoria:
Estas ranuras
constituyen los conectores para la memoria principal del ordenador (RAM).
La memoria RAM está
formada por varios chips soldados a una placa que reciben el nombre de modulo
de memoria.
Los módulos más
comunes, son los módulos DIMM de 13,3 cm de largo, existiendo:
·
DIMM de 184 pines: para memorias
DDR.
·
DIMM de 240 pines: para memoria
DDR2 O DDR3.
En placas base más
antiguas (como los antiguos Pentium) se pueden encontrar ranuras más cortas (de
unos 10 cm) que las DIMM, estas son las SIMM.
El chipset
El chipset es un
conjunto de circuitos lógicos que ayudan al que el procesador y los componentes
del ordenador se comuniquen con los dispositivos conectados a la placa base y
los controle. Realiza las funciones siguientes:
Controla la transmisión
de datos, las instrucciones y las señales de control que fluyen entre la CPU y
el resto de los elementos de sistema y maneja la transferencia de datos entre
la CPU, la memoria y los dispositivos periféricos.
Actualmente se le
puede identificar, porque llevan el nombre del fabricante impreso, y a algunos,
un disipador
El chipset, suele constar de 2 chips denominadas Northbridge y Southbridge.
·
Northbridge (puente norte): es el
responsable de la conexión de la CPU con los componentes de alta velocidad del
sistema, como son la memoria RAM el bus AGP y el PCI Express. Controla las
funciones de acceso desde y hacia el microprocesador, la memoria RAM el puerto
AGP y la ranura PCI Express y las comunicaciones con el Northbridge. El chips
Northbridge, controla las siguientes
o
Tipo de microprocesador que
soporta la placa
o
Nº de microprocesadores que
soporta la placa
o
Velocidad del microprocesador
o
Controlador de memoria
o
Velocidad del bus frontal
o
Tipo y cantidad máxima de memoria
RAM soportada
·
Southbridge (puente sur): es el
responsable de la conexión de la CPU con los componentes más lentos del
sistema, como por ejemplo los periféricos. El Southbrige no está conectado
directamente a la CPU, si no que se comunica con ella a través del chip
Northbrige. En una placa base actual, ofrece las siguiente características:
o
Soporte para buses de expansión
como los PCI o los ISA
o
Controladoras de dispositivo: IDE,
SATA, disquetera de red Ethernet y de sonido
o
Control de puertos para
periféricos: USB, y Firewire
o
Funciones de administración de
energía
o
Controlador del teclado, de
interrupciones, etc.
2.1.2 Componentes integrados
Las
conexiones típicas de la interface de entrada/salida integradas en las placas
bases de los ordenadores actuales son los siguientes:
·
Puertos del teclado y ratón
·
Puertos de la disquetera
·
Controlador IDE, SATA se utilizan
para conectar discos duros, unidades de CD, etc.
·
Puertos USB
·
Conectores de audio, video, modem
y red. El inconveniente de que estos dispositivos estén integrados en la placa
base, es que el fallo de uno de ellos puede obligar a cambiar la placa base.
2.1.3. La BIOS
La BIOS (sistema
básico de entrada y salida) es un conjunto de programas elementales, grabados
en un chip de la placa base, denominado ROM BIOS que se encargar de realizar
las funciones básicas y necesarias para que el ordenador arranque.
LA BIOS ES LA
RESPONSABLE DE LOS MENSAJES QUE APARARECEN EN EL ARRANQUE DEL ORDENADOR. La
secuencia típica de mensajes es la siguiente:
·
Mensaje de la BIOS de la tarjeta
grafica
·
El nombre del fabricante de la
BIOS y la versión
·
El tipo de procesador y su
velocidad
·
El test de memoria y su tamaño
·
Mensajes de otros dispositivos
como el disco duro
·
Un mensaje indicando como funciona
para entrar la BIOS
Proceso de arranque
Los pasaos que
realiza la BIOS son los siguientes:
·
Chequeo de todos los componentes
de hardware. Si encuentra algún fallo avisa con un mensaje en la pantalla o con
pitidos de alarma este chequeo o test se llama POST (autocomprobación al
conectar)
·
Si el proceso POST, no encuentra
problemas el proceso de arranque continúa. En este momento, la BIOS busca el
adaptador de video y la inicia. La información de la tarjeta de video se
muestra en la pantalla del monitor
·
Después de esto viene la
información de la propia BIOS
(fabricante y versión de la BIOS)
·
La BIOS inicia una serie de
pruebas de sistemas incluidas la cantidad de memoria RAM detectada en el sistema.
Los mensajes de error aparecerán en pantalla
·
A continuación la BIO comprueba
los dispositivos que están activos con sus características, unidades de disco
duro, CD ron, etc.
·
Al final de la secuencia, la BIOS
presenta una pantalla de resumen de datos. Ahora le toca trabajar al S.O.
Para
hacer que EL S.O. comience a ejecutarse, la BIOS, debe encontrarlo. Dentro de
los datos de la CMOS se encuentra un parámetro que indica las unidades de disco
y el orden en que se tiene que tener acceso a ellas para encontrar el S.O.
La
BIOS se puede modificar entrando en el setup de la BIOS; a esta utilidad, se le
conoce como el nombre de CMOS SETUP UTILITY (programa de ayuda de configuración
de la CMOS), ya que los parámetros de configuración básica, se escriben en una
memoria CMOS. Las CMOS se alimenta permanentemente por una batería con forma de
botón, de este modo los valores almacenados se mantiene incluso cuando se apaga
el ordenador.
Otras
de las funciones principales de la BIOS es el soporte para manejar ciertos
dispositivos E/S como son el teclado, la
pantalla, los puertos series y los controladores de disco. Para acceder a la
BIOS aparece un mensaje cuando aun no se ha arrancado el S.O. indicando como
entrar. Un mensaje típico es: “Press del to enter setup”
2.1.4
Ranuras de expansión
Son
unas ranuras de plástico o slot con conectores eléctricos en la que se insertan
las tarjetas de expansión, como la tarjeta gráfica, la de sonido… estas ranuras
forman parte de un bus, que es el canal a través del cual se comunica los
dispositivos del ordenador (bus PCI, bus ACP)
AGP:
el puerto de gráficos acelerado, fue desarrollado por Intel en 1996 como
solución a los cuellos de botella que se producían en las tarjetas gráficas que
usaban el bus PCI. La ranura AGP se utiliza exclusivamente para conectar
tarjetas graficas y debido a su arquitectura, solo puede aparecer una en la placa base.
El
en 2006, dieron paso a las PCI Express que ofrecen mejores prestaciones en
cuanto a frecuencia y ancho de banda, quedando obsoletas las AGP
PCI
(interconexión de componentes periféricos) apareció en la década de 1990. Usan
un bus local con una capacidad de transferencia de datos de 133 Mb/s .en la
ranuras PCI se conectan la tarjeta de video, la de red…. Ofrecen la capacidad o
plug and play que hace que todo lo que se ponga al PC sea sencilla. Las placas
base cuenta con al menos 2 ranuras PCI, identificables con su color blanco.
Las
primeras versiones de PCI eran las PCI de 32 bits que ofrecían tasas de
transferencia de datos de 133 Mb/ s. Pronto aparecieron otras versiones mas
rápidas como las PCI eran de 533 Mb/ s
Ranuras PCI Express:
Esta tecnología fue
desarrollada por Intel en 2004. La PCI Express transmite datos en serie, es
decir un bit detrás de otro, lo que permitirá enviar pocos bits por cada curto
de reloj pero a una velocidad muy alta del orden de 2,5 a 5 Bits/s
Conectores internos:
Aquí se incluye
conectores para dispositivos internos como la disquetera, discos duros,
lectores de CD y DVD Algunos son: puerto IDE o ATA paralelo para disco duro cd
y dvd
Conector FDD para
disquetera
Puertos SATA o
ATA Serie sustituyen a los puertos IDE
Otros conectores
internos son:
Puerto USB
adicional. Los puertos USB del panel frontal de la
caja
Conector CD-IN para conectar el cable de audio al FD
Sonido spdif o salida digital de sonido. Es un formato estándar para archivos de transferencia de audio.
Trasfiere sonido de forma digital de un dispositivo a otro, sin las posibles
pérdidas de calidad asociadas a la transmisión analógica
También nos podemos
encontrar en las placas bases más modernas una serie de jumpers que nos
permitirán configurarlas para que puedan permite dos tres o más tarjetas de
video en los conectores PCI Express; se trata de los jumpers SLI. Pr defecto
están configurados para una tarjeta de video, siendo importante consultar el
manual de la paca base en el caso de queramos conectar mas tarjetas
Conectores de
energía: estos conectores sirven para concitar los
cables de la fuente de alimentación a la placa base; de esta manera la placa
base suministrará la corriente a los componentes que se conectan a ella, como
el procesador, los ventiladores…
Algunos de ellos
son: el conector ATX de 12v de 4pines que se suele nombrar en la placas base
como ATX_12V y el conector ATX de24 pines.
Conectores externos
Para conectar los periféricos al ordenador s
utilizan conectores. El conector está en el extraemos del cable adjunto al
dispositivo periférico. Se inserta dentro del puerto para hacer conexión entre
el ordenador y el periférico. La mayoría de los ordenadores actuales incluyen
los siguientes puertos de entrada salida que se utilizan para conectar
dispositivos periféricos al ordenador: 2 puertos PS/2 para conectar el ratón y
el teclado un puerto serie un puerto paralelo y dos o más puertos USB. Otros
además incluyen puerto Firewire, puertos de juegos conectores para altavoz y
micrófono…
Parte trasera del
ordenador
PS/2 para
teclado y ratón. Los ordenadores suelen presentar dos
puertos PS/2 idénticos, que son fáciles de identificar por el color el vede es
dl de ratón y el de color lila, el del teclado. También se llama mini-DIM.
Conector puerto
serie. Su nombre proviene de la forma en la que se
envía los datos, transmitiendo un bit tras otro en una serie. Eran usados para
tareas con pocas necesidades de transferencia de información. El dispositivo
periférico más utilizado para el puerto serie es el ratón aunque también se
utilizaba para conectar dispositivos lentos como los modem. Las placas actuales
ya no disponen de puerto serie ya que suelen utilizar el puerto USB que
proporciona más velocidad en la transferencia de datos. Tiene un conector macho
de tipo D de 9 o 25 pines. El S.O. identifica a los puertos serie como COM
seguido de un nº que responde al nº de puerto serie de que se trata.
Puertos paralelo.
También se les conoce con el nombre LPT
o puerto de impresora. Reciben su nombre a la forma a la que envía y reciben la
información ya que se envía de 8 en 8 bits en lugar de un bit tras otro como en
los puertos serie. Esto ha ce que sea más rápido el paralelo que el serie. Los
puertos paralelos son conectores hembra DB-25. Ha sido reemplazado por el
puerto USB.
Puertos USB. El
Bus Serie Universal o USB es un tipo de interface que soporta periféricos de
baja velocidad como teclados o ratones y dispositivos de una velocidad mayor
como las cámaras digitales, impresoras adaptadores de red… ha terminado
reemplazando a los puertos serie y paralelo de los ordenadores personales. El
USB es también un puerto serie y al igual que este, transmite los datos de bit
en bit pero los transmite más rápido que el puerto serie. Las características
que ofrecen un puerto USB son las siguientes:
·
Proporciona al ordenador
capacidades plus and play para los dispositivos externos
·
Se pueden conectar dispositivos
USB sin necesidad de reiniciarlo (conectar en caliente)
·
Hay una amplia variedad de
dispositivos disponibles, teclas, discos duros, monitores, impresoras…
En su versión inicial USB 1.1 alcanzaba
velocidades de transferencias de datos de 12megabits por segundo. La versión
USB 2.0 o USB de alta velocidad soporta velocidades de transferencia de datos
de 480megabits por segundo y es compatible con los USB 1.1
Los puertos y conectores USB son de dos tipos
Puerto tipo A que son de tipo hembra y de
forma rectangular. A este puerto se conecta un macho de tipo A
Puerto tipo B que se encuentra en los
dispositivos USB, son mas cuadrados y de tipo hembra y se conecta a este puerto
un macho de tipo B
Puertos Firewire. Definen las especificaciones para un bus serie de alta velocidad para
dispositivos que realmente funciona a
alta velocidad como las cámaras. Firewire es una marca registrada por
Apple.
Comparte con la
características USB ambos son buses de alta velocidad plus and play e
intercambiables en caliente. Las versiones más recientes que se están
desarrollando, ofrecerán velocidades de 800 megabits por segundo a 1,6 GBits
por segundo
Conectores de red. Muchas placas bases actuales, llevan integrado el conector para
conectar el ordenador a una red Ethernet; es una clavija similar utilizada para
el telefoneo, pero más ancha denominada RJ45
Conectores de
audio. Son conectores mini-jack de 3,5 mm. Los más
habituales son los de altavoces entrada de line y entrada de micrófono que
suelen estar codificados por colores. De color naranja salida de altavoces para
el canal centrar y subwoofer, de color negro, altavoces traseros, de color
verde, altavoces delanteros, de color gris, altavoces laterales, de color rosa,
micrófono. En placas bases más modernas también se encuentran los conectores
S-PDIF redondos para cables coaxial o cuadrados para cable óptico. Se utilizan
para conectar el PC a un sistema externo de audio
Puertos VGA y dvi. Se utiliza para conectar
el monitor al PC este puerto viene integrado a veces en la placa base. Durante
años se ha usado el conector analógico o VGA de 15 pines. La conexión del
monitor al ordenador se realiza por medio del puerto de video DB-15. Los
monitores CRT utilizan el conector DB-15H de tipo analógico. Sin embargo los
monitores LCD pueden aceptar directamente la información en formato digital,
por este motivo, aparece un tipo de conector visual digital pensada para estos
monitores.
Puerto eSATA o
SATA externo. Muchas placas bases actuales incluyen la
conexión sata externa que nos permitirá conectar discos duros SATA sin
necesidad de abrir el ordenador y conectarlo a la placa base
Puerto para Joystick
3.3 El Procesador
Es el componente
principal del ordenador, dirige y controla todos los componentes, se encarga de
las operaciones matemáticas y lógicas y decodifica y ejecuta las instrucciones
de los programas cargados en la memoria RAM.
Físicamente es un
circuito cerrado o chip formado por millones de elementos electrónicos (casi
todos transistores) integrados en una misma placa de silicio. Puede tener
varios tamaños dependiendo de la maquina donde se va a colocar (ordenadores,
electrodomésticos, móviles, etc.)
Los ordenadores
antiguos el procesador venía soldado y no podía cambiarse por otro más moderno,
en la actualidad suele tener forma de cuadrado o rectángulo y se conecta en un
zócalo especial de la placa base, denominada socket.
3.3.1 Arquitectura
interna
Conforme evoluciona
la electrónica también lo hacen los microprocesadores y se van integrando
dentro del micro más componentes que hacen que cada vez sean más potentes y
rápidos. Para elegir un microprocesador, hay que tener en cuenta para qué vamos
a utilizar el ordenador, por ejemplo: no se necesita los mismos recursos para
trabajar con herramientas ofimáticas que para multimedia. Los últimos micros,
sobre pasa la barrera del GHz, esto es justificable por lo siguiente:
·
los nuevos S.O. utilizan muchos
recursos de la maquina
·
los nuevos formatos de audio o
video comprimido, se descomprimen en tiempo real, tarea llevada a cabo por el
micro y realiza mas trabajos en menos tiempo.
Actualmente se
trabaja con arquitecturas de doble núcleo (no hay que confundir un procesador
de doble núcleo con un sistema multiprocesador, en el primero los recursos son
compartidos y los núcleos residen en la misma CPU, en el segundo hay 2 CPUs
diferentes con sus propios recursos).
Esta tecnología de
doble núcleo, permitir ejecutar aplicaciones multimedia y de seguridad, se
podrán ejecutar varias aplicaciones simultáneamente todo al mismo tiempo.
El procesador de
doble núcleo es una CPU con dos núcleos diferentes en una sola base cada núcleo
con su propia caché con esto se consigue mejorar el rendimiento del sistema
eliminando los cuellos de botella que se podrían ocasionar en las arquitecturas
tradicionales.
La CPU de doble
núcleo se añade los siguientes elementos:
·
Unidad de punto flotante (FPU):se
conoce como coprocesador matemático y se encarga de manejar todas las
operaciones en punto flotante
·
La caché del procesador del nivel
1 y 2: la memoria caché es usada por el procesador para reducir el tiempo
necesario en acceder a los datos de la memoria principal. La caché es una mini
memoria más rápida que guarda copias de los datos que son usados con mayor
frecuencia
·
Bus frontal FSB: Bus que conecta a
la CPU con la placa base, es la interface entre la caché de nivel dos del
procesador y la placa base, el ancho de este bus es de 64 bits
·
Bus posterior BSB: es la interface
entre la cache de nivel uno el núcleo del procesador y la cache de nivel dos el
ancho de este bus de de 256 bits
La tecnología de
doble núcleo además incorpora:
·
Un controlador de memoria DDR que
hace que sea más rápido el acceso a la RAM
·
Un bus de transporte con un mayor
ancho de banda para las comunicaciones de E/S de alta velocidad
3.3.2
Características
La velocidad de un
micro se mide en megahercios y gigahercios todos los micros modernos tiene dos
velocidades, velocidad interna: es la velocidad a la que funciona el micro
internamente, la velocidad externa o de bus de sistema también llamada FSB esta
es la velocidad a la que el micro se comunica con la placa base.
Dado que la placa
base funciona a una velocidad y el micro a otra, el micro dispone de un
multiplicador que indica la diferencia de velocidad entre la velocidad FSB y el
propio micro
Ejemplo: un Pentium
D de 3, 6 GHz utiliza un bus de 800MHz el multiplicador será 4,5 ya que 800 x
4,5 da 3600MHz (que son 3,6 GHz). Estas características las podemos encontrar
en los manuales de la placa base o del procesador de la forma siguiente:
Pentium D a 3,6 GHz (800x4,5 )
Memoria caché de la
CPU
Una de las características de los
procesadores, es la memoria caché, muy rápida y de pequeño tamaño.
La memoria cache es
usada por el procesador para reducir el tiempo promedio necesario en acceder a
los datos de la memoria principal. La cache es una mini memoria más rápida, que
guarda copias de los datos que son usados con mayor frecuencia.
Todos los
procesadores actuales tiene una caché de nivel 1 o L1 y una segunda caché que
es la cache de nivel 2 o L2 que es más grande que la L1 aunque menos rápida.
Los procesadores más modernos, incluyen en su interior un tercer nivel llamado
L3.
Cuando le procesador
necesita datos, mira primero en las caches L1, L2, L3, si allí no encuentra lo
que quiere, mira la memoria RAM y luego en el disco duro.
La alimentación.
Los procesadores
reciben la electricidad de la placa base, el consumo de energía de la CPU, está
ligado con la velocidad de proceso y a la actividad interna, puede ocurrir que
se caliente demasiado y ocurran varios problemas como reinicios espontáneos del
equipo. Para evitar el calentamiento se utilizan disipadores de calor, que
suelen incluir un ventilador. El disipador extrae el calor de la CPU y el
ventilador enfría a la CPU
Arquitecturas de 32
y 64 bits
Cuando se habla de
arquitecturas de 32, 64 o 128 bits, se hace referencia al ancho de los
registros con lo que trabaja la ALU o al ancho de los buses de datos o de
direcciones, por tanto de la arquitectura de los ordenadores de 64 bits, tiene
registros de 64 y permiten soportar datos de 64 bits
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