Motherboard. La estructura básica de la PC 1980 >

Transcripción

1 Motherboard La estructura básica de la PC Este elemento esencial en toda computadora actúa como una autopista entre los distintos dispositivos > Motherboard XT Una de las primeras placas madre para PC XT construidas con las técnicas de la época: todos los componentes eran montados y soldados en forma manual sobre la placa Norma ATX Intel libera la primera especificación para un estándar de factor de forma, el ATX. Éste incluye una serie de mejoras, de manera tal que unos componentes no limiten el espacio de otros. i existe un componente fundamental en toda computadora, és- S te es, sin lugar a dudas, el motherboard o placa madre. A través de él se conecta el resto de los elementos que componen el sistema, y de sus características y calidad dependen, en gran medida, las prestaciones y la estabilidad que obtengamos de la PC. Si bien existen motherboards de diferentes formas, su estructura general, así como los elementos que los integran, suelen ser similares. Sin embargo, ya que en esta placa conectaremos todos los dispositivos de la PC, deberemos prestar especial atención al elegirla, puesto que deberá ser compatible con todo lo que deseemos enchufar en ella, tanto en el momento de armar la computadora como a la hora de actualizarla. En líneas generales, un mother es una gran placa con circuitos impresos que conforma la estructura básica de una PC, en la que encontramos zócalos para el procesador y la memoria, conectores internos y externos, ranuras de expansión y chips. // 27

2 ARMADO DE PC Elementos del motherboard Dónde se conectan los componentes Es la placa más grande de una computadora. En ella se conectan todos los componentes, tanto internos como externos. Aquí veremos sus principales elementos. Zócalo PCI Es un bus de comunicaciones de 32 bits que trabaja a 33 MHz y ofrece una tasa de transferencia de 133 megabits por segundo. Mide 8,5 cm de largo. Zócalo PCI Express Es una interfaz de conexión para dispositivos internos. Si bien por el momento no hay muchas placas con este formato, finalmente reemplazará al PCI. Zócalo AGP Usado para las placas de video porque es más veloz que el PCI. El AGP 1x duplica su velocidad, mientras que el AGP 8x llega a 2 gigabits por segundo. BIOS El BIOS es un programa que se encarga de dar soporte para el manejo de ciertos dispositivos. Se localiza en un chip rectangular. Conector de la disquetera (floppy) En este peine se conecta la disquetera de 3 1 /2, apta para discos de hasta 1,44 MB. Conectores frontales Desde aquí se conectan las luces de Power, Reset y HDD que se ven en el gabinete. Pila La pila se encarga de alimentar la memoria CMOS, donde se aloja la configuración del BIOS. Conector Serial ATA Esta nueva interfaz para discos rígidos, ya presente en el mercado, está reemplazando al Parallel ATA. 28

3 Puertos externos Zócalo PCI Express x16 Pensado para reemplazar al AGP, puede llegar a velocidades de hasta 16 gbps con 32 líneas de datos Puerto paralelo 2. Puerto serie (COM) 3. Puertos Mini-DIN o PS/2 4. Puertos USB 5. Conectores para micrófono y parlantes 6. Conector de red RJ45 Conector de 12 V Conector encargado de auxiliar la alimentación del procesador. Zócalo del procesador Como veremos en la página 51, aquí se ubica el micro. En este caso observamos un zócalo 755. Northbridge (chipset) Se ocupa de gestionar las comunicaciones entre la placa de video, la memoria RAM principal y el procesador, con el southbridge. Bancos de memoria Aquí se insertan las tarjetas de memoria. Este mother posee dos bancos para DDR2 (color naranja) y dos para DDR (azules). Conector de alimentación A través de él la placa recibe energía eléctrica de la fuente. En este caso vemos un ATX Southbridge (chipset) Este chip se ocupa de establecer las comunicaciones entre los distintos puertos que posee el motherboard. Conectores IDE También conocidos como Parallel ATA, se usan para conectar HDD, y unidades de CD y DVD. 29

4 ARMADO DE PC El chipset Núcleo del motherboard Un chipset es un grupo de chips que trabajan en conjunto para realizar una tarea determinada. Su misión dentro del motherboard es comunicar todos los elementos que componen el sistema. Básicamente, un chipset está compuesto por dos elementos visibles, el northbridge y el southbridge. A su vez, tanto uno como el otro albergan varios módulos o chips que cumplen diferentes funciones. EL NORTHBRIDGE Este elemento, también llamado puente norte, es reconocido como el chip principal del conjunto. Es el encargado de crear y mantener una comunicación conforme con los requerimientos de los dispositivos más veloces del sistema: el microprocesador, la memoria y el adaptador de video (ya sea AGP o PCI Express x16). Entonces, todos los datos que vayan desde y hacia el procesador se sujetan al northbridge y al FSB (Front Side Bus), que es la frecuencia a la que se comunica el procesador con el resto del sistema. Dado que la memoria del sistema es la única que puede aprovechar al máximo ese ancho de banda, se puede interpretar al FSB como el camino entre la CPU y la memoria. Inicialmente, el northbridge estaba conformado por tres elementos básicos: el controlador de memoria, el puerto AGP y puertos PCI. Actualmente el manejo de los puertos PCI ha sido delegado al southbridge y, en algunas arquitecturas (como las de Athlon 64), el controlador NVIDIA ha integrado el northbridge y el southbridge en un mismo encapsulado para mejorar aún más su intercomunicación. de memoria se encuentra en el procesador. Con esto se intenta dedicar la totalidad del northbridge a la comunicación entre el procesador y la placa de video, que son los dispositivos con más requerimientos y que evolucionan a mayor ritmo. Ahora podemos decir que el soporte que tenga un motherboard para procesadores, memoria y placas de video es definido por las características del northbridge. Además, en los motherboards con video integrado, el procesador gráfico se incluye en el northbridge. Así, se consigue DIFERENCIAS ENTRE CHIPSETS Modelo Bus de Tipo de Bus de Conexión entre Southbridge AGP 8x / ATA / SATA procesador memoria memoria puentes PCIe x16 Intel 915G 800/533 MHz DDR / DDR2 (1) 8,5 GB/s DMI 2 GB/s Intel ICH6 0 / 1 1 (100) / 4 (150) VIA PT /533/400 MHz DDR (1) 8 GB/s Ultra V-Link 1,041 GB/s VIA VT / 0 2 (133) / 2 (150) SiS /533/400 MHz DDR / DDR2 4,2 GB/s MuTIOL 1 GB/s SiS965 0 / 1 2 (133) / 4 (150) SiS En CPU (2) 6,5 GB/s MuTIOL 1 GB/s SiS965 0 / 1 2 (133) / 4 (150) nvidia nforce4 SLI ---- En CPU (2) 6,5 GB/s n/d Integrado 0 / 2 2 (133) / 4 (300) VIA K8T890 1 GHz / 16 bits En CPU (2) 6,5 GB/s Ultra V-Link 1,041 GB/s VIA VT / 1 2 (133) / 4 (150) Radeon Xpress MHz / 1 GHz / 1 2 (133) / 0 VIA KT /333 MHz DDR (1) 6,25 GB/s 8X V-Link 533 MB/s VIA VT / 0 2 (133) / 4 (150) SiS /333 MHz DDR 3,2 GB/s MuTIOL 1 GB/s SiS963L 1 / 0 2 (133) / 0 nvidia nforce DDR (1) 6,4 GB/s HyperTransport 800 MB/s nvidia MCP 1 / 0 2 (133) / 2 (150) (1) Dual Channel / (2) Depende del procesador si soporta Dual Channel INTEL AMD 64 bits AMD XP 30

5 un canal más directo hacia la memoria del sistema (recordemos que el video integrado hace uso de la RAM principal). EL SOUTHBRIDGE Con el tiempo, el southbridge ha ido creciendo e incorporando más funciones. Debido a que su objetivo fue reemplazar a las antiguas controladoras multifunción, tomó el mando, junto a un pequeño chip conocido como Super I/O, frente al manejo de puertos serie, paralelo, PS/2, IDE y Floppy. Si bien hoy en día el southbridge, también llamado ICH (Input/Output Controller Hub), tiene el control sobre los IDE, puertos PCI y USB, además se le integran controladoras Serial ATA, procesadores de sonido, interfaces de red y puertos IEEE 1394, entre otros. Por esto podemos decir que el soporte que nuestro motherboard tenga para distintos elementos o dispositivos estará determinado por este chip. CONEXIÓN ENTRE PUENTES Como dijimos antes, el northbridge incluía el controlador PCI, de manera que el southbridge podía considerarse como un dispositivo PCI más (conocido como PCI-To-ISA Bridge), y la conexión entre ambos era de 133 MB/s (ya que el PCI es un bus de 32 bits que corre a 33 MHz). Sabemos que en los últimos tiempos se han integrado muchas funciones al southbridge, por eso se necesita una comunicación rápida entre éste y el northbridge, a fin de mantener un flujo de datos hacia el procesador y la memoria acorde con los requerimientos actuales. INTEL AMD 64 bits AMD XP Para ampliar este ancho de banda y satisfacer la transmisión de datos de todos los componentes del chipset, cada fabricante ha desarrollado su propio método de conexión entre ambos. Por ejemplo, VIA adoptó la interfaz V-Link de 1,041 GB/s para muchos de sus chipsets, y nvidia eligió una conexión HyperTransport. NORTHBRIDGE: MÁS RENDIMIENTO A esta altura sabemos que la cantidad de jugo que se le exprime al sistema depende de este pequeño gigante. Por ende, su permanente desarrollo se encuentra focalizado en el FSB, la memoria y el video. > Video integrado: no hace mucho tiempo el video onboard era muy mal visto, debido a que el procesador gráfico integrado era de baja calidad y ni siquiera estaba a la altura de placas dedicadas de gama baja. Por el contrario, hoy en día, encontramos dignos procesadores de video que, en algunos casos, incluso responden a las exigencias de los últimos títulos en materia de videojuegos. > AGP 8x: en sus comienzos, al igual que lo sucedido con la versión 4x, el bus de 2,1 GB/s del AGP 8x no nos dejaba conformes. Era evidente que con las placas estándar de la época no se aprovechaba todo el potencial de las nuevas mejoras. Por suerte, esto fue revertido con el pasar del tiempo y, hoy, podemos hacer uso de todas sus características con placas de gama media o alta disponibles. Modelo PCI / USB 2.0 / Sonido Red Extra PCIe x1 IEEE 1394 Intel 915G 6 / 4 8 / 0 Sí No VIA PT880 6 / 0 8 / 0 Sí * RAID 0,1 / Módem SiS649 6 / 2 8 / 0 Sí ** RAID 0,1 / Módem SiS756 6 / 2 8 / 0 Sí ** RAID 0,1 / Módem nvidia nforce4 SLI 6 / 2 10 / 0 Sí * RAID 0,1 VIA K8T890 6 / 4 8 / 0 Sí ** Módem Radeon Xpress / 4 8 / 0 Sí No RAID 0,1 / Módem VIA KT880 6 / 0 8 / 0 Sí ** RAID 0,1 / Módem SiS748 6 / 0 6 / 0 Sí * Módem nvidia nforce2 6 / 0 8 / 2 Sí ** RAID 0,1 (*) Adaptador de 10/100 mbps / (**) Adaptador de 1 gbps > PCIe x16: pretende derrocar al puerto AGP con un bus de 4 GB/s y 8 GB/s, pero lo cierto es que por algunas dificultades de compatibilidad, ya sea por el sistema operativo o por los controladores que se encuentran en versiones beta, sus capacidades no son aprovechadas y, por el momento, se obtienen mejores resultados con placas AGP. > Dual Channel: como podemos notar, el ancho de banda nos acompañará. Esta tecnología, adoptada por casi todos los fabricantes, consiste en agregar al northbridge un controlador de memoria adicional, que trabaja en paralelo con el convencional. De esta manera, si utilizamos dos módulos de memoria de similares características, se duplica el ancho de banda teórico. Aunque se obtienen buenos resultados de esta modalidad, se apreciarán más aún si usamos video integrado (recordemos que el video integrado hace uso de la memoria RAM principal). SOUTHBRIDGE: MÁS PRESTACIONES Las mejoras y desarrollos sobre el southbridge apuntan a integrar más funciones al chipset. Esto les permite a los fabricantes de motherboards dotar a sus productos de una amplia integración de dispositivos. > Sonido: los sintetizadores de sonido fueron uno de los primeros dispositivos no elementales que se integraron. Sus características, muy aceptables, fueron bien recibidas por el usuario medio, que no hace una utilización exhaustiva del MIDI. Sin embargo, muchos fabricantes de motherboards decidieron usar un chip específico para esta tarea, como el clásico C-Media (CMI). 31

6 ARMADO DE PC Conexiones del chipset PROCESADOR 6,4 GB/s Video integrado DDR/DDR2 NORTHBRIDGE 8,5 GB/s PCI Express x16 8,0 GB/s DDR/DDR2 2 GB/s Puerto Parallel ATA Red Gbit 150 MB/s Puertos Serial ATA PCI Express x1 500 MB/s SOUTHBRIDGE 133 MB/s PCI Puertos USB MB/s Controladora RAID Sonido integrado Puertos serie y paralelos Super I/O Floppy De todos modos, debemos destacar las mejoras que se consiguieron en este aspecto: un ejemplo claro es el poderoso APU (Audio Processor Unit) de los nforce, que iguala y hasta supera a las principales placas Sound- Blaster de Creative. > Red: su integración es más reciente, y hoy en día casi no hay motherboards que se priven de su función. Hay que aclarar que, por lo general, en el southbridge se incluyen las funciones básicas de red y se recurre a un controlador externo para regular el tráfico de datos. Aquí vemos ambos chips: un northbridge K8T800Pro y un southbridge VT8237. También podemos notar que muchos motherboards incorporan placas de 1 gbps (Gigabit LAN). > Serial ATA / RAID: además de incluir soportes para discos ATA, el southbridge posee controladores Serial ATA. Esta tecnología tiene límites de transferencia fijados en los 150 MB/s y 300 MB/s. Pero eso no es todo, también cuenta con funciones RAID, sobre las que hablaremos más adelante. > USB 2.0 / IEEE 1394: desde la aparición de motherboards ATX, el puerto USB logró conquistar al usuario y convertirse en algo indispensable. Como ya nadie puede quedarse sin él, su última versión (2.0 de 480 mbps) viene incluida en el southbridge, al igual que su no tan difundido competidor, el IEEE 1394 (también conocido como FireWire). 32

7 Bancos de memoria Aliados a la hora de actualizar la PC Los bancos de memoria, integrados en el motherboard, determinan el formato y la cantidad de memoria que podemos instalar en el sistema. Debido a que uno de los componentes necesarios para que funcione una computadora es la memoria, encontraremos en el motherboard bancos o zócalos donde instalaremos módulos de memoria RAM principal. Con el correr del tiempo, estos bancos se han actualizado y mejorado. Podemos decir que, hoy en día, si bien hay otras tecnologías, predominan los zócalos para módulos SDRAM DDR (de 184 contactos) y DDR2 (de 240 contactos), los cuales conoceremos en detalle a partir de la página 75. Tengamos en cuenta que, más allá de la diferencia de zócalos y de que los módulos calzan de una sola manera, al igual que los procesadores, las características del módulo deben ser soportadas por el chipset del motherboard para poder aprovecharlas. Por lo general, a la hora de adquirir memoria para un sistema, sólo nos fijamos en su capacidad, lo cual es un gran error. Para tomar esta decisión, como primer paso, debemos conocer qué tipo de memorias y características soporta el motherboard donde la instalaremos. Los factores determinantes para que el sistema funcione y pueda ser actualizado en un futuro son: la cantidad máxima de memoria global que soporta el motherboard, la cantidad máxima de memoria admitida por cada zócalo, si soporta paridad y ECC, y la velocidad máxima de FSB. La cantidad máxima de memoria total y por zócalo que soporte el motherboard estará determinada, principalmente, por el chipset que utilice; de todos modos, podemos consultar el manual de dicha placa para averiguar estos límites. Lo mismo sucede con el soporte de paridad y de ECC; para eso nos volveremos a referir al manual. Con respecto a la velocidad de FSB, tendremos dos opciones: adquirir una memoria cuyo bus máximo sea igual o superior al máximo soportado por el motherboad, lo que nos permitirá utilizar esa misma memoria en futuras actualizaciones referidas al procesador o al motherboard (siempre que utilice la misma tecnología); o bien que el bus máximo de la memoria coincida con el FSB mínimo y necesario al que trabaja el procesador, lo que nos obligará a cambiar la memoria si actualizamos el procesador por uno de mayor bus. Con esto entendemos que, para que el sistema funcione, las características del módulo de memoria tienen que concordar con el motherboard, y su bus debe ser igual o superior al bus al que trabaja el procesador del sistema. Podemos apreciar tres memorias SDRAM: las dos primeras, DDR; y la última, DDR2. Es visible la diferente concentración de contactos entre una tecnología y otra. 33

8 ARMADO DE PC Zócalo de procesador Su conexión al motherboard Conozcamos por qué existen distintos zócalos para procesadores, y cuáles son sus diferencias y aplicaciones. Antes de adquirir un mother, tenemos que decidir qué tipo de procesador vamos a usar. Este peculiar zócalo, a diferencia de otros ya estandarizados, varía constantemente según las necesidades tecnológicas y las estrategias comerciales de los fabricantes de procesadores. Antes de elegir el motherboard, tendremos que determinar en qué marca y modelo de procesador basaremos nuestro sistema. Deberemos tener en claro qué tipo de zócalo utiliza, cuál es su FSB y a qué velocidad funciona. Con este perfil en mano, podremos evaluar otros factores para elegir un motherboard por ejemplo, qué tipo de memorias usa, si incluye o no puertos tales como los IEEE 1394 o si integra zócalos PCI Express, entre otros. PARA AMD Para los procesadores de la firma AMD encontramos tres tipos de zócalos: > Socket A o 462: es el tipo de conexión que utilizan los procesadores Athlon, Athlon XP y Duron. > Socket 754: este modelo, transición entre el Socket A y el actual 939, se utiliza para la conexión de procesadores Athlon 64 y Sempron sin Dual Channel. > Socket 939: es el estándar actual para los procesadores Athlon 64 y 64 FX. PARA INTEL La firma Intel mantiene dos tipos de zócalos para sus procesadores: > Socket 478: este modelo se emplea con los procesadores Pentium 4, Celeron y Celeron D. > Socket 775: aunque este último modelo tiene una electrónica igual a su antecesor, encontramos que sus contactos adicionales se utilizan para brindar más energía a los nuevos procesadores Pentium 4, cuyo consumo es muy elevado. EL FSB El FSB (Front Side Bus) es el camino por el cual el procesador se comunica con el resto de los componentes de la PC, y se lo interpreta como la velocidad medida en MHz a la que, por él, se transfieren datos. La velocidad final de un procesador está determinada por un número que multiplica al FSB. Por ejemplo, en un procesador Intel Pentium 4 de 3,2 GHz, encontramos que su velocidad está dada por su FSB de 200 MHz multiplicado por 16. Cabe aclarar que, por el lado de Intel, actualmente encontramos FSB de 100, 133, 200 y 266 MHz. Dado que este fabricante logra transmitir cuatro datos por cada ciclo de reloj, se toma a estos buses como de 400, 533, 800 y 1066 MHz, respectivamente. En el caso de AMD, en sus procesadores se utilizan buses de 166 y 200 MHz con una tecnología que permite enviar dos datos por cada ciclo de reloj. CONFIGURAR EL PROCESADOR Como vimos, el funcionamiento del procesador se basa en dos parámetros: el FSB y el multiplicador, pero hay uno más, y ése es el voltaje al que opera. A pesar de que la configuración de estos parámetros en muchos casos es automática, se puede supervisar y realizar de forma manual a través del Setup del BIOS. Este tema será tratado en detalle más adelante (página 291). 34

9 Galería visual / Zócalos actuales Veamos los principales zócalos que están actualmente en el mercado. SOCKET 939 Procesadores: AMD 64 bits SOCKET 478 Procesadores: Intel El 478 es una evolución del Socket 423, especialmente diseñado para alojar a los procesadores Pentium 4 de Intel y a su línea de gama baja, Celeron. Cabe aclarar que también se lo conoce con el nombre de PGA 478. Es un zócalo para los procesadores de AMD con soporte para memoria en Dual Channel, destinado a micros de gama alta, contrapuesto al Socket 754. Como es habitual, tengamos presente que el número del zócalo indica la cantidad de contactos que posee el procesador compatible. SOCKET 775 Procesadores: Pentium 4 En esta imagen observamos el zócalo 462, también denominado Socket A. Es el que diseñó AMD tanto para sus Athlon como para su línea de procesadores económicos, Sempron. Está próximo a ser discontinuado. SOCKET 462 Procesadores: AMD Este zócalo que vemos en la imagen está compuesto por sensibles pines, por lo tanto, los procesadores que se colocan en él no los traen. Poco a poco está sustituyendo al zócalo 478, puesto que tiene contactos adicionales que permiten la transferencia de más energía. Se utiliza para alojar micros Pentium 4 LGA775 (los cuales no poseen patillas). Este zócalo corresponde a los procesadores más económicos de la firma AMD, que no tienen soporte para memoria en modalidad Dual Channel, ya sean Athlon 64 o Sempron de 64 bits. SOCKET 754 Procesadores: AMD 35