LA PLACA BASE O PLACA MADRE

LA PLACA BASE 



 Es una parte fundamental a la hora de armar una PC de escritorio o portátil. Tiene instalados una serie de circuitos integrados, entre los que se encuentra el chipset, que sirve como centro de conexión entre el microprocesador, la memoria de acceso aleatorio (RAM), las ranuras de expansión y otros dispositivos.
Va instalada dentro de una caja 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 dentro de la caja.
La placa base, 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.





Una placa con dos procesadores. 

  
  
 Placa base formato MicroATX para PC de sobremesa (sin ningún componente enchufado).







Componentes de la placa base


Diagrama de una placa base típica.
Una placa base típica admite los siguientes componentes:
Uno o varios conectores de alimentación: por estos conectores, una alimentación eléctrica proporciona a la placa base los diferentes voltajes e intensidades necesarios para su funcionamiento.
El zócalo de CPU es un receptáculo que recibe el microprocesador y lo conecta con el resto de componentes a través de la placa base.
Las ranuras de memoria RAM, en número de 2 a 6 en las placas base comunes.









El chipset: 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, etc.).
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 dregadarse aproximadamente de 100 a 200 años.
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.


La 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 SSD, cuando arranca el sistema operativo. Actualmente los ordenadores modernos sustituyen el MBR por el GPT y la BIOS por Extensible Firmware Interface.
El bus (también llamado bus interno o en inglés front-side bus'): conecta el microprocesador al chipset, está cayendo en desuso frente a HyperTransport y Quickpath.
El bus de memoria conecta el chipset a la memoria temporal.
El bus de expansión (también llamado bus I/O): une el microprocesador a los conectores 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 PS2 para conectar el teclado o el ratón, estas interfaces tienden a desaparecer a favor del USB
Los puertos serie, por ejemplo para conectar dispositivos antiguos.
Los puertos paralelos, por ejemplo para la conexión de antiguas impresoras.
Los puertos USB (en inglés Universal Serial Bus), por ejemplo para conectar periféricos recientes.
Los conectores RJ45, para conectarse a una red informática.
Los conectores VGA, DVI, HDMI o Displayport para la conexión del monitor de la computadora.
Los conectores IDE o Serial ATA, para conectar dispositivos de almacenamiento, tales como discos duros, unidades de estado sólido y unidades de disco óptico.
Los conectores de audio, para conectar dispositivos de audio, tales como altavoces o micrófonos.
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 un ordenador; por ejemplo, un tarjeta gráfica se puede añadir a un ordenador para mejorar el rendimiento 3D). Estos puertos pueden ser puertos ISA (interfaz antigua), PCI (en inglés Peripheral 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 inglés Integrated Graphic Processor), de sonido o de redes (10/100 Mbps/1 Gbps), evitando así la adición de tarjetas de expansión.
En la placa también existen distintos conjuntos de pines que sirven para configurar otros dispositivos:
JMDM1: Sirve para conectar un modem 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 LEDs.
JUSB1 Y JUSB3: Es para conectar puertos usb del panel frontal. Este es un ejemplo de las configuraciones que se pueden hacer en una MSI6547(Ampiado por J.Manuel Ramírez)


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 los siguientes:
Bus de datos: son las líneas de comunicación por donde circulan los datos externos e internos del microprocesador.
Bus de dirección: 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: línea de comunicación por donde se controla el intercambio de información con un módulo de la unidad central y los periféricos.
Bus de expansión: 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 tarjeta principal.
Bus del sistema: todos los componentes de la CPU se vinculan a través del bus de sistema, mediante distintos tipos de datos el microprocesador y 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.


Placa multiprocesador



Este tipo de placa base puede acoger a varios procesadores (generalmente de 2, 4, 8 o más). Estas placas base multiprocesador tienen varios zócalos de microprocesador, lo que les permite conectar varios microprocesadores físicamente distintos (a diferencia de los de procesador de doble núcleo).
Cuando hay dos procesadores en una placa base, hay dos formas de manejarlos:
El modo asimétrico, donde a cada procesador se le asigna una tarea diferente. Este método no acelera el tratamiento, pero puede asignar una tarea a una unidad central de procesamiento, mientras que la otra lleva a cabo a una tarea diferente.
El modo simétrico, llamado multiprocesamiento simétrico, donde cada tarea se distribuye de forma simétrica entre los dos procesadores.
Linux fue el primer sistema operativo en gestionar la arquitectura de doble procesador en x86.[cita requerida] Sin embargo, la gestión de varios procesadores existía ya antes en otras plataformas y otros sistemas operativos. Linux 2.6.x maneja multiprocesadores simétricos, y las arquitecturas de memoria no uniformemente distribuida
Algunos fabricantes proveen placas base que pueden acoger hasta 8 procesadores (en el caso de socket 939 para procesadores AMD Opteron y sobre socket 604 para procesadores Intel Xeon).




Tipos


La mayoría de las placas de PC vendidas después de 2001 se pueden clasificar en dos grupos:
Las placas base para procesadores AMD
Slot A Duron, Athlon
Socket A Duron, Athlon, Athlon XP, Sempron
Socket 754 Athlon 64, Mobile Athlon 64, Sempron, Turion
Socket 939 Athlon 64, Athlon FX , Athlon X2, Sempron, Opteron
Socket 940 Opteron y Athlon 64 FX
Socket AM2 Athlon 64, Athlon FX, Athlon X2, Sempron, Phenom
Socket F Opteron
Socket AM2 + Athlon 64, Athlon FX, Athlon X2, Sempron, Phenom
Socket AM3 Phenom II X2/X3/X4/x6.
Socket AM3+ Sempron, Athlon II X2/X3/X4, Phenom II X2/X3/X4/X6, FX X4/X6/X8
Las placas base para procesadores Intel
Socket 7: Pentium I, Pentium MMX
Slot 1: Pentium II, Pentium III, Celeron
Socket 370: Pentium III, Celeron
Socket 423: Pentium 4
Socket 478: Pentium 4, Celeron
Socket 775: Pentium 4, Celeron, Pentium D (doble núcleo), Core 2 Duo, Core 2 Quad, Core 2 Extreme, Xeon
Socket 603 Xeon
Socket 604 Xeon
Socket 771 Xeon
LGA1366 Intel Core i7, Xeon (Nehalem)
LGA 1156 Intel Core i3, Intel Core i5, Intel Core i7 (Nehalem)
LGA 2011 Intel Core i7 (Sandy Bridge)
LGA 1155 Intel Core i7, Intel Core i5 y Intel Core i3 (Sandy Bridge)


Formatos
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: es el formato de la placa base del PC de IBM 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.
1984 AT 305 × 305 mm ( IBM)
Baby AT: 216 × 330 mm
AT: uno de los formatos más grandes de toda la historia del PC (305 × 279–330 mm), definió un conector de potencia formado por dos partes. Fue usado de manera extensa de 1985 a 1995.
1995 ATX 305 × 244 mm (Intel)
MicroATX: 244 × 244 mm
FlexATX: 229 × 191 mm
MiniATX: 284 × 208 mm
ATX: creado por un grupo liderado por Intel, en 1995 introdujo las conexiones exteriores en la forma de un panel I/O 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.
2001 ITX 215 × 195 mm (VIA)
MiniITX: 170 × 170 mm
NanoITX: 120 × 120 mm
PicoITX: 100 × 72 mm
ITX: 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.
2005 [BTX] 325 × 267 mm (Intel)
Micro bTX: 264 × 267 mm
PicoBTX: 203 × 267 mm
RegularBTX: 325 × 267 mm
BTX: 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.
2007 DTX 248 × 203 mm ( AMD)
Mini-DTX: 170 × 203 mm
Full-DTX: 243 × 203 mm
DTX: destinadas a PCs de pequeño formato. Hacen uso de un conector de energía de 24 pines y de un conector adicional de 2x2.
Formato propietario: durante la existencia del PC, mucha marcas han intentado mantener un esquema cerrado de hardware, fabricando tarjetas madre incompatibles físicamente con los factores de forma con dimensiones, distribución de elementos o conectores que son atípicos. Entre las marcas más persistentes está Dell, que rara vez fabrica equipos diseñados con factores de forma de la industria.




Motherboards form factors.svg








Fabricantes

Varios fabricantes se reparten el mercado de placas base, tales como Abit, Albatron, Aopen, ASUS, ASRock, Biostar, Chaintech, Dell, DFI, ECS EliteGroup, Epox, Foxconn, Gigabyte Technology, Intel, MSI, QDI, Sapphire Technology, Soltek, Super Micro, Tyan, VIA, XFX, Pc Chips, Zotac.
Algunos diseñan y fabrican uno o más componentes de la placa base, mientras que otros ensamblan los componentes que terceros han diseñado y fabricado.








Factores de forma de la placa base



Existe gran variedad de formas, tamaños y tipos de placas base. El factor de forma de la placa base determina el tamaño y orientación de la placa con respecto a la caja, así como el tipo de fuente de alimentación necesaria, y dicta los periféricos que pueden integrarse en la placa. Los más populares son los siguientes: AT, Baby AT, ATX, LPX y NLX.




AT


Basado en el PC AT de IBM, fue el primer estándar de factor de forma de la placa base. El único periférico integrado en una placa base AT es el conector de teclado. Todos los puertos de E/S están cableados desde la placa base a la parte posterior de la caja, o bien instalados como tarjetas adaptadoras.


Baby AT


Placa base más pequeña que la AT, debido a la mayor integración en los componentes. Se llama así porque se monta en cajas AT. La mayoría de las cajas fabricadas entre 1984 y 1996 fueron Baby AT; por eso 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 el teclado. Entre sus ventajas cabe destacar un mejor precio con respecto a las placas ATX. Entre sus inconvenientes debe señalarse que la actualización de determinados componentes hace que haya que desmontar gran parte del ordenador para llegar a ellos con holgura.


ATX


Estas placas, introducidas por Intel en 1995, son actualmente las más populares, ya que ofrecen mayores ventajas:


- Mejor disposición de sus componentes.


- Mejor colocación de la CPU y de la memoria, lejos de las tarjetas de expansión y cerca del ventilador de la fuente de alimentación, para recibir aire fresco de su ventilador.


- Los conectores de la fuente de alimentación tienen una sola pieza y un solo conector, que además no es posible conectar  incorrectamente.


- Los conectores para los dispositivos IDE y las disqueteras se sitúan más cerca, reduciendo la longitud de los cables.


En la Figura  se muestran dos placas base con distinto factor de forma.

Factores de forma de la placa base del ordenador
Placas base ATX y AT.


LPX


Este factor de forma lo utilizan muchos equipos de marca para ordenadores de sobremesa. La mayoría de las placas tienen integrados más periféricos de los usuales, como, por ejemplo, el módem, la tarjeta de red, la tarjeta de vídeo o la tarjeta de sonido. Los slots para las tarjetas de expansión no se encuentran sobre la placa base, sino en un conector especial en el que están pinchadas, llamado riser card (lit. tarjeta elevador´).


NLX


Es similar al LPX. El objetivo de este factor de forma es la facilidad para retirar y sustituir la placa base sin herramientas.











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