4º1ª Comp. 2012 Grupo 7

La placa principal (MOTHERBOARD-MAINBOARD)

Si analizamos la PC, el conjunto motherboard y microprocesador resultan los componentes centrales. La característica que siempre tuvieron los motherboard es la que podemos llamar modular y abierta. Esto posibilita incorporar e intercambiar elementos de la PC para mejorar sus caracteristicas (upgrade). Esta tecnologiadeja abierta la puerta para que muchos fabricantes produzcan las partes que conforman los equipos. Se puede armar una PC con un motherboard de una marca, una placa de video de otra, una placa de sonido de otra, etc. y remplazar cualquiera de ellas por otra de otra máquina.

Es decir, que todos los componentes se fabrican siguiendo estándares bien definidos. Como veremos mas adelante, esas normas son dictadas por organismos internacionales de estandarización o, en algunos casos, por asociaciones de fabricantes. De esta manera surgieron los llamados clones que no tienen una marca definida y cuyos componentes proceden de diferentes fabricantes. El motherboard es un circuito impreso que consta de un material aislante (fibra de vidrio, pertinax, etc.) sobre la cual se hallan los conductores (pistas) que conectan los distintos componentes entre si y que iran soldados a ellos. Con la tecnología actual se construyen circuitos impresos que pueden tener varias capas.

Elementos de un motherboard:

1) conectores:
Los motherboard que respondan la norma ATX (Advanced Tecnology Extended) incorporan un grupo de conectores estándar: conector RS232(serie), el puerto paralelo(centronics), conectores PS/2(Mouse y teclado), puertos USB, puerto VGA, RJ45(conector de red) y los conectores de audio(micrófono, entrada de linea y la salida para auriculares y/o parlantes).

2) socket (zocalo) de microprocesador:
aquí se coloca el microprocesador. La medida, el tamaño y la forma y la cantidad de contactos dependen de la marca y del modelo del microprocesador. Sobre el zocalo o en sus cercanías se encuentran los anclajes de cooler (disipador y ventilador) (sink-fan).

3) conectores de memoria: aquí se colocan los módulos de memoria RAM dinámicas. Estos conectores o slots reciben el mismo nombre que los memorias que se van a colocar en él (SIMM, DIMM, RIMM).

4) conector de la disquetera: ya en desuso.

5) conectores IDE: en estos conectores se conectan los cables planos que permiten conectar hasta 4 discos rígidos o lectoras/grabadoras de CD-DVD. En las cercanías de estos conectores en los MB más modernos se encuentran los conectores Serial ATA (SATA) que son la interfase que se usa actualmente para los discos rigidos y para lectora/grabadora de CD.

Velocidad de transferencia:

IDE: 130 MB/s

- SATA1: 150 MB/s

- SATA2:300 MB/s

- SATA3: 600 MB/s

6) Conector de alimentación: este conector tipo ATX permite la alimentación electrica al MB con las diferentes tensiones de alimentación provenientes de la fuente tipo SWITCHING.

7) BIOS (Basic Input Output System): este chip alberga el software más 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, los discos duros y mantiene el reloj en hora. El BIOS contiene dos tipos de memoria: una memoria ROM (memoria de lectura solamente) y una memoria RAM (memoria de lectura y escritura) llamada Set Up, que es mantenida por una vida. A esta memoria se accede durante al arranque de la maquina apretando las teclas F2 o Supr

8) CHIPSET NORTHBRIDGE (puente norte): es el encargado de controlar el bus de datos del procesador y la memoria.

9) conectores al gabinete: aquí se conectan los comandos e indicadores que se encuentran en el frente del gabinete: led de encendido, led de funcionamiento de acceso a datos del disco rigido, boton de encendido, boton de reset.

10) CHIPSET SOUTHBRIDGE (puente sur): es la parte del chipset encargada de brindar conectividad. Controla los discos rigidos, el bus PCI y los puertos USB.

11) Pila: mantiene la memoria RAM del Set Up. Es de tipo CR2032. en caso de que la maquina pierda la configuración del Set Up, como por ejemplo la hora, fecha o geometria del disco rigido, esta pila debera cambiarse.

12) Slot PCI: en estas ranuras se incertan la placa de sonido, placas de red, capturadotas y sintonizadotas de televisión, etc. Las placas de video se conectan actualmente a los spots PCI Express.

13) Slot AGP: ya en desuso, se usaba para conectar las placas de video.

Factor de forma

Atendiendo a la estructura modular o arquitectura abierta que habiamos mencionado, los fabricantes de motherboards deben atenerse al cumplimiento de los estandares y normas de la industria del hardware. Ademas, cuando surge un elemento nuevo, como por ejemplo el puerto USB, todos los fabricantes deberan cumplir con las normas y características constructivas de ese puerto para no quedar afuera del negocio del hardware.

El factor de forma (form factor) indica las dimensiones y el tamaño de la placa, lo que se vincula con el gabinete especifico. Tambien establece la posición de los anclajes y la distribución de los componentes (Slot de espancion, ubicación de los bancos de memoria, zocalo del microprocesador, etc.).

Los formatos obsoletos son los AT y Baby AT, mientras que los formatos actuales son los ATX, Micro ATX y ATX Flex.

PUENTE NORTE

Es el encargado de controlar el bus de datos del procesador y la memoria.

Justamente sirve de conexión entre el motherboard, el microprocesador y la memoria, por eso su nombre de puente. Generalmente, las innovaciones tecnologicas, como el soporte de memoria DDR y FSB son soportados por este chip. La tecnologia de fabricación del northbridge es muy avanzada y comparable a la del propio microprocesador. Por ejemplo, si debe encargarse del FSB (Front Side Bus) de alta velocidad, debera manejar frecuencias de 400 hasta 800 MHz. Por eso este chip suele llevar un disipador y en algunos casos, tambien, un ventilador.

PUENTE SUR

Es el segundo chip de importancia y controla los buses de entrada y salida de datos para periféricos. Controla el bus IDE, el SATA, los puertos USB, el bus PCI y el audio de 6 canales.

Buses

Bus PCI (peripherical component interconection):

al bus PCI se lo identifica con un conector blanco de aporximadamente 8,5 cm de largo. Tiene una muesca que permite la correcta incercion de las placas. Este bus fue desarrollado por Intel y luego sometido al consenso del resto de la industriia que lo adopto como un bus estandar: Sigue siendo utilizado en la actualidad, y los perifericos mas comunes que se conectan a el son placas de red, modem telefonico, placas de audio, sintonisadoras de TV, etc. La placa de video se conectan actualmente al PCI express.
ancho del bus: puede ser de 32 o 64 bits
la frecuencia del clock: 32 mght
tasa de frecuensia maxima: 123 mbits/s en bus de 32 y 266 mbits/s en bus de 64.
cantidad maxima de dispositivos: 10

Bus Frontal (fsb-front side bus)

Antiguamente exsistia un solo bus de datos y el microprosesador accedia a la memoria RAM y a la memoria cache de segundo nivel a travez de el. Para mejorar el desempeño Intel introdujo el DIB (dual independient bus) donde el microprosesados accedia a la memoria cache L2 por el backside bus y a la memoria RAM por el frontside bus. Regularmente la velocidad del microprosesador se determina aplicando un factor de multiplicacion a la frecuencia del FSB. Si aplicamos un factor de multiplicacion de 5 a un fsb de 100 mhs obtendremos que la frecuencia del prosesador es de 500 mhs. Este proseso se conose como overclocking
En las viejas maquinas esta operacion se realizaba moviendo un puente fisico de lugar llamado Jumper. Hoy en dia se hace directamente desde el setup.

Bus Isa (industry standard architecture)

Este bus es obsoleto, fue el predesesor del PCI y durante un tiempo ambos tipos estubieron presentes en el motherboard.
ancho del bus: 32 bits
velosidad de transferensia:
frecuensia del clock: 8 mhs(megaherats)

Bus Agp (advanced graphics port)

El bus agp se uso durante sierte timpo para conectar las placas de video. Si bien lllego a velcidades de transferencia de 2 gb por segundo fue replazado rapidamente por el slot PCi express
ancho de bus: 32 bits
Frecuencia del clock: 66 mhz
velosidad de transferencia:
agp 266 Mb/s
agpx2 533 Mb/s
agpx4 1 Gb/s
agpx8 2,1 Gb/s

Bus PCI express:

El bus PCI express se desarrollo entre los años 1999 y 2001. Durante su desarrollo tubo varios nombres:

-system I/O.

-infiniband.

-3 gio (3 generation input-output).

-araphade.

Finalmente el desalloro termino en manos de una organisacion llamada PCI-SIG que es una organizacion sin fines de lucro que tiene asociados a los fabricantes de harwere.

El bus PCI express presenta mejores caracteristicas de flexibilidad y velocidad como son la transmicion en serie y el sistema de coneccion punto a punto. quiere decir que la coneccion entre un dispositivo y otro es directa, lo qu epermite un aprobechamiento total del ancho de banda puesto que cada placa tendra su ancho en particular y se cominucara con otra sin que nada interfiera en su camino. dijimos que el puerto PCI standar o convencional tiene todos los conectores, conectados en paralelo, con los que comparten el ancho de banda del bus 133 mb/s.

En el sistema PCI Express la coneccion entre los conectores de expancion con el chipset se realiza mediante un modulo llamado Swich, mcuhas veces incluido en el puente sur del chipset.

podemos comparar el bus PCI Xpress y el PCI haciendo una analogia con los concentradores de red. Los concentradores de red mas comunes son los HUB y Swich. En los HUB los datos que quieren pasar de una maquina a otra deben pasar por todas las que estan entre un puerto y otro hasta que encuentren el destino correcto, mientras que un Swich, tiene una "inteligencia" que le permite saber la direccion de cada maquina conectada y envia los datos directamente desde una hacia la otra sin pasar por ningun puerto.
La coneccion basica PCI Express (x1) consta solamente de 4 cables, 2 para la trasnmision de datos en un sentidoy 2 para el otro. Cada uno de ellos trabaja na frecuencia de 2 Ghz. lo que brinda una taza de transferencia de 256 mb/s. debemos considerar que esos 256 MB/s se transmiten en un solo sentido y que si contamos tambien el otro sentido de direccion, alcanzamos los 512 Mb/s., una cifra nada despresciable teniendo en cuenta los 133 mb/s del puerto PCI.

Gracias a esta caracteristica de contar simplemente con 4 cables es que ahora los diseños del mother Board son mas sencillos y compactos. la ranura PCI Express (x1) como digimos anteriormente tiene un par de conductores para enviar informacion en un sentido y otros 2 para enviar informacion en el otro sentido.
La ranura PCI Express (x4) tiene 4 Pares de conductores y la PCI Express (X16) tiene 16 pares de conductores

Calculo de la velocidad de transferencia de un bus

Calcular la velocidad de transferencia de un bus de 32 bits operando a 33 MHz.

33 MHz = 33Mb/s = 33000000 bits/s.

Total para el bus= 33000000 bits/s x 32 = 1056000000 b/s

Velocidad de transferencia byte/s = (1056000000 b/s)/8 = 132000000 B/s = 132 MB/s

interfaz de discos rigidos

veremos la forma en que se transmite la informacion desde los medios de almasenamiento masivo com,o discos rigidos y lectoras-grabadoras de CD y DVD desde y asia el mother board.

Actualmente se usa preponderantemente la interfas SATA(serial ata) que va remplasando a la interfas id(ata)

puerto IDE (integrated drive electronics)

La interfas IDE es un conector con una doble ilera de pines donde va un conector asosiado a un cable plano.

Regularme hay 2 conectores sobre el mother board vajo los nombres IDE-0 y IDE-1. La interfas IDE esta vasada en el estandar creado por IBM en los años 80 llamado ATA. Por eso esta interfas se conose como IDE-ATA esta interfas se mejoro con el tiempo y fue capas de soportar discos casa vez mas rapidos:

ATA 1, 2, 3, 4 y fast ata.

En Prinsipio solo soportaba discos rigisdos pero mas tarde es capas desoporta unidades de CD-rom y se combierte en ATAPI (advanced technology attchment packet interface). Es por eso que en muchas maquinas por esta interfase en el inicio se lee elñmensaje ATAPI CD ROM. La evolucion de la norma ATA esta relacionada con 2 modos de transferencia de datos:

PIO (programmable input-output)
DMA (direct memory access)

Interfaz SCSI (Small Computer System Interface)

Es una interfaz estándar para la transferencia de datos entre distintos dispositivos de la computadora. Se utiliza habitualmente en los discos rígidos, pero también interconecta una amplia gama de dispositivos, incluyendo escáneres, unidades de CD ROM, unidades de DVD y hasta impresoras.

En el pasado, era común en toda clase de computadoras, pero actualmente se utiliza casi con exclusividad en estaciones de trabajo de alto rendimiento, servidores y periféricos de alta gama. En las computadoras que se utilizan normalmente se usan interfases más lentas, como la SATA y USB (el USB utiliza una serie de comando SCSI para algunas operaciones). Actualmente se esta usando un sistema de SCSI serie (Serial Attached SCSI) que es la continuación de la interfase SCSI paralela. El sistema SCSI llega, actualmente, a 6 GB/s (SAS 600). Esta última tecnología se encuentra presente en motherboards para servidores, como el S5520HC de Intel, que soporta dos microprocesadores Intel Xeon 5500 con 12 ranuras para memoria ddr3, 6 puertos PCI Express, 6 puertos SATA, y un puerto SAS.

Interfaz USB (Universal Serial Bus)

El bus USB fue desarrollado en los años 1990. La propuesta original fue de Intel, junto con IBM. Actualmente, el foro USB agrupa a más de 680 compañías. El USB permitió estandarizar la conexión de periféricos como: Mouse, teclado, joystick, escáneres, cámaras digitales, teléfonos móviles, impresoras, MODEM, tarjetas de red (alámbricas e inalámbricas, sintonizadotas de TV, discos duros externos y lectoras o grabadoras de CD/DVD, etc. Su éxito ha sido total, desplazando al puerto serie, al puerto paralelo y a los puertos PS/2.

Su campo de aplicación se ha e x tendido a otros dispositivos, como estereos para autos, equipos de música, V, etc. Algunos dispositivos que requieren mínima potencia para su funcionamiento se pueden conectar a concentradores (HUBS) sin necesidad de fuentes de alimentación.

Para los dispositivos con más consumo de energía, como discos rígidos, grabadoras y reproductoras de CD externa, se requieren HUBS con su propia fuente de alimentación.