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2.3. Puertos de Entrada/Salida.

Toda PC necesita algún método de adquirir información para ponerse a trabajar, los puertos de E/S son la ruta primaria para este intercambio de información. En la actualidad la mayoría de los PCs incluyen al menos un puerto serie y un puerto paralelo en su placa base.

2.3.1. Puerto Serie

Puede estar montado en la propia placa base o en una tarjeta conectada en un slot ISA o PCI normal. El conector del Puerto Serie puede ser de 9 ó 25 pines macho, y se llama interface RS-232C.

Este puerto transmite la información a través de un solo cable, en donde cada bit se envía uno detrás de otro constituyendo una secuencia de bits en la transmisión.

Estos puertos están  controlados por un chip que se llama UART y por la propia BIOS del PC. A través de la BIOS podemos hacer trabajar el Puerto Serie a velocidades de hasta 9600 bits por segundo (y en algunas BIOS, como las de los IBM PS/2, hasta 19.200bps). Directamente a través de los registros de la propia UART lo podemos hacer trabajar hasta 115.200bps o 384.000bps.

La UART puede ser de varios tipos:

• 8250 : Generalmente, pero no siempre, en ordenadores tipo XT. 
• 16450 : Generalmente ordenadores tipo AT y PS/2 modelo 30. 
• 16550 : PS/2 modelos 50, modelos 60 y primeros modelos 80. 
• 16550A : Ultimos PS/2 y, normalmente, los 486 y Pentiums modernos.

Los puertos serie más utilizados por los sistemas de cómputo actuales son:

Puerto	Dirección de Memoria	Interrupción (IRQ)
COM1	3F8	IRQ4
COM2	2F8	IRQ3
COM3	3F8	IRQ4
COM4	2F8	IRQ3

A los puertos seriales se pueden conectar una serie de dispositivos, el mas común es el mouse que generalmente se conecta al COM1, también tenemos modems, plotters, impresoras, lectoras de código de barras, etc.

2.3.2. Puerto paralelo

Este tipo de puerto tiene 08 líneas para enviar de manera simultánea todos los bits de un byte de datos, estos puertos generalmente se han utilizado para las impresoras. Los primeros fueron de tipo unidireccional del PC hacia la impresora, pero luego aparecieron los bidireccionales que se utiliza para comunicar errores o estados de la impresora. 

Los puertos paralelos mas utilizados en la actualidad son:

Puerto	Dirección de Memoria	Interrupción (IRQ)
LPT1	378	IRQ7
LPT2	278	IRQ5
LPT3	3BC

2.3.3. Puerto USB

El bus Serie Universal es una interface que permite transmitir información a 12Mbit/seg ó 1.5Mbit/seg, funcionando a través de una conexión simple de 4 cables. El bus puede manejar hasta 127 dispositivos  utilizando la topología estrella fabricada en hubs de expansión los cuales pueden encontrarse en la misma computadora, en algún otro periférico e incluso en dispositivos hub independientes.

El puerto USB tiene 2 canales:

• 01 de baja velocidad  1.5Mbit/seg, para los periféricos mas lentos como joystics, teclados, etc.
• 01 de alta velocidad  12Mbit/seg, para los periféricos que requieran mayor ancho de banda.

Estos puertos permiten suministrar energía eléctrica a dispositivos que tienen un bajo consumo eléctrico hasta una distancia no mayor a 5 metros.

En la actualidad podemos encontrar diversos dispositivos de tipo USB, como por ejemplo, teclados, mouses, cámaras fotográficas digitales, impresoras, escaners, modems, etc; con velocidades superiores.

2.3.4. Puerto Infrarrojo

Actualmente se esta definiendo la especificación IrDA que permite transferir datos a través de infrarrojos entre PC's sin necesidad de conectar ningún tipo de cable.

2.4. Controladoras de disco

Las computadoras necesitan una manera de almacenar la inmensa cantidad de programas y datos con la que trabajan todos los días. Una controladora de disco enlaza los dispositivos de almacenamiento con el resto de componentes del PC. Actualmente prácticamente todos los PCs poseen dos o más interfaces integrados en la placa base, estos incluyen conexiones para la disquetera, disco duro, y CD-ROM. En las primeras computadoras las controladoras de disco (PATA: ATA Paralelo) tenían que ser adquiridas por separados como una tarjeta adicional e instalarse en un slot de la PC, estas fueron las populares (en su epoca) tarjeta IDE y SuperIDE(SIDE). Como se mencionó actualmente viene integrada en el mainboard recibiendo el nombre de EIDE. La EIDE puede controlar hasta dos conectores de 40 pines (IDE Primario e IDE Secundario)y en cada uno de ellos se pueden conectar hasta 02 dispositivos IDE(disco Duro y/o CD-ROM), controla un conector de 34 pines para disquetera(al cual pueden conectarse hasta 2 disqueteras), controla un puerto paralelo y dos puertos serie.

Las controladoras de disco más actuales en el mercado para PC’s son las controladoras SATA (ATA Serial), las cuales disponen 7 contactos en cada conector.

2.5. Zócalo del Microprocesador. 

EL Microprocesador es el corazón y el cerebro dentro de la computadora personal. Este pequeño chip de silicio determina la velocidad y potencia del ordenador y se encarga de manejar la mayoría de procedimientos para el procesamiento de datos en la máquina.

El microprocesador es seguramente el elemento más visible dentro de la placa base, se inserta a la placa base dentro de un zócalo generalmente de color blanco con una serie de agujeros donde se insertan los pines del microprocesador. En cualquier placa Pentium este zócalo será de tipo ZIF (Zero Insertion Force, fuerza de inserción nula). Este es muy fácil de reconocer ya que posee una palanca que levantándola, permite colocar el microprocesador casi sin ninguna presión, bajándola después para fijar el procesador al zócalo.

En placas un poco más modernas se está integrando otro tipo de componente asociado al zócalo del procesador, el VRM. Es un zócalo estrecho u alargado, con dos pequeños ganchos en los extremos y una serie de pines en su interior, que se sitúa al lado del zócalo del microprocesador. Tiene un papel importante para los microprocesadores de Intel como los 180 Mhz o el P55C trabajan a un voltaje de 2,5 en lugar del 3,3 habitual, por ello será necesario un componente que regule el voltaje en placas de 3,3 voltios.

Los microprocesadores INTEL Pentium II y III se insertan en una ranura llamada SLOT1.

Los actuales microprocesadores consideran zócalos PGA y LGA de alto rendimiento.

Tipos de zócalos utilizados por los microprocesadores INTEL

ZOCALO	CONTACTOS	PROCESADOR
Socket 1	169 PGA	80486. X86 de diferentes marcas.
Socket 2	238 PGA	486 SX, 486 DX, 486 DX2, 486 DX4, DX4 Overdrive y Pentium Overdrive
Socket 3	237 PGA	486DX, 486SX, 486DX2, 486DX4, AMD 5x86, Cyrix 5x86, Pentium OverDrive 63 y Pentium OverDrive 83
Socket 4	273 PGA	Pentium 60/66, Overdrive
Socket 5	320 PGA	Pentium 75-133
Socket 7	321 PGA	Pentium and Pentium MMX (75-233), AMD K5, K6 (up to 300)
Socket 8	387 PGA	Pentium Pro, Pentium II Overdrive
Slot 1	242 SEC	Pentium II, Pentium III, Celeron
Slot 2	330 SECC-2	Xeon
Slot A	242 Slot A	AMD Athlon K7, Thunderbird
Socket 370	370 PGA	Celeron, Pentium III, Cyrix III
Socket 423	423 PGA	Pentium 4
Socket 478	478 mPGA	Pentium 4
Socket 418	418 PAC	Itanium
Socket 604	604 mPGA	Xeon
Socket 775	775 LGA	Pentium 4, Pentium D, Core duo, Core 2 Duo, Core 2 Quad
Socket 1156	1156 LGA	Core i3, Core i5, Core i7
Socket 1366	1366 LGA	Core i7
Socket A	462 PGA	AMD Duron (800 MHz - 1800 MHz), AMD Sempron (2000+ - 3000+), AMD Athlon (650 MHz - 1400 MHz) y AMD Athlon XP (1500+ - 3200+)
Socket 754	754 PGA	AMD K8 (AMD64): AMD Sempron (2500+ - 3000+) y AMD Athlon 64 (2800+ - 3700+)
Socket 939	939 PGA	AMD Sempron (a partir del 3000+), AMD Opteron (serie 1xxx), AMD Athlon 64, AMD Athlon 64 FX (FX 60) y AMD Athlon 64 X2
Socket 940	940 PGA	AMD Opteron (para servidores) y para los primeros AMD 64 FX (los primeros dual core de alto rendimiento)
Socket AM2	940 PGA	K10: AMD Sempron (núcleo Manila, 3000+ en adelante), AMD Athlon 64 (núcleo Orleans, 3500+ en adelante), AMD Athlon 64 X2 (núcleo Windsor, 3800+ en adelante) y AMD Athlon 64 FX (núcleo Windsor, FX-62 en adelante).
Socket AM2+	940 PGA	Athlon64, Athlon 64 X2, Opteron, Phenom series : Phenom II X4, Phenom X4, Phenom X3, Phenom X2
Socket AM3	941/938 PGA	K11: Sempron - 140, Athlon II X2, Athlon II X4, Phenom II X2, X3, X4, X6

Si deseas podrías compartir en un comentario los nuevos Microprocesadores de Intel y AMD. Gracias!!

2.6. Ranuras para Memoria RAM

La memoria RAM es necesaria para que un microprocesador trabaje. La memoria contiene los datos necesarios para procesar y resultados derivados de ese proceso, además puede ser un canal de comunicación entre el microprocesador y sus periféricos.

Los módulos de memoria RAM se adquieren por separado al mainboard y deben de ser insertados en ranuras especialmente destinadas para los diferentes tipos de memoria.

Podemos tener diferentes tipos de memoria según su cantidad de contactos:

Cantidad de Contactos(pines)	Tipo de Placa	Bus de Datos
Ranuras de 30 contactos	386 y primeras 486	16 bits
Ranuras de 72 contactos	486 y primeras Pentium	32 bits
Ranuras de 168 contactos	Solo en Pentium	64 bits
Ranuras de 184 contactos	Solo en Pentium	64 bits
Ranuras de 240 contactos	Solo en Pentium	64 bits

2.7. Memoria CACHE

Otro componente vital de una placa base es la memoria cache, este tipo de memoria por su rapidez se utiliza para compensar la lentitud de respuesta de la memoria RAM con respecto a la velocidad de procesamiento de los actuales microprocesadores. Esta se compone de chips de SRAM(Static RAM), que tiene como característica principal una mayor rapidez que las normales DRAM (Dynamic RAM). Debido en su mayoría al precio que alcanzan en el mercado la mayoría de las placas implementan 256 KB, aunque prácticamente en el total de los casos es ampliable a 512 KB o incluso 1MB.

También aquí aparecen innovaciones propias de los sistemas Pentium, la cache Burst pipeline, son módulos de memoria de mayor rendimiento que las cache normal, estas permiten una mayor y más optimizada tarea de transferencia de datos. Este tipo de memoria puede venir integrada en la placa por soldadura, pero también se encuentran en  módulos parecidos a los SIMM (conocido por COAST('Cache On A Stick'). Estos módulos se insertan en un zócalo habilitado para tal fin y se denomina CELP (Card Edge Low Profile).

En los microprocesadores Pentium II, III y IV la memoria cache ya viene integrada en el mismo chip del microprocesador, debido a esto en el mainboard ya no se tiene memoria cache.

2.8 El Chipset

Es el responsable de la comunicación entre los componentes de la placa base, los componentes que se conectan a ella (memoria, tarjeta gráfica, tarjetas SCSI, etc) y con los periféricos (disco duro, disquetera, puertos serie, paralelo, USB e infrarrojos). Las transacciones entre el procesador y la memoria y el resto de los componentes internos o externos pasan por el CHIPSET, e integra las siguientes funciones: 

• Controladora de memoria
• Controladora IDE
• Puente PCI
• Reloj en tiempo real (RTC)
• Controladora de acceso directo a memoria (DMA) 
• Controladora de puerto de infrarrojos (IrDA) 
• Controladora de teclado 
• Controladora de ratón PS/2 
• Controladora de caché de segundo nivel 

El Chipset o puente Norte (NorthBridge, MCH) concentra y sincroniza la comunicación del procesador, Memoria RAM y Tarjeta de video.

El Chipset o puente Sur (SouthBridge, ICH) concentra y sincroniza la comunicación de los demás componentes de la placa base (E/S, Slots de Expansión, Discos, BIOS, etc).

Es obvio que de su elección depende en gran parte el rendimiento del equipo, pero el diseño de la propia placa base (que varía de un fabricante a otro, de modelo a modelo e incluso dentro de las distintas versiones de cada modelo) es el que puede sacar o no el máximo provecho al chipset utilizado. 

2.9 Circuitos de apoyo

Un microprocesador, aunque contiene la esencia de una computadora, no es una computadora por sí mismo, requiere circuitos adicionales para hacerlo funcionar, reloj, controladoras de disco, controladoras de E/S y convertidores de señal. Cada uno de los circuitos de apoyo tiene su propia manera de interaccionar con los programas. 

2.10 Dispositivos de visualización llamadas tarjetas de vídeo.

Las actuales computadoras incluyen también funciones en la placa base que en otros tiempos estaban reservadas a las tarjetas de expansión, como por ejemplo:

• Controladoras de Video
• Tarjetas de Red
• Tarjetas de Sonido
• Tarjetas Fax/modem
• Controladoras de disco SCSI

Estos dispositivos podemos encontrarlos en ciertas placas dependiendo el fabricante y la configuración de cada una de ellas.

Espero haber ayudado en algo. Hasta la próxima oportunidad!

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2.2.3. Arquitectura Vesa Local Bus

Esta fue la arquitectura mas popular desde que el diseño del Bus Local fue lanzado. Al igual que Compaq lo hizo con EISA, la empresa NEC fundó una organización sin fines de lucro cuyo objetivo fue desarrollar esta nueva arquitectura, un comité al que se denominó VESA - Asociación para Estándares de Electrónica y Video. Si hay algo se debe de reconocer, es que NEC se llevó la mayor parte del trabajo en este desarrollo. Por estas circunstancias, el nombre original de la arquitectura es VESA Local Bus, aunque muchas personas prefieren simplificar y denominarla VL-Bus. 

VESA tuvo un tiempo de esplendor demasiado corto, tan solo un par de años: de 1992 a 1994, y su fuerte fue las tarjetas de video, habiendo sido la primera arquitectura en eliminar los famosos cuellos de botella originados por sistemas operativos con plataformas gráficas muy complejas, como sucede con Windows y OS/2, principalmente. 

VL-Bus ofrece acceso directo al sistema de memoria de la computadora a una velocidad prácticamente similar a la del procesador, lo que ciertamente sorprendió a todos. Además de esto, una capacidad de transferencia en paralelo de 32 bits, con tecnología de Bus Mastering, y con unas salida de 128MB a 132 MB por segundo, puso a VESA por encima de EISA. Tarjetas controladoras o multifunción también se fabricaron con esta tecnología, y tenían una capacidad de 5MB a 8MB por segundo. Sin embargo, VL-Bus tuvo algunos defectos que propiciaron su pronta retirada: 

• Primero:

Dependencia Del CPU 486. Este bus local estaba terriblemente ligado (construido a medida) a la arquitectura del bus del procesador 486. Este bus es ligeramente diferente del bus que emplean los procesadores Pentium. Un bus local tipo VESA que funcione y de abasto a toda la potencia de un procesador Pentium nunca fue fabricado, y aquellas tarjetas madres provistas de un procesador Pentium que traen incorporadas ranuras VL-Bus, tienen un rendimiento deficiente. Por esta razón es que la arquitectura VESA Local Bus ha sido y será por siempre exclusiva para el procesador 486. Justamente este procesador tuvo su apogeo durante los dos mismos años que VESA. 

• Segundo:

Limitaciones de velocidad, la especificación VL-Bus es capaz de soportar velocidades superiores a los 66MHz en el mismo bus, aunque lamentablemente características eléctricas que no fueron adecuadamente analizadas cuando se desarrollaba este bus, hacen que la tarjeta de esta arquitectura se limite a un rango de 40 a 50MHz, esto teóricamente, ya que en la práctica un adaptador VL-Bus que corra a más de 33 MHz tendrá serios problemas: bloqueos, fallas, etc. Los sistemas que posean ranuras de este tipo y a su vez procesadores rápidos como el Pentium, deberán emplear buffers (memorias de contención de velocidad) y mecanismos de desaceleración del reloj del CPU para poder trabajar, de no hacerlo, un desbordamiento de información sería inminente. 

• Tercero:

Limitaciones Eléctricas. El bus de procesador tiene reglas de operación de tiempos y cargas de información muy estrictas. Estas reglas han sido diseñadas para cargas limitadas de información sobre el bus a ser movidas por los diferentes dispositivos, particularmente los originales: caché externo o caché de nivel 2 y los chips que controlan el bus. A medida que se incremente un nuevo circuito como un bus local de expansión, la carga eléctrica sobre el mismo se incrementa. Si el bus local no está implementado adecuadamente para poder dar soporte a esta carga eléctrica adicional, pueden suscitarse algunos problemas serios como la pérdida de información y problemas de sincronización entre dispositivos, particularmente entre el CPU y las tarjetas VL-Bus. Este fue uno de los más serios errores dentro de esta arquitectura, lo que derivó en la aparición del anterior problema. No se podía recargar demasiado el bus con información, ya que a nivel de hardware, la información se convierte en impulsos eléctricos que podían saturar el bus y producir un bloqueo del sistema. La velocidad límite de las tarjetas VESA era de 33MHz aunque técnicamente el bus soporte y trabaje a mayor velocidad (claro, con menos dispositivos).

• Cuarto:

Limitaciones de la cantidad de tarjetas. Dependiendo de la carga eléctrica del sistema, el número de tarjetas VL-Bus conectadas al sistema tendría que ser de todas formas muy reducido. La especificación VL-Bus indicaba que hasta tres ranuras con sus respectivas tarjetas podrían trabajar simultáneamente, claro, a una velocidad terriblemente baja (prácticamente VL-Bus que trabajan como ISA). En realidad solo una tarjeta podría trabajar a una velocidad de 50MHz teóricamente y 33MHz prácticamente, y cualquier tarjeta adicional ocasionaría que la velocidad baje a la mitad, caso contrario se podría originar una sobrecarga eléctrica en el sistema y bloquearlo, como se explicó en el punto anterior. Por esta razón son muy raras las tarjetas madres que tienen las tres ranuras VL-Bus lo corriente fue ver tan solo 2 ó 1 de estas ranuras, exclusivamente destinada a la tarjeta de video.

Desafortunadamente, el bus del procesador 486 no fue diseñado para poder soportar múltiples dispositivos a la vez. Por otra parte, el bus corre exactamente a la velocidad del procesador, y procesadores 486 existen varios modelos, cada uno con una velocidad distinta, de tal forma que conseguir una compatibilidad plena con las tarjetas conectadas al bus local realmente es algo difícil de alcanzar. 

Un aspecto más a tocar es el relativo a las características físicas de la ranura VL-Bus. Bajo la premisa de tratar de hacer las cosas rápidas y fáciles, es que tampoco el diseño de la ranura es el más adecuado, ya que la misma es nada más que una extensión de las ranuras ISA de 16 bits, a la que se ha agregado un grupo de conectores ubicados todos en una pequeña ranura. Por cierto que esto significa una ranura y tarjeta terriblemente largas. 

En resumen, la arquitectura de bus local VESA Local Bus trabaja a una velocidad de entre 40 a 60MHz en el mejor de los casos, por supuesto y por soportar Bus Mastering, tiene un desempeño mejor que las ranuras ISA. 

2.2.4. Arquitectura de bus PCI

A inicios de 1992 surgía un nuevo grupo industrial formado con los mismos objetivos que VESA, realizar la ingeniería de un bus nuevo local, capaz de superar los defectos de VL-Bus, y brindar mayores ventajas. Así, se formó un el denominado Grupo Especial de Interés PCI.

PCI (Interconexión para Componente Periférico), es una especificación de bus lanzada en Junio de 1992, sobre un nuevo diseño del bus tradicional, en el cual se inserta prácticamente un nuevo bus entre el bus del procesador y el bus de expansión (también denominado bus de entrada / salida), unido a estos dos últimos por medio de puentes. En vez de conectar el bus de expansión para dispositivos de alta velocidad directamente al procesador, que tiene reglas de operación y tiempo bastante delicadas (especialmente en lo que se refiere a cargas eléctricas), y para no cometer el mismo error de la especificación VL-Bus, un nuevo conjunto de chips fueron desarrollados, capaces de hacer de puente entre ambos buses (puente electrónico), ajustando las cartas eléctricas de tal forma que ningún bus se sobrecargue. 

El bus PCI se halla conectado al bus del procesador mediante un conjunto de chips que hacen de puente, y por otra parte posee una interfaz que también hace de puente y permite accesos al bus de expansión donde aún pueden situarse tarjetas ISA, EISA, etc. Particularmente las primeras son las que aún permanecen en la mayoría de los sistemas personales. Ambos puentes electrónicos tienen la función de convertir las señales nativas del bus PCI a señales propias del bus del procesador o bien del bus de expansión. El resto de los dispositivos nuevos PCI se conectan directamente a este bus aprovechando su máxima capacidad de transferencia de información. Un sistema típico PCI es capaz de ofrecer 4 ranuras PCI para cualquier tipo de tarjeta y un dispositivo incorporado (es decir construido con la misma tarjeta madre). Por cierto que esta es la configuración más común hoy en día, donde la tarjeta madre posee 4 de estas ranuras y las funciones de la tarjeta controladora se hallan integradas en la misma tarjeta principal. 

El bus PCI es ideal para sistemas Pentium, no para computadoras 486 o anteriores, ya que la capacidad de transferencia de este bus requiere de un procesador potente. La velocidad general permanente del bus de es 33MHz, lo que con un CPU de 32 bits resulta en una capacidad de transferencia de 132MB/seg. En sistemas de 64 bits, el ancho de banda del bus es sencillamente el doble, lo que significa una velocidad de transferencia superior a los 264MB/seg.

La ranura de expansión PCI puede ser fácilmente identificada dentro de la tarjeta principal, ya que no tiene la misma forma que las anteriores, es decir, no es compatible con ISA, EISA, etc. Es una ranura bastante pequeña. 

Existen dos tipos principales de ranuras PCI: 32 bits (las más comunes) y 64 bits (tarjetas con esta capacidad están empezando a proliferar en el mercado aunque todavía son realmente raras).

El conector o ranura PCI (sucede lo mismo con las tarjetas PCI) de 32 bits está compuesto por contactos divididos en dos secciones por una ranura, y para los 64 bits se agrega una porción más de conectores. 

Finalmente, una de las más importantes característica de PCI es la capacidad incorporada que tienen de la especificación de Intel Plug & Play o Conectar y Usar. Esto significa que las tarjetas PCI no tienen jumpers o switches (interruptores) para ser configuradas siendo configuradas directamente por software. Las tarjetas PCI tienen especificaciones de configuración establecidas en una memoria ROM incluida en la misma tarjeta de donde el sistema obtiene datos de instalación necesarios en la etapa de arranque. Las rutinas del BIOS configuran automáticamente todos los dispositivos PCI, y el sistema operativo es quien finaliza la configuración.

Las tarjetas ISA antiguas son configuradas manualmente, pero en la actualidad, este problema se halla desapareciendo con un nuevo tipo de tarjetas ISA denominadas también ISA Plug & Play. 

2.2.5 Arquitectura de bus AGP(Accelerated Graphics Port o puerto acelerado para gráficos)

Desarrollado por INTEL, funciona a la misma velocidad que la placa base. Este bus fue diseñado especialmente para una tarjeta controladora de video, con la implementación del bus AGP, se libera al bus PCI, microprocesador y memoria  del más complicado trabajo de procesar información gráfica.

La principales características de este bus son:

• Ancho de banda:

1X – 266MB/seg.

2X – 533MB/seg.

4X – 800MB/seg. 

8X – 2 GB/seg.

• Utiliza el Acceso directo a la Memoria (DMA) permitiendo almacenar información gráfica en la DRAM (memoria RAM dinámica). Este acceso se logra bajo el control del AGPset chip.
• Genera señales que permiten enviar peticiones sucesivas al microprocesador sin necesidad de que este haya finalizado un trabajo.
• Puede acceder a la memoria principal paralelamente con el microprocesador.
• Este bus no es compartido con otros dispositivos, por consiguiente el tiempo de espera es nulo.

2.2.6. Arquitectura de bus CNR (Communication and Networking Riser)

CNR "Communication and Networking Riser", se utilizan para conectar dispositivos tales como controladores de red, módems, adaptadores ADSL [1] y subsistemas de audio que son cada día mas habituales en los PCs.

La mencionada especificación proporciona interfaces para soportar audio multicanal; conectividad para redes caseras basadas en líneas telefónicas y del tipo Ethernet 10/100;  módems analógicos de norma V90 y posibilidad de ampliación a nuevas tecnologías.

La medida pretende facilitar a los diseñadores de placas-base la integración de los mencionados dispositivos, y de paso, simplificar su diseño, ya que permite mantener separados los dispositivos proclives a producir interferencias con los que son especialmente sensibles a ellas.

2.2.7. Arquitectura PCI Express (PCIe)

A principios de los 90 Intel desarrolla el estándar PCI logrando incrementar el rendimiento de la arquitectura de bus de la época y soporte multiprocesador. Posteriormente fue adaptado por la industria como un estándar administrado por el PCI SIG (PCI Special Interest Group).

PCI pronto reemplazó los buses anteriores como EISA, VL (VESA) y Micro Channel y fue la tecnología de interconexión local durante la última década. Con un ancho de banda de 32/64-bits y una frecuencia de bus de 33/64 MHz. Hoy en día se puede lograr una tasa de transferencia de 133 MB/s a 512 MB/s.

Con el aumento de necesidad de ancho de banda  de los dispositivos de E/S, la limitación del PCI era inevitable y se ha llegado a un punto donde el incrementar la performance en una arquitectura de bus paralelo acarreaba demasiadas desventajas (ruido en el bus, costo, delay skew...)

PCI Express (PCIe), desarrollado también por Intel, utiliza una arquitectura de canales serie punto a punto.

En el mundo de PCI Express, el recurso compartido deja de serlo el bus para pasar a serlo el switch. Cada dispositivo en el sistema tiene un acceso directo y exclusivo al switch, la conexión de cada dispositivo con el switch se denomina enlace (link). 

Cada enlace está compuesto de uno o más lanes (canales) donde cada lane es capaz de transferir en ambas direcciones simultáneamente. 

Esta comunicación full duplex es posible debido a que cada lane utiliza un par de señales de recepción y otro par de transmisión (cuatro hilos) ambos de tensión diferencial. 

  

Una de las características de PCIe  es que se pueden integrar múltiples lanes (es decir, ampliar el ancho de banda) para formar un único enlace. 

Las tarjetas y ranuras PCI Express se definen por su número de lanes que forman el enlace, normalmente uno, cuatro, ocho o dieciséis lanes dando lugar a configuraciones llamadas x1, x2, x4, x8, x12, x16. La notación x1, x2, x4  se refiere al número de lanes disponibles o ancho del bus. 

Un simple lane en PCI-Express ofrecerá inicialmente una velocidad de 2,5 G/s en cada dirección. 

Cada enlace puede tener un máximo de 32 lanes obteniendo en este caso un ancho de banda con una tasa de transferencia de 8 GB/s.

Esto representa una considerable mejora de la tasa de transferencia del actual PCI.

En PCIe cada dispositivo está conectado al switch. Este recurso compartido rutea el tráfico del bus y establece conexiones punto a punto entre cualquier par de dispositivos en el sistema. Esta comunicación está dividida en paquetes discretos de datos que el switch rutea. La CPU puede comunicarse con cualquier dispositivo PCIe estableciendo un enlace de comunicación a través del switch. 

A diferencia de las antiguas tecnologías de arquitectura de buses paralelos, PCI Express garantiza a cada dispositivo su propio ancho de banda y al centralizar el ruteo de tráfico y la gestión de recursos en el switch, se pueden priorizar paquetes de manera que las aplicaciones en tiempo real pueden obtener un acceso inmediato al switch.

Otras características de PCI Express:

• Permite conexión en caliente (hot-plug)
• Permite cambio en caliente (hot-swap)
• Gestión integrada de errores.
• Implementa funciones de ahorro de energía.

Aunque no hay compatibilidad hacia atrás respecto al hardware, se mantiene una compatibilidad con PCI en relación al software.

El sistema operativo puede bootear y utilizar los dispositivos PCIe sin realizar modificaciones en los mismos.

Para utilizar las características inherentes al estándar PCI Express, como gestión de errores o funciones de ahorro de energía, el sistema operativo debe ser capaz de hacerlo directamente.  Si esto no es así, se reconocen las interrupciones PCI existentes y los drivers permanecen sin alteraciones. Los primeros 256 bytes de espacio de  configuración son idénticos a los registros PCI actuales, y debido a que el sistema operativo ve al switch PCI express como un bridge PCI virtual incluso viejos sistemas operativos pueden configurar dispositivos PCI express. 

Sin embargo la BIOS si debe contar con soporte para PCI Express, ya que estos dispositivos requieren un espacio de configuración relativamente grande.

La velocidad superior del PCI-Express permitirá reemplazar casi todos los demás buses, AGP y PCI incluidos. La idea de Intel es tener en un futuro un solo controlador PCI-Express comunicándose con todos los dispositivos.

El bus PCI Express está todavía en su infancia (Referencia 2006) y el PCI aún se mantendrá un tiempo, mientras tanto podremos ver al PCI Express coexistir con el PCI.

Espero haber ayudado en algo. Hasta la próxima oportunidad!

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1. DEFINICIÓN

Conocida también como mainboard ó motherboard, si traducimos estas palabras obtenemos “placa principal” ó “placa madre”.

Tradicionalmente, la pieza central de la mayoría de las computadoras personales es la placa principal, es la columna vertebral física y lógica de todo el sistema. Los circuitos montados sobre la placa madre definen la computadora, sus capacidades y limitaciones.

En principio las computadoras compatibles comparten una característica: están construidos con una única gran placa de circuitos impresos como base. Esta placa contiene los componentes más importantes del sistema: sus chips controladores(Chipset), zócalo ó ranura para el microprocesador, memoria, circuitos de apoyo y algunas otras adiciones al sistema se conectan a esta placa central, sin esta placa no habría computadora.

Este diseño no es invariable. Al contrario el diseño básico de la PC es una combinación y compromiso entre dos filosofías de diseño diametralmente opuestas un grupo apuestan por la diversidad, adaptabilidad y expansionabilidad colocando los elementos funcionales individuales(microprocesador, memoria, circuitos de E/S) en placas separadas que se conectan juntos a un bus de circuitos. Estas maquinas se conocen como computadoras orientadas a bus, el otro diseño se basa en la economía y simplicidad de unir todos los componentes esenciales en una gran placa, el resultado fue la computadora de una placa.

1.1. Arquitectura

1.1.1. Computadoras orientadas a bus.

El bus toma su nombre de la palabra inglesa bus (autobús), porque como en un autobús todas las señales del bus viajan juntas y hacen las mismas paradas en los mismos conectores a lo largo del camino. Esta tecnología se utilizó en las primeras computadoras, la computadora mas popular comercial de ese tiempo estaba construida basada en el bus estándar S-100(el nombre indicaba que el bus tenia 100 conexiones). La mayoría de las grandes computadoras usaban el diseño orientado a bus. Esta filosofía permitía a cada computadora ser configurada a medida para la tarea específica para la cual estaba diseñada. Procesadores más grandes y más poderosos e incluso múltiples procesadores podían añadirse a la máquina conforme fuese necesario. Este diseño modular permitía al sistema expandirse conforme fuera necesario, además permitía un mantenimiento sencillo, un componente individual que fallase podía ser fácilmente repuesto sin tener que hacer manipulaciones a nivel de circuitos. 

1.1.2. Computadoras de una placa.

Con la invención de los circuitos integrados, microprocesadores, memorias, etc. y la fabricación miniaturizada que permite unir múltiples componentes electrónicos en una sola pastilla de un tamaño muy reducido, redujo notablemente la cantidad de circuitos necesarios para la construcción de una computadora. A finales de los 70, poner una computadora digital en una sola placa llego a ser práctico, esto era deseable por una serie de razones, la primera de las cuales era el costo, menos placas significaba menos gasto de fabricación y menos costo de material. No solo la placa podía ser más pequeña sino que los circuitos necesarios para unir cada placa al bus podían ser eliminados. Además las computadoras de una sola placa tenían otra ventaja en fiabilidad: los conectores, esta es la parte de las computadoras más susceptible a fallos, este diseño eliminaba los bus y conectores como una potencial fuente de fallos. 

El diseño de una sola placa es mucho menos flexible que el orientado a bus, el diseño de una sola placa tiene todas sus capacidades fijas para siempre en el momento en el que sus componentes se sueldan en la fabricación. No se puede actualizar con los nuevos avances tecnológicos. Todas estas desventajas hacen no muy aconsejable el uso de este diseño en computadoras de sobremesa, pero este diseño es el usado en la mayoría de computadoras portátiles ya que al ser muy compacto es perfecto para el reducido espacio que utiliza un portátil. 

1.1.3. Diseño del PC en la actualidad.

Más que seguir estrictamente el diseño orientado a bus o en una sola placa, las compañías que hicieron las primeras computadoras personales para su comercialización masiva, unieron las dos filosofías, mezclando las mejores cosas de cada diseño. En la primera implementación de IBM (su primer PC), una gran placa contenía los circuitos esenciales que definía el ordenador y además tenia unos slots para su expansión y adaptabilidad.

La flexibilidad del diseño orientado a bus presupone que existe una amplia selección de tarjetas de expansión disponibles, después de todo, un slot en el que sólo se puede poner una tarjeta no ofrece ninguna ventaja que tener todos los circuitos en una sola placa. En consecuencia, lo atractivo de las computadoras orientadas a bus depende de la aceptación del bus adoptado como estándar. 

La historia de las computadoras personales (PC) se ha estado acercando al diseño de una sola placa, conforme los fabricantes introducían nuevos modelos inevitablemente añadían un creciente número de funciones a la placa base, por ejemplo, el primer PC de IBM necesitaba tarjetas de expansión diferentes para su salida gráfica, almacenamiento, puertos de E/S, ampliación de memoria y el reloj del sistema. A medida que IBM introdujo nuevos modelos se integró el reloj, los puertos, controladora de discos, memoria, en la actualidad encontramos mainboards con dispositivos integrados, tales como: controladores de video, sonido, fax/módem, red, etc. 

2. COMPONENTES DE LA PLACA BASE.

La placa base de cualquier computadora que siga el diseño de IBM, realiza varias funciones importantes. En su nivel más básico es la base física del ordenador, contiene todas las tarjetas de expansión, provee de un territorio firme sobre el cual se realizaran las conexiones a circuitos externos. 

Sus principales componentes:

2.1. La Memoria ROM (read only memory)

Memoria de solo lectura, basada en semiconductores que contiene instrucciones o datos que se pueden leer pero no modificar, su información no puede ser alterada por el usuario o programador, es el fabricante del mainboard quien programa el contenido de esta memoria.

La más importante es la llamada ROM BIOS, o simplemente llamada también BIOS que significa "Basic Input Output System" sistema básico de entrada salida. Este sistema básico, es un conjunto de rutinas grabadas en un chip en forma permanente (aunque en la actualidad existen BIOS regrabables) que dan al sistema sus características operacionales fundamentales. 

La función de la ROM BIOS, es supervisar la puesta en marcha de la computadora realizando tareas como comprobación de la fiabilidad del procesador, memoria, teclado mouse y de los demás dispositivos integrados,  iniciar los chips y equipos conectados a la computadora, poner la tabla de los vectores de interrupción y por último cargar el sistema operativo si este se encuentra en el disco.

Las computadoras vienen con una cantidad de ROM que contiene programas y datos que son necesarios para activar y hacer funcionar el ordenador y sus dispositivos periféricos. Todo sistema con microprocesador requiere por lo menos tener en la ROM el programa de arranque e iniciación del sistema, una rutina capaz de cargar el sistema operativo. 

Los tipos de programas en ROM suelen ser: 

• Los programas de iniciación y arranque que pueden incluir chequeo de diversos dispositivos, de memoria, inicialización de la tabla de vectores de interrupción, etc.
• Los servicios de la ROM BIOS, el cual está formado por una colección de rutinas en lenguaje de máquina, que proporciona los servicios de soporte para los periféricos más básicos. 
• La ROM BASIC que proporciona el núcleo del lenguaje de programación Basic (en las primeras PC's de IBM). 
• Extensiones de ROM que son programas que se añaden a la ROM principal cuando se conectan al ordenador ciertos equipos especiales. 
• Programas de configuración o setup.

2.2. Slots de expansión.

Son ranuras que permiten la inclusión de los componentes adicionales que no se encuentran en la placa principal y permiten una fácil alteración de las características de la computadora. Los principales slots ó de expansión ó bus de entrada/salida según su arquitectura, son:

• ISA de 8 y 16 bits.
• EISA de 32 bits.
• VESA de 32 bits.
• PCI de 32 y 64 bits.
• AGP. 
• PCI - X
• CNR.
• AMR.
• PCI Express

2.2.1. Bus de expansión tipo ISA

La sigla ISA (Industry Standard Architecture - Arquitectura Estándar de la Industria), fue en nombre asignado al primer bus usado en los equipos PC y XT de IBM como sistema de arquitectura abierta; de este tipo de bus se conocen dos versiones la de 8 bits y la de 16 bits.

2.2.1.1. Bus ISA de 8 bits

El bus ISA de 8 bits salió al mercado en el año 1982 con el PC y luego se conservó 

en las computadoras  XT. 

Este bus se encuentra en forma de conector en linea de doble lado y tiene 62 contactos, 31 por cada lado. Sus contactos están enumerados por un lado 

como A1 hasta A31 y por el otro lado como B1 hasta B31. 

Este Bus tiene un bus de datos de 8 bits y un bus de direcciones de 20 

bits, lo que permite un direccionamiento hasta de 1 MByte.

Este bus contiene seis señales de interrupción (IRQ 2 a IRQ 7), tres canales de DMA y 

una señal de reloj de 4.77 MHz. Las seis señales de interrupción por hardware, se utilizan por las tarjetas de expansión para demandar atención por parte del microprocesador. El bus XT tiene tres señales de adquisición de DMA, que le permiten a la tarjeta de expansión 

transferir datos hacia o desde la memoria.

• Transmiten 8 bits a través del Bus de datos.
• Conector de 62 contactos (A1 – A31 y B1 – B31).
• Se utilizaron en las primeras computadoras personales (8086, 8088, 80286, 8036 y primeras 80486).
• En este tipo de tecnología, se fabricaron dispositivos como: 
• Tarjetas de video.
• Tarjetas fax/MODEM.
• Tarjetas de sonido.
• Controladoras de disco.

2.2.1.2. El bus ISA de 16 bits

Con la aparición del microprocesador 80286 de 16 bits y las computadoras AT, en 

1984, se diseño en forma muy inteligente un nuevo bus, el ISA de 16 bits, que 

utilizaba en gran parte el bus anterior ISA de 8 bits agregando un segundo conector con nuevas señales de 36 contactos alineado con el primero. De esta forma, se podían 

utilizar la gran cantidad de tarjetas periféricas y de expansión ISA de 8 bits que aún existían en el mercado. En esencia se agregaron los otros ocho bits de datos, mas direcciones 

y cuatro canales de DMA y algunas señales de control. Así mismo, se incrementó la velocidad a 8.33 Mhz. 

Sus características más destacables son: 

• Bus de datos de16 bits 
• Bus de direcciones de 24 bits 
• Capacidad máxima de la memoria principal, 16 MB 
• 1 KB de espacio de E/S 
• 15 líneas de petición de interrupción 
• Controlador de DMA de 7 canales 
• Controlador de memoria DRAM y de refresco. 
• Soporte para 15 interrupciones. 

• Transmiten 16 bits a través del Bus de datos.
• Conector de 98 contactos:
• 62(ISA 8bits) + 36(C1 – C18 y D1 – D18).
• Se utilizaron en las computadoras personales modelos 80286, 8036, 80486, Pentium, Pentium II Pentium III hasta las primeras Pentium 4 y sus compatibles).
• En este tipo de tecnología, se fabricaron dispositivos como: 
• Tarjetas de video.
• Tarjetas fax/MODEM.
• Tarjetas de sonido.
• Tarjetas de Red.
• Controladoras de puertos.
• Controladoras de disco.

2.2.2. Bus EISA

La aparición de los microprocesadores de 32 bits(los 386 y 486), con la consiguiente mejora y ampliación de los recursos y prestaciones de los modelos precedentes, dió origen a una arquitectura "extendida", denominada EISA. 

El desarrollo de este tipo de bus estuvo a cargo por un grupo conformado por: Compaq, Hewlett Packard, Nec, Zenith, AST, Epson, Wyse Olivetti y Tandy. 

Para lograr la compatibilidad entre los dos sistemas ISA y EISA, se diseño una solución muy ingeniosa que tardo alrededor de dos años para ser perfeccionada. El conector que recibe las tarjetas tiene dos filas de contactos, con diferente altura o nivel y la transferencia entre los dos buses se realiza automáticamente dependiendo de la forma del conector de la tarjeta.

Los contactos superiores corresponden a las tarjetas tipo ISA y los contactos inferiores a las de tipo EISA, en el conector inferior hay cinco topes de plástico que no permiten que éstas hagan contacto con los contactos inferiores, que corresponden al bus EISA. Las tarjetas EISA tienen una serie de ranuras que coinciden con los topes y estas se pueden deslizar hasta el fondo obteniendo el contacto con sus respectivos pines.

El bus EISA tiene 99 contactos por cada lado en los cuales se ha reducido su separación de 0.100'' a 0.050''. 

Una de las principales ventajas del bus EISA es su capacidad de manejo autónomo del bus, que en pocas palabras podría explicarse como la capacidad para permitir el intercambio de información entre dos periféricos sin la intervención del microprocesador. 

Aunque la velocidad del bus EISA se conservó en 8.33MHz, para permitir la compatibilidad con ISA, su velocidad para la transferencia de datos es mucho mayor debido al aumento del ancho de banda del bus; esta llega a ser de unos 33Mb/s.

8.33Mhz x 32bits = 266.56Mbits/seg

266.56Mbits/seg / 8 = 33.32MB/seg

Esta arquitectura es totalmente compatible con la ISA, tanto en "software" como en "hardware".  Sus principales características son: 

• Bus de datos de 32 bits 
• Bus de direcciones de 32 bits 
• Capacidad máxima de memoria principal: 4 GB 
• Interrupciones programables(pueden ser compartidas)
• Placas de expansión dotadas de memoria PROM 
• Transferencia DMA a velocidad de 33 MB/s. 
• Permiten mayor ancho de banda. 
• Las tarjetas son autoconfigurables(reconocimiento de conflictos de direccionamiento). 

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Conectores Internos

Bajo esta denominación englobamos a los conectores para dispositivos internos, como puedan ser la disquetera, el disco duro, el CD-ROM o el altavoz interno, e incluso para los puertos serie, paralelo y de joystick si la placa no es de formato ATX.

En las placas base antiguas el soporte para estos elementos se realizaba mediante una tarjeta auxiliar, llamada de Input/Output o simplemente de I/O,  como la de la siguiente figura; pero ya desde la época de los 486 se hizo común integrar los chips controladores de estos dispositivos en la placa base, o al menos los correspondientes a discos duros y disquetera.

Siguiendo la figura de abajo hacia arriba, el primer conector es el correspondiente a la disquetera; tiene 34 pines, y equivale al de menor tamaño de la foto del comienzo; los siguientes dos son para los discos duros lDE (uno para cada canal IDE); tiene 40 pines (a veces sólo 39 ya que el pin 20 carece de utilidad).

El resto de conectores (para puertos serie, paralelo y joystick) pueden ser directamente externos (caso de las placas ATX) o bien internos para conectar un cable que termina en el adaptador correspondiente, que es el que asoma al exterior (caso de las placas Baby-AT o aquellas que usan tarjetas de I/O. Como ejemplo, el siguiente conector sería para el puerto de juegos o puerto para joystick, con 16 pines, puerto que actualmente suele venir incorporado a la tarjeta de sonido.

Por último, el altavoz interno, los leds (las bombillitas) para el disco duro, el indicador de encendido, el turbo (si existe, en las placas modernas está totalmente en desuso) y los interruptores de reset o stand-by se conectan todos ellos con finos cables de colores a una serie de jumpers cuya posición y características de voltaje vendrán indicadas en el manual de la placa y/o en el serigrafiado de la misma.


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Circuito Impreso - Formato - Pila

Circuito Impreso
El circuito impreso es un componente más de la placas madre, ya que se trata de la base donde se asientan todas las demás.

A través de él se transmiten la mayoría de las señales del sistema por lo que debe cumplir con ciertas normas que aseguran los mínimos niveles de interferencia. Además, es importante tener en cuenta en la cantidad de capacitores. Aunque parezca insólito, la cantidad de capacitores es importante, ya que son componentes electrónicos que filtran gran parte de las señales, y entonces la estabilidad eléctrica que tenga la placa madre (motherboard) dependerá en cierta medida del trabajo que éstos realicen.
Como es sabido, con la intención de abaratar costos, algunos fabricantes usan para sus mothers, un número reducido de capacitares, o bien de baja calidad. Esto es necesario, para no correr riesgos, que se verifique la existencia de 6 o 7 capacitores de mediana o gran capacidad, si hay más, mejor. Otra de las cosas que tendremos que considerar es el espesor del circuito impreso y la cantidad de orificios existentes para sujetarlo al case.
De esto dependerá la resistencia que tendrá el mother al instalar las tarjetas de expansión. Si el circuito impreso no es lo suficientemente grueso, podría llegar a quebrarse y si los orificios se limitan estar solamente en los bordes contribuirían a acentuar la flexión de la placa madre, arriesgando su integridad. 

Formato
Hasta 1995, todos las placas madre, se fabricaban prácticamente en el mismo formato: el AT y el AT Baby. Pero luego todo eso cambió con la aparición del formato ATX. Y entonces la pregunta ineludible debió hacerse: ¿Qué representa para las placas madre tener tal o cual formato?. Indica, en primera medida, sus dimensiones. La diferencia se ve claras si tomamos, por ejemplo, un placa madre 386 (AT) Y lo comparamos con uno de los mother Pentium (AT Baby). El primero es más bien cuadrado, mientras el segundo más rectangular. Los ATX en cambio, a la inversa de los AT, son más anchos que largos. Estas variaciones en forma y medida afectan en que se istribuyen los componentes sobre el mismo, determinan la clase de case y fuente de poder que tenemos que usar con él y hablan de lo complicado que puede ser instalarlo y llegar a montarle ciertos elementos.  

 Motherboard Baby AT

La Pila
La pila de la placa, o más correctamente el acumulador, se encarga de conservar los parámetros de la BIOS cuando el ordenador está apagado.
Sin ella, cada vez que encendiéramos tendríamos que introducir las características del disco duro, del chipset, la fecha y la hora ...

Se trata de un acumulador, pues se recarga cuando el ordenador está encendido. Sin embargo, con el paso de los años pierde poco a poco esta capacidad (como todas las baterías recargables) y llega un momento en que hay que cambiarla. Esto, que ocurre entre 2 y 6 años después de la compra de la computadora, puede darse cuenta observando si la hora de deI ordenador "se retrasa" más de lo normal. 

Para cambiarla, apunte todos los parámetros de la BIOS para reescribirlos luego, saque la pila (usualmente del tipo de botón grande o bien cilíndrica como la de la imagen), llévela a una tienda de electrónica y pida una exactamente igual. O bien lea el manual de la placa base para ver si tiene unos conectores para enchufar pilas externas, apunte de qué modelo se trata si es así y cómprelas.


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Conector de Alimentación

Nuevas implementaciones de formatos para placas madre, la aparición de varios microprocesadores y ciertos cambios en cómo se administra el ahorro de energía en el sistema han hecho oportuno que se efectúen modificaciones al modo en que se maneja la alimentación de la placas madre. De esta manera y dependiendo del formato que se utilice, la placas madre puede tener su conector de alimentación como un zócalo de doce pines, es conocido formato AT Baby, O bien un zócalo de dos por diez pines, correspondiente a los case ATX. 

Además de esto, las nuevas placas madre han incorporado un conector para alimentar al fan cooler (el ventilador que disipa el calor del microprocesador) y otro más que controla la actividad del ventilador de la fuente de poder. Gracias a esto, se elimina la inconveniencia de que el ventilador siga funcionando aún cuando el sistema pase horas en modo de ahorro de energía y no haya nada que refrigerar porque todo está "apagado".  Asimismo se evita tener que usar adaptadores o aumentar el trabajo la fuente de poder con un conector especial para alimentar el ventilador adicional. 

No menos importante que lo anterior es la incorporación al motherboard de los reguladores de voltage o VRMs (Voltage Regulator Module), con los que se vuelve factible el hecho de utilizar distintas clases de microprocesadores. Particularmente, aquellos que utilizan un voltaje para el núcleo (core), y otro para las entradas y salidas (l/O), como sucede con los Pentium con tecnología MMX y Pentium II de lntel, los 6x86L y 6x86MX de Cyrix, y los K6 de AMD. A fin de diferenciar los voltajes sin necesidad de recordar los valores de cada uno, se han establecido ciertos términos que los identifican, los cuales es conveniente que conozcamos si deseamos saber que versatilidad tiene el VRM de motherboard.

El último tema a tratar sobre la alimentación en el motherboard, es la batería que suministra energía al CMOS. Para empezar hay varios tipos. Están, las que vienen soldadas a la placa madre (tienen forma de cilindro). Las que están colocadas en un zócalo afín (parecidas a las pilas de agendas) , las externas (que se enchufan a un conectar determinado) y las recargables (las que se encuentran integradas a la placas madre). Tanto las primeras como las últimas comparten el mismo problema: no pueden reemplazarse.
Por lo tanto, no son recomendables (nadie cambiaría una placas madre por una falla en la pila). De las otras dos las externas son las menos preferibles puesto que es más difícil encontrar reemplazo para las mismas. Con lo cual, son las segundas las de mejor elección. 


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La Bios

BIOS: "Basic lnput-Output System", sistema básico de entrada-salida.
Programa incorporado en un chip de la placa base que se encarga de realizar las funciones básicas de manejo y configuración del ordenador.

La BIOS realmente no es sino un programa que se encarga de dar soporte para manejar ciertos dispositivos denominados de entrada-salida (Input- Output). Físicamente se localiza en un chip que suele tener forma rectangular, como el de la imagen.

Además, la BIOS conserva ciertos parámetros como el tipo de disco duro, la fecha y hora del sistema, etc., los cuales guarda en una memoria del tipo CMOS, de muy bajo consumo y que es mantenida con una pila cuando el ordenador está desconectado.

Las BIOS pueden actualizarse bien mediante la extracción y sustitución del chip (método muy delicado) o bien mediante software, aunque sólo en el caso de las llamadas Flash-BlOS.

Memoria Caché

Para qué sirve
Para empezar, digamos que la caché no es sino un tipo de memoria de la computadora; por tanto, en ella se guardarán datos que el ordenador necesita para trabajar. ¿Pero no era eso la RAM?, preguntará usted. Bueno, en parte sí.  A decir verdad, la memoria principal del ordenador (la RAM, los famosos 8, 16, 32 ó 64 "megas") y la memoria caché son básicamente iguales en muchos aspectos; la diferencia está en el uso que se le da a la caché.

Debido a la gran velocidad alcanzada por los microprocesadores desde el 386, la RAM del ordenador no es lo suficientemente rápida para almacenar y transmitir los datos que el microprocesador (el "micro" en adelante) necesita, por lo que tendría que esperar a que la memoria estuviera disponible y el trabajo se tornaria muy lento. Para evitarlo, se usa una memoria muy rápida, estratégicamente situada entre el micro y la RAM: la memoria caché.

Ésta es la memoria caché: es muy rápida. ¿Cuánto es "muy rápida"?. Bien, unas 5 o 6 veces más que la RAM. Esto la encarece bastante, claro está, y ése es uno de los motivos de que su capacidad sea mucho menor que el de la RAM: un máximo en torno a 512 kilobytes (512 Kb), es decir, medio "mega", frente a 16 ó 32 megas de RAM. Además, este precio elevado la hace candidata a falsificaciones como los que ocurre en nuestro medio. 

Pero la caché no sólo es rápida; además, se usa con una finalidad específica. Cuando un ordenador trabaja, el micro opera en ocasiones con un número reducido de datos, pero que tiene que traer y llevar a la memoria en cada operación. Si situamos en medio del camino de los datos una memoria intermedia que almacene los datos más usados, los que casi seguro necesitará el micro en la próxima operación que realice, se ahorrará mucho tiempo del tránsito y acceso a la lenta memoria RAM; esta es la segunda utilidad de la caché

Para los que tengan curiosidad por ver cómo es la caché (aunque en ocasiones no resulta fácil de reconocer, por venir encapsulada en algún tipo de chip de control o toda junta en un único chip), la figura anterior muestra chips de memoria caché.

El tamaño de la caché
Leído lo anterior, usted pensará: pues cuanto más grande, mejor. Cierto, pero no; o más bien, casi siempre sí. Aunque la caché sea de mayor velocidad que la RAM, si usamos una caché muy grande, el micro tardará un tiempo apreciable en encontrar el dato que necesita. Esto no sería muy importante si el dato estuviera allí, pero ¿y si no está? Entonces habrá perdido el tiempo, y tendrá que sumar ese tiempo perdido a lo que tarde en encontrarlo en la RAM.

Por tanto, la caché actúa como un resumen, una parte de los datos de la RAM, y todos sabemos que un resumen de 500 páginas no resulta nada útil. Se puede afirmar que, para usos normales, a partir de 1 MB (1024 Kb) la caché resulta ineficaz, e incluso pudiera llegar a ralentizar el funcionamiento del ordenador. El tamaño idóneo depende del de la RAM.

Se debe hacer notar que muchos "chipsets" para Pentium, como los conocidos lntel "Tritón" VX o TX, no permiten cachear más de 64 MB de RAM; es decir, que a partir de esta cifra, ES COMO SI NO EXISTIERA CACHE EN ABSOLUTO (0 Kb!!).

Así que si necesita instalar más de 64 MB en una placa para Pentium, busque una placa que permita cachear más de esa cifra (como algunas -no todas-Ias que tienen chipsets "Tritón" HX).

La caché interna
La caché a la que nos hemos referido hasta ahora es la llamada "caché externa" o de segundo nivel (L2). Existe otra, cuyo principio básico es el mismo, pero que está incluida en el interior del micro; de ahí lo de interna, o de primer nivel (L1).

Esta caché funciona como lo externa, sólo que está más cerca del micro, es más rápida y más cara, además de complicar el diseño del micro, por lo que su tamaño se mide en pocas decenas de kilobytes. Se incorporó por primera vez en los micros 486, y por aquel entonces era de 8 Kb (aunque algunos 486 de Cyrix tenían sólo 1 Kb). Hoy en día se utilizan 32 ó 64 Kb, aunque seguro que pronto alguien superará esta cifra.

La importancia de esta caché es fundamental; por ejemplo, los Pentium MMX son más rápidos que los Pentium normales en aplicaciones no optimizadas para MMX, gracias a tener el doble de caché interna. A decir verdad.

La caché de los Pentium
Puede que haya oido hablar de que los Pentium (y su antecesor el extinto Pentium Pro) tienen 512 Kb de caché interna; esto es inexacto, cuando no una "confusión interesada" por parte de lntel y los vendedores. Los Pentium II tienen 64 Kb de caché interna, y 512 Kb de caché dentro del cartucho SEC pero externa al encapsulado del microchip.

Este contrasentido se explica si se ve un Pentium II,III, IV como el de la siguiente figura:

 

Dentro de la cajita negra encontramos una placa de circuito en la que va soldado el micro en sí (en el centro de la figura anterior), junto con varios chips que forman la caché, externa a lo que es propiamente el micro. Sin embargo, esta caché funciona a una frecuencia que es la mitad de la del micro (es decir, a 116, 133 MHz o más), y no a la de la placa base como la caché externa clásica (de 50 a 66 MHz en los Pentium o 100 MHz en los AMD K6-2).

Los que casi pueden presumir de tener una gran caché interna son los Celeron (no los Celeron normales, que carecen de caché L2 en absoluto). Estos micros tienen sus 128 Kb de caché L2. integrada en el propio encapsulado del micro y la hacen funcionar a la misma velocidad que éste, de forma que no llega a ser tan rápida como la caché L1 pero sí lo bastante como para permitirles competir con los Pentium II e incluso con los Pentium III pese a tener sólo la cuarta parte de caché.

Digamos, en fin, que los Pentium II y los Celeron tienen una caché interna y una semi-externa, lo cual no es poco mérito en absoluto; pero las cosas son como son, mal que le pese a los magos de la publicidad.


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El Bus y ranuras de expansión

El bus de la placa base son los canales por donde circulan los datos que van y vienen del microprocesador. Con la aparición de microprocesadores muy rápidos se desperdiciaba parte de su potencia debido a que el bus hacía de cuello de botella, atascando los datos y haciendo esperar al microprocesador a que estuvieran disponibles los datos. Tras el tradicional  bus ISA de 8 MHz han surgido otras alternativas como el Vesa Local Bus y el PCI, que ampliaban el ancho de banda de 16 hasta 32 bits. El resultado es una mejora en el rendimiento al transferir el doble de información (de 16 a 32 bits) en una misma operación. El Vesa Local Bus se quedó rápidamente obsoleto, permaneciendo el bus PCI que es el que se ha estado usando en las placas Pentium. 

Las placas más modernas soportan una velocidad del bus que varía entre los 50 y los 100 MHz, en función del procesador utilizado. Otros valores intermedios son 66, 75 o 112 MHz, por ejemplo.

La placa también incorpora distintos multiplicadores: 2x, 3x, etc. Valores superiores a 5x comienzan a ser imprescindibles. Estos dos datos se utilizan para soportar todo tipo de procesadores. A mayor número de velocidades del bus y multiplicadores, la placa soportará mayor cantidad de procesadores. Para instalar un Pentium II a 400 MHz, por ejemplo, se configura el bus a 100 MHz  y se activa el multiplicador 4x. 100x4=400 MHz. Un Pentium a 200 MHz se configura con un bus a 66 MHz y un multiplicador 3x. 66x3=198 MHz.

Todas las placas soportan diferentes voltajes. No obstante, puesto que se desconoce el voltaje de los futuros procesadores, es bueno adquirir una placa que permita establecer este valor a voluntad, mediante fracciones de 0.1 voltios.

Una placa base actual debe disponer de una ranura AGP para la tarjeta gráfica, cuatro o cinco PCI y, al menos, dos ISA para las tarjetas viejas, como modems internos, tarjetas de sonido, placas SCSI, etc. Los puertos exteriores no deben bajar de dos entradas USB, dos COM, y varios puertos en paralelo.

• AGP

Este nuevo bus es capaz de sostener el cuello de botella que existe entre el microprocesador y la tarjeta gráfica.
Hemos de tener en cuenta que el actual bus PCI va a 33 MHz. (132 Mb/s máximo), una velocidad bastante inferior a la del rnicroprocesador.

AGP incorpora un nuevo sistema de transferencia de datos a más velocidad, gracias al uso de la memoria principal de la computadora. Las placas base que lo soportan (sólo contienen 1 slot de este tipo) son las de Pentium II con chipset de Intel 440LX AGPset y 440BX. Ya aparecieron las placas base Super 7, con el fin de hacer el estándar compatible con procesadores que van conectados con el zócalo Socket 7, tales como los Pentium, Pentium MMX y los procesadores de AMD y Cyrix.

Para que el sistema funcione, se necesita una tarjeta gráfica compatible con el slot AGP, por lo que una tarjeta PCI no nos valdrá. En este caso varía la velocidad. Existen tarjetas 1x, velocidad estándar, es decir, 66 Mhz (264 Mb/s máximo). Las nuevas AGP llegan con 2x a 133 MHz (dobla al anterior, y alcanza de máxima 528 Mb/s); y un último tipo de 4x a 400 Mhz (ya que la velocidad interna se aumenta a 100 Mhz). Aunque el chipset BX de Intel en teoría lo soporta, no saldrán tarjetas de este tipo hasta principios de 1.999.

El bus AGP permite cargar texturas en la RAM principal, es decir, Ya no se limita a la capacidad de la memoria de la tarjeta gráfica; y además se apreciará en un aumento de imágenes por segundo, mayor calidad gráfica y la reproducción de vídeo más nítida. En teoría, un juego de 30 fps con una PCI alcanzaría con una AGP 240 fps. Microsoft dice que su API DirectDraw incluido en DirectX 5.0 es compatible con esta tecnología.

• PCI

La tecnología PCI fue desarrollada por Intel para su microprocesador Pentium, pero se extendió hasta las placas para 486 (sobre todo las de la última generación que soportaban 486DX4). El funcionamiento es similar al del bus VESA. La diferencia es que todos los slots de expansión se conectan al microprocesador indirectamente a través de una circuitería que controla las transferencias. Este diseño permite conectar (teóricamente) hasta 10 placas de expansión en PCI.


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