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computacion1/NUEVAS TECNOLOGÍAS// Blog de los Prof. Rita Fasolino y Mario Freschinaldi.
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13 de Agosto, 2011

PLACA MADRE-MOTHERBOARD

Autor: mariof2005, 07:44, guardado en TEORÍA

Placa madre de PC: concepto y uso

Las placas madre de los ordenadores son una de las partes más importantes del mismo, dado que sobre ellas se colocan una muy importante parte de los componentes principales del equipo informático. Su finalidad principal es la de dar estructura a la PC y permitir que este funcione de manera correcta gracias a la existencia de la Bios.

¿Qué es?

Una placa madre de PC, también conocida como placa base, es una superficie de circuito de tipo impreso a la cual se conectan los componentes de la PC. Esto hace que sea la parte fundamental del equipo informático y sobre la cual giran los demás componentes que se deben instalar para que un ordenador funcione.

En las placas madre están instaladas importantes partes del equipo, como el chipset, la Bios, la memoria RAM, fundamental a la hora de usar el ordenador, y todos los dispositivos de chip más importantes del PC.

Por medio de la Bios, instalada en la placa base, los usuarios pueden modificar el menú de arranque del equipo y personalizarlo de manera completa, siendo la forma principal de acceder al sistema operativo en su aspecto más técnico y a las pruebas que se llevarán a cabo para probar dispositivos del equipo.

¿Para qué sirve?

El uso de las placas base es de una alta relevancia y da a los usuarios la facilidad exacta y completa para organizar y estructurar cualquier ordenador en su montaje. Desde esta pieza se accede al programa de la Bios, con la cual es posible llevar a cabo los procesos de configuración.

En caso de avería o algún tipo de problema con el ordenador o más exactamente con alguno de sus componentes, es el análisis de las placas para PC y su interpretación y estudio del equipo, lo que permite diferenciar el lugar en el que se encuentra el error.

En otro orden de cosas, una de las utilidades principales de las placas madre es la posibilidad de incorporar módulos de memoria y otro tipo de tarjetas destinadas a aumentar la expansión, componentes con los que el ordenador aumenta en su rendimiento.

Teniendo esto en cuenta, las placas base se encargan de dar opción al usuario de personalizar el equipo, los componentes y la configuración del mismo, siendo una de las partes más importantes del PC.

En definitiva, las placas madre son superficies de circuitos en los que se pueden insertar componentes vitales del ordenador y que proporcionan una alta personalización del PC para mejorar su rendimiento y capacidad.

  • Placa madre de PC: concepto y uso

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.

  • 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 una PC; 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.

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

Una placa con dos procesadores.



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. 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

Motherboards form factors.svg

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..

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.



Algunos Problemas comunes de la Placa Madre

Todas las placas madre están compuestos por chips, capacitores (o condensadores), y otros elementos que serán mencionados en otra ocasión.


Problemas con la computadora: "Mi PC enciende, pero no hay
imagen en el monitor"

* Paso 1 Revisión de la placa madre

Un día encendemos nuestra PC y nos damos cuenta de que esta enciende, pero no tenemos imagen, ni sonido. Hacemos todo tipo de pruebas y no hay caso, no recibimos imagen (descartando que el monitor haya sufrido algún desperfecto).

Lo primero que deberemos hacer es destapar el gabinete, para poder acceder al interior del mismo.Una vez que podemos ver nuestra placa base, debemos mirar con mucha atención los condensadores  que se encuentran cerca del procesador. Los condensadores tienen la cualidad de poder acumular energía. Debido a esto, muchas veces suelen sobrecargarse y explotar. En otras ocasiones no explotan pero sí se queman.

¿Como reconozco un condensador (capacitor)?

Los condensadores (capacitares) tienen una forma alargada, como un cilindro, suelen ser negros, marrones o azules.

¿Como sé que es el condensador (capacitor) el que no permite que mi PC encienda?

Los condensadores (capacitores) cuando se sobrecargan, en algunas ocasiones explotan, despidiendo un humo bien blanco. Esta es una clara señal de que un capacitor ha estallado.

Otras veces, si bien no estallan, podemos encontrar en su parte superior, que ha aparecido una mancha de color marrón muy similar al óxido. Esto también es un indicador de que ese capacitor ya no sirve y debe ser reemplazado.

En otras ocasiones no estallan ni aparecen manchas, simplemente la superficie de la parte superior se hincha, dando la sensación de que puede explotar.
En todos los casos, deberemos remover con un soldador estos capacitares y reemplazarlos. Al hacerlo deberemos tener mucho cuidado de no tocar la placa madre con el soldador, ya que podríamos ocasionar un daño irreparable en la misma.

Para reemplazar un capacitor

Simplemente debemos tener en cuenta que en el capacitor (condensador) figura un número y un símbolo. Este símbolo se debe interpretar como microfaradio (medida de capacidad eléctrica que equivale a una millonésima parte de un F o faradio), y deberemos de respetar el número de esta medida, ya que de poner uno inferior o superior puede hacer que nuestra placa madre no encienda o se dañe definitivamente.

Paso 2: Revisión de la pila de la BIOS (en la placa madre)

La otra falla común es que la pila de la BIOS se haya agotado. Motivo por el cual, la BIOS, al no poder acceder a su base de datos, no podrá detectar a la placa de video.

Si la pila se agota o rompe, veremos que el equipo enciende pero no tendremos imagen o sonido alguno.

Para eso retiraremos la pila de la placa madre, y la mediremos con un téster. El valor de la pila debe ser generalmente de 3 voltios, si el valor fuera inferior, deberemos de reemplazarla por una nueva.


BIOS

El BIOS (Basic Input-Output System) es un sistema básico de entrada/salida que normalmente pasa inadvertido para el usuario final de computadoras. Se encarga de encontrar el sistema operativo y cargarlo en memoria RAM. Posee un componente de hardware y otro de software, este último brinda una interfase generalmente de texto que permite configurar varias opciones del hardware instalado en la PC, como por ejemplo el reloj, o desde qué dispositivos de almacenamiento iniciará el sistema operativo (Windows, GNU/Linux, Mac OS X, etc.).

El BIOS gestiona al menos el teclado de la PC, proporcionando incluso una salida bastante básica en forma de sonidos por el parlante incorporado al gabinete cuando hay algún error, como por ejemplo un dispositivo que falla o debería ser conectado. Estos mensajes de error son utilizados por los técnicos para encontrar soluciones al momento de armar o reparar un equipo.

Actualmente los sistemas operativos no necesitan realizar llamadas al BIOS para acceder a los dispositivos como por ejemplo los discos duros o USB, pero en un principio sistemas como el DOS necesitaban del BIOS para operar con los mismos.

Una vez que iniciamos la PC, el BIOS se carga en memoria RAM, ejecutándose mediante el procesador central o CPU, el algunos BIOS la carga se hace directamente desde memoria ROM, inicializa y verfica los distintos componentes de la computadora, y busca el código de inicio del sistema operativo en el primer dispositivo de almacenamiento configurado, si no lo encuentra allí pasa al segundo, y así sucesivamente según el caso.


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