Motherboard - (Arquitectura)

La placa-base

En la arquitectura PC, el núcleo del sistema está integrado en una sola placa, denominada placa-base ("Motherboard" o "Mainboard").  En los sistemas actuales de sobremesa, es una placa de circuito impreso multicapa de unos 20cm x 30cm en la que se incluyen elementos de montaje superficial (soldados), zócalos y conectores para diversos elementos desmontables.  Existen diversos tamaños y disposiciones; el aspecto de una de estas placas se muestra a continuación…

Componentes de una placa base

A grandes rasgos, los componentes principales de la placa base son los que se han esquematizado en la figura adjunta:

v       Bus externo

v       Procesador

v       BIOS

v       Chipset. Northbridge y Southbridge

v       Zócalos para memoria

v       Puertos IDE y  de disquetera

v       Conectores de E/S, incluyendo alimentación

v       Puertos para los componentes OnBoard

v       Zócalos para placas

v       Jumpers

v       Conectores para el panel frontal

Bus

Un elemento principal de la placa-base es el bus, una especie de autopista que la recorre y que actúa como espina dorsal del ordenador. La mayoría de los datos pasan por esta vía para ir de un sitio a otro (Nota: La tendencia apunta a la creación de otros "buses" secundarios para misiones específicas que van y vienen con las modas tecnológicas de cada momento)

Esta autopista pasa por los zócalos y conectores de las tarjetas de expansión y periféricos. La inclusión del bus obedece a dos razones: Por un lado es un elemento necesario para transportar datos entre las partes del ordenador.  De otro, es el resultado de un criterio de diseño de los creadores del PC.  La adopción de una arquitectura abierta que permitiese conectar la mayor cantidad de dispositivos, lo que exigía que todas las señales estuviesen presentes en los zócalos de conexión y que sus características estuviesen debidamente documentadas. 

El bus es un conjunto de pistas conductoras grabadas en la placa-base.  Precisamente su característica más importante es el número de tales pistas, pues cuanto mayor sea este número, mayor es la cantidad de bits de la señal que transporta. 

Como cada conductor puede transportar un bit, en realidad no se suele hablar de "conductores" para referirse a la anchura del bus, sino de "bits" (más concretamente bits de datos).

Procesador

El procesador es realmente el "Cerebro" del sistema, es el chip más grande que puede encontrarse en la placa-base, denominado genéricamente "microprocesador", contiene en una sola unidad lo que anteriormente se denominaba Unidad Central de Proceso UCP

(CPU en la literatura inglesa); el coprocesador matemático MCP ("Math coprocessor") y una cierta cantidad de memoria auxiliar (caché) de acceso rápido.

Chipsets

El juego de chips auxiliares ("Chipset") es un conjunto de circuitos integrados que realizan misiones específicas de apoyo.  Por ejemplo organizar el tráfico en esa autopista que es el bus externo.  Generalmente están soldados de forma permanente y forman un conjunto armónico con el procesador y con las características de la placa.

El Reloj

Los ordenadores son máquinas síncronas, lo que significa que todas sus partes funcionan de forma acompasada.  Es frecuente poner el ejemplo de los remeros en las películas de galeras, donde cada remero no va por su cuenta, todos siguen el ritmo del gordo del tambor.  En el PC ocurre otro tanto, aquí el ritmo lo marca un chipset que genera una señal (señal de reloj), Esta señal está presente en el bus de control, la línea CLK.

El corazón del reloj es un oscilador controlado por un cristal de cuarzo que actúa de patrón (es un elemento fácilmente identificable con aspecto de almohadilla plateada).  En los PC originales la frecuencia del cristal es de 14.31818 MHz.  Esta señal está también presente en el bus de control, línea OSC, y la denominaremos frecuencia del oscilador.  En los primitivos PCs la señal del reloj era de 4.77 MHz es decir, un tercio de la frecuencia del oscilador

Memoria

El término "memoria" se refiere desde luego a cualquier dispositivo capaz de almacenar datos, pero aplicado a un ordenador actual es demasiado ambiguo, ya que existen varias clases.  En principio, pueden clasificarse en dos grandes grupos: permanente y temporal (también denominadas primarias y secundarias).

v       Las memorias internas o temporales están situadas en el procesador, la placa base, o en tarjetas insertas en zócalos de esta. Se denomina memoria RAM (memorias de lectura y escritura aleatoria)

v       La memoria externa o permanente está situada en dispositivos tales como disquetes, discos duros, cintas, CDs. Algunas de ellas son intercambiables, de forma que la capacidad de almacenamiento puede ser virtualmente ilimitada, aunque con el costo de tener que insertar manualmente la cinta, CD o DVD en la unidad correspondiente.

Los SOs utilizan la memoria externa para almacenar ficheros con información, pero los sistemas modernos, tipo Windows o Linux también utilizan la memoria externa en sustitución de la interna; un artificio conocido como memoria virtual.  La memoria virtual utiliza un fichero de intercambio ("Swap file") en memoria externa, que almacena la información que no cabe en RAM.

BIOS

Básicamente es una memoria ROM (solo lectura) en la que se guardan datos fundamentales para el funcionamiento de la placa-base y sus periféricos principales. Es un chip que permite configurar el equipo, y determina la potencialidad de la placa madre, tales como definir la máxima cantidad de memoria disponible, acceso a los puertos USB, configurar una secuencia de inicio de una PC, ect.

Conectores auxiliares

La placa-base dispone generalmente de una serie de conectores para enchufar determinados dispositivos.  Entre los más frecuentes están: Conector para la fuente de alimentación (Conector ATX); Conector DB25 de puerto paralelo; conector DB9 para puerto serie;  conector USB; conectores mini-DIN para ratón y teclado, etc.

 

Jumpers

Los jumpers son elementos que permiten configurar la motherboard de forma física. Por ejemplo se puede cambiar el voltaje de alimentación de las memorias RAM utilizando un jumpers para seleccionar el nivel de tensión adecuado. Existen diversas funciones de los jumpers, tales como resetear configuraciones, seleccionar un modo de trabajo o cambiar niveles de tensión y corriente.

Conectores para el panel frontal

Los conectores permiten entre otras cosas conectar los diodos indicadores del panel frontal (LEDs), conectar el speaker y los botones de encendido y reset de la PC.

Slots

Los slots permiten agregar placas de función para incrementar la funcionalidad de la PC. Existen diferentes tipos de placas: tales como las placas de red, placas de video, puertos adicionales de USB, placas para discos duros SCSI, ect. Estas placas dependen del bus utilizado y pueden ser identificados fácilmente en la placa principal; Estos son PCI (zócalos blancos), ISA (zócalos negros), AGP (zócalo marrón) y CNR (zócalo gris).