Conceptos básicos.

La placa base, placa madre, tarjeta madre o Board (en inglés motherboard, mainboard ) es la tarjeta de circuitos impresos que sirve como medio de conexión entre el microprocesador, los circuitos electrónicos de soporte, las ranuras para conectar parte o toda la RAM del sistema, la ROM y las ranuras especiales (slots) que permiten la conexión de tarjetas adaptadoras adicionales. Estas tarjetas de expansión suelen realizar funciones de control de periféricos tales como monitores, impresoras, unidades de disco, etc...

Se diseña básicamente para realizar tareas específicas vitales para el funcionamiento de la computadora, como por ejemplo las de:

• Conexión física.
• Administración, control y distribución de energía eléctrica.
• Comunicación de datos.
• Temporización.
• Sincronismo.
• Control y monitoreo.

Para que la placa base cumpla con su cometido, lleva instalado un software muy básico denominado BIOS.

Tipos de placas

A continuación se describen los tipos de placas más usuales.

• XT (8.5 × 11" ó 216 × 279 mm)
• AT (12 × 11"–13" ó 305 × 279–330 mm)
• Baby-AT (8.5" × 10"–13" ó 216 mm × 254-330 mm)
• ATX (Intel 1996; 12" × 9.6" ó 305 mm × 244 mm)
• EATX (12" × 13" ó 305mm × 330 mm)
• Mini-ATX (11.2" × 8.2" ó 284 mm × 208 mm)
• microATX (1996; 9.6" × 9.6" ó 244 mm × 244 mm)
• LPX (9" × 11"–13" ó 229 mm × 279–330 mm)
• Mini-LPX (8"–9" × 10"–11" ó 203–229 mm × 254–279 mm)
• NLX (Intel 1999; 8"–9" × 10"-13.6" ó 203–229 mm × 254–345 mm)
• FlexATX (Intel 1999; 9.6" × 9.6" ó 244 × 244 mm max.)
• Mini-ITX (VIA Technologies 2003; 6.7" × 6.7" ó 170 mm × 170 mm max.; 100W max.)
• Nano-ITX (VIA Technologies 2004; 120 mm × 120 mm max.)
• BTX (Intel 2004; 12.8" × 10.5" ó 325 mm × 267 mm max.)
• MicroBTX (Intel 2004; 10.4" × 10.5" ó 264 mm × 267 mm max.)
• PicoBTX (Intel 2004; 8.0" × 10.5" ó 203 mm × 267 mm max.)
• WTX (Intel 1998; 14" × 16.75" ó 355.6 mm × 425.4 mm)
• ETX y PC/104, utilizados en sistemas embebidos.

Formato de Placa AT

El factor de forma AT es el empleado por el IBM AT y sus clones en formato sobremesa completo y torre completo. Su tamaño es de 12 pulgadas (305 mm) de ancho x 11-13 pulgadas de profundo. Su gran tamaño dificultaba la introducción de nuevas unidades de disco. Además su conector con la fuente de alimentación inducía fácilmente al error siendo numerosos los casos de gente que freía la placa al conectar indebidamente los dos juegos de cables (contar con un código de color para situar 4 cables negros en la zona central). El conector de teclado es el mismo DIN 5 del IBM PC original. Actualmente están todas descatalogadas, excepto un par, que se encuentran en el museo de la informática.

Formato de Placa Baby AT 

IBM presenta en 1985 el formato Baby AT, que es funcionalmente equivalente a la AT, pero significativamente menor : 8,5 pulgadas de ancho y de 10 a 13 pulgadas de profundo, su menor tamaño favorece las cajas más pequeñas y facilita la ampliación, por lo que toda la industria se vuelca en él abandonando el formato AT. No obstante sigue heredando los problemas de diseño del AT, con la multitud de cables que dificultan la ventilación (algo que se va volviendo más crítico a medida que sube la potencia de los microprocesadores) y con el micro alejado de la entrada de alimentación. Todo esto será resuelto por el formato ATX. Pero dado el gran parque existente de equipos en caja Baby AT, durante un tiempo se venderán placas Super Socket 7 (que soportan tanto los Pentium MMX como los AMD K6-2 y otros micros, hasta los 500 Mhz, e incluyen slot AGP) en formato Baby AT pero con ambos conectores de fuente de alimentación (AT y ATX). Las cajas ATX, incluso hoy, soportan en sus ranuras el formato Baby AT.

Formato de Placa ATX

El formato ATX (siglas de Advanced Technology Extended') es presentado por Intel en 1995. con un tamaño de 12 pulgadas de ancho por 9,6 pulgadas de profundo, en este nuevo formato se resuelven todos los inconvenientes que perjudicaron a la ya mencionada placa. Los puertos más habituales (impresora Centronics, RS-232 en formato DE-9, la toma de joystick/midi DA-15 y de tarjeta de sonido, los puertos USB y RJ-45 (para red a 100) y en algunos casos incluso la salida de monitor VGA, se agrupan en el lado opuesto a los slots de ampliación. El puerto DIN 5 de teclado es sustituido por las tomas PS/2 de teclado y ratón (llamadas así por introducirlas IBM en su gama de computadoras PS/2 y rápidamente adoptada por todos los grandes fabricantes) y situados en el mismo bloque. Todo esto conlleva el que muchas tarjetas necesarias se integren en la placa madre, abaratando costes y mejorando la ventilación. Inmediatamente detrás se sitúa el zócalo o slot de procesador y las fijaciones del ventilador (que al estar más próxima a la fuente de alimentación y su ventilador, actúa más eficientemente), justo al lado de la nueva conexión de fuente de alimentación (que elimina el quemado accidental de la placa). Tras él vienen los slots de memoria RAM y justo detrás los conectores de las controladoras IDE, SCSI (principalmente en servidores y placas de gama alta) y de controladora de disquete, justo al lado de las bahías de disco de la caja (lo que reduce los cables)

La nueva fuente, además del interruptor físico de corriente como en la AT, tiene un modo de apagado similar al de los electrodomésticos de consumo, alimentando a la placa con una pequeña corriente que permite que responda a eventos (como una señal por la red o un mando a distancia) encendiéndose o, si se ha habilitado el modo de hibernado heredado de los portátiles, restablecer el trabajo en el punto donde se dejó.

Formato de Placa microATX

El formato microATX (también conocida como µATX) es un formato de placa base pequeño con un tamaño máximo de 9,6 x 9,6 pulgadas (244 mm x 244 mm) empleada principalmente en cajas tipo cubo y SFF. Debido a sus dimensiones sólo tiene sitio para 1 ó 2 slots PCI y/o AGP, por lo que suelen incorporar puertos FireWire y USB 2 en abundancia (para permitir conectar unidades externas y regrabadoras de DVD). Es la más moderna de todas y sus prestaciones son impresionantes. Al comienzo de la comercialización de la placa daba fallos (bugs) al conectar componentes a los puertos USB, aunque esto se solucionó de manera efectiva en posteriores modelos.

Especificaciones de microATX (PDF)

Componentes de la placa base 

• Socket
• Zócalo de memoria
• Chipset (Northbridge y Southbridge)
• Slot
• Conector AT
• Conector ATX
• Conector ATX 2.0
• Conector ATX12V
• ROM bios
• RAM CMOS
• IDE
• Conector Fdd
• Panel frontal
• Pila
• Cristal de cuarzo
• PS/2 (mouse y teclado)
• USB
• COM1
• LPT1
• GAME
• GAMEII

Socket de CPU

Matriz de pequeños agujeros (zócalo) existente en una placa base donde encajan, sin dificultad, los pines de un microprocesador; dicha matriz, denominada Pin grid array o simplemente PGA, permite la conexión entre el microprocesador y dicha placa base. En los primeros ordenadores personales, el microprocesador venía directamente soldado a la placa base, pero la aparición de una amplia gama de microprocesadores llevó a la creación del socket.

En general, cada familia de microprocesador requiere un tipo distinto de zócalo, ya que existen diferencias en el número de pines, su disposición geométrica y la interconexión requerida con los componentes de la placa base. Por tanto, no es posible conectar un microprocesador a una placa base con un zócalo no diseñado para él.

• PAC611 Intel Itanium
• PAC418 Intel Itanium
• Socket T (Land Grid Array-775) Intel Pentium 4 & Celeron
• Socket 604 Xeon
• Socket 480 Intel Pentium M (Double core)
• Socket 479 Intel Pentium M (Single core)
• Socket 775 Intel Pentium 4, Pentium D, Core, Core 2 & Celeron
• Socket 478 Intel Pentium 4 & Celeron
• Socket 423 Intel Pentium 4 Willamette
• Socket 370 Intel Celeron & Pentium III
• Socket AM2 Zócalo de 940 pines, pero incompatible con los primeros Opteron y Athlon64 FX. Algunos integrantes serán: AMD "Orleans" Athlon 64, AMD "Windsor" Athlon 64 X2, AMD "Orleans⁴" Athlon 64 FX.
• Socket F AMD Opteron.
• Socket S AMD Turion 64,
• Socket 939 AMD Athlon 64 / AMD Athlon 64 FX a 1GHz / Sempron
• Socket 940 AMD Opteron
• Socket 754 AMD Athlon 64 / Sempron / Turion 64
• Socket A Últimos AMD Athlon, Athlon XP, Duron y primeros Sempron
• Socket 563 Low-power Mobile Athlon XP-M (µ-PGA Socket, Mobile parts ONLY)
• Slot 1 Intel Pentium II & early Pentium III
• Slot A Primeros AMD Athlon y Alpha 21264
• Socket 8 Intel Pentium Pro
• Super Socket 7 AMD K6-2 & AMD K6-III
• Socket 7 Intel Pentium & compatibles de Cyrix, AMD
• Socket 6 Intel 486
• Socket 5 Intel Pentium 75-133MHz y compatibles
• Socket 4 Intel Pentium 60/66MHz
• Socket 3 Intel 486 (3.3v and 5v) y compatibles
• Socket 2 Intel 486
• Socket 1 Intel 486
• 486 Socket Intel 486

Circuito integrado auxiliar (Chipsets)

El conjunto o juego de chips o Chipset es un conjunto de circuitos integrados que se encarga de realizar las funciones que el microprocesador delega en ellos. Chipset traducido literalmente del inglés significa conjunto de circuitos integrados. Se designa circuito integrado auxiliar al circuito integrado que es periférico a un sistema pero necesario para el funcionamiento del mismo. La mayoría de los sistemas necesitan más de un circuito integrado auxiliar.

En los PC y otros sistemas el chipset está formado por 2 circuitos auxiliares al procesador principal:

• El puente norte se usa como puente de enlace entre el microprocesador y la memoria. Controla las funciones de acceso hacia y entre el microprocesador, la memoria RAM, el puerto gráfico AGP, y las comunicaciones con el puente sur.

• El puente sur controla los dispositivos asociados como son la controladora de discos IDE, puertos USB, Firewire, SATA, RAID, ranuras PCI, ranura AMR, ranura CNR, puertos infrarrojos, disquetera, LAN y una larga lista de todos los elementos que podamos imaginar integrados en la placa madre. Es el encargado de comunicar el procesador con el resto de los periféricos.

Este término también fue usado frecuentemente en los años 90 para designar los circuitos integrados encargados de las tareas gráficas de los ordenadores domésticos más potentes de la época: el Commodore Amiga y el Atari ST. Ambos ordenadores tenían un procesador principal, pero gran cantidad de sus funciones gráficas y de sonido estaban incluidas en coprocesadores separados que funcionaban en paralelo al procesador principal.

Cierto libro compara al Chipset con la médula espinal: una persona puede tener un buen cerebro, pero si la médula falla, todo lo de abajo no sirve para nada.

Puente norte

El Northbridge ("puente norte" en inglés) es el circuito integrado más importante del conjunto de chips (Chipset) que constituye el corazón de la placa madre. Recibe el nombre por situarse en la parte superior de las placas madres con formato ATX y por tanto no es un término utilizado antes de la aparición de este formato para ordenadores de sobremesa.

Chip integrado es el conjunto de la placa base que controla las funciones de acceso desde y hasta microprocesador, AGP o PCI-Express, memoria RAM, vídeo integrado (dependendiendo de la placa) y Southbridge. Su función principal es la de controlar el funcionamiento del bus del procesador, la memoria y el puerto AGP o PCI-Express. De esa forma, sirve de conexión (de ahí su denominación de "puente") entre la placa madre y los principales componentes de la PC: microprocesador, memoria RAM y tarjeta de vídeo AGP o PCI Express. Generalmente, las grandes innovaciones tecnológicas, como el soporte de memoria DDR o nuevos FSB, se implementan en este chip. Es decir, el soporte que tenga una placa madre para determinado tipo de microprocesadores, memorias RAM o placas AGP estará limitado por las capacidades del Northbridge de que disponga.

La tecnología de fabricación de un Northbridge es muy avanzada, y su complejidad, comparable a la de un microprocesador moderno. Por ejemplo, en un Chipset, el Northbridge debe encargarse de sostener el bus frontal de alta velocidad que lo conecta con el procesador. Si pensamos en el bus de 400 MHZ utilizado por ejemplo en el último Athlon XP, y el de 800 MHZ del Intel Prescott, nos damos cuenta de que es una tarea bastante exigente. Ademas en algunas placas tienen un adaptador de vídeo integrado lo que le añade trabajo al sistema. Debido a esto, la mayoría de los fabricantes de placas madres colocan un enfriador encima del Northbridge para mantenerlo bien refrigerado.

Antiguamente, el Northbridge estaba compuesto por tres controladores principales: memoria RAM, puerto AGP o PCI Express y bus PCI. Hoy en día, el controlador PCI se inserta directamente en el Southbridge ("puente sur"), y en algunas arquitecturas más nuevas el controlador de memoria se encuentra integrado en el procesador; este es el caso de los Athlon 64.

Los Northbridges tienen un bus de datos de 64 bit en la arquitectura X86 y funcionan en frecuencias que van desde los 66Mhz de las primeras placas que lo integraban en 1998 hasta 1Ghz de los modelos actuales de SiS para procesadores AMD64

Puente sur

También conocido como Concentrador de Controladores de Entrada/Salida - I/O Controller Hub (ICH), es un circuito integrado que se encarga de coordinar los diferentes dispositivos de entrada y salida y algunas otras funcionalidades de baja velocidad dentro de la tarjeta madre. El southbridge no está conectado a la CPU y se comunica con ella indirectamente a través del northbridge - Puente Norte.

La funcionalidad encontrada en los southbridges actuales incluye soporte para:

• Bus PCI
• Bus ISA
• SMBus
• Controlador DMA
• Controlador de Interrupcciones
• Controlador IDE (SATA o PATA)
• Puente LPC
• Reloj en Tiempo Real - Real Time Clock
• Administración de potencia eléctrica - Power management (APM y ACPI)
• BIOS
• Interfaz de sonido AC97.

En los últimos modelos de placas el Southbridge se le intregra cada vez mayor número de dispositivos a conectar y comunicar por lo que fabricantes como AMD o VIA han desarrollado tecnologías como HyperTransport o Ultra V-Link respectivamente para evitar el efecto cuello de botella que se producia al usar como puente el bus PCI.

Hasta aquí haremos hoy, la semana que viene, seguiremos con el extenso mundo de las placas base, explicando lo que es BIOS, CMOS, Memoria RAM

 Discutir este artículo en los foros. (2 publicaciones)