Arquitectura de las tarjeta madre

Arquitectura de la tarjeta madre

Introducción

Todos hemos escuchado decir en algún lado la palabra ‘’tarjeta madre’’ pero no todos sabemos lo que realmente es y de que se compone. La tarjeta madre es la tarjeta principal en la estructura interna del computador. Es la que controla todos los elementos del servidor y permite que los elementos estén bien comunicados unos de otros para garantizar el funcionamiento del sistema.

Desarrollo

La tarjeta madre es el componente más importante de un computador. Es el dispositivo que funciona como la plataforma o circuito principal de una computadora, integra y coordina todos los sus demás elementos. También es conocida como placa base, placa central, placa madre, tarjeta madre o Board (en inglés motherboard, mainboard).

La tarjeta madre debe realizar básicamente las siguientes tareas:

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

Componentes

La tarjeta madre es un tablero que contiene todos los conectores que se necesitan para conectar las demás tarjetas del computador. Una tarjeta madre alberga los conectores del procesador, memoria RAM, Bios, puertas en serie, puertas en paralelo, expansión de la memoria, pantalla, teclado, disco duro, enchufes. Una vez que la tarjeta madre ha sido equipada con esta los elementos que se han mencionado, se le llama “Chipset” o conjunto de procesadores.

1. Zócalo de conexión para el microprocesador

La función fundamental de la tarjeta madre es el manejo de las comunicaciones desde y hacia el microprocesador. Por lo tanto, para que se dé esta comunicación, debe existir un medio de interconexión entre ambos dispositivos; este medio físico es el zócalo o socket.

2. El chipset

Es circuito integrado que se encarga de manejar todas las señales lógicas que van al microprocesador o salen de este dispositivo.

Tradicionalmente, el chipset se divide en dos bloques: el "puente norte" (north-bridge), que tiene a su cargo la comunicación de la memoria RAM con el puerto AGP y con otros circuitos de alta velocidad; y el "puente sur" (south-bridge), que reduce la velocidad para comunicarse con las ranuras PCI, con la interfaz IDE, con los puertos I/O, etc

3. Zócalos de conexión para la memoria RAM (Ranuras DIMM o DDR)

La memoria RAM (Random Access Memory, memoria de acceso aleatorio) es el almacén temporal de datos del microprocesador; ahí toma y deposita la información numérica (instrucciones o datos de trabajo) que precisa para sus operaciones; los datos sólo se mantienen mientras la computadora esté alimentada de energía eléctrica, y por ello se pierden cuando el equipo se apaga (tener presente que el dispositivo de base donde se mantiene grabada la información aunque se interrumpa la energía eléctrica, es el disco duro). Para entender mejor la función de la memoria RAM, piense en el almacén de trabajo de una tienda: entran y salen pedidos y mercancías a cada momento (un disco duro equivaldría a las grandes bodegas de la compañía).

Pues bien, la memoria RAM también se conecta a la tarjeta madre, por medio de zócalos especiales. La forma y la configuración lógica de estos zócalos, varían de acuerdo con la tecnología de memoria empleada.

Casi todas las motherboard disponen de dos conectores para RAM. Pero algunas de reciente modelo, tienen más; y así, el usuario puede conectar más dispositivos de memoria (para aplicaciones profesionales, ya no son raras las máquinas que soportan más de 1GB de RAM instalada).

4. Ranuras de expansión

Ya hemos dicho que una de las razones principales del gran éxito de las PC, es su enorme capacidad de crecimiento, que a su vez descansa en las tarjetas auxiliares que se conectan en ranuras de expansión (slots) especiales.

En la actualidad, existen cuatro tipos de ranuras de expansión comunes, aunque ha habido otros estándares que ya no se utilizan:

§ Ranura AGP

Esta ranura, especialmente diseñada para conectar la tarjeta de video, posee la suficiente velocidad y ancho de banda como para manejar el enorme flujo de datos que requieren las modernas aplicaciones multimedia; por ejemplo, los juegos o las películas en DVD o los archivos VCD.

En la actualidad, se ha convertido en estándar la ranura AGP-8X. Esto significa que teóricamente puede manejar datos a una velocidad ocho veces superior a la frecuencia normal del bus AGP (66MHz x 8 = 533MHz).

§ Ranura PCI

Es la ranura de expansión que más se utiliza en la actualidad, porque proporciona una adecuada velocidad de transferencia de datos sin grandes costos. Es decir, los diseñadores de tarjetas periféricas pueden reducir sus gastos al simplificar los circuitos.

En un sistema normal, el bus PCI se usa para manejar el disco duro, el CD-ROM, los puertos I/O, la tarjeta de sonido, el módem, la tarjeta de red, etc. Pero esta ranura ya se está volviendo lenta (trabaja a una frecuencia máxima de "sólo" 33MHz), comparada con las velocidades de los microprocesadores y tarjetas madre actuales; aun así, sigue siendo adecuada para muchas aplicaciones.

§ Ranura ISA-16

Se trata de un verdadero "fósil viviente", porque apareció con la segunda generación de computadoras personales; y desde entonces, fue un estándar usual para casi todos los sistemas de tercera, cuarta e incluso quinta generación (aunque con ésta, aparece la ranura PCI).

Actualmente tiende a desaparecer; pero por motivos de compatibilidad, todavía suele usarse en algunos equipos.

§ Ranura CNR

Estándar propuesto por Intel, para facilitar la conexión de un módem con una tarjeta de audio (CNR son las siglas de Communications Rising Card o "tarjeta para comunicaciones").

Con esta nueva tecnología, ambos elementos de hardware salen sobrando; como ya no es necesario incluirlos en la tarjeta principal, sus funciones entonces se emulan mediante un software especial (aprovechando la gran potencia de los microprocesadores más modernos).

No es muy común el uso de esta ranura, porque cada vez con mayor frecuencia la tarjeta de sonido se coloca sobre la placa base. Entonces, lo más normal es que las placas base modernas tengan una ranura AGP y cuatro o cinco ranuras PCI, quizá una ranura tipo ISA-16 y una ranura CNR. Pero estas dos últimas, cada vez se utilizan menos.

5. Conectores para discos

Todavía en las PC de cuarta generación, se usaba una tarjeta periférica que tenía la función de controlar la comunicación desde y hacia las unidades de disco (disquete, disco duro, CD-ROM, etc.). Pero a partir de las máquinas de quinta generación, esta interfaz se incluyó en la propia placa base; por tal motivo, ahora los discos se conectan directamente a la motherboard.

En un sistema típico, normalmente se usa un conector para discos duros, un conectar para CD-ROM o DVD, y un conector para la unidad de disquetes. Este último conector, es de doble hilera y 34 terminales; y los dos primeros, son de doble hilera y 40 terminales (figura 3.10). Las tarjetas más avanzadas pueden tener una mayor cantidad de conecto-res, para aplicaciones especiales (en la lección 7, estudiaremos en detalle los puertos I/O).

6. Puertos I/O

Para comunicarse con elementos externos, la plataforma PC dispone de una amplia variedad de puertos de entrada y salida de datos. Se conocen genéricamente como "puertos I/ O".

Normalmente, en una placa principal típica encontramos lo siguiente:

Puertos seriales

Permiten la comunicación con dispositivos de baja velocidad; por ejemplo, un módem externo, un ratón, etc.

Estos puertos, son los de más lento desempeño en una PC. Durante muchos años, se utilizaron para conectar diversos elementos periféricos; y existen osciloscopios, multímetros, lectores de códigos de barras, etc., que todavía usan un puerto serial para poder trabajar.

Puertos paralelos

Comúnmente, se utilizan para conectar la impresora; pero también suelen usarse para el escáner, discos externos, etc.

Aunque son más rápidos que los puertos seriales, los puertos paralelos tienen una grave limitación en su velocidad de transferencia. Esto se debe a su "antigüedad", ya que aparecieron junto con la primera generación de computadoras personales.

La frecuencia máxima con la que los puertos paralelos y los puertos seriales transfieren datos, es de 8MHz. Pero ambos están siendo desplazados por el estándar USB, novedoso pero ya no tan reciente.

Puertos USB

Permiten comunicarse más rápidamente con los elementos externos, y mejoran el maneje de varios dispositivos a la vez. La mayoría de las impresoras, escáneres, ratones, unidades de disco externas, etc., ya disponen de esta nueva tecnología.

Como su nombre lo indica, los puertos USB transfieren datos en forma serial. Y gracias a su gran velocidad de trabajo, superan ampliamente a los puertos seriales y paralelos, de ahí su gran aceptación.

Al adquirir una tarjeta madre, asegúrese que los puertos USB incluidos cumplan la especificación USB-2.0. Esta norma implica mayor velocidad de transmisión y mayor flexibilidad que el estándar USB-1.0.

Puerto del teclado y puerto del ratón

Como su nombre lo indica, son conectores que reciben las señales provenientes del teclado y del ratón. Se conocen genéricamente como "entradas PS/2", porque aparecieron junto con los sistemas PS2 de IBM. Físicamente, estos conectores son idénticos entre sí; pero no son intercambiables.

Debido a la popularidad que últimamente han adquirido los dispositivos con interfaz tipo USB, es muy probable que tanto el puerto del teclado como el puerto del ratón desaparezcan poco a poco.

7. BIOS

Son las siglas en inglés de Basic Input/Output System (sistema básico de entradas y salidas). Se trata de un pequeño circuito, que permite interconectar sin problemas al sistema operativo y al hardware de la máquina.

Aquí hay una muestra ejemplar de una Tarjeta madre: